JP5066063B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、重量の異なる複数の被加熱物を同時に加熱することができる高周波加熱装置に関するものである。

従来、複数の重量検出手段を用いて、加熱する食品の重量及び位置情報を検出できる加熱調理器が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載された加熱調理器は、複数の重量検出手段により食品の重量や食品を載置した位置情報を検出し、前記重量から食品の加熱時間を設定し、位置情報から食品に照射するマグネトロンからの電磁波を回転アンテナの回転により制御し、食品が搭載されている位置に電磁波を集中的に照射して加熱時間を早く、無駄な空間への電磁波照射を省くことで省エネ化を図っている。

特開２００３−１８５１４７号公報

特許文献１に記載の技術では、食品載置台に複数の食品を載置した状態で、該食品の重量と位置情報を算出して加熱するので、重量の異なる複数の食品を同時に加熱した場合、重量の重い食品と軽い食品では仕上がり温度に差を生じ、重量の軽い食品は過加熱となり、重量の重い食品は加熱不足となる傾向が想定される。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、請求項１では、被加熱物を加熱する加熱室と、該加熱室の底面に載置されたテーブルプレートと、該テーブルプレートを支持し、該テーブルプレートに載置した前記被加熱物の重量を検知する複数の重量検出手段と、前記被加熱物を加熱するマイクロ波エネルギーを発生するマグネトロンと、前記加熱室の底面に設けられ、前記マイクロ波エネルギーの放射方向をコントロールする回転アンテナと、該回転アンテナを回転させる回転アンテナ駆動手段と、前記回転アンテナの回転位置を検出するアンテナ位置検出手段と、前記重量検出手段により前記被加熱物の重量と位置情報を検出し、該位置情報を基に前記アンテナ位置検出手段の信号を取り込み、前記回転アンテナ駆動手段を制御する制御手段と、該制御手段に調理条件等を入力できる入力手段とを備えた高周波加熱装置において、前記入力手段に、複数の前記被加熱物を時間差を設けて前記テーブルプレートに載置したときに、前記重量検出手段により前記複数の被加熱物の重量を検出して前記制御手段に入力できる入力キーを設け、前記制御手段は、前記入力キーからの入力を受けると、前記複数の被加熱物の夫々の重量値から前記複数の被加熱物の加熱時間と位置情報を算出して前記回転アンテナの停止時間と停止位置を計算し、前記複数の被加熱物の加熱を制御するものである。

また、請求項２では、前記被加熱物を載置するタイミングをブザー音やＬＥＤを点灯させて知らせるものである。

本発明によれば、重量の異なる複数の被加熱物を同時に加熱する場合でも、夫々の被加熱物の重量と位置情報を的確に検出することが可能となり、これによって、夫々の被加熱物に適した温度になるように同時に加熱することが可能となり、全体として加熱ムラを少なくすることができる。

以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

図１から図５は、本実施例の主要部分を示すもので、図１はオーブン機能を組み込んだ高周波加熱装置本体を前面側から見た斜視図、図２は同本体を後方側から見た斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は本体の外枠を取り外し、ドアを開けて本体内部が見える状態の斜視図、図５は同本体の外枠を取り外し、後方内部が見える状態の斜視図である。

図において、高周波加熱装置の本体１は、加熱室２８に加熱する被加熱物である食品を入れ、マイクロ波エネルギーやヒータの熱で加熱する。

ドア２は、加熱室２８に被加熱物を出し入れするために開閉するもので、ドア２を閉めることで加熱室２８を密閉状態にし、被加熱物を加熱する時に使用するマイクロ波の漏洩を防止し、ヒータの熱を封じ込め、効率良く加熱することを可能とする。

取っ手９は、ドア２に取り付けられ、ドア２の開閉を容易にするもので、手で握りやすい形状になっている。

ガラス窓３は、調理中の被加熱物の状態が確認できるようにドア２に取り付けられ、ヒータ等の発熱による高温に耐えるガラスを使用している。

入力手段７１は、ドア２の前面下側の操作パネル４に設けられ、マイクロ波加熱やヒータ加熱等の加熱手段や加熱する時間等の調理条件を入力するための操作部６と、操作部６から入力された内容や調理の進行状態を表示する表示部５とで構成され、さらに操作部６には、複数の重量の異なる食品を時間差を設けて後述するテーブルプレート２４に載置したときに、後述する重量検出手段２５により前記食品の重量を検出して後述する制御手段７２に入力できる入力キー６ａが設けられている。

外枠７は、高周波加熱装置の本体１の上面と左右側面を覆うキャビネットである。

後板１０は、前記したキャビネットの後面を形成するものであり、上部に外部排気ダクト１８が取り付けられ、該外部排気ダクト１８の取り付けられる内側に、被加熱物である食品から排出した蒸気や本体１の内部の部品を冷却した後の冷却風（廃熱）３９を排出する排気孔３６が設けられている。

また、外部排気ダクト１８は、排気孔３６を通過した冷却風（廃熱）を本体１の外に排出するもので、排気は外部排気ダクト１８の外部排気口８から排出し、排気の排出方向は本体１の上部方向で且つ前面側に排気する。

機械室２０は、加熱室底面２８ａと本体１の底板２１との間の空間部に設けられ、底板２１上には被加熱物を加熱するためのマグネトロン３３，マグネトロン３３に接続された導波管４７，制御手段７２が組み込まれた制御基板２３、その他後述する各種部品、これらの各種部品を冷却する冷却手段５０等が取り付けられている。

加熱室底面２８ａは、略中央部が凹状に窪んでおり、その中に回転アンテナ２６が設置され、マグネトロン３３より放射されるマイクロ波エネルギーは、導波管４７，回転アンテナ駆動手段４６の出力軸４６ａが貫通する結合穴４７ａを通して回転アンテナ２６の下面に流入し、該回転アンテナ２６で拡散されて加熱室２８に放射される。回転アンテナ２６は、回転アンテナ駆動手段４６の出力軸４６ａに連結されている。

冷却手段５０は、底板２１に取り付けられた冷却モータにファンが連結されており、この冷却手段５０によって送風される冷却風３９は、機械室２０内の自己発熱するマグネトロン３３やインバータ基板２２，重量検出手段２５等を冷却し、加熱室２８の外側と外枠７の間および熱風ケース１１ａと後板１０の間を流れ、外枠７と後板１０を冷却しながら排気孔３６を通り、外部排気ダクト１８の外部排気口８より排出される。

加熱室２８の後部には熱風ユニット１１が取り付けられ、熱風ユニット１１は、加熱室奥壁面２８ｂの後部側に熱風ケース１１ａを設け、該熱風ユニット１１内には加熱室２８内の空気を効率良く循環させる熱風ファン３２とその外周側に位置するように熱風ヒータ１４が取り付けられ、加熱室奥壁面２８ｂには空気の通り道となる熱風吸気孔３１と熱風吹出し孔３０が設けられている。

熱風ファン３２は、熱風ケース１１ａの外側に取り付けられた熱風モータ１３の軸と熱風ケース１１ａに設けた穴を通して連結し、熱風ヒータ１４で循環する空気を加熱する。

熱風モータ１３は、加熱室２８や熱風ヒータ１４からの熱によって温度上昇するため、それを防ぐために、熱風モータカバー１７によって囲われている。

冷却ダクト１６は、略筒状に形成されていて熱風ケース１１ａと後板１０との間に位置し、上端開口部を熱風モータカバー１７の下面に接続し、下端開口部を冷却手段５０の吹出し口５３に接続し、冷却手段５０からの冷却風３９の一部を熱風モータカバー１７内に取り入れるようにしている。

加熱室２８の天面の裏側には、ヒータよりなるグリル加熱手段１２が取り付けられている。グリル加熱手段１２は、マイカ板にヒータ線を巻き付けて平面状に形成し、加熱室２８の天面裏側に押し付けて固定し、加熱室２８の天面を加熱して加熱室２８内の被加熱物である食品を輻射熱によって焼くものである。

また、加熱室底面２８ａには、複数個の重量検出手段２５、例えば前側左右に右側重量センサ２５ａ，左側重量センサ２５ｂ、後側中央に奥側重量センサ２５ｃが設けられ、その上にテーブルプレート２４が載置されている。

テーブルプレート２４は、被加熱物である食品を載置するためのもので、ヒータ加熱とマイクロ波加熱の両方に使用できるように耐熱性を有し、かつ、マイクロ波の透過性が良く、衛生面でも問題がない磁器等の材料で成形されている。

次に、図６から図８を用いて内部の詳細な構造を説明する。

図６は重量検出手段の概略構造を示す断面図、図７は回転アンテナとその周辺構造を説明する概略斜視図、図８は加熱室底面の回転アンテナと重量検出手段とを説明する説明図である。

まず、図６により重量検出手段について説明する。

重量検出手段２５は、加熱室底面２８ａの機械室２０側に取り付けられ、プランジャー６７のみが加熱室底面２８ａから加熱室２８へ臨んでおり、その上にテーブルプレート２４を載置している。

重量検出手段２５は、本実施例では静電容量式の検出手段を用いている。その詳細は、薄板の金属材で作られた可動電極６８と固定電極６９から構成され、固定電極６９と可動電極６８は略平行に対向して所定の隙間、すなわち検出空間７０を保持し、その検出空間７０にコンデンサを形成する。そして、テーブルプレート２４に載置された食品の重さに応じてプランジャー６７が押されると、その下面の可動電極６８が移動し、静置している固定電極６９との検出空間７０で決まる静電容量を後述する制御手段７２に送り、制御手段７２は、事前に記憶しているテーブルプレート２４の重量を差し引いて食品の重量を求める。

次に回転アンテナとその周辺構造について、図７により説明し、回転アンテナとテーブルプレート及び重量検出手段の位置関係を図８により説明する。

マグネトロン３３から放射されるマイクロ波エネルギーは、図３で述べたように、マグネトロン３３に接続されている導波管４７の中を通り、導波管４７の結合穴４７ａから加熱室底面２８ａの略中央に設けられた回転アンテナ２６の下面に流入し、回転アンテナ２６によって撹拌されて加熱室２８内に放射される。

回転アンテナ２６は、回転アンテナ駆動手段４６によって回転し、加熱室２８に置かれた食品にムラなくマイクロ波エネルギーを放射する。回転が停止した場合は食品の受けるマイクロ波エネルギーは不均衡になり加熱ムラが生じる。従って、意図的に回転アンテナ２６を止め、加熱の不均衡になる特性を利用して加熱効率を良くすることが可能である。

回転アンテナ２６の形状や回転穴２６ａの数，形状は、加熱室２６の大きさ等に応じて調整する。

例えば、回転アンテナ２６に回転穴２６ａを１ヵ所設けることで、回転穴２６ａ側から強いマイクロ波エネルギーが放射されるとした場合、回転アンテナ２６を止めることで回転穴２６ａ側の食品が強く加熱（回転アンテナ２６の回転穴２６ａ側で加熱される強さは、他の周囲より４倍強く加熱されるように設定したとする）される。また、回転アンテナ２６を回転することで、テーブルプレート２４のどの位置に食品を載置しても均一に加熱することが可能である。

回転アンテナ駆動手段４６は、同期モータが使用され、印加される周波数によって回転数が決定する。ここで使用するアンテナ駆動手段４６は、該駆動手段４６内にモータと減速器を設け、印加する電源の周波数が５０Ｈｚの時は出力軸４６ａが１回転に要する時間は１２秒で、周波数が６０Ｈｚの時は１０秒である。

回転アンテナ駆動手段４６の出力軸４６ａには、凸形状のレバー６４ａと略円板状の回転アンテナ２６が固定され、レバー６４ａの先端には出力軸４６ａが１回転する毎にレバー６４ａの先端と接触してアンテナ位置検出手段６５のスイッチをＯＮするレバー検出手段６４ｂが設けられている。

アンテナ位置検出手段６５は前記したレバー６４ａとレバー検出手段６４ｂとで構成されており、後述する制御手段７２は、レバー６４ａとレバー検出手段６４ｂの働きによって回転アンテナ駆動信号４６ｂをＯＮ／ＯＦＦし、回転アンテナ駆動手段４６の回転を制御するとともに、アンテナ位置検出信号６５ａによってアンテナ位置検出手段６５のスイッチのＯＮ信号を得る。

また、制御手段７２は、アンテナ位置検出信号６５ａのＯＮ信号を確認することで回転アンテナ２６が回転していることを確認できる。

さらに、回転アンテナ２６の特定の位置とレバー検出手段６４ｂのスイッチがＯＮする位置を決められた位置になるように、例えば回転アンテナ駆動手段４６の出力軸４６ａをＤカットし、Ｄカットに合わせて、回転アンテナ２６とリバー６４ａの軸受け部をＤカットして軸に固定することで、レバー検出手段６４ｂのスイッチがＯＮした後の経過時間で回転アンテナ２６の回転穴２６ａの停止する位置を制御手段７２により確実に制御できる。

重量検出手段２５は、テーブルプレート２４に食品を載置した場合でも安定して支持できるように加熱室底面２８ａの前側左右に右側重量センサ２５ａ，左側重量センサ２５ｂ、と後側中央に奥側重量センサ２５ｃが設けられ、食品の重量は、右側重量センサ２５ａと左側重量センサ２５ｂと奥側重量センサ２５ｃの検出値を合計することで求められ、位置情報は各検出値の比率からテーブルプレート２４のどの位置に食品の重心があるかを求められる。

制御手段７２は、入力キー６ａを押した後、ドア２を開いてテーブルプレート２４に被加熱物をいつでも載置できる状態で重量検出手段２５によりテーブルプレート２４の重量を常時検出し、テーブルプレート２４に複数の被加熱物を時間差を設けて載置したときの検出値の変化量を夫々の被加熱物の重量としている（テーブルプレート２４自身の重量は風袋引きする）。

その時の食品が載置されたと判断する重量の変化量は、検知誤差等と実際の加熱する食品などの重量を考慮すると５０ｇ以上とすると良い。

また、食品を載置するタイミングをブザーや光で知らせることで、使用者の被加熱物を載置するタイミングが明確になり更に使い勝手が向上すると共に、制御手段７２も、食品を載置するタイミングを知らせた後の重量変化によって被加熱物である食品が載置されたと判断が容易になる。

そして、ドア２を閉めることで被加熱物である食品の載置を終了したと認識する。

図９は加熱調理器のシステム全体の動作を説明するブロック図である。

図において、電源７６は、高周波加熱装置の本体１を動作させるもので、電流検出手段Ａ７５を介して制御手段７２に接続されている。

また、電流検出手段Ａ７５は、本体１で使用している電流を検知するもので、電源７６の変動を検出して制御手段７２によって加熱する出力を一定に調整する。

レンジ加熱手段７７は、マグネトロン３３とマグネトロン３３を駆動するための電源を作るインバータ回路を搭載したインバータ基板２２である。インバータ回路は、制御手段７２を介して入力手段７１より入力される加熱パワーに応じた電源を作り、マグネトロン３３に印加する。作られる電源は、前述したようにマグネトロン３３のマイクロ波出力が電源７６の変動に左右されないように、電源検出手段Ａ７５からの検出信号で電源７６を監視し、電源７６の変動分を出力で補正するように動作する。

オーブン加熱手段７８は、熱風ユニット１１内の熱風ヒータ１４と熱風ファン３２を駆動する熱風モータ１３で、制御手段７２によって加熱室２８の温度が入力手段７１から入力された温度になるように加熱室２８の温度を温度検出手段Ａ８５により検出し、熱風ヒータ１４の電力を調整する。

照明手段８１は、加熱室２８を照らし、調理中の食品の状態を見やすくするもので、制御手段７２によって調理開始時に照明手段８１を点灯し調理終了時は消灯する。使用者は照明手段８１が点灯，消灯で、調理中か調理が終了したかを判断できる。

温度検出手段８５は、加熱室２８の温度を検出し、制御手段７２によってオーブン加熱手段７８やグリル加熱手段１２のヒータ電力を調整するものである。

本実施例は、以上の構成からなり、次に動作について説明する。

動作説明は、重量の重い食品（大）と軽い食品（小）の２品を同時に温める高周波加熱について図１０を用いて説明する。

初めに操作部６の入力キー６ａを押した後、ドア２を開くと制御手段７２は重量検出手段２５で検出した重量の読み込みを開始する（入力キー６ａの入力とドア２を開く順番は反対でも良い）。

被加熱物５１が載置されていない状態ではテーブルプレート２４の重量は風袋引きされているので、重量検出手段２５の検出する重量は０ｇである。

次に重量が３６０ｇの食品（大）５１ｂをテーブルプレート２４の右側に載置すると、重量検出手段２５の検出値は、概ね右側重量センサ２５ａは１８０ｇ、左側重量センサ２５ｂは０ｇ、奥側重量センサ２５ｃは１８０ｇを示す。

制御手段７２は、検知した値の合計が誤差等を考慮した５０ｇ以上の３６０ｇの重量変化があったので、食品（大）５１ａが載置されたと認識し、次の食品の載置可能なことをブザーで知らせる。

引き続き、左側に重量が９０ｇの食品（小）５１ａが載置されると、重量検出手段２５の検出値は、最初に載置した食品（大）５１ｂの重量に新たに載置した食品（小）５１ａの重量が加算され、重量検出手段２５の検出値は、概ね右側重量センサ２５ａは１８０ｇ、左側重量センサ２５ｂは４５ｇ、奥側重量センサ２５ｃは２２５ｇを示す。

制御手段７２は、重量検出手段２５で検出した重量値の合計が、食品（大）５１ｂを載置した値から変化した量が５０ｇ以上の９０ｇなので、変化した量が後から載置した食品（小）５１ａの重量と認識し、次の食品の載置可能なことをブザーで知らせる。

そして、食品を２品載置したところで、ドア２を閉めると、制御手段７２は食品の載置を終了したと認識する。

次に、スタートスイッチ６ｃからの入力があると、制御手段７２は、被加熱物５１への加熱を開始する前に、載置された食品（大）５１ｂと食品（小）５１ａの重量から夫々の食品を加熱するのに必要な加熱時間を算出し、算出した加熱時間を合計することで複数の食品を同時に加熱するのに必要な加熱時間を決定する。

また、重量検出手段２５からの検出値から夫々の食品の位置情報を算出し、さらに、前記夫々の食品を加熱するのに必要な加熱時間と前記位置情報から回転アンテナ２６の停止位置と停止時間を算出し、その後、レンジ加熱手段７７を動作させて食品の加熱を開始する。

加熱に必要な時間は、例えば、検出した重量値から食品（大）５１ａ（重量３６０ｇ）の加熱時間は３分間、食品（小）５１ｂ（重量９０ｇ）は１分間と算出した場合、複数の食品を同時に加熱するに必要な加熱時間は４分間となる。

位置情報は、被加熱物５１の食品（大）５１ａと食品（小）５１ｂを載置したときに重量検出手段２５で検出した夫々の重量の比率から求められる食品の重心位置である。最初に載置した食品（大）５１ｂの位置情報は、重量検出手段２５の検出値（右側重量センサ２５ａは１８０ｇ、左側重量センサ２５ｂは０ｇ、奥側重量センサ２５ｃは１８０ｇ）から、右側重量センサ２５ａと奥側重量センサ２５ｃを結ぶ線上の中心付近に重心のある食品（大）５１ｂが載置されたことが求められる。

同様に食品（小）５１ａの位置情報は、重量検出手段２５で検出した夫々の重量（右側重量センサ２５ａは０ｇ、左側重量センサ２５ｂは４５ｇ、奥側重量センサ２５ｃは４５ｇ）から左側重量センサ２５ｂと奥側重量センサ２５ｃを結ぶ線上の中心付近に重心のある食品（小）５１ａが載置されたことが求められる。

次に回転アンテナ２６の停止位置と停止時間について説明する。

説明を容易にするため、加熱開始時の回転アンテナ２６の停止位置は、回転穴２６ａの位置が重量の重い食品（大）５１ａの位置情報と定め、食品の加熱量は、回転アンテナ２６の１回転（回転アンテナ駆動手段４６に印加される周波数は５０Ｈｚとし１回転に要する時間１２秒）を基準にしたマイクロ波エネルギー量の供給比率で説明する。

マイクロ波エネルギー量の供給比率は、加熱時に回転アンテナ２６が常時回転している時は、食品（大）５１ａと食品（小）５１ｂには、概ね平均してマイクロ波エネルギーが供給され、回転アンテナ２６が１回転した時の食品（大）５１ａと食品（小）５１ｂに供給されるマイクロ波エネルギー量は、食品（大）５１ａに５０％，食品（小）５１ｂに５０％となる。

また、加熱時に回転アンテナ２６を停止した場合は、マイクロ波エネルギーが強く放射する回転穴２６ａ部に位置する食品が他に比べ４倍強く加熱される。

従って、食品（大）５１ａの位置情報に基づいて、食品（大）５１ａの位置付近で回転穴２６ａ部を停止して加熱すると、食品（大）５１ａと食品（小）５１ｂに単位時間に供給されるマイクロ波エネルギー量は、食品（大）５１ａに８０％，食品（小）５１ｂに２０％となる。

そして、食品（大）５１ａは３分間、食品（小）５１ｂは１分間の１００％のマイクロ波エネルギー量で加熱したのと等しいマイクロ波エネルギー量となるように、回転アンテナ２６の回転穴２６ａ部を食品（大）５１ａの位置で２４秒間停止した後、回転アンテナ２６を１回転（１２秒）する動作を４分間繰り返して加熱することで、食品（大）５１ａと食品（小）５１ｂを同時に食味に最適な温度に仕上げることができる。

加熱は前述した回転アンテナ２６の動作を繰り返し、加熱時間４分間が経過すると、各出力は停止し、加熱が終了した旨を使用者に報知して知らせる。

以上説明したように、本発明によれば、重量の異なる複数の食品を同時に加熱する場合でも、夫々の食品の重量と位置情報を的確に捉えることが可能となり、全ての食品の加熱ムラを少なくし、夫々の食品に適した温度になるように同時に加熱することが可能となった。

本発明の加熱調理器の本体を前面側から見た斜視図である。 同加熱調理器の本体を後方側から見た斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の加熱調理器のドアを開け、本体内部が見える状態の斜視図である。 同加熱調理器の本体の後方内部が見える状態の斜視図である。 同加熱調理器の重量検出手段の概略構造を示す断面図である。 同加熱調理器の回転アンテナとその周辺構造を説明する概略斜視図である。 同加熱調理器の加熱室底面のテーブルプレートと回転アンテナ及び重量検出手段の位置関係を説明する説明図である。 同加熱調理器の制御回路を説明するためのブロック図である。 被加熱物をテーブルプレートに載置した状態の斜視図である。

符号の説明

６ａ 入力キー
２４ テーブルプレート
２５ 重量検出手段
２６ 回転アンテナ
５１ 被加熱物
６５ アンテナ位置検出手段
７２ 制御手段

Claims (2)

1. 被加熱物を加熱する加熱室と、
   該加熱室の底面に載置されたテーブルプレートと、
   該テーブルプレートを支持し、該テーブルプレートに載置した前記被加熱物の重量を検知する複数の重量検出手段と、
   前記被加熱物を加熱するマイクロ波エネルギーを発生するマグネトロンと、
   前記加熱室の底面に設けられ、前記マイクロ波エネルギーの放射方向をコントロールする回転アンテナと、
   該回転アンテナを回転させる回転アンテナ駆動手段と、
   前記回転アンテナの回転位置を検出するアンテナ位置検出手段と、
   前記重量検出手段により前記被加熱物の重量と位置情報を検出し、該位置情報を基に前記アンテナ位置検出手段の信号を取り込み、前記回転アンテナ駆動手段を制御する制御手段と、
   該制御手段に調理条件等を入力できる入力手段とを備えた高周波加熱装置において、
   前記入力手段に、複数の前記被加熱物を時間差を設けて前記テーブルプレートに載置したときに、前記重量検出手段により前記複数の被加熱物の重量を検出して前記制御手段に入力できる入力キーを設け、
   前記制御手段は、前記入力キーからの入力を受けると、前記複数の被加熱物の夫々の重量値から前記複数の被加熱物の加熱時間と位置情報を算出して前記回転アンテナの停止時間と停止位置を計算し、前記複数の被加熱物の加熱を制御することを特徴とする高周波加熱装置。
2. 前記被加熱物を載置するタイミングをブザー音やＬＥＤを点灯させて知らせることを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置。

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