JP2563668B2 - 減圧高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロ波を熱源とし、減圧下で加熱を行う
加熱装置に関するものである。

従来の技術 マイクロ波による加熱は、外部からの熱伝導による雰
囲気加熱や輻射加熱と異なり、水分を含む被加熱物を内
部から直接に加熱するため、被加熱物だけを効率よく加
熱できる。このためマイクロ波を熱源とした加熱装置と
して、例えば電子レンジがすでに広く利用されている。

また、このような電子レンジをより便利に使用できる
よう自動化も積極的に図られており、種々のセンサが実
用に供されている。

加熱の進行とともに食品から発生する水蒸気やさまざ
まなガスに反応する湿度センサやガスセンサ、食品の表
面温度を非接触で測定する赤外線センサ、食品の重量を
検出する重量センサなどがすでに実用化されている。

湿度センサを用いた自動化の先行技術としては特開昭
51−134951号公報がある。これは被加熱物から発生する
湿度の変化を検出し、それがある設定値に達した時点を
蒸気検出点とする。そこに到達するまでに要した加熱時
間T₁を求め、これに別に定めた被加熱物に固有の係数ｋ
との積を算出し、T₁とｋ・T₁との和を全加熱時間とする
ものである。

ところで、このような水蒸気の発生は、加熱の進行と
ともに被加熱物の温度が70℃を過ぎたあたりから活発に
なり、80〜90℃で大量に放出される。このため湿度セン
サやガスセンサを用いた自動化では、食品の温度を80〜
100℃程度に上昇させる再加熱や野菜のゆでものなどの
調理では、極めて安定な検知性能が得られ、上記の制御
法を採用すれば安定な調理が行えた。

反面、適温とされる温度が低い調理、例えば牛乳（60
℃前後）や酒のかん（50℃前後）には蒸気検出点ですで
にこれらの適温を越えてしまうため利用できなかった。

低温調理という点では、赤外線センサのみが所望の温
度で加熱を停止でき、可能性があるのだが一方で下記の
課題があり、正確な検出ができずにいた。

すなわち、マイクロ波加熱では定在波が立つために食
品に温度ムラが生じることは避けられないが、赤外線セ
ンサはこのような温度ムラのある被測定対象に対して、
スポット的な範囲しか検知できないため、良好な仕上が
りを実現することが困難であった。

以上の理由から、牛乳や酒のかんなどの低温調理で
は、重量センサを用いて分量を検出し、これに応じた加
熱時間を一義的に決定して、加熱する方式が汎用されて
いる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、重量センサを用いる低温調理は仕上が
りを検知するものではないので、初期の食品の状態、例
えば開始時の温度（冷蔵か室内貯蔵か）などによって出
来上がりの温度が当然大きく影響を受けてしまう。

また、低温調理ではないが、湿度センサあるいはガス
センサを用いた再加熱でも、一部のメニューでは熱すぎ
るという不満が根強くある。

例えば、冷ごはんの再加熱では、ごはんの一粒一粒の
表面層が内部の水分を保持する強固な皮膜となり、90℃
を越えないと大量の蒸気が発生せず、湿度センサやガス
センサが検知できない。

このため、前述の被加熱物に固有の係数ｋをゼロとし
ても、すでにセンサの検知自体が遅いので適温を越えて
しまう。また、熱くならないはずの食器も被加熱物の熱
が伝導し、熱くなって持てなくなってしまう。

そこで、本発明は安定な検知性能が得られる湿度セン
サあるいはガスセンサを用いて、低めの仕上がり温度と
したい被加熱物をも適温で自動的に加熱することを目的
としている。

課題を解決するための手段 そこで前記の目的を達成するために、本発明は制御部
に異なる仕上がり温度となる加熱を指令する加熱指令キ
ー群と、加熱室内を減圧する減圧手段と、加熱室内ある
いは減圧手段内の圧力を検出する圧力検出手段と、被加
熱物より発生する水蒸気あるいはガスを検出する気体検
出手段を備えるものである。

作 用 本発明の減圧高周波加熱装置は、加熱指令キー群のい
ずれかが打鍵されれば、制御部がこれを解読し、圧力検
出手段を用いながら減圧手段を制御して打鍵された加熱
指令キーに応じた沸点が得られる圧力まで加熱室内を減
圧し、かかる圧力が維持されるよう減圧手段を制御し、
かつマイクロ波発生手段への給電を行い、気体検出手段
により被加熱物から所定の水蒸気あるいはガスが検出さ
れるまでの時間に基づいてマイクロ波発生手段への給電
を制御するので、安定な検知性能が得られる湿度センサ
あるいはガスセンサなどの気体検出手段を用いて、低め
の仕上がり温度としたい被加熱物をも適温で自動的に加
熱することができる。

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

第２図に示すように、本体１の前面開口には扉体２が
開閉自在に軸支され、さまざまな加熱指令キー群３を配
した操作盤４が設けられている。

第１図に示すように、加熱指令キー群３には『再加
熱』『牛乳』『酒のかん』『野菜のゆでもの』キーが並
んでいる。

加熱室５には被加熱物６が収容され、加熱室の内部は
扉体２の周縁に配したパッキン７を介して密封される。

マイクロ波発生手段８たるマグネトロンは、導波管９
により加熱室５に結合されており、開口部は合成樹脂ま
たはセラミックなどの誘電体10がシリコンパテなどで封
止されている。

被加熱物６はマイクロ波の定在波による加熱ムラを解
消するために、回転する載置台11の上に載置される。載
置台11は加熱室５内を密封する目的で、一対の磁石12と
12′、および駆動手段13とにより非接触で加熱室外より
駆動され、被加熱物６を回動させる。

加熱室５内の空気は、加熱室の一壁面に設けられた排
気孔14から減圧手段15たる真空ポンプにより排出され
る。16はその排気を冷却する冷却手段、17は排気中に含
まれる水分を除去する水分捕獲手段である。

圧力検出手段18たる圧力センサは、加熱室５の一壁面
もしくは排気系のいずれかに配置されるが、本実施例で
は水分捕獲手段17の後方の排気系に設けた。

気体検出手段19たる湿度センサもしくはガスセンサ
は、加熱室５の一壁面もしくは排気系のいずれかに配置
されるが、本実施例では水分捕獲手段17の前方の排気系
に設けた。

制御部20はこの圧力センサ18の信号を検知回路21を介
して監視し、また湿度センサもしくはガスセンサ19の信
号を検知回路22を介して監視する。そしてマグネトロン
８や真空ポンプ15、駆動手段13などへの給電や作動をそ
れぞれドライバ23、24、25を介して制御する。

次に本発明の作用について第３図の加熱中の加熱室内
の圧力と食品温度の推移との関係を示したタイムチャー
トを用いて説明する。

第３図（ａ）は加熱中の加熱室内の圧力の推移を示し
ており、これは圧力センサによって検出される出力でも
ある。

加熱が開始されると、まず真空ポンプが加熱室内の空
気を排出し、減圧していく（“減圧サイクル”）。

この間、制御部は圧力センサにより加熱室内の圧力を
監視し、加熱室の内圧がPa値に達した時点で、制御部は
所定値Paを維持するよう真空ポンプへの給電を制御す
る。

かかる制御が行われなければ、加熱室の内圧は破線で
示すように真空ポンプの能力によって定まるある値まで
低下し続ける。

さて、加熱室の内圧が所定値Paに達した時点で、第３
図（ｂ）に示すようにマグネトロンへの給電が始まる
（“加熱サイクル”）。

このように減圧サイクルでマグネトロンへの給電をひ
かえるのは、下記の理由による。

すなわち、加熱の開始当初からマイクロ波を照射する
と、被加熱物が小さい場合には水蒸気の発生が早く、所
定値Paに達するまでに所望の温度を越える可能性がある
こと、水蒸気の発生が多くなると真空ポンプの能力によ
っては所定値Paまで引けなくなることがあること、によ
る。

なお、マイクロ波の照射は加熱室の内圧がPa値に達す
るまで待たずに、若干早い時期から照射して時間短縮を
図る構成は当然可能である。

Pa値は加熱指令キーごとにふさわしい値が選ばれる。
次に掲げる表はかかる制御圧とその圧力における沸点を
示す一例である。

この表において、再加熱は湿度センサやガスセンサに
よる自動化では、ｋ値をゼロにしてもやや仕上がりがオ
ーバー気味なので、沸点が若干下がるようにPa値を設定
している。

牛乳や酒のかんでは適温が得られるまで沸点を低下さ
せるため、かなり低い値にまで加熱室の内圧を低下させ
ている。

野菜のゆでものでは、大気圧下でも検知が十分早く、
大きなｋ値を乗じて全加熱時間を制御しており、また食
品の温度が100℃に達しても何ら問題がないため、減圧
制御はしない。

さて、加熱サイクルに入ると、第３図（ｃ）に示すよ
うに食品温度は上昇を始める。

加熱サイクルでは、加熱室の内圧がPa値に制御されて
いるため、食品温度はかかるPa値で定まる沸点T_aを基本
的に越えることはない。そして、減圧下では水蒸気の発
生も低い温度で活発に行われるので、湿度センサあるい
はガスセンサによる検知も従来の大気圧におけるよりは
早くなり、かつ、沸騰しても適温を越えることがない。

もし減圧しなければ、食品温度は第３図（ｃ）の破線
で示すように推移をする。つまり、センサによる検知は
減圧下におけるT₁に比べ、T₁′と大幅に遅れ、食品の温
度が適温をはるかに越えてしまうことになる。

このように、本発明によれば安定な検知性能が得られ
る湿度センサあるいはガスセンサを用いて、低めの仕上
がり温度としたい被加熱物をも適温で自動的に加熱する
ことができる。

次に、制御部の動作の一例を説明する。第４図のフロ
ーチャートに示すように、加熱が開始されるとまずポン
プが起動され（ａ）、圧力センサにより内圧Ｐが所定値
Paに達したかどうか、すなわちＰ≦Paが判別される
（ｂ）。内圧が所定値Paよりも高い間はかかる動作が繰
り返される。“減圧サイクル”である。

そして、内圧がPaよりも低くなればマイクロ波発生手
段への給電が開始され（ｃ）、ポンプは停止される
（ｄ）。“加熱サイクル”の開始である。

加熱サイクルでは湿度センサあるいはガスセンサによ
り、所定の蒸気量が検出されたかどうかがチェックされ
る（ｅ）。

蒸気の発生が検出されるまでは、T₁時間が計数され
（ｆ）、再び内圧が監視されて（ｇ）、Paが維持される
ようポンプの起動（ｈ）と停止（ｄ）が繰り返される。

やがて、水蒸気が所定量だけ検出されると（ｅ）、計
数されたT₁時間に基づいて、加熱指令キーに固有のｋ値
を乗じてkT₁時間が算出される（ｉ）。そして、以後は
湿度センサやガスセンサによらずにかかるkT₁時間が経
過したかどうかが監視される（ｊ）。すなわち、タイマ
加熱が行われる。

かかる時間が経過すれば、ポンプは停止され（ｋ）マ
イクロ波の照射も終了し（１）、減圧加熱は自動的に完
了する。

発明の効果 以上のように本発明の減圧高周波加熱装置において
は、加熱室内を所望の内圧に制御することにより、安定
な検知性能が得られる湿度センサあるいはガスセンサを
用いて、低めの仕上がり温度としたい被加熱物をも適温
で自動的に加熱することができる。

また、湿度センサあるいはガスセンサが何らかの原因
で機能を損ねても、食品の温度が適温を越えることはな
く、発火しにくく安全である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における減圧高周波加熱装置
の構成を示すブロック図、第２図は同正面斜視図、第３
図（ａ）は同加熱中の加熱室内の圧力の推移を示す線
図、第３図（ｂ）は同マイクロ波発生手段への給電の様
子を示す線図、第３図（ｃ）は同食品温度の上昇を示す
線図、第４図は同制御部の動作を示すフローチャートで
ある。 ３……加熱指令キー群、５……加熱室、８……マイクロ
波発生手段、15……減圧手段、18……圧力検出手段、19
……気体検出手段、20……制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 理恵 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 森山 智美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 甲斐 年雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−41717（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−109194（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱物を収容し密封する加熱室と、前記
   加熱室に結合されたマイクロ波発生手段と、前記マイク
   ロ波発生手段への給電を制御する制御部と、前記制御部
   に異なる仕上がり温度となる加熱を指令する加熱指令キ
   ー群と、前記加熱指令キーに応じた沸点が得られる圧力
   まで前記加熱室内を減圧する減圧手段と、前記加熱室内
   あるいは前記減圧手段内の圧力を検出して前記制御部へ
   出力する圧力検出手段と、被加熱物より発生する水蒸気
   あるいはガスを検出して前記制御部へ出力する気体検出
   手段とより成り、前記制御部は前記加熱指令キー群のい
   ずれかが打鍵されればこれを解読し、前記圧力検出手段
   を用いながら前記減圧手段を制御して打鍵された加熱指
   令キーに応じた沸点が得られる圧力まで前記加熱室内を
   減圧し、かかる圧力が維持されるよう前記減圧手段を制
   御し、かつ前記マイクロ波発生手段への給電を行い、前
   記気体検出手段により被加熱物から所定の水蒸気あるい
   はガスが検出されるまでの時間に基づいて前記マイクロ
   波発生手段への給電を制御するよう構成した減圧高周波
   加熱装置。