JP3248141B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JP3248141B2 JP31095293A JP31095293A JP3248141B2 JP 3248141 B2 JP3248141 B2 JP 3248141B2 JP 31095293 A JP31095293 A JP 31095293A JP 31095293 A JP31095293 A JP 31095293A JP 3248141 B2 JP3248141 B2 JP 3248141B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冷凍食品の自動解凍機能
を有する高周波加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の高周波解凍装置には特開
平4−65095号公報に示されたような構成のものが
知られている。
【0003】この構成のものは、図8に示したように、
加熱室1へ導波管2を介してマイクロ波を送るマグネト
ロン3と、加熱室1の天井外部に孔4に対向して配設さ
れ、食品5から反射されるマイクロ波の強さを検出する
アンテナ6を含む検波センサ7と、載置台8上の食品5
の重量を測定する重量センサ9とを備え、図9に示した
ように、検波センサ7が出力する加熱開始時点の初期出
力電圧Vaと1分経過後の出力電圧Vbの差から食品の
初期温度を演算し、さらに、食品の重量Wfを重量セン
サ9で測定し、出力電圧差Va−Vbと重量Wfからマ
イクロコンピュータによりマグネトロン3の出力と加熱
時間を制御するというものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の高周
波加熱装置では、初期出力電圧Vaと1分経過後の出力
電圧Vbの差を用いるためVaとVbの絶対値が必要と
なる。しかし、量産時の絶対値の信頼性は高周波検出感
度バラツキによって左右されるため、検波センサ7の製
造過程においてはセンサ感度が所定の範囲に入るものを
選別せざるを得なくなり、歩留まりが悪化したり、検波
センサ7の感度及び増幅回路の感度を補正する作業を要
したりして、コストアップを招くという問題や長期の使
用に伴う感度劣化も避け難く、信頼性に欠けるという問
題があった。
【0005】また、アンテナ6は加熱室1の天井外部に
配設されているため、食品5から発生する蒸気がアンテ
ナ6に付着して高周波の受信性能を悪化させることがあ
り、これを改善するために孔4を樹脂板で覆うなどの対
策が必要であった。
【0006】本発明は上記問題を解決するもので、生産
性と信頼性に優れた高周波加熱装置を提供することを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室
に高周波を給電するマグネトロンと、前記加熱室内の高
周波の強さを検出するアンテナと、前記アンテナからの
高周波信号を検波する検波手段と、前記検波手段からの
検波出力値により前記マグネトロンの出力と加熱時間を
制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記検波手
段から出力される初期出力値と所定時間内の最小出力値
の2つの出力値を除算し、または、前記検波手段から出
力される初期値と所定時間後の出力値の2つの出力値を
除算し、この除算値により前記マグネトロンの出力と加
熱時間を制御するようにしたものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、検波手段から出力される2つ
の出力値を除算するようにしたことにより検波手段の感
度バラツキは相殺され、信頼性の高い初期温度が検出さ
れる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について図1から図7
を参照しながら説明する。
【0010】まず、本発明の高周波加熱装置の構成につ
いて図1および図2により説明する。
【0011】図において、11は被加熱物である食品
(以下、食品という)12を収容する加熱室で、底部に
食品12を載置する載置台13が配設され、後壁面の上
部に排気口14が設けられている。15は加熱室11の
外底部に配設された重量センサで、載置台13上の載置
物の重量を検出してマイクロコンピュータ等からなる制
御手段16へ信号を出力する。17は加熱室11の後部
に配設された導波管で、端部にマグネトロン18が配設
されている。また、その後面には角孔19が設けられ、
その後部は金属カバー20で覆われている。金属カバー
20内には加熱室11内の高周波の強さを検出するアン
テナ21と、検出された高周波の強度を電圧出力に変換
して制御手段16へ出力する検波手段22が配設されて
いる。23は加熱室11の扉である。
【0012】ここで、制御手段16は、検波手段22か
ら出力される加熱初期の初期出力値Vaと所定時間内の
最小出力値Vcまたは所定時間後の出力値Vcの2つの
出力値を除算(Va/VcあるいはVc/Va)し、こ
の除算値によりマグネトロン18の出力と加熱時間を制
御する機能と、重量センサ15から出力される載置台1
3上の載置物(食品12または食品12と容器)の重量
である第1の重量値Wwと検波手段22の出力値から算
出される食品12の重量である第2の重量値Wmとを比
較し、いずれか小さい重量値を食品12の重量値として
マグネトロン18の出力と加熱時間を制御する機能のい
ずれか、またはその両方の機能を有している。
【0013】被加熱物12である食品12の状態に対す
る検波手段22の出力の一般特性には、食品12の重量
が大きいほど高周波は食品12に多く吸収され、吸収さ
れない高周波すなわちアンテナ21に受信される高周波
は少なくなって出力が小さくなるという特性と、氷点下
の食品12の誘電損失には温度依存性があり、温度が低
いほど誘電損失が小さく高周波が吸収されにくくなり、
アンテナ21に受信される高周波が多くなって出力が大
きくなるという特性がある。
【0014】図3は後者のものの特性を示すもので、初
期温度が−20℃と−10℃のミンチ200gを解凍し
た場合の検波手段22による検波出力電圧の加熱経時変
化を示している。そして、検波手段22はアンテナ21
を含んで標準的な感度(高感度)のものと鈍い感度(低
感度)のものを用いて比較している。この図から明らか
なように、低感度のものは高感度のものに比べて感度の
鈍さに比例して検波出力電圧の変化が小さくなってい
る。また、加熱時間経過による検波出力電圧の変化は、
−10℃のものよりも−20℃のものの方が大きくなっ
ている。
【0015】このような特性のもとで、従来例に示した
ように、初期出力値Vaと所定時間、たとえば1分後の
出力値Vbとの差、すなわちVa−Vbにより食品12
の初期温度を推定してマグネトロン18の出力と加熱時
間を制御することができるが、検波手段22が低感度で
ある場合の初期温度−10℃のもののVa−Vbの値と
検波手段22が高感度である場合の初期温度−10℃の
Va−Vbの値とは近似しているため誤検出することが
あり、アンテナ21を含んだ検波手段22の高周波検出
感度の精度管理を厳しくせざるを得なかった。
【0016】また、検波出力値の画く出力曲線は絶対
値、すなわち最小出力値Vcを有する高次曲線である
が、所定の時間後の出力値Vbを変化値とすると、出力
値Vbは最小出力値Vcからはずれた出力曲線上にあ
り、最小出力値Vcを有する出力曲線の特性を活用した
ものではなかった。
【0017】このような不具合から本実施例では、最小
出力値Vcを有する出力曲線の特性を活用して、検波手
段22から出力される初期出力値Vaと所定の時間内の
最小出力値Vcの2つの出力値をVa/VcあるいはV
c/Vaのように除算して食品12の初期温度を検出
し、この除算値から制御手段16がマグネトロン18の
高周波出力と加熱時間を制御するようにしたものであ
る。
【0018】図4は、通常の精度管理で得られる範囲の
検波感度が低感度から高感度のバラツキを有する検波手
段22を用いて、初期出力値Vaを所定の時間内の最小
出力値Vcで除算した値と食品12の初期温度との相関
を示したもので、図から明らかなように、検波手段22
の感度バラツキは除算によって相殺され、相関直線によ
って食品12の初期温度を検出することができる。そし
て、長期使用による経年変化で検波感度が劣化した場合
でも感度の劣化は除算によって相殺され、初期の性能を
維持することができる。
【0019】このようにして食品12の初期温度が推定
されれば、図5に示したように、食品12の重量と初期
温度に応じた最適加熱時間は既知であるので、重量セン
サ15から出力される食品12の重量値と併せて制御手
段16はマグネトロン18の出力と加熱時間を制御して
食品12を最適に加熱する。
【0020】この加熱において、一般に、制御手段16
は加熱の初期は強い高周波出力で加熱するように制御
し、その後は弱い高周波出力あるいは断続的な高周波出
力に切換えて均一に加熱するように制御するようになっ
ているので、食品12の初期温度に応じて切換え時期を
調節するようにしておけばよりよい解凍結果が得られる
ものである。
【0021】また、高周波加熱装置の高周波出力は高周
波加熱装置の能力を企画する段階で仕様として決定され
るものであり、高周波出力が決定されれば最小出力値V
cが出力されるに要するおおよその加熱時間を実験によ
り求めることができる。そして、この加熱時間を初期出
力値Vaからの所定の時間とし、所定の時間後の出力値
を見かけの最小出力値Vcとして初期出力値Vaとの間
で除算することによっても食品12の初期温度を検出す
ることができる。
【0022】さらに、図3に示したように、検波手段2
2からの出力値は所定の時間内の最小出力値Vcの前後
においてなだらかな変化を示すので、最小出力値Vcを
中心とするある時間範囲においては最小出力値Vcに対
してその変化量も小さくなっている。これに着目すれ
ば、食品12の初期温度の推定に影響のない範囲で最小
出力値Vcの前後に所定の許容値、すなわち検波出力電
圧あるいは加熱時間の許容値を設定することができる。
そして、許容値が設定されれば検波手段22の検波感度
のバラツキを一層相殺することができる。
【0023】このように本発明の実施例の高周波加熱装
置によれば、初期出力値Vaと所定時間内の最小出力値
Vcの2つの出力値を除算し、または、初期出力値Va
と所定の時間後の出力値Vcの2つの出力値を除算し、
この除算値によりマグネトロン18の高周波出力と加熱
時間を制御するようにしたことにより、検波手段22の
バラツキを相殺して食品12の初期温度を確実に検出す
ることができるとともに、アンテナ21を含む検波手段
22の精度管理が容易になり、信頼性と生産性に優れた
高周波加熱装置を得ることができるという効果がある。
【0024】載置台13上に載置される食品12は大抵
の場合容器に入れられて、容器と共に重量センサ15に
よりその重量が測定される。
【0025】ところで、前記したように、食品12の重
量の軽重と検波出力とは反比例の関係にあり、この関係
を基に検波出力から食品12の重量を検知して加熱を制
御する手段が、たとえば特開平2−306025号公報
や先に示した特開平4−65095号公報に示されてい
る。
【0026】しかし、この手段のものは、同重量の食品
12であっても、その形状や載置位置によって若干異っ
て検波出力される傾向があり、精度よく重量換算するこ
とが困難なものであった。
【0027】たとえば、図6に示したように、100
g、200g、300gの食品12を重量センサ15と
検波手段22でそれぞれ検出した重量をプロットする
と、検波手段22で検出した重量の方が大きいバラツキ
があることが理解できる。
【0028】また、200gのガラス容器に100g、
200g、300gの食品12を入れて重量センサ15
と検波手段22でそれぞれ検出した重量をプロットする
と、重量センサ15で検出した重量値は食品12に容器
の重量を加算した値をそのまま示すが、検波手段22で
検出した重量値はバラツキがあるが、前記した食品12
のみの重量を検出した検出値のバラツキの範囲内にほぼ
納っている。
【0029】このような検出値のもとで加熱を行うと、
容器に入れられた食品12を重量センサ15が検出した
重量値で加熱すると食品12は過加熱となるが、検波セ
ンサ22が検出した重量値で加熱すると食品12は許容
範囲内の加熱となる。
【0030】そこで、最適加熱結果が得られるように、
重量センサ15で検出される重量を第1の重量値Wwと
し、検波手段22で検出される重量を第2の重量値Wm
として、第1の重量値Wwと第2の重量値Wmのいずれ
か小さい重量値、すなわち食品12のみの重量値を食品
12の重量として加熱時間を設定するようにした。
【0031】この実行行程について図7により説明す
る。
【0032】まず、自動解凍が開始されると、直後のS
1で制御部12は重量センサ15の出力値から物理重量
である第1の重量値Wwを検出し、S2でマグネトロン
18を動作させて加熱室11の内部に高周波を出力す
る。S3では、加熱室11の内部の高周波の強さが検波
手段22からの初期出力値Vaとして制御部12に伝え
られる。S4で初期出力値Vaを用いて検波重量である
第2の重量値Wmを検出する。S5では第2の重量値W
mが第1の重量値Wwより小さければ、食品12と共に
容器が載置されたと判断するが、この例では検波感度の
バラツキを考慮して第1の重量値Wwの8割より第2の
重量値Wmが小さい場合をその判断基準としている。そ
して食品重量Wには容器が含まれていればS6へ移り第
2の重量値Wmを採用する。しかし、通常はS7へ移り
第1の重量値Wwを採用する。
【0033】次にS8とS9で循環が行われる。S8は
所定の時間、たとえば40秒間検波出力の取り込みを続
け、その間の最小値を最小出力値Vcとするもので、S
9は加熱開始から40秒経過したか否かの条件式であ
る。40秒の経過で循環からループアウトし、S10で
は初期出力値Vaを最小出力値Vcで除算した値を用い
て食品温度Tpを推定する。S11では食品温度Tpと
S6〜S7で代入された食品重量Wから最適の加熱時間
Tmを算出する。加熱時間Tmの2割の時間が経過する
まではS12で循環し、この間は引き続きマグネトロン
18は連続出力される。時間が経過しS13に移行すれ
ば、制御部16はマグネトロン18を断続出力に切換え
る。時間がTm時間になるまでS14は循環し、時間T
mが終了した時点でS15に移行し制御手段16はマグ
ネトロン18の出力を停止させ自動解凍を終了する。
【0034】このように、重量センサ15により検出さ
れる第1の重量値Wwと検波手段22の出力値から算出
される第2の重量値Wmのいずれか小さい重量値を食品
12の重量値としてマグネトロン18の高周波出力と加
熱時間を制御するようにしたことにより、食品12の重
量に対応した加熱が行われるので、載置台13上に容器
と共に食品12が載置されても食品12の過加熱を招く
ことがなく、解凍加熱に対する信頼性の高い高周波加熱
装置を得ることができるという効果がある。
【0035】図において、加熱された食品12から発
生する水蒸気は加熱室11上面に向って上昇し、加熱室
11の後壁面に設けられた排気口14および加熱室11
と扉23の間隙から高周波加熱調理外に排出される。と
ころで、アンテナ21は導波管17の後面の角孔19の
後部を覆う金属カバー20内、すなわち導波管17の壁
面に配設されているので、水蒸気は導波管経路により圧
損が大きくなっている導波管17には流入せず、したが
ってアンテナ21に水蒸気が付着することはない。
【0036】このように、アンテナ21を導波管17の
壁面に配設したことにより、食品12から発生する水蒸
気がアンテナ21に付着することがなく、アンテナ21
の受信性能を悪化させることがないという効果が得られ
る。
【0037】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1記載に係る発明によれば、検波手段から出力される初
期出力値と所定時間内の最小出力値の2つの出力値を除
算し、または初期出力値と所定の時間後の出力値の2つ
の出力値を除算し、この除算値により制御手段がマグネ
トロンの高周波出力と加熱時間を制御するようにしたこ
とにより、検波手段のバラツキを相殺して食品の初期温
度を確実に検出することができるとともに、アンテナを
含む検波手段の精度管理が容易となり、生産性と信頼性
に優れた高周波加熱装置を得ることができる。
【0038】また、請求項2記載に係る発明は、上記請
求項1記載に係る発明の効果に加えて、所定の時間内の
最小出力値は、その前後に許容値を有することとしたた
め、検波手段の検波感度のバラツキを一層相殺すること
ができる効果がある。
【0039】また、請求項3記載に係る発明は、上記請
求項1記載に係る発明の効果に加えてアンテナを導波管
の壁面に配設したことにより、食品から発生する水蒸気
がアンテナに付着することがないのでアンテナの受信性
能の悪化を防止して解凍加熱に対する信頼性が一層高い
高周波加熱装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の高周波加熱装置の側断面図
【図2】同要部の斜視図
【図3】高周波加熱装置の検波出力電圧と加熱時間の
関係を示す特性図
【図4】同検波出力を処理した値と食品初期温度の関係
を示す特性図
【図5】同食品初期温度と加熱時間の関係を示す特性図
【図6】高周波加熱装置の検波重量と物理重量の関係
を示す特性図
【図7】同処理内容を示すフローチャート
【図8】従来例の高周波加熱装置の側断面図
【図9】同検波出力電圧と加熱時間の関係を示す特性図
【符号の説明】
11 加熱室 12 食品(被加熱物) 13 載置台 15 重量センサ 16 制御手段 17 導波管 18 マグネトロン 21 アンテナ 22 検波手段 Va 初期出力値 Vc 最小出力値 Ww 第1の重量値 Wm 第2の重量値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 6/66 - 6/68 F24C 7/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室
    に高周波を給電するマグネトロンと、前記加熱室内の高
    周波の強さを検出するアンテナと、前記アンテナからの
    高周波信号を検波する検波手段と、前記検波手段からの
    検波出力値により前記マグネトロンの出力と加熱時間を
    制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記検波手
    段から出力される初期出力値と所定時間内の最小出力値
    の2つの出力値を除算し、この除算値により前記マグネ
    トロンの出力と加熱時間を制御することを特徴とする高
    周波加熱装置。
  2. 【請求項2】所定の時間内の最小出力値は、その前後に
    許容値を有す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】請求項1記載の加熱室の壁面にはマグネト
    ロンからの高周波を加熱室内に導く導波管と、被加熱物
    から発生する蒸気を前記加熱室外に排出する排気口とを
    設け、アンテナは前記導波管の壁面に配設されているこ
    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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