JP2002216944A

JP2002216944A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2002216944A
Application number: JP2001006037A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Nobue; 等隆信江; Haruo Matsushima; 治男松島; Takeshi Takizaki; 健瀧崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-08-02
Anticipated expiration: 2021-01-15
Also published as: JP3558041B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被加熱物を移動させることなく複数の被加熱
物を同時に仕上げる装置を提供すること。【解決手段】本発明の高周波加熱装置は、加熱室１０
の底壁面１５に設けた略円形の絞り部１７、絞り部１７
内に設けた指向性を有する電波放射手段２２、電波放射
手段２２を回転駆動するモータ２３、回転位置識別手段
２５および回転動作を制御する制御手段３１とを備え
た。これにより、電波放射手段２２の電波放射方向を制
御して加熱室内全体の高周波分布の強弱を変化させ、被
加熱物を移動させることなく様々な被加熱物の加熱に対
して被加熱物の昇温分布の均一化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波エネルギを
用いて被加熱物を誘電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】従来の高周波加熱装置は、被加熱物を均
一に加熱することを主眼とした要素技術として、被加熱
物を回転させるターンテーブル機構、加熱室内の高周波
を攪拌するスターラー機構あるいは特開平１１−１６７
９８６号公報に記載されているように高周波が給電され
る平板状アンテナを回転させる機構、さらには特公平１
−４８６２９号公報に記載されているように給電される
高周波と結合させた導波管を回転させる機構などがあ
る。

【０００３】一方、近年は生活スタイルの変化にともな
い、調理の合理化に対してできあいのお惣菜や冷凍保存
食を積極的に利用したり、家族がそれぞれ個別に食事を
とる個食化の傾向が進んでいる。このような生活スタイ
ルの変化に対して複数の食材を同時に加熱することが望
まれているが、従来の均一加熱を主眼とした加熱方法で
は複数の食材にほぼ同じ割合の加熱エネルギが供給され
るために食材の量が異なると量の多い方は温度上昇が緩
く加熱不足になり、同じ食材で同じ量であっても初期の
食材温度が異なると低い温度の食材は加熱不足になり、
複数の食材を同時に仕上げることが困難であった。

【０００４】この課題に対し、赤外線センサを用いて複
数の食材の温度を個別に検出する方法と被加熱物を収納
する加熱室内に生じさせた高周波分布の強弱を積極的に
利用して異なる温度の食材あるいは異なる複数の食材を
同時に加熱して仕上げる装置が提供されてきた。

【０００５】これらの高周波加熱装置は、被加熱物を載
置するターンテーブルと、被加熱物の重量を検知する重
量センサや被加熱物の表面温度を検知する赤外線センサ
を備えている。そして、異なる温度の被加熱物を同時に
加熱して同じ温度に仕上げる場合、まず特定の視野位置
を備えた赤外線センサに対してターンテーブルを回転さ
せることでターンテーブル上全域の温度分布を検出す
る。そして高温あるいは低温の被加熱物の載置位置を検
出し、低温側の被加熱物を高周波の強い位置に回転移動
しその位置でターンテーブルを停止して低温側の被加熱
物を積極的に加熱したり、高温側の被加熱物が高周波の
強い位置に移動した時に高周波出力を低下させて加熱し
すぎを防止する方法を採用している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
被加熱物を同時加熱する従来の装置はターンテーブル機
構を用いた構成であり、対象となる被加熱物を回転移動
させて高周波加熱制御が行われるため、ターンテーブル
回転中に個々の被加熱物の高周波による加熱状態を最適
に制御することが難しい課題があった。また、個々の被
加熱物に生じる高周波加熱がターンテーブルの回転速度
に依存するため、量が少ない被加熱物の場合は加熱時間
が短いので同時仕上げの作用を十分に活用できる時間が
ない。また、量が大きく異なる複数の被加熱物の同時加
熱に対しては、量の少ない被加熱物が加熱されすぎると
いう課題を有していた。

【０００７】また、加熱しすぎを防止するために高周波
出力を低下させる方法は総加熱時間が長くなり、短時間
で被加熱物を加熱できるという高周波加熱のメリットが
生かせない。また、上記観点から出力を完全に停止しな
い場合は、高温になった被加熱物はさらに加熱されてし
まう課題を有していた。

【０００８】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
であり、被加熱物を移動させることなく加熱室内の高周
波分布を可変制御して、単品はもとより複数の被加熱物
の同時仕上げを実現させうる高周波加熱装置を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の高周波加熱装置は、被加熱物を収納
する加熱室の底面に設けた絞り部と、前記絞り部内に設
けた指向性を有する電波放射手段と、前記電波放射手段
の回転動作を制御する制御手段とを備えたものである。

【００１０】そして、電波放射手段の指向性を利用して
電波放射手段の回転動作を制御することにより加熱室内
全体の高周波分布の強弱を平均化させたり特定の領域の
高周波を強くする。これにより、加熱室内に収納した被
加熱物に対して被加熱物を移動させることなく、単品の
被加熱物はもとより複数の被加熱物の同時加熱に対して
は、たとえば量の多い被加熱物側に量の少ない被加熱物
に対するよりも時間的に長く電波を放射させることで複
数の被加熱物を移動させることなくかつ加熱むらを抑制
しながら同時に仕上げることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、被加熱
物を収納する加熱室と、前記加熱室の底面に設けた絞り
部と、前記絞り部内に設けた指向性を有する電波放射手
段と、前記電波放射手段の回転動作を制御する制御手段
とを備えたものである。そして、電波放射手段の指向性
を利用して電波放射手段の回転動作を制御することによ
り加熱室内全体の高周波分布の強弱を平均化させたり特
定の領域の高周波を強くする。これにより、加熱室内に
収納した被加熱物に対して被加熱物を移動させることな
く、単品の被加熱物はもとより複数の被加熱物の同時加
熱に対しては、たとえば量の多い被加熱物側に量の少な
い被加熱物に対するよりも時間的に長く電波を放射させ
ることで複数の被加熱物を移動させることなくかつ加熱
むらを抑制しながら同時に仕上げることができる。

【００１２】さらに、電波放射手段による加熱室内の高
周波分布の可変速度はごく短時間で実行できるので、高
周波加熱に伴って変化する被加熱物の温度分布に応じて
すばやくかつきめ細やかな加熱分布可変制御を行なうこ
とができ、少量の被加熱物同士や量が大きく異なる複数
の被加熱物の同時加熱に対してもそれぞれの被加熱物を
同時に加熱仕上げすることができる。また、被加熱物を
高速に適温加熱でき供給した高周波エネルギを有効に使
用した省エネ機器を提供できる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、被加熱物
を収納する加熱室と、前記加熱室の底面に設けた絞り部
と、前記絞り部の底面に設けた励振部と、前記励振部と
電波的に結合した指向性を有する電波放射手段と、前記
電波放射手段を回転駆動する駆動手段と、前記電波放射
手段の回転動作を制御する制御手段とを備えたものであ
る。そして、絞り部内で電波放射手段を励振部と電波的
に結合させた構成により、可動可能な構成にした電波放
射手段の指向性を利用して電波放射手段の回転動作を制
御することにより加熱室内全体の高周波分布の強弱を平
均化させたり特定の領域の高周波を強くする。これによ
り、加熱室内に収納した被加熱物に対して被加熱物を移
動させることなく、加熱の均一化ができる。

【００１４】また、請求項３に記載の発明は、特に、請
求項１または２記載の電波放射手段を導波管で構成した
ものであり、これにより高周波の伝搬方向を規定でき指
向性の高い電波放射手段を簡単な構造で実現できる。

【００１５】また、請求項４に記載の発明は、特に、請
求項１または２記載の絞り部が、その周縁部の絞り傾斜
角を略４５度としたものであり、電波放射手段から放射
された高周波を被加熱物の収納された空間に澱みなく伝
搬させることができる。

【００１６】また、請求項５に記載の発明は、特に、請
求項１たは２記載の絞り部を、略円形あるいは略楕円形
の凹部形状で構成したものであり、略円形の場合は電波
放射手段の回転方向の全ての方向において同様の放射特
性を保証でき、一方略楕円形の場合は楕円形の長軸方向
と短軸方向に対して規定された異なる電波放射特性を利
用して複数の異なる被加熱物の同時加熱における加熱の
均一化を図ることができる。

【００１７】また、請求項６に記載の発明は、特に、請
求項１または２記載の電波放射手段の回転位置を識別す
る位置識別手段を備えたものであり、加熱室の高周波分
布の強さを特定方向に規定させる制御を可能とし、量の
異なる複数被加熱物の同時仕上げや温度差（たとえば、
熱めとぬるめ）をつけた仕上げが実現できる。

【００１８】また、請求項７に記載の発明は、特に、請
求項１たは２記載の絞り部の開口部には電波透過材料か
らなる封口手段を備えたものであり、加熱室底面を略平
坦にして掃除のし易い構成の装置を提供できる。

【００１９】また、請求項８に記載の発明は、特に、請
求項１または２記載の高周波加熱装置が、被加熱物を載
置する着脱自在な載置皿を備えたものであり、一度にた
くさんの被加熱物を同時加熱する場合に事前に載置皿に
載せてから加熱室に収納でき、仕上り後は載置皿ごと取
出して給仕することができる利便性を提供できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２１】（実施例１）図１は本発明の実施例１を示
す高周波加熱装置の断面図、図２は図１の上断面図であ
る。

【００２２】図１、図２において、加熱室１０は金属材
料から構成された金属境界部である右側壁面１１、左側
壁面１２、奥壁面１３、上壁面１４、底壁面１５及び被
加熱物を加熱室１０内に出し入れする開閉壁面である開
閉扉１６により略直方体形状に構成され、給電された高
周波をその内部に実質的に閉じ込めるように形成してい
る。底壁面１５には断面が略円形の絞り部１７を設け、
絞り部１７の略中央部には加熱室１０内に給電する高周
波の励振部１８を設けている。また、１９は加熱室１０
に給電する高周波を発生する高周波発生手段であるマグ
ネトロン、２０はマグネトロン１９が発生した高周波を
励振部１８に導く導波管である。励振部１８には導波管
２０内に延在し導波管２０を伝送してきた高周波と結合
するアンテナ２１を設け、このアンテナ２１の一端は導
波管タイプの指向性を有する電波放射手段２２と接続し
ている。またアンテナ２１の他端は電波放射手段２２を
回転駆動させる駆動手段であるモータ２３の出力軸を挿
入組立てしている。

【００２３】電波放射手段２２は扇型形状とし、扇型形
状の根元に当たる側と両サイドには折り曲げ部を設けそ
の方向への高周波の伝搬を抑制し扇型のひろがり部分の
方向に高周波を伝送させる構成としている。この電波放
射手段２２はモータ２３を駆動させることで扇型の上面
が絞り部１７の底面に略平行に回転駆動する。

【００２４】また、絞り部１７はその周縁部の絞り傾斜
角を略４５度にて形成し電波放射手段２２から放射され
る高周波を澱みなく上方の加熱室１０内に伝搬させてい
る。また、絞り部１７の開口部には電波透過材料、たと
えばガラス系やセラミックス系の材料からなる封口手段
２４を設けている。またモータ２３の出力軸の回転位置
を識別する位置識別手段２５を設けている。

【００２５】２６は被加熱物を載置する着脱自在な載置
皿であり、セラミックス材料で構成している。この載置
皿２６は加熱室１０の底壁面１５に対して所望の隙間間
隔を持たせて加熱室１０内に装着する構成とし加熱室１
０の右側壁面１１と左側壁面１２に設けた棚にて支持し
ている。

【００２６】また、２７は温度検出手段である赤外線セ
ンサであり、加熱室の右側壁面１１の上方に設けた凹部
２８の孔２９を介して載置皿２６の表面あるいは載置皿
２６を用いない場合は加熱室の底面の表面を温度検出領
域としている。赤外線センサ２７は、載置皿２６の全域
を温度検出領域とするためのセンサ部駆動手段（図示し
ていない）を備えている。なお、この赤外線センサ２７
は複数の検出素子（例えば４素子、８素子）で構成し加
熱室１０の前後方向に首振りして載置皿２６の全域を温
度検出領域とする構成が望ましいが、単素子構成として
左右方向とそれに対する垂直方向の２軸可動とした構成
にしても構わない。

【００２７】３０はマグネトロン１９を駆動するインバ
ータ駆動電源部、３１は装置全体の動作を制御する制御
手段である。赤外線センサ２７が検出した信号は制御手
段３１に入力させている。制御手段３１は、操作部３２
から入力された加熱情報、赤外線センサ２７および位置
識別手段２５からの信号に基いて、インバータ駆動電源
部３０の動作および電波放射手段２２を回転駆動するモ
ータ２３の動作を制御して加熱室１０内に収納された被
加熱物を誘電加熱する。

【００２８】次に以上の構成からなる本発明の高周波加
熱装置の動作と作用について説明する。図３は指向性を
有する電波放射手段２２の性能を示すものであり、被加
熱物として水２００ｃｃを入れたマグカップを２個用い
た。図において、Aは載置皿２６の中央の左右方向にマ
グカップ２個をくっつけて置いた場合、Bは載置皿２６
を左右方向に２等分しそれぞれの中央にマグカップを置
いた場合、Cは載置皿の左右方向の端にそれぞれマグカ
ップを置いた場合を示す。そして、電波放射手段２２の
扇型形状のひろがり方向を右側に向けた状態で固定して
マグカッブ２個を高周波加熱した時に右側のマグカップ
に給電された高周波エネルギ量の全給電エネルギに対す
る比率を求めた。図の横軸はこの右側の被加熱物の高周
波エネルギ量の比率を示す。

【００２９】また図中の破線３３は絞り部１７を持たな
い平坦な壁面に電波放射手段２２を配設した時の特性、
一方実線３４は本発明の絞り部１７を設けてその内に電
波放射手段２２を配設した場合の特性を示す。

【００３０】同図より、絞り部１７を設けることで指向
性を十分に大きくすることが認められた。絞り部１７が
略円形の場合、３６０度のすべての角度に対してこの指
向性の高い高周波を伝送させることができる。そして、
この高い指向性を利用して加熱室１０内に載置されたそ
れぞれの被加熱物に向けて電波放射手段２２の回転角度
を規定制御することでそれらの被加熱物に集中的に高周
波を供給できる。その結果、被加熱物を移動させること
なく被加熱物の加熱状態にすばやく対応させた高周波分
布可変制御によって被加熱物の加熱の均一化あるいは被
加熱物の特定領域を選択的に加熱することができる。ま
た、複数の異なる被加熱物の同時加熱に対しても赤外線
センサ２７の検出信号を活用することでそれぞれの被加
熱物を適温に仕上げることができる。また、被加熱物の
下方直下から電波を供給する構成であり、高周波エネル
ギを効率よく被加熱物に供給できる効果がある。

【００３１】なお、本発明の実施例で用いた加熱室の形
状は幅３６７ｍｍ、奥行３２０ｍｍ（開閉扉含まず）、
高さ２３５ｍｍであり、絞り部開口部の直径は２０５ｍ
ｍ、絞り深さ２０ｍｍである。また、電波放射手段２２
の形状は、回転中心から扇型形状の根元までの距離は２
７．５ｍｍ、その幅が８０ｍｍ、扇型形状のひろがり部
の回転中心からの半径は８５ｍｍ、ひろがり角度は４０
度、折り曲げ部の折り曲げ寸法は１０ｍｍとした。ま
た、折り曲げ部と絞り部底面との隙間寸法は５ｍｍであ
る。

【００３２】次に上記構成からなる高周波加熱装置を用
いた調理加熱試験を行い次の結果を得た。なお電波放射
手段２２は連続回転制御（毎分３５回転）とした。載置
皿２６の中央に置いた牛乳２００ｃｃのあたため加熱の
場合、上下温度差８℃、ミックス温度６４℃であった。
また、市販の冷凍シューマイのあたため加熱の場合、最
高温度９２℃、最低温度７９℃であった。

【００３３】以上より、指向性を有する電波放射手段２
２を連続動作させることで加熱室１０全体の高周波分布
を時間的に平均化することで被加熱物を効果的に全体加
熱できるとともに指向性を利用して回転を所定位置に停
止することで領域選択加熱することができる。

【００３４】（実施例２）次に図４を用いて本発明の実
施例２の説明をする。実施例２が実施例１と相違する構
成は、加熱室１０の底壁面１５に設けた絞り部３５の断
面の形状を略楕円形状とした点である。なお、実施例１
と同一部材または同一相当部材は同一番号を付与してい
る。

【００３５】図４において、絞り部３５は長軸寸法が２
５０ｍｍ、短軸寸法を２００ｍｍとし、その略中央に励
振部１８を配し励振部１８と電波的に結合した導波管タ
イプの指向性を有する電波放射手段２２を配置させてい
る。その他の構成は実施例１相当である。なお、図４は
封口手段２４は図示していない。

【００３６】このように絞り部３５の形状を略楕円形状
としたことにより、電波放射手段の放射特性は回転位置
に対して異なることを利用し、たとえば電波放射手段２
２の扇型のひろがり部が略楕円形の長軸方向および短軸
方向に向いた状態における電波放射特性を利用して複数
の異なる被加熱物の同時加熱における加熱の均一化を図
ることができる。

【００３７】なお、被加熱物を載置する載置皿２２は、
必ずしも使用する必要はないが、一度にたくさんの被加
熱物を同時加熱する場合に事前に載置皿２２に載せてか
ら加熱室１０に収納でき、仕上り後は載置皿２２ごと取
出して給仕することができる利便性を提供できる。

【００３８】また、絞り部１７、３５の開口部を封口手
段２４で覆うことにより載置皿２２を取除いた後の加熱
室１０の底壁面がほぼフラットな状態で構成できるので
被加熱物の収納時や加熱室１０内を掃除する際の利便性
を有する装置を提供できる。

【００３９】また、絞り部１７、３５は加熱室１０の底
壁面１５の中央部に配設することに限定するものではな
く、中央から偏心させた位置に設けても構わないし、さ
らには複数の小さな絞り部を併設配設しても構わない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば以下の効果
を有する。

【００４１】請求項１記載の発明によれば、絞り部とそ
の内部に設けた指向性を有する電波放射手段により、指
向性を高くでき、この高い指向性を利用し電波放射手段
の回転動作を制御することにより加熱室内全体の高周波
分布の強弱を平均化させたり特定の領域の高周波を強く
できる。これにより、加熱室内に収納した被加熱物に対
して被加熱物を移動させることなく、単品の被加熱物は
もとより複数の被加熱物の同時加熱に対しては、たとえ
ば量の多い被加熱物側に量の少ない被加熱物に対するよ
りも時間的に長く電波を放射させることで複数の被加熱
物を移動させることなくかつ加熱むらをすばやく抑制し
ながら同時に仕上げることができる。

【００４２】さらに、電波放射手段による加熱室内の高
周波分布の可変速度はごく短時間で実行できるので、高
周波加熱に伴って変化する被加熱物の温度分布に応じて
すばやくかつきめ細やかな加熱分布可変制御を行なうこ
とができ、少量の被加熱物同士や量が大きく異なる複数
の被加熱物の同時加熱に対してもそれぞれの被加熱物を
同時に加熱仕上げすることができる。また、被加熱物を
高速に適温加熱でき供給した高周波エネルギを有効に使
用した省エネ機器を提供できる。

【００４３】また、請求項２記載の発明によれば、絞り
部内で電波放射手段を励振部と電波的に結合させた構成
により、可動可能な構成にした電波放射手段の指向性を
利用して電波放射手段の回転動作を制御することにより
加熱室内全体の高周波分布の強弱を平均化させたり特定
の領域の高周波を強くする。これにより、加熱室内に収
納した被加熱物に対して被加熱物を移動させることな
く、加熱の均一化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の高周波加熱装置の正面断面
図

【図２】同高周波加熱装置の上断面図

【図３】同高周波加熱装置の加熱特性を示す図

【図４】本発明の実施例２の高周波加熱装置の上断面図

【符号の説明】

１０加熱室１７、３５絞り部１８励振部２２電波放射手段２３モータ（駆動手段）２４封口手段２５位置識別手段２６載置皿３１制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀧崎健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） 3K090 AA01 AB02 BA01 BB03 BB07 CA01 DA01 DA08 EA02 3L086 BB04 BB07 BB08 BB13 CB20 DA12 DA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱
室の底面に設けた絞り部と、前記絞り部内に設けた指向
性を有する電波放射手段と、前記電波放射手段の回転動
作を制御する制御手段とを備えた高周波加熱装置。
【請求項２】被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱
室の底面に設けた絞り部と、前記絞り部の底面に設けた
励振部と、前記励振部と電波的に結合した指向性を有す
る電波放射手段と、前記電波放射手段を回転駆動する駆
動手段と、前記電波放射手段の回転動作を制御する制御
手段とを備えた高周波加熱装置。
【請求項３】電波放射手段は、導波管で構成した請求
項１または２記載の高周波加熱装置。
【請求項４】絞り部は、その周縁部の絞り傾斜角を略４
５度とした請求項１または２記載の高周波加熱装置。
【請求項５】絞り部は、略円形あるいは略楕円形の凹
部形状で構成した請求項１または２記載の高周波加熱装
置。
【請求項６】電波放射手段の回転位置を識別する位置
識別手段を備えた請求項１または２記載の高周波加熱装
置。
【請求項７】絞り部の開口部には電波透過材料からな
る封口手段を備える構成とした請求項１または２記載の
高周波加熱装置。
【請求項８】被加熱物を載置する着脱自在な載置皿を
備えた請求項１または２記載の高周波加熱装置。