JP5531510B2 - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ波、輻射ヒータおよび蒸気を用いて被加熱物を調理するマイクロ波加熱装置に関するものである。

従来、遠赤外線と近赤外線を用いて、被加熱物を内外から加熱する加熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この加熱装置では、加熱室内に供給された水蒸気を赤外線発生手段により加熱状態として調理を行うものであり、所定の範囲の波長の赤外線を用いることにより伝熱面積を小さくして、蒸気過熱器の小型化、低圧損化を図っている。

特許第２８９７６４５号公報

しかしながら、前述した特許文献１に記載の蒸気発生機能付き加熱装置においては、赤外線によって過熱状態とした水蒸気を用いて被加熱物を過熱するため、被加熱物の表面が水蒸気によって湿った状態となり、被加熱物の表面をカリッと焼くことが困難であるという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、ヒータにより被加熱物の表面をカリッと焼くことができる。また、マイクロ波や波長の短い近赤外線を放射する赤外線発生手段を備えたことで、食品内部への加熱が促進され、遠赤外線を放射する加熱手段との併用で、比較的熱容量の大きいあるいは温度の低い被加熱物を加熱焼成する場合でも食品内部と食品表面をバランスよく短時間で加熱する。

また、赤外線の波長を制御することで、被加熱物の表面近傍へのエネルギーの浸透度合いを変更でき焦げ色を強くしたり、弱くしたりすることの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、被加熱物を収容する加熱室内にマイクロ波を出力するマイクロ波発生手段と、加熱室を上下に区画するとともに被加熱物を載置可能なマイクロ波吸収体を備えた皿と、前記加熱室上部に備えられ水蒸気を透過しやすい近赤外領域の波長をピーク特性にもつ第一の赤外線発生手段と、前記加熱室上部に備えられ遠赤外線領域の波長をピーク特性に持つ第二の赤外線発生手段と、第一の赤外線発生手段が発生する赤外線の波長を近赤外領域から遠赤外領域へピーク特性を変更可能な波長制御手段と、前記マイクロ波発生手段及び前記第一及び第二の赤外線発生手段のそれぞれのエネルギー出力の比を可変制御する出力制御手段を備え、
前記皿に載せて前記被加熱物を加熱調理する際、前記第一の赤外線発生手段で近赤外線を放射して調理した後、前記第一の赤外線発生手段の発生する赤外線の波長を前記波長制御手段で遠赤外域に切り替え、前記第一及び第二の赤外線発生手段の遠赤外線と前記マイクロ波発生手段の高周波とを同時に発生させるように前記出力制御手段によりエネルギーの出力の比を制御する構成を有している。

この構成により、マイクロ波で皿に設けた発熱体を加熱、皿からの伝熱で被加熱物を焼成するとともに、皿に吸収されなかったマイクロ波の一部が被加熱物の内部を加熱する。さらに遠赤外線より食品内部に浸透しやすい近赤外線で食品を加熱するとともに、遠赤外線で食品表面を加熱する。特にマイクロ波や近赤外線により、被加熱物の内部温度が上昇しやすくなり、遠赤外線で効率よく表面が焼成される。

また、被加熱物の加熱時は被加熱物から水蒸気が排出され被加熱物の雰囲気は適度な湿度が与えられる。この際、水蒸気を透過しやすい近赤外線を用いて加熱すると、雰囲気中の水蒸気は加熱されにくく、より多くのエネルギーが被加熱物に直接届く。このため表面はカリッと焼かれ、中身はジューシーな調理を行うことができる。

さらに、本発明のマイクロ波加熱装置は、第一の赤外線発生手段の波長が遠赤外領域をピーク特性に可変可能な波長制御手段と、マイクロ波発生手段及び前記第一及び第二の赤外線発生手段のそれぞれのエネルギー出力の比を制御する出力制御手段を備えているため、食品上方からの輻射加熱量、や輻射加熱の食品への浸透度合い、マイクロ波との加熱の組み合わせなど、さまざまな組み合わせの熱源を用いた調理が可能となる。

さらに、本発明のマイクロ波加熱装置は、皿で仕切った加熱室上方側に外気を供給あるいは空気を攪拌することで冷風を供給する冷風供給手段や雰囲気を蒸気温度を低下させる蒸気供給手段を備えている。

この構成により、加熱室上方側の空間の温度を低減させ、輻射手段が安全装置などで停止することなく輻射加熱の効果を最大限に確保することができる。また食品への対流熱伝達量を低減することで食品表面への焦げ付きを低下させることもできる。

本発明は、マイクロ波発生手段とマイクロ波を吸収して発熱する皿と、水蒸気を透過しやすい近赤外線加熱手段と、遠赤外線加熱手段と、これら２つの赤外線加熱手段の波長可変手段とを有することで、マイクロ波で皿に設けた発熱体を加熱、皿の底面側から皿の伝熱で食品を焼き上げるとともに、食品の内部を加熱することができる。

さらに遠赤外線より食品内部に浸透しやすい近赤外線で食品を加熱するとともに、遠赤外線で食品表面を加熱することで、効率よく輻射加熱することができる。これにより食品表面近傍の水分を低下させることが速くでき、被加熱物の表面をカリッと焼くことができる。

さらに、本発明のマイクロ波加熱装置は、第一の赤外線発生手段の波長が遠赤外領域をピーク特性に可変可能な波長制御手段と、マイクロ波発生手段及び前記第一及び第二の赤外線発生手段のそれぞれのエネルギー出力の比を制御する出力制御手段を備えているため、食品上方からの輻射加熱量、や輻射加熱の食品への浸透度合い、マイクロ波との加熱の組み合わせなど、さまざまな組み合わせの熱源を用いた調理が可能となる。

さらに、本発明のマイクロ波加熱装置は、皿で仕切った加熱室上方側に外気を供給あるいは空気を攪拌する冷風供給手段や雰囲気温度を低下させる蒸気供給手段を備えている。

この構成により、加熱室上方側の空間の温度を低減させ、輻射手段が安全装置などで停止することなく輻射加熱の効果を最大限に確保することができる。また食品への対流熱伝達量を低減することで食品表面への焦げ付きを低下させることもできる。

発熱体を備えた皿で加熱室を上下に区画した状態を示す構成図 上面の天板をカットした断面図 光の波長に対する水蒸気の光を吸収する割合を示すグラフ 第１及び第２の赤外線発生手段の出力比を制御する回路構成図 マイクロ波制御手段および赤外線発生手段の出力の切り替え状態を示すシーケンス図

以下、本発明の実施の形態の蒸気発生機能付き加熱装置について、図面を用いて説明する。図１は、発熱体を備えた皿で加熱室を上下に区画した状態を示す構成図、図２は上面の天板をカットした断面図、図３は光の波長に対する水蒸気の光を吸収する割合を示すグラフ、図４は第１及び第２の赤外線発生手段の出力比を制御する回路構成図、図５はマイクロ波制御手段および赤外線発生手段の出力の切り替え状態を示すシーケンス図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態にかかるマイクロ波加熱装置１０は、加熱室１１と、加熱室１１内に蒸気を発生させる蒸気発生手段５０と、図３に示す蒸気を透過しやすい近赤外線を発生させる第一の赤外線発生手段であるアルゴンヒータ２０と、遠赤外線を発生させるミラクロンヒータ２１を加熱室１１上部に備えている。

また、この加熱装置１０は、加熱室下方でアンテナを回転させる方式を用いた電子レンジであり、被加熱物である食品１２を置く加熱室１１の底面１１ａよりも下側からマイクロ波を供給するマイクロ波発生手段４０を有する。マグネトロン４１から発生したマイクロ波を加熱室１１内に導く導波管４２と、電波を加熱室１１へ放射する回転アンテナ４３を設けている。

また、加熱室１１の奥の仕切板１１ｃの後方には、連通路１４と循環ファン１５とヒータ１６を有しており、循環ファン１５によって加熱室１１内の空気を吸い込んでヒータ１６により加熱し、仕切板１１ｃに設けられている排出孔から加熱された空気を加熱室１１内に送ることができるようになっている。また加熱室１１をマイクロ波吸収体３１を備えた皿３０で上下に区画した場合でも加熱室１１内の空気を攪拌することができるようになっている。

また、アルゴンヒータ２０及びミラクロンヒータ２１は図４のように配線され、（ａ）に示すように並列に構成された配線回路を（ｂ）に示す直列に波長制御手段で切り替えることで、アルゴンヒータ２０の発生する輻射の波長を長くして、遠赤外線領域に可変することができる。

併せて、ミラクロンヒータ２１の発生する輻射の波長も長くなる。（ａ）から（ｂ）に切り替えることで、ヒータの抵抗値が大きくなるため電流が減少するが、高周波発生手段４０を動作することで、皿３０に設けたマイクロ波発熱体３１がマイクロ波を吸収して自ら発熱し皿３０が加熱される。これにより食品１２の下方側から熱エネルギーが食品１２に伝熱され底面からも焼成加熱することができる。

図１及び図４、図５を用いて、調理の一例を説明する。皿３０に食品１２を載せ、加熱室１１の係止部１７に係止し、開閉扉（図示せず）を閉め、操作部（図示せず）を操作して、調理開始キーで調理を開始すると、高周波発生手段４０が動作し、マグネトロン４１から導波管４２を通過したマイクロ波がアンテナ４３から誘電損失の小さい材料で形成された底面１１ａから加熱室１１内に放射され、皿３０の電波吸収体３１が発熱、金属製の皿３０からの伝熱により食品の底面が加熱される。

併せて、グリル皿の周囲に設けたスリット３２からマイクロ波が皿３０の上方に回りこみ食品１２をわずかに加熱する。

所定時間Ｔ１が経過すると、マイクロ波加熱手段４０が停止し、図４の（ａ）の状態でアルゴンヒータ２０及びミラクロンヒータ２１が動作する。この状態で、中央に配置したアルゴンヒータ２０からは中心波長が１．６μｍで水蒸気を吸収しにくい近赤外線が放射され、そして端側に設けられたミラクロンヒータ２１からは中心波長が４〜５μｍの遠赤外線が放射され、食品１２の上面を焼成加熱する。この際、皿３０より上側の調理空間では、雰囲気温度が大幅に上昇する。

さらに所定時間Ｔ２が経過すると、赤外線発生手段が一旦停止し、制御手段１３の出力制御手段で赤外線発生手段の電気回路が図４（ｂ）に切り替わり、再度通電される。このようになれば、アルゴンヒータ２０から放射される赤外線の波長が大きくなり、近赤外線を中心としていた波長から３〜３．２μを中心波長とする遠赤外線の波長になる。

さらにミラクロンヒータ２１から放射される赤外線の波長も長くなる。この際、消費電力が低減するが、低減分でマイクロ波発生手段４０を加え、上面と下面から同時に雰囲気温度が上昇した空間で加熱することができる。この際、食品１２を徐々に加熱することができ、食品１２が肉などの場合、じっくりと余分な脂を落としながら焼成調理することができる。また、下面を加熱することで、流れ出た脂の再付着を抑えながら加熱することができる。

また、加熱室１１を皿３０で上下分割した空間の雰囲気温度を検知する温度センサ１９が設けられており、所定温度ｔ１を超えると、循環ファン１５を動作し加熱室１１内の空気を吸込口１１ｂから吐出口１１ｃに矢印１５ａのように攪拌する。これにより、皿３０で上下２分割された空間のそれぞれが一体で攪拌されるようになり、結果として、皿３０の上側の空間の温度が低下する。

これにより、調理時の上面焼成加熱時の過度の焦げ付きを抑制することができる。また、調理する食品の種類によっては、所定温度がｔ２になると、蒸気発生手段５０を動作し、矢印５１に示すように飽和蒸気を加熱室１１の底面側からスリット３２を介して、皿３０で分割された空間に供給することができるようにしている。

これにより、空間の雰囲気温度が飽和蒸気で低下する。これにより、食品１２の表面が過度に焦げるのを防止することができる。

以上のように、本発明にかかるマイクロ波加熱装置は、蒸気を透過する近赤外線ヒータと、遠赤外線ヒータにより、表面と内部を同時に加熱することができ、短時間で焼成加熱することができる。また、近赤外線ヒータと、遠赤外線ヒータの波長を大きくすることで、より被加熱物の表層に輻射エネルギーを供給でき、焦げ目をつけやすくできる。

また、底面を焼成したい場合は、マイクロ波を放射することで底面を焦がすことができる。さらに雰囲気温度が上昇した場合は、蒸気を投入したり、気流を発生させたりすることで、雰囲気温度を下がり焦げるのを抑えることができ、ヒータおよび蒸気を用いて被加熱物を調理する蒸気発生機能付き加熱装置等として有用である。

１０ マイクロ波加熱装置
１１ 加熱室
１２ 食品（被加熱物）
１３ 制御手段（出力制御手段）
１５ 循環ファン（冷風供給手段）
２０ アルゴンヒータ（第一の赤外線発生手段）
２１ ミラクロンヒータ（第二の赤外線発生手段）
３０ 皿
３１ 電波吸収体
４０ マイクロ波発生手段
５０ 蒸気発生手段

Claims (3)

1. 被加熱物を収容する加熱室内にマイクロ波を出力するマイクロ波発生手段と、前記加熱室を上下に区画するとともに被加熱物を載置可能なマイクロ波吸収体を備えた皿と、前記加熱室上部に備えられ水蒸気を透過しやすい近赤外領域の波長をピーク特性にもつ第一の赤外線発生手段と、前記加熱室上部に備えられ遠赤外線領域の波長をピーク特性に持つ第二の赤外線発生手段と、前記第一の赤外線発生手段が発生する赤外線の波長を近赤外領域から遠赤外領域へピーク特性を変更可能な波長制御手段と、前記マイクロ波発生手段及び前記第一及び第二の赤外線発生手段のそれぞれのエネルギー出力の比を可変制御する出力制御手段を備え、
   前記皿に載せて前記被加熱物を加熱調理する際、前記第一の赤外線発生手段で近赤外線を放射して調理した後、前記第一の赤外線発生手段の発生する赤外線の波長を前記波長制御手段で遠赤外域に切り替え、前記第一及び第二の赤外線発生手段の遠赤外線と前記マイクロ波発生手段の高周波とを同時に発生させるように前記出力制御手段によりエネルギーの出力の比を制御したマイクロ波加熱装置。
2. 加熱室を皿で上下に区画した際の上側の空間の雰囲気温度を検知する温度検知手段と、前記第一の赤外線発生手段と前記皿で形成された空間に冷風を供給する冷風供給手段を備え、前記空間の雰囲気温度が所定値を超えた際に前記冷風供給手段を動作させた請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
3. 加熱室を皿で上下に区画した際の上側の空間の雰囲気温度を検知する温度検知手段と、前記赤外線発生手段と前記皿で形成された空間に蒸気を供給する蒸気発生手段を備え、前記空間の雰囲気温度が所定値を超えた際に前記蒸気発生手段を動作させた請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。