JP6979571B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、高周波によって被加熱物を解凍する加熱装置に関する。

従来、この種の加熱装置は、被加熱物に高周波を供給し、被加熱物を収容した加熱装置内の空気の温度を温度センサで測定し当該温度センサの出力がある閾値を超えるまで加熱し解凍する。

また、上記構成に検波手段を付加し、被加熱物の重量を推定することによって解凍を制御するというものもみられる（例えば、特許文献１参照）。

特許番号第２８４１６１６号公報

しかしながら、前者の加熱装置内の空気の温度を温度センサで観測して、ある閾値を超えるまで加熱し解凍するというものは次のような課題があった。

すなわち、温度センサが被加熱物だけの温度を測定するのではなく、赤外線によって加熱室の内部を測定するので、被加熱物が解凍されているのかどうかが正確には分からず、したがって、比較的小さな電力で高周波を供給して過加熱を防ぎながら被加熱物を解凍する。

そのため、加熱装置の電力供給能力に比べて著しく低い電力で被加熱物を加熱せざるを得ず、解凍に時間がかかり、解凍むらも発生するという問題があった。つまり、解凍効率が悪く、解凍むらも生じるというものであった。

また、一般に、高周波を用いた加熱装置では、被加熱物を均一に加熱するために、被加熱物をターンテーブルなどに乗せて回転させる、もしくは、高周波放射するアンテナを回転させる手段が付加されている場合が多い。

しかしながらこのような構成においても、被加熱物は均一に加熱されるとは限らず解凍むらが生じる。

さらに、特許文献１に示す後者のものでも解凍むらを完全に除去することはできなかった。

本発明は上記のような点に鑑みてなしたもので、被加熱物の過加熱や解凍むらを抑制して効率的な解凍ができる加熱装置を提供することを目的としたものである。

本発明は、上記目的を達成するため、被加熱物を出し入れする加熱室と、前記加熱室内へ高周波を給電する複数の高周波供給手段と、複数のアンテナと、前記複数のアンテナを介して被加熱物の解凍進行状況を検出する複数の検出手段と、前記複数の検出手段および前記複数の高周波供給手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記複数の検出手段からの出力に基づき被加熱物の一部が解凍されたことを検知して、被加熱物の解凍された部分が被加熱物のどの部分かを特定し、被加熱物の解凍された側の前記高周波供給手段から供給する高周波出力を小さくする或いは高周波を出力しない構成としてある。

これにより、被加熱物が解凍される前は大きな電力により高周波を供給して迅速に解凍し、解凍がある程度進むと電力を絞ることによって過加熱を防ぐことができる。また、検出手段を複数設けることによって被加熱物の解凍されていない部分を検出し、当該被加熱物の解凍されていない部分により多くの高周波を放射することによって、解凍むらを最小限に抑えることができる。

本発明は、上記構成によって、効率的な解凍と解凍むらの少ない加熱装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１における加熱装置の概略構成図 同加熱装置の検出手段としての検波回路の一例を示す回路図 同加熱装置の解凍時の検波出力図 本発明の実施の形態２における加熱装置の概略構成図 同加熱装置の解凍時の検波出力図 本発明の実施の形態３における加熱装置の概略構成図

第１の発明は、被加熱物を出し入れする加熱室と、前記加熱室内へ高周波を給電する高周波供給手段と、アンテナと、前記アンテナを介して被加熱物の解凍進行状況を検出する検出手段と、前記検出手段および前記高周波供給手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段からの出力に基づき被加熱物の一部が解凍されたことを検知して、その検知前後で高周波供給手段による高周波供給出力を可変する構成としてある。

これにより、被加熱物が解凍される前は大きな電力により高周波を供給して迅速に解凍し、解凍がある程度進むと電力を絞ることによって過加熱を防ぐことができる。また、検出手段を複数設けることによって被加熱物の解凍されていない部分を検出し、当該被加熱物の解凍されていない部分により多くの高周波を放射することによって、解凍むらを最小限に抑えることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記アンテナと前記アンテナを介して被加熱物の解凍進行状況を検出する検出手段を複数設け、制御手段は、前記複数の検出手段からの出力に基づき被加熱物の解凍を検知して、被加熱物の解凍された部分が被加熱物のどの部分かを特定し、解凍された側の高周波供給手段から供給する高周波出力を小さくする構成としてある。

これにより、被加熱物の解凍された部分の高周波出力は低く、解凍されていない部分の高周波出力は相対的に高いものとして解凍していない部分の解凍を進めることができ、被加熱物を過加熱することなく効率よく、かつ、むらなく加熱することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、被加熱物の温度を検知する温度センサを備え、制御手段は前記温度センサからの出力に基づき高周波供給停止を制御する構成としてある。

これにより、被加熱物の温度を加味して高周波による加熱を停止することができ、被加熱物の過加熱を精度よく防止することができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、制御手段は、解凍開始の際に検出手段によって検出された解凍進行状況があらかじめ決められた閾値より低い場合は、小さな電力で高周波を出力、或いは高周波を出力しない構成としてある。

これにより、ある程度解凍が進んでいる被加熱物や、既に解凍されている被加熱物に高周波を供給して過加熱するのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は実施の形態に記載した構成に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１における加熱装置の概略構成を示した図である。本加熱装置は、被加熱物１を加熱するための加熱室２と、高周波供給手段１０及びそのアンテナ１４と、高周波供給手段１０からアンテナ１４へ向かう高周波および加熱室２からアンテナ１４を経由して高周波供給手段１０へ到達する高周波を検知する検出手段としての検波回路１２と、検波回路１２と高周波供給手段１０とに電気的に接続された制御手段１６から構成される。

なお、上記アンテナ１４は被加熱物１の上方に置かれ、被加熱物１を均一に加熱するために回転機能を持っていてもよい。

図２は検波回路１２の一例を示すダイオード検波回路の主要回路図である。２０および２２は抵抗、２１はダイオード、２３はコンデンサである。この回路によって、被加熱物１に吸収されない高周波を検波し、電圧として検出する。検波回路１２は、高周波を検波できればよく、この例のダイオード検波回路に限るものではない。また、一般に検波回路の前段には、インピーダンス整合回路が付加されるが、本発明に本質的ではないために説明は省く。同様に、検波回路の前段に過大な入力を防ぐための減衰回路が付加される事もあるが、本発明に本質的ではないために説明は省く。

図３に被加熱物１として冷凍された牛ミンチ５００ｇを図１の構成で、高周波供給手段１０からの高周波を一定の大きさで供給するという条件で解凍したときの検波出力の出力図を示す。横軸は時間（秒）であり、縦軸は検波回路の出力（Ｖ）である。

検波回路１２の出力は、時刻０から時間が進むにつれて検波出力３０が小さくなっている。これは水に比べて氷の高周波吸収率が著しく低いという広く知られている事実によって説明できる。時刻０付近では牛ミンチに含まれる水分はほとんど氷で占められており、検波回路の出力は高い値を示している。時間が進むにつれて氷が溶けて水になり、高周波が水に吸収される分だけ検波回路の出力は小さくなる。さらに時間が進むと、溶けた水のうち一部が蒸発し始め、蒸発した水の分だけ高周波を吸収する物質がなくなるので、検波回路の出力は上昇に転じる。

図３の出力図を見ると、検波回路１２の検波出力は５５秒近辺で上昇に転じている。すなわち、５５秒近辺までは牛ミンチに氷が多く含まれていることがわかる。このことから、制御手段１６は５５秒近辺までは高周波供給手段１０からの高周波出力を高くし、５５秒近辺で検波回路１２の検波出力が反転することにより解凍が終わったことを検知しそれ以降はさらに加熱して被加熱物を煮えさせるような過加熱を防ぐために、高周波出力を低くする制御を行う構成としてある。

これにより、被加熱物が解凍される前は大きな電力により高周波を供給して迅速に解凍
し、解凍がある程度進むと電力を絞ることによって過加熱を防ぐことができる。よって、効率のよい解凍ができるようになる。

（実施の形態２）
図４は実施の形態２における加熱装置の概略構成を示した図である。この加熱装置は、高周波供給手段１０及びそのアンテナ１４と、高周波供給手段１０からアンテナ１４へ向かう高周波および加熱室２からアンテナ１４を経由して高周波供給手段１０へ到達する高周波を検知する検波回路１２と、検波回路１２と高周波供給手段１０とに電気的に接続された制御手段１６に加えて、更に、高周波供給手段１１及びそのアンテナ１５と、高周波供給手段１１からアンテナ１５へ向かう高周波および加熱室２からアンテナ１５を経由して高周波供給手段１１へ到達する高周波を検知する検波回路１３と、検波回路１３と高周波供給手段１１とに電気的に接続された制御手段１７とを設けた構成としてある。その他の構成は前記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一番号を付記して説明は省略する。

なお、図４の例ではアンテナ１４は被加熱物１の上方に置かれ、アンテナ１５は被加熱物１の下方に置かれる。また、アンテナ１４およびアンテナ１５は実施の形態１と同様に、被加熱物１を均一に加熱するために回転機能を持っていてもよい。

図５に被加熱物１として冷凍された牛ミンチ５００ｇを図４の構成で解凍したときの検波出力の出力図を示す。横軸は時間（秒）であり、縦軸は検波回路の出力（Ｖ）である。検波回路１２および検波回路１３の出力はともに、時刻０から時間が進むにつれて検波出力が小さくなっている。これは、前記した理由によるものと同じである。

図５のグラフを見ると、検波回路１３の出力３１は３０秒付近で上昇に転じている一方、検波回路１２の検波出力３０は５５秒近辺で上昇に転じている。すなわち、図４で、ミンチの下の部分が時間的に早く解凍が進み、上の部分の解凍が遅いということが読み取れる。

このことから、制御手段１６、１７は、検波回路１２、１３からの出力に基づき、３０秒近辺までは高周波供給手段１０および高周波供給手段１１の双方からの高周波出力を高くしておき、３０秒以降は牛ミンチの下方の解凍が終わったと検知して、高周波供給手段１１からの高周波出力のみを低くする制御を行う構成としてある。つまり、検波回路１２、１３からの出力に基づき上方の高周波供給手段１０と下方の高周波供給手段１１の高周波出力を可変制御するように構成してある。

これにより、高周波供給手段１０、１１はともに３０秒近辺までは高周波出力を高くしておき、３０秒以降は下方の高周波供給手段１１の高周波出力を低くして、解凍が終わったのにも関わらずさらに加熱して被加熱物を煮えさせるような過加熱を防ぐことができる。つまり解凍が進んだ下方の高周波供給手段１１の高周波出力は低くし、解凍されていない上方部分の高周波出力は相対的に高いものとして過加熱を防止しつつ解凍していない部分の解凍を進めることができ、被加熱物を効率よく加熱することができる。また、解凍むらも排除することができる。

なお、実施の形態２では、被加熱物の上下にアンテナを配置した例を示しているが、これは上下に限らず、上方の左右、下方の左右でもよいし、アンテナを加熱室の四隅に配置しても同様な制御ができる。つまり、実施の形態２は、アンテナの数と位置を限定しているわけではない。

（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における加熱装置の概略構成を示した図である。図６の例では実施の形態２を基に図を示しているが、実施の形態１を基にしてもかまわない。

本実施の形態の加熱装置は、温度センサ４０が更に設けてある。温度センサ４０は加熱室２内に設置され、被加熱物１の温度を測定し、その情報を温度センサ４０と電気的に接続された制御手段１６および同じく電気的に接続された制御手段１７に送信する。制御手段１６および制御手段１７は、検波回路１２および検波回路１３の出力に温度センサ４０からの情報を加味して、高周波供給手段１０および高周波供給手段１１を制御する。その他の構成は実施の形態２と同様であり、同一部分には同一番号を付記して説明は省略する。

上記構成によれば、更に次のような効果が得られる。すなわち、被加熱物１を解凍する場合、被加熱物１の種類や量によって解凍終了後における検波回路１２および検波回路１３の出力が異なる。牛ミンチ５００ｇの例で言えば、図５から明らかなように、１２０秒近辺から検波回路１２および検波回路１３の出力は安定してくるのであるが、これが他の被加熱物１、たとえば牛の塊肉であったり、同じ牛ミンチでも重量が１０００ｇであるときには、検波出力が異なってくる。したがって、検波出力を検知するだけでは、過加熱を完全に防ぐことが難しい。この場合、温度センサ４０の出力を加えれば、被加熱物の温度がある程度把握できるので、過加熱を防ぐのに効果的である。たとえば、被加熱物の温度が摂氏１０度を超えると、検波回路１２および検波回路１３の出力に関わらず、高周波供給手段１０および高周波供給手段１１から高周波を供給することを止める、という制御をすることによって、過加熱を精度よく防ぐことができる。

（実施の形態４）
本実施の形態４は、実施の形態１〜３の加熱装置において、制御手段１６、１７は、時刻０付近、つまり解凍開始の際に検波回路１２、１３によって検出された解凍進行状況があらかじめ決められた閾値より低い場合は、小さな電力で高周波を出力、もしくは高周波の出力をしない構成としてある。

これにより、ある程度解凍が進んでいる被加熱物１や、使用者のミスで既に解凍されている被加熱物１に高周波を供給して過加熱するのを防止することができる。

以上、本発明に係る加熱装置について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。つまり、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、効率的な解凍と解凍むらの少ない加熱装置を提供することができる。よって解凍機能をもつ加熱装置に幅広く適用することができる。

１ 被加熱物
２ 加熱室
１０ 高周波供給手段
１１ 高周波供給手段
１２ 検波回路（検出手段）
１３ 検波回路（検出手段）
１４ アンテナ
１５ アンテナ
１６ 制御手段
１７ 制御手段
４０ 温度センサ

Claims (3)

1. 被加熱物を出し入れする加熱室と、前記加熱室内へ高周波を給電する複数の高周波供給手段と、複数のアンテナと、前記複数のアンテナを介して被加熱物の解凍進行状況を検出する複数の検出手段と、前記複数の検出手段および前記複数の高周波供給手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記複数の検出手段からの出力に基づき被加熱物の一部が解凍されたことを検知して、被加熱物の解凍された部分が被加熱物のどの部分かを特定し、被加熱物の解凍された側の前記高周波供給手段から供給する高周波出力を小さくする或いは高周波を出力しない構成とした加熱装置。
2. 被加熱物の温度を検知する温度センサを備え、
   前記制御手段は前記温度センサからの出力に基づき高周波供給停止を制御する構成とした請求項１記載の加熱装置。
3. 前記制御手段は、解凍開始の際に検出手段によって検出された解凍進行状況があらかじめ決められた閾値より低い場合は、小さな電力で高周波を出力、或いは高周波を出力しない構成とした請求項１または２に記載の加熱装置。

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