JP5626851B2 - 高周波調理装置 - Google Patents

Description

本発明は高周波調理装置に関する。

高周波（マイクロ波）で食品の分子を振動させ、それにより食品を内部から加熱する高周波調理装置は、一般的には「電子レンジ」という呼称で親しまれ、家庭の必需品となっている。

最近の高周波調理装置では、加熱中の食品の温度を赤外線温度センサで監視して加熱を制御するものが多くなっている。その例を特許文献１に見ることができる。

特許文献１記載の高周波調理装置は、ターンテーブルレスの食品載置台に載置された食品の温度情報を、加熱室の上方に配置された赤外線温度センサで検出している。また、食品載置台の温度情報を熱電対などの接触式温度センサで検出している。

特開２００４−２１１９１８号公報

赤外線温度センサで温度を測定する場合、測定対象物との間に障害物が存在すると測定精度が落ちてしまう。オーブン形式の調理装置では、食品から発生する蒸気や、蒸気調理の際の蒸気が障害物となる。特許文献１記載の装置のように食品から赤外線温度センサまでの距離が長いと、赤外線温度センサは食品との間に存在する蒸気の温度を測定してしまい、食品の温度を正確に測定することができなくなる。このことは、加熱室に蒸気を導入して蒸気調理を行う調理装置では特に深刻な問題となる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、加熱室に蒸気が満ちている状態でも物体温度を赤外線温度センサで測定することが可能な高周波調理装置を提供することを目的とする。

本発明の好ましい実施形態によれば、高周波調理装置は加熱室内に蒸気を導入する調理モードを備え、前記加熱室の底部に誘電体製の底トレイがはめ込まれ、前記底トレイの下は高周波が導入されるアンテナ室として構成されるとともに、前記アンテナ室の空間を通して前記底トレイに載置された物体の温度を測定する赤外線温度センサが配置され、前記アンテナ室に配置された回転アンテナには、前記赤外線温度センサの視野を通過する開口部が形成されており、前記回転アンテナは、前記開口部が前記赤外線温度センサの視野に重なる位置で回転停止状態となる。

本発明の好ましい実施形態によれば、蒸気構成の高周波調理装置において、前記赤外線温度センサは前記アンテナ室の外に配置され、前記アンテナ室の底部に形成された貫通孔を通じて温度測定を行う。

本発明の好ましい実施形態によれば、蒸気構成の高周波調理装置において、前記貫通孔は高周波の漏洩を防ぐ大きさのものである。

本発明の好ましい実施形態によれば、蒸気構成の高周波調理装置において、前記底トレイには、前記赤外線温度センサによる温度検知位置に目印がつけられている。

本発明の好ましい実施形態によれば、蒸気構成の高周波調理装置において、前記底トレイには、少なくとも前記赤外線温度センサによる温度検知位置に撥水処理が施されている。

本発明の好ましい実施形態によれば、蒸気構成の高周波調理装置において、前記底トレイは、少なくとも前記赤外線温度センサによる温度検知位置に傾斜が形成されている。

本発明の好ましい実施形態によれば、蒸気構成の高周波調理装置において、前記底トレイは、前記赤外線温度センサによる温度検知位置が周囲よりも高く形成されている。

本発明によると、赤外線温度センサは加熱室内部から底トレイで仕切られており、底トレイに載置された物体までの空間に蒸気が入り込まないから、加熱室が蒸気で満たされている状況下でも、トレイに載置された物体の温度を正確に測定することができる。また赤外線温度センサは、温度を測定する物体までの距離が一定となるので、測定誤差を小さくすることができる。

本発明に係る高周波調理装置の一実施形態を示す正面図である。 図１の高周波調理装置を正面から見た概略垂直断面図である。 図１の高周波調理装置を側面から見た概略垂直断面図である。 高周波を分配するアンテナの上面図である。 図１の高周波調理装置のブロック構成図である。

以下、図に基づき本発明の実施形態である高周波調理装置１の構造を説明する。図１において、紙面の上下は高周波調理装置１の上下に一致する。また紙面左側が高周波調理装置１の左側、紙面右側が高周波調理装置１の右側であるものとする。

高周波調理装置１は直方体形状の板金製構造体からなる筐体１０を備える。筐体１０の内部には一回り小さな直方体形状の板金製構造体からなる加熱室２０が設けられる。加熱室２０は筐体１０の正面側が開口部となっている。筐体１０の正面には加熱室２０の開口部を開閉する板金製の扉１１が設けられる。扉１１は下部を支点として垂直面内で回動するものであり、上部のハンドル１２を握って手前に引くことにより、図３に示す垂直な全閉位置から水平な全開位置へと９０°姿勢変換させることができる。

扉１１には加熱室２０の内部を見通す窓１３が形成される。窓１３にはパンチングメタルを２枚のガラス板で挟んだドアスクリーン１４がはめ込まれ、透視性を保ちつつ電波漏洩が防がれるようになっている。扉１１にはドアスクリーン１４以外にも電波漏洩防止対策が施され、加熱室との間には気体漏洩を防ぐガスケットが配置され、また閉鎖状態を保つ附勢装置またはロック装置が設けられるが、それらはいずれも周知技術なので、詳細説明は省略する。

調理中の食材から発生した蒸気や、調理に用いる蒸気が扉１１の内面に結露することがある。結露水が滴り落ちて加熱調理器１の設置場所を濡らさないように、扉１１の下には露受け１５が配置されている。

筐体１０には、扉１１の右側の部分に操作部１６が形成される。筐体１０の一部を構成する操作部カバー１６ａには、操作インターフェースとして、一群の操作キー１６ｂやダイヤル１６ｃが配置されている。操作キー１６ｂの上方には表示装置１６ｄが配置されている。

筐体１０は脚部１７によってテーブルや台の上に支持される。脚部１７は正面側と背面側の左右２箇所ずつに設けられ、４点支持を形成する。

続いて高周波調理装置１の内部構造を説明する。加熱室２０の右側の側壁（以下「右側壁」と称する）の外側に給気ファン２１が設けられる。給気ファン２１は加熱室２０の右側壁に形成された図示しない給気口を通じて加熱室２０に空気を送り込む。

加熱室２０の右側壁の外側には排気ダクト２２が設けられる。排気ダクト２２の一端は加熱室２０の右側壁に形成された図示しない排気口に接続される。排気ダクト２２の内部には、前記排気口から少し入り込んだ位置に、湿度センサ７１（図５参照）が配置される。

排気ダクト２２の吹出口２２ａは筐体１０の天板の上に顔を出す。排気ダクト２２にはその中に空気を送り込む排気希釈ファン２３が接続されている。排気希釈ファン２３が排気ダクト２２に空気を送り込むと、吹出口２２ａから機外に吹き出す空気流が生じる。その空気流により加熱室２０の中の気体が吸い出され、空気流により希釈されて、吹出口２２ａから排出される。

加熱室２０の天井部には、サーミスタからなる温度センサ２４が配置される。また加熱室２０の右側壁と左側壁には、互いに同じ高さで向き合うトレイ受けが上下２組形成される。上段トレイ受け２５も下段トレイ受け２６も、右側壁または左側壁から突き出すうね状の突部からなる。突部は加熱室２０の奥行きの方向に水平に延びる。

食品は、上段トレイ受け２５または下段トレイ受け２６が支えるトレイまたはラック（図示せず）に支持される。但し、食品が大型である場合とか、鍋のような容器に入れられている場合、また調理用の皿に載せられている場合には、後述する底トレイの上に載置されることもある。

高周波調理装置１は、高周波による加熱、熱風による加熱、蒸気による加熱、及びそれらを混合した加熱が可能となっている。続いて、各加熱手段の構成を説明する。

加熱室２０の底部と筐体１０の底部の間の空間には、マグネトロン３０と、マグネトロン３０が生成した高周波を加熱室２０に供給する導波管３１が配置される。導波管３１は加熱室２０の底部の下に広がるアンテナ室３２に接続する。加熱室２０の底部にはガラスやセラミックなどの誘電体からなる底トレイ３３がはめ込まれる。底トレイ３３はアンテナ室３２を加熱室２０から隔てるものであって、加熱室２０にとっては底板となり、アンテナ室３２にとっては天井板となる。

アンテナ室３２には回転アンテナ３４が配置される。回転アンテナ３４はアンテナモータ３５の軸３５ａの上端に取り付けられており、アンテナモータ３５により連続回転しつつ加熱室２０内の高周波の分布をコントロールする。軸３５ａにはスイッチカム３６が固定され、スイッチカム３６には回転位置検知スイッチ３７が組み合わせられて、回転アンテナ３４の回転位置を知ることができるようになっている。

加熱室２０の底部と筐体１０の底部の間の空間に電装部品収容部３８が設けられ、その中の制御基板に高周波駆動電源７２（図５参照）が装着される。高周波駆動電源７２もマグネトロン３０も高周波加熱時発熱部品、すなわち高周波発振の際かなりの発熱を伴う部品なので、これらを強制空冷する冷却ファン３９が筐体１０の底部の上に設置される。

冷却ファン３９は、ファンケーシング３９ａと、竪軸の冷却ファンモータ３９ｂと、冷却ファンモータ３９ｂの軸の上端に固定されたシロッコファン３９ｃにより構成される。冷却ファンモータ３９ｂを駆動してシロッコファン３９ｃを回転させると、筐体１０の底部に形成された吸気口３９ｄ（複数の小孔の集合よりなる）から外部の空気が吸い込まれ、その空気はファンケーシング３９ａの吐出口３９ｅから水平方向に勢いよく吐出されて高周波加熱時発熱部品を空冷する。

熱風による加熱は、加熱室２０の奥の壁の外側に設けられたコンベクションヒータユニット４０によって実現される。コンベクションヒータユニット４０を構成するのは、加熱室２０の奥の壁の外面に固定された皿形の断熱ファンケーシング４１と、断熱ファンケーシング４１と加熱室２０の奥の壁で囲まれた空間に配置されるコンベクションファン４２と、コンベクションファン４２を回転させるコンベクションモータ４３と、コンベクションファン４２の外周を囲む環状のコンベクションヒータ４４である。

コンベクションファン４２は遠心ファンであって、加熱室２０の奥の壁の中央に形成された吸気口４５から加熱室２０の内部の空気を吸い込み、それを外周方向に吐出して、吸気口４５を囲む形で加熱室２０の奥の壁の計６箇所に形成された噴気口４６より加熱室２０に噴出させる。コンベクションヒータ４４に通電しておけば、コンベクションファン４２から吐出される空気が加熱され、噴気口４６から熱風が噴き出すことになる。なお吸気口４５も噴気口４６も、複数の小孔の集合よりなる。

蒸気による加熱を実現するのは、加熱室２０の右側壁の外側に設置された蒸気発生装置５０である。蒸気発生装置５０は飽和蒸気または過熱蒸気を発生することが可能である。

蒸気発生装置５０は、正面から見て左右方向に偏平となったハウジング５１を有する。ハウジング５１の内部にはシーズヒータからなる蒸気発生ヒータ５２が設けられている。

ハウジング５１には、給水ポンプ５３により給水タンク５４の水が供給される。またハウジング５１には、内部で発生した蒸気を加熱室２０に吹き込む水平な蒸気噴出口５５が形成されている。

アンテナ室３２の底部には貫通孔３２ａが形成される。そしてアンテナ室３２の下には、貫通孔３２ａを通じて上方に存在する物体の温度測定を行う赤外線温度センサ６０が固定される。貫通孔３２ａは、アンテナ室３２からの高周波の漏洩を防ぐことができる大きさとされる。

赤外線温度センサ６０は、底トレイ３３の中心に比較的近い箇所に配置される。この箇所は回転アンテナ３４の中心に比較的近い位置でもある。回転アンテナ３４には、図４に示す通り、赤外線温度センサ６０の視野を通過する開口部３４ａが形成されている。回転アンテナ３４には、開口部３４ａの他にも、より小型の開口部３４ｂや切り欠き３４ｃが形成されている。開口部３４ｂと切り欠き３４ｃは高周波が所定パターンで分配されるようにするためのものである。ちなみに回転アンテナ３４は、回転状態から回転を停止する場合、必ず開口部３４ａが赤外線温度センサ６０の視野に重なる位置で停止状態となるように構成されている。

高周波調理装置１の制御システムは図５に示す構成となっている。高周波調理装置１全体の制御を行う制御装置７０はマイクロコンピュータを中核として構成され、様々な構成要素から出力信号を受け取り、また様々な構成要素に対し制御信号を出力する。

制御装置７０に信号を出力する構成要素には、既出の操作部１６（表示部１６ｄを除く）、温度センサ２４、赤外線温度センサ６０、及び湿度センサ７１の他、次のものが含まれる。すなわち扉１１が開いた状態にあるか閉じた状態にあるかを検知する扉開閉センサ１１ａ、蒸気発生装置５０の中の水位を測定する水位センサ５０ａ、及び給水タンク５４の中の水位を測定するタンク水位センサ５４ａである。

制御装置３０から制御信号を受けて動作を行う構成要素には、既出の表示部１６ｄ、給気ファン２２、排気希釈ファン２３、アンテナモータ３５、冷却ファン３９、コンベクションモータ４３、コンベクションヒータ４４、蒸気発生ヒータ５２、給水ポンプ５３、及び高周波駆動電源７１の他、蒸気発生装置５０の中に蒸気発生ヒータ５２とは別に設けられた蒸気昇温ヒータ７３が含まれる。

続いて高周波調理装置１の動作を説明する。まず扉１１を開け、加熱室２０の中に被加熱物である食品を入れる。そして扉１５を閉じ、操作部１６で調理モードその他の条件を入力して調理を開始する。

高周波加熱モードでは、高周波駆動電源７２、アンテナモータ３５、給気ファン２２、冷却ファン３９、及び排気希釈ファン２３がＯＮになる。高周波駆動電源７２がマグネトロン３０を発振させることにより高周波が発生し、発生した高周波は導波管３１を通じてアンテナ室３２に入る。アンテナ室３２に入った高周波はアンテナ３４に受信された後、底トレイ３３を通じて加熱室２０に放射される。そして加熱室２０内の食品を加熱する。給気ファン２２が加熱室２０に新鮮な空気を供給することにより、食品から発生する蒸気を含んだ加熱室２０内の空気は排気ダクト２２に押し出され、排気希釈ファン２３の作用で希釈された後、吹出口２２ａから機外に排出される。

熱風加熱モードでは、給気ファン２２がＯＦＦ、排気希釈ファン２３がＯＮの状態で、コンベクションモータ４３とコンベクションヒータ４４がＯＮになる。コンベクションモータ４３によって回転せしめられるコンベクションファン４２が給気口４５から加熱室２０の内部の空気を吸い込み、それを外周方向に吐出する。コンベクションファン４２から吐出された空気はコンベクションヒータ４４で加熱されて熱風となり、噴気口４６より加熱室２０に噴き出して加熱室２０内の食品を加熱する。この場合も排気希釈ファン２３の作動により、食品から発生する油煙、臭気、蒸気等は排気ダクト２２に吸い込まれ、希釈された後、吹出口２２ａから機外に排出される。

蒸気加熱モードでは、給気ファン２２がＯＦＦ、排気希釈ファン２３がＯＮの状態で、蒸気発生装置５０のハウジング５１に所定水位まで水が入れられ、ヒータがＯＮになる。蒸気発生ヒータ５２のみＯＮの場合は、飽和蒸気が蒸気噴出口５５から加熱室２０に噴き出す。蒸気発生ヒータ５２に加えて蒸気昇温ヒータ７３もＯＮの場合は、過熱蒸気が蒸気噴出口５５から加熱室２０に噴き出す。

飽和蒸気または過熱蒸気を加熱室２０に噴射すると、加熱室２０内の余分な蒸気は排気ダクト２２に排出される。この蒸気は排気希釈ファン２３の作用で希釈され、低温化して安全となり、さらに相対湿度が下がって周囲の壁で結露しにくい状態になってから、排気として吹出口２２ａより機外に排出される。加熱室２０内の空気は蒸気で置換され、加熱室２０内は酸素濃度の低い状態になるので、酸化による食味の劣化を防ぐことができる。

高周波加熱モード、熱風加熱モード、及び蒸気加熱モードは単独で実行することもできるし、それらを二つないし三つ同時に実行することもできる。また、調理後の食品を冷却する場合などは、給気ファン２２と排気希釈ファン２３を同時に運転して、加熱室２０内の空気を強制的に入れ換えるようにすればよい。

前述の通り食品は、通常の場合、上段トレイ受け２５または下段トレイ受け２６が支えるトレイまたはラックに支持された状態で調理される。しかしながら、食品を鍋のような調理用の容器に入れた状態で調理を行いたいときもある。そのような場合は、前記トレイまたはラックを取り外し、その後へ、図２、３に示すように容器Ｃを挿入する。通常、容器Ｃの底面は平坦であり、底トレイ３３に密着する。また通常、容器Ｃは底トレイ３３の中央付近に置かれるので、赤外線温度センサ６０の真上に容器Ｃが来ることになる。

図２、３に示す容器Ｃは蓋付きの鍋であり、内部には食品Ｆが出し汁Ｂと共に入れられている。このように蓋付きの容器Ｃに入れた状態の食品Ｆを調理する場合、熱風加熱モードか蒸気加熱モードが選択されることが多いが、容器Ｃの本体または蓋が誘電体製である場合、あるいは蓋が取り外されている場合には、高周波加熱モードを選択することもできる。

どのような調理モードであれ、加熱を行うと、容器Ｃの内容物の温度が上昇し、容器Ｃ自体も温度上昇する。底トレイ３３の中で、容器Ｃが接している箇所の温度も上昇する。

底トレイ３３の中で、容器Ｃが接している箇所の温度は、アンテナ室３２の空間を通して赤外線温度センサ６０により測定される。測定値に補正係数を乗じれば、食品Ｆの温度を知ることができる。補正係数は実験を通じて求めておくと良い。制御装置７０は、食品Ｆの温度が操作部１６で設定した所定温度になるように加熱を制御する。

高周波加熱モードでは、赤外線温度センサ６０は、回転アンテナ３４の開口部３４ａが視野を通過している間に温度測定を行う。開口部３４ａは図４の線Ａから線Ｂまでの角度区間で赤外線温度センサ６０の視野に重なる。

前述の通り、回転アンテナ３４は回転状態から回転停止状態に至るときは、開口部３４ａが赤外線温度センサ６０の視野に重なる位置で停止状態となる。従って、高周波加熱モード以外の調理モードでも、赤外線温度センサ６０による温度測定に何ら支障はない。

食品Ｆから発生する蒸気も、蒸気調理で用いる蒸気も、容器Ｃの底面と底トレイ３３の間には入り込まない。そのため、蒸気による撹乱を受けることなく容器Ｃの温度を測定することができる。また赤外線温度センサ６０と底トレイ３３までの距離が一定なので測定誤差が小さくて済む。

赤外線温度センサ６０は底トレイ３３で加熱室２０から遮断されているので、蒸気も、食品から垂れる水分も、油煙も、赤外線温度センサ６０に付着しない。このため、赤外線温度センサ６０の温度測定が安定する。底トレイ３３は熱風からも赤外線温度センサ６０を守るので、赤外線温度センサ６０に耐熱性は求められない。

加熱室２０内の気体が貫通孔３２ａを通じて漏洩することも、外部の空気が貫通孔３２ａを通じて加熱室２０に侵入することもない。このため、加熱室２０に内部に蒸気を満たして行う低酸素調理が可能である。

貫通孔３２ａは、アンテナ室３２からの高周波の漏洩を防ぐことができる大きさとされており、その外側に赤外線温度センサ６０が配置されるので、赤外線温度センサ６０は高周波によりダメージを与えられることがない。しかしながら、赤外線温度センサ６０が高周波によってはダメージを受けない構造のものであるならば、アンテナ室３２の外側に置かずとも、アンテナ室３２の底部に窪みを形成し、その中に赤外線温度センサ６０を収納するといった構成も可能である。

容器Ｃが加圧または減圧を行う容器である場合、その内部温度を測定することは、通常の高周波調理装置では困難であるが、本発明の高周波調理装置１では、加圧や減圧のため容器Ｃの密閉度が高くなっていたとしても、それを問題にすることなく内部温度を測定することができる。

容器Ｃの底部がアルミニウムのような熱伝導率の高い材料で形成されていたとすれば、それだけ精度の高い温度測定を行うことができる。

食品を調理用の皿に載せ、その皿を底トレイ３３に載置することもできる。この場合も、皿がアルミニウムのような熱伝導率の高い材料で形成されていたとすれば、それだけ精度の高い温度測定を行うことができる。

調理用の容器や皿を使用することなく、食品を直接底トレイ３３に載置して調理を行うこともできる。

以下のように改変を加えたものを高周波調理装置１の実施形態とすることもできる。

底トレイ３３には、赤外線温度センサ６０による温度検知位置に、目印をつけることができる。使用者は目印が隠れるように容器、皿、あるいは食品そのものを置けば良く、便利である。目印は、印刷、底トレイ３３の射出成形金型に施す陰刻や陽刻、シールの貼り付けなど、様々な手法で形成することができる。

底トレイ３３には、少なくとも赤外線温度センサ６０による温度検知位置に撥水処理を施すことができる。これにより、赤外線温度センサ６０による温度検知位置に水分や汚れ
が付着しにくくなり、それらによって赤外線温度センサ６０の測定精度が低下するのを避けることができる。撥水処理は、例えばフッ素樹脂（ポリテトラフロオロエチレン）のコーティングで実施できる。

底トレイ３３には、少なくとも赤外線温度センサ６０による温度検知位置に、傾斜を形成することができる。これにより、赤外線温度センサ６０による温度検知位置に液体が溜まりにくくなるので、赤外線温度センサ６０の測定精度を維持できる。

底トレイ３３は、赤外線温度センサ６０による温度検知位置を、周囲よりも高く形成することができる。これにより、赤外線温度センサ６０による温度検知位置が、底トレイ３３に載置される物体（容器、皿、食品）に密着することになり、蒸気の侵入を確実に阻止することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は高周波調理装置に広く利用可能である。

１ 高周波調理装置
１０ 筐体
１１ 扉
２０ 加熱室
３０ マグネトロン
３１ 導波管
３２ アンテナ室
３２ａ 貫通孔
３３ 底トレイ
３４ 回転アンテナ
３４ａ 開口部
４０ コンベクションヒータユニット
５０ 蒸気発生装置
６０ 赤外線温度センサ
７０ 制御装置

Claims (7)

1. 加熱室内に蒸気を導入する調理モードを備えた高周波調理装置において、
   前記加熱室の底部に誘電体製の底トレイがはめ込まれ、前記底トレイの下は高周波が導入されるアンテナ室として構成されるとともに、前記アンテナ室の空間を通して前記底トレイに載置された物体の温度を測定する赤外線温度センサが配置され、
   前記アンテナ室に配置された回転アンテナには、前記赤外線温度センサの視野を通過する開口部が形成されており、前記回転アンテナは、前記開口部が前記赤外線温度センサの視野に重なる位置で回転停止状態となることを特徴とする高周波調理装置。
2. 前記赤外線温度センサは前記アンテナ室の外に配置され、前記アンテナ室の底部に形成された貫通孔を通じて温度測定を行うことを特徴とする請求項１に記載の高周波調理装置。
3. 前記貫通孔は高周波の漏洩を防ぐ大きさのものであることを特徴とする請求項２に記載の高周波調理装置。
4. 前記底トレイには、前記赤外線温度センサによる温度検知位置に目印がつけられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波調理装置。
5. 前記底トレイには、少なくとも前記赤外線温度センサによる温度検知位置に撥水処理が施されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の高周波調理装置。
6. 前記底トレイは、少なくとも前記赤外線温度センサによる温度検知位置に傾斜が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の高周波調理装置。
7. 前記底トレイは、前記赤外線温度センサによる温度検知位置が周囲よりも高く形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の高周波調理装置。

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