JP2008064375A - 超音波調理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用する鍋や容器を限定せずに、食品に超音波の振動エネルギーを伝播させて、野菜などを短時間で軟らかく加熱調理することを可能とする。
【解決手段】ミスト／水蒸気発生手段を備え、制御手段１３からの信号をもとにミストあるいは水蒸気の発生後所定時間経過後に超音波振動子１２を作動する構成によって、ミストで覆われた食品に超音波振動エネルギーを伝播させ、食品に超音波振動の作用を与える。このように、食品表面あるいは近傍をミストや水蒸気で覆うことによって、超音波の振動エネルギーを食品自体に伝播させて調理することができ、専用の鍋や容器が不要となる。また、超音波の作用で食品の軟化を促進しつつ、ミストの供給を制御することで調理メニューに応じた加湿と乾燥が行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を利用して加熱する超音波調理装置に関するものである。

従来、超音波を利用した調理器として、超音波発信器や超音波振動子を容器あるいは鍋自体に装着して一体化したものが提案されている(例えば特許文献１参照)。

図５は特許文献１に記載された従来の電子レンジを示す。電子レンジ本体２０にはマグネトロン２１が備えられ、加熱室２２内にマイクロ波が発振される。鍋２３は円筒形でその底面に超音波振動子２４が取り付けられている。超音波振動子２４が装着されている鍋下面は凸部２５が形成されており、その凸部２５には電極２６が設けられている。

一方、加熱室の底面２７の所定位置には凹部２８が形成されており、その凹部２８にも電極２６が設けられている。この加熱室の底面２７の凹部２８に鍋２３の下面の凸部２５を嵌合すると、それぞれに設けられた電極が接続し、鍋に取り付けられている超音波振動子２４に高周波電気信号が供給される。そして加熱室２２に設置された鍋２３内の被加熱物に超音波振動が印加される。

このように、超音波振動子が備えられた専用の鍋を加熱室内に着脱自在にし、鍋を加熱室内の所定位置に載置したとき、付加的な操作を行わなくても、超音波振動子に加熱室側から高周波電気信号を供給する回路を繋ぎ、鍋内の被加熱物に超音波振動を印加しながらマイクロ波加熱ができるというものである。
特開平９−５０８８４号公報

しかしながら、前記従来の超音波を利用した電子レンジのように、超音波発信器や超音波振動子と鍋を一体化した場合、専用の鍋しか利用できず、汎用性に欠けるという問題点があった。また、超音波振動子と電気的接続のために加熱室底面の所定位置が凹部になるなどして加熱室底面が平坦面でなくなり、マイクロ波加熱のみを行う場合に、被加熱物の大きさによっては、被加熱物が傾いて安定せずに載置し難いという不都合も生じた。特に、加熱室底面に設けられた凹部の面積よりも大きな食品では、加熱室底面と被加熱物の間に空間が部分的に生じ、本来のマイクロ波加熱による加熱ムラを助長させる恐れがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用する容器や鍋を限定することなく、ミストやスチーム雰囲気中に食品を置くことで食品自体に超音波振動を印加できる加熱調理装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明の超音波調理装置は、食品を収納する加熱室と、前記食品を加熱する加熱手段と、前記加熱室内にミストおよび／または蒸気を供給するミスト／水蒸気発生手段と、前記加熱室壁面外側に配設して前記食品へ超音波振動を印加する超音波発生手段と、制御手段を有し、前記制御手段は食品へ超音波が印加される前に食品近傍をミストあるいは水蒸気雰囲気にするように前記ミスト／水蒸気発生手段と前記超音波発生手段を制御し、ミストおよび水蒸気を介して食品に超音波の振動エネルギーを伝播しながら加熱する構成としてある。

よって、超音波発生手段が備えられている加熱室底面上部に載せた食品は、ミストおよび水蒸気発生手段からのミストや水蒸気によって覆われた状態となり、超音波発生手段の超音波振動エネルギーが容易に伝わり、専用の鍋や容器を使用せずとも超音波による調理が可能となる。また、通常の加熱（他の加熱手段）の際に加熱室底面は平坦面であり、特にマイクロ波加熱などの単独の使用時には、食品が載置しやすいなど使い勝手も良いものとなる。

本発明の超音波調理装置は食品近傍にミストおよび水蒸気を与えることで、専用の鍋や容器を使用しなくても超音波の振動エネルギーを食品に伝播しながら他との加熱手段との併用した超音波加熱調理を行うことができる。

第１の発明は、食品を収納する加熱室と、前記食品を加熱する加熱手段と、前記加熱室内にミストおよび／または蒸気を供給するミスト／水蒸気発生手段と、前記加熱室壁面外側に配設して前記食品へ超音波振動を印加する超音波発生手段と、制御手段を有し、前記制御手段は食品へ超音波が印加される前に食品近傍をミストあるいは水蒸気雰囲気にするように前記ミスト／水蒸気発生手段と前記超音波発生手段を制御する構成としてあり、食品に付着した水滴を介して超音波振動が食品自体に伝播し、超音波による作用を受けやすくなる。

第２の発明は、加熱手段として加熱室内にマイクロ波を供給する高周波発生手段および／または輻射あるいは対流による加熱を行う発熱手段を備え、前記高周波発生手段と前記発熱手段を単独あるいは併用することによって、超音波による調理作用に加えて調理メニューの種類に適した加熱を行うことができる。

第３の発明は、超音波発生手段を加熱室壁面の外側に複数個備え、加熱室底面から複数の超音波振動を伝播させることにより、加熱室底面一杯の大きさの食品にもムラなく超音波の振動を与えることが可能となる。

第４の発明は、少なくとも一つの超音波発生手段が異なる周波数を発振する構成とたものでし、一つの周波数発生手段から何種類かの周波数を一定時間間隔で発振させることにより、一周波数で生じてしまう伝播のムラを他の周波数で補うことができ、さらに複数の超音波発生手段で異なる周波数を発振させることにより、さらに食品への超音波振動の伝播ムラを解消することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す超音波調理装置の構成概略図を示すものである。

図１において、１は食品の収納室である加熱室１、２は加熱室１の下部に設けた気流循環手段２で、モータ駆動のファンからなり、加熱室１内に周囲の気体を圧送する。加熱室１内の余剰の気流は排気口３から流出していく構成となっている。４は加熱手段で、シーズヒータなどからなり、加熱室１内を循環する気流を加熱する。５は流通経路で、前記加熱手段４によって加熱された気流を加熱室１内に流通する連結経路である。６は加熱室背部に設けたタンクで、ポンプ７はタンク内部の水をくみ上げ、水供給量の調整を行う。８
はミスト／水蒸気発生手段で、前記ポンプ７よりくみ上げられた水を受けて図示しないヒータ等によって当該水をミスと及び／または上記とするものである。９はマグネトロンで、前記加熱室1内にマイクロ波を供給するものであり、導波管１０を介して前記マグネトロン９からのマイクロ波を給電口１１から加熱室１内へ放出する。１２は超音波発生手段である超音波振動子で、前記加熱室１の下部の壁面外側に設けてあり、超音波を発振して、前記加熱室1内の食品に超音波振動を与えるものである。１３は前記超音波振動子１２と加熱手段４、気流循環手段３、ポンプ７、マグネトロン９の作動状態を制御するものである。

次に、上記構成における具体的な動作について説明する。制御手段１３に備えられた調理開始ボタン（詳細図示せず）を選択すると、制御手段１３により信号が発せられ、まず加熱手段４および気流循環手段３が作動し、加熱室１内は選択された所定の温度（１００℃未満）に予熱される。予熱終了後、食品を加熱室１に投入し、再度調理開始ボタンを選択すると、制御手段１３からの信号を基にポンプ７に通電され、タンク６の水がミスト／水蒸気発生手段８に供給される。それと同時に、加熱手段４および気流循環手段３も作動する。予熱温度と等しく昇温されていたミスト／水蒸気発生手段８に供給された水は、ミストとなり気流循環手段２によって、流通経路５を経由して加熱室１内に供給される。さらに、ポンプ７による水供給を継続すると、加熱室１の空間は、気化して加熱膨張したミストによって大部分が占められ、予熱時に存在していた空気は排出され、１００℃未満のミストで充満された状態となる。

一方、食品の方は冷凍あるいは常温であって、加熱雰囲気より低温であるため、ミストが食品表面に付着し、食品は水滴で覆われた状態となる。食品を投入後、ミストで食品表面が覆われる一定時間経過後に制御手段１３からの信号をもとに超音波振動子１２に電圧が印加され、加熱室１の底面に振動が伝わる。その振動は、水滴で覆われた状態の食品にも伝播し、食品に超音波振動の作用を与えることができる。

ここで、超音波の伝播について少し説明する。超音波の伝播速度は伝播する媒質によって異なるという性質がある。例えば、「超音波の本」（日刊工業新聞社発行）では、伝播速度について次のような記載がある。超音波の伝播速度は空気（１５℃）では３４０ｍ／ｓ、水中（１５℃）では１４４０ｍ／ｓであり、空気中よりも水中の方が伝播しやすい性質を持っている。このことより、ミストで覆われた食品には、超音波振動が伝播しやすい状態となっており、食品は超音波の振動エネルギーを与えられながら、ミストによる水分付加と加熱が同時に行われる。

このような超音波振動とミストによる加熱によって、例えば、薄切りのキュウリ、ミニトマトなどの野菜は細胞が微破壊されて、調味液が浸透しやすくなるなどの調理効果を得ることができる。また、ミストによって生野菜はみずみずしくなり、超音波振動で軟らかくできるので嚥下困難食にも対応することができる。

また、さらに食品の温度を上げる場合、制御手段１３はマグネトロン９を作動して加熱室１内にマイクロ波を供給する。この時、水分蒸発を抑制し、しっとりさせたい調理メニューの場合はミストの発生を継続すればよい。このような制御によって、通常の野菜の下茹でなどは、超音波振動とマイクロ波加熱によって軟化が促進され、かつ水分も保持した状態に仕上げることができる。

また、食品の水分蒸発を促した場合、制御手段はポンプの水供給を停止すればよい。なお、ポンプの水供給を停止した時は超音波の振動も伝播しにくくなるので、超音波振動子の作動も停止したほうが良い。このような制御を行うことによって、加熱室内は熱風のみが循環し、超音波振動によってあらかじめ軟化した食品の表面を乾燥させることができる
。

以上のように、食品にミストを与えた後に超音波振動子を作動するので、食品は水で覆われた状態であり、その水を介して振動エネルギーが食品に伝播されやすくなるので、超音波調理専用の容器や専用鍋が不要となる。また、超音波の作用で食品の軟化を促進しつつ、ミストの供給を制御することで調理メニューに応じた加湿と乾燥が行うことができる。

なお、食品の加湿や乾燥状態を検知する手段として加熱室底面に重量センサを用い、加熱開始から加熱中の食品重量の変化を検知し、その変化量からポンプ７の水供給を制御するようにしてもよい。また、マイクロ波加熱時は食品が高温になってくるに従って、食品の水分蒸発が起こるので、その蒸発による脱水を最低限に抑えるために、重量センサによって、食品重量変化率が一定の変化率以上に到達したことを検知してマイクロ波発振を停止するように制御してもよい。

また、ここでの加熱手段４は加熱室１の底面外部に配置し、ミスト／水蒸気発生手段８で水を加熱しミストを発生させて、気流循環手段２の動作で加熱室１内へ供給しているが、この加熱手段４と、ミスト／水蒸気発生手段８は必ずしも加熱室1の外部に置く必要はなく、加熱室１内の底面近傍に配置して、加熱室１内で水蒸気を発生させて加熱昇温し、ミストにする方法をとってもよい。すなわち、加熱室１の実効調理空間内に、水蒸気の供給手段と気流の加熱手段の双方が連通配置される構造であればよく、各要素の位置を詳細に規定するものではない。

さらに、本実施の形態ではミストを発生させていたが、ミスト／水蒸気発生手段８で水蒸気を１００℃以上に加熱して過熱水蒸気とし気流循環手段２の動作で加熱室１内に送り込んでもよい。この場合、ミストよりは食品への超音波振動の伝播は遅くなるが、上記したような超音波の効果は得られ、かつ過熱蒸気によってミストよりも高い熱エネルギーで加熱を行うことができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について説明する。図２は本発明の実施の形態２の超音波調理装置の構成概略図である。本実施の形態の超音波調理装置は、超音波発生手段を複数個付加し、少なくとも一つの超音波発生手段は異なる周波数を発振する構成とした点が実施の形態１と異なる。その他の構成においては、図１に示した超音波調理装置と同じである。

図２において、加熱室底面下部に複数の超音波振動子１２を備え、制御手段１３はそれぞれの超音波振動子１２から伝播する超音波の周波数を調理メニューに応じて可変させる。

例えば、食品中に超音波の特性であるキャビテーションを発生させるには、キャビテーションが起こりやすい１０から１００ｋHzの比較的低い周波数の超音波を発振する必要がある。超音波の特性であるキャビテーションにより、液体中や食品内には無数の気泡が発生する。この気泡が消滅・破壊するときには非常に大きな圧力が発生し、液体や食品内に高温かつ高圧を与える。食品へ発振する周波数が一種類の場合、被加熱物中に発生するキャビテーションにムラが生じ、食品の部分的な細胞破壊や温度上昇を招いてしまう。

そこで、このような局所的な高温・高圧部が生じないようにするには、制御手段１３により超音波振動子１２に印加する電圧を可変して、例えば２８kＨｚと１００ｋHzの周波数の超音波を交互に発振する。そうすれば、キャビテーションの発生分布を均一化でき、食品への温度分布や細胞への作用も均一化することができる。また、複数種の周波数を順
次繰り返すように制御することによっても、被加熱物内のキャビテーション発生分布の均一化を図ることが可能となる。さらに、複数の超音波振動子１２を上記したように数種の周波数を順次繰り返して発振させるように制御することで、被加熱物の表面積が大きい加熱物のキャビテーションの発生分布ムラを解消することも可能である。

以上のように、本発明にかかる超音波調理装置は、ミスト／水蒸気発生手段と超音波発生手段を備え、食品をミストや水蒸気で覆った状態にした後に超音波振動子を作動するので、超音波調理装置専用の鍋や容器を使用せずとも食品に超音波振動エネルギーを伝播させることができる。よって、専用鍋などを不要なので気軽に家庭用の超音波調理装置として利用することができる。

また、超音波にミストや水蒸気を組み合わせることで、野菜の下ゆでなどの大量調理も可能となることから、業務用調理装置としても適用できる。

本発明の実施の形態１における超音波調理装置の構成概略図 同実施の形態２における超音波調理装置の構成概略図 従来の電子レンジの構成図

符号の説明

１ 加熱室
２ 気流循環手段
３ 排気口
４ 加熱手段
５ 流通経路
６ タンク
７ ポンプ
８ ミスト／水蒸気発生手段
９ マグネトロン
１０ 導波管
１１ 給電口
１２ 超音波振動子（超音波発生手段）
１３ 制御手段

Claims (4)

1. 食品を収納する加熱室と、前記食品を加熱する加熱手段と、前記加熱室内にミストおよび／または蒸気を供給するミスト／水蒸気発生手段と、前記加熱室壁面外側に配設して前記食品へ超音波振動を印加する超音波発生手段と、制御手段を有し、前記制御手段は食品へ超音波が印加される前に食品近傍をミストあるいは水蒸気雰囲気にするように前記ミスト／水蒸気発生手段と前記超音波発生手段を制御することを特徴とした超音波調理装置。
2. 加熱手段は、加熱室内にマイクロ波を供給する高周波発生手段および／または輻射あるいは対流による加熱を行う発熱手段からなり、前記高周波発生手段と前記発熱手段を単独あるいは併用することを特徴とした請求項１記載の超音波調理装置。
3. 超音波発生手段を加熱室壁面の外側に複数個設けたことを特徴とする請求項１または２記載の超音波調理装置。
4. 少なくとも一つの前記超音波発生手段は異なる周波数を発振することを特徴とする請求項３記載の超音波調理装置。

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