(57)【要約】      （修正有）【課題】整合回路において、摺動部分が無く、信頼性の高い高周波加熱装置を実現すること。【解決手段】電極と、高周波電源とそれらの間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路において、前記整合回路１６０に板状導体を巻いたコイル１７０と、このコイルの伸縮手段１９０を有する構成とすることにより、摺動部分なしで板状導体の変形が容易になされることからインダクタンスを容易に可変することができ、信頼性の高い装置を実現することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路を有し、前記整合回路は板状導体を巻いたコイルと、前記コイルの長さを伸縮させてインダクタンスを可変させる伸縮手段を有する高周波加熱装置。
【請求項２】
電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路を有し、前記整合回路は略トロイダル形の磁路を有するコイルおよび磁性体コアを有し、前記コイルと前記磁性体コアが相対的に回転運動することにより前記コイルのインダクタンスを可変する高周波加熱装置。
【請求項３】
電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路を有し、前記整合回路は閉磁路を持つコイルを有する高周波加熱装置。
【請求項４】
整合回路は無端空心コイルを有する請求項３に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
整合回路は無端磁性体コアを有する請求項３に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍食品の解凍や木材の乾燥などのため、業務用や一般家庭用として使用される高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高周波加熱装置としては既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図９に示されるように、電源回路１、高周波発振回路２、自動同調回路３を有する高周波発生装置４の出力に可変インダクタンス回路部５と電極板６、７を接続し、操作部８から制御部９に指令が与えられると、電極板６、７間に高電圧が供給され、電極板６、７間に置かれた負荷である木材が加熱されるものであった。そして、可変インダクタンス回路部５の具体構成例は、図１０に示されるように、アルミ製の導電板１１の内側にＵ字形に変形された形の中継片１２を設け、モータ１３によってネジ棒１４が回転すると、中継片１２が導電板１１を摺動しながら昇降し、電流経路の長さが変化することにより、Ｐ１とＰ２の端子間のインダクタンスが可変としたものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２５７８５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成の高周波加熱装置では、中継片１２と導電板１１間に摺動部分が存在することから接触抵抗が存在し、接触する面の経年変化などによって性能が劣化する可能性があり、信頼性が低いという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、摺動部分を無くして信頼性を向上させた高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路を有し、前記整合回路は板状導体を巻いたコイルと、前記コイルの長さを伸縮させてインダクタンスを可変させる伸縮手段を有する構成としたものである。
【０００８】
これにより、摺動部分なしで板状導体の変形が容易になされることからインダクタンスを容易に可変することができ、信頼性の高い装置を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路を有し、前記整合回路は板状導体を巻いたコイルと、前記コイルの長さを伸縮させてインダクタンスを可変させる伸縮手段を有する高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしでインダクタンスを可変することができ、信頼性の高い装置を実現することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路を有し、前記整合回路は略トロイダル形の磁路を有するコイルおよび磁性体コアを有し、前記コイルと前記磁性体コアが相対的に回転運動することにより前記コイルのインダクタンスを可変する高周波加熱装置とすることにより、回転運動をさせる比較的簡単な構成としながら、摺動部分なしでインダクタンスを可変することができ、信頼性の高い装置を実現することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路を有し、前記整合回路は閉磁路を持つコイルを有する高周波加熱装置とすることにより、漏れ磁束が小さく他の機器への影響の少ない装置を実現することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、整合回路は無端空心コイルを有する請求項３に記載の高周波加熱装置とすることにより、高いＱ値を持ちながらも漏れ磁束が小さい装置を実現することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、整合回路は無端磁性体コアを有する請求項３に記載の高周波加熱装置とすることにより、漏れ磁束を極めて小さく抑えることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１〜図３は、本発明の実施例１における高周波加熱装置を示している。
【００１６】
図１に示すように、冷凍食品などの負荷１００を挟み込むように、上下に配置された金属材料から成る２枚の電極板１１０、１２０により構成した電極１３０が設けられている。
【００１７】
また、１３．５６メガヘルツの高周波の電力を供給する高周波電源１４０が設けられ、電極１３０と高周波電源１４０の間には、検知回路１５０と、インピーダンス変換を行う整合回路１６０が接続されている。
【００１８】
整合回路１６０は、電極１３０に直列接続したコイル１７０を設け、さらに電極１３０とコイル１７０との直列回路にコンデンサ１８０が並列接続で設けられている。本実施例では、コイル１７０には上側の電極板１１０に近い側の端を引っ張ったり押したりすることにより、コイル１７０の長さを変化させる伸縮手段１９０が設けられており、コイル１７０を伸縮させることにより、コイル１７０のインダクタンス値を可変する構成となっている。
【００１９】
本実施例ではコンデンサ２００、２１０がそれぞれ開閉手段２２０、２３０と直列に接続された上で、コンデンサ１８０と並列に接続されており、開閉手段２２０、２３０のオンオフによって、コンデンサ２００、２１０の静電容量は、それぞれコンデンサ１８０に加算されて作用する構成となっている。
【００２０】
制御回路２４０は、高周波電源１４０から整合回路１６０への電力供給を能率良く行うことができるように、常に、磁性体コア１９０の位置を制御し、また開閉手段２２０、２３０のオンオフ制御を行うものであって、本実施例では検知回路１５０から入射電力検知信号Ｐｆと、反射電力検知信号Ｐｒを入力することにより入射電力に対する反射電力の比率が小さくなるように、制御を行うものとなっている。
【００２１】
図２は、本実施例の検知回路１５０の詳細を示している。
【００２２】
図に示すように、トロイダル型のコアを用いた電流トランス２８０と、入射電力検知回路２９０、反射電力検知回路３００を有したＣＭ型と呼ばれる回路構成を用いたものとなっており、入射電力検知回路２９０と反射電力検知回路３００は全く同等の回路構成となっている。
【００２３】
すなわち、電流トランス２８０の二次側にはそれぞれ抵抗３１０、３２０が接続され、さらにショットキー型のダイオード３３０、３４０が接続されている。
【００２４】
電圧検知を行うため、コンデンサ３５０、３６０、また３７０、３８０の分圧回路が構成され、直流電圧分を検出するため、抵抗３９０、４００、コンデンサ４１０、４２０、負荷として作用する抵抗４３０、４４０が設けられているものとなっている。
【００２５】
以上の構成により、検知回路１５０は５０オームの純抵抗に対して、入射電力と反射電力に対応した電圧値、すなわち略入射電力の平方根に相当する電圧をＰｆとして出力し、反射電力の平方根に相当する電圧をＰｒとして出力するものとなる。
【００２６】
図３は、コイル１７０と伸縮手段１９０の機構を示したものである。
【００２７】
図３（ア）はコイル１７０のインダクタンスを小としている場合のものであり、（イ）はコイル１７０のインダクタンスを大としている場合のものである。
【００２８】
本実施例においては、コイル１７０は、１．５ｍｍ×５ｍｍの長方形の断面形状を持つ板状導体５００を巻いて構成しているため、銅量に対する表面積が大で、巻線間の近接効果も少ないことから、高周波電流が流れて動作している時の損失が小さく、発熱が抑えられるとともに、冷却にも優れており、また比較的小さい力で伸縮が容易に行うことができるものとなっている。
【００２９】
コイル１７０の一方の端面はポリプロピレン製の蓋５１０が取り付けられ、蓋５１０は、ラックギア５２０、ピニオン５３０、ステッピングモータ５４０によって構成された伸縮手段１９０が取り付けられているため、制御回路２４０からの信号によってステッピングモータ５４０が回転運動をすると、ピニオン５３０が回転して、ラックギア５２０は直線運動し、コイル１７０の長さを変化するように伸縮運動がなされるものとなっている。本実施例ではコイル１７０の長さは、４０〜１００ｍｍの範囲で変化させている。
【００３０】
従って、コイル１７０のインダクタンスは、電気接点が摺動することなしに可変されるものとなり、信頼性の高い装置が実現されるものとなる。
【００３１】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。この図４以外の部分については、実施例１と同じ構成を用いている。
【００３２】
図４（ア）は、コイル６００のインダクタンスが最小の状態、図４（イ）はコイル６００のインダクタンスが最大の状態を示している。
【００３３】
本実施例において、コイル６００は直径２．５ｍｍのエナメル線を巻いたものを略半円状に曲げたものとしている。
【００３４】
磁性体コア６１０は、一般にトロイダルコア（無端コア）と呼ばれるフェライト材を焼き固めたものの一部を切り取った形のもので、磁性体コア６１０の一端には樹脂製のハンドル６２０が、ステッピングモータ６３０の軸に取り付けられていて、ステッピングモータ６３０の回転によってハンドル６２０が回転すると、磁性体コア６１０がコイル６００に対して相対的に回転運動するものとなっている。
【００３５】
コイル６００と磁性体コア６１０は、それぞれ一般にトロイダル型と呼ばれるインダクタ素子の一部を無くしたような形状であるため、磁路は略トロイダル形となる。
【００３６】
図４（ア）の状態では、磁性体コア６１０の位置が、コイル６００が巻かれていない部分に多く存在することから、コイル６００のインダクタンスは小となり、図４（イ）ではコイル６００内に存在する磁性体コア６１０が多いことから、コイル６００のインダクタンスは大となる。
【００３７】
よって、磁性体コア６１０の回転運動という比較的簡単な構成でありながら、電気接点の摺動なしに、インダクタンスの可変が可能となり、信頼性の高い装置を実現することができるものとなる。
【００３８】
（実施例３）
図５は、本発明の実施例３における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。なお、この図５以外の部分については、実施例１と同じ構成を用いている。
【００３９】
図５（ア）は、コイル６４０のインダクタンスが最小の状態、図５（イ）はコイル６４０のインダクタンスが最大の状態を示している。
【００４０】
本実施例において、コイル６４０は直径２．５ｍｍのエナメル線を巻いたものを略半円状に曲げたものとしている。
【００４１】
磁性体コア６６０、６７０は、いずれも一般にトロイダルコア（無端コア）と呼ばれるフェライト材を焼き固めたものの一部を切り取った形のもので構成している。
【００４２】
図示していないが、磁性体コア６６０、６７０は、制御回路２４０から駆動されるステッピングモータでコイル６４０に対して相対的に回転運動がなされるものとなっているが、特に本実施例においては、磁性体コア６６０と磁性体コア６７０は、互いに逆方向に回転がなされるものとなっている。
【００４３】
すなわち、図５（ア）の状態からインダクタンスを増加させる場合には、磁性体コア６６０は反時計方向に回転され、磁性体コア６７０は時計方向に回転されて（イ）の状態となる。
【００４４】
以上のような磁性体コア６６０、６７０の回転運動によって、コイル６４０のインダクタンスは電気接点の摺動なしに可変させるものとなるが、特に本実施例においては、コイル６４０は閉磁路６８０となり、インダクタンス値が変化しても、外部への漏れ磁束がかなり小さく抑えることができるものとなり、他の機器への悪影響も無くすることができるものとなる。
【００４５】
（実施例４）
図６は、本発明の実施例４における高周波加熱装置の無端空心コイルを示している。なお、この図６以外の部分については、実施例１と同じ構成を用いている。
【００４６】
本実施例においては、無端空心コイル７００は、３．５ｍｍの直径を持ったエナメル線を巻いたものを、両端が近接するように丸めた形状にしたものであり、閉磁路７１０を有するものとなっている。
【００４７】
一般に磁性体コアを使用しない空心と呼ばれるコイルは、Ｑの値は比較的高いものが得られるが、外部への漏れ磁束が大きく、他の機器へ悪影響を与えたり、自己の装置の筐体に鉄板などを使用している場合に、その影響を受けて十分なインダクタンスが得られなかったり、筐体に発熱を及ぼしたりするようなことも起こりやすいものとなるが、本実施例の無端空心コイル７００にあっては、閉磁路７１０を有する構成としていることから、磁性体コアが無い構成であっても、外部への漏れ磁束が小さくて済むものとなり、優れた装置が構成できるものとなる。
【００４８】
（実施例５）
図７は、本発明の実施例５における高周波加熱装置のコイルおよび無端磁性体コアを示している。なお、この図７以外の部分については、実施例１と同じ構成を用いている。
【００４９】
本実施例では、コイル７３０に、外径が２５ｍｍ、内径が１５ｍｍ、厚さが１３ｍｍのニッケル亜鉛系のフェライト材で成る無端磁性体コア７４０、７５０、７６０、７７０、７８０、７９０が施されている。これにより、無端磁性体コア内には閉磁路８００、８０１ができることから、外部への漏れ磁束の発生が極めて少ないものとすることができる。
【００５０】
また、無端磁性体コア７４０、７５０、７６０、７７０、７８０、７９０は高い透磁率を有していることから、空心のものに比べて小形でありながら大きなインダクタンス値を実現することもできるため、例えば電極板１１０、１２０の間隔が広く、負荷１００の高さが大きいものでも対応できるような装置を実現する場合にも、整合回路が小形で済む分、装置の大きさも抑えることができるものとなる。
【００５１】
（実施例６）
図８は、本発明の実施例６における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００５２】
本実施例においては、エナメル線を巻いて構成したコイル９００を、フェライト材を用いた磁性体コア９１０、９２０で上下から挟んで組み上げた構成となっている。コイル９００の端子は、下側の磁性体コア９２０に設けた切り欠き部９３０から外に出している。
【００５３】
中央部分には、磁性体コア９１０、９２０間の空隙があるが、閉磁路９４０が構成されるため、磁性体コア９１０、９２０より外部への漏れ磁束は極めて小さく抑えられるものとなり、他の機器への悪影響などを無くすることができるものとなっている。
【００５４】
本実施例では、上記空隙を設けているが、その空隙の長さを設計することにより、外部への漏れ磁束を低減した上で、コイル９００のインダクタンスと磁束密度を加減することも可能となり、設計の自由度として高いものが得られる。
【００５５】
なお、実施例４〜６ではいずれもインダクタンスの大きさを固定したものとしているが、可変のインダクタンスが必要な場合には、例えば実施例１〜３などに示したインダクタンス可変のコイルと直列接続とするなどの構成としても良い。その場合にも、固定のインダクタンスを実現する部分が閉磁路を有していることによる漏れ磁束の低減効果はかなりあり、他の機器への悪影響を防ぐ効果は十分期待できるものとなる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波加熱装置は、整合回路に板状導体を巻いたコイルと、前記コイルの長さを伸縮させてインダクタンスを可変させる伸縮手段を有する構成とすることにより、摺動部分なしで板状導体の変形が容易になされることからインダクタンスを容易に可変することができ、信頼性の高い装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における高周波加熱装置の回路図
【図２】同装置における検知回路の詳細回路図
【図３】同装置におけるコイルと伸縮手段の構成図
【図４】本発明の実施例２における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図５】本発明の実施例３における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図６】本発明の実施例４における高周波加熱装置のコイルの構成図
【図７】本発明の実施例５における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図８】本発明の実施例６における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図９】従来の高周波加熱装置の回路図
【図１０】同装置における可変インダクタンス回路部の具体構成図
【符号の説明】
１３０  電極
１４０  高周波電源
１６０  整合回路
５００  板状導体
１７０、６００、６４０、７３０、９００  コイル
１９０  伸縮手段
６１０、６６０、６７０  磁性体コア
６８０、７１０、８００、８０１、９４０  閉磁路
７００  無端空心コイル
７４０、７５０、７６０、７７０、７８０、７９０  無端磁性体コア
【図１】
2004311281.tif 000003
【図２】
2004311281.tif 000004
【図３】
2004311281.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004311281.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004311281.tif 000009
【図８】
2004311281.tif 000010
【図９】
2004311281.tif 000011
【図１０】
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