JP3402308B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は解凍機能を備えた高
周波加熱装置の出力制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫の冷凍室等で冷凍された被加熱物
を高周波加熱で解凍する場合、被加熱物内部の水分が固
体から液体に変化するという過程を通る。液体の水は固
体の水つまり氷より数千倍高周波電磁波による誘電加熱
がされやすいため、水に変化した被加熱部の部分は急速
に温度が上昇する。このような特性のため高周波加熱装
置による解凍では”煮え”という現象が問題となってい
た。この問題を解決する手段として、特開平１１−２４
０９号公報に示されるように高周波電磁波の加熱周期を
不規則にし被加熱物の温度むらを低減する方法が開示さ
れている。

【０００３】この方法を図５を用いて説明する。１は高
周波電磁波を発生するマグネトロンであり、マグネトロ
ン１から発生した高周波電磁波は被加熱物２を誘電加熱
し、被加熱物の加熱調理を行う。また、導波管３はマグ
ネトロン１から発生した高周波電磁波を加熱室４内に導
く役目を果たす。被加熱物２は加熱室４で加熱調理が行
われる。５は被加熱物を載置する載置台であり、回転台
６に載置する。７は回転台６とともに載置台５を回転駆
動させる駆動手段である駆動モータである。この駆動モ
ータ７には重量センサーが設けてあり、検出した重量は
制御手段８に送られる。制御手段８は検出した重量を用
いて加熱特性を次式のように決定していた。

【０００４】 Ｔｔｏｔａｌ＝Ａ３＊Ｗ＋Ｂ３・・・・・・・（１） ここで、Ｔｔｏｔａｌは調理時間でＡ３、Ｂ３は実験、
経験から定められた定数、Ｗは重量センサーで検出した
重量である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の高
周波電磁波による解凍制御では以下の課題が生じる。

【０００６】一般的に市販されている冷凍食品は発砲ス
チロール製のトレーに載せられており、そのトレーの重
さは約７ｇ程度である。一方、家庭では様々なお皿が使
用されており、その重量はまちまちである。例えば牛ス
ライス肉３００ｇをトレーに載せた状態と仮に３５０ｇ
のお皿の載せた状態で解凍する場合を考える。定数Ａ３
を０．４５、Ｂ３を２２５とすると、調理時間は Ｔｔｏｔａｌ（トレー）＝０．４５＊３０７＋２２５＝３６３（少数切捨） Ｔｔｏｔａｌ（お皿）＝０．４５＊６５０＋２２５＝５１７ となる（実際はセンサデータの取込時間中は加熱開始し
ないので調理時間はこれよりも長くなる）。トレーに載
せて行う解凍よりもお皿に肉を載せた解凍の方が、同じ
３００ｇの牛スライス肉を解凍しても約２分３０秒時間
が長くなる。３００ｇの肉の解凍の場合、６〜７分程で
煮えもなく手でほぐしやすい出来になるのにさらに２分
３０秒も加熱を継続すると、煮えの発生箇所が多数でて
くる。

【０００７】また、従来の技術では被加熱物の初期温度
には対応していなかった。しかし、実際の被加熱物は室
温でしばらく放置された場合、冷凍庫に買い物してきた
品物をたくさん入れた直後、冷蔵庫で半解凍させた状態
等、初期温度には様々な状態が考えられる。今までは使
用者が仕上がり調節（強め、弱め等）機能を用いて設定
する手間があった。仕上がり調節といってもせいぜい５
段階程の調節幅しかもっていないので、微妙な調節がで
きず、初期温度が冷凍庫温度でない場合にも満足な出来
を提供するのは困難であった。

【０００８】また、高周波電磁波は被加熱物の角部に集
中しやすく、形状が厚い部分よりも薄い部分に集中する
という特性がある。被加熱物の重量、初期温度が設計値
通りでも、被加熱物の形状によっては電磁波の特性によ
り電磁波が集中して部分的に過加熱となり、その部分が
煮えてしまうという問題もあった。

【０００９】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、煮えが生じない加熱制御方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、被加熱物の重量を検出する検出手段と、前
記検出手段によって検出された重量によって加熱特性を
決定する加熱特性決定手段と、前記加熱特性に従って被
加熱物を加熱する加熱手段と、前記被加熱物の温度を検
出する温度検出手段と、制御手段とを備え、前記制御手
段は被加熱物の重量と被加熱物が設定温度に達するまで
の時間より食品だけの重量を推定し、この推定重量に基
づき以降の調理時間の再計算を行うことによって被加熱
物の加熱特性を制御する構成とし、前記加熱特性の制御
は解凍調理制御であって、前記被加熱物の重量より第１
ステージの調理時間を計算し、前記被加熱物の温度取り
込みを開始した後加熱を開始し、第１ステージ中に被加
熱物の最低温度が設定温度になったかどうかを判断し、
設定温度以上になった場合は加熱開始から設定温度以上
になった時までの経過時間より食品だけの重量を推定し
て第１ステージを終了し、設定温度にならなかった場合
は前記被加熱物の重量を食品だけの重量と推定して第１
ステージを終了し、前記推定重量に基づき以降の調理時
間の再計算を行うようにしたものである。

【００１１】上記発明によれば、加熱中の被加熱物温度
を検出できるので、被加熱物の重量と設定温度に達する
までの時間より食品だけの重量を推定し、以降の加熱時
間を推定重量によって再計算するので被加熱物の食品の
みの重量に応じた適正加熱時間で調理を行うことができ
る。

【００１２】また、被加熱物の温度が設定温度より高く
なった場合は出力を落とすので、初期温度が高かった場
合や、被加熱物の形状で局部的に電磁波が集中して温度
が上昇した場合でも、出来過ぎることなく、加熱するこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は被加熱物の重量を検出す
る検出手段と、前記検出手段によって検出された重量に
よって加熱特性を決定する加熱特性決定手段と、前記加
熱特性に従って被加熱物を加熱する加熱手段と、前記被
加熱物の温度を検出する温度検出手段と、制御手段とを
備え、前記制御手段は被加熱物の重量と被加熱物が設定
温度に達するまでの時間より食品だけの重量を推定し、
この推定重量に基づき以降の調理時間の再計算を行うこ
とによって被加熱物の加熱特性を制御する構成とし、前
記加熱特性の制御は解凍調理制御であって、前記被加熱
物の重量より第１ステージの調理時間を計算し、前記被
加熱物の温度取り込みを開始した後加熱を開始し、第１
ステージ中に被加熱物の最低温度が設定温度になったか
どうかを判断し、設定温度以上になった場合は加熱開始
から設定温度以上になった時までの経過時 間より食品だ
けの重量を推定して第１ステージを終了し、設定温度に
ならなかった場合は前記被加熱物の重量を食品だけの重
量と推定して第１ステージを終了し、前記推定重量に基
づき以降の調理時間の再計算を行うような構成とした。
そして高周波加熱調理が進み、被加熱物の食品温度が設
定温度に達したら、それまでの加熱時間より被加熱物重
量を推定し、以降の加熱時間を推定重量から再計算する
ので、加熱時間を適正にすることができる。

【００１４】また本発明は被加熱物の温度が設定温度に
達した場合、高周波電磁波の出力を変更できるようにし
た。加熱中、初期温度が高かった場合や、被加熱物の形
状によって局部的に電磁波が集中し温度が上昇した場合
でも、あらかじめ設定した温度に達したら、高周波電磁
波の出力を落とすことで解凍肉の煮えを防ぐことができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図にもとづい
て説明する。

【００１６】図１において２は食品等の被加熱物であり
加熱室４内の載置台５上に載置されている。載置台５は
回転機構７により加熱室４内で回転し、被加熱物２を回
転させる構成である。回転機構７には重量センサーが設
けられており、被加熱物２の重量を検出し、制御手段８
に信号を入力する。高周波電磁波を発生するマグネトロ
ン１は導波管３を介して加熱室４に結合し、給電開口部
１１から給電される構成となっている。マグネトロン１
は制御手段８に接続する駆動用電源１２（インバータ）
によって放射レベルすなわち出力の変更を行う。導波管
３の上部には温度検出手段である赤外線センサー１３が
設けられている。赤外線センサー１３は４個の検出素子
を有し、各検出素子は右側壁面に設けた孔１４、１５を
介して載置台５の表面の赤外線量あるいは被加熱物２が
載置された状態では被加熱物２の表面の赤外線量を検出
し、検出した信号は制御手段８に入力させている。赤外
線センサ１３の４個の検出素子の検出領域は図２におい
て一点破線の丸印１６ａ〜１６ｄで示す領域に設定して
いる。検出領域１６ａは載置台５の略中央領域、検出領
域２６ｄは載置台５の周縁領域、検出領域１６ｂ、１６
ｃはその間の領域に設定している。載置台５はセラミッ
ク材料で構成し、回転台６は金属材料にて構成してい
る。底壁面１７および上壁面１８の加熱室４の外側には
輻射加熱用のヒータ（図示せず）を設けている。

【００１７】また、操作部には、自動加熱制御をする
「解凍」キーや「あたため」キー、使用者の意図に基づ
いて加熱を実行する「加熱時間入力部」や「加熱温度入
力部」加熱中の被加熱物温度や調理残り時間を表示する
表示部、加熱開始を入力する「スタート」キー、および
入力条件をクリアしたり加熱を中断する場合に使用する
「取消」キー等を備えている。

【００１８】次に上記構成からなる高周波加熱装置の操
作手順と制御内容について図３、４を用いて説明する。

【００１９】今回の実施例で説明する解凍調理制御はＰ
１、Ｐ２、Ｐ３の３ステージからなる。まず使用者は被
加熱物２を載置台５の上に載せ、加熱室４内に収納載置
した後、操作部上の「解凍」キーを選択する（Ｓ１０
１）。次に「スタート」キーを押す（Ｓ１０２）ことで
解凍調理が開始される。なお、Ｓ１０３は「スタート」
キーが押されたことを確認するものであり、「スター
ト」キーに先だって「取消」キーが押されるとＳ１０１
に戻る。

【００２０】調理開始後、制御手段８はまず、回転台６
の駆動モーター７を動作させて載置台５を回転させる
（Ｓ１０４）。駆動モータ７は同期モータで構成してお
り、商用電源周波数が６０Ｈｚの場合、載置台５を１回
転させるのに要する時間は１０秒である。次に、制御手
段８は被加熱物の重量を取り込む（Ｓ１０５）。取込が
完了したら、この時の重量をＷとし（Ｓ１０６）、ステ
ージＰ１の時間Ｔ１を以下の式で計算する（Ｓ１０
７）。

【００２１】 Ｔ１＝（Ａ１・Ｗ＋Ｂ１）×Ｃ１・・・・・・・（２） Ａ１、Ｂ１は実験により定められた定数値であり、Ｃ１
は初期食品温度により定まる定数である。Ｔ１の計算が
終了すると制御手段８は、赤外線センサ１３の検出信号
の取り込みを開始する（Ｓ１０８）。赤外線センサ１３
の４素子の取り込みは０．５秒間隔で行われ、２０回行
うと丁度載置台１周分のデータ（８０ポイント）を取り
込むことができる。温度計測開始から１周目の８０ポイ
ントのうち最低温度を初期食品温度とし、調理時間の計
算に用いる。重量の検出、載置台１周分の温度データが
検出完了（Ｓ１０９）すると制御手段８はマグネトロン
１の駆動電源であるインバータ１２に信号を送り誘電加
熱が開始される（Ｓ１１０）。Ｐ１ステージ中、被加熱
物２のポイント中の最低温度があらかじめ設定していた
温度Ｋ１以上になったかどうかを判断し（Ｓ１１１）、
Ｋ１以上になったらそれまで経過した時間をｔ１とし
て、Ｓ１１３の食品重量の推定に移る。Ｋ１まで温度上
昇がない場合はＴ１時間を経過したか判断し（Ｓ１１
２）、経過した時点でステージＰ１は終了する。終了す
るまではＳ１１１の温度判断工程に戻る。被加熱物２の
温度がＫ１以上になった場合、先のｔ１より被加熱物２
の食品重量を再計算する（Ｓ１１３）。

【００２２】 Ｗ’＝Ｅ１×ｔ１＋Ｆ１・・・・・・・・・・・（３） Ｐ１ステージ中にＫ１以上にならなかった場合はＴ１時
間経過した時点でＷ’＝Ｗとする。この算出されたＷ’
に基づき、以降の調理時間の再計算を行う（Ｓ１１
４）。

【００２３】 残り時間＝Ｔｒ＝（Ａｒ×Ｗ’＋Ｂｒ）×Ｃ２・・・・（４） Ｔ２＝（Ａ２×Ｗ’＋Ｂ２）×Ｃ２・・・・・・・・・（５） 次に本発明では、Ｐ２ステージ加熱中、被加熱物２の温
度ポイントの最高温度がＫ２以上になったら（Ｓ１１
５）、制御手段８はインバータ１２への信号出力をスト
ップし、加熱が停止するようにした（Ｓ１１６）。この
場合、Ｔ２時間が経過するまではＳ１１５の判断を繰り
返す。Ｐ２ステージが終了したら最終ステージのＰ３ス
テージに移り、誘電加熱を再開する（Ｓ１１８）。Ｐ３
ステージにも同様に温度限度値Ｋ３を設定してあり、被
加熱物２の温度ポイントの最高値がＫ３以上になれば
（Ｓ１１９）加熱を停止する（Ｓ１２０）。最終ステー
ジの終了時間がくれば（Ｓ１２１）、マグネトロン１を
ＯＦＦ（Ｓ１２２）、駆動モータ７をＯＦＦ（Ｓ１２
３）して調理終了する。

【００２４】上記制御方法を用いて実際に解凍実験を行
った結果を述べる。まず冷凍庫（−２０℃）から出した
ばかりのトレーに載った牛スライス肉の重量を測定する
と２９５ｇであった。この牛スライス肉を解凍開始する
と、重量センサの測定誤差もあり、この時は３０８ｇと
検出され、トータル調理時間は７分３秒であった。温度
分布を測定すると−２．０〜８．２℃で煮えもなく良好
な出来映えであった。

【００２５】次に冷凍庫の温度を−５℃に設定し直して
同様の実験を行った。実際の重量２８８ｇに対し、セッ
トが検出した重量は３０４ｇでトータル調理時間は６分
３５秒であった。温度分布を測定すると−１．５〜２
３．８℃とこの場合でも良好に解凍することができた。
トレーでなく陶器製皿に載せての解凍も行った。−２０
℃の牛スライス肉３００ｇを陶器製皿に載せるとトータ
ル重量が６３０ｇであった。この時のトータル調理時間
が７分５秒であった。温度分布を測定すると−０．８〜
３４．５℃となりトレーがお皿に変わってもほぼ同じ時
間で解凍調理が終了し、出来映えも良好であった。

【００２６】本実施例の各ステージで使用する温度判断
定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は実験により設定した値を制御手
段８にあらかじめ記憶してある。使用者によっては調理
容器が決まっている、牛ミンチしか解凍しない、等好み
から使用状況が限定される場合がある。その場合でも、
使用者の経験から温度判断定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を操作
部から入力設定すれば、同じ制御方法を利用して、使用
者好みに応じた解凍調理ができる。

【００２７】以上述べたように、本実施例では被加熱物
の温度を検出し、重量で定めた加熱特性を調理途中で変
更することで良好な解凍性能を得ることができる。

【００２８】なお、本実施例では被加熱物２の温度を検
出する温度検出手段１３は赤外線を検出する複数の素子
を４個のものについて説明したが４個に限定するもので
なく載置台５の大きさ等から最適な個数の素子を選択す
ればよく、温度が検出できるものであれば赤外線センサ
以外のセンサを使用してもよい。また加熱特性には電磁
波の放射レベルや加熱時間だけでなく、ヒータの制御を
含めてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、温度検出手段と被加熱物を回転させる回転機
構により加熱中の被加熱物の各部の温度分布を検出する
ことができ、検出した温度によって調理終了時間や高周
波電磁波の放射パターン等の加熱特性を変更することに
よって、トレー以外のお皿に載せた場合や被加熱物の初
期温度が一般的な冷凍庫温度（−２０℃）以外の場合で
も適温で仕上がる解凍調理ができる。

【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外観構成
図

【図２】同高周波加熱装置の要部断面図

【図３】同高周波加熱装置の制御内容を示すフローチャ
ート

【図４】同高周波加熱装置の解凍調理制御を示すタイミ
ングチャート

【図５】従来の高周波加熱装置の外観構成図

【図６】同高周波加熱装置の解凍調理制御を示すタイミ
ングチャート

【符号の説明】 １ マグネトロン（加熱手段） ２ 被加熱物 ４ 加熱室 ８ 制御手段 １３ 赤外線センサ（温度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 6/68 Ｈ０５Ｂ 6/68 ３２０Ｑ (56)参考文献 特開 昭60−62093（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−180848（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−86418（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273916（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−193882（ＪＰ，Ａ) 特開2001−165443（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−20904（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24C 7/02 315 F24C 7/02 301 F24C 7/02 320 F24C 7/02 330 H05B 6/68 320

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物の重量を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された重量によって加熱特性
   を決定する加熱特性決定手段と、前記加熱特性に従って
   被加熱物を加熱する加熱手段と、前記被加熱物の温度を
   検出する温度検出手段と、制御手段とを備え、前記制御
   手段は被加熱物の重量と被加熱物が設定温度に達するま
   での時間より食品だけの重量を推定し、この推定重量に
   基づき以降の調理時間の再計算を行うことによって被加
   熱物の加熱特性を制御する構成とし、前記加熱特性の制
   御は解凍調理制御であって、前記被加熱物の重量より第
   １ステージの調理時間を計算し、前記被加熱物の温度取
   り込みを開始した後加熱を開始し、第１ステージ中に被
   加熱物の最低温度が設定温度になったかどうかを判断
   し、設定温度以上になった場合は加熱開始から設定温度
   以上になった時までの経過時間より食品だけの重量を推
   定して第１ステージを終了し、設定温度にならなかった
   場合は前記被加熱物の重量を食品だけの重量と推定して
   第１ステージを終了し、前記推定重量に基づき以降の調
   理時間の再計算を行う高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 被加熱物が設定温度に達した場合に以降
   の加熱時間を短縮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】 被加熱物が設定温度に達した場合に加熱
   手段の出力を下げることを特徴とする請求項１記載の高
   周波加熱装置。