JP2558887B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被加熱物の加熱状態に応じて出てくる水蒸
気およびガスに含まれる熱気を検出して、被加熱物の加
熱終了時間を適宜決定し、良好な加熱状態を実現する高
周波加熱装置の自動調理に関するものである。

従来の技術 従来より高周波加熱装置の自動調理においては、被加
熱物たる食品の加熱状態を検出する検出手段が必要であ
り、この手段として加熱室から機体外へ加熱室の空気を
排気するための排気用気体通路の途中に、検出手段とし
てのセンサを配置し、食品が加熱されることにより発生
する水蒸気ガス等の発生及び濃度変化等を検出すること
により、食品の加熱具合または出来具合を間接的に知ら
しめるという情報に基づいて加熱手段を切り変えたり、
加熱を防止したりする自動加熱調理を行うことになる。

この方式の検知システムとして焦電素子を利用したも
のが検討されているが、このシステムは焦電素子を利用
しているにもかかわらずチョッパーなどの複雑な構成を
必要とせず、しかも光学系を利用していないので汚れに
も強く、また視野角の問題もないなど非常に使い勝手が
よくしかも安価な構成が可能といった多くの長所があ
る。

以下第４図とともに従来例を説明する。図に示すよう
に加熱室７内に置かれた被加熱物６はマグネトロン10で
発生した2450M Hzのマイクロ波により誘電加熱される。
加熱された被加熱物６の温度が上昇し、被加熱物６に多
量に含まれる水の沸点近くに達すると、多量の高温蒸気
が発生しこの蒸気は加熱室７の天井に向かって上昇す
る。この蒸気は、加熱室７の天井に設けられた通気口３
を通過し、気体通路２に導かれて焦電センサ１に当り、
焦電センサ１の表面で結露して焦電センサ１に潜熱を主
体とした多量のエネルギーを与える。この結果、焦電セ
ンサ１は温度上昇し焦電効果により電圧を発生するの
で、これを検出して被加熱物６の仕上がり状態を判定す
ることができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、加熱室７で発生
した被加熱物６からの水蒸気が焦電センサ１まで送り届
けられるのであるが、加熱室７に送り込まれる空気は排
気孔３と排気孔11の２個所から排気されるため加熱室７
に発生する水蒸気ガスの一部分しか気体通路２を経て焦
電センサ１に届けられない。そのため、加熱室７にて被
加熱物６が加熱されて水蒸気ガスが出てきても、送風機
８の風圧にだけ頼って気体通路２の長い経路を経て焦電
センサ１の受熱面に到達するまでの時間が長くなったり
することが多く、被加熱物６の加熱状態を速やかに検出
することが出来ないため被加熱物６の加熱し過ぎの状態
になり、自動加熱装置としての被加熱物６の最適な加熱
状態で加熱を停止するべきでありながら最適状態での加
熱停止が出来ないという、自動加熱装置としての本来の
機能を発揮出来なくなるという課題があった。

また繰り返し被熱物６の加熱をおこなうと焦電センサ
受熱面で水蒸気の雫が付着する。このようにして焦電セ
ンサ受熱面に覆われると、加熱室１からの排気空気に含
まれる熱気の状態変化を検出するのが鈍くなり本来の機
能を発揮できなくなるという課題もあった。

そこで本発明はこれらの課題の解消をはかるために、
加熱室から蒸気を導くための通気路の下方に誘導路と焦
電センサを対向して配置し、焦電センサと誘導路との位
置関係を工夫することにより焦電センサへの熱の伝達が
効率的におなわれる構成を提供し、風圧が弱い場合でも
焦電センサの受熱面に直接また効率良く蒸気を当て、検
知性能の高い自動調理機能を有する高周波加熱装置を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 そこで前記目的を達成するために、本発明は気体通路
に焦電センサ受熱面より小さい面積の誘導路を焦電セン
サ上方に対向して設け、誘導路と焦電センサ受熱面のす
きま、焦電センサの受熱面と誘導路の流路の内径寸法と
の相互関係を焦電センサへの熱の伝達が効率的におこな
われるように設定するものである。

作用 本発明の高周波加熱装置は、加熱室に発生する被加熱
物からの水蒸気やガスを検出する焦電センサを、水蒸気
やガスを焦電センサに導く誘導路と対向して配置し、誘
導路の流路の面積を焦電センサ受熱面の面積よりも小さ
い構成にすることにより、誘導路から噴出される蒸気は
焦電センサ受熱面に沿って流れるため焦電センサに効率
良く蒸気を当てることができる。更に、対向する焦電セ
ンサと誘導路との間隔を誘導路の流路の約1/10に設定す
ることで、誘導路から導かれた蒸気の風圧が弱い場合で
も、焦電センサと誘導路の狭い空間を流れるため、より
蒸気がセンサ受熱面近くを流れ検知の感度が下がること
はなくなる。また誘導路の流路の内径に対して、焦電セ
ンサと誘導路の間隔が極端に小さくなっているため風速
が速くなり、焦電センサへの熱エネルギーの伝達が安定
したものになるだけでなく、焦電センサ受熱面での風速
が速くなるので、蒸気の雫が付着しにくくなり、雫によ
り熱気の状態変化の検出が鈍くなるのを防ぐことができ
る。

実施例 以下、本発明の一実施例における高周波加熱装置につ
いて図面とともに説明する。

高周波加熱装置全体の説明に入る前に、まず高周波加
熱装置の検知素子である焦電センサ１の構成とその動作
を説明する。第３図（ａ）は焦電センサ１の詳細説明図
で、焦電効果を有する平板状のセラミック板14とその両
面に形成された電極15、電極16およびその一方の面に接
着されたステンレス鋼等の金属板17とからなっている。
蒸気等の高温気体がこの金属板17側に当たると、この金
属板17を介してセラミック板14に熱がつたわり、セラミ
ック板14が焦電効果により電圧を発生する。従って本図
の構成の場合、金属板17の表面が受熱面となる。又第３
図（ｂ）に示した焦電センサ１の断面図の場合、金属板
17に接着される側の電極16は、セラミック板14の周端の
一部を通って反対側の面まで一部延長されており、電極
15、16からのリード線18の引出しを、金属板17に接着さ
れない面のみで可能な構成になっている。

例えばセラミック板14には、PZT（ジルコン酸チタン
酸鉛）等が考えられる。

第１図は本発明よりなる高周波加熱装置の概略断面図
である。第１図に示すように加熱室７内に置かれた被加
熱物６（食品）は、マグネトロン10で発生した2450M Hz
のマイクロ波（高周波）により誘電加熱される。加熱と
共に被加熱物６の温度が上昇し、被加熱物６に含まれる
水が沸点近い温度に達すると、多量の蒸気が発生し、こ
の蒸気は加熱室７の天井に設けられた通気口３を通過
し、第一の通気路９に導かれ、気体通路２、誘導路５通
り焦電センサ１に当たる。焦電センサ１に当たった蒸気
は、焦電センサ１表面で結露して焦電センサ１に潜熱を
主体とした多量の熱エネルギーを与えるため、焦電セン
サ１は温度が上昇し焦電電圧を発生する。

気体通路２に誘導路５を接続し、焦電センサ１の上方
に対向して配置し、誘導路５の下端と焦電センサ１との
間隔を通気路２の流路の内径寸法より極端に小さくする
ことにより、通気路２で導かれた蒸気は風圧が弱い場合
でも誘導路５と焦電センサ１の狭い空間を流れることに
なり検知の感度が下がることはなくなる。また、誘導路
５の流路の面積は焦電センサ１の受熱面の面積よりも小
さくなっているので、誘導路５の内側から外側に流れよ
うとする蒸気はかならず誘導路５と焦電センサ１の間を
流れることになる。第２図（ａ）に誘導路５と焦電セン
サ１の位置関係を表す詳細図を示す。ここで誘導路５の
中を通る蒸気の量が一定と仮定した場合、誘導路５と焦
電センサ１のすきまｄを誘導路５の流路の内径寸法ｒよ
りも小くしていくことにより、すきまｄを流れる蒸気の
風速が速くなり焦電センサ１への熱の伝達が良くなる。
第２図（ｂ）にすきまｄと誘導路５の流路の内径寸法ｒ
の比率による焦電センサの電圧レベルの変化を表わして
いるが、d/rが小さくなるとある比率から電圧レベルは
急激に変化し、すなわち焦電センサへの熱の伝搬が効率
的におこなわれることになる。センサの検知レベルは任
意に設定することができるが、すきまｄと誘導路５の流
路の内径寸法ｒとの比率を約1/10程度に設定することで
有効な電圧レベルを得ることができる。また誘導路５の
流路の内径寸法ｒと焦電センサ１の受熱面の径寸法１と
の比率によるすきまｄと電圧レベルの変化では、誘導路
５の流路の内径寸法ｒと焦電センサ１の受熱面の径寸法
１の比率1/rが１の場合、つまり同寸法の場合すきまｄ
を小さくしても急激な電圧レベルの変化は得られない
が、1/rを0.6程度に設定することで蒸気の熱が効率良く
焦電センサへ伝搬され、所定のレベルを得ることができ
る。また、センサ保持ケース４には送風機８の送風によ
る冷気を混合し排出するための冷気混合排気通路12を設
け、蒸気と混合させる混合部13で通路を狭くして冷気の
風速をあげて部分的に気圧を低くし、冷気と蒸気の混合
後に通路を広げることで蒸気を吸引し、焦電センサ１へ
の蒸気の流れをスムーズにしている。

発明の効果 以上のように本発明の高周波加熱装置によれば次の効
果が得られる。

気体通路に焦電センサの受熱面の面積より小さい面積
の流路の誘導路を接続して焦電センサ上方に対向して配
置し、誘導路の下端と焦電センサの間隔を誘導路の流路
の内径寸法の約1/10に設定することにより、通気路から
導かれた蒸気は誘導路と焦電センサとの狭い空間を流れ
ることになり、蒸気を含む気体の風圧が弱い場合でも誘
導路と焦電センサとの空間の風速が速くなり焦電センサ
への熱エネルギーの伝達が安定したものになり、被加熱
物の加熱状態が遅れることなく検出されるため、被加熱
物が加熱されすぎることを防止する効果がある。

また焦電センサ受熱面での風速が速くなるので蒸気の
雫が付着しにくくなり、雫により熱気の状態変化の検出
が鈍くなるということを防ぐことがきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における高周波加熱装置の概
略断面図、第２図（ａ）は誘導路と焦電センサの位置関
係を表す要部詳細図、同図（ｂ）は誘導路と焦電センサ
とのすきまｄと誘導路の寸法ｒの比率による電圧レベル
の変化を示す図、第３図（ａ），（ｂ）は焦電センサの
上面図および断面図、第４図は従来例における高周波加
熱装置の概略断面図である。 １……焦電センサ、２……気体通路、５…誘導路、６…
…被加熱物。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱物を載置する加熱室と、この加熱室
   に発生する被加熱物からの水蒸気やガスを排気するため
   の気体通路と、前記水蒸気やガスの熱気を検出する焦電
   センサと、前記気体通路の水蒸気やガスを焦電センサに
   導く誘導路とを備え、前記誘導路流路の面積は焦電セン
   サの受熱面の面積よりも小さくし、更に前記焦電センサ
   を前記誘導路と対向して配置し、前記焦電センサと誘導
   路の間隔を誘導路の流路の内径寸法の約1/10に設定した
   自動調理機能を有する高周波加熱装置。