JPH0475288A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、食品の有無や解凍状態等を自動的に検知する
高周波加熱装置に関するものである。

従来の技術 近年、高周波加熱装置を用いた食品の解凍を自動化する
動きが高まっている。

従来は、食品重量をキー人力するタイムオートや、食品
重量を自動的に検出する重量センサを用いて食品重量を
知り、あらかじめ食品重量毎に設定されている最適加熱
時間まで加熱するという手段が主流であった。さらに、
加熱室内にマイクロ波検出素子（即ちアンテナ）を配置
し、食品に吸収されずに素子に検出されるマイクロ波電
力が食品の重量に反比例する特性を用いるもの（特公昭
様 ５２−２１３３号公扱）があった。以下、その構成につ
いて第１４図を用いて説明する。

加熱室１内に冷凍の食品２が置かれ、電波放射部３より
電波４が加えられる。この時食品２に吸収されなかった
電波の一部５が、加熱室１内に取付けられたアンテナ６
で検出され、検波回路７で検出されるが、この検出量は
食品２の重量に反比例するので逆に食品２の重量を判別
でき、最適加熱時間を設定できる。

発明が解決しようとする課題 このような従来の高周波加熱装置では、一般に電磁波発
振の周波数が２．４５ＧＨ，であるが、検波回路用のダ
イオードに指定はなく、ＰＮ接合からなるダイオードで
も使える様に思われていた。ところが、高周波加熱装置
の使用温度環境で２．４５ＧＨ２の高周波加電力を検波
するためには、使用入力範囲におけるダイオードの温度
特性の問題が大であった。ダイオードの性能を示す指標
のうちｌｌｒ電圧ｖＦ、逆電流Ｉ３．逆回復時間ｔｒｒ
等はそれぞれ温度特性があり、検知精度を悪くする要因
と成り得る。ＰＮ接合からなるダイオード（例えばフォ
ースト・リカバリー・ダイオード）の場合、■。

が大きく、ｔｒｒも大きいということで温度特性が悪い
ものであった。

本発明は上記課題を解決するもので、検知精度の良い高
周波加熱装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の高周波加熱装置は上記目的を達成するために、
食品を格納する加熱室と、食品に電磁波を放射して加熱
する電波放射部と、加熱室内の電磁波の一部を検出する
アンテナと、アンテナの検出した電力をショットキーバ
リヤ・ダイオードを用いて検波する検波回路と、検波回
路出力により各種機器動作を制御するｉｌＪ　？１１器
とを有する構成としている。

作用 本発明は上記した構成により、ショットキーバリヤ・ダ
イオードを用いて検波するので、金属半導体接触により
Ｖ、、ｔ、、とも小さくでき、温度特性が抑えられる作
用を有する。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。第
１図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の構成断
面図である。加熱室１内に配置された食品２に、電波放
射部３より電波４が放射される。この時、食品２に吸収
されなかった電波の一部５が、樹脂製の開孔カバー８を
抜け、加熱室１壁面に開けられた開孔９を通り、プリン
ト基板１０上にある銅箔で出来たアンテナ６で検知され
、プリント基板１０の裏面にある検波回路７に伝達され
検波したのち、検波回路出力としてリード１１によって
制御器１２まで送られる。検波量に応じて制御器１２は
食品の状態を知り最適解凍時間を判定し、電波放射部３
や電波放射部冷却用のファン１３の動作を制御する。検
波回路周辺の構成について、第２図でもう少し詳細に述
べる。

第２図は、検波回路７およびアンテナ６を加熱室１の壁
面にどの様に取付けているかの一例を示す要部斜視図で
ある。アンテナ６とショットキーバリヤ・ダイオード１
４を含む検波量！ｌ１ｉ７を表と裏に持つプリント基板
ｌＯのアース面を、金属板１５の半田付は用凸部１６の
４カ所に半田付けする。その上から電波遮断用の金属カ
バー１７でおおい、加熱室１壁面にスポット溶接で取り
付けた金属支持具１８にビス１９でとも締めする。この
構成では、プリント基板１０（検波回路７）のアースは
金属板１５への半田付けで確実にとれ、金属板１５と金
属支持具１８はビス止めにより確実にシ四−トシ、金属
支持具１８と加熱室１壁面は溶接により確実にシ四−卜
するため、取付は位置精度が良く、アースは確実で、ビ
ス締めによるストレスを金属板１５が吸収するため検波
回路へのストレスが抑えられることが判る。

第３図はプリント基板ｌＯの一例を検波回路７側から見
た図である。図中破線は基板の裏側のパターンを示し、
−点鎖線は裏面でパターンはあるがレジストの無い部分
〔即ち第２図で述べた金属板１５に半田付けするための
アース〕である。アンテナ６から伝達されて電波は、ス
ルーホール２０より検波回路７へ導かれ、シノトキバリ
ャー・ダイオード１４等のチップ部品とマイクロストリ
ップ・ラインで構成される検波回路７で検波されて、リ
ード線１１以膝直流となった状態で信号が伝送される。

第４図は第３図の検波回路７の一例の等価回路を示す、
第３図同様、アンテナ６で検知された電波は検波回路７
に入り、ショットキーバリヤ・ダイオード１４で整流さ
れ負荷抵抗２１に取出される。

ここでチップ抵抗とチップ部品から成る平滑回路２２に
より平滑して、リード線１１より外部に送るのである。

ここで検波回路７の一般的な特性について説明する。第
５図Ａ、Ｂ、Ｃは第４図の検波回路７の動作を示すタイ
ムチャートである。アンテナ６からの入力Ｖｉｎが図中
への様な正弦波電圧であったとすると、ショットキバリ
ヤ・ダイオード１４にかかる電圧Ｖ０は図中Ｂの様にな
り、正方向にＡＡ′間の様に順電圧■、によって決まる
電圧分が残る。これは■、が大きい程大きくなり、■、
の温特に合わせて変動する。またショットキバリヤ・ダ
イオード１４を流れる電流１０は図中Ｃの様になり、正
方向には■、の温度上昇に合わせて増減するＡ”−Ａ”
間の電流が流れる。−力負方向にＢ−Ｂ’間の様に高周
波時には逆回復時間ｔｒｒで決まる電流分が残る。これ
はｔｒｒが大きい程大きくなり、１．、の温特に合わせ
て変動する。即ち■「やｔｒｒが大きくなると整流作用
が無くなっていくことを示している。よってファースト
リカバリー・ダイオードよりも■、やｔｒｒの小さいシ
ョットキーバリヤ・ダイオードを使うのが有効であるこ
とが判る。

第６図はショットキバリヤ・ダイオードのｖＦｌ、特性
（即ち順方向電圧−電流特性）を示し、常温時の特性を
ａで、高温時の特性をｂで表わしている。同じ電流が流
れている時の電圧が温度上昇によって滅失する（言い換
えると、同し電圧がかかっている時の電流が温度上昇に
よって増加する）ことが判る。特に低電圧範囲の変化率
が太きいことが判る。

第７図はショットキバリヤ・ダイオードのｔｒｒの温度
特性を示している。横軸の温度が上昇すると縦軸のｔｒ
ｒが増加することが判る。

以上第５図〜第７図の特性により、検波回路７の入出力
特性は第８図の様になる。横軸はアンテナ６で検出した
入射電力、縦軸はその時の検波回路の平均出力であり、
常温時の特性をＣで、高温時の特性をｄで表している。

即ち、温度上昇により、但入力時は■、の特性から正の
電流が増加するため出力が増え、高入力時はｖＦによる
変動が減る代わりにｔｒｒによる逆方向電流が増えるた
め出力が減るのである。このことを常温時と高温時の出
力の変化率としてグラフ化すると第９図の樟になる。横
軸は入射電力、縦軸は高温時出力と常温時出力の差を常
温時出力で割ったもの（即ち変化率）を示していて、ｅ
は■、やｔ　ｒｒの温特の小さなダイオード（例えばシ
ョットキバリヤ・ダイオード）を示し、ｒは■、やｔ−
の温特の大きなダイオード（例えばファースト・リカバ
リ・ダイオード）を示している。調理の繰り返し等で温
度上昇の激しい高周波加熱装置については、検知精度を
保つためにはショットキバリヤ・ダイオードの方が良い
事が明らかである。また、設計上、検波回路の使用範囲
については図中ｇ点の前後で使用することとしている。

第１０図〜第１３図は、本発明の高周波加熱装置におけ
る解凍検知の原理を示す特性図である。ここで検知原理
について説明を加える。

食品の比誘電率Ｅｒと誘電損失ｔａｎδの積は、食品が
均一に加熱されて全体が同時に温度上昇していく場合、
第１０図の様に変化する。横軸は食品の温度、縦軸はＥ
　ｒ−ｔａｎδである。Ｅ　ｒ　−ｔａｎδは食品がど
れだけ電波を吸収しやすいかを示す指標であり、冷凍時
には電波を吸収しにくく、０°Ｃ付近では電波を吸収し
やすいことを示している。

言い換えると、食品に吸収されずにアンテナで検出され
る電波は、冷凍時には多く、０℃付近では少なくなるの
である。このことから、第１１図が得られる。横軸は食
品の温度、縦軸は検波回路出力を示している。この図か
ら判るように、食品が均一な温度上昇を示す場合は、検
波出力の変曲点で解凍検知が可能な様に考えられる。と
ころが実際は、高周波加熱装置による加熱は不均一であ
り、部分的に電波が集中する所や集中しない所の組み合
わせになるため、第１１図の曲線かい（つも重なり合っ
た波形となり、−概に変曲点で解凍完了とはいかない。

そこで実際に有効なのは、検波回路出力の初期値と、初
期変化率である。初期値は食品重量とおよそ反比例の関
係にあり、例えば少量の食品の場合電波の吸収が少なく
初期検波回路出力が大きいのに対し、大量の食品の場合
電波の吸収が大きく初期検波回路出力が小さい、また、
低温（−２０℃）の食品の場合検波回路出力の初期変化
率が大きいのに対し、中温（−１０°Ｃ）の食品の場合
検波回路出力の初期変化率が小さいというような具合い
である。

第１２図に代表的な例を示した。横軸は時間で継軸は検
波回路出力、図中りは少量低温の食品で、ｉは大量中温
の食品を示す。

以上の原理から、第１３図の様な、初期出力変化率をパ
ラメータに重量と初期出力の相関を求め、食品の重量判
定および初期温判定しているのである。（但し、図中ｊ
は変化重大の低温食品、ｋは変化率小の中温食品）もち
ろん、制御器１２内で重量と初期層毎に最適加熱時間を
設定し調理することで、皿の重量等で誤判定する重量セ
ンサ等と比較して、極めて安定な解凍検知を実現してい
る。

本実施例の効果として以下の点が挙げられる。

アンテナ６と検波回路７を金属板１５．金属カバー１７
．金属支持具１８および加熱室１壁面等でおおっている
ため、外部への漏波を出しにくく、外界からのノイズ混
入も受けにくい。

開孔９付近にアンテナ６を設け、開孔カバー８で防護し
ているので、食品２からアンテナ６への飛散物の直撃が
なく、食品カスによるアンテナ６近傍の誘電率変化等の
誤差要因が排除できる。

発明の効果 本発明によれば以下の効果がある。

（１）検波素子としてショットキバリヤ・ダイオードを
用いるので、■、やｔｒｒの温度特性による検波出力の
変動が少なく、極めて安定な検知が出来る。（例えば解
凍検知については重量と初期温の判別が高精度化され、
自動検知後の出来栄えが安定している。） （２）　　［１）と同様に、ｔｒｒが小さいので整流作
用に優れており入出力の感度が良い。即ちアンテナ６で
の検出量が小さくとも大出力が得られるので、極力アン
テナまわりからの漏波を小さくすることが出来て、極め
て安全で信転度の高い検知が出来る。

（３）　　（１）と同様に、一般発生ノイズが小さく、
外部機器の誤動作を誘発するような事がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の高周波加熱装置の構成を示
す断面図、第２図は同装置の分解斜視図、第３図は検波
回路の正面図、第４図は検波回路の等価回路を示す構成
図、第５図は検波回路の動作を示すタイムチャート、第
６図はショットキバリヤ・ダイオードの順方向電圧−電
流特性図、第７図はショットキバリヤ・ダイオードの逆
回復時間（ｔｒｒ）の温度特性図、第８図は検波回路の
人出力特性図、第９図は検波回路の入力に対する常温時
と高温時の出力の変化率を示す特性図、第１（ＫｌはＥ
ｒ−ｔａｎδの温度特性図、第１１図は検波回路出力の
理想温度特性図、第１２図は検波回路出力の時間変化を
示す特性図、第１３図は検波回路出力の初期値の重量に
対する変化を示す特性図、第１４図は従来の高周波加熱
装置の構成を示す断面図である。 １・・・・・・加熱室、２・・・・・・食品、３・・・
・・・電波放射部、６・・・・・・アンテナ、７・・・
・・・検波回路、１２・・・・・・制御器、１４・・・
・・・ショットキバリヤ・ダイオード。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名画 図 加煕虹 （品 電老奴貯郁 ７ンテγ 検５皮回路 ％’１＃ｊＬ ショッＦキーノ＼すＮ タイ＾ ！ ？ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 一 す 第 図 第 図 第１０図 Ｑ 第１２図 第１ 図 Ｃ 第１３図 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　食品を格納する加熱室と、前記食品に電磁波を放射し
   て加熱する電波放射部と、前記加熱室内の電磁波の一部
   を検出するアンテナと、前記アンテナの検出した電力を
   ショットキーバリヤ・ダイオードを用いて検波する検波
   回路と、前記検波回路出力により各種機器動作を制御す
   る制御器とを有する高周波加熱装置。