JP2736845B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JP2736845B2 JP33310292A JP33310292A JP2736845B2 JP 2736845 B2 JP2736845 B2 JP 2736845B2 JP 33310292 A JP33310292 A JP 33310292A JP 33310292 A JP33310292 A JP 33310292A JP 2736845 B2 JP2736845 B2 JP 2736845B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱中に加熱室に供給
されるマイクロ波のうち、被加熱物に吸収されない電界
強度を検出する手段を設けた高周波加熱装置に改良に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高周波加熱装置において、その加
熱室内の冷凍食品の解凍を検出する手段としては、重量
センサを用いその重量値から解凍終了時間を予測するも
のと、加熱室内の電界強度をアンテナにより検出し解凍
時間を決定するものがあった。
【0003】また、マイクロ波吸収材を用い、加熱中の
マイクロ波吸収材の温度上昇における変極点を検出し、
解凍終了時間を決定する手法もあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】重量センサを用いてそ
の重量値から加熱室内の冷凍食品の解凍時間を予測する
方式では、冷凍食品の解凍開始温度によりその終了時間
の予測に誤差が生じ、その温度が高い場合は解凍しす
ぎ、低い場合は解凍不足となる不具合があった。
【0005】加熱室内の電界強度をアンテナにより検出
する方式では、センサに検波回路を必要とし、コスト的
に不利であるばかりでなく、その電界強度の測定に複雑
な手法を要し、また、構造上加熱室壁面に検出用の穴を
要し、電磁波もれを起こす危険があった。また、マイク
ロ波吸収材を用い、加熱中のマイクロ波吸収材の温度上
昇における変極点を検出し解凍終了時間を決定する手法
では、負荷量が多い場合には残留マイクロ波が少なく、
負荷量が少ない場合には残留マイクロ波が多い。したが
って、変極点はマイクロ波吸収材の発熱量と放熱量のバ
ランスにより決定されるから、単一のセンサでは、ある
一定の重量に対してのみしか変極点を検出できない。本
発明はこの方式を改良し、解凍検出手段の性能向上とコ
ストダウンを図るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波加熱装置
においては、加熱室内に特性の異なる複数のマイクロ波
吸収材を取付けるようにした。
【0007】
【作用】加熱室内で冷凍食品に吸収されるマイクロ波の
エネルギ量は、解凍状態に依存する。食品に吸収されず
加熱室内に反射されるエネルギを複数個のマイクロ波吸
収材で効率よく処理すれば、食品の解凍時の0℃付近に
おける温度上昇時の変化を基に解凍の終了を検出でき
る。
【0008】
【実施例】まず、本発明の原理について述べる。
【0009】食品に吸収されるエネルギP0 は、加熱室
に供給される高周波発生源のエネルギをP1 、そのとき
の周波数をfとすると、以下の式で表わされる。
【0010】
【数1】
【0011】一方、加熱室の電界強度Pは、上記の高周
波発生源のエネルギP1 から食品に吸収されるエネルギ
0 を差し引いた残りのエネルギに比例するから、 P=k2 ・(P1 −P0 ) …(2) となる。
【0012】ここで、高周波発生源のエネルギP1 とそ
の周波数fを一定にする条件で冷凍食品を解凍すると、
食品が0℃付近すなわち解凍点になれば、食品に吸収さ
れるエネルギP0 が変化するので、(2)式より明らか
なように、加熱室の電界強度Pも変化することになる。
【0013】この関係を図3に示す。図3における電界
強度Pの変化時機は、食品に吸収されるエネルギP0
変化時機に相当する。P,P0 はこのような相関関係を
持っているもので、食品の解凍時機はいずれを用いても
代用できる。
【0014】一方、マイクロ波吸収材は図4のような構
成をしている。図4はマイクロ波吸収材の一例の側面図
であって、マイクロ波吸収材4の側面にサーミスタのよ
うな温度センサ9をモールド材10により接続し、リー
ド線により制御手段に温度データを伝送する。マイクロ
波吸収材は、加熱室の電界強度Pに対し、一定の相関を
もって温度が上昇する。このときの温度上昇速度は次の
ように表わされる。
【0015】
【数2】
【0016】したがって、食品に吸収されるエネルギP
0 は0℃付近で変極点を持っているが、マイクロ波吸収
材の温度変化は(3)式から明らかなように、自己発熱
量と放熱量の均衡が変極点の有無を決定する。すなわ
ち、 ξP=k(T−Tr) …(4) のとき(3)式の右辺=0となって変極点が表われる。
【0017】次に、複数のマイクロ波吸収材の加熱室へ
の取付け方法の例について述べる。図5(a)および
(b)は放熱量が一定で発熱量の異なる複数個のマイク
ロ波吸収材を用いる例である。まず、図5(a)に示す
ように、少量の負荷に対して(4)式のようになり得る
位置を加熱室の壁面に見つけ出し、そこにマイクロ波吸
収材4を1個取付ける。この場合には、大量の負荷の際
には(2)式のP0 が大きくなり、その結果ξP<k
(T−Tr)となり、マイクロ波吸収材4は変極点を検
出できないが、図5(b)のようにその付近にもう1
個、たとえば外形手寸法を変えずにマイクロ波の吸収率
を増やしたマイクロ波吸収材4−1を取付ける。すなわ
ち放熱量一定で発熱量Pを上げるようにすれば、ξP≧
k(T−Tr)となるので、変極点検出が可能である。
また、マイクロ波吸収物質の含有率を少しずつ変えて2
個を超えるマイクロ波吸収材を用いれば、さらに幅広い
負荷量に対して変極点検出が可能である。
【0018】図5(c)および(d)は、発熱量一定で
放熱量の異なる複数個のマイクロ波吸収材を用いる例で
ある。図5(c)において、少量の負荷に対して(4)
式のようになり得る位置を加熱室1の壁面に見つけ出
し、そこにマイクロ波吸収材4を1個取付ける。この場
合にも大量の負荷の際にはξP<k(T−Tr)とな
り、マイクロ波吸収材4は変極点を検出できないが、図
5(d)のようにその付近にたとえばもう1個シリコン
ゴム等で覆ったマイクロ波吸収材4−2を取付ける。す
なわち、発熱量一定で高熱量を下げるようにすれば、ξ
P≧k(T−Tr)となるので、変極点検出が可能であ
る。同様に2個を超えるマイクロ波吸収材を用いシリコ
ンゴム等の覆い具合を少しずつ変えておけば、さらに幅
広い負荷量に対して変極点検出が可能である。
【0019】図1は、本発明の一実施例のブロック図で
あり、図2はその制御手段のブロック図である。
【0020】図1において、加熱室1には、高周波発生
源2から導波管3を経由して高周波が供給される。加熱
室1の壁面には複数個のマイクロ波吸収材4が取付けら
れ、それに設けられたマイクロ波吸収材温度測定手段5
は制御手段8に接続されており、制御手段8は高周波発
生源2を制御するように接続されている。加熱室1の内
部には食品6を載せるターンテーブル7が設けられてい
る。
【0021】図2において、制御手段8は、高周波発生
源2に接続される高周波発生源駆動および制御手段8
a,マイクロ波吸収材温度測定手段5に接続される温度
を電気信号に変換する手段8b,これとループをなす記
憶手段8cおよび解凍検出手段8d等により構成されて
いる。
【0022】次に、図1および図2について実際の解凍
検出動作について説明する。使用者が、被加熱物である
食品6を加熱室1のターンテーブル7に載せ、加熱スイ
ッチ(図示せず)押すと、マイクロ波吸収材4の初期温
度をマイクロ波吸収材温度検出手段5により検出し記憶
手段8cに記憶する。その後、高周波発生源2からマイ
クロ波を発生し、そのマイクロ波は導波管3を通じて加
熱室1に送られ食品6に吸収され加熱されるが、その一
部は加熱室1内に反射する。加熱室1内に設置された複
数のマイクロ波吸収材4は、その反射したマイクロ波に
より加熱される。
【0023】この加熱中に、マイクロ波吸収材温度測定
手段5は常時マイクロ波吸収材4の温度を検出し、温度
を電気信号に変換する手段8bによりデジタル信号に変
換し、記憶手段8cにデジタル信号として記憶する。こ
れらのデジタル信号は、次の解凍検出手段8dに送信さ
れ、これにより温度を電気信号に変換する手段8bの現
在の温度と、記憶手段8cに記憶されている前回の温度
を比較する。複数のマイクロ波吸収材のいずれかが変極
点を検出したときが、その食品に対する解凍ポイントで
あり、この検出時に解凍を停止する。
【0024】ここで、加熱室1内に反射されマイクロ波
吸収材4に吸収されるエネルギは、加熱される食品の温
度が0℃以下では、その温度とともにエネルギが大き
く、また0℃を越えると食品に吸収される分だけ小さく
なるので、マイクロ波吸収材4の温度変化は、熱放散を
考慮すると図6のようになる。
【0025】図6より明らかなように、マイクロ波吸収
材4の温度上昇値はそれぞれの食品によってその解凍ポ
イント、すなわち0℃付近で変化しているが、その変化
率は各食品ごとに一定ではない。曲線Aは温度上昇時の
変化が一旦マイナスとなる変極点を有するものであり、
曲線Bは温度上昇時の変化率が小さいものである。本発
明は前述のように、複数のマイクロ波吸収材を用い、異
なる負荷量に対しても曲線Aのように変極点を導き出
し、最適解凍ポイントを検出することができる。
【0026】図7(a)および(b)は、実際にマイク
ロ波吸収材によって、100グラムおよび400グラム
の食品負荷に対し放熱量一定で発熱量を上げたときのデ
ータである。図7(b)は、図7(a)で用いたマイク
ロ波吸収材に対して、外形寸法を変えずにマイクロ波吸
収物質の含有率を増やしたものを用いた結果である。こ
れによると、マイクロ波吸収材のマイクロ波吸収量が増
加するのに伴って、変極点は、“軽”重量側から“重”
重量側へ移行することを示している。
【0027】図8は、一体化マイクロ波吸収材13の側
面図である。3個のマイクロ波吸収材4,4−1,4−
2がモールドにより一体化され、それぞれにマイクロ波
吸収材温度測定手段5が取付けられている。それぞれの
マイクロ波吸収材は、その内部でマイクロ波吸収物質の
含有率の異なるものを用いたり、シリコンゴム等で覆い
方の異なるものを用いたりすることができる。この手法
を用いれば、スペースをあまり必要とせず、放熱量もし
くは発熱量等の特性の異なる複数個のマイクロ波吸収材
を用いて最適解凍ポイント検出が可能である。
【0028】以上のように複数のマイクロ波吸収材を用
いることにより、解凍検出だけでなく、従来検出の困難
であった被加熱物の固相,液相,気相の状態変化検出に
も応用でき、たとえば味噌汁等の水分の沸騰検知とか、
シュークリーム等の膨張検知等にも応用が考えられる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、解凍される食品の重量
が異なる場合にも関係なく、マイクロ波吸収材の温度上
昇による変極点、すなわち解凍ポイントを見つけること
かできるので、より最適な高性能の解凍が実現できる。
また、重量センサやアンテナ等を必要とせず、従来のよ
うな複雑な手法を用いなくても、解凍検出が可能である
ため、安全でありコストダウンにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】図1の制御手段のブロック図である。
【図3】加熱室の電界強度の変化を示すグラフである。
【図4】マイクロ波吸収材の側面図である。
【図5】(a)〜(d)は、それぞれマイクロ波吸収材
の取付け方法を示す側面図である。
【図6】温度上昇値と時間との関係を示すグラフであ
る。
【図7】(a)および(b)は、それぞれ放熱量一定で
発熱量を変えた場合の重量による変極点の推移を示すグ
ラフである。
【図8】複数個のマイクロ波吸収材を一体化させたもの
の側面図である。
【符号の説明】
1 加熱室 2 高周波発生源 3 導波管 4 マイクロ波吸収材 5 マイクロ波吸収材温度測定手段 6 食品 7 ターンテーブル 8 制御手段 8a 高周波発生源駆動および制御手段 8b 温度を電気信号に変換する手段 8c 記憶手段 8d 解凍検出手段

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加熱物を収容する加熱室と、加熱室に
    供給するマイクロ波エネルギを発生させる高周波発生源
    と、高周波発生源を駆動する駆動手段と、駆動手段を制
    御する制御手段と、複数個のマイクロ波吸収材を用いた
    加熱室の電界強度検出手段と、複数個のマイクロ波吸収
    材の温度変化の比較により解凍を検出する手段を有する
    ことを特徴とする高周波加熱装置。
  2. 【請求項2】 加熱室の電界強度検出手段として、放熱
    量が一定で発熱量の異なる複数個のマイクロ波吸収材を
    用いることを特徴とする請求項1記載の高周波加熱装
    置。
  3. 【請求項3】 加熱室の電界強度検出手段として、発熱
    量が一定で放熱量の異なる複数個のマイクロ波吸収材を
    用いることを特徴とする請求項1記載の高周波加熱装
    置。
  4. 【請求項4】 加熱室の電界強度検出手段として、特性
    の異なる一体構造の複数個のマイクロ波吸収材を用いる
    ことを特徴とする請求項1記載の高周波加熱装置。
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