JP2012247129A - 高周波加熱装置 - Google Patents

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朗見 西
Takayuki Akashi
孝之 明石
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Abstract

【課題】異常加熱になった場合でも、加熱室内の温度と蒸気量とを検知することで安全に動作させ、しかも通常加熱時の早切れを防止させること。
【解決手段】食品の大きさを判定(S106A〜S106D)し、食品の大きさ(少量1、少量2、少量3、大量)と、加熱室内の蒸気量が所定値以上になるまでに経過した時間(S108A〜S108C)とから、食品の異常加熱を検出して、マグネトロンの高周波出力レベルを低下させるとともに、検知後の動作時間を決定する。
【選択図】図5

Description

本発明は、安全性に配慮した高周波加熱装置に関するものである。
従来、オーブンレンジ等の高周波加熱装置は、使用者の誤使用による異常加熱への対策を施し、安全を確保している。例えば、加熱室内の食品の表面温度が所定値以上の場合、加熱室内の雰囲気温度の上昇時間により、食品の大きさを推測し、高周波発生手段の出力レベルを落とす閾値を、少量負荷用と大量負荷用とに分けて設定して、少量負荷の加熱時でも異常加熱を防止したものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、食品が少量であった場合、加熱室内の蒸気量が所定値以下であれば高周波発生手段を停止することにより、少量の食品の異常加熱を防止したものも提案されている。
特開2009−127924号公報
特許文献1に記載の高周波加熱装置は、使用者が少量の食品の加熱をする場合、誤って加熱パワーを大きく、加熱時間を長く設定して加熱開始した場合でも、加熱室の雰囲気温度の上昇を検出し、かつ、加熱室内の食品温度が高温になったと判断したら、それ以上加熱が進まないよう、加熱パワーを低減させるので、食品の異常加熱を防止することができる。
しかしながら、発熱シートを利用した冷凍食品を加熱するような場合、発熱シートは加熱開始後から高温になるが、加熱室内の雰囲気温度の上昇を検出するまでは、加熱パワーの低減をしないので、早切れして冷凍のまま加熱が終了するということがなくなるが、温度上昇のし易い少量の食品の場合、食品が異常加熱され急激に温度上昇してしまうという課題がある。
また、加熱室内の蒸気量を検出して高周波発生手段の運転を制御する高周波加熱装置は、温度上昇し易い少量の食品の場合においても、加熱室内の蒸気量が所定値以下になるまで高周波を停止させないとすることで、早切れを起こさず、食品の過加熱を防ぎ安全に動作を停止させている。
しかしながら、特許文献2に記載された高周波加熱装置では、蒸気検出手段の信号のノイズレベルが大きい場合、蒸気量が所定値以下になった場合でも信号を検出してしまい、蒸気量の減少を検知することができず、異常加熱時に動作を停止することができない。さらに、食品からの蒸気量が減少した場合でも、加熱室内の蒸気が加熱室内外へ排出され、残留蒸気量が減少するまでに時間がかかり、その間に食品が異常加熱状態になる、という課題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、通常加熱時において早切れを生じさせず、異常加熱になった場合でも、加熱室内の温度と蒸気量を検知することで、高周波発生手段の出力レベルを低下させ、安全に動作させる高周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、本発明の高周波加熱装置は、食品を収納する加熱室と、前記加熱室内の食品を誘導加熱するための高周波を発生する高周波発生手段と、前記加熱室の壁面外側に配置され前記加熱室内の食品の温度を非接触で検出する表面温度検出手段と、前記加熱室内の雰囲気温度を検出する庫内温度検出手段と、前記加熱室内の蒸気量を検出する庫内蒸気検出手段と、前記表面温度検出手段、庫内温度検出手段、及び前記庫内蒸気検出手段からの出力に基づき前記高周波発生手段の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、使用者が任意の時間を設定して加熱開始操作を入力すると、前記加熱室内の雰囲気温度の上昇時間により食品の大きさを推測し、前記加熱室内蒸気量が所定値以上になるまでに経過した時間から、推測された食品の大きさによって前記高周波発生手段の出力レベルを低下させ、動作停止までの時間を決定し安全に動作を停止させる。
上記構成によって、使用者が少量の食品を加熱する際、誤って加熱パワーを大きく、加熱時間も長く設定して加熱開始した場合にでも、加熱室内の雰囲気温度の上昇と、蒸気量の上昇によって、食品温度が高温になったと判断した場合、それ以上加熱が進まないよう、加熱パワーを低減、動作を停止させるので、食品の異常加熱を防止することができる。また、加熱室内の雰囲気温度の上昇と、加熱室内の蒸気量の上昇を検出し、異常加熱を判別するまでは加熱パワーを低減させないので、通常加熱時に早切れが起こるということはない。
本発明によれば、少量の食品を手動加熱する場合、通常加熱時の早切れが生じることなく、異常加熱を防止でき、安全で信頼性の高い高周波加熱装置を提供することができる。
本発明の一実施例における高周波加熱装置のシステム概略図 同高周波加熱装置の開閉扉を閉めた状態を示す正面図 制御部の電気的構成を示すブロック図 同制御部の赤外線センサにおける制御内容を示すフローチャート 同制御部の蒸気センサにおける制御内容を示すフローチャート
第1の発明は、食品を収納する加熱室と、前記加熱室内の食品を誘電加熱するための高周波を発生する高周波発生手段と、前記加熱室の壁面外側に配置され前記加熱室内の食品の温度を非接触で検出する表面温度検出手段と、前記加熱室内の雰囲気温度を検出する庫内温度検出手段と、前記加熱室内の蒸気量を検出する庫内蒸気検出手段と、前記表面温度検出手段、庫内温度検出手段、及び前記庫内蒸気検出手段からの出力に基づき前記高周波発生手段の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、使用者が任意の時間を設定して加熱開始操作を入力すると、前記加熱室内の食品の大きさを推測し、前記加熱室内蒸気量が所定値以上になるまでに経過した時間から食品の異常加熱を検出した場合、前記高周波発生手段の出力レベルを低下させるとともに、前記高周波発生手段が停止するまでの時間を求めることにより、通常加熱時の早切れが生じることなく、少量の食品を手動調理する場合の異常加熱を防止することができる。
第2の発明は、特に、第1の発明において、前記制御部は、使用者が任意の時間を設定して加熱開始操作を入力すると、前記加熱室内の雰囲気温度の上昇時間により食品の大きさを推測し、前記加熱室内蒸気量が所定値以上になるまでに経過した時間から、食品の異常加熱を検出した場合、前記高周波発生手段の出力レベルを低下させるとともに、前記高周波発生手段が停止するまでの時間を求めることにより、通常加熱時の早切れが生じるこ
となく、少量の食品を手動調理する場合の異常加熱を防止することができる。
第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、庫内温度検出手段と庫内蒸気検出手段とが一体にすることにより、部品点数を減らし構成を簡素化できる。
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は本発明の実施の形態1における高周波加熱装置システムの概略図である。
図1において、加熱室1の底面には加熱室底面となる結晶化ガラスを加熱室寸法で切ったサラウケダイ2が挿入されており、サラウケダイ2の上に食品3を載せる。加熱室1に向かって右側の加熱室1内の右側面には、温度検出用の孔4が開けられており、壁面外側に配置された赤外線センサ5(表面温度検出手段)が、この孔4に対向する位置に配置されている。
赤外線センサ5は、加熱室1内の食品3の表面温度を、非接触で検出するようになっている。加熱室1内上部には上ヒータ6が配置されており、加熱室1内の温度を検出する加熱室サーミスタ7(庫内温度検出手段)と、加熱室1内の蒸気量を検出する蒸気センサ8(庫内蒸気検出手段)が備わっている。本発明の実施の形態においては、加熱室サーミスタ7と蒸気センサ8とは、両者の機能を合わせ持った一つのセンサとして使用している。
加熱室1の奥下には水溜部10が配置され、加熱室1の側壁から突出して設けられたノズル9から、給水されその水を沸騰させて蒸気を発生させる。加熱室1の外部には、高周波を発生させ出力するマグネトロン11(高周波発生手段)、高周波加熱装置の加熱制御などを行う制御部12を備えてある。
制御部12は、マイクロコンピュータを主体にして構成しており、赤外線センサ5から得られる信号電圧や、加熱室サーミスタ7や蒸気センサ8から得られる信号電圧をA/D変換し、そのA/D変換された食品3の温度データと、所定の食品3の仕上がり温度の判定値とを比較して、食品3の加熱時間を決定し、マグネトロン11からの出力を制御するものである。
図2は、後述する高周波加熱装置のドアを閉めた状態を示す正面図である。加熱室1の前面には、ドア13が開閉可能に設けられており、さらにこのドア15には、使用者が加熱メニューの選択や加熱時間の選択などを行う十字キー14と、選択の実行や加熱開始などを行うスタートボタン15が設けられており、そして取り消しや操作を戻る時に使うマニュアルボタン16や、必要な表示を行う表示部17が設けられてある。
図3は、制御部12の電気的構成を示すブロック図である。
図3において、制御部12には、十字キー14、スタートボタン15、マニュアルボタン16(これら総称して操作キー)、赤外線センサ5、加熱室1内の温度を検出する加熱室サーミスタ7、蒸気量を検出する蒸気センサ8といった各構成からの信号が、入力されるようになっている。また制御部12は、これらの信号に基づき予め記憶されたプログラムに従って、表示器17に出力パワーや加熱時間の情報を表示する。
さらに制御部12は、駆動回路18を介して、マグネトロン11、上ヒータ6、後ヒータ18、後ヒータ18からの熱風を加熱室1内に送り込む循環ファン19、スチームヒー
タ20、マグネトロン11の熱や電気部品を冷やす冷却ファン21の運転を制御している。マグネトロン11は、インバータ22を経由して運転を制御されるので、出力をコントロールすることができ、例えば、スチームヒータ20と高周波出力300Wを同時に使用するということが可能となる。
図4は制御部12の赤外線センサ5における制御内容を示すフローチャート、図5は制御部12の蒸気センサ8における制御内容を示すフローチャートである。
本実施の形態において、使用者が任意の時間を設定して高周波加熱開始操作を入力した場合、赤外線センサ5による異常加熱防止手段と、蒸気センサ8による異常加熱防止手段とが並行して働く。赤外線センサ5は、図1の加熱室1右側面の温度検出用の孔4から加熱室1の雰囲気にさらされている。このため加熱時、食品3からの油や調味料の飛び散りによって、赤外線センサ5のレンズが汚れ、食品3の表面温度を正確に読み取れず、食品3が異常加熱状態に陥ることがあるが、その場合であっても、蒸気センサ8による異常加熱防止手段が並行して働くことで、食品3の異常加熱を防止することができる。
まず、赤外線センサ5における制御内容について、図4を用いて説明する。
使用者が食品3を加熱する場合、「レンジ出力切り替え」を十字キー14でタップすることで、高周波加熱の出力パワーを選択する(ステップS1)。本実施の形態の高周波加熱装置は、初めに押した時は600Wが選択され、以降タップすることによって800W、500W、300W、300Wスチーム、150Wを順次選択することができる。300Wスチームは、高周波出力とスチームを合わせたものである。ここでは、高周波出力600Wが、選択されたこととする。
次に、調理時間を十字キー14で選択する(ステップS2)。調理時間は、高周波出力の出力パワーによって、それぞれ最大時間が決められている。本実施の形態の高周波加熱装置では、800Wの場合は6分である。そして、600W、500W、300Wの場合は30分、300Wスチームの場合は15分、そして150Wの場合は300分である。ここでは、600Wの最大時間である30分が、選択されたこととする。
次に、使用者は十字キー14の中央に設けられた「スタート」キーを押し、加熱を開始する(ステップS3)。加熱開始後、高周波出力によって食品3の温度が上昇し、加熱室1内にある加熱室サーミスタ7のレベルが上昇する。サーミスタレベルは、加熱室1中央の温度の関数として、温度に換算することができる。同様に、以下説明する蒸気センサレベルは、蒸気量に換算することができる。
図4において、加熱前の初期の加熱室サーミスタレベルから、Tレベル上昇したなら(ステップS4)と、その上昇時間をA[s]とする(ステップS5)。本実施の形態では、サーミスタレベルT=15レベルであり、ジャガイモ一個を加熱した場合の上昇時間Aは132[s]であった。なお、サーミスタレベルの15レベルとは、約60℃相当である。また、上昇時間AがTw[s]以下の場合を少量とし(ステップS6A)、Tw[s]以上の場合を大量(ステップS6B)とする。本実施の形態では、Tw=240[s]である。
ステップS6において、食品3が少量の場合、赤外線センサ5による検出温度(IR検出温度という)と、少量負荷用の閾値温度(本実施の形態では、92℃に設定)とを比較する(ステップS7)。比較の結果、IR検出温度が閾値温度以上の場合は、高周波発生手段であるマグネトロンの出力を低下させて、加熱を緩和させる(ステップS8)。また比較の結果、IR検出温度が閾値温度未満の場合は、加熱時間が設定した調理時間になっ
たかどうか判定する(ステップS11)。
そして、ステップS8でマグネトロンの高周波出力を低下させ、所定時間経過後、再度、赤外線センサ5による検出温度を、第1の異常加熱温度(98℃)と比較する(ステップS9)。IR検出温度が第1の異常加熱温度以上の場合は、さらに所定時間後、第2の異常加熱温度(92℃)と比較し、IR検出温度が第2の異常加熱温度より高温の場合はマグネトロンを停止し、IR検出温度が第2の異常加熱温度未満の場合は、低下させた出力状態で、調理時間終了まで、加熱を行う(ステップS11)。
次に、本発明の要旨に関係した蒸気センサ8における制御内容について、図5で説明する。なお、ステップS1〜S5は、図4の赤外線センサ5における制御内容と同様である。
上昇時間A[s]が、Tw1[s]以下の場合を最も加熱物が小さいとし、少量1と定義する(ステップS106A)。Tw1[s]よりも大きくTw2[s]以下の場合を少量2とする(ステップS106B)。Tw2[s]よりも大きくTw3[s]以下の場合を少量3とする(ステップS106C)。食品3の大きさは、少量1<少量2<少量3としており、Tw3[s]より大きい場合を大量とする(ステップS106D)。少量1はさつまいも50g、少量2はじゃがいも1個、少量3はじゃがいも2個、大量はそれ以上の負荷を想定している。本実施の形態では少量を三つに分けたが、何個に分けても良い。
また、本実施の形態では、600Wの出力パワーを選択した場合、Tw1=110[s]、Tw2=210[s]、Tw3=270[s]、とした。大量の場合は、各出力の最大時間で加熱を続けても、食品3の発煙・発火が起こらず、危険でない負荷量を想定した。本実施の形態において、じゃがいも1個600Wで加熱した場合のAは135[s]であった。
また、加熱開始(ステップS3)した時から、加熱室1右奥に有る蒸気センサ8で加熱室1の蒸気量をモニターしており、高周波によって食品3が加熱されることで、蒸気が発生し、蒸気センサ8のレベルが所定値以上、かつ所定値時間維持した時、蒸気検知を行ったとする(ステップS107A、S107B、S107C)。本実施の形態では、175レベル以上、0.6[ms]維持した時を「蒸気センサ検知あり」ということにした。また、加熱開始から蒸気センサが検知した時間をB[s]とする(ステップS108A、S108B、S108C)。本実施の形態において、じゃがいも1個600Wで加熱した場合のBは133[s]であった。
そして、初期設定出力の状態で(B+a)[s]加熱を続け(ステップS109A、S109B、S109C)、次ステップへ移行する。本実施の形態ではa=120[s]とした。よって、じゃがいも1個600Wで加熱した場合は133+120=253[s]加熱を続ける。
次に、加熱室サーミスタレベルが加熱開始(ステップS3)した時からTcレベル上昇しているか判断する(ステップS110A、S110B、S110C)。本ステップは、食品3の早切れを防止するためにプログラムに入れている。次ステップで出力のパワーダウンを行うが、食品3の温度が上がっていない状態での出力低下は避ける必要があるため、食品3の温度が十分上がっている状態でなければ、次ステップへ移行しないようにしている。
しかし、加熱室サーミスタ7の設定レベルを上げ過ぎると、スタート時の加熱室1の温度が高い場合、食品3が加熱され食品3の温度は上がっているが、加熱室1の初期からの
加熱室サーミスタレベルの上昇は少ないため、食品3は十分に温度が上がっているにもかかわらず、そのまま加熱を続けるため危険な状態に陥る場合がある。なお、本実施の形態では、サーミスタレベルTc=17レベルとした。
次に、初期出力からc1[W]へ出力のパワーダウンを行う(ステップS111A、S111B、S111C)。本実施の形態では、初期設定出力600[W]から300[W]にパワーダウンする。パワーダウンした状態での加熱時間はそれぞれ、(B+a)×b1[s]、(B+a)×b2[s]、(B+a)×b3[s]とした。このb1、b2、b3は定数であり、少量1、2、3でそれぞれ異なっている。本実施の形態において、じゃがいも1個600Wで加熱した場合は少量2に分類され、b2=2であるため、(133+120)×2=506[s]パワーダウン出力を維持する。
次に、c2[W]の断続運転に移行する(ステップS112A、S112B、S112C)。本実施の形態では、300[W]、5[s]ON/10[s]OFFの断続運転とした。加熱時間はそれぞれ、(B+a)×d1[s]、(B+a)×d2[s]、(B+a)×d3[s]とした。このd1、d2、d3は定数であり、少量1、少量2、少量3でそれぞれ異なっている。本実施の形態において、じゃがいも1個600Wで加熱した場合は少量2に分類され、定数d2=1としたため、(133+120)×1=253[s]断続運転を維持する。
そして、ステップS112A、S112B、S112Cの加熱時間が終わると、高周波出力を停止する(ステップS113)。大量の場合は、初期設定出力を維持し、設定時間の加熱が終われば調理時間が終了して(ステップS114)、マグネトロン11の出力を停止する。本実施の形態において、じゃがいも1個を高周波出力600Wで加熱する場合、通常であれば4[min]=240[s]加熱すれば適切な状態になるが、使用者が誤って加熱時間を30分に設定した場合、高周波出力600Wで253[s]、300Wで506[s]、そして300Wの断続運転で253[s]、合計1012[s]加熱され、じゃがいもは生の状態ではなく、かつ発煙することなく安全に高周波出力が停止した。
以上のように、使用者が誤って加熱パワー、加熱時間を設定して、加熱開始したような場合でも、加熱室1内の温度上昇と蒸気量によって、通常の食品3が加熱された場合より高い温度を検出することによって、高周波出力レベルを低下させるとともに、高周波が停止するまでの時間を求めることで、食品3の異常加熱を防止することができ、安全に使用することが可能である。
以上のように、本発明にかかる高周波加熱装置によれば、使用者が少量の食品に対し加熱パワーを大きく、加熱時間を長く設定した場合でも、通常加熱時の早切が生じることなく、異常加熱を防止でき、安全で信頼性の高い高周波加熱装置を提供することができる。
1 加熱室
5 赤外線センサ(表面温度検出手段)
7 加熱室サーミスタ(庫内温度検出手段)
8 蒸気センサ(庫内蒸気量検出手段)
11 マグネトロン(高周波発生手段)
12 制御部

Claims (3)

  1. 食品を収納する加熱室と、前記加熱室内の食品を誘電加熱するための高周波を発生する高周波発生手段と、前記加熱室の壁面外側に配置され前記加熱室内の食品の温度を非接触で検出する表面温度検出手段と、前記加熱室内の雰囲気温度を検出する庫内温度検出手段と、前記加熱室内の蒸気量を検出する庫内蒸気検出手段と、前記表面温度検出手段、庫内温度検出手段、及び前記庫内蒸気検出手段からの出力に基づき前記高周波発生手段の出力を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、使用者が任意の時間を設定して加熱開始操作を入力すると、前記加熱室内の蒸気量が所定値以上になるまでに経過した時間から、食品の異常加熱を検出した場合、前記高周波発生手段の出力レベルを低下させるとともに、前記高周波発生手段が停止するまでの時間を求めることを特徴とした高周波加熱装置。
  2. 制御部は、使用者が任意の時間を設定して加熱開始操作を入力すると、加熱室内の雰囲気温度の上昇時間により食品の大きさを推測し、前記加熱室内蒸気量が所定値以上になるまでに経過した時間から、食品の異常加熱を検出した場合、高周波発生手段の出力レベルを低下させるとともに、前記高周波発生手段が停止するまでの時間を求めることとした請求項1に記載の高周波加熱装置。
  3. 庫内温度検出手段と庫内蒸気検出手段とが一体である請求項1または2に記載の高周波加熱装置。
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