阅读说明：本技术 高频解冻装置 (High-frequency thawing device ) 是由 岸本卓士 于 2020-03-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高频解冻装置,其特征在于,具备：加热室(1),上部电极(2a)和下部电极(2b),平行配置在该加热室(1)内且被解冻物插入在其间,高频电源(4)以及匹配电路(6),将高频电压施加在上部电极(2a)和下部电极(2b)之间,功率检测电路(5),检测被施加的高频电压的反射功率,控制装置(7),基于从在功率检测电路(5)的检测信号的从解冻开始时以来的变化,推定被解冻物的进展状态,判断解冻完成,基于判断控制高频电源(4)。(The present invention provides a high-frequency thawing apparatus, comprising: the thawing apparatus comprises a heating chamber (1), an upper electrode (2a) and a lower electrode (2b) which are arranged in parallel in the heating chamber (1) with an object to be thawed interposed therebetween, a high-frequency power supply (4) and a matching circuit (6) which apply a high-frequency voltage between the upper electrode (2a) and the lower electrode (2b), a power detection circuit (5) which detects reflected power of the applied high-frequency voltage, and a control device (7) which estimates the progress state of the object to be thawed based on a change from the thawing start time of a detection signal of the power detection circuit (5), determines that thawing is completed, and controls the high-frequency power supply (4) based on the determination.)

高频解冻装置

技术领域

本发明涉及一种对冷冻食品等的被解冻物施加高频电场而进行解冻的高频解冻装置。

背景技术

已知施加MHz以上的高频并解冻通过电介质加热来冷冻的食品等的被解冻物的高频解冻装置(例如，专利文献1、2)。高频解冻装置在加热室内具备上部电极和下部电极，从高频电源向两个电极之间提供高频电场，通过被解冻物的介电损耗来进行解冻。由于感应加热方式是平行电场均匀到达冷冻食品内部，从而与利用由微波炉微波的解冻相比，适合于大型的被解冻物的解冻。

现有技术文献

专利文献

日本特开2004-57101号公报

日本特开2005-149828号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在现有的高频解冻装置中，根据被解冻物的种类和量(尺寸、重量)设定预先决定的处理时间(例如，每个1000g肉15分种)。因此，在开始处理之前需要认识被解冻物的种类和量，根据其设定处理时间。

另外，利用预先决定的处理时间进行解冻，则因食品形状、食品的初始温度(在解冻开始之前的温度)的差异等导致处理时间过长所引起的过度解冻或相反地，处理时间过短所引起的解冻不足，而存在完成精度不稳定的问题。

本发明的一形态的目的在于实现无需设定解冻时间且完成精度也优异的高频解冻装置。

解决问题的手段

为了解决所述问题，本发明的一方式所涉及的高频装置，其特征在于，具备：加热室，上部电极和下部电极，平行配置在该加热室内且被解冻物***于其之间；电压施加部，将高频电压施加到所述上部电极和所述下部电极之间；反射功率检测部，检测通过所述电压施加部施加的高频电压的反射功率；解冻完成判断部，基于从在所述反射功率检测部的检测信号的从解冻开始时以来的变化，推定所述被解冻物的进展状态并判断解冻完成；控制部，基于所述解冻完成判断部的判断，控制所述电压施加部。

发明效果

根据本发明的一形态能够实现无需设定解冻时间且完成精度也优异的高频解冻装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式一所涉及的高频解冻装置的结构的示意图。

图2是表示所述高频解冻装置内的电路结构的图。

图3是表示在解冻被解冻物时通过上述高频解冻装置的功率检测电路来检测的入射功率以及反射功率的检测信号和解冻的进展状况的关联性的图。

图4是表示上述高频解冻装置的动作的流程图。

图5是表示在解冻被解冻物时通过上述高频解冻装置的功率检测电路来检测的入射功率以及反射功率的检测信号和解冻的进展状况的关联性的图，

在被解冻物的初始温度方面与图3不同。

图6是表示本发明的实施方式二所涉及的高频解冻装置的动作的流程图。

具体实施方式

〔实施方式一〕

以下，对本发明的一实施方式进行详细地说明。首先，利用图1和图2来进行说明本实施方式所涉及的高频解冻装置的概略结构。图1是表示本实施方式的高频解冻装置的结构的示意图。图2是表示高频解冻装置内的电路结构的图。

高频解冻装置对冷冻食品等的被解冻物3施加高频电场而进行被解冻物3的解冻处理等。更详细而言，高频解冻装置是感应加热方式的解冻装置，应用向电介质施加高频电场，则通过其分子摩擦产生热量(电介质损耗)并被加热的原理，将被解冻物3置于施加高频电压的平行电极之间所产生的平行电场内，利用其电介质损耗热来解冻。

如图1所示，高频解冻装置具备加热室1、上部电极2a、下部电极2b、高频电源4、功率检测电路5、匹配电路6、控制装置(解冻完成判断部、控制部)7、操作输入部8等。其中，由高频电源4以及匹配电路6来构成将高频电压施加于上部电极2a和下部电极2b之间的电压施加部。

加热室1由金属制的框体形成。上部电极2a以及下部电极2b在加热室1内上下平行地设置。食品等的被解冻物3设置于上部电极2a和下部电极2b之间。上部电极2a是通过未图示的升降机构可以向上下移动，其高度调整到根据被解冻物3的厚度的位置。

高频电源4发送从HF到VHF的频带的频率的电压信号。从高频电源4发送的电压信号通过放大器(未图示)放大到期望的功率。被放大的电压信号经由功率检测电路5向匹配电路6传送。

功率检测电路5检测从高频电源4入射到匹配电路6的入射功率(入射波)和从匹配电路6向高频电源4的反射的反射功率(反射波)。这些的检测信号向控制装置7送出。功率检测电路5与检测通过电压施加部施加的高频电压的反射功率的反射功率检测部相当。

如图2所示，匹配电路6具备可变电容器6a、6b以及可变线圈6c等，抵消由上部电极2a以及下部电极2b构成的电容器的电抗。此外，匹配电路6通过调整可变电容器6a、6b以及可变线圈6c的值，能够使得向匹配电路6的输入阻抗和向放大器的输出阻抗一致。由此，能有效地对被解冻物3施加高频电场。匹配电路6的输出供应到加热室1内的上部电极2a以及下部电极2b，对***于上部电极2a和下部电极2b之间的被解冻物3进行高频介电加热。

返回图1，控制装置7控制高频电源4、匹配电路6等的高频解冻装置的各部分。从操作输入部8指示解冻处理的开始，则控制装置7在通过未图示的升降结构来调整上部电极2a的高度之后，使得高频电源4动作。

入射功率以及反射功率的检测信号从功率检测电路5输入在控制装置7。控制装置7控制高频电源4的输出，以使得从入射功率扣除反射功率的功率，即，有效地传输到匹配电路6以后的功率固定。

图3是表示在解冻被解冻物3时通过功率检测电路5来检测的入射功率以及反射功率的检测信号和解冻的进展状况的关联性的图。图3的横轴是时间(分)，纵轴是功率(W)。

如图3所示，控制装置7控制高频电源4的输出，以使得从入射功率扣除反射功率的功率总是固定，配合反射功率的增加，使得入射功率增加。在图3的例子中，调整高频电源4的输出，以使从入射功率扣除反射功率的功率总是保持150W。

高频电场被施加且被解冻物3中所含有的水分开始从固体改变成液体，则反射功率急速增加。配合这样的反射功率的增加，使得持续增加入射功率，则高频电源4的输出变大，施加于高频电源4等的负载变大。因此，对入射功率(FW)的反射功率(RW)的比率RW/FW超过阈值X，则控制装置7在匹配电路6调整可变电容器6a、6b、可变线圈6c等，将反射功率设为0W。这样的阻抗调整，每当比率RW/FW超过阈值X时重复进行。在图3的例子中，阈值X设定为10％，每当比率RW/FW超过10％时，进行阻抗调整。

然后，如图3所示，在开始解冻后的一段时间内，对时间的反射功率的增加量大且变化的比例陡峭(增加区域)。这是因为在此期间内，被解冻物3中所含有的大量水分从固体改变成液体。然后，经过了时间则对时间的反射功率的增加量变少，变化的比例变得平缓，然后变得几乎水平，进入到未显示急速增加的稳定区域。这是因为解冻已进行，被解冻物3中所含有的大量水分改变成液体，状态已停止改变。即，由于对时间的反射功率的变化的比例，从陡峭的增加区域改变成未显示急速增加的稳定区域，从而可以判断解冻已完成。

利用这样的反射功率和被解冻物3的水分状态的变化的关联性，控制装置7基于从在反射功率的检测信号的从解冻开始时以来的变化，推定被解冻物3的解冻的进展状态并判断解冻的完成。详细而言，反射功率的检测信号从显示反射功率的急速增加的增加区域改变成未显示急速增加的稳定区域，则控制装置7判断解冻已完成。

在本实施方式中，控制装置7利用阻抗调整功能，进行阻抗调整并将反射功率设为0W之后，在即使经过了预先设定的时间T1，比率RW/FW也不会超过阈值X的情况下，判断被解冻物3的解冻已完成，停止高频电源4的输出。时间T1被设定为可以判断反射功率的变化的比例在稳定区域的时间。

在图3的例子中，第四次和第五次的阻抗调整的间隔需要约2.2分钟，从到时候的约1.5分钟的间隔变长。然后，第五次、第六次的阻抗调整的间隔变的更长为5.3分钟。在这样的波形的状态下，将时间T1设为例如4分钟。控制装置7在即使从进行阻抗调整经过了4分钟，比率RW/FW也不会超过10％的情况下，判断解冻已完成，停止高频电源4的输出。

时间T1是通过高频电源4的输出、阻抗调整的阈值X等来变化的值。因此，确认着被解冻物3的解冻状态，设定达到被解冻物3在0度被均匀地解冻的状态的时间。如果是可变高频电源4的输出、阻抗调整的阈值X的装置，则优先基于对时间T1产生影响的可变的参数(要素)的组合保持多个时间T1。

接下来，利用图4的流程图来说明所述结构的高频解冻装置的动作。图4是表示高频解冻装置的动作的流程图。将被解冻物3设定于上部电极2a以及下部电极2b之间，用户利用操作输入部8指示解冻。控制装置7接收来自操作输入部8的信号(S1)，则使得上部电极2a移动并调整高度(S2)，然后，使得高频电源4动作(S3)。由此，对上部电极2a以及下部电极2b施加高频电压。

从高频电源4供应的高频电压作为在匹配电路6对阻抗匹配实施的电压信号，供应到由上部电极2a和下部电极2b形成的电容器。由此，在上部电极2a和下部电极2b之间产生高频电场。然后，配置在上部电极2a和下部电极2b之间的被解冻物3被介质加热并解冻。

在使得高频电源4动作之间，通过功率检测电路5计量入射功率和反射功率，向控制装置7传送。控制装置7利用接收的入射功率和反射功率算出比率RW/FW(S4)，判断算出的比率RW/FW是否超过作为阈值X的10％(S5)。

控制装置7在S5中判断未超过(NO)，则将处理返回到S4，再次算出比率RW/FW。控制装置7在S5中直到判断YES，重复进行S4以及S5的处理。另一方面，控制装置7在S5判断超过(YES)，则使得在匹配电路6进行阻抗调整，将反射功率设为0W(S6)。

阻抗调整被进行，则控制装置7判断是否进行该调整之后经过了时间T1，例如4分钟(S7)。控制装置7在S7中判断未经过(NO)，则将处理返回到S4，再次算出比率RW/FW。控制装置7在S7直到判断YES，重复进行S4～S7的处理。

控制装置7在S7中判断时间T1已经过(YES)，则停止高频电源4的输出(S8)。由于进行阻抗调整并将反射功率设为0W之后经过了时间T1也比率RW/FW不会超过10％，从而可以判断反射功率在稳定区域的稳定状态且解冻已完成。由此，通过不多不少地良好的完成精度来解冻被解冻物3。

此外，在图4的流程图未图示，但在S4以及S5的处理的重复超过规定时间后也持续进行的情况下，跳到S8的高频电源的停止。

(效果)

在所述结构中，通过反射功率的检测信号基于从在反射功率的从解冻开始时以来的变化，推定被解冻物的解冻的进展状况，从表示急速增加的增加区域(对时间的反射功率的变化的比例陡峭的增加区域)改变成未表示急速增加的稳定区域(相对于时间的反射功率的变化的比例平缓接近于水平的稳定区域)，来判断解冻的完成。

由此，由于用户基于被解冻物3的种类以及量(尺寸)，即使没有设定进行解冻处理的时间，高频解冻装置也适当地判断解冻完成，从而只有设定被解冻物3并指示解冻开始，则可以进行保持良好的完成精度的自动解冻。

另外，与利用微波的解冻相比，难以产生温度不均，但利用红外线等测量被解冻物3的表面温度并判断解冻的完成，则有时在测量地方的温度与其他的大部分的地方不同的情况下，会发生过解冻或不足解冻。然而，在所述机构中，由于利用反射功率的检测信号这样的从被解冻物3整体取得的信息来判断解冻的完成，而不会发生这样的缺陷。

此外，在所述结构中，利用用在阻抗调整的比率RW/FW，即使在从前面的阻抗调整经过了时间T1，比率RW/FW也不会超过阈值X的情况下，判断反射功率的检测信号改变成稳定区域。由此，可以在现有阻抗调整的处理流程中包含解冻完成的判断处理。

〔实施方式二〕

以下对本发明的其他实施方式进行说明。此外，为了便于说明，对于具有与在所述实施方式中说明过的构件相同的功能的构件，赋予相同的符号，不重复对它们的说明。

关于生鱼片等解冻后不加热而食用的食材，优选在加热到例如10℃而不是0℃的温度的状态下结束解冻。这是因为人的舌头可以在10℃而不是0℃的温度下感受到食物的美味和味道。通过在感到冰的范围内加热到0℃以上，能让人觉得生鱼片更美味。

此处，本实施方式所涉及的高频解冻装置具有延长加热模式，在检测信号改变成稳定区域以后也进行延长并加热被解冻物3，仅这点和实施方式一的高频解冻装置不同。通过利用延长加热模式来可以将被解冻物3加热到相较于0℃更高的温度并提供。

控制装置7将从加热开始到检测信号达到稳定区域的时间的解冻所需时间作为决定延长加热的延长加热时间的要素利用。换言之，控制装置7至少利用延长加热模式中的延长加热时间、解冻所需时间来决定。

在本实施方式中，延长加热模式被选择，则控制装置7从判断被解冻物3的解冻已完成的时刻到设定的延长加热时间之间，继续高频电源4的驱动。此延长加热时间是加热时间，将0℃的被解冻物3从0℃加热到比如10℃等。因此，延长加热时间需要根据被解冻物3的热容量设定。控制装置7将从开始该被解冻物3的解冻到判断解冻已完成的解冻所需时间Tt作为决定延长加热时间的要素利用。这是因为在解冻所需时间Tt包含被解冻物3的热容量的信息。通过利用根据被解冻物3的热容量变化的解冻所需时间Tt，即使未认识被解冻物3的种类和量，也可以设定根据被解冻物3的热容量延长加热时间。

但，解冻所需时间Tt不仅依赖于被解冻物3的热容量，还依赖于被解冻物3的初始温度。因此，优先测量初始温度并补正从解冻所需时间Tt求出的延长加热时间。关于此事，利用图3和图5进行说明。

图5是表示在解冻被解冻物品3时通过功率检测电路5来检测的入射功率以及反射功率的检测信号和解冻的进展状况的关联性的图。与图3同样，图6的横轴是时间(分)，纵轴是功率(W)。在图3和图5中，被解冻物3是相同，但被解冻物3的初始温度不同，图3的初始温度是-20度，图5的初始温度是-40℃。

比较图3和图5可知，解冻所需时间Tt依赖于初始温度，初始温度低的一方所需时间长。因此，例如将延长加热时间作为解冻所需时间Tt的k(k＞0)倍，虽然同样是从0℃开始的加热，但初始温度低的一方延长加热时间变长且完成温度变高。

因此，例如，在以初始温度-20℃为基准，设定所述k的情况下，在初始温度是-40℃的情况下，将所述k补正为解冻所需时间Tt(-40℃)×补正后的k’＝解冻所需时间Tt(-20℃)×k。由此，不管初始温度，完成温度会稳定。

将用于值k的补正的补正值作为表，存储在控制装置7所具备的存储部中。这样的值k以及用于补正这个的表在延长加热模式中，有10℃、20℃、30℃等多个设定温度的情况下，对各自进行准备。

利用图6的流程图来说明这样的高频解冻装置的动作。图6是表示本实施方式的高频解冻装置的动作的流程图。在上部电极2a以及下部电极2b之间设定被解冻物3，用户利用操作输入部8指示由延长加热模式解冻。控制装置7接收来自操作输入部8的信号(S11)，则实施在图4的流程图说明的S2～S7的处理。然后，控制装置7在S7中判断时间T1已经过(YES)，则在停止S8的高频电源4的输出的处理之前进行S12、S13。

在S12中，判断解冻已完成，则将解冻所需时间Tt×k(或k’)作为延长加热时间设定。然后，在S13中，重复判断在S12设定的延长加热时是否已经过。在S13判断已经过(YES)，则进入到S8停止高频电源4的输出。

对被解冻物3的初始温度的信息，可以在加热室1设置测量被解冻物3的表面温度的红外线温度传感器，也可以通过操作输部8使得用户输入。用户可以通过冷冻室的设定温度来取得初始温度的信息。

可以利用操作输入部8设定在0℃停止的一般解冻或由延长加热模式解冻。可以在操作输入部8设置一般解冻开始的解冻按钮和通过延长加热模式开始解冻的延长加热解冻按钮，也可以设置一般解冻开始的解冻开始按钮、在解冻开始按钮之前操作而选择由延长加热模式解冻的选择按钮。通过由延长加热模式的解冻而达到的温度是可以选自例如10℃、20℃这样的预先决定的温度的构成，或者是可以例如在5℃～30℃之间任意设定的构成。

〔实施方式三〕

以下对本发明的其他实施方式进行说明。此外，为了便于说明，对于具有与在所述实施方式中说明过的构件相同的功能的构件，赋予相同的符号，不重复对它们的说明。

在将肉等的食材切片的情况下，有时整体冷冻到用刀子、切片机轻松切割的程度相较于完全解冻的状态较容易加工。因此，希望在整体冷冻到用刀子、切片机轻松切割的程度的半解冻的状态下停止解冻的功能。本实施方式所涉及的高频解冻装置还包括在半解冻的状态下停止被解冻物品3的解冻的半解冻功能，仅这点与实施方式一的高频解冻装置不同。

半解冻被选择，则控制装置7将图4的流程图中的时间T1变更为根据短于时间T1的半解冻的时间T2。由此，控制装置7即使在进行阻抗调整,将反射功率设为0W之后经过了时间T2，比率RW/FW也不会超过10％的情况下，判断被解冻物3已半解冻并停止高频电源4。

优选通过被解冻物3的初始温度来调整判断为半解冻的状态的时间T2。如图5所示，在初始温度是-40℃的情况下，将时间T2设为3分钟。由此，控制装置7即使进行第六次的阻抗调整之后经过了3分钟，比率RW/FW也不会超过10％而将这时刻判断为半解冻。另一方面，如图3所示，在初始温度是-20℃的情况下，将时间T2设为2分钟。由此，控制装置7即使进行第四次的阻抗调整之后经过了2分钟，比率RW/FW也不会超过10％而将这时刻判断为半解冻。

可以利用操作输入部8设定完全解冻或半解冻。可以在操作输入部8设定开始完全解冻的完全解冻按钮和开始半解冻的半解冻按钮，也可以设定开始完全解冻的完全解冻开始按钮和通过在解冻开始按钮之前操作选择由半解冻解冻的选择按钮。

〔总结〕

本发明的方式1所涉及的高频解冻装置具备加热室1，上部电极2a和下部电极2b，平行配置在该加热室1内且被解冻物3***于其之间；电压施加部(高频电源4、配合电路6)，将高频电压施加到所述上部电极2a和所述下部电极2b之间；反射功率检测部(功率检测电路5)，检测通过电压施加部施加的高频电压的反射功率；解冻完成判断部(控制装置7)，基于从在所述反射功率检测部的检测信号的从解冻开始时以来的变化，推定所述被解冻物3的进展状态并判断解冻完成；控制部(控制装置7)，基于所述解冻完成判断部的判断，控制所述电压施加部。

本发明的方式2所涉及的高频解冻装置，在方式1中，所述解冻完成判断部也可以构成为，当所述检测信号从表示反射功率的急速增加的增加区域改变成未表示急速增加的稳定区域，则判断为解冻已完成。

本发明的方式3所涉及的高频解冻装置，在方式2中，构成为具有所述检测信号改变成所述稳定区域后也延长加热的延长加热模式，所述控制部将从加热开始到所述检测信号达到所述稳定区域的时间作为决定在所述延长加热模式中的延长加热的时间的要素利用。

本发明的方式4所涉及的高频解冻装置，在方式3中，也可以构成为所述控制部进一步将所述被解冻物3的加热开始之前的温度信息作为决定所述延长模式中延长加热的时间的要素利用。

本发明的方式5所涉及的高频解冻装置在方式1到4的任一方式中，也可以构成为所述电压施加部具备对所述高频电压的反射功率的比率超过阈值，则进行阻抗调整的匹配电路6，所述解冻完成判断部在所述匹配电路6阻抗调整后，在即使过了预先决定的时间，反射功率对所述高频电压的比率也不超过所述阈值的情况下，判断解冻已完成。

本发明不限于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围中能够进行各种变更，将分别公开在不同的实施方式中的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围中。而且，通过将各实施方式中分别公开的技术手段组合能够形成新的技术特征。

附图标记说明

1 加热室

2a 上部电极

2b 下部电极

3 被解冻物

4 高频电源(电压施加部)

5 功率检测电路(反射功率检测部)

6 匹配电路(电压施加部)

6a，6b 可变电容器

6c 可变线圈

7 控制装置(控制部、解冻完成判断部)

8 操作输入部