JPH02616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高周波エネルギーを用いて例えば冷
凍食品を解凍することができる高周波加熱装置に
おいて、高周波による加熱の特性とマイクロコン
ピユータ（以下マイコンと言う）のプラグラム機
能、制御機能を有機的に組合せることにより、短
時間で、しかも自然解凍に近い状態に解凍するこ
とができる高周波加熱装置に関するものである。

従来この種高周波加熱装置の加熱シーケンスを
マイコンで制御するものが製品化されているが、
マイコンによる加熱調理モードの設定は使用者が
高周波の出力量、即ち加熱出力や加熱時間を複数
個からなる加熱設定キーあるいは加熱時間設定キ
ーを操作しなければならず、設定操作がきわめて
複雑で使い勝手の悪いものであつた。

また前記方式のものは、被加熱物とそれらの加
熱出力、加熱時間の設定をするに当り、高周波加
熱装置に同梱されている料理本を見て加熱出力、
加熱時間を決定しなければならなかつた。

また一般に高周波で被加熱物を加熱すると被加
熱物の表面が中心部に比較して多量の高周波エネ
ルギーを吸収する特性があり、被加熱物の表面部
が早く加熱される現象が起る。従つて従来は前記
の設定方法に加え第１図に示すように高周波の低
出力（約240W）でゆつくり解凍することにより
被加熱物の表面温度と内部温度の差を小さくし、
被加熱物の表面温度がある一定温度に達した時高
周波出力を停止させ、その後一定時間のスタデイ
ングタイムを設けて被加熱物の表面温度と内部温
度がほぼ同一となるようにして解凍していた。

しかしながら前記従来の方法であると、操作手
順が複雑である上に解凍時間が長くかかり、しか
も程度の差があるにしても被加熱物の表面が過解
凍されているにもかかわらず、中心部は解凍不足
であると言う現象は依然として残り、例えば冷凍
の魚の刺身やケーキなどは解凍しても殆んど食べ
られない状態であつた。また肉類にしても解凍状
態での外観が悪く食欲が減退するとも言われてお
り、調理者がおいしい料理をしようとする意欲が
そがれる問題があつた。また解凍から引続き調理
を実行した場合被加熱物の表面が過加熱状態であ
るにもかかわらず中心部は加熱不足の状態とな
り、良好な調理の出来上りが期待できなかつた。

そこでこの発明は高周波による加熱の特性とマ
イコンのプログラム機能、制御機能を有機的に組
合せることにより、短時間で、しかも自然解凍に
近い状態に解凍することができる高周波加熱装置
を提供するものである。

以下この発明の実施例について添付図面ととも
に説明する。

この発明は前記従来の欠点を解消するため種々
の調理実験をする中から、第２図に示すように、
加熱時間を５分割（T₁〜T₅）し、その５分割さ
れた加熱時間の第１ステージから第５ステージへ
と解凍して行く過程において、最初高出力で加熱
し、徐々に加熱出力を小さくして行くことによつ
て被加熱物の内部で起る繰越し加熱の効果をさら
に高め被加熱物の表面温度と中心温度の差を無く
し、最終的に−１℃位まで温度を上げておけば短
時間で効果的な解凍を行うことができることを確
認した。

以下この発明に係る高周波加熱装置の構成及び
制御システムについて説明する。

第５図、第６図において、2450MHzのマイクロ
波を発振する高周波発振器１は金属性の導波管２
とアンテナ３によつて結合されている。高周波発
振器１より導波管２の内部に放射された高周波は
導波管２の内部を伝播し、更に加熱室４の内に放
射される。加熱室４に放射された高周波は加熱室
４の内に置かれた調理物５に吸収され、調理物５
の内部より調理物５を誘電加熱する。又、高周波
発振器１は内部損失による自己加熱があり、発振
中は常に故障防止のためブロアーフアン６によつ
て冷却されている。ブロアーフアンより送り出さ
れた空気は高周波発振器１を冷却した後、加熱室
４の壁面に設けられた小孔７を通り加熱室４に送
られる。加熱室４に送られた空気は高周波によつ
て加熱された調理物５より発生する蒸気を伴つ
て、加熱室４の壁面に設けられた小孔８を通り、
更に加熱室４と高周波加熱装置と外部を結ぶ排気
ガイド９を通り、高周波加熱装置の外部に排気さ
れる。

又、第５図に示す１０はコントロールパネルで
あり、使用者が加熱出力、加熱時間、加熱モード
を設定するためのキーパツド１１が複数個配置さ
れたキーボード１２と、加熱出力、加熱時間、調
理モードの設定状態を表示するためのLED表示
管や螢光表示管の様な表示管１３が組込まれてい
る。又、第５図における１４は開閉自在に取付け
られた扉であり、調理物５を加熱室４より出入れ
するためのものである。

以上がこの発明に関連する高周波加熱装置の構
成である。次に第７図に従つて高周波加熱装置の
制御回路を説明する。

高周波加熱装置は一般家庭の電源コンセントに
接続され、電源プラグより電力が供給される。電
源プラグの一端１５は高周波加熱装置を構成する
電気部品の短絡、地絡や、後述するインターロツ
クの溶着時の過度のマイクロ波の漏洩を防止する
ためのシヨートスイツチの動作により溶断するヒ
ユーズ１６に接続されている。更にヒユーズ１６
は扉１４の開閉によつて接点が開閉するインター
ロツク１７に接続されている。インターロツク１
７は更に、加熱開始のマイコンの命令によつて
ONしマイコンの加熱を一時停止し、終了の命令
によつてOFFするリレー１８に接続されている。
更にリレー１８は扉１４の開閉によつて、接点が
開閉するインターロツク１９に接続されている。
インターロツク１９は高圧トランス２０の１次巻
線２１に接続されている。高圧トランス２０の１
次巻線２１の両端には、高周波発振器１の冷却を
行うブロアーフアン６と前述のインターロツクの
溶着時に動作し、回路全体を不動作態にするシヨ
ートスイツチ２２が接続されている。又、電源プ
ラグのもう一方の端子２３は直接高圧トランス２
０の１次巻線２１に接続されている。高圧トラン
ス２０に印加された交流電力は高圧トランス２０
によりステツプアツプされ高圧電力とする。その
高圧電力は高圧コンデンサ２４と高圧ダイオード
２５で構成される倍電圧整流回路により、倍電圧
整流された高圧直流電力に変換される。その高圧
直流電力は高周波の出力量を可変に出来る様にあ
る周期をもつて開閉する高圧スイツチ２６を介し
て高周波発振器１に供給される。この高圧スイツ
チ２６の開閉はマイコン３０によつて制御されて
いる。高周波発振器１に供給された高圧直流電力
は高周波発振器１の内部で高周波に変換されアン
テナ３より放射される。その後高周波は前述の過
程を経て調理物５に加熱する。

又、高圧トランス２０にはヒーター巻線２７と
４次巻線２８とが設けられており、ヒーター巻線
２７は高周波発振器１とヒーター２９に接続され
ヒーターを加熱する。又、４次巻線２８は調理中
に扉１４が開かれ、インターロツク１７と１９が
OFFし、高圧トランス２０の１次巻線２１に交
流電力の供給が停止した事を検知し、その情報を
マイコンに入力し、最終リレー１８をOFFする
働きを持つ。

又、リレー１８と高圧スイツチ２６は制御回路
よりの命令によつてON・OFFしている。

次に第７図に従つて、制御回路の説明を行う。

第７図における３０はマイコンであり、制御回
路全体の中心的な働きを持つ。マイコン３０は外
部回路の制御、外部回路より得られる情報の分析
及び演算を実行し、その結果に基づき、更に外部
回路を制御する。マイコン３０はキーボード１１
からの調理出力、調理時間、調理モードの情報、
高圧トランス２０の４次巻線２８からの調理途中
の一時停止の命令及び情報等を入力するための入
力端子３１、それらの命令、情報を後述のROM
領域に記憶されているデーターとの比較、RAM
への転送、中央演算部の転送等のために一時的に
記憶するアキユムレーター３２、システム全体の
制御に必要な命令、情報とデーターを記憶した
ROM３３、入力端子３１より転送されて来る情
報、データを記憶して行くRAM３４、各種の命
令、情報、データーの分析及び演算を行う中央演
算部３５、最終、それらの演算されたデーターに
基づき、外部回路の制御を行うために出力信号を
出す出力端子３６より構成されている。

マイコン３０の出力端子３７はキーボード１２
に出力信号を供給し、要求されるキーボード１２
上のキーパツド１１が使用者に押された時、キー
ボード１２の出力端子３７にその出力信号を供給
する。入力端子３８に伝達された信号はマイコン
３０の入力端子３１を経て一時的にアキユレータ
ー３２に記憶され、ROM３３のデーターと比較
されたり、RAM３４に転送されたり、中央演算
部３５に転送され、演算処理されたりする。又、
時によつては演算処理された信号は出力端子３６
より外部回路に伝達され、外部回路を駆動する。
以上のキーボードの使用者の操作は、即ち加熱時
間、高周波出力の設定に対応する情報をマイコン
３０に伝達し、その情報によつて加熱時間に応じ
てリレー１８の開閉を行つたり、高周波出力の設
定に応じて高圧スイツチの断続を行つたり出来
る。

マイコン３０の出力端子４１はコントロールパ
ネル１０の表示管１３に出力信号を出力し、調理
出力、調理時間、調理モードの表示を表示管１３
に表示する。マイコン３０は制御回路の中心的な
働きを持ち外部回路の制御、外部回路より得られ
る情報の入力、その分析及び演算、更に、その結
果に基づき外部回路を制御する。又、入力される
情報を他の情報や命令としても変換を行う能力を
持つ。

又、被加熱物の加熱（解凍）時間を高周波の出
力が固定されている条件であれば、被加熱物５の
重量に、一対一に対応する。従つて、被加熱物５
の重量に対応する加熱時間をマイコン３０の内部
に記憶しておき、キーボード１２上には被加熱物
の重量を設定するキースイツチを設けることによ
り、使用者が重量をこの重量設定キースイツチを
押圧することによりその重量をマイコン３０に入
力する。マイコン３０はその重量の情報を加熱時
間に変換するとともに高周波出力の選択を行う。
引き続き使用者によつて加熱開始の命令がマイコ
ン３０に与えられた時、マイコン３０はリレー１
８の駆動と高圧スイツチ２９の断続を開始する。
加熱が終了した時は、マイコン３０はリレー１８
をOFFし又高圧スイツチ２９の断続を停止する。
なお前記高圧スイツチ２９に代えてサイリスタ等
の半導体を用いてもよいことは言うまでもない。

以上の構成とマイコンの動作により、使用者は
加熱時間の算出することなく、被加熱物の重量を
直接設定出来、前述の従来の欠点を解消出来る。
しかし従来より、被加熱物を解凍する場合、冷凍
された被加熱物の高周波吸収特性により低高周波
出力で加熱することで行なわれていた。低高周波
出力のため、解凍時間が非常に長時間必要であ
り、不便であると言う欠点があり、この発明はそ
の解消を行うものである。次に第３図に従つて、
その解凍過程について説明する。第３図は加熱時
間の経過と高周波出力の制御、加熱時間の経過に
伴う、被加熱物の表面部（実線）及中心部（破
線）の温度変化を示している。

総解凍時間T₀は５つのステージに分割され
各々T₁，T₂，T₃，T₄，T₅で示す、又対応する各
ステージで実行される高周波出力を、各々P₁，
P₂，P₃，P₄，P₅で示す。

マイコン３０は加熱時間の経過に従つて、T₁
時間を実行中は高圧切替スイツチの断続周期を
P₁出力に対応して実行し、更にT₂，T₃，T₄，T₅
時間の実行中は各々P₂，P₃，P₄，P₅出力に応じ
た断続周期を実行して行く。この時、各々の出力
P₁，P₂，P₃，P₄，P₅の関係は P₁＞P₅≧P₃ P₂＝P₄＝Ｏ である。

一般に被加熱物の表面から距離ｒ離れた被加熱
物の中心部の高周波出力の吸収量は Pr＝Poε^-f〓 の式で与えられる。

Pr：表面より距離ｒ離れた中心部の高周波吸
収量 Po：表面部の高周波吸収量 ｆ ：単純増加の定数 上式は高周波の吸収量は被加熱物の表面が中心
部に比較して多量の高周波エネルギーを吸収する
ことを示しており、従つて被加熱物は表面部の方
が早く加熱されていることを示している。

加熱が開始し、T₁時間の実行中の高周波出力
が最も高い出力を設定することにより、まず、被
加熱物の表面部の加熱を行ない、表面部の解凍を
素早く行う。T₁時間実行中の被加熱物の内部の
温度は表面部に比べてはるかにゆつくりと遅れて
上昇して来る（実線と破線の関係）。次にT₂時間
実行中は高周波出力P₂は零にする。この高周波
出力を零にすることにより、表面部に蓄積された
温度は中心部に伝達されて行き、表面部の温度は
低下するが中心部の温度は引き続き上昇して行
く。次にT₃時間実行中の高周波出力の設定をT₁
時間実行中の高周波出力P₁に比較してはるかに
低い高周波出力P₃に設定する。このP₃は被加熱
物の表面温度を上昇させるとともに、その上昇に
従つて蓄積された温度を内部にも十分に伝達しな
がら内部温度も十分に上昇して行く高周波出力の
設定を行う。次にT₄時間の実行中は高周波出力
を零に設定し、T₂時間実行中と同様、表面に蓄
積された温度を内部に伝達し、T₄時間の終了す
る時点では、表面温度と中心温度とほぼ同等の温
度に達するまで被加熱物を放置する。最終段の
T₅時間は前述したT₃時間実行中の高周波出力P₃
と同等もしくは少し高めの高周波出力P₅で加熱
し、やはり、表面温度も高めつつ、表面に蓄積さ
れた温度を内部に伝達しながら内部温度も徐々に
上昇させ最終要望される仕上り温度（−１℃）に
表面部と内部の温度を持ち上げて行く。

以上説明して来た過程により被加熱物の解凍は
表面部も内部共に平均した温度で仕上がる。実際
に食品を使用した実験によつて確認された各P₁，
P₃，P₅のマイクロ波出力は肉類の場合はP₁＝
360W、P₃＝230W、P₅＝245〜230W、P₂＝P₄＝
0Wが最も効果的であることが実験においても確
認された。又第４図に示すように鳥肉類の確認調
理実験によつてはP₁＝360W、P₂＝0W、P₃＝
230W、P₄＝70W、P₅＝245〜230Wが最も効果的
であることが確認された。この場合、前述した被
加熱物の表面温度と内部温度の関係は全く同様の
効果があることが実験によつて確認されている。

即ち、実験で得られた被加熱物の種類を考慮し
て結果をまとめてみると、P₁はP₃の値より大き
く、又、P₃はP₅の値より大きくP₄はP₂と等しい
か少し大きい値が望ましいことが判る。

以上のごとく、高周波の出力を制御することに
より最も有効的で良好な解凍結果が得られた訳で
あるが、この様な複雑な制御はマイコンを使用す
るのがコスト的にも安価であり、確実な制御が実
行出来る。

さらに前述した様に、被加熱物の種類によつて
各ステージの加熱出力は若干異なるが、高周波の
出力が固定されていると、T₁，T₂，T₃，T₄，T₅
の各時間については被加熱物の重量が重くなれ
ば、被加熱物の表面温度を所定の温度まで引上
げ、表面の温度が所定の温度まで引下げるための
各時間は重量に比例して長くなり、実験的に比較
的簡単に求めることが出来る。即ち、被加熱物の
加熱時間は被加熱物の種類が同じであれば重量に
一対一に対応しており、実験的に簡単に求めるこ
とができる。従つて、キーボード上には被加熱物
のカテゴリーを設定するためのカテゴリー設定キ
ー、被加熱物の重量を設定する重量設定キーを設
ける事により、使用者は、加熱調理のたびに料理
本を参考にすることなく、容易に加熱調理が出来
る。

マイコンの演算処理としては分割した各ステー
ジの加熱時間を重量を演算フアクターとして算出
すると同時にトータルの加熱時間を各ステージの
算出された加熱時間を合計することによつて求
め、その結果を表示管に表示する。このトータル
加熱時間の表示は、被加熱物の加熱中１秒毎にカ
ウントダウンして行く訳けであるが加熱の残り時
間が明確に表示されるため、使用者に非常に便利
である。

以上説明したようにこの発明は、加熱シーケン
ス、カテゴリー設定キー、被加熱物の重量設定キ
ーからの入力情報およびトータル加熱時間の表示
等は全てマイコンで処理することが可能であり、
被加熱物の重量と高周波出力との関係の演算も簡
単できわめて複雑な制御をマイコンで処理するこ
とができるのでコスト的にも安価で確実な制御が
実行できるとともに短時間で自然解凍に近い解凍
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の解凍状態を説明する加熱時間と
加熱温度、高周波出力との関係を示す図、第２図
はこの発明による解凍加熱時間と高周波出力との
関係を示す図、第３図はこの発明の一実施例によ
る解凍状態を説明する加熱時間と加熱温度、高周
波出力との関係を示す図、第４図は同他の実施例
を示す図、第５図はこの発明の一実施例を示す高
周波加熱装置の開扉状態の斜視図、第６図は同縦
断面図、第７図は同高周波加熱装置の制御回路図
である。 １……高周波発振器、２……導波管、３……ア
ンテナ、４……加熱室、５……調理物、６……ブ
ロアーフアン、７……小孔、８……小孔、９……
排気ガイド、１０……コントロールパネル、１１
……キーパツド、１２……キーボード、１３……
表示管、１４……扉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加熱物を収容する加熱室と、この加熱室高
   周波エネルギーを供給する高周波発振器と、プロ
   グラム機能を有し、かつ前記高周波発振器の高周
   波出力などを制御するマイクロコンピユータと、
   このマイクロコンピユータに被加熱物の種類と被
   加熱物の重量等の情報を入力するための複数のキ
   ーを有するキーボードと、表示部とを備え、前記
   マイクロコンピユータには被加熱物の種類別にそ
   の被加熱物の重量に対応した時間T₁、時間T₂、
   時間T₃、時間T₄、時間T₅の順の５つの時間T_o
   （ｎ＝１，２，３，４，５）における高周波出力
   P_o（ｎ＝１，２，３，４，５）を記憶させた記憶
   手段を有するとともに、この高周波出力P₁，P₂，
   P₃，P₄，P₅の関係をP₁＞P₅＞P₃＞P₄≧P₂とし、
   キーボードから設定される被加熱物の種類と被加
   熱物の重量等の情報に基づき上記記憶手段によつ
   て加熱時間T_oと高周波出力P_oを上記条件により
   マイクロコンピユータで制御する高周波加熱装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、高周波出力
   の関係をP₁＞P₅＞P₃＞P₄＝P₂＝０とした高周波
   加熱装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、表示部には
   被加熱物のカテゴリー名、重量、加熱時間を任意
   に表示する高周波加熱装置。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記表示部
   には加熱開始と同時に演算された総加熱時間を表
   示した高周波加熱装置。