JP2774342B2 - 電子レンジ内で差別的な加熱を行なうための分断領域を有するサセプタ - Google Patents

電子レンジ内で差別的な加熱を行なうための分断領域を有するサセプタ

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Description

【発明の詳細な説明】 これまで電子レンジ内で食品をかつ色に焼く又は表面
をぱりぱりにするための種々の試みには色々な問題があ
った。電子レンジは通常のオーブンとは異なったやり方
で食品を加熱する。一般的に述べると、食品はマイクロ
波放射をどれ程吸収するかに比例して加熱され、これに
より、通常のオーブンとは著しく異なった加熱パターン
が生じる。又、マイクロ波放射はほとんどの食品に侵入
し、通常のオーブンで生じるものとは著しく異なった加
熱パターンを生じる。ほとんどの場合に、マイクロ波エ
ネルギは通常のオーブンよりも速く食品を加熱する。例
えば、通常のオーブンで適切に“調理”するのに30分要
する食品は、電子レンジで“調理”すれば３、４分しか
かゝらない。通常のオーブンでは、オーブン内の雰囲気
が比較的高い温度に加熱され、食品の表面に熱を伝え、
常に食品の表面が最も熱い領域となる。電子レンジの場
合には、オーブン内の雰囲気が一般的に加熱されず、食
品自体が発熱してその熱を周囲の空気に伝え、従って食
品の表面はその内部よりも低温になる。これらの相違に
より、電子レンジで食品の表面をかっ色に焼いたり表面
をぱりぱりにしたりする能力に著しい影響が出る。
電子レンジにおいて食品の表面をかつ色に焼いたり又
はその表面をぱりぱりに焼いたりするために多数の試み
がなされている。このような試みの１つは、サセプタ
（感受体）と称するパッケージ部品を使用することに関
するものである、適当なサセプタは、マイクロ波透過支
持層の上にマイクロ波吸収被膜が付着されたものを含ん
でいる。これらのサセプタはマイクロ波放射にさらされ
たときに発熱する。サセプタは多数の食品の表面をかつ
色に焼いたり又はぱりぱりにしたりするに充分な高い温
度に達する。サセプタは食品の表面に直接接触して配置
されるか又はその至近位置に配置される。典型的な市販
のサセプタは、ポリエステルに真空蒸着されたアルミニ
ウムの薄膜を含み、これが紙またはボードに接着剤で積
層されている。
然し乍ら、サセプタの使用により別の問題が生じる。
市販のサセプタは一般に均一加熱ができない。その結
果、これらのサセプタは食品を均一に焦がしたりぱりぱ
りにしたりすることができない。例えば、サセプタの外
側領域は、その中央領域よりもマイクロ波の放射中に著
しく高温になる。その結果、食品の外側部分はかっ色又
はぱりぱりになるが、その中央部分はその外側部分を調
理しすぎない限りそのようにならない。これは、例え
ば、大きな冷凍ピザの焼いた外殻のように大きい表面積
を有する食品においては特に問題である。サセプタパッ
ドを使用して、例えば、サセプタ上に横に並べた多数の
フィッシュステックをぱりぱりに焦がすときには、マイ
クロ波加熱により典型的にサセプタの端のフィッシュス
テックはぱりぱりになるが、サセプタパッドの中央にあ
るフィッシュステックは充分にぱりぱりにならない。
サセプタを用いて食品を加熱する場合の更に別の問題
は、サセプタ表面にわたる加熱プロファイルの制御がで
きないことである。異なった食品特性を受けいれるため
にサセプタの諸区分において熱出力の量を調整すること
がしばしば望まれる。これは、かっ色化したりぱりぱり
にしたりする要求が異なる２つ以上の食品を共通のサセ
プタに対して配置したときに特に問題である。加熱の際
に、或る食品の接触表面は調理され過ぎるが、それに隣
接する食品の接触表面は生焼けのまゝとなる。
マイクロ波放射によって食品を調理するときには、加
熱プロセス中に得られる全体的なエネルギバランスに特
に注意を払わねばならない。マイクロ波放射の強さ又は
調理時間を単に増加して食品表面の特定の領域をかっ色
又はぱりぱりにしようと試みる場合には、他の表面及び
／又は食品自体の内部が加熱され過ぎたり又は調理され
過ぎたりすることになる。換言すれば、加熱時間を単に
延ばすか或いはマイクロ波放射の強度を増すことにより
ピザの外殻の中央領域をかっ色にするか又はぱりぱりに
しようとする場合には、ピザの外側表面が調理され過ぎ
たり及び／又はピザのトッピングが調理され過ぎたりす
ることになる。
電子レンジで食品を加熱する場合で、特に、サセプタ
を使用するときには、食品全体にわたって吸収されるエ
ネルギのバランスが通常複雑なものになる。サセプタを
使用すると、電子レンジ内で食品をかっ色にしたりぱり
ぱりにしたりすることが或る程度は改善されるが、均一
に加熱できないというサセプタの問題を解決する必要が
生じる。サセプタで食品を均一にかっ色化又はぱりぱり
にするための或る手段が要望されてきた。更に、食品の
全ての部分を適切に加熱するに必要な複雑なエネルギバ
ランスを乱すことなく均一にかっ色化しそしてぱりぱり
にするための或る手段も必要とされてきた。また、色々
なタイプの食品を色々にかっ色化又はぱりぱりにすると
いう要望もある。
食品の表面をぱりぱりにする試みが例えばブラスタッ
ド氏の米国特許第4,267,420号及びブラスタッド氏等の
米国特許第4,230,924号に開示されている。ブラスタッ
ド氏は、フィッシュステックの表面をかっ色にするため
にフィッシュステックのまわりに完全に巻かれるフレキ
シブルなラッピング材を形成することを試みた。然し乍
ら、ブラスタッド氏は食品表面を均一にぱりぱりにでき
ないという問題に目を向けていない。又、ブラスタッド
氏は、フレキシブルなラッピング材により生じる非均一
な加熱をいかに補償するかについて触れていない。
別の例は、オスカーE.セイファース氏の米国特許第4,
641,005号である。この特許には、食品を加熱するため
の薄膜サセプタが開示されている。然し乍ら、セイファ
ース氏は、サセプタ表面の非均一加熱の問題に目を向け
ていない。更に、セイファース氏は、食品の負荷をいか
に補償するかについても、サセプタの優先的な縁加熱を
いかに補償するかについても開示していない。
以上の説明から明らかなように、電子レンジにおいて
食品の表面をぱりぱりにする公知の試みはいずれも満足
なものではない。サセプタの使用は、食品の表面を非均
一にぱりぱりにしたり、不所望で非均一な加熱パターン
を生じたりすることが頻繁である。
本発明によれば、電子レンジ内で食品を加熱するシス
テムであって、食品の表面をより均一に加熱するように
使用することのできるシステムが提供される。このシス
テムは、可変サイズの導電性領域を含むサセプタ手段を
備えている。導電性領域のサイズは、生じ得る不所望な
非均一加熱パターンを補償するように調整される。
サセプタ手段は、ぱりぱりに又はかっ色にされるべき
食品の表面に直接接触して又はその至近位置に配置され
る。サセプタ手段は、一般に、導電性被膜、典型的に金
属化フィルムを有するシートを備え、この金属化フィル
ムはマイクロ波放射にさらされている間にマイクロ波エ
ネルギを吸収する。それ故、サセプタ手段はマイクロ波
放射に応答して加熱する。本発明によれば、導電性被膜
は、各々が異なるサイズであるサセプタエリアをもつ複
数の領域に分割される。これらのサセプタエリアは、例
えば、サセプタ手段の導電性被膜を分断するように、切
り込みを入れたり、切断したり、エッチングしたり、型
抜きしたり、プリントしたり又は他の手段によって形成
される。少なくとも１つの領域は、マイクロ波放射の加
熱作用に対するその応答性が導電性被膜の分断によって
変更されている。
そのまゝでは加熱する傾向のあるサセプタの部分に
は、マイクロ波放射に比較的感じない小さなサセプタエ
リアが設けられる。そのまゝでは過小加熱であるサセプ
タ手段の部分には、マイクロ波放射に比較的よく感じる
大きなサセプタエリアが設けられる。本発明の範囲内で
サセプタエリアのサイズを調整することにより、サセプ
タに生じる非均一な加熱パターンを補償することができ
る。これにより、食品をより均一にかっ色化し、表面を
ぱりぱりにすることができる。或いは又、表面をぱりぱ
りにしたりかっ色にしたりするパターンを非均一にする
ことが所望されるときには、本発明により特定の所望の
加熱パターンを与えるようにサセプタ手段が設計され
る。
本発明を更に良く理解するために、添付図面を参照し
て本発明を以下に詳細に説明する。
第１図は、異なるサイズのサセプタエリアが各々形成
された２つの領域を有するサセプタパッドの上面図、 第２図は、本発明により構成されたものではないサセ
プタパッドの加熱プロファィルを示すグラフ、 第３図は、本発明による異なるサイズのサセプタエリ
アをもつ領域を使用した同様のサセプタパッドの温度プ
ロファイルを示すグラフ、 第４図は、本発明により作られた異なるサイズのサセ
プタエリアが食品表面のぱりぱり化に及ぼす作用を示す
棒グラフ、 第５図は、本発明による可変サイズのサセプタエリア
をもたないサセプタにマイクロ波を照射する間に得られ
る温度パターンの映像であって、赤外線カメラで形成さ
れる映像を示す図、 第６図は、本発明による可変サイズサセプタエリアを
有するサセプタの加熱パターンを示す同様の映像、 第７図は、ピザのような食品の表面をぱりぱりにする
ために用いられる本発明による可変サセプタエリアを有
するサセプタの上面図、 第８図は、本発明による漸次サイズの決められたエリ
アをもたない丸いピザ用サセプタの温度プロファイルを
示すグラフ、 第９図は、第７図に示された漸次サイズのサセプタエ
リアをもつ同様のサセプタの温度プロファイルを示すグ
ラフ、 第10図は、第７図により構成されたサセプタパッドを
用いた可変サイズのサセプタエリアが食品表面のかっ色
化に及ぼす作用を示す棒グラフ、 第11図は、第７図により構成されたサセプタの加熱パ
ターンの映像であって、赤外線カメラで形成された映像
を示す図、 第12図は、マイクロ波加熱中に達する温度をサセプタ
エリアのサイズの関数として示すグラフ、 第13図は、吸収、透過及び反射されるパーセント出力
をサセプタエリアのサイズの関数として示したグラフ、 第14図は、サセプタエリアのサイズの関数としてキャ
パシタンスリアクタンスを示すグラフ、 第15図は、サセプタの分断領域に対するマイクロ波加
熱作用を減少するために迷路パターンを用いたサセプタ
の別の実施例を示す上面図、 第16図は、切断しない導電性シートの分断によりマイ
クロ波加熱に及ぼす作用を示すサセプタの上面図、 第17図は、分断のないサセプタに対するマイクロ波加
熱作用の赤外線映像を示す図、 第18図は、第16図に示されたサセプタに対するマイク
ロ波加熱作用の赤外線映像を示す図、 第19図は、本発明により形成された４つの異なる応答
領域を有するサセプタの上面図、 第20図は、第19図により形成されたサセプタのマイク
ロ波加熱中に得られた温度プロファイルを示すグラフ、 第21図は、“指向流”の原理を用いたサセプタの上面
図、 第22図は、比較のための制御例として使用された変更
されないサセプタに対するマイクロ波加熱作用の赤外線
映像、 第23図は、第21図により構成されたサセプタのマイク
ロ波加熱を示す赤外線映像、 第24図は、第21図によって構成されそしてその後サセ
プタの中央領域とストリップとの間で導電率を分断する
ように追加切断を設けて変更されたサセプタの上面図、 第25図は、第24図により構成されたサセプタのマイク
ロ波加熱を示す赤外線映像、 第26図は、“指向流”の原理を用いたサセプタの一例
を示す上面図、 第27図は、“指向流”を得るために累旋切断部を有す
る本発明のサセプタの上面図、 第28図は、“指向流”を得るために平方の累旋切断部
を有する本発明のサセプタの上面図、そして 第29図は、“指向流”を用いた円形サセプタの別の実
施例を示す上面図である。
食品の表面をぱりぱりにするために、サセプタパッド
10が使用される。表面をぱりぱりにすべき食品はこのサ
セプタパッド10の至近位置に配置されるか又はこれに直
接接触して配置される。サセプタパッド10は金属化ポリ
エステルの層を含み、これはポリエステルの層の上にア
ルミニウムのような金属の薄膜が付着されたもので構成
される。ポリエステルの層は薄い金属膜の支持体として
働く。金属の導電層は真空蒸着プロセスによりポリエス
テル基体の上に付着される。この金属化ポリエステル層
は、紙のような支持面に接着されるのが好ましい。
サセプタパッド10の適当な組成の詳細については、参
考としてここに取り上げる“電子レンジにおいて食品の
表面をぱりぱりにするためのパッケージ（Package for
Crispind the Surface of Food Products in a Microwa
ve Oven）”と題するミッチェルR.ペリー氏等の1987年
７月６日出願の米国特許出願第070,293号を参照された
い。サセプタパッドの更に別の開示は、参考として取り
上げる“マイクロ波調理用の食品レセプタクル（Food R
eceptacle for Microwave Cooking）”と題するオスカ
ーE.セイファース氏の米国特許第4,641,005号に含まれ
ている。
連続的な金属化層を有するサセプタパッドがマイクロ
波放射に曝された場合には、典型的に第５図に示すよう
な非均一な加熱パターンが生じる。このような加熱は、
サセプタパッドの縁において最も顕著である一方、その
中央部分は充分に加熱されない。このようなサセプタパ
ッドを用いて、例えば、サセプタパッドが上に横に並べ
た複数のフィッシュステックの表面をぱりぱりにすると
きには、マイクロ波の照射により典型的にサセプタパッ
ドの縁にあるフィッシュステックの表面はぱりぱりにな
るが、サセプタパッドの中央部にあるフィッシュステッ
クの表面は充分にぱりぱりにならない。少なくともフィ
ッシュステックはその表面が均一にぱりぱりにならな
い。
サセプタパッドがマイクロ波放射に曝されたときに生
じる非均一の加熱を補償するための或る手段をもたせる
ことが所望される。本発明によれば、サセプタパッドの
不所望な非均一加熱特性を補償する可変サイズのサセプ
タエリアが設けられる。第１図に示すように、サセプタ
パッド10には、その中央領域11に大きいサイズのサセプ
タエリアが設けられそしてその端領域12に比較的小さい
サイズのサセプタエリアが設けられる。マイクロ波応答
性が比較的強い中央領域11は大きなサセプタエリア13を
含んでいる。マイクロ波応答性が弱い端領域12は比較的
小さいサセプタエリア14を含んでいる。
ここに示す例では、金属化フィルムの導電性が切り目
又は刻み目15によって切断されている。刻み目15は、か
みそりの刃のような鋭利な器具で作られた金属化層の切
り目である。或いは、刻み目15はサセプタパッド10に鋭
いダイを押しつけることにより形成されてもよい。１つ
のサセプタエリア13とそれに隣接するサセプタエリア13
と金属層の間に分断部もしくは導電性の途切れ部を形成
する手段は、満足な結果をもたらすものであればどんな
ものであってもよい。例えば、導電性の途切れる部分
は、エッチング、刻印、カッティング、型押し又はホス
トレジスト方法によって形成されてもよい。意外なこと
に、サセプタパッド10の表面にわたってボールペンで線
を描くことにより金属化層を分断するだけでよいことが
分った。一般に、金属フィルムにおける電気的なつなが
りを分断するものであれば、いかなる手法でも効果的で
ある。刻み目15は、同様に、小さなサセプタエリア14と
それに隣接する小さなサセプタエリア14との間で金属化
フィルムの導電性途切れ部を形成する。
小さなサセプタエリア14は、これらエリア14が大きな
サセプタエリア13よりもマイクロ波放射に対して低い応
答性となるように充分小さく形成される。従って、サセ
プタパッド10がマイクロ波放射に曝されたときには、小
さなサセプタエリア14は、サセプタパッド10に刻み目15
が設けられていない場合よりもマイクロ波放射の加熱作
用に感じなくなる。小さなサセプタエリア14は、実際に
は、マイクロ波放射に対する端領域12の応答性を“脱同
調（detune）”させる。
大きなサセプタエリア13は、マイクロ波放射の加熱作
用に対して比較的良く感じる大きなサセプタエリア13
は、中央領域11に対する“脱同調”作用を小さくすると
考えられる。又、大きなサセプタエリア13は中央領域11
の加熱の均一性を改善する。この側において中央領域11
内でサセプタエリア13を切断しないと、中央領域11の縁
加熱が或る程度生じてしまう。サセプタエリア13は、
“脱同調”作用が生じないように形成される。或る使用
目的においては、１つの領域12の相対的な加熱が別の領
域11よりも少なくなることだけが重要である。
第１図に示された小さいサセプタエリア14と大きいサ
セプタエリア13の構成は、端領域24が中央領域11に比し
て加熱する傾向を補償するものである。
第２図は、電子レンジにおいてフィッシュステックを
加熱するのに用いられるサセプタパッドの発熱プロファ
イルを示している。第２図は、可変サイズのサセプタエ
リア13及び14をもたないサセプタパッドに関するもので
ある。このサセプタパッドの横中心線上における種々の
位置の温度は、赤外線カメラを用いて測定したものであ
る。曲線16はマイクロ波放射に30秒間曝した後のサセプ
タパッドの温度プロファイルを示している。曲線17はマ
イクロ波放射に60秒間曝した後の同じサセプタパッドの
温度プロファイルを示している。曲線18はマイクロ波放
射に210秒間曝した後の同じサセプタパッドの温度プロ
ファイルを示している。
第２図に示すように、サセプタパッドの中央部の温度
は30秒以内に比較的高い温度に急速に加熱され、そして
60秒のときの温度が測定された時間までに下降してい
る。サセプタパッドの中央部の温度は、曲線18で示すよ
うに210秒のマイクロ波照射を通じて低い温度に保たれ
ている。然し乍ら、サセプタパッドの縁は比較的高い温
度に保たれている。その結果、サセプタパッドの端領域
にあるフィッシュステックはサセプタパッドの中央領域
にあるフィッシュステックよりも表面がよりぱりぱりに
なる。フィッシュステックの表面が非均一にぱりぱりに
なることが観察された。フィッシュステックの合計調理
時間は約3.5ないし４分であった。
温度は赤外線カメラで測定された。赤外線カメラはワ
イヤメッシュシールドを通して向けられたので温度は
“無修正”である。ワイヤメッシュシールドは電子レン
ジからマイクロ波エネルギが漏れないようにするために
使用された。ワイヤメッシュにより赤外線カメラにはお
そらく低い平均温度の読みが生じたであろう。然し乍
ら、ここでは相対的な温度差が重要である。従って、温
度の実測値は正確なものではないが、相対的な温度は正
確に表されていると考えられる。
第３図は、第１図に基づいて構成されたサセプタパッ
ド10の温度プロファイルを示している。第３図に示すよ
うに、端領域12に対する中央領域11の相対的な加熱は、
端領域12に小さいサセプタエリア14を使用することによ
り得られた。
曲線19はマイクロ波放射に30秒曝した後のサセプタパ
ッド10の温度プロファイルを示している。曲線20はマイ
クロ波放射に60秒間曝した後のサセプタパッド10の温度
プロファイルを示している。曲線21はマイクロ波放射に
210秒間曝した後の温度プロファイルを示している。端
領域12の温度は曲線19で示された30秒の測定及び曲線20
で示された60秒の測定では比較的低く保たれた。更に、
端領域12の温度は曲線21で示すように加熱時間の終りに
向けて上昇した。
第４図は、端領域12の小さなサセプタエリア14及び中
央領域11の大きなサセプタエリア13がフィッシュステッ
クの表面のぱりぱり化に及ぼす作用を示したグラフであ
る。第１図に示したサセプタパッド10に複数のフィッシ
ュステックが並べられた。これらのフィッシュステック
は、横に並んだ関係において互いに並列に配置された。
フィッシュステックの長さは、第１図において垂直方向
に向けられた。換言すれば、フィッシュステックの長さ
は、サセプタパッド10の巾と同じ方向に向けられた。従
って、あるフィッシュステックは端領域12に全体的に接
触配置され、一方、他のフィッシュステックは、中央領
域11に全体的に接触するように配置された。
感覚を訓練された審査員を用いたテストにおいては、
中央領域11に接触するフィッシュステックは、第４図の
棒グラフ22で示すように、パンの表面をぱりぱりにする
ことにおいて平均約10％の変化（増加）であった。標準
的なサセプタ及び刻み目を入れられたサセプタにおいて
調製されたフィッシュステックが審査員によって比較さ
れた。サセプタパッド10の端領域12に接触するフィッシ
ュステックは、第４図の棒グラフ23で示すように、パン
の表面をぱりぱりにすることにおいて−11％の変化（減
少）を示した。これらのパーセント変化は、可変サセプ
タエリア13及び14を含まないサセプタパッドにおいて調
理されたフィッシュステックとの比較に基づくものであ
る。従って、可変サセプタエリア13及び14を使用する
と、中央領域11におけるフィッシュステックの表面のぱ
りぱり化に増加を生じ、端領域12におけるフィッシュス
テックの表面のぱりぱり化に減少を生じる。それ故、可
変サイズのサセプタエリア13及び14は、サセプタパッド
及びフィッシュステックの組合せにマイクロ波を照射す
る間に生じるであろう非均一な加熱を補償した。
可変サイズのサセプタエリア13及び14の作用は、第５
図と第６図を比較することによって更に説明する。第５
図は、可変サイズのサセプタエリア13及び14を含まない
サセプタパッドにマイクロ波を照射する間に赤外線カメ
ラで得た映像を表している。第６図は、第１図に基づい
て構成されたサセプタの温度プロファイルを示してい
る。第６図の赤外線映像は、マイクロ波放射に30秒間曝
した後に得たものである。第６図は、第３図に示された
（曲線19で示された）30秒の温度プロファイルに対応す
る。第６図は、端領域12のマイクロ波加熱が中央領域11
に比べて相当に減少されたことを示している。
第１図に示されたサセプタパッド10においては、小さ
なサセプタエリア14が各辺約1/16インチの方形形状で形
成される。換言すれば、小さなサセプタエリア14は、高
さ及び巾が0.0625インチの方形形状で形成される。
第１図に示されたサセプタパッド10の中央領域11に設
けられた大きなサセプタエリア13は、長さが１−1/4イ
ンチで巾が7/8インチの長方形形状で形成される。換言
すれば、大きなサセプタエリア13は、長さが1.25インチ
で、巾が0.875インチである。
図示されたサセプタパッド10の全長は、６−1/2イン
チである。全巾は３−3/4インチである。各端領域12は
約２インチ×３−3/4インチである。中央領域11は約２
−1/2インチ×３−3/4インチである。小さい及び大きい
サセプタエリア14を互いに分離すると共に隣接する大き
なサセプタエリア13から分離するのに用いられた刻み目
15は、金属化ポリエステル層に切られたかみそりの刃の
巾である。
第７図は、ピザのような外殻をかっ色にするのに用い
られる丸いサセプタパッド24を示している。ピザの加熱
に丸いサセプタを用いる場合には、サセプタパッドの外
周がサセプタパッドの中央領域よりも著しく加熱される
傾向となる。これは、ピザの外殻の外側の表面領域をか
っ色にするが、ピザの外殻の中央領域は50−60％しかか
っ色にならない。これは、以下に詳細に説明する第８図
及び第10図に示す資料によって示される。
サセプタパッド24の外側領域26の加熱を減少する一
方、サセプタパッド24の中央領域25の相対的な加熱を増
加するある手段をもたせることが所望される。本発明に
おいては、これは、サセプタパッド24の外側領域26に導
電性の途切れ部部即ち刻み目27を設けることによって達
成される。これらの刻み目27は、かみそりの刃等で作ら
れた切り目の形態である。これらの刻み目27がサセプタ
パッド24の金属化層の導電性を分断もしくは切断するよ
うに形成されれば充分である。
刻み目27はサセプタパッド24の外側領域26に小さなサ
セプタエリア28を定める。中央領域25は大きなサセプタ
エリア29を定める。小さなサセプタエリア28は、大きな
サセプタエリア29に比してマイクロ波放射の加熱作用に
あまり感じない。これは、さもなくばサセプタ24が加熱
するであろうサセプタパッド24の外側領域26における加
熱のレベルを減少する作用を有する。可変のサセプタエ
リア26及び29を設けたことにより、外側領域26に対し中
央領域25の温度を上昇するという作用を与える。
第８図は、ピザの外殻をかっ色にするのに用いられる
丸いサセプタパッドの温度プロファイルを示すグラフで
ある。曲線30は、マイクロ波放射に30秒間曝した後にサ
セプタパッドの種々の水平位置において測定した温度を
示している。曲線31は、マイクロ波放射に120秒間曝し
た後に同じ位置で測定した温度を示している。曲線32は
マイクロ波放射に300秒間曝した後の温度測定値を表し
ている。曲線33はマイクロ波放射に390秒間曝した後の
温度測定値を示している。第８図は、サセプタパッドの
外側部分がサセプタパッドの中央部分よりも相当に高温
になることを示している。
第９図は、第７図の実施例により構成されたサセプタ
パッド24の温度プロファイルを示している。曲線34はマ
イクロ波放射に30秒間曝した後にサセプタパッド24にお
ける種々の水平位置で測定した温度を示している。曲線
35はマイクロ波放射に120秒間曝した後の温度測定値を
示している。曲線36は30秒間曝した後の温度測定値を示
している。曲線37はマイクロ波放射に390秒間曝した後
の温度測定値を示している。
第９図と第８図を比較すると、可変サセプタエリア28
及び29の使用によりピザ用サセプタ24の温度プロファイ
ルが甚だしく変化することが分かる。中央領域25は、39
0秒間曝した後には、本発明により構成されないサセプ
タパッドの中央領域よりも著しく高温に達する。外側領
域26の温度が減少する一方、中央領域25の温度が上昇さ
れている。
第10図は、サセプタパッド24に異なったサイズのサセ
プタエリア28及び29を使用することによりピザの外殻の
かっ色化に及ぼす作用を示す棒グラフである。この棒グ
ラフは、マイクロ波加熱の後にかっ色となった外殻エリ
アの割合を示している。
第10図の棒38は、異なったサイズのサセプタエリアを
もたないサセプタパッドを使用してかっ色化された外殻
エリアの割合を示している。この例では、ピザの外殻エ
リアが80％より僅かに低い割合でかっ色にされた。第10
図の棒グラフの棒40で示されたように、ピザの外殻の外
側のエリアは約85％以上がかっ色にされた。然し乍ら、
第10図の棒39で示すように、ピザ外殻の中央領域は60％
未満がかっ色になった。
第７図に示すように、異なったサイズのサセプタエリ
ア28及び29を有するサセプタパッド24を用いると、中央
領域25に生じるかっ色化の程度は相当に増加するが、外
側領域26に生じるかっ色化の程度は相当に減少される。
棒42は、中央領域25に生じたかっ色化の程度を示してい
る。この例では、中央領域25の外殻エリアの約95％がか
っ色にされた。第10図に棒43で示すように、外側領域26
の外殻エリアは約５％しかかっ色にされなかった。かっ
色にされた外殻エリアの全パーセンテージは、第10図に
棒41で示すように30％未満であった。
第11図は、赤外線カメラで得られた映像であって、第
７図に示す実施例で構成されたサセプタパッド24の加熱
パターンを示している。この赤外線映像は、マイクロ波
放射に390秒間曝されるのに対応する加熱時間中のある
点で得られたものである。第11図の赤外線映像は、第９
図の温度プロファイルグラフに示された曲線37に対応す
る。中央領域25及び外側領域26に対応するエリアが第11
図に示されている。
第７図に示された特定のサセプタパッド24において
は、サセプタ24の直径が９インチであった。中央領域25
の直径は約4.5インチであった。小さなサセプタ領域28
は、一般に、高さ及び巾が約1/16インチ即ち0.0625イン
チの方形として形成された。刻み目27は、サセプタパッ
ド24の金属化層にかみそりの刃で切目を入れることによ
って形成された。
サセプタ24の１つの領域26がマイクロ波加熱にあまり
感じないように作られたときには、非分断領域25の兼津
の程度を増加することができる。この現象を「負荷の分
担」と称する。１つの領域26がマイクロ波加熱に感じな
いようにされたときには、他の領域25を加熱するのによ
り多くのエネルギを使用できると考えられる。
第12図は、小さなサセプタエリア14の加熱作用をエリ
アのサイズの関数として示すグラフである。この場合、
サセプタエリアは方形に作られる。指示された寸法は、
方形の高さと巾である。
第12図は、金属化されたサセプタパッド10が1650Ω／
平方という比較的高い抵抗率を有する側で方形14が0.62
5インチより小さく作られたときにマイクロ波放射の加
熱作用に対する小さなサセプタエリア14の応答性が急激
に低下することを示している。18Ω／平方程度の低い抵
抗率の場合には、マイクロ波放射の加熱作用に対する小
さな方形14の応答性は、これらの方形が各辺で0.3125イ
ンチより小さく作られたときに低下する。
第12図において、曲線44は、サセプタパッド10の金属
化層の抵抗率が18Ω／平方である場合に小さな方形14に
対するサイズの関数として温度を示している。曲線45
は、サセプタパッド10の金属化層の抵抗率が60Ω／平方
である場合に方形14のサイズの関数として温度を示して
いる。曲線46は、金属化層の抵抗率が1650Ω／平方であ
る場合にサセプタエリア14に対するサイズの関数として
温度を示している。これらの温度は、サセプタ表面の放
射率の相違に対して修正されていない。各曲線（44、4
5、46）に沿った相対的な温度は正しい。抵抗率の異な
るサセプタ間の相対的な加熱は、サセプタ表面の放射率
の相違によって影響され、第12図では修正されていな
い。
第13図は、第12図に曲線45で示された測定値の基礎を
なす60Ω／平方のサセプタパッド10に対しネットワーク
分析器で得たデータを示している。５インチ平方の未切
断のサセプタパッド10は、第13図のグラフの最も右の部
分に示された反射率、透過率及び吸収率の測定値を与え
た。未切断のパッドの場合、吸収率は約30％と測定され
た。反射率は約68％と測定された。更に、透過率は約２
％と測定された。
第13図は、サセプタパッド10の反射率、透過率及び吸
収率がサセプタ表面の分断部即ち導電性の途切れ部によ
って影響されることを示している。分断部即ち導電率の
途切れ部により形成された方形14のサイズが１辺におい
て0.625インチ以下にされたときに曲線は著しく変化し
始める。吸収されたパーセンテージ出力は、１辺が0.62
5インチ以下の方形については著しく減少した。巾が0.3
25インチの方形14の場合、約33％の吸収率が測定され
た。巾が約0.3125インチの方形14の場合には約27％の吸
収率が測定された。巾が約0.1563インチの方形14の場合
には約20％の吸収率が測定された。巾が約0.0781インチ
の方形14の場合には約11％の吸収率が測定された。
全ての測定値は、電子レンジにおいてサセプタパッド
10を加熱する前にネットワーク分析器によって得られた
ものである。この技術、即ちネットワーク分析器のデー
タを用いる技術は、上記の例で示したような簡単な方形
14を定めるものではない複雑なパターンを形成する分断
部即ち導電性の途切れ部をもったサセプタパッド領域の
低下した応答性を測定するのに用いることができる。従
って、マイクロ波加熱に対する低下した応答性は、方形
14の図示された例に加えて、種々の形状の分断パターン
即ち導電率の途切れ部を用いて得ることができる。
サセプタ表面の分断部即ち導電率の途切れ部の作用
は、第14図を参照して良く理解されよう。第14図は、サ
セプタの表面に小さな方形14が形成されたときにサセプ
タパッドのインピーダンスの無効成分に対する作用を示
すグラフである。第14図にプロットされたデータは、初
期抵抗率60Ω／平方を有する同じサセプタパッドを用い
てネットワーク分析器で測定されたものである。特に、
サセプタパッドのインピーダンスは、未切断の５インチ
平方サセプタパッドについて測定されたグラフの右上角
のポイントで示されたように、切断の前には本質的に全
て抵抗性である。
サセプタパッドの表面の導電率の途切れ部は、負のリ
アクタンス、即ち容量性のリアクタンスを生じた。サセ
プタパッドの全インピーダンスZSは、次のにように表さ
れる。
ZS＝RS−ｊXS 但し、RSはインピーダンスの抵抗成分であり、XSはイ
ンピーダンスの無効成分である。XSが正である場合に
は、リアクタンスが誘導性である。XSが負である場合に
は、無効成分が容量性である。サセプタパッド表面の導
電率に切断部即ち途切れ部があることによってサセプタ
パッドの表面が連続的でない場合には、サセプタは典型
的に容量性リアクタンスを示す。
サセプタ表面のリアクタンスを測定すると、サセプタ
表面の領域の不連続部即ち分断部の大きさの指示が与え
られる。これは、マイクロ波照射中の加熱に対するその
領域の応答性がサセプタパッド表面の不連続部即ち分断
部によって影響を受ける程度に比例する。
サセプタ表面の分断部により生じるサセプタパッド10
の種々の領域の容量性リアクタンスの相対的な差は、マ
イクロ波放射の加熱作用に対する１つの領域の応答性が
サセプタパッド10の別の領域に比べて小さいかどうかを
判断する手段として用いることができる。従って、複雑
なパターンを用いて、サセプタパッド表面に分断部を形
成することができる。ネットワーク分析器による測定値
は、複雑なパターンの分断部の結果としてマイクロ波放
射の加熱作用に対するサセプタパッドの領域の応答性が
変化したかどうかを判断するのに用いることができる。
第15図は、サセプタパッド表面に分断部を形成する複
雑な「迷路」パターンを有する実施例を示すものであ
る。第15図に示す複雑なパターンの場合、ネットワーク
分析器の測定値は、マイクロ波放射に対する種々の領域
の相対的な応答性を判断するのに用いられる。
第15図は、迷路パターンの形態の不連続部即ち分断部
を有するサセプタパッドの第１領域47を示している。こ
の第１領域47の分断部は、この第１領域47にサセプタ表
面の分断部がない場合のマイクロ波放射の加熱作用に対
する応答性を低下させる。又、この例では、第２領域48
がサセプタ材料の中央の長方形として示されている。
サセプタ表面の分断部は、必ずしも表面における切断
部の形態をとらなくてもよい。サセプタ表面は、例え
ば、ボールペンを用いて線を描くことにより分断しても
よい。例えば、ボールペンで形成した分断部によって応
答性を低めることができる例が第16図の実験結果に示さ
れている。この例では、方形のサセプタパッド49が使用
されている。第１領域50を被うグリッドパターンがボー
ルペンを使用してサセプタパッド49に描かれている。３
つの円形領域51は任意に選択されたものであり、分断部
が設けられていない。２つのサセプタパッドの相対的な
加熱は、第17図及び第18図ではグリッドパターンなしで
示されておりそして第16図ではグリッドパターン有りで
各々示されている。
第17図は、赤外線カメラで形成された映像で、分断部
のないサセプタパッドに対する加熱作用を示している。
このサセプタパッドはこの例では制御のために用いられ
た。
第18図は、ボールペンを用いてグリッドパターンが描
かれたサセプタパッド49に対する加熱作用の赤外線映像
である。サセプタパッドの表面が分断されていない３つ
の円形領域51の加熱における相対的な差は、第18図の赤
外線映像から明確に明らかであろう。この実験では、サ
セプタパッドの領域の加熱応答に影響する分断部の作用
が示されている。従って、サセプタパッド表面の実際の
切断部は要求されない。分断部は、サセプタパッドの表
面に圧力をかけたり又は型押ししたりすることにより形
成してもよい。又、実質上目に見えないような分断部が
形成されてもよい。然し乍ら、分断部の作用は、ネット
ワーク分析器を用いて得た測定値によって明らかにする
ことができる。
第19図は、表面に異なったパターンの導電性途切れ部
を各々有する第１領域53、第２領域54、第３領域55及び
第４領域56を有するサセプタパッド52を示している。こ
の例では、方形57が第４領域56で形成されている。方形
57は巾が1/2インチである。方形57は、かみそりの刃を
用いてサセプタパッド52の表面に切断部61を作ることに
より形成された。
第３領域55は、切断部61によって形成された小さな方
形58を有し、その巾は約1/4インチである。第２領域54
には更に小さな方形が形成されており、その巾は約1/8
インチである。第１領域53は、切断部61によって形成さ
れた最も小さい方形60を有し、その巾は約1/16インチで
ある。
第20図は、第19図に基づいて構成されたサセプタパッ
ド52の温度プロファイルを示している。第４領域56にお
けるマイクロ波放射の加熱作用は、他の領域53、54及び
55における加熱作用よりも相当大きい。領域における方
形のサイズが小さい程、観察された加熱の程度は小さ
い。温度は赤外線カメラを用いて測定された。
サセプタの表面における切断部もしくは分断部は、
「指向流（directed flow）」と称する作用を形成する
のに用いることができる。これは、第21図ないし第25図
に示す実施例を参照して説明する。
第21図はサセプタパッド62を示している。このサセプ
タパッド62の表面には平行な切断部62が作られている。
サセプタパッド62の中央部には、未切断の中央領域64が
残されている。平行の切断部63はサセプタパッド62の表
面にストリップ65を定める。サセプタ62の中央領域64と
各ストリップ65の端との間には導電性の途切れ部即ち分
断部がない。
第22図は、赤外線カメラで得られた映像で、切断部を
もたないサセプタの加熱パターンを示すものである。こ
れは実験のための制御手段として用いられた。第23図
は、赤外線カメラで得た映像で、第21図に基づいて構成
されたサセプタ62の加熱パターンを示すものである。中
央領域64の強力な加熱作用が明らかである。中央領域64
に分断部なしに接続されたストリップ65は、中央領域64
の加熱を促進すると考えられる。
第24図は、第21図に基づいて構成されたサセプタパッ
ド66を示しているが、この場合、追加の切断部67が作ら
れて、ストリップ65と中央領域64との間のつながりを分
断即ち切断している。第25図は赤外線カメラで得られた
映像で、第24図に基づいて構成されたサセプタパッド66
の加熱パターンを示すものである。第21図に示した例の
場合と同様に中央領域64の加熱は顕著でない。
第26図は、「指向流」の原理を用いたサセプタパッド
68の別の実施例を示している。この例では、サセプタパ
ッド68は、例えば、ピザ等に使用するのに適した円形の
サセプタである。第26図に示されたサセプタパッド68は
放射状の切断部又は分断部69を有している。この切断部
69は、中央領域即ちターゲットエリア71に向かって放射
状に内方に延びるストリップ70を定める。これらのスト
リップ70は分断部なしに中央領域71に接続される。ター
ゲット領域71はサセプタ68の中央部以外の位置に配置さ
れる。
中央領域71に向って部分的にのみ延びるように第２の
切断部72が設けられる。パッド68の中央部からこの第２
切断部72の端へと放射状に外方に延びる領域により第２
領域73が画成される。これにより、比較的高温の中央領
域71が形成される。第２領域73はサセプタパッド68の最
も外側の領域74よりも一般的に高温になる。
一般に、サセプタパッド68に設けられる切断部69が多
い程、中央領域71が高温となる。また、サセプタパッド
68の最も外側の領域74の加熱の均一性は、サセプタパッ
ド68に設けられる切断部69の数を増加することにより改
善されることが実際に観察されている。
中央領域71とストリップ70との間の導電率を途切らす
ために中央領域71の周りに円形の切断部を設けることが
できる。中央領域71は、この例では、マイクロ波加熱中
に優先的に高温になることが観察されているが、第26図
に示すように中央領域71が分断部なしにストリップ70に
接続された場合程には高温にならない。
丸いサセプタ75の別の実施例が第29図に示されてい
る。ここに示す例では、複数の切断部76が外周から放射
状に内方に中央領域77に向かって延びている。切断部76
は中央領域77から放射状に延びる複数のストリップ78を
画成する。この側では、全ての切断部76がサセプタ75の
周囲から中央領域77の縁へと延びている。他の全てのも
のは同等であり、第29図に示す例の中央領域77は、第26
図に示す例の中央領域71よりも高温になる。
「指向流」の原理を実証するために種々の形状が使用
される。例えば、第27図に示すような丸い累旋、第28図
に示すような方形の累旋、ピンホィール形状の切断部、
十文字状の領域、等が試みられた。これら全ての種々の
形状は、分断部なしに種々の形状のストリップに接続さ
れた比較的高温の中央領域を形成できることを実証する
ものである。
中央領域は、一般に、「指向流」の原理が最も効率よ
く作用するところの最大サイズをもつことが観察されて
いる。中央領域のエリアがあまり大き過ぎると、中央領
域は高温にならない。中央領域の最大サイズは、サセプ
タパッド材料の抵抗率の関数であると考えられる。抵抗
率が低い程、中央領域は大きくなるが、中央領域の著し
い加熱を効率的に生じる。一般的に述べると、中央領域
が小さい程、中央領域に対する加熱作用が強くなり即ち
高温度になる。
サセプタの表面が導電層に分断部即ち切断部を有する
ように最初に構成されてサセプタを作ることができる。
本発明と同時に出願され、参考としてここに取り上げる
ターピン氏等の“マイクロ波ヒータ及びその製造方法”
と題する特許出願にそれ以上の説明が含まれている。
上記の説明において、抵抗率、反射率、透過率、吸収
率等の測定値は、特に指示のない限り、全て室温（21
℃）で得たものである。
又、上記説明において、ネットワーク分析器で得た測
定値は全て以下の手法に関するものである。ヒューレッ
トパッカードのModel No.8753Aネットワーク分析器と、
ヒューレットパッカードのModel No.85046A S−パラメ
ータ試験器とが組合わせて使用された。全ての測定は、
2.45GHzの電子レンジ作動周波数において行なわれた。
又、特に指示のない限り、全ての測定は室温で行なわれ
た。全ての測定はWR−282導波管を用いて行なわれた。
反射率、透過率及び吸収率の測定は、食品を存在させず
に行なわれた。
測定は、導波管の２つの隣接部分間に測定すべきサン
プルを配置することにより行なうのが好ましい。導波管
の断面開口よりも若干大きく切ったサンプルシートの外
縁に導電性の銀のペイントを配置するのが好ましい。Te
d Pella,Inc.により作られたコロイド状の銀のペイント
は実際上満足な結果をもたらした。サンプルは、その縁
のまわりで約50/1000インチ（0.127cm）がオーバーラッ
プするように切られるのが好ましい。導波管は、ネット
ワーク分析器の製造者であるヒューレットパッカード社
により指定されそして発行された手順に基いて校正され
る。
散乱パラメータS11、S12、S21及びS22はこのネットワ
ーク分析器によって直接測定される。次いで、これらの
測定されたパラメータを用いて、マイクロ波出力の反射
率、出力透過率及び出力吸収率が計算される。
ポート１に入る反射率はその大きさがS11の平方であ
る。ポート２への反射率はその大きさがS22の平方であ
る。ポート１への透過率はS21の平方である。ポート２
への透過率はS12の平方である。ポート１又はポート２
への出力吸収率はそのポートへの出力反射率と出力透過
率の和を１から引いたものに等しい。
電気的な薄いシートの複雑な表面インピーダンスは、
参考としてここに取り上げる“Journal of Applied Phy
sics"の第39巻、第１号、第3883−84頁（1968年７月）
に掲載されたR.L.Ramey及びT.S.Lewis著の“マイクロ波
周波数における薄い金属フィルムの特性（Properties o
f Thin Metal Films at Microwave Freguencies）”に
述べられた方程式と、J.Altmanの“Microwave Circuit
s"第370−71頁に述べられた情報を利用して、測定され
た散乱パラメータから得られる。分断部のないサセプタ
材料については、インピーダンスが本質的に全く抵抗性
である。分断部即ち導電率の途切れは、インピーダンス
に容量性のリアクタンス成分を導入する。
赤外線カメラで作られる赤外線映像及び温度測定値
は、サーモビジョン（Thermovision）870スキャナ（赤
外線カメラ）で得たものである。赤外線カメラはTIG−8
000サーマルイメージコンピュータ（Thermal Image Com
puter）と共に使用される。映像の分析はCATSソフトウ
ェア（バージョン1.04）を用いて行なわれた。赤外線カ
メラ、コンピュータ及びソフトウェアは、スェーデンの
ダンデライド（Danderyd）にオフィスのあるアゲマ・イ
ンフレンド・システムズ・エー・ビー（Agema Infrared
Systems A.B.）から入手できる。
第５図、第６図、第11図、第17図、第18図、第22図、
第23図及び第25図の元々の赤外線像はカラーである。便
宜上、ここでは白黒のコピーを使用した。ここでは、カ
ラー原画は重要であるとは考えない。然し乍ら、カラー
原画を参考として添付する。
以上、本発明の好ましい実施例について開示した。本
発明は、上記以外の多数の別の仕方で実施してもよい。
当業者であれば、上記の開示及び教示から上記実施例に
対して多数の変更が考えられるのであろう。本発明の範
囲は請求の範囲を適切に解釈することによって判断し、
上記特定の実施例に必ずしも限定されるべきでない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローゼンウォルド ダイアン アール アメリカ合衆国 ミネソタ州 55126 ショアヴィュー ロイヤル オーク ド ライヴ 5949 (72)発明者 ショーモ ロバート ビー アメリカ合衆国 ミネソタ州 55014 サークル パインズ カンタベリー ロ ード 116 (72)発明者 ウエンド ダン ジェイ アメリカ合衆国 ミネソタ州 55042 リノ レイクス ウェスト シャドー レイク ドライヴ 6994 (56)参考文献 米国特許4676857（ＵＳ，Ａ) 米国特許3219460（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 6/74 H05B 6/64 F24C 7/02 561 F24C 7/02 551 B65D 81/34

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】マイクロ波放射に対して選択的に応答する
    サセプタ加熱手段を含んだ単一の食品のためのパッケー
    ジシステムにおいて、 マイクロ波放射に応答して単一の食品を加熱するサセプ
    タを具備し、このサセプタはその至近に配置された食品
    の表面を褐色にするか又はばりばりにするものであり、
    更に、サセプタは支持体の上に形成された初期状態で電
    気的に連続な導電性フィルムを有し、この導電性フィル
    ムは、マイクロ波放射に応答して発熱するように働く第
    １の電気的に連続な領域と、第２領域を有し、この第２
    領域は、導電性フィルムの電気的連続性を中断してマイ
    クロ波放射に応答する第２領域の加熱を低減する導電性
    フィルムに形成された薄いラインの導電率途切れ部を有
    し、更に、第２領域は、上記薄いラインの導電率途切れ
    部により所定のパターンで導電性フィルムの電気的連続
    性を機械的に遮断することにより形成され、上記薄いラ
    インの導電率途切れ部は、食品を加熱するときサセプタ
    加熱手段の選択的応答性を調節するように動作すること
    を特徴とするパッケージシステム。
  2. 【請求項２】上記導電性フィルムの第２領域は、導電性
    フィルムの導電率途切れ部により定められた小さな別々
    の導電性フィルムエリアを含み、これらの小さな別々の
    導電性フィルムエリアは、マイクロ波放射による加熱に
    対する第２領域の応答性を上記第１領域よりも減少する
    に足る小さな寸法である請求項１に記載のパッケージシ
    ステム。
  3. 【請求項３】上記導電性フィルムは、抵抗率が約10Ω／
    平方ないし約1700Ω／平方のアルミニウムの金属化層で
    ある請求項２に記載のパッケージシステム。
  4. 【請求項４】上記導電性フィルムの第２領域は、複数の
    実質的に方形の導電性フィルムエリアを含み、これらの
    方形の導電性フィルムエリアは導電性フィルムの切断部
    によって互いに分離されている請求項３に記載のパッケ
    ージシステム。
  5. 【請求項５】上記第２領域にある方形の導電性フィルム
    エリアはその長さが約0.625インチ未満である請求項４
    に記載のパッケージシステム。
  6. 【請求項６】上記第２領域は、導電性フィルムにレザー
    カットを行って薄いラインの導電率途切れ部により所定
    のパターンで導電性フィルムの電気的連続性を遮断する
    ことにより形成されることを特徴とする請求項５に記載
    のパッケージシステム。
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