JP2008170075A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体均一加熱と局所集中加熱ができるマイクロ波加熱装置を提供する。
【解決手段】導波管３３からアンテナ空間３７にわたり、加熱室３４の幅方向に対して対称位置に配置された二つの回転アンテナ３８、３９と、回転アンテナ３８、３９を回転駆動できるモータ４０、４１を制御する制御手段４１１と、回転アンテナ３８、３９の停止位置等を記憶する記憶手段４１２を有し、少なくとも一方の回転アンテナの放射指向性の強い部位を所定の向きに制御して特定の被加熱物を集中加熱すると共に、調理終了後、所定の位置に回転アンテナ３８、３９を停止させる構成としている。これによって、少なくとも一方の回転アンテナの放射指向性の強い部位を所定の向きに制御すれば、マイクロ波を所定の向きに強く放射することができ、特定の被加熱物に関して容易に集中的に加熱することができると共に、調理開始時の所定の停止位置までの移動時間を短縮できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加熱物を誘電加熱するマイクロ波加熱装置に関するものである。

代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジは、代表的な被加熱物である食品を直接的に加熱できるので、なべや釜を準備する必要がない簡便さでもって生活上の不可欠な機器になっている。電子レンジは、マイクロ波が伝搬する加熱室のうち食品を収納する空間の大きさが、幅方向寸法および奥行き方向寸法がおおよそ３００〜４００ｍｍ前後、高さ方向寸法がおおよそ２００ｍｍ前後である。近年、食材を収納する空間の底面をフラットにし、さらに幅寸法を４００ｍｍ以上として奥行き寸法よりも比較的大きくし、食器を複数個並べて加熱できるように利便性を高めた横幅が広い加熱室形状を持った製品が実用化されてきている。

ところで、電子レンジが使用するマイクロ波の波長は約１２０ｍｍであり、加熱室内には強弱の電界分布（以下、電波分布と称す）が生じ、さらには被加熱物の形状やその物理特性の影響が相乗されて加熱むらが発生することが知られている。特に、上述した幅方向寸法が大きい加熱室にあっては、複数の食器に載置された食品を同時に加熱するために加熱の均一性を従来以上に高める必要がある。

従来、この種のマイクロ波加熱装置は、一つの放射アンテナを備えそのアンテナを回転駆動させるものであったが、加熱の均一性を高める方策として複数の放射アンテナを備えるもの、あるいは複数の高周波攪拌手段を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、庫内が広くても常に大量の食品を加熱するとは限らず、たとえばマグカップ一杯の牛乳をあたためるときは、庫内全体を均一に加熱せずとも牛乳にのみ集中させるほうが効率的と考えられる。また複数の食品を同時に加熱する場合でも、たとえば冷凍食品と室温の食品とを同時に加熱する場合のように、食品の温度に差があれば、低温の食品のみを集中的に加熱したい場合がある。さらに幕の内弁当のようなものであれば、一つの入れ物に加熱したくない食品（漬物、サラダ、デザートなど）が含まれており、加熱すべき食品（ごはん、おかずなど）のみを集中的に加熱したいという場合がある。このような場合は、全体均一加熱ではなく局所集中加熱できる機能が必要となる。このために複数の放射アンテナを切り替えるとともに停止位置を制御するなどして集中加熱するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ちなみに特許文献１、特許文献２には、放射アンテナの例として、導波管との結合部が回転軸を兼ね、結合部から一方向に伸びた長手方向の先端にマイクロ波を集中させようとするいわゆるユニポールアンテナの構成が示されている。特に特許文献１の図１、図３を参考にすると、本発明の図７のような構成が示されている。図７（ａ）は回転アンテナ１、２を有し、それぞれ結合部３、４から一方向に伸びた放射部５、６がいかにもユニポールアンテナの如き構成である。図７（ｂ）は回転アンテナ１、２がともに内側を向き合う場合であり斜線部分７にマイクロ波が集中するイメージが示されている。また図７（ｃ）は回転アンテナ１、２が異なる方向を向いた場合であり、斜線部分８、９にそれぞれマイクロ波の電界が集中するイメージが示されている。

また、他の放射アンテナの例として、形状を扇形にしたものがある（例えば、特許文献３参照）。特許文献３は、放射アンテナを停止させる角度により庫内全体の加熱分布が変
化するので、あらかじめ放射アンテナの停止位置と加熱分布の相関関係を実験的に把握しておき、必要に応じて選択する例が示されている。

さらに、複数のアンテナを用いて調理メニューに応じて庫内全体の加熱分布を変更する例として、放射アンテナと、放射アンテナに近接させた補助アンテナとの結合状態を変えることで分布が変わる例が示されている（例えば、特許文献４参照）。

そして、横幅が広い加熱室を有するマイクロ波加熱装置において、通常は庫内全体の均一加熱を実現しつつ、局所集中加熱をも実現する現実的な構成（簡単で部品点数が少なく低コストな構成、特に庫内全体の均一加熱と局所集中加熱の切り替えが容易で切り替え時の安全性が高い構成）のマイクロ波加熱装置を提供する例も示されている（例えば、特許文献５参照）。
特開２００４−２５９６４６号公報 特許第３６１７２２４号公報 特開平９―１０２３９０号公報 特開２００４―３４０５１３号公報 特開２００６―２８６４４３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、横幅が広い加熱室を有するマイクロ波加熱装置において、通常は庫内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現するということは、現実的な構成としては難しいものであった。

特許文献１、２を参考にすれば、まず、横幅が広い加熱室であれば左右に複数の放射アンテナを構成すれば庫内全体の均一加熱はできそうである。また局所への集中加熱については、たとえば放射アンテナを停止させることでユニポールアンテナの先端方向にある程度なら集中させることができる。しかしどの程度集中させられるかが問題であり、それについては、特許文献２に特性が示されている。横軸に位置ｘ、縦軸にマイクロ波の電界Ｅ（あるいは庫内に水負荷を敷き詰めたときの温度上昇ΔＴ）としたときの特性ａは、ユニポールアンテナ一つなら特許文献２の図２３（本発明の図８）となり、放射部１０の先端位置ｘ２にもある程度集中はするものの、結合部の真上の位置ｘ１の方がより電界Ｅが集中する（水負荷の温度が上がる）ことがわかる。またユニポールアンテナ二つの放射部１０、１１を向かい合わせれば特許文献２の図２５（本発明の図９）となり、それぞれの特性ａ（黒丸），ｂ（白丸）を合成した特性ｃが得られる。つまり位置ｘ１，ｘ３にもまだまだマイクロ波が集中しており、ｘ２だけに集中しているとは言えない。もっと先端に集中させるためには、特許文献２の図３１、図３２（本発明の図１０、図１１、おのおの（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図）のように放射部１２、１３の先端側１４，１５を上に曲げて被加熱物に近づけるか、あるいは最も良いのは特許文献２の図３３、３４（本発明の図１２（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ’断面図、（ｃ）は側面図、図１３は特性図）のように結合部１６をカバー１７でシールドしてしまう方法が示されている。この方法によると、図１３の特性ｄのように充分に先端位置ｘ４に集中しているが、この場合はアンテナを同軸状にしなければならず、同軸の芯線部１８とカバー１７とがいずれも金属となるため、両者の間でスパークが起こらないように充分な距離を確保しなければならないうえ、安全確認のため信頼性試験の項目を増やすなど設計業務を増やさざるを得ない。また、両者の距離が変化するとマイクロ波の伝送状態が変わるので、両者の距離が常に一定に維持されるようにも気をつけなければならない。

一方、特許文献３には図１（本発明の図１４（ａ）断面図、（ｂ）回転アンテナの上面図）のように、ユニポールではなく扇形の回転アンテナも示されているが、放射部１９の
向きによって加熱分布を推定するのは難しいようである。特許文献３の図３（本発明の図１５（ａ）はアンテナ停止位置３０度の場合、（ｂ）は１８０度の場合で、いずれも左側にアンテナ停止位置の構成イメージ図、右側に水の各部の温度上昇値を示す）によると、角度３０度では前後方向の中央かつ左右方向の中央（結合部の真上）の部位２０が強く加熱され、角度１８０度では前後方向の中央かつ左右方向の両端（結合部の真上ではないところ）部位２１、２２が強く加熱されている。これは、放射アンテナの結合部の真上が常に加熱されるとか、放射アンテナが右を向いたら右が加熱されるというような単純なものではない。図１４では放射部１９の高さ方向の形状や孔形状など明確でない点があり、加熱室の上側に配置されたアンテナ２３の形状や動作が不明であるので、おそらく放射部１９から放射されるマイクロ波だけの特性ではなく、加熱室壁面で反射して戻ってきたマイクロ波、アンテナ２３から放射されたマイクロ波などが組み合わさった結果としてこのような分布になると考えられる。つまり、どちらかと言えば、放射部１９からのマイクロ波は、距離的には近いはずの水にダイレクトにぶつかっておらず壁面に向かうなどしており、水への集中度が弱いのではないかと考えられる。この場合は、あらかじめ放射アンテナの停止位置と加熱分布の相関関係を実験的に把握しなければならないので膨大な実験が必要となるうえ、どの向きで停止しても所望の集中加熱分布が得られない危険性もはらんでいる。

さらに、特許文献４では図１７（本発明の図１６）のように、放射アンテナ２４と補助アンテナ２５との位置関係により、図１６（ａ）のように放射アンテナの羽根部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと補助アンテナ２５のリブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄとを対向させてギャップの最短距離が３〜５ｍｍとしてマイクロ波的に結合された状態の場合と、図１６（ｂ）のように放射アンテナ２４をずらして羽根部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄとリブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄとを互いに対向させずに最短距離が１０ｍｍとしてマイクロ波的に結合されていない場合とで、分布が変わる例が示されている。この場合は、マイクロ波的に結合された状態では最短距離が３〜５ｍｍと極めて小さいのでスパークが起こらないように注意する必要がある。また放射アンテナ２４は回転可能な構成であり、回転軸に対してある程度のガタつきが生じることが想定されるので、常に放射アンテナ２４と補助アンテナ２５との距離を一定に維持して安定した結合状態を保つということが難しい。また、結合状態、非結合状態のそれぞれを安定して保つことができたとしても、結合状態と非結合状態とを切り替えるときの問題もある。まず、マイクロ波を出しながら切り替えるとすれば、結合状態と非結合状態とを切り替える瞬間はマイクロ波の分布が極端に変化する瞬間でもあり、マグネトロンから見たインピーダンスも大きく変化してマグネトロンの動作が不安定になり、場合によってはマグネトロンの寿命を縮める危険性もあると考えられる。一方、マイクロ波を出していないときに切り替えるようにすれば、マグネトロンの寿命の心配は無いが、一回の加熱の途中で分布を切り替えたいときには、いったんマグネトロンの発振を停止させて放射アンテナ２４を回転移動させて結合状態を切り替えたのちに再度マグネトロンを発振させることになり、放射アンテナ２４の回転移動中はマイクロ波で加熱していない時間となりその分加熱時間が延びてしまう問題も考えられる。もともと集中加熱によって加熱時間の短縮を目的とするような場合には、このような方法では目的を達成できないことになる。

また、特許文献５は、前記課題を解決する方法として、横幅が広い加熱室を有するマイクロ波加熱装置において、通常は庫内全体の均一加熱を実現しつつ、局所集中加熱をも実現する現実的な構成（簡単で部品点数が少なく低コストな構成、特に庫内全体の均一加熱と局所集中加熱の切り替えが容易で切り替え時の安全性が高い構成）のマイクロ波加熱装置を提供することを目的としているが、調理終了時の停止位置によっては、次回調理時に初期停止位置まで移動する時間が必要になり、その間マイクロ波によって加熱を行えば均一的な分布にならず、また初期停止位置まで移動中にマイクロ波を停止すれば、加熱時間が延びてしまうことも考えられる。そして、この特許文献５の課題は前記特許文献１〜４
共通の課題でもあった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、特に加熱時間を延ばすことなく均一加熱と局所集中加熱を実現することのできるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管に接続された加熱室と、被加熱物を載置するため前記加熱室内に配置された載置台と、前記加熱室内の前記載置台より上方に形成される被加熱物収納空間と、前記加熱室内の前記載置台より下方に形成されるアンテナ空間と、前記導波管内のマイクロ波を前記加熱室内に放射するため前記導波管から前記アンテナ空間に配置された放射指向性がある複数の回転アンテナと、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は調理終了後所定の位置に前記回転アンテナを停止させる構成としたものである。

これによって、調理開始時には回転アンテナが所定の所に位置することになり、移動時間等による調理時間の超過を防ぐことが可能になる。

本発明のマイクロ波加熱装置によれば、調理開始時には回転アンテナが所定の所に位置することになり、移動時間等による調理時間の超過を防ぐことが可能になる。

第１の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管の上部に接続され幅方向寸法が奥行き方向寸法より大きい形状の加熱室と、被加熱物を載置するため前記加熱室内に配置された非回転の載置台と、前記加熱室内の前記載置台より上方に形成される被加熱物収納空間と、前記加熱室内の前記載置台より下方に形成されるアンテナ空間と、前記導波管内のマイクロ波を前記加熱室内に放射するため前記導波管から前記アンテナ空間にわたり前記加熱室の幅方向に対して対称位置に配置された放射指向性がある二つの回転アンテナと、前記回転アンテナを回転駆動できる駆動手段と、前記駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段とを有し、調理終了後所定の位置に前記回転アンテナを停止させる構成としている。

また、第２の発明は第１の発明に加え前記回転アンテナの停止位置を記憶する記憶手段を有している。

そして、これら各発明は、調理開始時には回転アンテナを所定の位置に設定することが可能になり、移動時間等による調理時間の超過を防ぐことが可能になる。

第３の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明のマイクロ波加熱装置において、調理開始時に、記憶手段に記憶された位置情報と調理毎に対応した初期停止位置が異なる場合は、制御手段により初期停止位置まで回転アンテナを駆動する構成としている。

これによって、調理毎に異なる初期停止位置を必要とする場合に、現在の停止位置と異なる場合は駆動させ、同一であれば、すぐに調理を開始することができ、移動時間等による時間超過を最低限に抑えることができる。

第４の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明のマイクロ波加熱装置において、調理終了後停止させる回転アンテナの所定の位置として、調理毎の初期停止位置が異なる場合、回転アンテナの移動時間が最も短い初期停止位置としている。

これによって、調理毎に異なる初期停止位置を必要とする場合に、移動時間等による時間超過を最低限に抑えることができる。

第５の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明のマイクロ波加熱装置において、調理終了後停止させる回転アンテナの所定の位置として、前回使用した調理の初期停止位置としている。

これによって、調理毎に異なる初期停止位置を必要とする場合に、前回調理した調理の初期停止位置とすることにより、連続して調理を行う場合に移動時間等による時間超過を最低限に抑えることができる。

第６の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明のマイクロ波加熱装置において、調理終了後停止させる回転アンテナの所定の位置として、過去使用した回数の最も多い調理の初期停止位置としている。

これによって、調理毎に異なる初期停止位置を必要とする場合に、過去調理した調理回数の最も多い調理の初期停止位置とすることにより、よく使用する調理のときに移動時間等による時間超過を最低限に抑えることができる。

第７の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明のマイクロ波加熱装置において、記憶手段として、電源ＯＦＦ時にも消去されない記憶媒体としている。

これによって、電源がＯＦＦされても、回転アンテナの停止位置を記憶しているため、すぐに調理開始されても初期停止位置までの移動時間を最低限に抑えることができる。

第８の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第６の発明のマイクロ波加熱装置において、電源投入時に、記憶手段に記憶された位置情報と調理終了後の所定の停止位置が異なる場合は、制御手段により所定の停止位置まで前記回転アンテナを駆動する構成としている。

これによって、調理中に電源プラグを抜かれた場合や停電等で電源がＯＦＦした場合も電源投入時に判断して回転アンテナの停止位置を所定の位置まで駆動させることが可能なため、調理開始時には、初期停止位置に移動させることができるため、調理開始時における前記各効果を極めて現実的な構成で実現できるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施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から図４は本発明に係る代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジの構成図で、図１は正面から見た断面図、図２は図１のＡ−Ａ’断面図、図３は図１のＢ−Ｂ’断面図、図４は図１のＣ−Ｃ’断面図である。

電子レンジ３１は、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロン３２から放射されたマイクロ波を伝送する導波管３３と、導波管３３の上部に接続され幅方向寸法（約４１０ｍｍ）が奥行き方向寸法（約３１５ｍｍ）より大きい形状の加熱室３４と、代表的な被
加熱物である食品（図示せず）を載置するため加熱室３４内に固定され、セラミックやガラスなどの低損失誘電材料からなるためにマイクロ波が容易に透過できる性質の載置台３５と、加熱室３４内の載置台３５より上方に形成されて実質的に食品を収納できるスペースとなる被加熱物収納空間３６と、加熱室３４内の載置台３５より下方に形成されるアンテナ空間３７と、導波管３３内のマイクロ波を加熱室３４内に放射するため、導波管３３からアンテナ空間３７にわたり、加熱室３４の幅方向に対して対称位置に取り付けられた二つの回転アンテナ３８、３９と、回転アンテナ３８、３９を回転駆動できる代表的な駆動手段としてのモータ４０、４１と、モータ４０、４１を制御して回転アンテナ３８、３９の向きを制御する制御手段４１１と、回転アンテナの停止位置等を記憶するための記憶手段を有し、少なくとも一方の回転アンテナ３８、３９の放射指向性の強い部位を所定の向きに制御して特定の食品を集中加熱する構成としている。具体的にどのように制御しているかについては後述する。

回転アンテナ３８、３９は、導波管３３と加熱室底面４２との境界面に設けられた直径約３０ｍｍで略円形の結合孔４３、４４を貫通する直径約１８ｍｍで略円筒状の導電性材料から成る結合部４５、４６と、結合部４５、４６の上端にかしめや溶接などで電気的に接続されて一体化され、概ね垂直方向よりも水平方向に広い面積を有する導電性材料から成る放射部４７、４８とを備え、結合部４３、４４の中心が回転駆動の中心となるようにモータ４０、４１のシャフト４９、５０と嵌合された構成とし、放射部４７、４８は回転の方向に対して形状が一定ではないために放射指向性がある構成としている。

導波管３３は図３のように上から見てＴ字型を成し、左右対称な形状であるため、マグネトロン３２から結合部４５、４６までの距離が等しく、かつ結合部４５、４６は加熱室３４の幅方向に対しても対称位置に取り付けられているので、マグネトロン３２から放射されるマイクロ波は導波管３３、回転アンテナ３８、３９を介して加熱室３４内にほぼ均等に分配される。

放射部４７、４８は同一の形状で、放射部上面５１、５２が略四辺形にＲを有する形状で、そのうち対向する２辺には加熱室底面４２側に曲げられた放射部曲げ部５３、５４を有し、その２辺の外側へのマイクロ波の放射を制限する構成である。加熱室底面４２と放射部上面５１、５２までの距離は約１０ｍｍ程度とし、放射部曲げ部５３、５４は、それよりも約５ｍｍ程度低い位置に引き下げられている。そして残る２辺は結合部４５、４６から端部までの水平方向の長さが異なり、結合部の中心からの長さが７５ｍｍ程度の端部５５、５６、結合部の中心からの長さが５５ｍｍ程度の端部５７、５８を構成している。また端部の幅方向の寸法はいずれも８０ｍｍ以上としている。この構成において回転アンテナ３８、３９は、結合部４５、４６から端部５７、５８の方向への放射指向性を強くすることができる。

この構成において一般的な食品を均一に加熱する場合は、従来の電子レンジと同様、特に置き場所にこだわる必要はなく、回転アンテナ３８、３９も従来同様に一定速度で回転させてよい。一方、集中加熱する場合は、図４のようにあらかじめ載置台上にマーキングされた目印５９を集中加熱用の特定位置としており、使用者はこの目印５９上に食品を置くこととしている。目印５９は加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央とし、目印５９上に置いた食品を集中加熱するために、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央という所定の向きに向けるように制御する。回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８の少なくとも一方が加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央を向くとき、端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する目印５９上に置かれた食品を集中的に加熱することができる。

回転アンテナを所定の向きに向けるためには、モータ４０、４１としてステッピングモータを用いるとか、あるいは一定回転のモータであっても基準位置を検出して通電時間を制御するなどいろいろな方法が考えられる。

次に具体的な制御について説明を加える。図２において、設定手段６０がドア６１の下部に配置され、使用者が設定手段６０を用いて設定した内容に基づき、制御手段４１１では集中加熱判定手段６２が集中加熱をするかどうか判定を行なうものである。そして判定結果に基づき、制御手段４１１はマグネトロン３２やモータ４０、４１を制御する構成である。

たとえば、使用者が設定手段６０によりごはんのあたためを設定した場合、集中加熱判定手段６２は集中加熱は不要と判定し、制御手段４１１はモータ４０、４１により回転アンテナ３８、３９を一定回転させるように制御する。一方、使用者が設定手段６０により牛乳のあたためを設定した場合、集中加熱判定手段６２は集中加熱が必要と判定し、制御手段４１１はモータ４０、４１を駆動して回転アンテナ３８、３９を回転させ、放射部４７、４８の端部５７、５８がそれぞれ中央に向いた時点で停止させるように制御する。これによってごはんは全体的に均一に加熱できるし、牛乳は底部を集中的に加熱することができる。この時、回転アンテナ３８、３９の停止位置は、制御手段により記憶手段４１２に記憶される。

以上、本実施の形態により、加熱室３４の下側の共通の導波管３３に結合する二つの回転アンテナ３８、３９が横幅の広い加熱室３４の幅方向に対して対称位置に配置されるので、少なくとも左右対称の加熱分布となるとともに、一つの回転アンテナの場合よりもマイクロ波の放射パターンを多様にすることができるので庫内全体の加熱分布を容易に均一化することができる。また両方の回転アンテナの放射指向性の強い部位である端部５７、５８を所定の向き（庫内の中央向き）に制御すれば、マイクロ波を所定の向き（庫内の中央向き）に強く放射することができるので、特定の被加熱物（目印５９上に置いた牛乳）に関して容易に集中的に加熱することができる。

なお、本実施の形態では回転アンテナ３８、３９の両方ともを停止させる例について説明したが、たとえば一方を停止させて他方を回転させるとか、途中までは一方を停止させて他方を回転させ、途中から停止していたほうを回転させて回転していたほうを停止させるように交代するとか、いろいろな制御方法が考えられる。このような制御方法は、集中加熱では集中しすぎなので集中加熱と均一加熱の間くらいが望ましいというような場合に有効である。このとき回転と停止の割合は適宜最適化すればよい。

さらに、本発明のマイクロ波加熱装置は、一つの導波管３３に結合させた二つの回転アンテナ３８、３９の向きを制御するという極めて簡単な構成であり、庫内全体の均一加熱と局所集中加熱の切り替えに際しても、マイクロ波の結合状態を変えるようなリスクは無くて安全だし、隙間の管理のようなシビアな寸法管理もさほど必要ではないので、極めて現実的な構成で実現できるものである。

また、導波管３３内のマイクロ波が結合孔４３、４４と結合部４５、４６の間の隙間から加熱室３４側に引き出されるが、結合部４５、４６と一体化された放射部４７、４８の形状が回転の方向に対して一定な形状（たとえば円、円柱、円錐、球など）ではないため、方向によってマイクロ波の伝搬のしやすさが異なることになり、伝搬しやすい方向には放射指向性が強く伝搬しにくい方向には放射指向性が弱いと言うような放射指向性を有することになる。回転アンテナ３８、３９が一定速度で回転している場合、回転の周期より充分長い時間において一定出力のマイクロ波を放射すれば、回転方向には平均化されるので、回転中心から等距離の位置は同レベルの加熱状態となり、同心円状の加熱分布（たと
えば円状に強く加熱されるとか、ドーナツ状に強く加熱されるとか）となる。一方、回転アンテナ３８、３９を停止するとか回転速度やマイクロ波の出力を変えるなどにより、主として所定の向きでの加熱に限定した場合は、同心円状の加熱分布にはならず放射指向性によって決まる加熱分布、即ち回転アンテナ３８、３９の放射指向性の強い部位の近傍に有る被加熱物（あるいは被加熱物の一部）が強く加熱されやすくなり、集中的に加熱することができる。

また本実施の形態では、回転アンテナを停止させて所定の向きに強い放射指向性を有する状態でマイクロ波を伝搬させ続けることになり、容易に特定の被加熱物を集中加熱することができる。

また本実施の形態では、回転アンテナが所定の向き（中央向き）であるがゆえに特定の被加熱物（牛乳）を集中加熱できるのに加えて、回転アンテナが所定の向き（中央向き）のとき特定の被加熱物（牛乳）に整合することにより、この集中加熱中は特にマグネトロンへの反射電力が減り、特定の被加熱物（牛乳）を最も効率的に加熱することができる。

また本実施の形態では、目印５９により集中加熱すべき被加熱物（牛乳）を置く位置が決まるので、放射指向性の強い部位（端部５７、５８）を所定の向き（中央向き）に制御してマイクロ波を所定の向き（中央向き）に強く放射することで、被加熱物（牛乳）を所望の状態で集中加熱することができる。

また本実施の形態では、二つの回転アンテナ３８、３９は加熱室３４の幅方向に対して対称位置に配置されており、どちらも放射指向性の強い部位（端部５７、５８）を加熱室３４の幅方向の中央向きにすることができるので、中央に置かれた被加熱物を容易に集中加熱することができる。特に両方の回転アンテナの放射指向性の強い部位を加熱室の幅方向の中央向きに制御すれば、相乗効果によって被加熱物（牛乳）をより集中的に加熱することができる。

また本実施の形態では、設定内容に基づいて回転アンテナ３８、３９を制御することで集中加熱を行なうので、通常は一定回転で庫内全体の均一加熱を実現しつつ、容易に集中加熱へと切り替えることができる。また使用者からすれば、設定さえすればマイクロ波加熱装置が自動的に均一加熱と集中加熱を切り替えるので、間違えるリスクを減らすことができる。

なお、以上に示した実施の形態はさまざまに組み合わせて実施できるものであり、また、例えば集中加熱判定手段６２は設定手段６０からの出力で集中加熱の必要性を判断させるのではなく食品などの被加熱物の温度を検出する赤外線センサー等の温度検出手段で検出した温度分布に基づき低温部分を集中加熱する構成とすることも可能であり、このような場合には種類の異なる複品を均一温度に加熱することが可能となる。

さて、このような構成における制御を以下図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明していく。まず、同図（ａ）で示すように装置の電源コンセントが電源に接続されると、電源ＯＮ処理を行う。すなわちＳ１で回転アンテナの停止位置記憶有りフラグを確認し、停止位置記憶有りフラグが０の場合はＳ２で基本停止位置に移動され、あればその記憶をＳ３でクリアする。

この状態で図２に示す設定手段６０によりメニューが設定され、調理がスタートされると、図５（ｂ）に示すようにＳ４で選択されたメニューの初期停止位置が選択され、Ｓ５で基本停止位置と同一か確認し、同一であればＳ７に移動し、そのまま回転アンテナ３８、３９をメニューに応じてあらかじめ設定記憶されている制御パターンに従ってアンテナ
制御をし始める。すなわち、調理がスタートされるとアンテナ移動ロスをまったく発生することなくマグネトロンから高周波を発生させて調理を開始させることができ、その分調理時間の短縮が図れる。

一方、前記Ｓ５で基本停止位置と異なる場合はＳ６で選択されたメニューの初期停止位置に回転アンテナ３８、３９を移動させた後、Ｓ７以降の制御を行う。この場合は調理スタートから回転アンテナを移動させるので前記基本停止位置と同一の場合に比較して回転アンテナを移動させる分、高周波による調理開始は遅くなるものの、この基本停止位置を各メニューの各初期停止位置の使用頻度の高いものから順に近くなる位置に設定しておけば、まったく離れた位置からアンテナ移動させる場合に比較してアンテナ移動ロスを少なくして高周波による調理開始を早めることができる。

次にＳ８で調理終了かどうかを判断し、調理終了するまではＳ７の制御パターンによるアンテナ制御を継続し、調理終了と判断されれば、Ｓ９に移動し、回転アンテナ３８、３９を当該選択メニューの初期停止位置に移動するよう制御する。移動が完了すれば、Ｓ１０に移動し、回転アンテナ３８、３９の当該停止位置を新たな基本停止位置として記憶手段４１２に記憶させ、次の調理スタートに備える。

この状態で時間が経過すると図５（ｃ）に示すように待機時の消費電力を抑える電源ＯＦＦ待機処理に移行し、Ｓ１１で位置記憶有りフラグを立てＳ１２で前記基本停止位置を記憶し、電源ＯＦＦ後の調理スタートに備える。

これにより、待機時の消費電力を抑えるために調理終了後電源をＯＦＦする場合や、調理中に停電等があった場合でも、次回電源ＯＮ時に、Ｓ１にて記憶手段４１２の情報から停止位置が記憶されているか否かにより、停電等で停止位置が記憶されていない場合のみＳ２で、基本停止位置に移動させるため、通常終了の場合は、すぐに調理しても基本停止位置までの移動時間をロスすることなく、調理がスタートできる。

また、この実施の形態では調理終了時にはその調理メニューの初期停止位置を基本停止位置として記憶しているから、前回と同じ調理メニューの調理を繰返し行う場合はアンテナ移動ロスなく調理を開始でき、効果的である。

更にまた、選択されたメニューが前回と同じでなければ基本停止位置まで移動させる時間が必要になるのであるが、この実施の形態ではメニュー毎の初期停止位置のどれを選択されても、移動時間が最も短くなる基本停止位置を設定してあるから、この移動時間を少しでも短くすることが可能となっている。

（実施の形態２）
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は実施の形態２を示し、実施の形態１と異なるのは、Ｓ８の調理終了後にＳ１３で示す過去最多メニュー記憶を行い、その後Ｓ１４で最多メニューの初期停止位置へ回転アンテナを移動し、その位置をＳ１０で基本停止位置として記憶して次の調理スタートに備えるシーケンスとしてある。

このシーケンスによれば、過去の使用履歴を記憶させ、この最も多い調理の初期停止位置を基本停止位置に設定するシーケンスとすることによって更にアンテナ移動時間を短くすることが可能となる。

なお、上記各実施の形態においてその記憶手段４１２は、電源ＯＦＦ時にも消去されない記憶媒体を使用することで、Ｓ１の判断が可能になるが、電源ＯＦＦ時に消去されるものであっても、連続使用時には有効な手段になりうる。

以上のように、本発明にかかるマイクロ波加熱装置は、複数の回転アンテナの放射指向性の強い部位を所定の向きに制御して特定の被加熱物を集中加熱できるとともに、調理開始時における上記回転アンテナの移動時間を少なくして加熱時間を短縮することができ、食品などの各種誘電体の加熱、解凍、陶芸加熱、乾燥、焼結あるいは生体化学反応等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１のマイクロ波加熱装置の正面断面構成図 同マイクロ波加熱装置の側面断面構成図 同マイクロ波加熱装置の平面断面構成図 同マイクロ波加熱装置の他の平面断面構成図 （ａ）は同マイクロ波加熱装置における制御方法の電源ＯＮ時処理を示すフローチャート、（ｂ）は同調理スタート時のフローチャート、（ｃ）は同電源ＯＦＦ待機処理時のフローチャート （ａ）は本発明の実施の形態２のマイクロ波加熱装置における制御方法の電源ＯＮ時処理を示すフローチャート、（ｂ）は同調理スタート時のフローチャート、（ｃ）は同電源ＯＦＦ待機処理時のフローチャート （ａ）は従来のマイクロ波加熱装置の構成図、（ｂ）（ｃ）は同電界集中度を示す説明図 同従来の回転アンテナの特性図 従来の他の回転アンテナの特性図 （ａ）は従来の他の回転アンテナの上面図、（ｂ）は同側面図 （ａ）は従来の他の回転アンテナの上面図、（ｂ）は同側面図 （ａ）は従来の他の回転アンテナの上面図、（ｂ）は（ａ）のＫ―Ｋ’断面図、（ｃ）は側面図 従来の回転アンテナの特性図 （ａ）は従来の他のマイクロ波加熱装置の断面図、（ｂ）は同回転アンテナの上面図 （ａ）（ｂ）は従来の他のマイクロ波加熱装置のアンテナ停止位置と加熱分布を示す説明図 （ａ）（ｂ）は従来の他のマイクロ波加熱装置のアンテナ上面図

符号の説明

３１ 電子レンジ（マイクロ波加熱装置）
３２ マグネトロン（マイクロ波発生手段）
３３ 導波管
３４ 加熱室
３５ 載置台
３６ 被加熱物収納空間
３７ アンテナ空間
３８、３９ 回転アンテナ
４０、４１ モータ（駆動手段）
４２ 加熱室底面
４３、４４ 結合孔
４５、４６ 結合部
４７、４８ 放射部
５３、５４ 曲げ部
４１１ 制御手段
４１２ 記憶手段
５５、５６、５７、５８ 端部
５９ 目印
６０ 設定手段
６１ ドア
６２ 集中加熱判定手段

Claims (8)

1. マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管に接続された加熱室と、被加熱物を載置するため前記加熱室内に配置された載置台と、前記加熱室内の前記載置台より上方に形成される被加熱物収納空間と、前記加熱室内の前記載置台より下方に形成されるアンテナ空間と、前記導波管内のマイクロ波を前記加熱室内に放射するため前記導波管から前記アンテナ空間に配置された放射指向性がある複数の回転アンテナと、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は調理終了後所定の位置に前記回転アンテナを停止させる構成としたマイクロ波加熱装置。
2. マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管に接続された加熱室と、被加熱物を載置するため前記加熱室内に配置された載置台と、前記加熱室内の前記載置台より上方に形成される被加熱物収納空間と、前記加熱室内の前記載置台より下方に形成されるアンテナ空間と、前記導波管内のマイクロ波を前記加熱室内に放射するため前記導波管から前記アンテナ空間に配置された放射指向性がある複数の回転アンテナと、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段と、前記回転アンテナの停止位置を記憶する記憶手段を有し、前記制御手段は調理終了後所定の位置に前記回転アンテナを停止させるとともに、前記記憶手段はアンテナ停止位置を記憶する構成としたマイクロ波加熱装置。
3. 調理開始時に、記憶手段に記憶された位置情報と調理毎に対応した初期停止位置が異なる場合は、制御手段により初期停止位置まで回転アンテナを駆動する構成とした請求項２記載のマイクロ波加熱装置。
4. 調理終了後停止させる回転アンテナの所定の位置として、調理毎の初期停止位置が異なる場合、回転アンテナの移動時間が最も短い初期停止位置とした請求項２または３記載のマイクロ波加熱装置。
5. 調理終了後停止させる回転アンテナの所定の位置として、前回使用した調理の初期停止位置とした請求項２または３記載のマイクロ波加熱装置。
6. 調理終了後停止させる回転アンテナの所定の位置として、過去使用した回数の最も多い調理の初期停止位置とした請求項２または３記載のマイクロ波加熱装置。
7. 記憶手段として、電源ＯＦＦ時にも消去されない記憶媒体を用いた請求項２〜６記載のマイクロ波加熱装置。
8. 電源投入時に、記憶手段に記憶された位置情報と調理終了後の所定の停止位置が異なる場合は、制御手段により所定の停止位置まで回転アンテナを駆動する構成とした請求項７記載のマイクロ波加熱装置。

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