JP4924197B2 - マイクロ波加熱装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被加熱物を誘電加熱するマイクロ波加熱装置およびプログラムに関するものである。

代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジは、代表的な被加熱物である食品を直接的に加熱できるので、なべや釜を準備する必要がない簡便さでもって生活上の不可欠な機器になっている。

近年は生活スタイルの変化にともない、調理の合理化に対してできあいのお惣菜や、冷凍保存食を積極的に利用したり、家族がそれぞれ個別に食事をとる個食化の傾向が進んでいる。このような生活スタイルの変化に対して複数の食材を同時に加熱することが望まれていたが、従来の均一加熱を主眼とした加熱方法では、複数の食材にほぼ同じ割合の加熱エネルギーが供給されるために複数の食材の量や、初期の温度が異なると、量の多い食材や、初期温度の低い食材は加熱不足になり、複数の食材を同時に適温に仕上げることは困難であった。

この課題に対して、被加熱物を載置するターンテーブルと、被加熱物の温度分布を検出する赤外線センサを備え、異なる温度の複数の食材を同時に加熱する場合、まず、ターンテーブルを回転させて赤外線センサで温度分布を検出することにより、高温あるいは低温の被加熱物の載置位置を検出し低温側の被加熱物をマイクロ波分布の強い位置に回転移動しその位置でターンテーブルを停止して低温側の被加熱物を積極的に加熱し、被加熱物の最高温度が所定の温度に到達した時点で温度検知とし、その後は加熱終了または追加加熱を実行する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３０４５６５号公報

しかしながら、従来のターンテーブルを用いた構成では、ターンテーブルに載置できる食器の大きさが限定されるため、複数同時に加熱できる食品の大きさの制約が大きく、使い勝手の悪いものであった。また、低温側の被加熱物をマイクロ波分布の強い位置に回転移動しその位置でターンテーブルを停止して低温側の被加熱物を積極的に加熱する構成であっても、マイクロ波分布の弱い位置に停止した被加熱物の加熱は進行するので、特に、冷凍と常温の食品とを同時に加熱する場合は、冷凍の食品に比べて常温の食品の温度上昇が早く、常温の食品の方が最高温度となり、最高温度が終了温度に到達した時点で温度検知とし、その後加熱終了または追加加熱を実行後に加熱を終了すると、冷凍側の食品の温度が低く、冷凍食品と常温食品とを同時に最適な状態に加熱することは難しかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数同時に加熱できる食品の大きさの制約を少なくし、冷凍と常温の食品を同時に最適な状態に加熱することができるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。

本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内のマイクロ波の分布を変化させる分布可変手段と、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検出手段の検出結果に基づき前記マイク
ロ波発生手段および前記分布可変手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別する冷凍常温複品判別手段と、前記温度分布検出手段が検出する温度が所定の検知温度に到達したかどうか判定する検知温度判定手段とを備え、前記冷凍常温複品判別手段が前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別すると前記検知温度判定手段が判定する検知温度を冷凍常温複品用の検知温度に変更する検知温度変更手段を備えたものである。

この構成により、温度分布検出手段は加熱室内の温度分布を検出し、制御手段は温度分布検出手段の検出結果に基づき、検出温度の低い領域にマイクロ波が集中するように分布可変手段を制御するので複数同時に加熱できる食品の大きさの制約を少なくでき、検知温度変更手段は冷凍常温複品判別手段が被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別すると、検知温度判定手段が判定する検知温度を冷凍常温複品用の検知温度に変更するので、被加熱物が冷凍と常温の複品の場合は検知温度を高く変更することが可能となり、冷凍の食品の温度上昇を促進し、冷凍と常温の食品を同時に最適な状態に加熱することができる。

本発明によれば、複数同時に加熱できる食品の大きさの制約を少なくし、冷凍と常温の食品を同時に最適な状態に加熱することができる。

第１の発明はマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内のマイクロ波の分布を変化させる分布可変手段と、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検出手段の検出結果に基づき前記マイクロ波発生手段および前記分布可変手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別する冷凍常温複品判別手段と、前記温度分布検出手段が検出する温度が所定の検知温度に到達したかどうか判定する検知温度判定手段と、前記冷凍常温複品判別手段が前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別すると前記検知温度判定手段が判定する検知温度を冷凍常温複品用の検知温度に変更する検知温度変更手段を備えた構成としたものである。

この構成により、温度分布検出手段は加熱室内の温度分布を検出し、制御手段は温度分布検出手段の検出結果に基づき、検出温度の低い領域にマイクロ波が集中するように分布可変手段を制御するので複数同時に加熱できる食品の大きさの制約を少なくでき、検知温度変更手段は冷凍常温複品判別手段が被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別すると、検知温度判定手段が判定する検知温度を冷凍常温複品用の検知温度に変更するので、被加熱物が冷凍と常温の複品の場合は検知温度を高く変更することが可能となり、冷凍の食品の温度上昇を促進し、冷凍と常温の食品を同時に最適な状態に加熱することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の制御手段は、加熱開始時に温度分布検出手段が検出する初期温度が所定の冷凍判定温度以下のポイントを冷凍ポイントと決定する冷凍ポイント決定手段と、加熱中に温度分布検出手段の検出温度より最高温度を抽出する最高温度抽出手段とを備え、冷凍常温複品判別手段は、冷凍ポイント決定手段で決定した冷凍ポイントが存在し、かつ、最高温度抽出手段で抽出した最高温度のポイントが冷凍ポイント以外のポイントである場合に前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別する構成としたものである。

この構成により、冷凍ポイント決定手段は加熱開始時に温度分布検出手段が検出する初
期温度から冷凍判定温度以下のポイントを冷凍ポイントと決定し、最高温度抽出手段は加熱中に温度分布検出手段の検出温度より最高温度を抽出し、冷凍常温複品判別手段は、冷凍ポイント決定手段で決定した冷凍ポイントが存在し、かつ、最高温度抽出手段で抽出した最高温度のポイントが冷凍ポイント以外のポイントである場合に前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別するので、検知温度判定手段が判定する検知温度を冷凍常温複品用の検知温度に変更することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の分布可変手段を、導波管から加熱室にマイクロ波を放射するための複数の回転アンテナと、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段で構成するものである。

この構成により、回転アンテナを回転駆動する駆動手段を制御して、回転アンテナの放射性指向性の強い部位を加熱室内の加熱が必要な領域に向けることで局所加熱を実現し、加熱室内のマイクロ波の分布を変化させることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明のマイクロ波加熱装置をコンピュータに実行させるためのプログラムである。プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明のマイクロ波加熱装置の一部あるいは全てを容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布が簡単にできる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定される物ではない。

（実施の形態１）
図１から図３は本発明に係る代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジの構成図で、図１は正面から見た断面図、図２は図１のＡ−Ａ‘断面図、図３は図１のＢ−Ｂ‘断面図である。

図１に示すように、電子レンジ３１は、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロン３２から放射されたマイクロ波を伝送する導波管３３と、導波管３３の上部に接続され幅方向寸法（約４１０ｍｍ）が奥行き方向寸法（約３１５ｍｍ）より大きい形状の加熱室３４と、代表的な被加熱物である食品（図示せず）を載置するため加熱室３４内に固定され、セラミックやガラスなどの低損失誘電材料からなるためにマイクロ波が容易に透過できる性質の載置台３５と、加熱室３４内の載置台３５より下方に形成されるアンテナ空間３７と、導波管３３内のマイクロ波を加熱室３４内に放射するため、導波管３３からアンテナ空間３７にわたり、加熱室３４の幅方向に対して対称位置に取り付けられた二つの回転アンテナ３８、３９と、回転アンテナ３８、３９を回転駆動できる代表的な駆動手段としてのモータ４０、４１と、モータ４０、４１を制御して回転アンテナ３８、３９の向きを制御する制御手段１００と、各回転アンテナ３８、３９の回転の原点を検出する原点検出機構を構成するフォトインタラプタ３６と、加熱室３４内の温度分布を検出する温度分布検出手段である赤外線センサ１０とを有する。

また、電子レンジ３１は、図２に示すようにドア６４を備えている。そして、設定手段６３がドア６４の下部に配置されている。設定手段６３は、使用者が、食品や調理内容に応じて様々な調理メニューを選択できるものである。この選択結果に基づき、制御手段１００はマグネトロン３２やモータ４０、４１を制御することができる。

回転アンテナ３８、３９は、放射指向性を有する構成である。本実施の形態１の電子レンジ３１は、回転アンテナ３８、３９のうちの少なくとも一方の放射指向性の強い部位を
所定の向きに制御して特定の食品を集中加熱する構成としている。具体的にどのように制御しているかについては後述する。

また、回転アンテナ３８、３９は、導波管３３と加熱室底面４２との境界面に設けられた直径約３０ｍｍで略円形の結合孔４３、４４を貫通する直径約１８ｍｍで略円筒状の導電性材料から成る結合部４５、４６と、結合部４５、４６の上端にかしめや溶接などで電気的に接続されて一体化され、概ね垂直方向よりも水平方向に広い面積を有する導電性材料から成る放射部４７、４８とを備える。

また、回転アンテナ３８，３９は、結合部４３、４４の中心が回転駆動の中心となるようにモータ４０、４１のシャフト４９、５０に嵌合された構成としている。放射部４７、４８は回転の方向に対して形状が一定ではないために放射指向性がある構成としている。

回転アンテナ３８、３９の回転の中心は加熱室３４内の中心から略等距離に配置する。この構成により、アンテナが一つの構成では通常は加熱しにくい加熱室内の中央付近を、回転アンテナ３８、３９の放射指向性の強い部分を中央付近に向けることにより加熱可能とするものである。

導波管３３は、図３のように上から見てＴ字型を成し、左右対称な形状であるため、マグネトロン３２から結合部４５、４６までの距離が等しく、かつ結合部４５、４６は加熱室３４の幅方向に対しても対称位置に取り付けられているので、マグネトロン３２から放射されるマイクロ波は導波管３３、回転アンテナ３８、３９を介して加熱室３４内にほぼ均等に分配される。

放射部４７、４８は同一の形状で、放射部上面５１、５２が略四辺形にＲを有する形状で、そのうち対向する２辺には加熱室底面４２側に曲げられた放射部曲げ部５３、５４を有し、その２辺の外側へのマイクロ波の放射を制限する構成である。加熱室底面４２と放射部上面５１、５２までの距離は約１０ｍｍ程度とし、放射部曲げ部５３、５４は、それよりも約５ｍｍ程度低い位置に引き下げられている。

そして，残る２辺は結合部４５、４６から端部までの水平方向の長さが異なり、結合部の中心からの長さが７５ｍｍ程度の端部５５、５６、結合部の中心からの長さが５５ｍｍ程度の端部５７、５８を構成している。また端部の幅方向の寸法はいずれも８０ｍｍ以上としている。この構成において回転アンテナ３８、３９は、結合部４５、４６から端部５７、５８の方向への放射指向性を強くすることができる。

この構成において一般的な食品を均一に加熱する場合は、従来の電子レンジと同様、特に置き場所にこだわる必要はなく、回転アンテナ３８、３９も従来同様に一定回転させてよい。一方、集中加熱する場合は、加熱室３４内の中央付近を加熱する場合、制御手段１００は、図４に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央という所定の向きに向けるように制御する。

回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央を向くとき、端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。

また、加熱室３４内の左側付近を加熱する場合、制御手段１００は、図５に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、左向き（加熱室３４をドア６４側から見て左側）に向けるように制御する。

回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、両方とも、加熱室３４をドア６４側から見て左側を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。

同様に、加熱室３４内の右側付近を加熱する場合、制御手段１００は、図６に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、右向き（加熱室３４をドア６４側から見て右側）に向けるように制御する。

回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が両方とも、加熱室３４をドア６４側から見て右側を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。

また、加熱室３４内の前方中央付近を加熱する場合、制御手段１００は、図７に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の前方（加熱室３４内の中央前方付近）に向けるように制御する。

図７に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、加熱室３４内の中央前方付近を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。

また、加熱室３４内の後方中央付近を加熱する場合、制御手段１００は、図８に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の後方（加熱室３４内の中央後方付近）に向けるように制御する。

図８に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、加熱室３４内の中央後方付近を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。

以上のように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、局所的に加熱したい場所に応じて回転アンテナの向きを制御するものであり。回転アンテナ３８、３９を所定の向きに向けるためには、モータ４０、４１としてステッピングモータを用いるとか、あるいは一定回転のモータであっても基準位置を検出して通電時間を制御するなどの手段が考えられる。

本実施の形態１の電子レンジ３１では、モータ４０、４１としてステッピングモータを用いており、各モータのシャフト４０、４１にそれぞれ原点検出機構を設けている。図９は図１のＤ−Ｄ‘断面図であり、この原点検出機構は、図９に示すように、シャフトを中心軸とする円板３６ａと、フォトインタラプタ３６とにより構成される。円板３６ａには、矩形状のスリット３６ｂが設けられている。

円板３６ａは、回転アンテナ３８、３９を回転させるモータのシャフト４９、５０の軸にそれぞれ共通に取り付けられていて、発光素子と受光素子とを備えたフォトインタラプタ３６の光路を遮るように回転するものである。

この構成により、スリット３６ｂがフォトインタラプタ３６の光路を通過するときは、前記光路を遮るものが無いので、スリットの通過時点を検出することができる。従って、
スリット３６ｂの位置を回転アンテナ３８、３９の原点と設定しておくことで、各モータに取り付けられたフォトインタラプタ３６により回転アンテナの原点を検出することができるものである。

また、制御手段１００は、原点検出機構で検出できる原点を基準として、回転アンテナ３８、３９の指向性の強い部分を局所加熱箇所に集中させるときの回転アンテナ３８、３９の角度（停止位置）を予め記憶しているアンテナ角度記憶部を有している。回転アンテナ３８、３９の動作を制御して局所加熱を実行する際には、アンテナ角度記憶部の情報が参照される。

なお、ここまで、回転アンテナが二つの場合について説明してきたが、回転アンテナの数はこれに限られず二個以上の複数個でも良く、例えば、図１０に示すように、三つの回転アンテナを有する構成としても良い。図１０に示す状態では、各回転アンテナの端部が、加熱室内の中央付近を向いており、その中央付近に位置する食品を集中的に加熱することができる。

次に、図１１を参照して、本実施の形態１の電子レンジ３１が備える温度検出手段について説明する。この温度検出手段は、基板１９上に一列に並んで設けられた複数の赤外線検出素子１３と、基板１９全体を収納するケース１８と、ケース１８を赤外線検出素子１３が並んでいる方向と垂直に交わる方向に移動させるステッピングモータ１１と、を備えるものである。

基板１９上には、赤外線検出素子１３を封入する金属製のカン１５と、赤外線検出素子の動作を処理する電子回路２０とが設けられている。また、カン１５には赤外線が通過するレンズ１４が設けられている。また、ケース１８には、赤外線を通過させる赤外線通過孔１６と、電子回路２０からのリード線を通過させる孔１７とが設けられている。

この構成により、ステッピングモータ１１が回転運動することで、ケース１８を、赤外線検出素子１３が一列に並んでいる方向とは垂直方向に移動させることができる。

図１２は、図１中のＣ−Ｃ‘断面における赤外線温度検出スポットを説明する図である。図１３に示すように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、温度検出手段のステッピングモータ１１が往復回転動作することにより、加熱室３４内のほぼ全ての領域の温度分布を検出することができるものである。

具体的には、例えば、まず図１２中のＡ１〜Ａ４の領域の温度分布を、温度検出手段が有する一列に並んだ温度検出素子１３（例えば、赤外線センサ）が同時に検出する。次に、ステッピングモータ１１が回転動作しケース１８が移動するとき、温度検出素子１３がＢ１〜Ｂ４の領域の温度分布を検出する。さらに、ステッピングモータ１１が回転動作してケース１８が移動するとき、温度検出素子１３がＣ１〜Ｃ４の領域の温度分布を検出し、同様に、Ｄ１〜Ｄ４の領域の温度分布が検出される。

また、上述の動作に続けて、ステッピングモータ１１が逆回転することで、Ｄ１〜Ｄ４の領域側から、Ｃ１〜Ｃ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ａ１〜Ａ４の順に、温度分布を検出する。温度分布検出手段は、以上の動作を繰り返すことで、加熱室３４内の全体の温度分布を検出することができる。

次に、図１４を参照して、制御手段１００の概略構成を説明する。

制御手段１００は、赤外線センサ１０が検出する各温度検出箇所のうち、加熱室３４内
に載置された被加熱物が食品であるか否かを判定し食品ポイントとして確定する食品ポイント確定手段１０１、食品と判定された食品ポイントの温度を基に回転アンテナ２８、３９の動作を制御するアンテナ制御部１０２、食品ポイント確定手段１０１により確定された食品ポイントから最高温度を抽出する最高温度抽出手段１０３、食品ポイント確定手段１０１及び最高温度抽出手段１０３の結果を基に被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別する冷凍常温複品判定手段１０４、最高温度抽出手段１０３が抽出した最高温度が検知温度に到達したかどうか判定する検知温度判定手段１０５、冷凍常温複品判定手段１０４の判別結果によって検知温度判定手段１０５で判定する検知温度を変更する検知温度変更手段１０６、最高温度抽出手段１０３が抽出した最高温度が検知温度に到達するまでの間、マグネトロン３２を制御する検知前加熱制御手段１０７、検知温度に到達後にマグネトロン３２を制御する検知後加熱制御手段１０８とを有する構成である。

食品ポイント確定手段１０１は、被加熱物の初期温度分布を記憶する初期温度分布記憶部１０９と、初期温度分布記憶部１０９に記憶された初期温度が所定の冷凍判定温度（例えば０℃）以下のポイントを冷凍ポイントと決定する冷凍ポイント決定手段１１０と、被加熱物の単位時間あたりの温度上昇率を算出する温度上昇率算出部１１１とを有し、冷凍ポイント決定手段１１０で決定した冷凍ポイントと、温度上昇率算出部１１１で算出した温度上昇率が所定値以上となるポイントとを合わせて食品ポイントとして確定する。

これは、温度を検出した箇所が、被加熱物を載せる載置台であるのか又は加熱対象である食品であるのかを判定するものである。すなわち、冷凍の食品の初期温度が載置台に比べて明らかに低いという特性、及び、加熱中に載置台はマイクロ波を透過してほとんど温度上昇しないが、食品はマイクロ波を吸収して温度上昇しやすいという特性の違いにより判別するものである。

アンテナ制御部１０２は、加熱室内を均一加熱させるべく回転アンテナ３８、３９の動作を制御する分散加熱モード制御部１１２と、被加熱物の低温部分を加熱すべく回転アンテナ３８、３９の動作を制御する局所加熱（スポット加熱）モード制御部１１３と、食品ポイント確定手段１０１で確定された食品ポイントの中から最低温度のポイントを抽出する低温部抽出部１１4を有とを有する構成である。

分散加熱モード制御部１１２は、例えば、マイクロ波発振中に所定の位置で停止させることで局所的な加熱のできる二つの回転アンテナ３８、３９を、その停止位置を刻々と変化させることで分散加熱を実現したり、回転アンテナ３８、３９を連続的に回転させることで分散加熱を実現したり、また、回転アンテナ３８、３９の停止位置をランダムに変えることで分散加熱を実現する構成である。

局所加熱モード制御部１１３は、低温部抽出部１１４より最低温度ポイントの情報を得て、局所加熱すべく回転アンテナ３８、３９の向きを制御する構成である。

例えば、最低温度ポイントが、図１２中のＢ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３のいずれかであれば、回転アンテナ３８、３９が中央を加熱する向き、すなわち図４に示した停止位置に回転アンテナ３８、３９を停止させる。

また、最低温度ポイントが、図１２中のＢ１、Ｃ１のいずれかであれば、回転アンテナ３８，３９が左方向を加熱する向き、すなわち図５に示した停止位置に回転アンテナ３８、３９を停止させる。

また、最低温度ポイントが、図１２中のＢ４、Ｃ４のいずれかであれば、回転アンテナ３８，３９が右方向を加熱する向き、すなわち図６に示した停止位置に回転アンテナ３８
、３９を停止させる。

また、最低温度ポイントが、図１２中のＡ２、Ａ３のいずれかであれば、回転アンテナ３８，３９が前方を加熱する向き、すなわち図７に示した停止位置に回転アンテナ３８、３９を停止させる。

また、最低温度ポイントが、図１２中のＤ２、Ｄ３のいずれかであれば、回転アンテナ３８，３９が後方を加熱する向き、すなわち図８に示した向きに回転アンテナ３８、３９を停止させる。

最高温度抽出手段１０３は食品ポイント確定手段１０１により確定された食品ポイントから最高温度を抽出する。

冷凍常温複品判別手段１０４は、冷凍ポイント決定手段１１０及び最高温度抽出手段１０３の結果を参照し、冷凍ポイントが存在し、かつ、最高温度のポイントが冷凍ポイント以外のポイントであった場合に被加熱物が冷凍と常温の複品であると判別する。

検知温度変更手段１０６は検知温度Ａ１１５と、検知温度Ｂ１１６の２つの定数を有しており、冷凍常温複品判別手段１０４が被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別すると検知温度Ａ１１５を選択し、被加熱物が冷凍と常温の複品以外であると判別すると検知温度Ｂ１１６を選択する。

そして、検知温度判定手段１０５は最高温度抽出手段１０３で抽出した最高温度が検知温度変更手段１０６で選択された検知温度に到達したかどうか判定し、検知温度に到達するまでは検知前加熱制御手段１０７がマグネトロン３２を制御して被加熱物を加熱する。

ここで、検知温度Ａ１１５（例えば８０℃）は検知温度Ｂ１１６（例えば６０℃）よりも高い値ととする。これにより、被加熱物が冷凍と常温の複品であった場合には、最高温度抽出手段１０３で抽出した最高温度がより高い検知温度に到達するまで、検知前加熱制御手段１０７が加熱することになり、被加熱物が冷凍と常温の複品以外の場合と比べて加熱時間を長くすることができ、冷凍側の食品の温度を十分に上げることができる。

そして、最高温度抽出手段１０３で抽出した最高温度が検知温度変更手段１０６で選択された検知温度に到達後は検知後加熱制御手段１０８がマグネトロン３２を制御して被加熱物を加熱する。検知後加熱制御手段１０８は、例えば、加熱開始から検知温度判定手段１０５が検知温度の到達を判定するまでの時間、すなわち、検知前加熱制御手段１０７による加熱制御を行った時間に、所定の値を積算した時間だけ加熱を行うものである。

次に、本実施の形態１の電子レンジ３１の検知前の動作について図１５を参照して説明する。

まず、使用者がボタンを押すなど加熱開始の指示があれば検知前加熱制御手段１０７が検知前加熱時間Ｔ０の計時を開始し（Ｓ３０１）、マグネトロン３２を制御してマイクロ波を発生させ、そのマイクロ波が導波管３３を介して加熱室３４内に伝送するなど、加熱を開始する（Ｓ３０２）。このとき、温度分布検出手段１０は、加熱初期時点での加熱室３４内の温度分布を検出し、初期温度分布記憶部１０９は温度分布の検出結果を記憶する（Ｓ３０３）。

次に、アンテナ制御部１０２は分散加熱モード制御部１１２を制御して分散加熱を実現するために、例えば、回転アンテナ３８、３９を一定速度で回転させる（Ｓ３０４）。

次に冷凍ポイント決定手段１１０は初期温度分布記憶部１０９に記憶された各ポイントの温度が冷凍判定温度以下かどうか判定し（Ｓ３０５）、冷凍判定温度以下のポイントがあればそのポイントを冷凍ポイントと決定する（Ｓ３０６）。

一定時間経過後、温度分布検出手段１０は、再び加熱室３４内の温度分布を検出する（Ｓ３０７）。そして、食品ポイント確定手段１０１は冷凍ポイント決定手段１１０で決定した冷凍ポイントと、温度上昇率算出部１１１で算出した温度上昇率が所定値以上となるポイントとを合わせて食品ポイントとして確定する（Ｓ３０８）。

次にアンテナ制御部は、確定した食品ポイントの中の温度差が所定値（例えば１０℃）以上かどうか判断し（Ｓ３０９）、所定値以上であれば局所加熱モード制御部１１３が、低温部抽出部１１４が抽出した食品ポイント中の最低温度のポイントにマイクロ波が集中するように回転アンテナ３８、３９を制御する（Ｓ３１０）。一方、食品ポイントの中の温度差が所定値未満であれば、分散加熱モード制御部１１２が分散加熱を実現するよう回転アンテナ３８、３９を制御する（Ｓ３１１）。

次に、冷凍ポイント決定手段１１０が決定した冷凍ポイントが存在し（Ｓ３１２−Ｙｅｓ）、かつ、最高温度抽出手段１０３が抽出した最高温度のポイントが冷凍ポイント決定手段１１０で決定した冷凍ポイント以外のポイントであった場合（Ｓ３１３−ＮＯ）に、冷凍常温複品判別手段１０４は被加熱物が冷凍と常温の複品であると判別し、検知温度変更手段１０６は、検知温度判定手段１０５で判定する検知温度として、冷凍常温複品用の定数である検知温度Ａを選択する（Ｓ３１４）。

一方、冷凍ポイント決定手段１１０が決定した冷凍ポイントが存在しない（Ｓ３１２−Ｎｏ）場合、または、最高温度抽出手段１０３が抽出した最高温度のポイントが冷凍ポイント決定手段１１０で決定した冷凍ポイントであった場合（Ｓ３１３−Ｙｅｓ）に、冷凍常温複品判別手段１０４は被加熱物が冷凍と常温の複品以外であると判別し、検知温度変更手段１０６は、検知温度判定手段１０５で判定する検知温度として、冷凍常温複品以外用の定数である検知温度Ｂを選択する（Ｓ３１５）。

次に検知温度判定手段１０５は、最高温度抽出手段１０３で抽出した最高温度が、検知温度変更手段１０６で選択した検知温度に到達したかどうか判定し（Ｓ３１６）、検知温度に到達していない場合は再び温度分布を検出し（Ｓ３０７）、以下同じ動作を繰り返す。

また、Ｓ３１６で最高温度が検知温度に到達していた場合は、検知前加熱制御手段１０７は検知前加熱時間Ｔ０の計時を終了し（Ｓ３１７）、検知前加熱制御手段１０７による加熱制御から、検知後加熱制御手段１０８による加熱制御に切り替える。

次に、本実施の形態１の電子レンジ３１の検知後の動作について図１６を参照して説明する。

検知後加熱制御手段１０８は、まず、検知前加熱時間Ｔ０に所定の定数Ｋ（例えば０．５）を積算し、検知後加熱時間Ｔ１を算出し（Ｓ３１８）、検知後加熱時間Ｔ１の計時を開始する（Ｓ３１９）。

検知後加熱時間Ｔ１が経過していなければ（Ｓ３２０−Ｎｏ）、温度分布検出手段１０が温度分布を検出し（Ｓ３２１）、アンテナ制御部１０２は、食品ポイントの中の温度差が所定値（例えば１０℃）以上かどうか判断し（Ｓ３２２）、所定値以上であれば局所加
熱モード制御部１１３が、低温部抽出部１１４が抽出した食品ポイント中の最低温度のポイントにマイクロ波が集中するように回転アンテナ３８、３９を制御する（Ｓ３２３）。一方、食品ポイントの中の温度差が所定値未満であれば、分散加熱モード制御部１１２が分散加熱を実現するよう回転アンテナ３８、３９を制御する（Ｓ３２４）。そして、Ｓ３２０に戻り、以下の動作を繰り返す。

そして、Ｓ３２０で、検知後加熱時間Ｔ１が経過すると、検知後加熱制御手段１０８はマグネトロン３２を停止し、加熱を終了する。

以上のように、本実施の形態の電子レンジ３１は、温度分布検出手段１０は加熱室内の温度分布を検出し、制御手段１００は温度分布検出手段１０の検出結果に基づき、検出温度の低い領域にマイクロ波が集中するように分布可変手段である回転アンテナ３８、３９を制御するので複数同時に加熱できる食品の大きさの制約を少なくでき、検知温度変更手段１０６は冷凍常温複品判別手段１０４が被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別すると、検知温度判定手段１０５が判定する検知温度を冷凍常温複品用の検知温度に変更するので、被加熱物が冷凍と常温の複品の場合は検知温度を高く変更することが可能となり、冷凍の食品の温度上昇を促進し、冷凍と常温の食品を同時に最適な状態に加熱することができる。

また、冷凍ポイント決定手段１１０は加熱開始時に温度分布検出手段１０が検出する初期温度から冷凍判定温度以下のポイントを冷凍ポイントと決定し、最高温度抽出手段１０３は加熱中に温度分布検出手段１０の検出温度より最高温度を抽出し、冷凍常温複品判別手段１０４は、冷凍ポイント決定手段１１０で決定した冷凍ポイントが存在し、かつ、最高温度抽出手段１０３で抽出した最高温度のポイントが冷凍ポイント以外のポイントである場合に前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別するので、検知温度判定手段１０５が判定する検知温度を冷凍常温複品用の検知温度に変更することができる。

また、回転アンテナ３８、３９を回転駆動する駆動手段４０、４１を制御して、回転アンテナ３８、３９の放射性指向性の強い部位を加熱室内の加熱が必要な領域に向けることで局所加熱を実現し、加熱室内のマイクロ波の分布を変化させることができる。

また、本発明は上記実施の形態で説明したマイクロ波加熱装置の各手段の動作をマイクロコンピュータに実行させるプログラムとしても提供するものである。プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明のマイクロ波加熱装置の一部あるいは全てを容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布が簡単にできる。

なお、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。例えば本実施の形態において、検知温度は、被加熱物が冷凍と常温の複品である場合とそうでない場合のそれぞれについて、予め定められた値であったが、被加熱物が冷凍と常温の複品以外の場合の検知温度を定め、被加熱物が冷凍と常温の複品である場合には、冷凍と常温の複品以外の場合の検知温度に所定の値（例えば２０℃）を加算した値を検知温度としても良い。

この場合、被加熱物が冷凍と常温の複品である場合の検知温度は、冷凍と常温の複品以外の場合の検知温度に対応して決まり、使用者が好みの設定温度（検知温度に対応）を設定して加熱する様な構成においては、被加熱物が冷凍と常温の複品である場合とそうでない場合のそれぞれについて設定温度ごとに定数を設定する必要がなくなり、記憶容量を低
減できる。

また、検知後加熱制御手段は１０８による加熱は、検知前加熱制御手段１０７による加熱制御を行った時間Ｔ０に、所定の値Ｋを積算した時間だけ加熱を行う構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、低い温度で加熱を終了させたい場合には検知後加熱制御手段は１０８による加熱を行わず（Ｋ＝０）、加熱を終了させても良い。

また、本実施の形態において、第２の検知温度は、被加熱物が冷凍と常温の複品である場合とそうでない場合のそれぞれについて、予め定められた値であったが、第２の検知温度が第１の検知温度から所定の温度差を減算した値とし、被加熱物が冷凍と常温の複品である場合とそうでない場合のそれぞれについて、温度差を定数として設定し、冷凍常温複品判別手段が被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別すると、温度差を冷凍常温複品用の定数に変更する構成としてもよい。この場合、第２の検知温度は第１の検知温度に対応して決まり、使用者が好みの設定温度（第１の検知温度に対応）を設定して加熱する様な構成においては、被加熱物が冷凍と常温の複品である場合とそうでない場合のそれぞれについて設定温度ごとに定数を設定する必要がなくなり、記憶容量を低減できる。
また、面積、重量の大きい冷凍の食品を加熱する場合にも、検知温度を高く変更することで、加熱時間が長くなり、冷凍と常温の複品でなくても、仕上がりを良くすることができる。

以上のように、本発明は、加熱室に配置された回転アンテナの放射指向性の強い部位を所定の向きに制御して特定の被加熱物を集中加熱することができるので、食品などの各種誘電体の加熱、解凍、陶芸加熱、乾燥、焼結、或いは生体化学反応等の用途にも適用することができるものである。

本発明の実施の形態１のマイクロ波加熱装置を正面から見た断面構成図 同マイクロ波加熱装置を側面から見た断面構成図（図１中のＡ−Ａ‘断面図） 同マイクロ波加熱装置を上から見た断面構成図（図１中のＢ−Ｂ‘断面図） 加熱室内の中央付近を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図 加熱室内の左側を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図 加熱室内の右側を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図 加熱室内の前方を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図 加熱室内の後方を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図 回転アンテナの原点検出機構を説明する図（図１中のＤ−Ｄ‘断面図） 三つの回転アンテナを有する構成のマイクロ波加熱装置の平面断面図 温度分布検出手段の概略断面構成図 図１中のＣ−Ｃ‘断面における赤外線温度検出スポットを説明する図 赤外線温度検出スポットを説明するマイクロ波加熱装置の正面断面構成図 制御手段の概略構成図 制御手段の検知前の動作を説明するフローチャート 制御手段の検知後の動作を説明するフローチャート

符号の説明

１０ 赤外線センサ（温度分布検出手段）
３１ 電子レンジ（マイクロ波加熱装置 ）
３２ マグネトロン（マイクロ波発生手段 ）
３３ 導波管
３４ 加熱室
３８、３９、 回転アンテナ（分布可変手段）
４０、４１ モータ（駆動手段）
１００ 制御手段
１０３ 最高温度抽出手段
１０４ 冷凍常温複品判別手段
１０５ 検知温度判定手段
１０６ 検知温度変更手段
１１０ 冷凍ポイント決定手段

Claims (4)

1. マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内のマイクロ波の分布を変化させる分布可変手段と、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検出手段の検出結果に基づき前記マイクロ波発生手段および前記分布可変手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別する冷凍常温複品判別手段と、前記温度分布検出手段が検出する温度が所定の検知温度に到達したかどうか判定する検知温度判定手段と、前記冷凍常温複品判別手段が前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別すると前記検知温度判定手段が判定する検知温度を冷凍常温複品用の検知温度に変更する検知温度変更手段を備えたマイクロ波加熱装置。
2. 制御手段は、加熱開始時に温度分布検出手段が検出する初期温度が所定の冷凍判定温度以下のポイントを冷凍ポイントと決定する冷凍ポイント決定手段と、加熱中に温度分布検出手段の検出温度より最高温度を抽出する最高温度抽出手段とを備え、冷凍常温複品判別手段は、冷凍ポイント決定手段で決定した冷凍ポイントが存在し、かつ、最高温度抽出手段で抽出した最高温度のポイントが冷凍ポイント以外のポイントである場合に前記被加熱物が冷凍と常温の複品であることを判別する請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
3. 分布可変手段は、導波管から加熱室にマイクロ波を放射するための複数の回転アンテナと、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段で構成する請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
4. 請求項１〜３のいずれか記載のマイクロ波加熱装置において少なくとも一つの手段をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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