JP2002267168A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 解凍機能を備えた高周波加熱装置の出力制御
に関して、被加熱物を載せる容器、被加熱物の初期温度
に影響しない解凍性能を実現すること。 【解決手段】 解凍調理開始時に回転機構４に設けられ
た重量センサ１０で検出した重量によって加熱特性を仮
に定めるが、調理途中に被加熱物１の表面温度を赤外線
センサ８で検出し、温度変化量が小さくなる時間から食
品のみの重量を推定し以降の加熱特性を変更すること
で、最適な解凍性能を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は解凍機能を備えた高
周波加熱装置の出力制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫の冷凍室等で冷凍された被加熱物
を高周波加熱で解凍する場合、被加熱物内部の水分が固
体から液体に変化するという過程を通る。液体の水は固
体の水つまり氷より数千倍高周波電磁波による誘電加熱
がされやすいため、水に変化した被加熱部の部分は急速
に温度が上昇する。このような特性のため高周波加熱装
置による解凍では”煮え”という現象が問題となってい
た。この問題を解決する手段として、特開平１１−００
２４０９号公報に示されるように高周波電磁波の加熱周
期を不規則にし被加熱物の温度むらを低減する方法が開
示されている。

【０００３】この方法を図５を用いて説明する。１３は
高周波電磁波を発生する高周波発生装置であり、高周波
発生装置１３から発生した高周波電磁波は被加熱物１４
を誘電加熱し、被加熱物１４の加熱調理を行う。また、
導波管１５は高周波発生装置１３から発生した高周波電
磁波を加熱室１６内に導く役目を果たす。被加熱物１４
は加熱室１６で加熱調理される。１７は被加熱物を載置
する載置台であり、回転機構１８に載置する。この回転
機構１８には重量センサー１９が設けてあり、検出した
重量は制御手段２０に送られる。制御手段２０は検出し
た重量を用いて加熱特性を次式のように決定していた。

【０００４】 Ｔtotal＝Ａ３＊Ｗ＋Ｂ３・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ここで、Ｔtotalは調理時間、Ａ３、Ｂ３は実験、経験
から定められた定数、Ｗは重量センサーで検出した重量
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の高
周波電磁波による解凍制御では以下の課題が生じる。

【０００６】一般的に市販されている冷凍食品は発砲ス
チロール製のトレーに載せられており、そのトレーの重
さは約７ｇ程度である。一方、家庭では様々なお皿が使
用されており、その重量はまちまちである。例えば牛ス
ライス肉３００ｇをトレーに載せた状態と仮に３５０ｇ
のお皿の載せた状態で解凍する場合を考える。定数Ａ３
を０．４５、Ｂ３を２２５とすると、調理時間（秒）は Ｔtotal（トレー）＝０．４５＊３０７＋２２５＝３６３（少数切捨） Ｔtotal（お皿 ）＝０．４５＊６５０＋２２５＝５１７ となる（実際はセンサデータの取込時間中は加熱開始し
ないので調理時間はこれよりも長くなる）。トレーに載
せて行う解凍よりもお皿に肉を載せた解凍の方が、同じ
３００ｇの牛スライス肉を解凍しても約２分３０秒時間
が長くなる。３００ｇの肉の解凍の場合、６〜７分程で
煮えもなく手でほぐしやすい出来になるのにさらに２分
３０秒も加熱を継続すると、煮えの発生箇所が多数でて
くる。

【０００７】また、高周波電磁波は被加熱物の角部に集
中しやすく、形状が厚い部分よりも薄い部分に集中する
という特性がある。被加熱物の重量、初期温度が設計値
通りでも、被加熱物の形状によっては電磁波の特性によ
り電磁波が集中して部分的に過加熱となり、その部分が
煮えてしまうという問題もあった。

【０００８】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、煮えが生じない加熱制御方法を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、被加熱物の重量を検出する検出手段と、前
記検出手段によって検出された重量によって加熱特性を
決定する加熱特性決定手段と、前記加熱特性に従って加
熱する加熱手段と、被加熱物の温度を検出する温度検出
手段と、前記温度検出手段によって検出した温度に基づ
き前記被加熱物の温度上昇量を検出する温度上昇量検出
手段と、制御手段を備え、前記制御手段は検出した温度
によって被加熱物の加熱特性を制御するようにしたもの
である。

【００１０】被加熱物の温度は、固体の水つまり氷であ
るときよりも、氷から液体の水に変化する際に、数千
倍、高周波電磁波による誘電加熱を必要とする。従っ
て、単位時間当たりの温度上昇量は、固体の水つまり氷
の状態の時の被加熱物の温度上昇量に比べて、氷から水
に変化する際の温度変化量がほぼ０となる特性を用い
て、それまでに加熱した時間により食品の重量を推定す
るようにした。

【００１１】上記発明によれば、加熱中の被加熱物温度
の温度上昇量を検出できるので、被加熱物の重量と被加
熱物の食品温度の上昇量の変化により食品だけの重量を
推定し、以降の加熱時間を推定重量によって再計算する
ので被加熱物の食品のみの重量に応じた適正加熱時間で
調理を行うことができる。

【００１２】また、被加熱物の温度が設定温度より高く
なった場合は出力を落とすので、初期温度が高かった場
合や、被加熱物の形状で局部的に電磁波が集中して温度
が上昇した場合でも、出来過ぎることなく、加熱するこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、被加熱物
の重量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検
出された重量によって加熱特性を決定する加熱特性決定
手段と、前記加熱特性に従って加熱する加熱手段と、被
加熱物の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出
手段によって検出した温度に基づき前記被加熱物の温度
上昇量を検出する温度上昇量検出手段と、制御手段とを
備え、前記制御手段は検出した温度によって被加熱物の
加熱特性を制御する構成とした。そして、高周波加熱調
理が進み、被加熱物の食品温度の変化量がほぼ０になる
ことを検出したら、凍っていた食品内部の水分が液化し
ていると判断し、それまでの加熱時間より被加熱物重量
を推定し、以降の加熱時間を推定重量から再計算するの
で、加熱時間を適正にすることができる。

【００１４】また請求項２に記載の発明は、特に請求項
１記載の高周波加熱装置において、被加熱物の温度上昇
量が小さくなった場合に以降の加熱時間を短縮するよう
にした。これにより、温度上昇量が小さくなるまでに加
熱した時間により食品の重量を推定し、以降の加熱時間
を推定重量によって再計算するので被加熱物の食品のみ
の重量に応じた適正加熱時間で調理を行うことができ
る。

【００１５】また請求項３に記載の発明は、特に請求項
１記載の高周波加熱装置において、被加熱物の温度が設
定温度に達した場合に、加熱手段の出力を変更できるよ
うにした。加熱中、初期温度が高かった場合や、被加熱
物の形状によって局部的に電磁波が集中し温度が上昇し
た場合でも、あらかじめ設定した温度に達したら、高周
波電磁波の出力を落とすことで解凍肉の煮えを防ぐこと
ができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図にもとづい
て説明する。

【００１７】図１において１は食品等の被加熱物であり
加熱室２内の載置台３上に載置されている。載置台３は
回転機構４により加熱室２内で回転し、被加熱物１を回
転させる構成である。回転機構４には重量センサー１０
が設けられており、被加熱物１の重量を検出し、制御手
段１１に信号を入力する。高周波電磁波を発生する高周
波発生装置５は導波管６を介して加熱室２に結合し、給
電開口部７から給電される構成となっている。高周波発
生装置５は制御手段１１に接続する駆動用電源１２（イ
ンバータ）によって放射レベルすなわち出力の変更を行
う。導波管６の上部には温度検出手段である赤外線セン
サ８が設けられている。赤外線センサ８は４個の検出素
子を有し、各検出素子は右側壁面に設けた開口部９を介
して載置台３の表面の赤外線量あるいは被加熱物１が載
置された状態では被加熱物１の表面の赤外線量を検出
し、検出した信号は制御手段１１に入力させている。赤
外線センサ８の４個の検出素子の検出領域は図２におい
て一点鎖線の丸印１３ａ〜１３ｄで示す領域に設定して
いる。検出領域１３ａは載置台３の略中央領域、検出領
域１３ｄは載置台３の周縁領域、検出領域１３ｂ、１３
ｃはその間の領域に設定している。

【００１８】また、操作部には、自動加熱制御をする
「解凍」キーや「あたため」キー、使用者の意図に基づ
いて加熱を実行する「加熱時間入力部」や「加熱温度入
力部」加熱中の被加熱物温度や調理残り時間を表示する
表示部、加熱開始を入力する「スタート」キー、および
入力条件をクリアしたり加熱を中断する場合に使用する
「取消」キー等を備えている。

【００１９】次に上記構成からなる高周波加熱装置の操
作手順と制御内容について図３、４を用いて説明する。

【００２０】本実施例で説明する解凍調理制御はＰ１、
Ｐ２、Ｐ３の３ステージからなる。まず使用者は被加熱
物１を載置台３の上に載せ、加熱室２内に収納載置した
後、操作部上の「解凍」キーを選択する（Ｓ１０１）。
次に「スタート」キーを押す（Ｓ１０２）ことで解凍調
理が開始される。なお、Ｓ１０３は「スタート」キーが
押されたことを確認するものであり、「スタート」キー
に先だって「取消」キーが押されるとＳ１０１に戻る。

【００２１】調理開始後、制御手段１１はまず、回転機
構４を動作させて載置台３を回転させる（Ｓ１０４）。
回転機構４は同期モータで構成しており、商用電源周波
数が５０Ｈｚの場合、載置台３を１回転させるのに要す
る時間は１０．４秒である。次に、制御手段１１は被加
熱物の重量を取り込む（Ｓ１０５）。取込が完了してか
ら、この時の重量をＷとし（Ｓ１０６）、ステージＰ１
の時間Ｔ１を以下の式で計算する（Ｓ１０７）。

【００２２】 Ｔ１＝Ａ１・Ｗ＋Ｂ１・・・・・・・・・・・・・（２） Ａ１、Ｂ１は実験により定められた定数値である。

【００２３】Ｔ１の計算が終了すると制御手段１１は、
赤外線センサ８の検出信号の取り込みを開始する（Ｓ１
０８）。赤外線センサ８の４素子の取り込みは０．５２
秒間隔で行われ、２０回行うと丁度載置台１周分のデー
タ（８０ポイント）を取り込むことができる。温度計測
開始から１周目の８０ポイントのうち冷凍食品判定温度
Ｃ１以下のポイントを温度ポイントとする。ここで、温
度ポイントと判定されたポイントが最も多いセンサ素子
を求める。以降、このセンサ素子を食品重量推定用セン
サ素子と称する。

【００２４】重量の検出、載置台１周分の温度データが
検出完了（Ｓ１０９）すると制御手段８は高周波発生装
置５の駆動電源であるインバータ１２に信号を送り誘電
加熱が開始される（Ｓ１１０）。Ｐ１ステージ中、被加
熱物１の載置台３が１周するごとに（Ｓ１１１）得られ
る、上記食品重量推定用センサ素子の温度ポイントの平
均温度Ｔ０を算出し、前周回の平均温度Ｔ１、前々周回
の平均温度Ｔ２、前々々周回の平均温度Ｔ３と称する平
均温度の履歴を記憶する（Ｓ１１２）。このとき、前々
回の温度変化量−前回の温度変化量がＫ１未満、つま
り、 （Ｔ３−Ｔ２）−（Ｔ２−Ｔ１）＜Ｋ１ かつ、前々回の温度変化量−今回の温度変化量がＫ１未
満、つまり、 （Ｔ３−Ｔ２）−（Ｔ１−Ｔ０）＜Ｋ１ となったかどうかを判断し（Ｓ１１３）、Ｋ１未満にな
ったらそれまで経過した時間をｔ１として、Ｓ１１５の
食品重量の推定に移る。ここで、Ｋ１は小さい値で、０
に近い値である。Ｋ１未満まで温度上昇量が小さくなら
ない場合はＴ１時間を経過したか判断し（Ｓ１１４）、
経過した時点でステージＰ１は終了する。終了するまで
はＳ１１１からの温度変化量判断工程に戻る。被加熱物
１の温度変化量がＫ１未満になった場合、先のｔ１より
被加熱物１の食品重量を再計算する（Ｓ１１５）。

【００２５】 Ｗ’＝Ｅ１×ｔ１＋Ｆ１・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） Ｐ１ステージ中にＫ１未満にならなかった場合はＴ１時
間経過した時点でＷ’＝Ｗとする。この算出されたＷ’
に基づき、以降の調理時間の再計算を行う（Ｓ１１
６）。

【００２６】 残り時間＝Ｔｒ＝Ａｒ×Ｗ’＋Ｂｒ・・・・・・・（４） Ｔ２＝Ａ２×Ｗ’＋Ｂ２・・・・・・・・・・・・（５） 次に本発明では、Ｐ２ステージ加熱中、被加熱物１の温
度ポイントの最高温度がＫ２以上になったら（Ｓ１１
７）、制御手段１１はインバータ１２への信号出力をス
トップし、加熱が停止するようにした（Ｓ１１８）。こ
の場合、Ｔ２時間が経過するまではＳ１１７の判断を繰
り返す。Ｐ２ステージが終了したら最終ステージのＰ３
ステージに移り、誘電加熱を再開する（Ｓ１２０）。Ｐ
３ステージにも同様に温度限度値Ｋ３を設定してあり、
被加熱物１の温度ポイントの最高値がＫ３以上になれば
（Ｓ１２１）加熱を停止する（Ｓ１２２）。最終ステー
ジの終了時間がくれば（Ｓ１２３）、高周波発生装置５
をＯＦＦ（Ｓ１２４）、回転機構４をＯＦＦ（Ｓ１２
５）して調理終了する。

【００２７】上記制御方法を用いて実際に解凍実験を行
った結果を述べる。まず冷凍庫（−２０℃）から出した
ばかりのトレーに載った牛スライス肉の重量を測定する
と２９５ｇであった。この牛スライス肉を解凍開始する
と、重量センサの測定誤差もあり、この時は３０８ｇと
検出され、トータル調理時間は７分３秒であった。温度
分布を測定すると−２．０〜８．２℃で煮えもなく良好
な出来映えであった。

【００２８】次に冷凍庫の温度を−５℃に設定し直して
同様の実験を行った。実際の重量２８８ｇに対し、セッ
トが検出した重量は３０４ｇでトータル調理時間は６分
３５秒であった。温度分布を測定すると−１．５〜２
３．８℃とこの場合でも良好に解凍することができた。
トレーでなく陶器製皿に載せての解凍も行った。−２０
℃の牛スライス肉３００ｇを陶器製皿に載せるとトータ
ル重量が６３０ｇであった。この時のトータル調理時間
が７分５秒であった。温度分布を測定すると−０．８〜
３４．５℃となりトレーがお皿に変わってもほぼ同じ時
間で解凍調理が終了し、出来映えも良好であった。

【００２９】本実施例の各ステージで使用する温度判断
定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ならびに冷凍食品判定温度Ｃ１は
実験により設定した値を制御手段１１にあらかじめ記憶
してある。使用者によっては調理容器が決まっている、
牛ミンチしか解凍しない等好みから使用状況が限定され
る場合がある。その場合でも、使用者の経験から温度判
断定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ならびに冷凍食品判定温度Ｃ１
を操作部から入力設定すれば、同じ制御方法を利用し
て、使用者好みに応じた解凍調理ができる。

【００３０】以上述べたように、本実施例では被加熱物
の温度を検出し、重量で定めた加熱特性を調理途中で変
更することで良好な解凍性能を得ることができる。

【００３１】なお、本実施例では被加熱物１の温度を検
出する温度検出手段８は赤外線を検出する複数の素子を
４個のものについて説明したが４個に限定するものでな
く載置台３の大きさ等から最適な個数の素子を選択すれ
ばよく、温度が検出できるものであれば赤外線センサ以
外のセンサを使用してもよい。また加熱特性には電磁波
の放射レベルや加熱時間だけでなく、ヒータの制御を含
めてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の高周波加熱装置によれば、温度検出手段と被加熱物を
回転させる回転機構により加熱中の被加熱物の各部の温
度分布を検出することができ、検出した温度によって調
理終了時間や高周波電磁波の放射パターン等の加熱特性
を変更することによって、トレー以外のお皿に載せた場
合や被加熱物の初期温度が一般的な冷凍庫温度（−２０
℃）以外の場合でも適温で仕上がる解凍調理ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における高周波加熱装置の外観
構成図

【図２】同高周波加熱装置の要部断面図

【図３】同高周波加熱装置の制御内容を示すフローチャ
ート

【図４】同高周波加熱装置の解凍調理制御を示すタイミ
ングチャート

【図５】従来の高周波加熱装置の外観構成図

【図６】同高周波加熱装置の解凍調理制御を示すタイミ
ングチャート

【符号の説明】

１ 被加熱物 ２ 加熱室 ５ 高周波発生装置（加熱手段） ８ 赤外線センサ（温度検出手段） １１ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 6/68 ３２０ Ｈ０５Ｂ 6/68 ３２０Ｎ ３２０Ｑ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物の重量を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された重量によって加熱特性
   を決定する加熱特性決定手段と、前記加熱特性に従って
   被加熱物を加熱する加熱手段と、前記被加熱物の温度を
   検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検
   出した温度に基づき前記被加熱物の温度上昇量を検出す
   る温度上昇量検出手段と、制御手段とを備え、前記制御
   手段は検出した温度によって被加熱物の加熱特性を制御
   する構成とした高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 被加熱物の温度上昇量が小さくなった場
   合に以降の加熱時間を短縮することを特徴とする請求項
   １記載の高周波加熱装置。
3. 【請求項３】 被加熱物が設定温度に達した場合に加熱
   手段の出力を下げることを特徴とする請求項１記載の高
   周波加熱装置。