JP4385674B2

JP4385674B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP4385674B2
Application number: JP2003278065A
Authority: JP
Inventors: 祐河合; 孝彦山崎; 泰久森; 孝之明石
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: JP2005042983A

Description

本発明は、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、加熱室内に蒸気を供給する蒸気供給機構とを備え、高周波と蒸気との少なくともいずれかを加熱室に供給して被加熱物を加熱処理する高周波加熱装置に関する。

被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段を備えた高周波加熱装置は、加熱室内の被加熱物に対して、短時間で効率のよい加熱ができるため、食材等の加熱調理機器である電子レンジとして急速に普及した。

しかし、高周波加熱による加熱だけでは、加熱調理の幅が限られるなどの不便があった。

そこで、加熱室内で発熱する電熱器を追加して、オーブン加熱を可能にした高周波加熱装置が提案され、近年では、更に、加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構を追加して、高温蒸気による加熱調理も可能にした高周波加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５４−１１５４４８号公報

ところが、従来の高周波加熱装置における蒸気供給機構は、装置本体に着脱可能に装備される貯水タンクと、加熱室内に装備される給水受け皿と、この給水受け皿を加熱して給水受け皿上の水を蒸発させる加熱手段と、貯水タンクの水を給水受け皿に供給するための専用のポンプ手段とを備えた構成であるが、加熱手段の出力を可変する制御手段を備えておらず、定格電力（例えば１００Ｖ）で調理を行う際に利用できる電力が制限され、メニューに応じて蒸気発生用の加熱手段の断続制御を行う或いはポンプ手段の通電制御を行う必要があった。また、加熱手段のＯＮ−ＯＦＦ制御しながら、高周波を連続動作すると、加熱手段が動作していない状態で、高周波動作を行うと、被加熱物から水分が放出され、出来映えが悪くなる場合もあった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加熱物に応じて、最適な蒸気の発生量制御を行うにことで迅速な蒸気加熱調理を実現する高周波加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る高周波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、前記加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構と、前記高周波発生手段の出力と前記蒸気供給機構の加熱蒸気の供給量を制御する制御手段とを備え、前記蒸気供給機構は、装置本体に装備される貯水タンクと、前記貯水タンクの水を前記加熱室に装備された給水受け皿に導くポンプ及び給水路と、シーズヒータを覆うアルミダイキャスト製のブロックからなり前記給水受け皿を加熱し前記給水受け皿上の水を蒸発させる複数の加熱手段と、前記加熱手段のそれぞれに単一の温度検出センサとを設け、前記給水受け皿の底形状を給水側に一番近い側から一番遠い側に上り勾配となるようにし、前記制御手段は、前記温度検出センサの検出信号により個々の前記加熱手段の通電制御を行い、給水側に近い前記加熱手段に備えた前記温度検出センサの検知信号値が、前記加熱手段をＯＮからＯＦＦする閾値を超えた時点から、前記加熱手段をＯＦＦからＯＮする閾値を所定時間継続して越えた場合に前記貯水タンクの残量がゼロであると判定することで、複雑な制御を行うことなく、加熱手段であるヒータの通電制御により行うものである。従って、トライアックなどの変圧手段を用いることなく蒸気供給量の可変を
実現できる。

本発明の高周波加熱装置は、単一の給水受け皿に対し、複数の加熱手段を設置したことで、蒸気の発生量を簡単に可変制御できる。また、使用する加熱手段の数量を決定すること、高周波発生手段（マグネトロン）や、コンベクションヒータなど電力容量に応じて制御パターンが確立しやすく、比較的簡単な制御となる。

また、蒸気の供給量制御は、加熱手段の発熱動作を制御するだけで達成することができるため、制御処理を単純にできる。

更に、貯水タンクの残量が０（ゼロ）になって、給水受け皿上の残水量が減ると、水の蒸発に費やされる熱量が減るため、加熱手段や給水受け皿自体の昇温が起こるが、加熱手段又は給水受け皿の温度を検出する温度センサを装備していれば、その温度センサの検出信号を監視することで、比較的に簡単に貯水タンクの残量がゼロであると判定することが可能になる。以下、貯水タンクの残量がゼロであると判定することを水ゼロ判定という。

上記目的を達成するために、本発明に係る高周波加熱装置は、請求項１に記載したように、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、前記加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構と、前記高周波発生手段の出力と前記蒸気供給機構の加熱蒸気の供給量を制御する制御手段とを備え、前記蒸気供給機構は、装置本体に装備される貯水タンクと、前記貯水タンクの水を前記加熱室に装備された給水受け皿に導くポンプ及び給水路と、シーズヒータを覆うアルミダイキャスト製のブロックからなり前記給水受け皿を加熱し前記給水受け皿上の水を蒸発させる複数の加熱手段と、前記加熱手段のそれぞれに単一の温度検出センサとを設け、前記給水受け皿の底形状を給水側に一番近い側から一番遠い側に上り勾配となるようにし、前記制御手段は、前記温度検出センサの検出信号により個々の前記加熱手段の通電制御を行い、給水側に近い前記加熱手段に備えた前記温度検出センサの検知信号値が、前記加熱手段をＯＮからＯＦＦする閾値を超えた時点から、前記加熱手段をＯＦＦからＯＮする閾値を所定時間継続して越えた場合に前記貯水タンクの残量がゼロであると判定する高周波加熱装置とする。

このように構成された高周波加熱装置においては、給水受け皿に対して複数の加熱手段を配置させることで、複雑な制御を行うことなく、加熱手段であるヒータの通電制御により行うものである。従って、トライアックなどの変圧手段を用いることなく蒸気供給量の可変を実現できる。

例えば、貯水タンクの水位がゼロ付近まで低下し、給水受け皿上への供給量が減ると、給水受け皿全体に水が供給されず、加熱手段や給水受け皿自体の温度の昇温が起こり、給水側から遠くに配置されたアルミダイキャストでその温度検知手段によりシーズヒータへの通電がＯＦＦするが、給水側の給水受け皿には僅かでも給水されるため、水が供給されたと判断できる。

従って、上記のように、これらの加熱手段又は給水受け皿の温度を検出する温度センサを装備して、その温度センサの検出信号を監視することで、比較的に簡単に貯水タンクの残量がゼロであると判定することが可能になる。また、加熱手段の動作数に関わらず貯水タンクの水ゼロ判定を同じ制御で行うことができる。

更に、温度センサの検出信号を利用して、例えば、貯水タンクの残量がゼロと判定した時に、加熱手段の動作を停止させたり、給水用の警報を行うなどの多種の制御が可能で、
高周波加熱装置の取り扱い性を向上させることができる。

例えば、給水受け皿に水が供給されると、アルミダイキャストに蓄熱された熱エネルギーが水の昇温及び気化に利用され、アルミダイキャストに設けられた温度検知手段の検出値が変化する。

従って、予め水がある場合とない場合の条件の閾値を決定しておくことで、水の有無の判断ができる。また、給水受け皿の熱変形やシーズヒータの寿命、アルミダイキャストの熱変形は勿論の事、貯水タンクの水ゼロ判定が可能となる。

また、請求項２に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の高周波加熱装置において、温度検出センサの検知信号値が、所定の閾値を所定時間越えた際に水ゼロ判定を行う高周波加熱装置とする。

また、請求項３に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の蒸気機能付き高周波加熱装置において、給水側に近い加熱手段のみ温度検出センサを給水側に、その他は温度検出センサをそれぞれの加熱手段の給水側から遠くなる位置に備えた高周波加熱装置とするものである。

例えば、アルミダイキャストと接触している給水受け皿の水量が減少すれば、個々のアルミダイキャストの温度が上昇するが、給水受け皿には、給水側から水が供給されるため、給水側では水の有無が確実に、給水側と反対側では水なしの予測をすることが可能となる。

従って、給水側に近いアルミダイキャストについては、確実に貯水タンク９の水ゼロ判定ができる。また、給水側から遠いアルミダイキャストではその蓄熱エネルギーによりその上部に設けられた給水受け皿の残水をなくしながらも、水受け皿及びアルミダイキャストの過昇温度防止ができるうえ、高周波加熱装置の取り扱い性が向上し、調理時間を短縮することも可能となる。

また、請求項４に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１または２に記載の高周波加熱装置において、制御手段は、貯水タンクの残量がゼロであることを検出時に、加熱手段の動作を停止するものであり、これにより、高周波加熱装置の取り扱い性を向上させることができる。

（実施例１）
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例１に係る高周波加熱装置１を詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明に係る高周波加熱装置１の実施例１の外観図である。この実施例１の高周波加熱装置１は、食材の加熱調理に高周波加熱及び加熱蒸気による加熱が可能な電子レンジとして使用されるもので、食材等の被加熱物を収容する加熱室３内に高周波
を出力する高周波発生手段（マグネトロン）２と、加熱室３内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構４とを備え、高周波と加熱蒸気との少なくともいずれかを加熱室３に供給して加熱室３内の被加熱物を加熱処理する。

加熱室３は、前面開放の箱形の本体ケース５内部に形成されており、本体ケース５の前面に、加熱室３の被加熱物取出口を開閉する透光窓６ａ付きの開閉扉６が設けられている。開閉扉６は、下端が本体ケース５の下縁にヒンジ結合されることで、上下方向に開閉可能となっており、上部に装備された取っ手６ｂを掴んで手前に引くことによって、図２に示す開いた状態にすることができる。

加熱室３と本体ケース５との壁面間には所定の断熱空間が確保されており、必要に応じてその空間には断熱材が装填されている。

特に加熱室３の背後の空間は、加熱室３内の雰囲気を攪拌する循環ファン及びその駆動モータ（図示略）を収容した循環ファン室となっており、加熱室３の後面の壁が、加熱室３と循環ファン室とを画成する仕切壁７となっている。

図示はしていないが、加熱室３の後面壁である仕切壁７には、加熱室３側から循環ファン室側への吸気を行う吸気用通風孔と、循環ファン室側から加熱室３側への送風を行う送風用通風口とが形成エリアを区別して設けられている。各通風孔は、多数のパンチ孔として形成されている。

本実施例の場合、図２に示すように、高周波発生手段２は、加熱室３の下側の空間に配置されており、この高周波加熱装置１から発生した高周波を受ける位置にはスタラー羽根８が設けられている。そして、高周波発生手段２からの高周波を、回転するスタラー羽根８に照射することにより、該スタラー羽根８によって高周波を加熱室３内に攪拌しながら供給するようになっている。なお、高周波発生手段２やスタラー羽根８は、加熱室３の底部に限らず、加熱室３の上面や側面側に設けることもできる。

蒸気供給機構４は、図３、図４に示すように、装置本体に着脱可能に装備される１基の貯水タンク９と、加熱室３内に装備される１つの給水受け皿１０と、これらの給水受け皿１０を加熱して給水受け皿１０上の水を蒸発させる加熱手段１１、１２と、貯水タンク９の水をポンプ１３で給水受け皿１０に導く１系統の給水路１４とを備えて構成される。

なお、給水受け皿１０は、その給水側１０ａを最下面として、上り勾配となる形状になっている。

また、図４に示すように加熱手段１１のみを通電利用することで、蒸気の発生量を低減することもできる。よって、定格入力（例えば１００Ｖ、１５Ａ以内）でも、高周波出力やコンベクション出力を大きくすることで調理方法を変えることが可能となる。

本実施例において、貯水タンク９は、取り扱い性に優れる偏平な直方体状のカートリッジ式で、装置本体（本体ケース５）に対して着脱が容易にでき、しかも、加熱室３内の加熱によって熱的なダメージを受けにくいように、図１にも示すように、本体ケース５の側面に組み付けられたタンク収納部１５に差込装着される。

タンク収納部１５は、図５に示すように、後端側が本体ケース５にヒンジ結合されていて、図５（ａ）に矢印（イ）で示す前端部の係合を外すと、図５（ｂ）に矢印（ロ）で示すように、前端側が外側に回動して、前端のタンク挿入口１５ａが露出する。

タンク挿入口１５ａを露出した状態では、図５（ｃ）に矢印（ハ）で示す方向に、貯水タンク９を抜き取ることができる。貯水タンク９の装着は、抜き取り方向と逆方向に、貯水タンク９をタンク挿入口１５ａに差し込むことで完了する。

貯水タンク９は、図６に示すように、上方を開放した偏平な直方体状の容器本体９ａと、この容器本体９ａの上部開口部を覆う開閉蓋９ｂとから構成されている。容器本体９ａ及び開閉蓋９ｂは、樹脂で形成されていている。容器本体９ａは、内部の水の残量が視認可能なように、透明な樹脂で形成されていて、容器本体９ａの両側面には、残量水位を示す目盛り９ｃが装備されている。

また加熱手段１１、１２は、図３及び図４に示すように、それぞれ給水受け皿１０の背面に密着状態に取り付けられたアルミダイキャスト１１ａ、１２ａで覆われたＵ字形状のシーズヒータ１１ｂ、１２ｂである。シーズヒータ１１ａ、１２ａのそれぞれ電極端子側１１ｃ、１２ｃのアルミダイキャスト１１ａ、１２ａには、それぞれの加熱手段の温度を検出する温度検出センサとしてのサーミスタ１６、１７が、アルミダイキャスト１１ａ、１２ａに埋設状態で装備されている。このサーミスタ１６、１７の検出信号は、図示せぬ制御回路（制御手段）によって監視され、それぞれ加熱手段１１、１２の動作制御（温度過昇防止制御、発熱量制御）に利用される。

図３に示すように複数の加熱手段１１、１２を用いて蒸気を発生させた際の、貯水タンク９の水ゼロ判定の様子について記述する。

貯水タンク９がタンク収納部１５に差し込まれた状態で、各加熱手段１１、１２を動作させ、シーズヒータ１１ａ、１２ａが発熱すると、アルミダイキャスト１１ｂ、１２ｂが加熱され、給水受け皿１０の背面から給水受け皿１０が加熱される。この際、サーミスタ１６、１７のいずれかが所定の検知温度レベルに達成すると、ポンプ１３が所定時間（ｔ１）動作することで、給水口１４ａから給水受け皿１０に水が所定量だけ滴下供給される。給水受け皿１０は加熱されているため給水された水が即温され気化する。基本的には、加熱手段１１、１２の両方を連続動作、ポンプ１３を所定のタイミングで間欠動作させることで、連続的に多量の蒸気が発生する。

特にサーミスタ１６、１７は、図７に示すように、貯水タンク９の水を給水口１４ａより給水されて給水受け皿１０底面全体に水がある場合には、加熱手段１１の温度上昇に伴い検出温度レベルが上昇するが、図中記号ａで示す所定のレベルで安定する。しかし、徐々に給水受け皿１０の水が減少すると、加熱手段１１、１２には通電が行われているので、サーミスタ１６の検出温度レベルが上昇し、ｂで示す上限基準値を超え、図示略の制御回路は、上限基準値を超えた時点で加熱手段１２への通電を遮断する。この時点でオーバシュートは有るものの、間欠動作制御させているポンプ１３により水が供給されると、サーミスタ１６の検出温度レベルが低下し、ｃで示す下限基準値に達した時点で、制御回路は、再び加熱手段１１への通電を実施してシーズヒータ１１ａを加熱する。この際サーミスタ１６の温度レベルは所定のレベル（図中記号ａ）まで低下する。

しかし、貯水タンク９内の水がゼロ付近になると、エアがみなどでポンプ１３での給水タンク９から、給水受け皿１０への給水量が減少し、サーミスタ１６の検出温度レベルは勿論のこと、サーミスタ１６の検出温度レベルが上昇し、ｂで示す上限基準値を超えるようになる。この際も、図示略の制御回路は、上限基準値を超えた時点で加熱手段１２及び加熱手段１１への通電を遮断するが、徐々に加熱手段１１の非通電時間（Ｔ）が長くなり、ポンプ１３からの給水がほぼゼロとなった際に閾値である通電時間（ｔ）を超えるようになる。この時点で、制御回路は、給水受け皿１０に水が無く加熱手段１１及び１２が空焼き状態であると判断して、ｄで示すように、加熱手段１１、１２への通電を遮断すると
共に、警報を発して蒸気加熱処理を停止させる制御を行う。

本実施例では、上記したように、単一のサーミスタ１６で、加熱手段の過昇温度防止制御と給水受け皿に水が無くなったときの異常検出を行うことができる。

また、上記した制御によって、ヒータの長寿命化と給水受け皿の耐熱温度内での使用を可能にするほか、給水受け皿に防汚のためのフッ素樹脂コーティングをした際にはその面の劣化を防止することができる。

また、図４に示す加熱手段１１のみを用いて蒸気を発生させた際の、貯水タンク９の水ゼロ判定は、加熱手段１２を通電制御しないとともに、ポンプの動作時間を約半分にするあるいは、動作間隔を約２倍にするだけであり、上記した内容とほぼ同じであり、記述を省略する。

また、本実施例では、加熱手段１１、１２としてアルミダイキャスト製のシーズヒータを使用したが、これらの代わりに、ガラス管ヒータ、プレートヒータ、プリントヒータ等を利用することも可能である。

（実施例２）
次に本発明の実施例２の形態について記載する。

構成要素、各加熱手段１１、１２、及びポンプの基本的なシーケンスについては、実施１の形態と同じであり記載を省略する。

サーミスタ１６、１７は、図８に示すように、貯水タンク９の水を給水口１４ａより給水されて給水受け皿１０底面全体に水がある場合には、加熱手段１１の温度上昇に伴い検出温度レベルが上昇するが、図中記号ａで示す所定のレベルで安定する。しかし、徐々に給水受け皿１０の水が減少すると、加熱手段１１、１２には通電が行われているので、サーミスタ１６の検出温度のレベルが急激に上昇し、ｂで示す上限基準値を超え、図示略の制御回路は、上限基準値を超えた時点で加熱手段１２への通電を遮断する。この時点でオーバシュートは有るものの、間欠動作制御させているポンプ１３により水が供給されると、サーミスタ１６の検出温度レベルが低下し、ｃで示す下限基準値に達した時点で、制御回路は、再び加熱手段１１への通電を実施してシーズヒータ１１ａを加熱する。この際サーミスタ１６の温度レベルは所定のレベル（図中記号ａ）とほぼ同レベルまで低下する。

しかし、貯水タンク９内の水がゼロ付近になると、エアがみなどでポンプ１３での給水タンク９から、給水受け皿１０への給水量が減少し、サーミスタ１６の検出温度レベルの変化率は勿論のこと、サーミスタ１６の検出温度レベルが上昇し、ｂで示す上限基準値を超えるようになる。この際も、図示略の制御回路は、上限基準値を超えた時点で加熱手段１２及び加熱手段１１への通電を遮断するが、徐々に加熱手段１１の温度低下率（Δαｔ）が小さくなり、ポンプ１３からの給水がほぼゼロとなった際に閾値である低下率（Δα）を下回るようになる。この時点で、制御回路は、給水受け皿１０に水が無く加熱手段１１及び１２が空焼き状態であると判断して、ｄで示すように、加熱手段１１、１２への通電を遮断すると共に、警報を発して蒸気加熱処理を停止させる制御を行う。

なお、本実施例では、上記したように、ヒータの非通電時間、温度低下率のみで判定したが、通電時間や、通電サイクル、温度上昇率などで判定を行うものであっても良い。

以上、説明した高周波加熱装置１においては、給水口１４ａに給水側に設けた加熱手段１１に設けたサーミスタ１６の検知温度レベルで水ゼロ判定を行うことができる。

従って、複数の加熱手段を保有させることで、高周波加熱装置の取り扱い性を向上しつつ（蒸発量の可変や高周波などとの組合せ調理方法）、複雑な制御回路を不要とすることができる。

また、給水受け皿の底形状を給水側に一番近いから一番遠い側に上り勾配となる形状とすれば、水受け皿の勾配により確実に給水側に近い給水受け皿に集まり、給水受け皿の残水を確実になくすことができる。

本発明に係る高周波加熱装置１の第１の実施例の外観斜視図同、高周波加熱装置を前面から見た時の概略構成図同、蒸気供給機構の概略構成図同、蒸気供給機構の概略構成図（ａ）同、貯水タンクの装着状態の説明図（ｂ）同、貯水タンクのタンク挿入口１を露出させた状態の説明図（ｃ）同、貯水タンクの抜き取り状態の説明図同、貯水タンの拡大斜視図同、蒸発量制御と異常検出とを説明する図第２の実施例における蒸発量制御と異常検出とを説明する図

１高周波加熱装置
２高周波発生手段（マグネトロン）
３加熱室
４蒸気供給機構
９貯水タンク
１０給水受け皿
１１加熱手段
１１ａアルミダイキャスト
１１ｂシーズヒータ
１２加熱手段
１２ａ組付けブロック
１２ｂシーズヒータ
１３ポンプ
１４給水路
１６サーミスタ
１７サーミスタ

Claims

被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、前記加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構と、前記高周波発生手段の出力と前記蒸気供給機構の加熱蒸気の供給量を制御する制御手段とを備え、前記蒸気供給機構は、装置本体に装備される貯水タンクと、前記貯水タンクの水を前記加熱室に装備された給水受け皿に導くポンプ及び給水路と、シーズヒータを覆うアルミダイキャスト製のブロックからなり前記給水受け皿を加熱し前記給水受け皿上の水を蒸発させる複数の加熱手段と、前記加熱手段のそれぞれに単一の温度検出センサとを設け、前記給水受け皿の底形状を給水側に一番近い側から一番遠い側に上り勾配となるようにし、前記制御手段は、前記温度検出センサの検出信号により個々の前記加熱手段の通電制御を行い、給水側に近い前記加熱手段に備えた前記温度検出センサの検知信号値が、前記加熱手段をＯＮからＯＦＦする閾値を超えた時点から、前記加熱手段をＯＦＦからＯＮする閾値を所定時間継続して越えた場合に前記貯水タンクの残量がゼロであると判定する高周波加熱装置。
制御手段は、温度検出センサの検知信号値の変化量が、所定の閾値を越えた或いは下回った際に水ゼロ判定を行う請求項１に記載の高周波加熱装置。
給水側に近い加熱手段は温度検出センサを給水側に配し、他の加熱手段は温度検出センサを給水側から遠くなる側に配した請求項１に記載の高周波加熱装置。
制御手段は、水ゼロ判定時に、加熱手段の動作を停止する請求項１または２に記載の高周波加熱装置。