JP3924719B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波加熱装置に関し、特にターンテーブルのような回転機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波加熱装置の回転機構として、例えば特開昭５４−９６８４７号公報に記載されているものが知られている。図６は、この公報に開示されている回転機構の横断面を示したものである。
図において６０は電磁コイル、６１はターンテーブル、６２はターンテーブル６１に固着されたコイルである。
【０００３】
次に動作を説明する。
ターンテーブル６１に加熱する食品を載せ、電源スイッチ（図示せず）を入れると、電磁コイル６０に電流が流れ、回転磁界が発生する。この回転磁界によってコイル６２には逆起電力が誘起され、誘導磁界が生じる。そしてターンテーブル６１は、回転磁界と誘導磁界の相互作用により揚力と回転力が与えられ、浮上回転する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高周波加熱装置は以上のように構成されており、以下に示すような課題を有していた。
ターンテーブル６１の中心を、回転磁界の中心に留めるための求心力が働いていないので、電磁コイルの回転磁界の部分的な変動により磁気乱れを受けると、ターンテーブル６１の回転が乱れ、バタつくなどの課題が発生していた。
【０００５】
また、ターンテーブル６１に対して電磁コイル６０の回転磁界を受けるためのコイル６２を固着する必要があり、ターンテーブル６１が汚れたときの洗浄等によってコイル６２に損傷や錆等が発生すると、磁気揚力や回転力を受けることが出来なくなるという課題が発生していた。
【０００６】
本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、電磁コイル６０の回転磁界の部分的な変動による磁気乱れを受けても、ターンテーブル６１の回転が乱れたり、バタついたりしない。また、ターンテーブル６１を洗浄しても損傷や錆等によって故障することのない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】
本発明に係る高周波加熱装置は、加熱室と、この加熱室に収納された被加熱物を加熱する加熱手段と、前記加熱室の床板上方に配設され少なくとも一部が金属材料から形成された被加熱物を載置する回転体と、前記加熱室の床板下方に等間隔で環状にかつ環状中心に対してそれぞれ対向するように配置された複数個の外周側電磁コイルと、この外周側電磁コイルの内側に等間隔で同心状にかつ環状中心に対してそれぞれ対向し、前記外周側電磁コイルの対向線上に配置された複数個の内周側電磁コイルとを備え、これら内外周の電磁コイルにてそれぞれ回転磁界を発生させるとともに、外周側電磁コイルと内周側電磁コイルとの間に、前記回転磁界の回転中心方向の移動磁界を発生させ、回転中心に対して対向する移動磁界をそれぞれ同相にしたものである。
【０００８】
また、複数個のコ字形をした磁性胴体を備え、この各磁性胴体をその中間部が放射方向に向くように加熱室床板下方に等間隔でかつ環状に配置するとともにその両端部を加熱室床板の下面に近接するよう対向させ、平行する各胴体部分に外周側及び内周側の電磁コイルをそれぞれ巻き回すように構成されたものである。
【０００９】
また、回転体は、任意の形状の穴を有する金属材料からなる回転板と、回転板と着脱自在な、若しくは回転板と一体化された非金属材料からなる皿部とから構成されたものである。
【００１０】
さらにまた、被加熱物の重量をもとに、回転体が一定以上の浮上距離を保つように、外周側若しくは内周側の電磁コイルに供給する電力を制御するように構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置の要部断面図、図２は同じく要部上面図である。従来例と同一もしくは相当部分には、同じ符号を付し、説明を省略する。
図において、１はマイクロ波を反射する金属材料からなる加熱室床板、２は高周波加熱装置の本体を構成する底板である。３はコ字形に形成され、両端部の平行する２本の磁性片体４に集中巻線として導線５がそれぞれに巻き付けられた磁性胴体で、ネオジウム等の高磁性材料からなり、線径０．５Φの導線を各磁性片体に対し逆向きになるように約１０００回巻きつけたものである。
【００１２】
図１、図２に示すように加熱室床板１と本体底板２との間に、複数本の磁性胴体３がその中間部を放射方向に向くように等間隔に環状に配置されることで、各磁性片体４が加熱室床板１の略中心部を中心とした同心円状に配置されるとともに各磁性片体４の端面部が加熱室床板１に近接して対向させている。そして、内周側の磁性片体４と外周側の磁性片体４に巻かれた導体５には、交流電源部からそれぞれ三相交流電圧が印加される。
すなわち、位相が１２０度ずつ異なる三相交流電圧をそれぞれ「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」と呼称すると、外周側、内周側に位置する各磁性片体４の導線５には反時計回りに「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」の順に交流電圧が印加されることになる。ここで、内外周に位置する磁性片体４の数はそれぞれ３の倍数となっている。なお、１０は加熱室床板１の上方に位置して配設された金属材料からなる回転体である。
【００１３】
このような設定により外周に位置する磁性片体４同士の間、及び内周に位置する磁性片体４同士の間には、反時計回りの回転磁界が発生し、同じ磁性胴体３に属する外周に位置する磁性片体４と内周に位置する磁性片体４との間には、放射方向に沿った移動磁界が発生する。
【００１４】
この結果、回転板１０の表面には、回転磁界に沿って局所的に渦電流が発生する。この渦電流による誘導磁界と回転磁界との相互作用により回転板１０は揚力及び回転力を受けて、浮上回転する。同様に、半径に沿った移動磁界により局所的に渦電流が生じ、この渦電流による誘導磁界と移動磁界との相互作用により回転中心に向う中心力が得られる。
【００１５】
ここで、中心力によって回転板１０の位置決めがなされる点について説明する。
図２から明らかなように、対向する磁性胴体３同士の間では、逆向きの移動磁界が発生し、回転板１０に対して逆向きの中心力が作用する。この二つの力は、回転板１０中心と回転磁界の中心が一致している時、同じ大きさで相殺するが、ズレるとズレた方向と逆の向きの中心力が大きくなり、合成すると、回転板１０の中心を回転磁界の中心に向わせる復元力として作用する。この復元力はズレが大きくなる程、大きくなる。この結果、移動磁界が発生している間、回転板１０の中心は、常に回転磁界の回転中心に位置決めされる。
【００１６】
このようにして、導線５の回転磁界の部分的な変動により磁気乱れを受けるても、回転板１０の回転が乱れたり、バタついたりしない浮上式の回転機構を得ることが出来る。
【００１７】
また図３、４は、それぞれ本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置の回転体の断面図と、回転板の上面図である。
図３に示すように回転体９は、回転板１０と、皿部１２とから構成されている。
ここで回転板１０は、例えばアルミニウム等の金属材料を成型したもので、図４に示すように任意の形状の穴１１を有している。そしてマイクロ波を照射した時の電界集中によるスパークを避けるために、回転板１０のエッジ部は、或る曲率を持つ曲面に加工されており、表面にはコーティングが施されている。また、皿部１２は回転板１０と着脱自在な、若しくは回転板１０と一体化されたガラス、セラミック等の非金属材料からなる。
【００１８】
以下、これら図を参照にしながら回転体９の動作を説明する。
回転板１０に渦電流が生じ、この渦電流による誘導磁界と回転磁界との相互作用により回転板１０は揚力および回転力を受け、浮上回転する点、及び半径に沿った移動磁界との相互作用により回転中心に対する求心力が得られる点については、前述の通りであり、説明を省略する。
【００１９】
ここで、高周波加熱装置の加熱室内は全てマイクロ波の反射面であるので、側面あるいは上面から照射されたマイクロ波は、反射を繰り返して拡散される。拡散されたマイクロ波の一部は加熱室床板１で反射されて回転板１０の穴１１を通過する。この穴１１を通過したマイクロ波は、皿部１２を通過し、この上に載置されている被加熱物を下方から加熱する。特に浮上式の回転機構の場合は、回転軸が不要であるため、回転板１０の中央部に大きな穴１１を設けることが可能である。このように中央部に大きな穴１１を設けるようにすれば、上からのマイクロ波照射のみならず、床板反射による下方からのマイクロ波照射も相当量期待できる。この結果、被加熱物を均一に加熱することができ、例えば、徳利のような細長い被加熱物における上下の温度ムラを解消することができる。
【００２０】
なお、被加熱物は回転体９の皿部１２に載せるようになっているので、回転板１０の穴１１の大きさや位置に関係なく自由に載置することができる。そして、皿部１２の外周縁部は、被加熱物の倒れや煮汁のタレなどのガード部として働くので、加熱室床板が汚れる頻度は少なく、加熱室内の清掃の頻度も少なくて済む。
【００２１】
ここで、集中巻線５に供給する電力を一定とすると、皿部１２に載置される被加熱物の重量によって、加熱室内床板１と回転板１０との間の浮上距離は変化する。
重量が大きくなり浮上距離が小さくなると、被加熱物の重心と回転中心がズレて回転板１０が少しでも傾くと加熱室床板１を擦ったり、また床板反射による下方からのマイクロ波もほとんど穴１１を通過しなくなる。このような理由により浮上距離は、ある一定以上の値に保たれることが望ましい。
【００２２】
このような浮上距離をある一定以上の値に保つ方法の一例を図５に示す。従来例もしくは図１、２と同一もしくは相当部分には、同じ符号を付し、説明を省略する。
図において１３は加熱室床板の回転磁界の中心位置に配設された重量センサ、１４はＣＰＵである。
【００２３】
次に図を参照しながら動作を説明する。
まず、回転体９の停止状態で、回転体９の中央部は重量センサ１３に当接している。
この状態から皿部１２に食品等の被加熱物を載置する。この時のセンサ出力と、予め記憶されている皿部１２には何も載っていない無負荷状態のセンサ出力から被加熱物の重量が求まる。
【００２４】
一方、ＣＰＵ１４のメモリには、予め実験的に求められた被加熱物の重量、供給電力と浮上距離との関係を示すデータがテーブルとして格納されている。
したがってＣＰＵ１４は、センサ出力より算出された被加熱物の重量をもとに、テーブルから供給電力を読み出し、導線５に流す電流を決定し、浮上距離をある一定の値以上に保つ。このようにして被加熱物の重量とは関係なく、常に温度ムラの少ない均一加熱が実現できる。
【００２５】
なお、ここでは重量センサを用いて浮上距離をある一定の値以上に保つ方法について説明したが、これに限るものではない。例えば、回転体９の一部に反射面を設け、発光素子とリニア式光センサを組合わせて回転体９の浮上距離を計測し、これが常に一定の距離となるように供給電力を制御しても良い。このような制御であれば、加熱が進行する過程で、水分が気化し重量が減少する状況に対応し、導線５に流す電流を減らすことができ、経済的である。このように、浮上距離をある一定の値以上に保つ方法であれば、どのような方法であっても構わない。
【００２６】
また、本実施の形態では、回転磁界が反時計回りの場合について説明したが、これに限るものではない。時計回りの場合も同様である。
【００２７】
また、本実施の形態では、コ字形をした磁性胴体３を放射状かつ環状に並べる場合について説明したが、これに限るものではない。回転磁界を生じさせる第１の電磁コイル手段と、放射方向の移動磁界を生じさせる第２の電磁コイル手段を備えたものであれば、どのような形状、配置構成のものであっても構わない。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、加熱室の床板上方に配設され少なくとも一部が金属材料から形成された被加熱物を載置する回転体と、加熱室の床板下方に等間隔で環状にかつ環状中心に対してそれぞれ対向するように配置された複数個の外周側電磁コイルと、この外周側電磁コイルの内側に等間隔で同心状にかつ環状中心に対してそれぞれ対向し、外周側電磁コイルの対向線上に配置された複数個の内周側電磁コイルとを備え、これら内外周の電磁コイルにてそれぞれ回転磁界を発生させるとともに、外周側電磁コイルと内周側電磁コイルとの間に、回転磁界の回転中心方向の移動磁界を発生させ、回転中心に対して対向する移動磁界をそれぞれ同相にしたので、回転磁界の部分的な変動による磁気乱れを受けても、ターンテーブル等の回転動作が乱れたり、バタつくことのない高周波加熱装置を提供することができる。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、複数個のコ字形をした磁性胴体を備え、この各磁性胴体をその中間部が放射方向に向くように加熱室床板下方に等間隔でかつ環状に配置するとともにその両端部を加熱室床板の下面に近接するよう対向させ、平行する各胴体部分に外周側及び内周側の電磁コイルをそれぞれ巻き回すように構成したので、回転磁界の部分的な変動による磁気乱れを受けても、ターンテーブル等の回転動作が乱れたり、バタつくことのない高周波加熱装置を簡単に構成することができる。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明において、回転体を、任意形状の穴を設けた金属材料からなる回転板と、非金属材料からなる皿部とから構成するようにしたので、洗浄によってコイルが損傷したり、錆等を生じて故障することがなくなる。また、床板反射による下方からのマイクロ波照射量も増大するので、温度ムラの少ない高周波加熱装置を提供することができる。
【００３１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３記載の発明において、被加熱物の重量をもとに、一定以上の浮上距離が得られるように外周側若しくは内周側の電磁コイルの供給電力を制御するようにしたので、被加熱物の重量に関係なく、常に温度ムラの少ない高周波加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置の回転機構の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置の回転機構の上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置の回転体の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置の回転板の一例を示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置の回転体の浮上距離を一定の値以上に保つ構成の一例を示す説明図である。
【図６】従来の高周波加熱装置における回転機構の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 加熱室床板
２ 底板
３ 磁性胴体
４ 磁性片体
５ 導線
６ 電源部
９ 回転体
１０ 回転板
１１ 穴
１２ 皿部
１３ 重量センサ
１４ ＣＰＵ

Claims (4)

1. 加熱室と、
   この加熱室に収納された被加熱物を加熱する加熱手段と、
   前記加熱室の床板上方に配設され少なくとも一部が金属材料から形成された被加熱物を載置する回転体と、
   前記加熱室の床板下方に等間隔で環状にかつ環状中心に対してそれぞれ対向するように配置された複数個の外周側電磁コイルと、
   この外周側電磁コイルの内側に等間隔で同心状にかつ環状中心に対してそれぞれ対向し、前記外周側電磁コイルの対向線上に配置された複数個の内周側電磁コイルとを備え、
   これら内外周の電磁コイルにてそれぞれ回転磁界を発生させるとともに、外周側電磁コイルと内周側電磁コイルとの間に、前記回転磁界の回転中心方向の移動磁界を発生させ、回転中心に対して対向する移動磁界をそれぞれ同相にしたことを特徴とする高周波加熱装置。
2. 複数個のコ字形をした磁性胴体を備え、この各磁性胴体をその中間部が放射方向に向くように加熱室床板下方に等間隔でかつ環状に配置するとともにその両端部を前記加熱室床板の下面に近接するよう対向させ、平行する各胴体部分に外周側及び内周側の電磁コイルをそれぞれ巻き回したことを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置。
3. 前記回転体が、
   任意の形状の穴を有する金属材料からなる回転板と、
   該回転板と着脱自在な、若しくは該回転板と一体化された非金属材料からなる皿部と、
   から構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の高周波加熱装置。
4. 前記被加熱物の重量をもとに、前記回転体が一定以上の浮上距離を保つように、前記外周側若しくは内周側の電磁コイルに供給する電力を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３記載の高周波加熱装置。

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