(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被解凍物の解凍後の温度を零度付近まで加熱するための高周波解凍装置であって、所定方向に被解凍物を搬送するコンベアと、前記コンベアの被解凍物搬送可能部分の少なくとも一部分を内包する解凍室と、前記解凍室の内部において、前記コンベアの搬送方向に沿って順に配列された３組の相互に対向する電極と、前記３組の電極間にそれぞれ対応し、前記各電極間に高周波電界を発生させるための高周波電圧を発生する３個の高周波電力発生回路と、前記高周波電力発生回路と前記電極との間に設けられ、それぞれインダクタンスの異なる導体を含む複数のインピーダンス整合回路とを具備し、前記コンベアの搬送方向の下流側に位置する導体から上流側に位置する導体の順に導体の長さが長くなることを特徴とする高周波解凍装置。
【請求項２】
前記互いに対向する電極は、前記コンベアの搬送方向において、電極間距離が連続的に短くなるように全体を傾斜させていることを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【請求項３】
負荷インピーダンスを検出する負荷インピーダンス検出センサをさらに備え、前記インピーダンス整合回路は、前記負荷インピーダンス検出センサで検出された負荷インピーダンスの変化に応じて静電容量値が調整される静電容量部をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【請求項４】
負荷インピーダンスを検出する負荷インピーダンス検出センサをさらに備え、前記インピーダンス整合回路のインダクタンスは、前記負荷インピーダンス検出センサで検出された負荷インピーダンスの変化に応じて調整されることを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【請求項５】
相互に隣接する各組の電極間の距離を、対向する電極間の距離よりも長くするように構成したことを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【請求項６】
前記３組の電極のそれぞれについて、少なくとも一方の電極を昇降させるための３個の昇降装置をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【請求項７】
前記コンベアの搬送速度を変更可能であることを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【請求項８】
前記高周波電力供給装置を間欠駆動することを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【請求項９】
前記間欠駆動は、それぞれ駆動時間と休止時間の少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項８記載の高周波解凍装置。
【請求項１０】
前記相互に対向する１組の電極を含む負荷側回路を、それぞれ平衡回路で構成したことを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【請求項１１】
前記相互に対向する１組の電極を含む負荷側回路を、それぞれいずれか一方の電極を接地した不平衡回路で構成したことを特徴とする請求項１記載の高周波解凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【背景技術】
本発明は、相互に対向する１組の電極に高周波電力を供給し、電極間に介在する冷凍食品等の被解凍物を誘電加熱する高周波解凍装置に関する。
【０００２】
例えば特公昭５１−１５１００号公報や特公昭５５−４６１５２号公報に記載されているように、複数の被解凍物をコンベアに載置して連続的に搬送し、搬送中の被解凍物が対向する１組の電極間を通過する際、被解凍物に高周波電界を印加して被解凍物を加熱し、解凍する高周波解凍装置が提案されている。
【０００３】
上記従来の高周波解凍装置では、高周波発生回路からの高周波信号を変成器で電力増幅し、さらに同調をとった状態で高圧側電極に印加し、高圧側電極と接地側電極との間で高周波電界を発生さる。そして、高圧側電極と接地側電極との間に介在する被解凍物を誘電損加熱する。
【０００４】
一般に、被解凍物を解凍する際、解凍途中で被解凍物の誘電率が上昇していき、時間的にインピーダンス変化を伴う。そのため、高周波電力発生回路の負荷である被解凍物の解凍状態の変化に応じて、印加する高周波電力の整合をとる必要がある。特に、水と氷とでは誘電率が大幅に異なるため、解凍後の温度を零度付近まで加熱する場合、被解凍物中に含まれる過冷却状態の水の量が変化し、高周波解凍装置における高周波電力のマッチング制御は非常に困難である。特に、１組の電極又は１つの発信装置を用いて複数の被解凍物を連続的に、かつ均一に加熱解凍することは事実上不可能であった。
【０００５】
また、上記従来の高周波解凍装置を用いて厚いブロック状の被解凍物を加熱解凍する場合、この被解凍物の高圧側電極に近い部分が反対側の部分と比較して、より加熱される傾向にある。そのため、被解凍物中に加熱むらが生じ、均一な解凍が困難であるという問題点を有していた。
【０００６】
さらに、コンベアによって被解凍物を搬送する場合、被解凍物が１組の電極間を通過する時間内に加熱解凍を行わなければならず、高周波電力を比較的大きく設定しなければならない。その結果、電界によるエッジ効果が顕著となり、被解凍物の内部と外側における解凍の不均一がより顕著になるという問題点を有していた。
【０００７】
【発明の開示】
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、コンベアにより被解凍物を連続して搬送し、かつ解凍可能な高周波解凍装置であって、電磁シールドを兼ねる解凍室内に複数組の電極を配列し、解凍中の被解凍物の誘電率変化に対応し、被解凍物を均一に加熱解凍する高周波解凍装置を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明の高周波解凍装置は、被解凍物の解凍後の温度を零度付近まで加熱するための高周波解凍装置であって、所定方向に被解凍物を搬送するコンベアと、前記コンベアの被解凍物搬送可能部分の少なくとも一部分を内包する解凍室と、前記解凍室の内部において、前記コンベアの搬送方向に沿って順に配列された３組の相互に対向する電極と、前記３組の電極間にそれぞれ対応し、前記各電極間に高周波電界を発生させるための高周波電圧を発生する３個の高周波電力発生回路と、前記高周波電力発生回路と前記電極との間に設けられ、それぞれインダクタンスの異なる導体を含む複数のインピーダンス整合回路とを具備し、前記コンベアの搬送方向の下流側に位置する導体から上流側に位置する導体の順に導体の長さが長くなることを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、前記互いに対向する電極は、前記コンベアの搬送方向において、電極間距離が連続的に短くなるように全体を傾斜させているように構成しても良い。
【００１０】
また、上記構成において、負荷インピーダンスを検出する負荷インピーダンス検出センサをさらに備え、前記インピーダンス整合回路は、前記負荷インピーダンス検出センサで検出された負荷インピーダンスの変化に応じて静電容量値が調整される静電容量部をさらに含むように構成しても良い。
【００１１】
また、上記構成において、負荷インピーダンスを検出する負荷インピーダンス検出センサをさらに備え、前記インピーダンス整合回路のインダクタンスは、前記負荷インピーダンス検出センサで検出された負荷インピーダンスの変化に応じて調整されるように構成しても良い。
【００１２】
また、相互に隣接する各組の電極間の距離を、対向する１組の電極間の距離よりも長くするように構成してもよい。
【００１３】
また、前記３組の電極のそれぞれについて、少なくとも一方の電極を昇降させるための３個の昇降装置をさらに具備するように構成しても良い。
【００１４】
また、前記コンベアの搬送速度を変更可能に構成しても良い。
【００１５】
また、前記高周波電力供給装置を間欠駆動するように構成しても良い。
【００１６】
また、前記間欠駆動は、それぞれ駆動時間と休止時間の少なくとも一方を変化させるように構成しても良い。
【００１７】
また、前記相互に対向する１組の電極を含む負荷側回路を、それぞれ平衡回路で構成しても良い。
【００１８】
または、前記相互に対向する１組の電極を含む負荷側回路を、それぞれいずれか一方の電極を接地した不平衡回路で構成しても良い。
【００１９】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明に係る高周波解凍装置の一実施例を図２から図４に示す。図２は一部破断正面図、図３は平面図、図４は側面図である。
【００２０】
本実施例の高周波解凍装置は、互いに対向する壁面に入口３１及び出口３２を有する解凍室３０と、解凍室３０の入口から出口にわたって解凍室３０を貫通し、入口３１から出口３２に向けて被解凍物を搬送するコンベア４０と、コンベア４０の搬送方向に沿って入口側から順に配設された３台の高周波電力供給装置５，６，７を備える。解凍室３０の内部３３は、水平及び垂直のいずれの方向においても略矩形断面を有する。また、解凍室３０の壁は電磁シールドを兼ねる。なお、解凍室３０の正面の高周波電力供給装置５，６，７に対向する位置には、内部３３における解凍状態を観察できるように、それぞれ窓３６が形成されている。
【００２１】
コンベア４０は、無端ベルト４１と、入口３１及び出口３２の各近傍で無端ベルト４１の移動方向を反転するための反転ローラ４２，４３と、無端ベルト４１に所定の張力を加えるための所定数のガイドローラ４４と、無端ベルト４１を所定速度で周回させるための駆動力を発生する駆動モータ４５と、駆動モータ４５の駆動力を反転ローラ４３に伝達するための同期ベルト４６等で構成されている。
【００２２】
ガイドローラ４４は、特にコンベア４０の下半部に設けられており、無端ベルト４１の表裏面に対して交互に接することにより、無端ベルト４１の撓みを吸収し、無端ベルト４１の滑りを防止する。そのため、無端ベルト４１上に載置された被解凍物は一定速度で搬送される。
【００２３】
無端ベルト４１は、被解凍物を載置しても下方に撓みを生じない程度の強度を有する材料、例えばテフロン材等で形成されている。無端ベルト４１は、後述するように所定の大きさの被解凍物が載置可能なように所定の幅を有する。無端ベルト４１の表面は平面であっても良いし、あるいはメッシュ状であっても良い。後者の場合、後述するように、解凍室３０の内部３３を冷却するための冷風吹き付け構造を簡素化に適する。
【００２４】
無端ベルト４１の変形例として、その裏面に所定ピッチの連続する凹凸を設けたもの（いわゆるタイミングベルト）を用いても良い。その場合、反転ローラ４２，４３やガイドローラ４４の外周面にも、無端ベルト４１の裏面の凹凸と係合する連続した凹凸を形成する。この構成により、無端ベルト４１の搬送速度と反転ローラ４３の回転速度とを同期させることができ、無端ベルト４１を滑ることなく一定速度で搬送することができる。
【００２５】
また、無端ベルト４１の他の変形例として、無端ベルト４１の両側端近傍に一定間隔でパーフォレーション穴を形成し、また反転ローラ４２，４３の外周面に無端ベルト４１のパーフォレーション穴と係合するスプロケット（放射状の突起）を設けても、同様に無端ベルト４１の搬送速度と反転ローラ４３の回転速度とを同期させることができ、無端ベルト４１を滑ることなく一定速度で搬送することができる。
【００２６】
さらに、コンベア４０は、上記のような無端ベルト４１を用いたものに限定されず、多数のローラの回転軸を水平方向に配列し、ローラの外周面上を搬送面とするローラコンベアや、比較的短い長さの平板を連結棒で連結し、無限軌道を構成したクローラコンベア等を用いても良い。
【００２７】
さらに、無端ベルト４１のうち被解凍物を載置してきた部分が下半部を周回するときに、その無端ベルト４１の被解凍物を載置してきた部分の表面を洗浄すべく、例えばジェット水流を噴射する洗浄装置を配設しても良い。
【００２８】
高周波電力供給装置５，６，７は、実質的に同一構成を有している。図３に示すように、解凍室３０の背後には、各高周波電力供給装置５，６，７の電源部を収納する筐体５０，６０，７０が配設されている。また、図２に示すように、各高周波電力供給装置５，６，７は、互いに対向するように配設された１組の平板状の上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂ及び上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａを昇降可能にする昇降装置５６，６６，７６を備えている。互いに対向する各組上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂには、それぞれ上記筐体５０，６０，７０内の電源部から高周波電力が供給される。
【００２９】
下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂは、それぞれの下面に立設された所定本数の絶縁性支持部材１５５ｂ，１６５ｂ，１７５ｂを介して解凍室３０の下フレーム３５等に水平となるように固定されている。また、支持部材１５５ｂ，１６５ｂ，１７５ｂのうち中央の１本は、例えば筒状に形成されており、その筒内に配線を施すことにより下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂに高周波を供給する。あるいは、単に、支持部材１５５ｂ，１６５ｂ，１７５ｂに沿うように配線しても良い。
【００３０】
一方、上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａは、それぞれ上面に立設された所定本数の絶縁性支持部材１５５ａ，１６５ａ，１７５ａを介して昇降装置５６，６６，７６の支持板５６ｅ，６６ｅ，７６ｅに結合されている。各上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと絶縁性支持部材１５５ａ，１６５ａ，１７５ａとの間の空間部には、各高周波電力供給装置５，６，７の電源部５０，６０，７０から各上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａに高周波電力を供給するための導体５７，６７，７７がそれぞれ設けられている。各導体５７，６７，７７は、それぞれ後述するインピーダンス整合回路のインダクタンス部Ｌを構成するように、板状体で形成されている。
【００３１】
また、コンベア４０の搬送方向の下流側に位置する導体５７から、上流側に位置する導体６７，７７の順に導体の長さが長くなるように、各上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａとの接続部５７ａ，６７ａ，７７ａの位置が異なる。このような構成により、各導体５７，６７，７７のインダクタンスが順に大きくなる。そのため、被解凍物Ｆがコンベア４０上を搬送されるにつれて解凍が進み、被解凍物Ｆの誘電率が上昇して、高周波発生回路５２，６２，７２に対する負荷のインピーダンスが変化しても、導体５７，６７，７７を含むインピーダンス整合回路５３，６３，７３により、インピーダンスの整合がとられる。その結果、各導体５７，６７，７７に同じ供給される高周波電力のロスを小さくすることができ、複数の被解凍物Ｆを連続的に、かつ均一に加熱解凍することができる。
【００３２】
昇降装置５６，６６，７６は、解凍室３０の上フレーム３４に取り付けられており、昇降モータ５６ａ，６６ａ，７６ａと、この昇降モータ５６ａ，６６ａ，７６ａの出力軸５６ｂ，６６ｂ，７６ｂの回転運動を直線運動に変換する左右一対のウォームギア部５６ｃ，６６ｃ，７６ｃと、ウォームギア部５６ｃ，６６ｃ，７６ｃにより出力軸５６ｂ，６６ｂ，７６ｂと噛合され、下端が支持板５６ｅ，６６ｅ，７６ｅに連結された一対の昇降軸５６ｄ，６６ｄ，７６ｄを備えている。昇降モータ５６ａ，６６ａ，７６ａが回転駆動されると、その回転量及び回転方向に応じて昇降軸５６ｄ，６６ｄ，７６ｄの上フレーム３４からの高さが変更され、これにより上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａが水平姿勢を維持しつつ昇降される。
【００３３】
なお、それぞれ対向する各組の上部電極５５ａと下部電極５５ｂ、上部電極６５ａと下部電極６５ｂ及び上部電極７５ａと下部電極７５ｂは同じ位相で駆動されるとは限らず、各組の電極への供給電力や間欠駆動時の位相が相違する場合がある。さらに、各上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの間に発生する電界は、電極の対向する部分だけでなく、電極が設けられていない外側にも漏れる。そのため、隣接する上部電極と下部電極との間に発生される電界による影響を小さくするため、隣接する１組の上部電極５５ａと下部電極５５ｂと他の一組の上部電極６５ａと下部電極６５ｂとの距離及び隣接する１組の上部電極６５ａと下部電極６５ｂと他の一組の上部電極７５ａと下部電極７５ｂとの距離を、それぞれ各上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの対向距離と同程度あるいはそれ以上に設定することが好ましい。具体例として、各上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの対向距離が２５０ｍｍの場合、隣接する１組の上部電極５５ａと下部電極５５ｂと他の一組の上部電極６５ａと下部電極６５ｂとの距離及び隣接する１組の上部電極６５ａと下部電極６５ｂと他の一組の上部電極７５ａと下部電極７５ｂとの距離は４００〜６００ｍｍ程度にする。一般的には、隣接する２組の電極間の距離を上部電極と下部電極の対向距離の１．５〜２．５倍程度にすることが好ましい。
【００３４】
図６は、解凍食品等の被解凍物Ｆと各組の上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂと無端ベルト４１の位置関係を示す斜視図であり、図７は図６における７−７断面図である。
【００３５】
無端ベルト４１上に載置された被解凍物Ｆは、無端ベルト４１の移動とともに搬送され、対向する各組の上部電極５５ａと下部電極５５ｂ、上部電極６５ａと下部電極６５ｂ及び上部電極７５ａと下部電極７５ｂの間に位置する期間だけ高周波電界が印加され、加熱解凍される。
【００３６】
各電極５５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂ，７５ａ，７５ｂの幅及び長さを、それぞれ被解凍物Ｆの縦横寸法よりもそれぞれ大きくなるように設定することにより、被解凍物Ｆ内部の電界を均一に分布させることができる。特に、被解凍物の搬送方向における長さは、複数の被解凍物を同時に解凍可能なように、同方向における被解凍物の寸法の数倍であることが好ましい。
【００３７】
図７に示すように、上記無端ベルト４１は下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの上面を摺動する。また、摩擦を小さくするため、無端ベルト４１と下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの間には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂フィルム５８が設けられている。この樹脂フィルム５８は、無端ベルト４１と下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの摩擦を小さくするだけでなく、被解凍物Ｆから出るドリップを受けるためのトレイの役目も果たす。そのため、下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂ部分だけでなく、電極が設けられていない部分をもカバーするように樹脂フィルム５８を設けることが好ましい。また、樹脂フィルム５８を使用しているので継ぎ目がなく、下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂへのドリップの付着によるショートの防止及び汚れを防止することができる。さらに、樹脂フィルム５８を一体物とすることにより、樹脂フィルムが汚れた場合の交換も容易である。
【００３８】
一般に、被解凍物Ｆを効率よく解凍しようとすると、被解凍物Ｆの表面と上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａとの距離及び被解凍物Ｆの底面と下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの距離をそれぞれ短くすることが好ましい。一方、被解凍物Ｆの表面に凹凸がある場合、被解凍物Ｆの表面と上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａとの距離を短くすると、電極から被解凍物Ｆの表面の凸部までの距離と凹部までの距離との比が大きくなり、被解凍物Ｆの解凍のばらつき（温度むら）が大きくなる。
【００３９】
そこで、上記昇降装置５６，６６，７６を駆動して、被解凍物Ｆの表面の凹凸に応じて、上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと被解凍物Ｆの上面又は下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの距離を制御すればよい。被解凍物Ｆの表面の凹凸が小さい場合は、上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと被解凍物Ｆの上面又は下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの距離を短くする。逆に、被解凍物Ｆの表面の凹凸が大きい場合は、上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと被解凍物Ｆの上面又は下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの距離を長くする。
【００４０】
なお、図７に示すように、本実施例では樹脂フィルムを介して下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂ上を無端ベルト４１が摺動するように構成されているので、下部電極５５ｂ、６５ｂ、７５ｂの上面と被解凍物Ｆの底面との距離が固定されている。もっとも、下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂと被解凍物Ｆの底面との間に介在する樹脂フィルム５８，６８，７８及び無端ベルト４１により、下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂと被解凍物Ｆの底面との実質的距離は実際の距離よりも長くなっている。そのため、下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂと被解凍物Ｆの底面との距離を固定しても、被解凍物Ｆの底面近傍の解凍のばらつきは比較的小さく、特に問題は生じない。
【００４１】
次に、上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａの変形例を図８に示す。この変形例では、上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａを、コンベア４０の搬送方向において、被解凍物Ｆの搬入部から搬出部にわたって電極間距離が連続的に短くなるように全体を傾斜させたものである。
【００４２】
被解凍物Ｆが対向する１組の上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの間を通過する際にも解凍が徐々に進行し、負荷のインピーダンスが変化する。被解凍物Ｆの温度が低いほどインピーダンスが低いので、解凍が進むにつれてインピーダンスは徐々に高くなる。そこで、図８に示すように、コンベア４０の搬送方向（被解凍物Ｆの移動方向）の上流側から下流側にかけて、対向する１組の上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの対向距離を徐々に短くすることにより、負荷のインピーダンス変化に応じてインピーダンス整合をとることができる。その結果、被解凍物Ｆが対向する１組の上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂとの間を通過する際、ほぼ一定強度の電界を受け、均一に解凍される。
【００４３】
なお、３組の上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａを全て同じ角度θで傾斜させるように構成してもよいし、被解凍物Ｆの温度上昇率の変化に応じて傾斜角θを変化させるように構成してもよい。さらに、第１段と第２段の上部電極５５ａ，６５ａを下部電極５５ｂ，６５ｂと平行にし、最終段の上部電極７５ａのみを傾斜させるように構成してもよい。
【００４４】
次に、本発明に係る高周波解凍装置の回路構成を図１に示す。制御回路１は、本実施例の高周波解凍装置の動作を統括的に制御する回路であり、操作部２を介して操作者により入力された操作データを取り込み、各部の駆動及び高周波電力供給装置５，６，７への電力供給を制御する。操作部２は、装置の起動及び停止を制御するメインスイッチ２ａと、昇降モータ５６ａ，６６ａ，７６ａを正転及び逆転のいずれかに切り替えるアップダウンスイッチ２ｂと、コンベア４０を駆動するための駆動モータ４５の速度設定用スイッチ２ｃと、高周波電力供給装置５，６，７へのそれぞれの供給電力指示又は調整を行う電力設定用スイッチ２ｄと、冷風強度又は温度制御用のスイッチ２ｆ等を有する。冷却装置３はエアコンプレッサ等を備え、−１０数℃〜−数℃の冷気をコンベア４０上の被解凍物Ｆに吹き付ける。
【００４５】
前述のように、高周波電力供給装置５，６，７はそれぞれ互いに対向する３組の電極５５ａと５５ｂ、６５ａと６５ｂ、７５ａと７５ｂに高周波電力を供給するものである。各高周波電力供給装置５，６，７の構成は実質的に同じであり、例えば２２０Ｖ商用電源を所要レベルの直流電源に変換する電源回路５１，６１，７１と、所要レベルの高周波エネルギーを発生する自励式の高周波電力発生回路５２，６２，７２と、高周波電力発生回路５２，６２，７２と負荷（被解凍物Ｆのインピーダンス）との整合をとるインピーダンス整合回路５３，６３，７３と、高周波電力発生回路５２，６２，７２からの出力の電圧を増幅すると共に、出力側の平衡回路との結合を図るための変成器５４，６４，７４等で構成されている。
【００４６】
各変成器５４，６４，７４において、入力側コイルＬ１は一端で接地されている。一方、負荷側コイルＬ２の一端はそれぞれ上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａに、他端は下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂに接続されている。本実施例では、負荷側回路として平衡形回路を採用している。平衡形回路としては、変成器５４，６４，７４の負荷側コイルＬ２の中間を接地したものでも良い。また、高周波信号発生回路５２，６２，７２自体が平衡回路で構成されている場合には、特に変成器を用いて対向する上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａ及び下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂを含む負荷側の平衡回路との結合をとる必要はない。
【００４７】
インピーダンス整合回路５３，６３，７３は、それぞれコンデンサにより構成された静電容量部Ｃと、前記導体５７，６７，７７により構成されたインダクタンス部Ｌとを含む。最も簡単には、静電容量部Ｃ及びインダクタンス部Ｌの各値を固定し、前述のように各導体５７，６７，７７のインダクタンスを変化させることにより、インピーダンス整合をとるように構成しても良い。好ましくは、静電容量部Ｃの値を可変とし、さらに負荷インピーダンス検出センサを設け、負荷インピーダンス変化に応じて静電容量部Ｃの値を微調整するように構成しても良い。あるいは、各インピーダンス整合回路５３，６３，７３のインダクタンス部Ｌを変化させてもよい。
【００４８】
制御回路１は、コンベア４０による被解凍物Ｆの搬送中に解凍温度が所要の温度になるように、駆動モータ４５による無端ベルト４１の周回速度を制御する。あるいは、制御回路１は、駆動モータ４５による無端ベルト４１の周回速度を、被解凍物Ｆの種類や厚みに対して予め実験的に得られている速度に設定する。そして、設定された無端ベルト４１の周回速度及び被解凍物Ｆの種類等に応じて、電源回路５１，６１，７１により高周波電力発生回路５２，６２，７２に供給する電力を適宜設定する。これにより、被解凍物Ｆへの高周波エネルギー総量が制御される。
【００４９】
また、制御回路１は、解凍条件等に基づいて電力設定用スイッチ２ｄにより設定された電力が各高周波電力供給装置５，６，７から出力されるように個々独立に制御する。例えば、出口３２に近い高周波電力供給装置ほど電力が順次小さくなるように設定すれば、次第に高温化されつつある被解凍物Ｆをより均一に解凍することができる。また、被解凍物Ｆの種類や解凍方法等に応じて、それぞれ最適な解凍状態が得られるように、これ以外の電力設定も可能である。
【００５０】
また、各高周波電力供給装置５，６，７の駆動方法としては、電力を連続的に供給しつつ、電圧又は電流を制御する連続駆動方法と、電圧及び電流を一定としつつ、電力の供給を間欠的に行うように制御する間欠駆動方法のいずれを採用しても良い。
【００５１】
例えば間欠駆動方法の場合、駆動時間又は休止時間のいずれか一方の時間を固定し、他方の時間を変化させるように制御しても良いし、あるいは駆動時間及び休止時間の双方の時間を変化させるように制御しても良い。また、連続駆動方法の場合、各高周波電力供給装置５，６，７の同調条件を順次ずらしておくように設定しても良い。
【００５２】
特に、本実施例の場合、図５に示すように、上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａ側に高周波電力を供給するための導体５７，６７，７７でインピーダンス整合回路５３，６３，７３のインダクタンス部Ｌを構成し、インダクタンス部Ｌの長さをそれぞれ変化させることによりインダクタンスを変化させているので、電源回路５１，６１，７１や高周波電力発生回路５２，６２，７２として、それぞれ同じ定格のものを使用することができる。
【００５３】
なお、上記間欠駆動の場合、駆動期間中に被解凍物Ｆの内部で発生した熱が休止期間に拡散することとなるので、駆動期間及び／又は休止期間を適宜設定することにより、被解凍物Ｆの温度分布をより均一にする、すなわち被解凍物Ｆをより均一に解凍することが可能となる。
【００５４】
次に、本実施例の解凍動作について説明する。最初に、アップダウンスイッチ２ｂを操作して、被解凍物Ｆの厚みに応じて被解凍物Ｆと上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａとの距離をｄ１に設定する。次に、速度設定用スイッチ２ｃを操作して、駆動モータ４５によるコンベア４０の搬送速度を設定する。また、電力設定用スイッチ２ｄを操作して、各高周波電力供給装置５，６，７の出力電力を設定する。
【００５５】
さらに、メインスイッチ２ａをオンすると、高周波電力供給装置５，６，７が起動し、それぞれ対向する上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂに所定の電力の供給が開始される。これと並行して、無端ベルト４１が所定速度で周回動作を開始すると共に、冷却装置３が作動を開始する。この後、自動的に又は手作業により、被解凍物Ｆが所定の間隔をおいて、入口３１で無端ベルト４１上に載置される。
【００５６】
被解凍物Ｆが１段目の高周波電力供給装置５の対抗する上部電極５５ａと下部電極５５ｂの搬送方向の下流側端部まで搬送されると、被解凍物Ｆの搬送方向の先端側から順次加熱され、さらに全体が加熱される。この後、被解凍物Ｆの後端が対向する上部電極５５ａと下部電極５５ｂの搬送方向の上流側端部を通過するまで、加熱が継続される。
【００５７】
同様にして、被解凍物Ｆは、２段目の高周波電力供給装置６の対向する上部電極６５ａと下部電極６５ｂの間及び３段目の高周波電力供給装置７の対向する上部電極７５ａと下部電極７５ｂで加熱され、出口３２から搬出される。
【００５８】
なお、各段の高周波電力供給装置５，６，７の対向する上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの搬送方向の上流側端部及び下流側端部近傍に近接スイッチを設け、被解凍物Ｆが各段の高周波電力供給装置５，６，７における対向する上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの間を通過する期間だけ高周波の印加を行うように構成しても良い。その場合、直接被解凍物Ｆの解凍に使用されない電力を低減することができ、エネルギーを節約することができる。
【００５９】
また、被解凍物Ｆの大きさが各電極５５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂ，７５ａ，７５ｂの大きさよりも小さく、コンベア４０上を一定間隔で連続して搬送される場合であって、さらに対向する各組の上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの間に、同時に複数個介在可能な場合、これら上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの間に最初に搬送される１個の被解凍物Ｆに対して、各組の対向する２つの電極の搬送方向下流側端部近傍に電界集中が生じ、被解凍物Ｆが局部的に過度に加熱される可能性がある。同様に、最後に搬送される１個の被解凍物に対しても、各組の対向する２つの電極の搬送方向上流側端部近傍に電界集中が生じ、被解凍物Ｆが局部的に過度に加熱される可能性がある。
【００６０】
そこで、上述したように、各段の高周波電力供給装置５，６，７の対向する上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの搬送方向の上流側端部及び下流側端部近傍に近接スイッチを設け、連続して搬送される被解凍物Ｆのうち最初の１個が、それぞれ対向する上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの略中間位置まで搬送された時点で電力供給を開始し、また、最後の１個が、それぞれ対向する上部電極５５ａ，６５ａ，７５ａと下部電極５５ｂ，６５ｂ，７５ｂの略中間位置を通過した時点で電力供給を停止するように構成しても良い。
【００６１】
次に、上記実施例の高周波解凍装置を用いて解凍試験を行ったので、その結果を表１から表６に示す。
【００６２】
試料として、３種類の「Ａ牛肉」、「Ｂ豚肉」及び「Ｃ鶏肉」を用意した。また、給電方法として、不平衡給電方式と平衡給電方式の２通りの方法で駆動した。そして、試料「Ａ牛肉」，「Ｂ豚肉」及び「Ｃ鶏肉」に対して不平衡給電方式で実験１を行うとともに、同じサイズの試料「Ａ牛肉」，「Ｂ豚肉」及び「Ｃ鶏肉」に対して同一出力で平衡給電方式で実験２を行い、それぞれについて初期温度、解凍後温度、上昇温度、解凍時間及び温度分布のデータを収集した。解凍試験の設定及び条件を以下に示す。
【００６３】
試料の大きさ及び重量
Ａ牛肉：  ５７０×３５０×１７０（ｍｍ）  ２７．２ｋｇ
Ｂ豚肉：  ６２０×４００×１００（ｍｍ）  ２０．０ｋｇ
Ｃ鶏肉：  ４３０×３００×５０（ｍｍ）  ４．０ｋｇ
高周波電力の周波数  １３．５６ＭＨｚ
高周波出力  Ａ牛肉：  １００Ｗ／ｋｇ
Ｂ豚肉：  １２０Ｗ／ｋｇ
Ｃ鶏肉：  ２５０Ｗ／ｋｇ
解凍目標温度  Ａ牛肉：  −３〜−４℃
Ｂ豚肉：  −２〜−３℃
Ｃ鶏肉：  −１〜−２℃
【００６４】
（１）「Ａ牛肉」について
表１は、３つの試料「Ａ牛肉」について、不平衡給電方式で実験１を行った結果を示す。また、表２は、３つの試料「Ａ牛肉」について、平衡給電方式で実験２を行った結果を示す。
【００６５】
【表１】
0004177963.tif 000002
【００６６】
【表２】
0004177963.tif 000003
【００６７】
初期温度は、「実験１」が−１８．１℃で、「実験２」が−１７．９℃であった。そして、「実験１」では１８分の解凍時間で−４．６℃まで上昇し（温度上昇は１３．５℃）、「実験２」では１６．３分の解凍時間で−３．８度まで上昇した（温度上昇は１４．２℃）。時間当たりの温度上昇（℃／分）は、「実験１」では０．７５であったのに対して、「実験２」では０．８７であった。また、解凍後の「Ａ牛肉」内部の温度のばらつき（温度差（℃））は、「実験１」では３．４℃であったのに対し、「実験２」では１．５℃であった。
【００６８】
「Ａ牛肉」に関して、「実験１」及び「実験２」のいずれの場合も、短時間に、かつ比較的均一に解凍されており、実用上十分な性能を有していることがわかる。しかしながら、特に平衡給電方式による「実験２」の方が、時間当たりの温度上昇（℃／分）及び内部温度差（℃）のいずれも点においても、「実験１」に対して優れていることが分かる。ただし、不平衡給電方式の方が制御が容易である。
【００６９】
（２）「Ｂ豚肉」について
表３は、３つの試料「Ｂ豚肉」について、不平衡給電方式で実験１を行った結果を示す。また、表４は、３つの試料「Ｂ豚肉」について、平衡給電方式で実験２を行った結果を示す。
【００７０】
【表３】
0004177963.tif 000004
【００７１】
【表４】
0004177963.tif 000005
【００７２】
初期温度は、「実験１」が−１８．７℃で、「実験２」が−１８．１℃であった。そして、「実験１」では１７．３分の解凍時間で−３．３℃まで上昇し（温度上昇は１５．４℃）、「実験２」では１３．７分の解凍時間で−３．４度まで上昇した（温度上昇は１４．６℃）。時間当たりの温度上昇（℃／分）は、「実験１」では０．８９であったのに対して、「実験２」では１．０７であった。また、解凍後の「Ｂ豚肉」内部の温度のばらつき（温度差（℃））は、「実験１」では３．２℃であったのに対し、「実験２」では１．３℃であった。
【００７３】
「Ｂ豚肉」に関しても、「実験１」及び「実験２」のいずれの場合も、短時間に、かつ比較的均一に解凍されており、実用上十分な性能を有していることがわかる。
【００７４】
（３）「Ｃ鶏肉」について
表５は、３つの試料「Ｃ鶏肉」について、不平衡給電方式で実験１を行った結果を示す。また、表６は、３つの試料「Ｃ鶏肉」について、平衡給電方式で実験２を行った結果を示す。
【００７５】
【表５】
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【００７６】
【表６】
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【００７７】
初期温度は、「実験１」が−１８．４℃で、「実験２」が−１８．１℃であった。そして、「実験１」では８．７分の解凍時間で−２．２℃まで上昇し（温度上昇は１６．２℃）、「実験２」では７分の解凍時間で−２．４度まで上昇した（温度上昇は１５．７℃）。時間当たりの温度上昇（℃／分）は、「実験１」では１．８７であったのに対して、「実験２」では２．２４であった。また、解凍後の「Ｃ鶏肉」内部の温度のばらつき（温度差（℃））は、「実験１」では３℃であったのに対し、「実験２」では０．９℃であった。
【００７８】
「Ｃ鶏肉」に関しても、「実験１」及び「実験２」のいずれの場合も、短時間に、かつ比較的均一に解凍されており、実用上十分な性能を有していることがわかる。
【００７９】
なお、本発明は、相互に対向する１組の電極（上部電極及び下部電極）を含む負荷側回路として、正負時における電界分布が等しい平衡回路を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、コンベア４０を用いて被解凍物Ｆを搬送する解凍装置にあっては、複数台の高周波電力供給装置からの供給電力が個々に設定可能な構成であれば良く、正負時の電界分布が多少異なる不平衡回路を用いたものでも良い。
【００８０】
【産業上の利用性】
以上説明したように、本発明の高周波解凍装置によれば、被解凍物を搬送するコンベアの搬送方向に沿って配列された複数組の電極にそれぞれ高周波電力が供給され、被解凍物が各組の電極間を通過する際に、被解凍物に高周波電界が印加されるので、被解凍物が誘電損加熱され、解凍が進行する。このとき、被解凍物がコンベア上を搬送されるにつれて解凍が進み、被解凍物の誘電率が上昇し、それに応じて負荷のインピーダンスが変化しても、インピーダンス整合回路のインダクタンス部を構成する導体の長さが異なるように構成されているので、容易にインピーダンス整合をとることができ、各組の電極に供給される高周波電力を有効に利用して、複数の被解凍物を連続的に、かつ均一に加熱解凍することができる。
【００８１】
また、各高周波電力供給装置の導体の長さがコンベアの搬送方向に沿って順に長くなり、インダクタンスが大きくなるように構成することにより、高周波電力供給装置のその他の部分の構成を共通化することができ、高周波解凍装置のコストを低減することができる。また、複数組の電極に対応する各高周波電力供給装置をそれぞれ別個独立して制御する必要もなくなる。
【００８２】
また、相互に隣接する各組の電極間の距離を、対向する電極間の距離よりも長くするように構成することにより、隣接する２組の電極間に発生される高周波電界の影響を互いに小さくすることができる。
【００８３】
さらに、少なくとも一方の電極を昇降させることにより、搬入される被解凍物の高さ（厚み）に応じて、電極間距離又は各電極と被解凍物の表面との距離を適宜調節することができ、被解凍物を均一に解凍することが可能となる。
【００８４】
さらに、各高周波電力供給装置を間欠駆動することにより、駆動期間中に被解凍物中で発生した熱が休止期間中に拡散されるので、被解凍物の温度分布を均一化することができる。
【００８５】
さらに、間欠駆動の駆動時間と休止時間の少なくとも一方を変化させることにより、被解凍物の解凍状態に応じて最適な高周波電力の供給が可能となり、被解凍物をより均一に解凍することができる。
【００８６】
さらに、コンベアの搬送速度を変更可能とすることにより、被解凍物の厚みや種類等に応じてそれぞれ最適な解凍時間に調整するが可能となる。
【００８７】
さらに、相互に対向する１組の電極を含む負荷側回路を、それぞれ平衡回路で構成することにより、対向する１組の電極間において発生される高周波電界の分布が正負時において等しくなり、被解凍物をより均一に加熱することができる。または、相互に対向する１組の電極を含む負荷側回路を、それぞれいずれか一方の電極を接地した不平衡回路で構成することにより、高圧側電極に供給する高周波電力を容易に同調させることができ、制御が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る高周波解凍装置の回路図である。
【図２】図２は本発明に係る高周波解凍装置の一例を示す一部破断正面図である。
【図３】図３は本発明に係る高周波解凍装置の一例を示す平面図である。
【図４】図４は本発明に係る高周波解凍装置の一例を示す側面図である。
【図５】図５は本発明に係る高周波解凍装置における高周波発生回路と上部電極とを接続する導体の形状を示す斜視図である。
【図６】図６は被解凍物と対向電極及び無端ベルトとの位置関係を示す斜視図である。
【図７】図７は図６における７−７断面図である。
【図８】図８は互いに対向する２つの電極の構造の変形例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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