JP2021085617A

JP2021085617A - 加熱調理器

Info

Publication number: JP2021085617A
Application number: JP2019215415A
Authority: JP
Inventors: 卓士岸本; Takushi Kishimoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-03

Abstract

【課題】少ないアンテナ個数で、加熱の分布を制度よく制御できる加熱調理器を提供する。【解決手段】本発明に係る加熱調理器１０は、被加熱物を収容する加熱調理室１１と、加熱調理室１１にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部２とを備える。マイクロ波放射部２は、互いに異なる位置に配置される複数個の放射アンテナ部５を有する。放射アンテナ部５の各々は、マイクロ波を放射する放射部であるポールアンテナ６と、放射部を回動可能に支持する支持部であるモータ７とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、加熱調理器に関する。

近年、半導体素子の技術革新が進んだことにより、従来のマグネトロンに代えて、半導体素子をマイクロ波発振器として使用する加熱調理器が、実用化され始めている。

特許文献１には、半導体素子から構成されるマイクロ波発振部と、加熱室の底面に配設された複数の平面アンテナとを備える電子レンジが開示されている。電子レンジは、各平面アンテナ毎に個別に、マイクロ波出力のオン（放射）とオフ（停止）とを制御することにより、被加熱物を収容する加熱室内に放射されるマイクロ波の分布を調整する。これにより、電子レンジは、食品等の被加熱物を、選択的に部分加熱することができる。

特開２０１７−１８０８５９号公報

しかしながら、特許文献１に開示の電子レンジにおいて、各平面アンテナは、加熱調理室の底面側又は底部に分散して、その位置が固定されているため、加熱の分布を精度よく制御するには、多数の平面アンテナが必要となる。

本発明は、少ないアンテナ個数で、加熱の分布を制度よく制御できる加熱調理器を提供することを目的としている。

本発明の加熱調理器は、被加熱物を収容する加熱調理室と、前記加熱調理室にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部とを備える。前記マイクロ波放射部は、互いに異なる位置に配置される複数個の放射アンテナ部を有する。前記放射アンテナ部の各々は、前記マイクロ波を放射する放射部と、前記放射部を回動可能に支持する支持部とを含む。

本発明に係る加熱調理器によれば、少ないアンテナ個数で、加熱の分布を制度よく制御できる。

本発明の実施形態に係る加熱調理器の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る加熱調理器を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るマイクロ波放射室内の各ポールアンテナの回動角度を示す図である。本発明の実施形態に係るマイクロ波放射室内の各ポールアンテナの回動角度を示す図である。本発明の実施形態に係るマイクロ波放射室内の各ポールアンテナの回動角度を示す図である。本発明の実施形態に係るマイクロ波放射室内の各ポールアンテナの回動角度を示す図である。本発明の実施形態に係るマイクロ波放射室内の各ポールアンテナの回動角度を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る加熱調理器１０の構成について説明する。図１は、加熱調理器１０の構成を示す図である。図２は、加熱調理室１１を示す斜視図である。詳しくは、図２は、ドア２１を開放した状態の加熱調理器１０を示す。なお、本実施形態において、加熱調理器１０は、ほぼ水平の台の上に、加熱調理器１０の縦（高さ）方向が鉛直に略沿うように載置されるものとする。従って、食材等の被加熱物を載置する加熱調理室１１の底面（被加熱物載置面）も略水平である。

図１に示すように、加熱調理器１０は、筐体２０と、マイクロ波放射部２とを備える。筐体２０は、加熱調理室１１と、マイクロ波放射室１２と、仕切り板１３とを有する。筐体２０は、マイクロ波放射部２を収容する。

マイクロ波放射部２は、４つの放射アンテナ部５を有する。放射アンテナ部５は、ポールアンテナ６と、ポールアンテナ６の基部に接続されるモータ７とを有する。なお、ポールアンテナ６は、放射部の一例である。また、仕切り板１３には、被加熱物が載置される。

加熱調理器１０は更に、制御部１、４つのアンプ４、カメラ８、及びこれらを接続する配線を有する。更に、加熱調理器１０は、加熱調理室１１を開閉するドア２１を有する。加熱調理に必要な他の装備や設備については、説明を省略する。

まず、マイクロ波の加熱調理室１１内への放射について説明する。

マイクロ波発振部３は、ポールアンテナ６にマイクロ波を供給する。マイクロ波発振部３は、半導体素子を用いた発振回路より構成されており、マイクロ波の発振周波数を、制御部１からの指示に基づいて調整する。

マイクロ波発振部３から発振されたマイクロ波は、４つのアンプ４に分配される。各アンプ４は、例えば半導体増幅回路を含む。各アンプ４は、制御部１の指示に基づいて動作をオン／オフされる。各アンプ４は、オンの場合、マイクロ波を増幅してポールアンテナ６に供給する。

ポールアンテナ６は、アンプ４から供給されたマイクロ波を、仕切り板１３の上側の加熱調理室１１内へ放射する。各ポールアンテナ６は、モータ７により回動可能に支持され、マイクロ波放射室１２の底面（床面）に、配列される。

ポールアンテナ６は、図１に示すように、水平部６ａと軸部６ｂとを有する。軸部６ｂは、略鉛直方向に沿って延びる。水平部６ａは、鉛直方向に略直交する方向に延びる。つまり、ポールアンテナ６は屈曲しており、全体としてＬ字形の素子（エレメント）を有する。

なお、ポールアンテナ６は、線状アンテナ又は棒状アンテナと呼ばれる種類のアンテナのうちの、接地型のモノポールアンテナと呼ばれるタイプのアンテナである。逆Ｌ型アンテナと呼称される場合もある。素子（エレメント）が直線状のモノポールアンテナや、エレメントが２本のダイポールアンテナを使用してもよい。

また、ポールアンテナ６のエレメントの長さは、放射するマイクロ波（２４５０ＭＨｚ）の波長の１／４波長（１／４λ＝約３０ｍｍ）以上であることが望ましい。例えば、略鉛直方向の軸部６ｂの長さは１０ｍｍである。水平方向の水平部６ａの長さは３０ｍｍである。

なお、ポールアンテナ６から放射されるマイクロ波は、水平部６ａの周面から上下方向に広がるように、水平部６ａの先端方向に向かって指向性を持って放射される。

また、各ポールアンテナ６は、基部である軸部６ｂがモータ７に支持されている。そのため、水平部６ａが、マイクロ波放射室１２の底面（床面）に平行な略水平面内で回転（回動）することができる。各モータ７は、本発明におけるアンテナの支持部の一例である。

なお、本実施形態では、マイクロ波供給のための配線の都合上、３６０°以上の自由回転（一方向回転）は行っていないが、配線の形態を変えて自由回転方式としてもよい。

カメラ８は、加熱調理室１１内に載置された食品等の被加熱物を撮像する。カメラ８は、撮像部の一例である。制御部１は、カメラ８が生成した画像を解析して、被加熱物が存在する領域を特定する。

カメラ８は、加熱調理室１１の被加熱物載置面（仕切り板１３）全体が見通せるよう、加熱調理室１１の上部又は上面（天井面）に配置される。カメラ８は、仕切り板１３上に載置された被加熱物の映像又は画像を撮像して、制御部１に送信する。

制御部１は、図示しない記憶部を含む。記憶部は、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置（例えば、半導体メモリ）を含み、補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブ）を更に含んでもよい。

記憶部は、制御部１によって実行される種々の制御プログラムを記憶する。また、記憶部は、被加熱物の形状（大きさ）、配置、量、種類等に応じた加熱条件を記憶していてもよい。

制御部１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）のようなプロセッサを含むハードウェア回路である。制御部１は、加熱調理室１１内の被加熱物の加熱を制御する。

具体的には、制御部１は、カメラ８が生成した画像を解析して、４つのアンプ４、及び４つのモータ７に指令を出し、各ポールアンテナ６の回動角度を個別に調整して、加熱調理室１１内に放射されるマイクロ波の平面方向の分布を変更し、被加熱物の加熱条件を制御する。

図２に、マイクロ波放射室１２内における各ポールアンテナ６の配置を示す。図２において点線で示す円は、各ポールアンテナ６の回動円である。図２のように、各ポールアンテナ６の回動中心は、仮想正方形の４頂点に相当する位置に配置されている。すなわち、各ポールアンテナ６は、回動した際に水平部６ａが互いに接触しないように、マイクロ波放射室１２の底面（床面）の縦横（ＸＹ）２軸方向に等間隔に配置されている。

ポールアンテナ６の配置間隔（距離）は、マイクロ波放射室１２の縦横寸法（広さ又は面積）と、ポールアンテナ６の個数及びエレメントの長さ（回転直径）に応じて、適宜変更される。

図３から図７を参照して、各ポールアンテナ６の回動角度による加熱条件の変更ついて説明する。図３から図７は、マイクロ波放射室１２内の各ポールアンテナ６の回動角度を示す図である。

なお、図３から図７は、ポールアンテナ６を見易くするため、仕切り板１３は図示していない。また、ポールアンテナ６の配設位置を分かり易くするため、マイクロ波放射室１２を、４つの領域に分画して示す。加熱調理室１１の入り口側（ドア２１側）を左からＡ領域、Ｂ領域とし、加熱調理室１１の奥側（反ドア２１側）を、右からＣ領域、Ｄ領域とする。そして、Ａ領域〜Ｄ領域に配置された各ポールアンテナ６を、それぞれ、ポールアンテナ６Ａ〜６Ｄとする。

また、図３に示す各ポールアンテナ６の回動角度を、回動角度の原点（０°）とする。図３〜７において、回動角度は、原点（０°）から右回り（時計回り）に４５°刻みで示す。

図３に示すように、各ポールアンテナ６の回動角度が０°である場合、図３に示すように、Ａ領域及びＤ領域のポールアンテナ６Ａ，６Ｄの水平部６ａの先端は左側を向き、Ｂ領域及びＣ領域のポールアンテナ６Ｂ，６Ｃの水平部６ａの先端は右側を向く。その結果、加熱調理室１１内の被加熱物は均一に加熱される。

例えば、制御部１は、カメラ８が生成した画像を解析して、被加熱物が加熱調理室１１内のＡ領域〜Ｄ領域に広く分布して置かれていると判定した場合、各モータ７に、各ポールアンテナ６が図３に示す「均一加熱モード」の回動角度（この場合４つとも０°）をとるように、指令を出す。この結果、各ポールアンテナ６から放射されたマイクロ波は、加熱調理室１１内に広く均一に分散して、Ａ領域〜Ｄ領域に広く置かれた被加熱物を均等に加熱することができる。

一方、制御部１は、カメラ８が生成した画像を解析して、被加熱物が加熱調理室１１内の中央部分にかたまって置かれていると判定した場合、各モータ７に、各ポールアンテナ６が図４に示す「集中加熱モード」の回動角度をとるよう、各ポールアンテナ６を回動させる指令を出す。

この場合、図４における各ポールアンテナ６の回動角度は、ポールアンテナ６Ａが２２５°、ポールアンテナ６Ｂが１３５°、ポールアンテナ６Ｃが２２５°、ポールアンテナ６Ｄが１３５°となる。従って、全てのポールアンテナ６が、加熱調理室１１内のほぼ中央に向かう回動角度をとる。その結果、各ポールアンテナ６から放射されたマイクロ波は、加熱調理室１１内の中央部分に集中する。これにより、加熱調理器１０は、加熱調理室１１の中央部分にかたまって置かれた被加熱物を、素早く効率的に加熱することができる。

なお、各ポールアンテナ６の回動角度の配置は、以上の例に限られるものではない。制御部１がカメラ８を介して認識する被加熱物の量や配置に応じて、又は、操作パネル等を通じてユーザが入力する被加熱物の種類や量に応じて、種々のパターンをとり得る。

例えば、被加熱物が加熱調理室１１内の中央部に少なく、周縁部に多い場合は、図５に示すように、各ポールアンテナ６の水平部６ａの先端同士が最も離れるように、各ポールアンテナ６の回動角度を制御してもよい。図５の例において、ポールアンテナ６Ａの回動角度は３１５°、ポールアンテナ６Ｂの回動角度は４５°、ポールアンテナ６Ｃの回動角度は３１５°、ポールアンテナ６Ｄの回動角度は４５°である。

また、被加熱物が加熱調理室１１内の片方側に偏って配置されている場合は、例えば図６に示すように、各ポールアンテナ６の水平部６ａの先端が全て被加熱物の側を向くように配置してもよい。図６の例において、ポールアンテナ６Ａの回動角度は０°、ポールアンテナ６Ｂの回動角度は１８０°、ポールアンテナ６Ｃの回動角度は０°、ポールアンテナ６Ｄの回動角度は１８０°である。

なお、被加熱物が加熱調理室１１内の片方側に偏り、かつ、量も少ない場合は、被加熱物が置かれていない側の２つのポールアンテナ６からのマイクロ波の放射を停止してもよい。例えば、図３及び図６に示すの例において、２つのポールアンテナ６Ｂ，６Ｃからのマイクロ波の放射を停止してもよい。

被加熱物が加熱調理室１１内の片方側に偏って配置されている場合、図７に示すように、４つのポールアンテナ６のうちの２つのポールアンテナ６の水平部６ａの先端が被加熱物側を向くように、各ポールアンテナ６の回動角度を制御してもよい。図７の例において、ポールアンテナ６Ａの回動角度は０°、ポールアンテナ６Ｂの回動角度は２２５°、ポールアンテナ６Ｃの回動角度は１３５°、ポールアンテナ６Ｄの回動角度は０°である。また、被加熱物が置かれていない又は少ないと判断した領域のポールアンテナ６は、個別に、マイクロ波の放射を停止してもよい。

図３から図７を参照して説明したように、各ポールアンテナ６の回動角度と、マイクロ波の放射のオン／オフとを組み合わせることにより、無駄なく効率的にかつ省エネルギーで被加熱物を加熱することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

図１〜図７を参照して説明したように、本発明の実施形態では、放射アンテナ部５の放射部はポールアンテナ６であったが、本発明はこれに限定されない。放射部として、他の指向性又は偏向性を有するアンテナを使用してもよい。例えば、線状アンテナとしてダイポールアンテナ、ループアンテナ、接地アンテナを用いてもよい。放射アンテナの個数も、複数であれば幾つでもよい。

また、マイクロ波放射室１２も、加熱調理室１１の下側又は底面側とは限らない。加熱調理室１１の上側（天井部）や側面部に配置してもよい。

更に、放射部を回動させる装置は、モータ７に限られることなく、他の装置等を用いてもよい。例えば、アクチュエータにより回動（回転）する機構を用いてもよい。

本発明は、食品を加熱する電子レンジ、素材や材料等を加熱する産業用マイクロ波加熱装置等、被加熱物を加熱する加熱器や加熱調理器に広く適用できる。

１制御部
２マイクロ波放射部
５放射アンテナ部
６ポールアンテナ
７モータ
８カメラ
１０加熱調理器
１１加熱調理室
１２マイクロ波放射室
２０筐体

Claims

被加熱物を収容する加熱調理室と、
前記加熱調理室にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部と
を備え、
前記マイクロ波放射部は、互いに異なる位置に配置される複数個の放射アンテナ部を有し、
前記放射アンテナ部の各々は、
前記マイクロ波を放射する放射部と、
前記放射部を回動可能に支持する支持部と
を含む、加熱調理器。
前記放射部は、ポールアンテナを含む、請求項１に記載の加熱調理器。
前記ポールアンテナは、屈曲している、請求項２に記載の加熱調理器。
前記放射部の長さは、前記放射部が放射するマイクロ波の波長の１／４波長以上である、請求項２又は３に記載の加熱調理器。
前記マイクロ波放射部は、前記放射アンテナ部を４つ有し、
前記４つの放射アンテナ部は、仮想正方形の４頂点に相当する位置に配置される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加熱調理器。
前記加熱調理室内に載置された前記被加熱物を撮像する撮像部と、
前記撮像部が生成した画像を解析して、前記被加熱物が存在する領域を特定する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記被加熱物が存在する領域の特定に基づいて、前記放射部の各々の回動角度を制御する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加熱調理器。