JP7579740B2 - High Frequency Defrosting Device - Google Patents
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Description
本発明は、高周波誘電加熱装置に係り、特にMHz帯域の高周波電界を冷凍食品に印加して、誘電加熱により冷凍食品を急速解凍する高周波解凍装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency dielectric heating device, and in particular to a high-frequency thawing device that applies a high-frequency electric field in the MHz range to frozen foods to rapidly thaw the frozen foods through dielectric heating.
食品加工工場等では、冷凍状態の食材を解凍して食品を加工する場合がある。食品加工工場等で使用する解凍機の一種として、対向する電極間に配置した冷凍食品に、MHz帯域の高周波電界を印加し、誘電加熱により冷凍食品を解凍する高周波解凍装置が知られている。 In food processing factories and the like, frozen ingredients may be thawed to process the food. One type of thawing machine used in food processing factories and the like is a high-frequency thawing device that applies a high-frequency electric field in the MHz range to frozen food placed between opposing electrodes, thawing the frozen food through dielectric heating.
例えば、特許文献1の要約書には、「高周波解凍装置は、加熱室1と、加熱室1内に平行に配置され、間に被解凍物3が挿入される上部電極2aおよび下部電極2bと、上部電極2aと下部電極2bとの間に高周波電圧を印加する高周波電源4および整合回路6と、印加された高周波電圧の反射電力を検知する電力検知回路5と、電力検知回路5の検知信号の解凍開始時からの変化に基づいて被解凍物の進捗状態を推定して解凍の完了を判定し、判定に基づいて高周波電源4を制御する制御装置7と、を備える。」の記載があり、また、同文献の段落0002には、「MHz以上の高周波を印加して、誘電加熱にて冷凍された食品等の被解凍物を解凍する高周波解凍装置が知られている(例えば、特許文献1,2)。高周波解凍装置は、加熱室内に上部電極と下部電極とを備え、高周波電源から両電極間に高周波電界を与え、被解凍物の誘電損失により解凍を行う。誘電加熱方式は、平行電界が冷凍食品の内部に均等に到達するため、電子レンジによるマイクロ波を用いた解凍に比べて、大型の被解凍物の解凍に適している。」の記載がある。すなわち、特許文献1の高周波解凍装置では、MHz帯域の高周波電界を使用することにより、マイクロ波(GHz帯域の高周波電界)を使用する電子レンジでの解凍に比べ、被解凍物の内部をほぼ均等に解凍することができる。
For example, the abstract of
ここで、誘電加熱による解凍中は、解凍の進行に伴う冷凍食品の誘電損失の変化により、冷凍食品を含む負荷側のインピーダンスが大きく変化する。そのため、特許文献1の高周波解凍装置では、同文献の段落0016で「整合回路6は、図2に示すように、可変コンデンサ6aおよび6b、並びに可変コイル6c等を備えており、上部電極2aおよび下部電極2bで構成されるコンデンサのリアクタンスを相殺する。また、整合回路6は、可変コンデンサ6a,6bおよび可変コイル6cの値を調整することにより、整合回路6への入力インピーダンスと増幅器への出力インピーダンスとを一致させることができる。これにより、被解凍物3に効率良く高周波電界を印加することができる。整合回路6の出力は、加熱室1内の上部電極2aおよび下部電極2bに供給され、上部電極2aおよび下部電極2b間に挿入された被解凍物3を高周波誘電加熱する。」と説明されるように、高周波電源の出力インピーダンスと、被解凍物を含む負荷側のインピーダンスを略同一にすることで、高周波電源に戻る反射電力(反射波)を無くして食品の加熱効率を向上させるため、高周波電源と電極の間にコンデンサやコイルから構成される整合回路を備えており(同文献の図2参照)、出力側と負荷側のインピーダンスの整合を常に維持している。
Here, during thawing by dielectric heating, the impedance of the load side, including the frozen food, changes significantly due to changes in the dielectric loss of the frozen food as the thawing progresses. Therefore, in the high-frequency thawing device of
しかしながら、特許文献1のように、冷凍食品の解凍中に常にインピーダンスの整合を維持し、反射電力を無くして高周波電源からの出力電力のほぼ全てを食品に投入させ続けると、冷凍食品の内部に均等に到達しやすい性質のMHz帯域の高周波電界であっても、次第に食品の解凍が先行する部位(端部、角部、突起部など)に電界が集中してしまい、食品の一部が過加熱されてしまう。過加熱に伴う温度ムラは、食品の解凍品質の低下に直接繋がることから、過加熱の抑制が課題となっている。
However, as in
そこで、本発明は、MHz帯域の高周波電界を印加して冷凍食品を急速解凍する高周波解凍装置において、冷凍食品の端部や角部、突起部などの過加熱を低減し、食品の解凍品質の向上を目的とする。特に、コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の小売店のバックヤード等に高周波解凍装置を設置し、貯蔵した冷凍状態の弁当や総菜等の冷凍食品を急速解凍して客に提供する場合等を想定したものである。 The present invention aims to improve the thawing quality of food by reducing overheating of the edges, corners, protrusions, etc. of frozen foods in a high-frequency thawing device that applies a high-frequency electric field in the MHz range to rapidly thaw frozen foods. In particular, it is intended to install the high-frequency thawing device in the back room of a retail store such as a convenience store or supermarket, and to rapidly thaw stored frozen foods such as boxed lunches and prepared meals to serve to customers.
上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。 The features of the present invention that solve the above problems are, for example, as follows:
MHz帯域の高周波電力を出力する高周波電源と、該高周波電源の出力電力を用いて、MHz帯域の高周波電界を冷凍食品に印加する電極対と、前記高周波電源と前記電極対の間に接続され、前記高周波電源の出力インピーダンスを、前記冷凍食品を含む負荷側インピーダンスに整合させる整合部と、前記高周波電源に戻る反射電力を検知する電力検知部と、を備え、前記整合部は、前記出力インピーダンスを前記負荷側インピーダンスと略同一に自動整合させる第1工程と、該第1工程で自動整合させた前記出力インピーダンスを、前記冷凍食品の解凍が進行し、前記反射電力が所定の閾値に達するまで固定する第2工程を、加熱終了時間まで繰り返し、前記高周波電源は、前記第2工程に続く第1工程以降は、以前の出力電力から前記閾値を減じた出力電力を出力する高周波解凍装置。 A high-frequency thawing device comprising: a high-frequency power source that outputs high-frequency power in the MHz band; an electrode pair that applies a high-frequency electric field in the MHz band to a frozen food using the output power of the high-frequency power source; a matching unit that is connected between the high-frequency power source and the electrode pair and matches the output impedance of the high-frequency power source to a load impedance including the frozen food; and a power detection unit that detects the reflected power returning to the high-frequency power source, wherein the matching unit repeats a first step of automatically matching the output impedance to be substantially the same as the load impedance, and a second step of fixing the output impedance automatically matched in the first step until the thawing of the frozen food progresses and the reflected power reaches a predetermined threshold value, until the heating end time, and the high-frequency power source outputs an output power obtained by subtracting the threshold value from the previous output power from the first step onward following the second step.
本発明の高周波解凍装置により、冷凍食品の端部や角部、突起部などの過加熱を低減し、食品の解凍品質の向上が可能となる。 The high-frequency thawing device of the present invention reduces overheating of the edges, corners, and protrusions of frozen foods, improving the thawing quality of the food.
以下、図面を用いて、本発明の高周波解凍装置100の実施例について説明する。なお、以下の説明は、本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものでは無く、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において、当業者による様々な変更および修正が可能である。
The following describes an embodiment of the high
まず、図1から図3を用いて、本発明の実施例1に係る高周波解凍装置100を説明する。
First, the high-
図1は、本実施例の高周波解凍装置100の概略構成図である。ここ示すように、高周波解凍装置100は、主に、加熱室1と、高周波電源2と、電力検知部3と、整合部4を備えている。以下、各部を順次説明する。
Figure 1 is a schematic diagram of the high-
<加熱室1>
加熱室1は、高周波解凍装置100で冷凍食品12を急速解凍する際に、冷凍食品12を収納するための空間であり、食品を出し入れする開口を開閉するドア(図示せず)を備えている。上部電極11aと下部電極11bは、加熱室1内の上下に対向配置した非磁性の金属材料であり、例えば板状のアルミニウム合金やステンレス鋼等である。冷凍食品12は、下部電極11bに載置した被解凍物であり、例えば、客の求めに応じて小売店の店員が解凍する冷凍状態の弁当や総菜等である。なお、高周波解凍装置100は本来、任意の被解凍物を急速解凍することができる装置であるが、以下では、予め登録された種別の冷凍食品12のみを解凍対象とするものとする。
<
The
本実施例では、上部電極11aと下部電極11bの少なくとも一方が、図示しない昇降機構によって上下方向に移動可能な構成となっている。従って、冷凍食品12の厚さや形状等に応じて、電極対の間隔を適切に調整し、上部電極11aを冷凍食品12に近接させることができる。これにより、電極対から冷凍食品12に投入される加熱エネルギー(高周波電界)が増大して加熱効率が向上するので、冷凍食品12の解凍に要する時間が短縮化される。なお、図1では、下部電極11bに冷凍食品12を直接載置する構成を例示しているが、例えば、セラミックスや耐熱樹脂などの非金属製の容器、皿、板などを下部電極11b上に載置し、この上に冷凍食品12を載せる構成であってもよい。
In this embodiment, at least one of the
<高周波電源2>
高周波電源2は、電子レンジで使用するマイクロ波(GHz帯域の高周波電界)より低い周波数の、MHz帯域の高周波電圧を発振し、電力検知部3と整合部4を介して、上部電極11aに供給する電源である。なお、上記したように、MHz帯域の高周波電界は、マイクロ波(GHz帯域の高周波電界)に比べ、冷凍食品12の内部に到達しやすいという特性があるため、本実施例の高周波電源2を利用することで、冷凍食品12の解凍を促進することができる。
<High frequency power source 2>
The high frequency power supply 2 is a power supply that oscillates a high frequency voltage in the MHz band, which is a lower frequency than the microwaves (high frequency electric field in the GHz band) used in a microwave oven, and supplies the voltage to the
<電力検知部3>
電力検知部3は、高周波電源2から整合部4に出力する出力電力P(入射波)と、整合部4から高周波電源2に戻る反射電力R(反射波)の双方を検知する検知部である。なお、電力検知部3は、具体的には、電圧センサと電流センサを組み合わせたものである。
<Power detection unit 3>
The power detection unit 3 is a detection unit that detects both the output power P (incident wave) output from the high frequency power source 2 to the matching unit 4 and the reflected power R (reflected wave) returning from the matching unit 4 to the high frequency power source 2. Specifically, the power detection unit 3 is a combination of a voltage sensor and a current sensor.
<整合部4>
整合部4は、高周波電源2の出力インピーダンスを、冷凍食品12を含む負荷側インピーダンスに整合させるための回路であり、例えば、図1に示すように、上部電極11aと電力検知部3の一方の端子の間に、可変コイル41と可変コンデンサ42の直列回路を配置し、電力検知部3の双方の端子の間に、可変コンデンサ43を配置した回路である。なお、図1では省略しているが、整合部4は、可変コイル41のリアクタンスや、可変コンデンサ42、43の静電容量を、電力検知部3が検知した反射電力Rに応じて調節するための制御回路も備えている。
<Matching unit 4>
The matching unit 4 is a circuit for matching the output impedance of the high frequency power supply 2 to the load side impedance including the frozen food 12, and for example, as shown in Fig. 1, is a circuit in which a series circuit of a
冷凍食品12の解凍進行に伴い液状の水が増加すると、冷凍食品12の誘電損失が大きく変化し、冷凍食品12を含む負荷側のインピーダンスも大きく変化する。そこで、整合部4の制御回路は、可変コイル41、可変コンデンサ42、43を調整することにより、高周波電源2からの出力インピーダンスと、冷凍食品12を含む負荷側インピーダンスを略同一にし、高周波電源2に戻る反射電力Rをほぼ無くすことで、冷凍食品12の加熱効率を向上させる。
When the amount of liquid water increases as the frozen food 12 thaws, the dielectric loss of the frozen food 12 changes significantly, and the impedance of the load side including the frozen food 12 also changes significantly. Therefore, the control circuit of the matching unit 4 adjusts the
<出力電力Pと反射電力Rの時間推移の一例>
図2は、本実施例の高周波解凍装置100において、冷凍食品12の解凍中の出力電力Pと反射電力Rの時間推移の一例を示した説明図である。なお、図中の、Δt1、Δt2、Δt3、Δt4、ΔR1、ΔR2、ΔR3、Ttの各値は、特定の冷凍食品12(例えば、規格化された冷凍弁当)を適切に解凍できるよう、高周波解凍装置100の設計者や、コンビニエンスストアチェーンの本部技術者等が、冷凍食品12の種別毎に実験で求め、予め登録したパラメータであり、高周波解凍装置100の使用者(小売店の店員等)が冷凍食品12の急速解凍時に設定するパラメータではない。
<An example of time transition of output power P and reflected power R>
2 is an explanatory diagram showing an example of the transition over time of the output power P and the reflected power R during thawing of a frozen food 12 in the high-
図2に示すように、まず、高周波電源2の出力電力をP1=P0(冷凍食品12の種別毎に設定された初期出力電力値)に固定して冷凍食品12の解凍を開始すると、整合部4は、初回の第1工程(自動整合)では、解凍開始から所定時間(Δt1)内は、高周波電源2の出力インピーダンスと冷凍食品12を含む負荷側のインピーダンスを略同一にすることで、反射電力R1をほぼ無くすように自動整合する。 As shown in FIG. 2 , first, the output power of the high frequency power supply 2 is fixed at P1 = P0 (initial output power value set for each type of frozen food 12) and thawing of the frozen food 12 is started. In the initial first step (automatic matching), the matching unit 4 performs automatic matching so as to substantially eliminate the reflected power R1 by making the output impedance of the high frequency power supply 2 and the impedance of the load side including the frozen food 12 substantially identical for a predetermined time (Δt1 ) from the start of thawing.
その後、初回の第2工程(整合固定)では、先行する第1工程で整合したインピーダンスを一旦固定した状態で、冷凍食品12の解凍を継続する。すると、冷凍食品12の解凍の進行に伴う誘電損失の変化により、反射電力R1が徐々に増大して行き、反射電力が所定の閾値(ΔR1)に達する。この閾値に達した時点で(時間t2S)、高周波電源2は、以後の出力電力Pを反射電力Rの増加分に相当する閾値(ΔR1)分だけ減じ(出力電力P2=P0-ΔR1)、2回目の第1工程(自動整合)を開始する。 Thereafter, in the first second step (fixed matching), the impedance matched in the preceding first step is temporarily fixed, and the thawing of the frozen food 12 is continued. Then, due to a change in dielectric loss as the thawing of the frozen food 12 progresses, the reflected power R1 gradually increases, and the reflected power reaches a predetermined threshold value ( ΔR1 ). When this threshold value is reached (time t2S ), the high frequency power supply 2 reduces the subsequent output power P by the threshold value ( ΔR1 ) corresponding to the increase in the reflected power R (output power P2 = P0 - ΔR1 ), and starts the second first step (automatic matching).
2回目の第1工程(自動整合)でも、整合部4は、所定時間(Δt2)内は、高周波電源2の出力インピーダンスと冷凍食品12を含む負荷側のインピーダンスを略同一にすることで、反射電力R2をほぼ無くすように自動整合する。図2から明らかなように、2回目の第1工程と第2工程で使用される出力電力P2は、初回の第1工程と第2工程で使用された出力電力P1=P0より反射電力Rの増加分だけ小さい、P2=P0-ΔR1に抑制されているため、解凍が進行して加熱され易くなった冷凍食品12であっても、端部、角部、突起部などに電界が過度に集中し、それらが過加熱されるのを抑制することができる。 In the first step (automatic matching) of the second time, the matching unit 4 performs automatic matching so as to substantially eliminate the reflected power R2 by substantially equalizing the output impedance of the high frequency power source 2 and the impedance of the load side including the frozen food 12 within a predetermined time (Δt2). As is clear from Fig. 2, the output power P2 used in the first and second steps of the second time is suppressed to P2 = P0 - ΔR1 , which is smaller than the output power P1 = P0 used in the first and second steps by the increase in the reflected power R, so that even if the frozen food 12 has thawed and is easily heated, it is possible to suppress the electric field from excessively concentrating on the edges, corners, protrusions, etc., which would otherwise be overheated.
本実施例の高周波解凍装置100では、上記の第1工程と第2工程を、設定された加熱終了時間Ttまで繰り返すが、3回目や4回目の第1工程と第2工程でも、解凍の進行状況に対応して、高周波電源2の出力電力P3、P4を更に抑制する。このため、加熱開始から加熱終了の何れの時間においても、冷凍食品12に過度な電界が印加されることが無いため、端部、角部、突起部などの過加熱を抑制することができる。
In the high-
<高周波解凍装置100の操作と回答動作のフローチャート>
次に、図3のフローチャートを用いて、所定の冷凍食品12を急速解凍する際の、使用者(例えば、小売店の店員)の操作と、高周波解凍装置100の解凍動作の一例について詳細に説明する。
<Flowchart of operation and response action of high
Next, with reference to the flow chart of FIG. 3, an example of the operation of a user (e.g., a retail store clerk) and the thawing operation of the high-
まず、ステップS1では、使用者は、冷凍食品12を加熱室1内にセットする。具体的には、使用者は、加熱室1のドアを開け、下部電極11b上に冷凍食品12を載置した後、ドアを閉める。
First, in step S1, the user places the frozen food 12 in the
次いで、ステップS2では、使用者は、高周波解凍装置100のメニューボタン等を操作して、予め用意された被解凍物の候補から、加熱室1内の冷凍食品12に相当するものを選択する。これにより、設計者等が予め用意した解凍条件の中から、加熱室1内の冷凍食品12に対応する解凍条件が選択され、高周波解凍装置100に設定される。ここで設定される解凍条件は、初期の出力電力値P0、加熱終了時間Tt、自動整合する時間Δti(i=1~n)、反射電力の増分閾値ΔRi(i=1~n)、および、上部電極11aと下部電極11bの間隔等である。なお、解凍条件が未登録の冷凍食品12を解凍したい場合は、冷凍食品12の素材、形状、重量、温度等を考慮して、使用者が各パラメータを設定しても良い。
Next, in step S2, the user operates a menu button or the like of the high-
ステップS3では、使用者は、高周波解凍装置100のスタートボタン等を操作することで、解凍開始を指令する。
In step S3, the user issues a command to start thawing by operating a start button or the like on the high-
ステップS4では、加熱室1の昇降機構が稼働し、上部電極11aもしくは下部電極11bが上下方向に移動する。これにより、冷凍食品12の厚さや形状に応じて、電極対の間隔が適切に調整され、上部電極11aと冷凍食品12が近接する。
In step S4, the lifting mechanism of the
ステップS5では、高周波電源2が起動し、出力電力P1=P0を用いた解凍が開始される。以降、高周波解凍装置100は、図2で説明したように、出力電力Pを漸減させながら、冷凍食品12を解凍する。
In step S5, the high frequency power supply 2 is started and thawing is commenced using the output power P 1 =P 0. Thereafter, the high
ステップS6では、電力検知部3は、整合部4から高周波電源2へ戻る反射電力R1を検知する。これにより、図2に示した、解凍開始から所定時間(Δt1)内は、高周波電源2の出力インピーダンスと冷凍食品12を含む負荷側のインピーダンスが略同一になるように、整合部4の可変コイル41、可変コンデンサ42および43を調整することで、反射電力R1をほぼ無くすようにインピーダンスの自動整合する(第1工程)。
In step S6, the power detection unit 3 detects the reflected power R1 returning from the matching unit 4 to the high frequency power source 2. As a result, automatic impedance matching is performed to substantially eliminate the reflected power R1 by adjusting the
ステップS7では、冷凍食品12の解凍開始からの経過時間が、設定された加熱終了時間Ttを超えたかを判定する。そして、超える前であれば、ステップS8に進み、超えた後であれば、ステップS11に進む。 In step S7, it is determined whether the time elapsed from the start of thawing of the frozen food 12 has exceeded the set heating end time Tt. If it has not yet exceeded the set heating end time Tt , the process proceeds to step S8, and if it has already exceeded the set heating end time Tt, the process proceeds to step S11.
ステップS8では、電力検知部3は、反射電力R1が増分閾値ΔR1以上になったかを判定する。そして、増分閾値ΔR1以上になる前は、ステップS6に戻り、反射電力R1を再検知する。一方、増分閾値ΔR1以上になった後は、ステップS9に進む。 In step S8, the power detection unit 3 determines whether the reflected power R1 is equal to or greater than the increment threshold value ΔR1. If the reflected power R1 is not equal to or greater than the increment threshold value ΔR1 , the process returns to step S6 and the reflected power R1 is detected again. On the other hand, if the reflected power R1 is equal to or greater than the increment threshold value ΔR1, the process proceeds to step S9.
ステップS9では、以後に用いる出力電力P2を現在の出力電力P1より閾値分(ΔR1)だけ減じる。これにより、以降の出力電力P2はP0-ΔR1に設定され、2回目の第1工程(自動整合)を開始する。 In step S9, the output power P2 to be used thereafter is reduced by the threshold value ( ΔR1 ) from the current output power P1 . As a result, the output power P2 thereafter is set to P0 - ΔR1 , and the second first process (automatic matching) is started.
ステップS10では、iを1つ増やす。すなわち、i回目の第1工程と第2工程が終了し、i+1回目の第1工程と第2工程が開始される。これにより、ステップS6で反射電力R2を検知したり、ステップS8で反射電力R2と増分閾値ΔR2を比較したりするようになる。 In step S10, i is incremented by 1. That is, the i-th first and second steps are completed, and the i+1-th first and second steps are started. This causes the reflected power R2 to be detected in step S6, and the reflected power R2 to be compared with the increment threshold ΔR2 in step S8.
このようにして、第1工程と第2工程を繰り返し、経過時間が設定した加熱終了時間Ttに達した時点で(ステップS7でNo)、ステップS11に進み、高周波電源2をOFFし、冷凍食品12の加熱を終了する。 In this manner, the first and second steps are repeated, and when the elapsed time reaches the set heating end time Tt (No in step S7), the process proceeds to step S11, the high frequency power supply 2 is turned off, and the heating of the frozen food 12 is terminated.
ステップS2で設定した各パラメータは、加熱室1内の冷凍食品12を適切に解凍するために予め用意されたものであるため、図3の処理を終えることで、冷凍食品12を過加熱なく解凍することができる。
The parameters set in step S2 have been prepared in advance to properly thaw the frozen food 12 in the
なお、自動整合する時間Δti(i=1~n)を長く、反射電力の増分閾値ΔRi(i=1~n)を小さく設定すれば、冷凍食品12の加熱効率が向上するため、解凍が完了するまでに要する時間は短くなる。一方、自動整合する時間Δti(i=1~n)を短く、反射電力の増分閾値ΔRi(i=1~n)を大きく設定すれば、冷凍食品12の加熱効率は低減するため、解凍が完了するまでに要する時間は長くなるが、解凍中の食品の端部や角部、突起部などの過加熱が発生し難くなり、食品の解凍品質の低下を抑制することが出来る。 Note that if the automatic matching time Δt i (i=1 to n) is set long and the increment threshold value ΔR i (i=1 to n) of the reflected power is set small, the heating efficiency of the frozen food 12 is improved and the time required to complete thawing is shortened. On the other hand, if the automatic matching time Δt i (i=1 to n) is set short and the increment threshold value ΔR i (i=1 to n) of the reflected power is set large, the heating efficiency of the frozen food 12 is reduced and the time required to complete thawing is lengthened, but overheating of the edges, corners, protrusions, etc. of the food during thawing is less likely to occur, and deterioration of the thawing quality of the food can be suppressed.
従って、自動整合する時間Δti(i=1~n)および反射電力の増分閾値ΔRi(i=1~n)を適正に設定することにより、解凍に要する時間を長時間化させることなく、食品の過加熱を抑制することが可能となる。 Therefore, by appropriately setting the automatic matching time Δt i (i=1 to n) and the increment threshold value ΔR i (i=1 to n) of the reflected power, it is possible to prevent overheating of food without lengthening the time required for thawing.
なお、本実施例では、上部電極11aおよび下部電極11bはそれぞれ単一の電極としたが、複数の電極が分割して構成される分割電極であってもよい。また、整合部4を構成する可変コイル41や可変コンデンサ42および43の構成は、図1で例示した以外の構成であってもよい。
In this embodiment, the
以上で説明したように、本実施例の高周波解凍装置100によれば、冷凍食品の端部や角部、突起部などの過加熱を低減し、食品の解凍品質の向上が可能となる。
As described above, the high-
次に、図4と図5を用いて、本発明の実施例2の高周波解凍装置100について説明をする。なお、以下では、実施例1との共通点については重複説明を省略する。
Next, the high-
図4は、本実施例の高周波解凍装置100において、解凍時の出力電力Pと反射電力Rの時間推移の一例を示した説明図である。また、図5は、本発明に係る高周波解凍装置において、操作および解凍動作の一例を示したフローチャートである。
Figure 4 is an explanatory diagram showing an example of the time progression of the output power P and the reflected power R during thawing in the high-
図4に示すように、本実施例でも、出力電力P1=P0(初期出力電力値)で解凍を開始し、整合部4は、解凍開始から所定時間(Δt1)内は、高周波電源2の出力インピーダンスと冷凍食品12を含む負荷側のインピーダンスを略同一にすることで、反射電力をほぼ無くすように自動整合する(第1工程)。そして、第1工程で整合したインピーダンスを一旦固定し、反射電力R1が所定の閾値(ΔR1)に達した時点で(時間t2S)、出力電力を閾値(ΔR1)分だけ減じ(出力電力P2=P0-ΔR1)、自動整合を再開する(第2工程)。 4, in this embodiment, thawing is also started with output power P1 = P0 (initial output power value), and the matching unit 4 performs automatic matching to substantially eliminate reflected power by making the output impedance of the high frequency power source 2 and the impedance of the load side including the frozen food 12 substantially the same for a predetermined time ( Δt1 ) from the start of thawing (first step).The impedance matched in the first step is then temporarily fixed, and when the reflected power R1 reaches a predetermined threshold value ( ΔR1 ) (time t2S ), the output power is reduced by the threshold value ( ΔR1 ) (output power P2 = P0 - ΔR1 ) and automatic matching is resumed (second step).
ここで、実施例1では、閾値ΔR1等を設計者等が予め設定した固定値としたが、本実施例の閾値(ΔR1)は、出力電力P1と所定の比率N1(%)から決定されるものとした。 In the first embodiment, the thresholds ΔR1 and the like are fixed values preset by a designer or the like, but the threshold ( ΔR1 ) in the present embodiment is determined based on the output power P1 and a predetermined ratio N1 (%).
次に、冷凍食品の解凍時における操作ならびに動作の一例について、図4および図5を用いて詳細に説明する。 Next, an example of the operations and behavior when thawing frozen food will be described in detail with reference to Figures 4 and 5.
実施例1の図3と本実施例の図5の比較から明らかなように、本実施例は、実施例1のステップS2をステップS2aに置換し、実施例1のステップS8をステップS8aに置換したものであるため、以下では、実施例1に無い、ステップS2a、S8aを中心に説明し、他のステップについては適宜説明を省略する。 As is clear from a comparison of FIG. 3 of Example 1 and FIG. 5 of this embodiment, step S2 of Example 1 is replaced with step S2a, and step S8 of Example 1 is replaced with step S8a. Therefore, the following description will focus on steps S2a and S8a, which are not included in Example 1, and descriptions of other steps will be omitted as appropriate.
ステップS2aでは、使用者は、高周波解凍装置100のメニューボタン等を操作して、予め用意された被解凍物の候補から、加熱室1内の冷凍食品12に相当するものを選択する。これにより、加熱室1内の冷凍食品12に対応する解凍条件として、初期の出力電力値P0、加熱終了時間Tt、自動整合する時間Δti(i=1~n)、反射電力の増分比率(%)の閾値Ni(i=1~n)が設定される。
In step S2a, the user operates a menu button or the like of the high-
ここでステップS8aでは、電力検知部3は、出力電力P1に対する反射電力R1の比率(%)が、設定した所定の閾値N1以上になったかを判定する。そして、比率が閾値N1よりも小さければ、このままの状態で解凍を継続し(ステップS6に戻り)、比率が閾値N1に達した時点で(時間t2S)、ステップS9に進む。 In step S8a, the power detection unit 3 judges whether the ratio (%) of the reflected power R1 to the output power P1 is equal to or greater than a preset threshold value N1. If the ratio is smaller than the threshold value N1 , the thawing is continued in this state (return to step S6), and when the ratio reaches the threshold value N1 (time t2S ), the process proceeds to step S9.
本実施例では、自動整合する時間Δti(i=1~n)を長く、反射電力の増分比率(%)の閾値Ni(i=1~n)を小さく設定すれば、冷凍食品12の加熱効率が向上するため、解凍が完了するまでに要する時間を短くすることが出来る。一方、自動整合する時間Δti(i=1~n)を短く、反射電力の増分比率(%)の閾値Ni(i=1~n)を大きく設定すれば、冷凍食品12の加熱効率は低減するため、解凍が完了するまでに要する時間は長くなるが、解凍中の食品の端部や角部、突起部などの過加熱が発生し難くなり、食品の解凍品質の低下を抑制することが出来る。 In this embodiment, if the automatic matching time Δt i (i=1 to n) is set long and the threshold value N i (i=1 to n) of the increment ratio (%) of the reflected power is set small, the heating efficiency of the frozen food 12 is improved, and the time required for the completion of thawing can be shortened. On the other hand, if the automatic matching time Δt i (i=1 to n) is set short and the threshold value N i (i=1 to n) of the increment ratio (%) of the reflected power is set large, the heating efficiency of the frozen food 12 is reduced and the time required for the completion of thawing is lengthened, but overheating of the edges, corners, protrusions, etc. of the food during thawing is less likely to occur, and deterioration of the thawing quality of the food can be suppressed.
従って、自動整合する時間Δti(i=1~n)および反射電力の増分比率(%)の閾値Ni(i=1~n)を適正に設定することにより、解凍に要する時間を長時間化させることなく、食品の過加熱を抑制することが可能となる。 Therefore, by appropriately setting the automatic matching time Δt i (i = 1 to n) and the threshold value N i (i = 1 to n) of the increment ratio (%) of reflected power, it is possible to prevent overheating of food without lengthening the time required for thawing.
ここで、反射電力の増分比率(%)の閾値Ni(i=1~n)を、例えば10%程度に設定することで、高周波電源2への反射電力の増大を抑えることにより、高周波電源2の故障率を低減し、長寿命化も図ることが出来る。 Here, by setting the threshold value N i (i = 1 to n) of the increment ratio (%) of the reflected power to, for example, about 10%, the increase in the reflected power to the high frequency power source 2 can be suppressed, thereby reducing the failure rate of the high frequency power source 2 and lengthening its lifespan.
次に、図6を用いて、本発明の実施例3の高周波解凍装置100について説明をする。なお、以下では、実施例2との共通点については重複説明を省略する。
Next, the high-
実施例2では、ステップS2a(図5)で、加熱室1内の冷凍食品12に対応した加熱終了時間Ttを予め設定し、加熱経過時間が加熱終了時間Ttに達するまで、解凍を継続する構成としていた(ステップS7)。
In the second embodiment, in step S2a (FIG. 5), the heating end time Tt corresponding to the frozen food 12 in the
これに対し、本実施例では、図6のステップS2bに示すように、加熱室1内の冷凍食品12に対応した、解凍官僚の判定基準Mを設定する。そして、ステップS7aでは、初期の出力電力値P0に対する反射電力の閾値(ΔRi)の比率が、ある所定の閾値M(%)以下となれば、解凍が完了したと判定してステップS11に進み、自動的に加熱を終了させる。この場合、閾値M(%)は解凍完了の判定基準であり、例えば数パーセント程度である。
In contrast to this, in this embodiment, as shown in step S2b of Fig. 6, a criterion M for thawing completion is set corresponding to the frozen food 12 in the
100 高周波解凍装置
1 加熱室
11a 上部電極
11b 下部電極
12 冷凍食品
2 高周波電源
3 電力検知部
4 整合部
41 可変コイル
42、43 可変コンデンサ
100 High-
Claims (6)
該高周波電源の出力電力を用いて、MHz帯域の高周波電界を冷凍食品に印加する電極対と、
前記高周波電源と前記電極対の間に接続され、前記高周波電源の出力インピーダンスを、前記冷凍食品を含む負荷側インピーダンスに整合させる整合部と、
前記高周波電源に戻る反射電力を検知する電力検知部と、を備え、
前記整合部は、前記出力インピーダンスを前記負荷側インピーダンスと略同一に自動整合させる第1工程と、該第1工程で自動整合させた前記出力インピーダンスを、前記冷凍食品の解凍が進行し、前記反射電力が所定の閾値に達するまで固定する第2工程を、加熱終了時間まで繰り返し、
前記高周波電源は、前記第2工程に続く第1工程以降は、以前の出力電力から前記閾値を減じた出力電力を出力することを特徴とする高周波解凍装置。 A high frequency power source that outputs high frequency power in the MHz band;
an electrode pair for applying a high frequency electric field in the MHz band to the frozen food using the output power of the high frequency power supply;
a matching unit connected between the high frequency power supply and the electrode pair, for matching an output impedance of the high frequency power supply to a load impedance including the frozen food;
a power detection unit that detects reflected power returning to the high frequency power source,
the matching unit repeats a first step of automatically matching the output impedance to be substantially the same as the load side impedance and a second step of fixing the output impedance automatically matched in the first step until the thawing of the frozen food progresses and the reflected power reaches a predetermined threshold value, until a heating end time;
The high-frequency power supply outputs an output power obtained by subtracting the threshold value from the previous output power from the first step subsequent to the second step.
前記閾値は、前記冷凍食品の種別毎に予め登録された値であることを特徴とする高周波解凍装置。 2. The high frequency thawing device according to claim 1,
The high frequency thawing device according to claim 1, wherein the threshold value is a value registered in advance for each type of the frozen food.
前記閾値は、前記出力電力に対する所定の比率から決定されることを特徴とする高周波解凍装置。 2. The high frequency thawing device according to claim 1,
A high-frequency defrosting device, wherein the threshold value is determined from a predetermined ratio to the output power.
加熱開始時の出力電力に対する前記反射電力の閾値の比率が、所定の閾値以下となれば、加熱を終了させることを特徴とする高周波解凍装置。 4. The high frequency thawing device according to claim 3,
A high-frequency thawing device characterized in that heating is terminated when a ratio of the threshold value of the reflected power to the output power at the start of heating becomes equal to or less than a predetermined threshold value.
前記第1工程の継続時間は、前記冷凍食品の種別毎に予め登録された値であることを特徴とする高周波解凍装置。 The high frequency thawing device according to any one of claims 1 to 4,
A high-frequency thawing apparatus, wherein the duration of the first step is a value registered in advance for each type of frozen food.
前記加熱終了時間は、前記冷凍食品の種別毎に予め登録された値であることを特徴とする高周波解凍装置。 The high-frequency thawing device according to any one of claims 1 to 3,
The high-frequency thawing device is characterized in that the heating end time is a value registered in advance for each type of frozen food.
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