JP4224653B2

JP4224653B2 - マイクロ波加熱用容器

Info

Publication number: JP4224653B2
Application number: JP8940699A
Authority: JP
Inventors: 恒久並木
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2000281150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内容物の加熱を迅速かつ均一に行うことのできるマイクロ波加熱用容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子レンジを使用して容器のまま加熱できる食品は数多く提供されているが、これらの食品を電子レンジで加熱する際には、長時間の加熱を必要とし、また容器内部に収容された食品を均一に加熱することが困難である等の問題点があった。これらの問題点は、電子レンジによる加熱が容器の角部や表層部分だけで行われ、容器内の食品全体を均一に加熱していないこと、特に流動性の小さい食品の場合にはこのような部分加熱では食品の対流が生じにくく、容器中央部の食品を充分に加熱することが困難であることにより発生するものとされていた。
【０００３】
例えば、円筒状容器に収容された食品を電子レンジで加熱した場合には、容器の内側に沿って他の部分よりも温度の高いリング状の加熱帯が内容物の上方と下方に形成されるが、容器中心部には他の部分よりも温度の高い加熱点が形成されにくく、特に容器底部の中央付近には加熱点は全く形成されない。
また、楕円形偏平容器の場合には、容器壁に沿ってリング状の加熱帯が内容物の上方と下方に形成されるとともに、容器の長軸方向の何箇所かに加熱点が生じることがあるが、容器底部の中央付近に加熱点は生じない。
【０００４】
矩形容器の場合には、最初に底の四隅に加熱点が生じ、それが上方及び底辺に沿って成長する一方、上層において容器の内面に沿って加熱帯が生じる。
そして、底部に波形の凹凸が形成してある容器の場合には、上層と下層にリング状に加熱帯が生じる他波形の両端の凸部に加熱点が発生するが、それ以外には加熱点は生じない。
【０００５】
このように、いずれの場合にも容器底部の中央付近には加熱点は発生せず、長時間電子レンジで加熱した場合でも、上述したように内容物の上層や容器の底部の周縁付近などが加熱されるのみで、中央部分の温度はこれら高温部からの熱伝導によって昇温されはするが直接的に上昇するものではなく、内容物全体が均一に加熱されることはなかった。
【０００６】
このような問題点を解消するために、本発明者らは、一室で構成される容器の底部の中央付近に、外方に突出しかつ容器内容物を収容する中空の突起を形成し、場合によりさらにこの突起の周囲に同様の突起を複数、周方向に間隔をおいて設けることにより、容器底部の中央付近にも電子レンジから放射されるマイクロ波が集中する加熱点が生じ、容器内の内容物を均一に加熱することができるマイクロ波加熱用容器が得られることを見出し、先に提案した。（特許第２５２２３５５号）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、このマイクロ波加熱用容器についてさらに検討を続けたところ、容器底部に設ける中空の突起の開口径と、容器内に収納される内容物（食品）の誘電体損失角係数との間に相関関係があることを見出し、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は容器内に収容された内容物の加熱をより均一に、かつ迅速に行うことのできるマイクロ波加熱用容器を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【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次のような構成をとるものである。
１．一室で構成され、容器底部に外方に突出しかつ容器内容物を収容する、形状が部分的な球状でありその深さが３ｍｍ以上である中空の突起であって、該中空の突起と容器底面の接続部が丸味をおびるように構成された中空の突起を設けたマイクロ波加熱用容器において、容器内に収容される内容物の導波管法により測定した下記式（１）で表される誘電体損失角係数Ｋと、
Ｋ＝εｒ ×ｔａｎδ （１）
〔式中、εｒは比誘電率、ｔａｎδは誘電体損失角を表す〕
中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）が、下記式（２）で表される関係を有することを特徴とするマイクロ波加熱用容器。
１３０≦Ｋ×Ｄ≦６７０（２）
２．一室で構成され、容器底部に外方に突出しかつ容器内容物を収容する、形状が円柱状又は多角柱状でありその深さが３ｍｍ以上である中空の突起であって、該中空の突起と容器底面の接続部が丸味をおびるように構成された中空の突起を設けたマイクロ波加熱用容器において、容器内に収容される内容物の導波管法により測定した下記式（１）で表される誘電体損失角係数Ｋと、
Ｋ＝εｒ ×ｔａｎδ （１）
〔式中、εｒは比誘電率、ｔａｎδは誘電体損失角を表す〕
中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）が、下記式（２）で表される関係を有することを特徴とするマイクロ波加熱用容器。
１３０≦Ｋ×Ｄ≦６７０（２）
３．中空の突起を容器底部の中央付近にのみ設けたことを特徴とする１又は２に記載のマイクロ波加熱用容器。
４．中空の突起を容器底部の中央付近に設け、さらに該中央付近の突起の周囲に容器内容物を収納する中空の突起を複数、周方向に間隔をおいて設けたことを特徴とする１又は２に記載のマイクロ波加熱用容器。
５．中空の突起の先端部の形状が丸味をおびるように構成されたものであることを特徴とする１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱用容器。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、一室で構成され、容器底部に外方に突出しかつ容器内容物を収容する中空の突起を設けたマイクロ波加熱用容器を構成するにあたって、容器内に収容される内容物の下記式（１）で表される誘電体損失角係数Ｋと、中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）が下記式（２）で表される関係を満たすように、開口径Ｄ（ｍｍ）の寸法を定める。
Ｋ＝ε_ｒ×ｔａｎδ （１）
１３０≦Ｋ×Ｄ≦６７０（２）
【００１０】
上記式（１）において、ε_ｒ及びｔａｎδはそれぞれ導波管法により室温で測定した比誘電率及び誘電体損失角を表す。本発明においては、これらの数値は新日本無線株式会社製の定在波測定器（ＪＲＣ３Ｓ０３１型）を用いた導波管法により、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用して定法により測定した。
また、本発明において中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）とは、突起の形状が部分的な球状又は円柱状のときは開口部の直径を意味し、開口部の形状が楕円形や、突起の形状が多角柱状のときは開口部の内接円の直径を意味する。ここで内接円とは、開口部に内接する最大寸法の円を意味する。
【００１１】
容器内に収容される内容物の誘電体損失角係数Ｋと、中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）が上記式（２）で表される関係を満たす場合には、電子レンジで加熱した際に、容器の角部や表層部だけではなく容器中央部、特に容器底部の中央の突起付近に加熱点を形成し、内容物を迅速にかつ均一に加熱することが可能となる。誘電体損失角係数Ｋと開口径Ｄ（ｍｍ）が式（２）で表される関係を満たさない場合には、容器中央部、特に容器底部の中央付近に加熱点を形成することが困難となり、内容物を迅速かつ均一に加熱することが難しくなる。
【００１２】
本発明のマイクロ波加熱用容器を構成する材料には特に制限はなく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、環状オレフィンコポリマー等のポリオレフィン類；エチレン酢酸ビニル共重合体；エチレン酢酸ビニル共重合体鹸化物；ポリ塩化ビニリデン及びその共重合体；ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類；ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド類；ポリスチレン、スチレン・ブタジエン共重合体等のポリスチレン類等の熱可塑性プラスチック及びこれらを含む積層体、これらの単体及び積層体に蒸着、コーティング等により誘電性無機系薄膜を積層した積層体、ガラス、セラミックス等の誘電体が挙げられる。
これらの材料の比誘電率ε_ｒや誘電体損失角ｔａｎδは非常に小さく、例えば通常容器に使用される熱可塑性プラスチックではε_ｒが約２〜３．５、ｔａｎδが約０．０００３〜０．０５程度であり、電子レンジで容器を加熱した場合に、電子レンジから放射されるマイクロ波は容器を構成する材料には吸収されず、容器壁を透過する。
【００１３】
これに対して、容器内に収容される食品類の比誘電率ε_ｒや誘電体損失角ｔａｎδは大きく、したがってその積である誘電体損失角係数Ｋは、これら容器自体を構成する材料のものよりも著しく大きく、通常の食品ではＫが約５〜６０程度である。したがって、電子レンジで加熱した場合にレンジから放射されるマイクロ波は、容器内に収容された食品の性状に応じて吸収され、食品が加熱される。本発明者らは、マイクロ波加熱用容器の底部に設ける中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）を、容器内部に収容する食品の誘電体損失角係数Ｋと関連づけて、上記式（２）で表される特定の関係を満たすように調整することによって、容器内に収容した食品を迅速かつ均一に加熱することができることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１４】
つぎに、図面に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
図１〜図３は本発明のマイクロ波加熱用容器の１例を示す図であり、図１は容器の縦断面図、図２は容器の底面図、そして図３は容器底部に設けた中空の突起の拡大断面模式図である。
この容器１は、ポリプロピレンのような熱可塑性プラスチックからなる円筒状のもので、底部２の中央には中空で部分的に球状の突起３が、底部２の下方に突出するように設けられている。また、底部２の外周部には、突起３の深さよりも長い脚部４が形成されている。この突起３の容器底部２との接続部５は、半径Ｒの円弧状に形成されている（図３参照）。接続部５をこのように丸味をおびて形成した場合には、接続部における強度が改善され、容器に内容物を充填密封した後、容器の変形なしに、加熱加圧殺菌が可能であるとともに、突起３内に収容した食品をスプーン等で取出すのが容易になる。
【００１５】
図４は本発明のマイクロ波加熱用容器の他の例を示す図であり、容器底部に設けた中空の突起の拡大断面模式図である。
この容器では、容器底部に設ける突起３の形状を円筒状としたほかは、図１〜図３の容器と同様の構成を有する。突起３と容器底部との接続部５及び突起３の先端部６は、強度の改善と突起３内に収容した食品の取出しを容易にするために、丸味をおびるように半径Ｒの円弧状に形成してある。
突起３の形状としては円柱状、楕円柱状、突起３の水平断面が楕円の部分的球形状のほか、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱等の多角柱状とすることもできる。
【００１６】
図５及び図６は本発明のマイクロ波加熱用容器の他の例を示す図であり、図５は容器の縦断面図、そして図６は容器の底面図である。
この容器１では、容器底部２の中央に中空で部分的に球状の突起１３を設けるとともに、この突起１３の周囲に間隔をおいて４個の突起１４を設けたが、底部２の外周部には脚部は形成していない。他の構成は、図１〜図３の容器と同様である。
【００１７】
図７及び図８は本発明のマイクロ波加熱用容器の他の例を示す図であり、図７は容器の縦断面図、そして図８は容器の底面図である。
この容器１１は、ポリプロピレンのような熱可塑性プラスチックからなる、底面形状が楕円形のトレー状のもので、底部１２の中央には中空で部分的に球状の突起１３が設けられている。また、突起１３の周囲には、間隔をおいて突起１３よりは深さの深い６個の突起１４が設けられており、中央の突起１３より周囲の突起１４の方が深いことによって、容器の設置安定性が得られる。この容器１１の上部外周にはフランジ１５が設けられ、別体の蓋材（図示せず）をヒートシールすることにより容器を密封することができる。
この容器１１では、突起１３及び１４の形状を全て部分的に球状のものとしたが、例えば突起１４を円柱状あるいは多角柱状とするなど適宜変更することができる。
【００１８】
上記各例では、マイクロ波加熱用容器を熱可塑性プラスチックにより構成したが、容器をプラスチック積層体やガラス、セラミックス等他の誘電体により構成してもよい。また、容器の形状や寸法も任意のものとすることができることは言うまでもない。さらに、容器底部に設ける突起の形状も１種類のものには限定されず、異なる形状の突起を組合わせて設けることも可能である。
【００１９】
【実施例】
つぎに、本発明のマイクロ波加熱用容器における容器内に収容される内容物の誘電体損失角係数Ｋと、中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）の関係について、具体例に基づいて説明する。
以下の例では、電子レンジで加熱した食品の温度は、図９に示したように容器１内に収容した食品の上層中央２１、中層中央２２、下層中央２３、上層側方２４及び下層側方２５においてそれぞれ測定した。
【００２０】
（実施例１）
比誘電率ε_ｒ＝６２．０、誘電体損失角ｔａｎδ＝０．４２の市販のビーフシチューを収容するために、開口系が６６ｍｍ、深さが１０２ｍｍの図１〜３に示す形状のポリプロピレン（ＰＰ）製容器を作製した。この容器１の底部中央には、開口径Ｄ＝１４ｍｍ、深さ７ｍｍで、容器底面との接続部５の半径Ｒ＝２ｍｍの半球状の突起３を、下方に突出するように設けた。また、容器底部の外周部には、突起３の深さよりも長い脚部４を形成した。
この容器に内容物として、上記ビーフシチューをヘッドスペースの深さが１０ｍｍになるように充填し、マイクロ波出力５００Ｗの電子レンジにより３分間加熱した。容器内の食品の温度は、測定した５箇所で全て７０℃以上となり、攪拌することなく食することができた。
この例におけるビーフシチューの誘電体損失角係数Ｋ＝６２．０×０．４２＝２６．０４である。したがって、Ｋ×Ｄ＝２６．０４×１４＝３６４．６となり、上記式（２）の範囲内にある。
【００２１】
（比較例１）
実施例１の容器において、容器底部に突起３を設けず底部を平面状に構成したほかは、実施例１と同様にしてＰＰ製容器を作製した。この容器に実施例１と同様にビーフシチューを充填し加熱したところ、ビーフシチューは上層中央２１及び上層側方２４では沸騰しているにもかかわらず、下層中央２３では殆ど加熱されておらず、食するには攪拌後さらに２分間加熱することが必要であった。
この例では、容器底部に突起がないので、容器底部全体を突起とみなしてＫ×Ｄを算出すると１７１８．６となり、上記式（２）の範囲外である。
【００２２】
（実施例２〜４及び比較例２、３）
実施例１の容器において、容器底部に設ける半球状の突起のサイズを表１のように種々変更したほかは、実施例１と同様にしてＰＰ製容器を作製した。
これらの容器に、実施例１と同様にビーフシチューを充填し加熱したところ、実施例２〜４の容器では、容器内のシチューの温度は測定した５箇所で全て７０℃以上となり、攪拌することなく食することができた。
これに対して、比較例２及び３の容器では、ビーフシチューは上層中央２１及び上層側方２４では沸騰しているにもかかわらず、下層中央２３では殆ど加熱されていなかった。
【００２３】
【表１】

【００２４】
（実施例５〜７及び比較例４、５）
比誘電率ε_ｒ＝７３．３、誘電体損失角ｔａｎδ＝０．１９の市販のおかゆを収容するために、開口径が６６ｍｍ、深さが１０２ｍｍの図１に示す形状のＰＰ製容器を作製した。この容器の底部中央には、表２に示す種々のサイズの立方体の突起３を下方に突出するように設けた。この突起の開口径Ｄ（内接円の直径）は、立方体の一辺の長さと同じである。また、突起の容器底面との接続部及び先端部ならびに角部は、丸味をおびるように構成し、容器底部の外周部には、突起３の深さよりも長い脚部４を形成した。
これらの容器に内容物として、上記おかゆをヘッドスペースの深さが１０ｍｍになるように充填し、マイクロ波出力５００Ｗの電子レンジにより３分間加熱したところ、実施例５〜７の容器では、容器内のおかゆの温度は測定した５箇所で全て７０℃以上となり、攪拌することなく食することができた。
これに対して、比較例４及び５の容器では、おかゆは上層中央２１及び上層側方２４では沸騰しているにもかかわらず、下層中央２３では殆ど加熱されていなかった。なお、表２において比較例５のＫ×Ｄ値は、比較例１と同様に算出したものである。
【００２５】
【表２】

【００２６】
（実施例８〜１１及び参考例１）
比誘電率ε_ｒ＝５４．１、誘電体損失角ｔａｎδ＝０．３３の市販のおしるこを収容するために、開口径が８３ｍｍ、底径６３ｍｍ、深さが６７ｍｍの逆円錐台形状のＰＰ製容器を作製した。この容器の底部中央には、開口径Ｄ＝１２ｍｍ、突起と容器底面との接続部及び突起先端部のＲ＝２ｍｍで、表３に示す種々の深さの円柱状の突起を下方に突出するように設けた。また、これらの容器底部の外周部には、突起の深さより長い脚部を形成した。これらの例におけるＫ×Ｄ値は２１４．２である。
これらの容器に内容物として、上記おしるこをヘッドスペースの深さが１０ｍｍになるように充填し、マイクロ波出力５００Ｗの電子レンジにより３分間加熱した。その結果、実施例８〜１１の容器内のおしるこの温度は測定した５箇所で全て７０℃以上となり、攪拌することなく食することができた。
これに対して、参考例１の容器では、おしるこは上層中央２１、上層側方２４、下層側方２５では７０℃以上に加熱されたが、中層中央２２及び下層中央２３では温度がやや低く、食する前に攪拌することが必要であった。
【００２７】
【表３】

【００２８】
（実施例１２〜１３）
比誘電率ε_ｒ＝６７．２、誘電体損失角ｔａｎδ＝０．５０の市販のカレーを収容するために、開口径が６６ｍｍ、深さが１０２ｍｍの図５、６に示す形状のＰＰ製容器を作製した。この容器１の底部中央には、開口径Ｄ＝１４ｍｍ、深さ７ｍｍで、容器底面との接続部の半径Ｒ＝２ｍｍの半球状の突起１３を、下方に突出するように設けた。また、容器底部には中央の突起１３の周囲に、周方向に等間隔で４個の深さの深い突起１４を形成した。これらの突起の容器底面との接続部の丸味のサイズは、表４にみられるように種々のサイズに変更した。
これらの容器に内容物として、上記のカレーをヘッドスペースの深さが１０ｍｍになるように充填し、マイクロ波出力５００Ｗの電子レンジで３分間加熱したところ、いずれの容器でもカレーの温度は測定した５箇所で全て７０℃以上となった。実施例１３及び１４の容器では、米飯の上に加熱したカレーを容器から移す際に、突起内にカレーは残らず全て取り出すことができたが、実施例１２の容器では、突起内に一部カレーが残り、カレー用スプーンでも取り出すことができなかった。
【００２９】
【表４】

【００３０】
【発明の効果】
本発明では、マイクロ波加熱用容器内に収容する内容物の誘電体損失角係数Ｋと、容器底部に設ける中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）との積を特定の範囲のものとすることによって、容器内に収容された内容物のマイクロ波による加熱を、より均一にかつ迅速に行うことができる。また、中空の突起と容器底面の接続部が丸味をおびるように構成することによって、接続部における強度を改善するとともに、突起内に収容した食品の取り出しを容易にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロ波加熱用容器の１例を示す縦断面図である。
【図２】図１の容器の底面図である。
【図３】図１の容器の底部に設けた中空の突起の拡大断面模式図である。
【図４】本発明のマイクロ波加熱用容器の他の例を示すもので、容器の底部に設けた中空の突起の拡大断面模式図である。
【図５】本発明のマイクロ波加熱用容器の他の例を示す縦断面図である。
【図６】図５の容器の底面図である。
【図７】本発明のマイクロ波加熱用容器の他の例を示す縦断面図である。
【図８】図７の容器の底面図である。
【図９】本発明のマイクロ波加熱用容器内に収容した内容物の、温度の測定状況を説明する図である。
【符号の説明】
１、１１マイクロ波加熱用容器
２、１２容器の底部
３、１３、１４中空の突起
４脚部
５突起と容器底部との接続部
６突起の先端部
１５フランジ

Claims

一室で構成され、容器底部に外方に突出しかつ容器内容物を収容する、形状が部分的な球状でありその深さが３ｍｍ以上である中空の突起であって、該中空の突起と容器底面の接続部が丸味をおびるように構成された中空の突起を設けたマイクロ波加熱用容器において、容器内に収容される内容物の導波管法により測定した下記式（１）で表される誘電体損失角係数Ｋと、
Ｋ＝εｒ ×ｔａｎδ （１）
〔式中、εｒは比誘電率、ｔａｎδは誘電体損失角を表す〕
中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）が、下記式（２）で表される関係を有することを特徴とするマイクロ波加熱用容器。
１３０≦Ｋ×Ｄ≦６７０（２）
一室で構成され、容器底部に外方に突出しかつ容器内容物を収容する、形状が円柱状又は多角柱状でありその深さが３ｍｍ以上である中空の突起であって、該中空の突起と容器底面の接続部が丸味をおびるように構成された中空の突起を設けたマイクロ波加熱用容器において、容器内に収容される内容物の導波管法により測定した下記式（１）で表される誘電体損失角係数Ｋと、
Ｋ＝εｒ ×ｔａｎδ （１）
〔式中、εｒは比誘電率、ｔａｎδは誘電体損失角を表す〕
中空の突起の開口径Ｄ（ｍｍ）が、下記式（２）で表される関係を有することを特徴とするマイクロ波加熱用容器。
１３０≦Ｋ×Ｄ≦６７０（２）
中空の突起を容器底部の中央付近にのみ設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波加熱用容器。
中空の突起を容器底部の中央付近に設け、さらに該中央付近の突起の周囲に容器内容物を収納する中空の突起を複数、周方向に間隔をおいて設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波加熱用容器。
中空の突起の先端部の形状が丸味をおびるように構成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱用容器。