JP2000113975A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波加熱装置において、加熱室内のマイク
ロ波の分布を変化させて、被加熱物の加熱むらをなくす
こと。 【解決手段】 加熱室１３内にマイクロ波を放射する給
電口１６と、被加熱物を載置するターンテーブル１４
と、加熱室１３を形成する壁面１８に設けた開孔部１７
と、開孔部１７を一端とする溝部１９と、溝部１９内に
設けた開孔部１７のインピーダンスを可変するインピー
ダンス可変手段２０を備え、インピーダンス可変手段２
０により加熱室１３の壁面１８の高周波電流の流れを乱
すことによってマイクロ波の分布を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品等の被加熱物
を加熱する高周波加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の高周波加熱装置について、
図７等を用いて説明する。図７は高周波加熱装置の概略
構成図である。１は高周波加熱装置本体、２はマイクロ
波を発生するマグネトロン（高周波発生手段）、３はマ
グネトロンから発生したマイクロ波を導く導波管、４は
食品等被加熱物を収容する加熱室、５は被加熱物を載置
するターンテーブル、６はターンテーブルを回転させる
モータ、７はマグネトロン２とモータ６を制御する制御
手段である。

【０００３】加熱する場合は、ターンテーブルに食品等
の被加熱物を載置し、被加熱物に含まれる水分がマイク
ロ波を吸収して自己発熱する現象を利用する。

【０００４】従来の高周波加熱装置の加熱室内では、高
周波発生手段から加熱室内へ放射されたマイクロ波は定
在波を発生し、マイクロ波の分布は変化しにくい。そこ
で、加熱室内のマイクロ波の分布を均一にしたり、被加
熱物に照射されるマイクロ波の状態を変化させるため
に、マイクロ波を反射する素材で構成されたスターラー
ファンを回転させる方法や、ターンテーブルを回転させ
たり、加熱室内に凹凸をつける方法などが採用されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
おいて、スターラーファンを回転させる方法は、マイク
ロ波を反射させてマイクロ波の入射角を変化させ、マイ
クロ波の分布の均一化を図っているが、その効果は十分
とは言い難い。また、ターンテーブルを回転させる方法
は、加熱室内のマイクロ波の分布を変化させることはで
きず、被加熱物は一定のマイクロ波分布の中を繰り返し
通過しながら加熱されるので、被加熱物に加熱むらが生
じてしまうという問題点がある。

【０００６】また、加熱室内に凹凸をつける方法は、マ
イクロ波を乱反射し、マイクロ波の分布を変化させるこ
とはできるが、故意に加熱室内の分布を変化させること
ができないため、被加熱物を選択的に加熱することは非
常に困難である。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、加熱室内に生じるマイクロ波の分布を変化させて食
品等の被加熱物に応じたマイクロ波の分布を発生させ、
被加熱物の加熱むらをなくす高周波加熱装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、加熱室を形成する壁面に設けた開孔部
と、前記開孔部を一端とする溝部と、前記溝部内に設け
た前記開孔部のインピーダンスを可変するインピーダン
ス可変手段と、被加熱物の加熱情報に基づいてインピー
ダンス可変手段を制御する制御手段とを備えるものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、被加熱物
を収納する加熱室と、前記加熱室内に放射する高周波を
発生する高周波発生手段と、前記高周波発生手段によっ
て発生した高周波を前記加熱室に放射する給電口と、前
記加熱室を形成する壁面に設けた開孔部と、前記開孔部
を一端とする溝部と、前記溝部内に設けた前記開孔部の
インピーダンスを可変するインピーダンス可変手段と、
前記被加熱物の加熱情報に基づいてインピーダンス可変
手段を制御する制御手段とを備えるものである。

【００１０】上記構成により、インピーダンス可変手段
により壁面の高周波電流の流れを変化させることによっ
て加熱室内のマイクロ波の分布を変化させることがで
き、被加熱物の加熱むらをなくすことができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、特に、インピーダ
ンス可変手段を、開孔部を一端とする溝部内に回転可能
に支持された低誘電損失の材料からなる回転板で構成す
ることにより、インピーダンス可変手段と壁面溝部との
絶縁破壊に伴うスパーク発生を防止するとともに溝部を
コンパクトな形状にできる。

【００１２】請求項３記載の発明は、特に、制御手段へ
の加熱情報を、被加熱物の加熱方法として選択入力され
る加熱情報とすることにより、選択入力された加熱情報
（例えば再加熱調理、解凍調理など）によってインピー
ダンス可変手段を加熱前に制御でき、被加熱物に適した
加熱を行い、加熱むらをなくすことができる。

【００１３】請求項４記載の発明は、特に、制御手段へ
の加熱情報を、被加熱物の加熱前に被加熱物から得られ
る物理情報とすることにより、被加熱物の加熱前に得ら
れる物理情報（例えば重量、被加熱物の温度など）によ
ってインピーダンス可変手段を制御するものでり、被加
熱物の状態により適した加熱を行い、加熱むらをなくす
ことができる。

【００１４】請求項５記載の発明は、特に、制御手段へ
の加熱情報を、被加熱物を加熱中に高周波加熱装置また
は被加熱物から得られる物理情報とすることにより、こ
の物理情報（例えば加熱室内の電磁波分布情報、被加熱
物の温度など）によってインピーダンス可変手段を制御
し、加熱中に被加熱物の過熱状態に応じてマイクロ波の
分布強度を変化させることができ、被加熱物の加熱むら
をよりなくすことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を用
いて説明する。

【００１６】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例を示す高周波加熱装置の概略構成図、図２は図１の高
周波加熱装置の外観図である。

【００１７】図１および図２において１０は高周波加熱
装置本体、１１はマイクロ波を発生するマグネトロン
（高周波発生手段）、１２はマグネトロン１１からのマ
イクロ波を導く導波管、１３は被加熱物を収容する加熱
室で、金属で構成されている。１４は被加熱物を載置す
るターンテーブル、１５はターンテーブル１４を回転駆
動するモータである。１６はマグネトロン１１から発生
したマイクロ波を加熱室１３内に放射する給電口であ
る。１７は加熱室１３内の壁面１８に設けた開孔部で、
１９は開孔部１７を一端とする溝部であり、溝部１９を
伝搬するマイクロ波の波長の約１／２の溝深さで構成し
ている。２０は金属板からなるインピーダンス可変手段
であり、金属板の両端に突起を設け、溝部１９の深さの
約１／２の位置に設けた孔に突起をはめ込んで回転支持
されている。溝部１９の孔の周囲には樹脂等が塗布され
ており、放電を防ぐ。２１はインピーダンス可変手段２
０を回転駆動するモータである。２２はモータ２１を制
御する制御手段である。

【００１８】次に、上記構成において動作を説明する。
加熱する場合は、ターンテーブル１４上に食品等の被加
熱物を置く。加熱するときは加熱スイッチ等の信号か
ら、制御手段２２に加熱情報が送られる。加熱情報によ
り制御手段２２はマグネトロン１１からマイクロ波を発
生させる。発生したマイクロ波は導波管１２を伝搬し、
給電口１６から加熱室１３内に放射される。また、制御
手段２２はインピーダンス可変手段２０の金属板を回転
制御する。

【００１９】加熱室１３内に生じるマイクロ波分布に応
じて加熱室１３の壁面１８には高周波電流が流れる。イ
ンピーダンス可変手段２０の金属板が加熱室１３底部に
対して水平に位置するときは壁面１８には高周波電流が
流れるが、金属板２１が加熱室１３底部に対して垂直に
位置するときは、インピーダンス可変手段２０によって
壁面１８に切れ目が生じ、この高周波電流の流れが乱れ
る。よって、壁面１８に開孔部１７を設けていない場合
に生じるマイクロ波分布とは異なった分布を加熱室１３
内に生じさせることができる。

【００２０】この実施例の図１および図２ではインピー
ダンス可変手段２０の金属板は加熱室１３底面に対して
垂直に位置している。また、開孔部１７は加熱室１３内
に横長になる方向に配設されているが、開孔部１７が縦
長になるように配設されていても構わない。

【００２１】食品等の被加熱物は、マイクロ波の強度が
強い部分に位置するほど加熱されやすいため、被加熱物
の加熱むらをなくすには、マイクロ波分布を均一にす
る、あるいはマイクロ波の強度の強弱を同じ位置で交互
に発生させる等の制御を行う必要がある。

【００２２】本実施例において、インピーダンス可変手
段２０の金属板が加熱室１３底部に対して垂直、あるい
は水平に位置した場合の高周波加熱装置の加熱室内のマ
イクロ波の強度分布の実験結果を（表１）に示す。単位
はｄＢで表示している。ここで、（表１）は加熱室底面
の４分の１の面積相当を示している。

【００２３】

【表１】

【００２４】インピーダンス可変手段２０の金属板を加
熱室１３底面に対して水平にすると、垂直のときにはマ
イクロ波の強度が弱かった部分のマイクロ波強度が強く
なった。

【００２５】以上のようにインピーダンス可変手段によ
り、加熱室内のマイクロ波の分布は変化した。

【００２６】これにより、被加熱物の加熱むらをなくす
ことができる。

【００２７】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について説明する。図３は本発明の第２の実施例を示す
高周波加熱装置の概略構成図である。

【００２８】図３において、本発明の実施例２と実施例
１との相違点を説明する。インピーダンス可変手段２３
には低誘電損失の材料からなる回転板２３ａにて構成さ
れている。回転板２３ａは両端に突起を設け、溝部２４
の孔に突起をはめ込んで回転支持されている。２１は回
転板２３ａを回転させるためのモータであり、制御手段
２２により制御される。

【００２９】加熱スイッチ等の信号から、制御手段２２
はモータ２１に信号を送り、回転板２３ａの回転、停止
の制御を行う。このとき、回転板２３ａの動作は常に回
転していてもよいし、加熱室１３底面と垂直あるいは水
平方向になるように停止させてもよいし、回転、停止を
一定時間ごとに繰り返すようにしてもかまわない。回転
板２３ａは比誘電率が５以上の低誘電損失材料（例えば
アルミナ、ムライトなど）で構成している。溝部２４の
溝深さは回転板２３ａが加熱室１３底面に対して垂直の
ときに開孔部１７に生じるインピーダンスを極めて小さ
い値（理想的にはゼロ）になるように決めている。具体
的な構成例としては、回転板２３ａは比誘電率約１０、
板厚５ｍｍのアルミナ材、溝部２４は溝深さ４０ｍｍ、
開孔部１７は幅８０ｍｍ、高さ１５ｍｍ、回転板２３ａ
は溝部２４の深さ方向の中央としている。従って、回転
板２３ａの向きが加熱室１３底面に対して垂直のとき
は、壁面１８に高周波電流が流れるが、回転板２３ａの
向きが加熱室１３底面に対して水平のときは、開孔部１
７のインピーダンスが大きな値となり壁面１８に流れる
高周波電流が乱れる。

【００３０】インピーダンス可変手段２３に設ける回転
板２３ａは、比誘電率が高い場合は板厚の薄いもの、比
誘電率が低い場合は板厚の厚いものの組み合わせが望ま
しい。

【００３１】本実施例において、インピーダンス可変手
段２３の回転板２３ａが加熱室１３底面に対して垂直あ
るいは水平の場合の高周波加熱装置の加熱室内の電界強
度分布の実験結果を（表２）に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】以上のように、インピーダンス可変手段２
３の回転板２３ａの方向が変化することにより、加熱室
１３内のマイクロ波の分布は変化した。

【００３４】これにより、マイクロ波の分布を変化さ
せ、被加熱物の加熱むらをなくすことができる。

【００３５】（実施例３）次に、本発明の第３の実施例
について説明する。図４は本発明の第３の実施例を示す
高周波加熱装置の外観図である。

【００３６】図４において、本発明の実施例３と実施例
２との相違点を説明する。２５は加熱スイッチである。
加熱スイッチ２５は被加熱物の加熱方法として選択入力
されるメニュースイッチであり、解凍、再加熱、加熱
等、被加熱物の加熱方法を選択することができる。加熱
スイッチ２５を押すと、加熱スイッチ２５は制御手段２
２に被加熱物の加熱方法に関する信号を送る。制御手段
２２は加熱スイッチ２５の信号により、マグネトロン１
１およびモータ２１を制御する。

【００３７】被加熱物とマイクロ波加熱の関係におい
て、被加熱物の温度が０℃以下の場合は、マイクロ波の
浸透深さは長く、マイクロ波はほとんど被加熱物を透過
する。被加熱物の温度が０℃以上になるとマイクロ波の
浸透深さは短くなり、１００℃に近づくに従い、マイク
ロ波の浸透深さは再び長くなる。ただし、０℃以下のと
きの約１００分の１以下である。そのため、被加熱物の
温度が０℃以下のときは加熱室１３の中心部にマイクロ
波を集中させ、０℃以上になると加熱室１３内が均一な
マイクロ波の分布になるような制御をする必要がある。

【００３８】本実施例において、インピーダンス可変手
段２３の回転板２３ａの方向を加熱室１３底面に対して
垂直にすると加熱室１３の中心部のマイクロ波は弱くな
り、水平にすると加熱室１３の中心部は強くなった。

【００３９】被加熱物の温度が０℃以下のときは回転板
２３ａの方向を加熱室１３底面に対して水平とし、被加
熱物の中心にマイクロ波を集中させて加熱し、被加熱物
の温度を上げるようにする。一方、被加熱物の温度が０
℃以上のときは回転板２３ａの方向を底面に対して垂直
にして均一なマイクロ波分布で加熱する。

【００４０】このように、被加熱物の加熱方法を選択入
力し、加熱情報として制御手段に送り、インピーダンス
可変手段を制御することにより、被加熱物の加熱むらを
なくすことができる。

【００４１】（実施例４）次に、本発明の第４の実施例
について説明する。図５は本発明の第４の実施例を示す
高周波加熱装置の概略構成図である。

【００４２】図５において、実施例４と実施例３との相
違点を説明する。加熱室１３壁面には被加熱物の加熱前
の状態を検出する検出手段２６が設けられている。検出
手段２６は制御手段２２とつながっており、食品等被加
熱物をターンテーブル１４上に載置すると、検出手段２
６が被加熱物の加熱前の状態を検出し、制御手段２２へ
信号を送る。検出手段２６は加熱前の被加熱物の重量、
形状、温度などを１項目以上検出する。制御手段２２は
検出手段２６の信号から、マグネトロン１１とモータ２
１を制御する。

【００４３】検出手段２６は加熱前の被加熱物の状態が
検出できるのであれば、加熱室１３壁面だけでなく、加
熱室１３内のいずれに設けても構わない。

【００４４】被加熱物の形状とマイクロ波加熱の関係に
おいて、マイクロ波加熱では被加熱物の形状が四角のと
きは四隅から、円盤状で径大のときは周囲、径小のとき
は中心部から加熱される。そのため、被加熱物の形状が
四角、あるいは径大の円盤状のときは中心にマイクロ波
を集中させ、径小の円盤状のときは周囲にマイクロ波を
集中させるような制御をする必要がある。

【００４５】本実施例において、検出手段２６が加熱前
の被加熱物の形状を検出する場合、インピーダンス可変
手段２３の回転板２３ａを加熱室１３底面に対して垂直
にすると加熱室１３の中心部のマイクロ波は弱くなり、
水平にすると加熱室１３の中心部の電界は強くなった。

【００４６】よって、被加熱物の形状が四角、あるいは
径大の円盤状のときは回転板２３ａを加熱室１３底面に
対して水平にし、径小の円盤状のときは回転板２３ａの
向きを加熱室１３底面に対して垂直にすることによって
被加熱物の加熱むらをなくすことができる。

【００４７】（実施例５）次に、本発明の第５の実施例
について説明する。図６は本発明の第５の実施例を示す
高周波加熱装置の概略構成図である。

【００４８】図６において、実施例５と実施例４との相
違点を説明する。加熱室１３内には検出手段２７が設け
られている。検出手段２７は制御手段２２とつながって
いる。高周波加熱装置本体１０が動作すると検出手段２
７も同時に作動し、マグネトロン１１の出力や加熱時
間、加熱室１３内の温度や被加熱物の温度等を検出す
る。被加熱物の温度や加熱時間等を検出すると、検出手
段２７は制御手段２２に信号を送る。制御手段２２は検
出手段２７の信号からモータ２１を制御し、回転板２３
ａの向きを変化させる。この実施例の場合、検出手段２
７は壁面１８の上部に配設されているが、加熱室１３内
であればどこに配設してもかまわない。

【００４９】加熱初期の被加熱物の温度がほぼ室温であ
るときには、被加熱物を素早く昇温させるために加熱室
１３中央にマイクロ波を集中させ、加熱が進み、被加熱
物の温度が上昇すると均一なマイクロ波分布にして被加
熱物の加熱むらをなくすような制御をする必要がある。

【００５０】この実施例の場合、インピーダンス可変手
段２３の回転板２３ａを加熱室１３底面に対して垂直に
すると加熱室１３の中心部のマイクロ波は弱くなり、水
平にすると加熱室１３の中心部のマイクロ波は強くなっ
た。

【００５１】よって、加熱初期は被加熱物が低温である
ため、回転板２３ａを加熱室１３底面に対して水平にな
るようにし、加熱終期に近づくに従って回転板２３ａを
加熱室１３底面に対して垂直になるように制御すればよ
い。

【００５２】また、検出手段２７は給電口１６から放射
されたマイクロ波が加熱室１３から反射して再びマグネ
トロン１１へ戻る強さを検出して制御手段２２へ信号を
送る方法でもかまわない。この場合、被加熱物が低温で
あるほどマイクロ波の吸収量は多いのでマグネトロン１
１への反射は小さく、被加熱物の温度が上昇するに従っ
て被加熱物のマイクロ波の吸収量が減少し、マグネトロ
ン１１への反射は大きくなる。つまり、マグネトロン１
１への反射が少ない場合は、被加熱物の温度が低いと判
断し、加熱室１３中央部にマイクロ波を集中させる。一
方、マグネトロン１１への反射が多くなると、被加熱物
の温度が高くなったと判断し、均一なマイクロ波分布下
で加熱する。

【００５３】このように、高周波加熱装置の動作状態ま
たは加熱中の被加熱物から得られる物理情報を加熱情報
として制御手段に送り、インピーダンス可変手段を制御
することにより、被加熱物の加熱むらをなくすことがで
きる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の高周波加
熱装置によれば、インピーダンス可変手段により開孔部
のインピーダンスを可変して、壁面の高周波電流の流れ
を変化させることによって加熱室内のマイクロ波の分布
を変化させることができ、被加熱物の加熱むらをなくす
ことができる。

【００５５】また、請求項２記載の高周波加熱装置によ
れば、特に、インピーダンス可変手段と溝部壁面との絶
縁破壊に伴うスパーク発生を防止するとともに、溝部を
コンパクトな形状で構成でき、加熱室壁面と高周波加熱
装置本体との隙間に容易に実装できる。

【００５６】また、請求項３記載の高周波加熱装置によ
れば、特に、選択入力された加熱情報（例えば再加熱調
理、解凍調理など）によってインピーダンス可変手段を
加熱前に制御することにより、被加熱物に適した加熱を
行い、加熱むらをなくすことができる。

【００５７】また、請求項４記載の高周波加熱装置によ
れば、特に、被加熱物の加熱前に得られる物理情報（例
えば重量、被加熱物の温度など）によってインピーダン
ス可変手段を制御することにより、被加熱物の状態によ
り適した加熱を行い、加熱むらをなくすことができる。

【００５８】また、請求項５記載の高周波加熱装置によ
れば、特に、被加熱物を加熱中の高周波加熱装置または
被加熱物から得られる物理情報（例えば加熱室内の電磁
波分布情報、被加熱物の温度など）によってインピーダ
ンス可変手段を制御し、加熱中に被加熱物の加熱状態に
応じてマイクロ波の分布強度を変化させることにより、
被加熱物の加熱むらをよりなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す高周波加熱装置の
概略構成図

【図２】同、高周波加熱装置の外観斜視図

【図３】本発明の第２の実施例を示す高周波加熱装置の
概略構成図

【図４】本発明の第３の実施例を示す高周波加熱装置の
外観斜視図

【図５】本発明の第４の実施例を示す高周波加熱装置の
概略構成図

【図６】本発明の第５の実施例を示す高周波加熱装置の
概略構成図

【図７】従来の高周波加熱装置の概略構成図

【符号の説明】

１１ マグネトロン（高周波発生手段） １３ 加熱室 １６ 給電口 １７ 開孔部 １８ 壁面 １９、２４ 溝部 ２０、２３ インピーダンス可変手段 ２１ モータ ２２ 制御手段 ２３ａ 回転板 ２６ 検出手段 ２７ 検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 谷 知子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K086 AA01 BA08 BB08 CB03 CB04 CB05 CD01 CD09 DB16 FA08 3K090 AA01 AA11 AB02 AB03 BB01 CA01 CA22 CA30 EA01 EB02 EC01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱
   室内に放射する高周波を発生する高周波発生手段と、前
   記高周波発生手段によって発生した高周波を前記加熱室
   に放射する給電口と、前記加熱室を形成する壁面に設け
   た開孔部と、前記開孔部を一端とする溝部と、前記溝部
   内に設けた前記開孔部のインピーダンスを可変するイン
   ピーダンス可変手段と、前記被加熱物の加熱情報に基づ
   いて前記インピーダンス可変手段を制御する制御手段と
   を備えた高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 インピーダンス可変手段は、開孔部を一
   端とする溝部内に回転可能に支持された低誘電損失の材
   料からなる回転板で構成されてなる請求項１記載の高周
   波加熱装置。
3. 【請求項３】 制御手段への加熱情報は、被加熱物の加
   熱方法として選択入力されてなる請求項１または２記載
   の高周波加熱装置。
4. 【請求項４】 制御手段への加熱情報は、被加熱物の加
   熱前に被加熱物から得られる物理情報としてなる請求項
   １〜３のいずれか１項記載の高周波加熱装置。
5. 【請求項５】 制御手段への加熱情報は、被加熱物を加
   熱中に高周波加熱装置または被加熱物から得られる物理
   情報としてなる請求項１〜４のいずれか１項記載の高周
   波加熱装置。