JP2754726B2 - 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、食品の解凍および沸騰を自動的に検知する
高周波加熱装置に関するものである。

従来の技術 従来の高周波加熱装置の解凍および沸騰の検知手段を
説明する。

従来の解凍検知手段として、タイムオートと重量セン
サについて述べる。

タイムオートは、一般的ないくつかの食品に応じて目
安となる調理時間を設定する手段であり、重量センサ
は、食品の種類を設定すると自動的にその重量を検出
し、それに応じた調理を行う手段である。

また、従来の沸騰検知手段として、絶対湿度センサと
圧電素子センサについて述べる。

絶対湿度センサは、食品中の水分が沸騰して湿度が減
少から増大へ急激に変化する点を、抵抗値変化として取
出すもの（例えば特開昭53-77365号公報）であり、圧電
素子センサは、沸騰蒸気により加えられた熱変化による
分極電流、電圧値として取出すもの（例えば特開昭62-3
7624号公報）である。

さらに、その他の沸騰検知の方法としてマイクロ波検
波用ダイオードを用いる手段がある。食品が沸騰直前に
なると出力に高周波成分を含んだ雑音が発生するので、
その雑音を検出する仕組みである。（例えば特公昭60-2
0878号公報） 発明が解決しようとする課題 解凍検知方法として、タイムオートを用いると、食品
の重さのばらつきや形状や初期状態に関わらず一定時間
で加熱を終了するので、加熱不足や加熱のしすぎ等が起
こりやすく、一定の解凍仕上がり状態にならないという
課題があった。

また解凍検知手段として、重量センサを用いると、タ
イムオートより解凍仕上がり状態は良いが、その機構上
コストが高いという課題を有していた。

一方沸騰検知手段として、絶対湿度センサを用いる
と、調理中に食品中のガスや油などがセンサに付着して
検出感度が落ちてくるため、一回の調理毎にリフレッシ
ュ加熱処理用のヒータで付着物を焼切らねばならず、余
分な電力やコストが発生する課題があった。

また沸騰検知手段として、圧電素子センサを用いる
と、取付構成に工夫をしないと圧電素子自体の温度が上
昇し、その温度特性により出力が低下し、加熱終了時間
が伸びてくるという欠点があった。

更に最重要課題として、上記の検知手段は解凍もしく
は沸騰のどちらかしか検知出来ないため、２つ以上の検
知方法を組合せないと、解凍と沸騰の両者を検知するこ
とができないという課題があった。

そこで本発明は、簡単な構成で食品の解凍および沸騰
を検知する手段を提供することを第一の目的とする。

また本発明は、より感度よく食品の解凍および沸騰を
検知する手段を提供することを第二の目的とする。

さらに本発明は、低価格の高周波加熱装置（例えばマ
イコン搭載型でないもの）でも、食品の解凍および沸騰
を検知する手段を提供することを第三の目的とする。

課題を解決するための手段 上記第一の目的を達成するために本発明の高周波加熱
装置は、被調理物を格納する加熱室と、前記被調理物に
電波を放射して調理する電波放射部と、前記加熱室内の
電波の一部を検出するアンテナと、前記アンテナの検出
した電波を検波する検波回路と、前記検波回路の出力に
より被調理物の解凍及び沸騰などの状態変化を検知し、
する制御器を有し、前記制御器において、前記検波回路
の出力を電波放射部からの電波の周波数よりも低い周波
数帯でローパスフィルタリングする構成としている。

上記第二の目的を達成するために本発明の高周波加熱
装置は、制御器が、検波回路の出力の少なくとも直流分
をカットし、ローパスフィルタリンクする構成としてい
る。

上記第三の目的を達成するために本発明の高周波加熱
装置は、制御器が、アナログ回路でローパスフィルタリ
ンクする構成としている。

作用 上記第一の構成により本発明の高周波加熱装置は、被
調理物の状態変化により増減する加熱室内の電波をアン
テナで検出し、検波回路で検波したのちにローパスフィ
ルタリングするので、簡単な構成で、食品の解凍時の出
力の低下と沸騰時の出力の増加を検知出来る作用を有す
る。

上記第二の構成により本発明の高周波加熱装置は、検
波回路の出力の少なくとも直流分をカットし、ローパス
フィルタリングするので、食品の解凍時の出力の低下と
沸騰時の出力の増加を感度よく検知できる作用を有す
る。

上記第三の構成により本発明の高周波加熱装置は、ア
ナログ回路でローパスフィルタリングするので、マイコ
ン搭載型ではない低価格の高周波加熱装置にも使用でき
る作用を有する。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明
する。

第１図は、本発明の一実施例の高周波加熱装置の本体
構成図である。

電波放射部１（この場合はマグネトロン）から放射さ
れる電波は、加熱室２内の食品３にパワーを与えようと
するが、食品３の状態によってパワーの入り方が変化す
る。アンテナ４（この場合は径が1mm以下で長さが5mm前
後のダイポール型で、加熱室２の天板上に取付けてあ
る）は、加熱室２内の電波の一部を検知するので、食品
３の状態に応じたパワーの変化を読みとることができ
る。アンテナ４で検知した信号は、減衰器５、検波回路
６を通り、制御器７に入る。制御器７は、入射信号に応
じて食品の解凍や沸騰などの調理仕上がりを判定し、マ
グネトロン１や冷却ファン８の動作を制御する。

第２図は本発明の制御器７の一実施例のブロック図で
ある。検波回路６の出力をアンプ９で増幅し、マイコン
10でローパスデジタルフィルタリングすることで、解凍
や沸騰を判別し、電波放射部１への制御信号11や冷却フ
ァン８への制御信号12を出す仕組みとなっている。

第３図は本発明の他の実施例の制御器７のブロック図
である。検波回路６の出力を、コンデンサ13と抵抗14か
ら成るDCカット回路15で直流成分の除去を行い、アンプ
９で増幅し、マイコン10でローパスのデジタルフィルタ
リングし、解凍や沸騰を判別し、電波放射部１への制御
信号11や冷却ファン８への制御信号12を出す仕組みとな
っている。第３図においては、DCカット回路15を素子で
構成しているが、もちろん場合によっては、マイコン10
のデジタルフィルタリングをローパスでなくバンドパス
にすることで実現することも可能である。

第４図は本発明のさらに他の実施例の制御器７のブロ
ック図である。検波回路６の出力を、コンデンサ13と抵
抗14から成るDCカット回路15で直流成分の除去を行い、
ローパスフィルタを抵抗16とコンデンサ17から成るLPF
回路18（ローパスフィルタ回路）で低周波帯におとし、
アンプ９で増幅し、充放電回路19、比較器20で、解凍や
沸騰を判別し、電波放射部１への制御信号11や冷却ファ
ン８への制御信号12を出す仕組みとなっている。

但し、本発明の実施例としてはアナログ、デジタルに
関わらず上記実施例の他種々の構成が考えられる。

第５図は、アンテナ４で取込んだ電波を検波する検波
回路６の回路図である。マッチング用の抵抗21（この場
合50Ω）、検波ダイオード22（例えばショットキーバリ
アダイオード）、抵抗23,24、バイパスコンデンサ25に
より、電波は電圧Ｖ_sとして検出される。なおマグネト
ロン１が加熱室２内に放射するパワーは数百ワットであ
り、検波回路６に過大入力が入らないようにするため
に、減衰器５を用いている。

第６図は、検波回路６をマイクロストリップラインで
構成した図である。

ある比誘電率をεｒを有する誘電体基板26上に銅箔の
パターン27,28,29,30をエッチングしている。27の銅箔
の部分は特性インピーダンス50Ωであり、28の部分はア
ースである。マイクロストリップライン上で検波回路６
を構成することによって、ラインの長さを検波する周波
数帯に合わせて最適に設計するのが容易であり、エッチ
ングで行っているので検波精度が向上する。

第７図は、加熱室２内で氷を解凍し、そのまま加熱を
続けて沸騰させた時の検波回路６の出力を示す特性図で
ある。高周波加熱装置として、ターンテーブル回転型の
物を選んだので、回転に伴う雑音がのっている。この
時、氷は100gであり、マグネトロン１の出力が500Wで加
熱したので、約３分前後で解凍終了、約５分前後で沸騰
となる。しかしこの波形では判別が難しいことが容易に
分る。

第８図は、第７図と同出力を、スペクトラムアナライ
ザーで周波数的に見た特性図である。Ａは加熱開始後の
氷の状態、Ｂは解凍後の水の状態、Ｃは沸騰後の湯の状
態での出力である。低周波数帯の出力を比較すると、解
凍も沸騰も判別が可能と分る。つまり、出力が、Ａから
Ｂに急激に変化すれば解凍終了、ＢからＣに急激に変化
すれば沸騰開始と判断できるのである。

第９図は、第７図と同出力を、10Hzを中心周波数とし
たBPF（帯域通過フィルタ）でろ波した特性図であり、
第10図は、4Hzを中心周波数としたBPFでろ波した特性図
である。どちらも、約３分前後の解凍終了時には出力が
急激に減少し、約５分前後の沸騰開始時には出力が急激
に増加することが分る。よって、低周波帯にフィルタを
用いれば、解凍も沸騰も感度良く検知できることにな
る。

このように解凍から沸騰にいたる信号の変化は、食品
３の物理物性変化の中の誘電体損失の温度依存性による
ものである。

例えば、０℃の氷と、０℃の水では、80倍の差があ
り、高周波（特にマイクロ波帯）は、氷の状態では、誘
電体損失が小さいのでほとんど吸収されず、液体の状態
になってくると、誘電体損失が急激に増加して吸収され
やすくなる特性を有する。

したがって、氷の状態ではアンテナ４で検波される高
周波のパワーは大きいので検波電圧Ｖ_sも大きい。そし
て高周波のパワーが食品３に吸収されはじめると、アン
テナ４で検波されるパワーは減少し検波電圧Ｖ_sも低下
する。結果として解凍検知が実現できるものである。

一方、水が沸騰し始めると、水泡が発生することによ
って起こる音や振動や、加熱室２内に沸騰蒸気が拡散す
ることによって高周波が乱されることで、アンテナ４で
検波されるパワーが増大し検波電圧Ｖ_sも増加する。結
果として沸騰検知が実現できるのである。

また制御器９にマイコンを使用することで、検波出力
の大きさやパルス幅、または調理経過時間などの情報を
元に、複雑な制御（例えば食品の種類の判別や、追い炊
きの追加や、パワーのデューティ制御など）を実現して
いる。

発明の効果 以上の様に本発明は、被調理物の状態変化により増減
する加熱室内の電波をアンテナで検出し、検波回路で検
波したのちにローパスフィルタリングするので、簡単な
構成で食品の解凍および沸騰を検知して、調理の自動化
が実現できる。

またさらに本発明は、検波回路出力の少なくとも直流
分をカットし、ローパスフィルタリングするので、より
感度良く食品の解凍および沸騰を検知して、最適な調理
の仕上がり状態を提供できる。

また、さらに本発明は、アナログ回路でローパスフィ
ルタリングするので、マイコン搭載型でない高周波加熱
装置においても、食品の解凍および沸騰を検知して、調
理の自動化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の高周波加熱装置の本体構成
図、第２図は同装置の制御器のブロック図、第３図は同
他の実施例の制御器のブロック図、第４図はさらに他の
実施例の制御器のブロック図、第５図は同装置の検波回
路の回路図、第６図は同装置の検波手段のマイクロスト
リップライン上の構成図、第７図は同装置の解凍および
沸騰時のフィルタろ波する前の信号の特性図、第８図は
同装置の周波数特性図、第９図は同10Hz帯を中心にBPF
でろ波した特性図、第10図は同4Hz帯を中心にBPFでろ波
した特性図である。 １……電波放射部、２……加熱室、４……アンテナ、６
……検波回路、７……制御器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−214196（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−248490（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−96486（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−269890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−142791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−9894（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−102096（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−42440（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−151096（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−73196（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 6/68

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被調理物を格納する加熱室と、前記被調理
   物に電波を放射して調理する電波放射部と、前記加熱室
   内の電波の一部を検出するアンテナと、前記アンテナの
   検出した電波を検波する検波回路と、前記検波回路の出
   力により前記被調理物の解凍及び沸騰などの状態変化を
   検知し、前記電波放射部からの電波の放射を制御する制
   御器を有し、前記制御器は、前記検波回路の出力を前記
   電波放射部からの電波の周波数よりも低い周波数帯でロ
   ーパスフィルタリングする構成とした高周波加熱装置。
2. 【請求項２】制御器は、検波回路の出力の少なくとも直
   流分をカットし、ローパスフィルタリングする構成とし
   た請求項１記載の高周波加熱装置。
3. 【請求項３】制御器は、アナログ回路でローパスフィル
   タリングする構成とした請求項１または２記載の高周波
   加熱装置。