JPH05205865A - 電子レンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターンテーブルを有する電子レンジのリフレ
クタの制御期間を短くし、信頼性向上を図るとともに効
率をよくする。 【構成】 被加熱物をターンテーブルに載せリフレクタ
９の角度を１ステップごとにたとえば２°ずつ変化さ
せ、その値を電界センサ１０により検知し、電界レベル
データメモリ２１に記憶させる。比較器２２により現在
の電界レベルと前回の電界レベルとを比較しステップ駆
動ドライバ１６の順転または反転の判定をする。リフレ
クタ角度検出器１５は反転タイミング検出器２３からの
信号により、フォトエンコーダ１４からの信号からリフ
レクタの角度を検出する。リフレクタ角度検出器１５か
らの信号はリフレクタの最大最小角度範囲検出メモリ２
４と平均角度演算メモリ２５に送られ、所定制御時間タ
イマ３０により設定された時間が経過すると、リフレク
タ固定角度設定データ信号ジェネレータ２７からの信号
をステップ駆動ドライバに与えリフレクタ９を平均角度
に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、能動負荷整合装置を備
えた電子レンジ、特にターンテーブルを有するものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子レンジにおいて、オーブン（加熱
室）内の被加熱物負荷の大小と位置によりオーブン側の
インピーダンスが変動しても、マグネトロンと被加熱物
とのインピーダンス整合を良好に維持するために、導波
管内部のマイクロ波反射電力を低減すべく、インピーダ
ンス整合用リフレクタを調整することが望まれている。
たとえば、実開昭６１−１００８９７、特開昭５６−１
６０７９２等に開示されているが、いずれも被加熱物は
加熱室内の一定の場所に固定して置かれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】被加熱物からの反射電
力を低減するように、インピーダンス整合用リフレクタ
の位置を制御，調整すると、マイクロ波電力効率のよい
動作が期待できる。しかし、被加熱物たとえば食品調理
の期間中において、常時インピーダンス整合装置をモー
タ等で制御駆動することは、ターンテーブル機構を採用
した電子レンジにおいては、負荷位置が常時移動してい
るから、これを常時追従することは駆動機構に対して過
酷な使用条件となり、電子レンジの寿命設定時間に対す
るインピーダンス整合装置のコストおよび信頼性に問題
点が残る。

【０００４】本発明の目的は、インピーダンス整合装置
の動作期間を、電子レンジの運転初期の一定時間に限定
することにより信頼性向上を図ることにある。また、被
加熱物がターンテーブルの中心からずれていることを表
示して、ターンテーブルの中央に食品負荷を置くように
させ、電子レンジの高効率運転を図ることにある。さら
に、軽負荷の運転においては、通常加熱時間は短いが、
電界センサやその他のセンサでオーブン内の被加熱物デ
ータを検出するために数秒から十数秒の時間が必要であ
るが、この期間の運転加熱モードとして、予め食品の軽
負荷を最適インピーダンスとして設定しておくことによ
り、軽負荷食品に対する加熱効率のよい電子レンジを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の電子レンジにお
いては、被加熱物を載置するターンテーブルと、導波管
壁を含むオーブン壁面に設けた電界センサと、導波管の
開口部に設けたインピーダンス整合用の回転角度可変の
リフレクタと、電界センサで検知したオーブン内部のマ
イクロ波反射電界の大小によりリフレクタの回転角度を
調節する制御手段とを備え、該制御手段は、リフレクタ
の回転角度を、電子レンジ運転開始初期の一定時間はタ
ーンテーブル上の被加熱物負荷のインピーダンス変動に
追従するように制御し、一定時間経過後はある期間のイ
ンピーダンス変動の平均となる位置に固定するように制
御する。

【０００６】また、ターンテーブルに載せられた被加熱
物がターンテーブルの中央から所定の範囲以上に外れて
いる場合、ターンテーブル回転に伴うオーブンのインピ
ーダンス変化量を判定し、被加熱物の位置ずれの表示手
段を設けた。さらに、リフレクタの加熱運転開始時の設
定位置は、被加熱物の軽負荷相当の負荷をターンテーブ
ルの中央に置いたとき、インピーダンスがマグネトロン
最大出力となるようにする。

【０００７】

【作用】回転角度の制御手段は、電子レンジ運転初期の
一定期間のみ被加熱物負荷のインピーダンス変動に追従
してリフレクタの回転角度を制御するから、電子レンジ
総運転時間中におけるリフレクタ制御の合計時間を制限
し、制御装置の信頼性向上およびマイクロ波電力効率の
改善を図ることができる。軽負荷時は、運転初期のリフ
レクタの位置を最適インピーダンスの位置に置き、その
後所定の位置に移動することにより、軽負荷時において
も加熱効率を向上できる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の要部断面図であ
る。

【０００９】図１において、電子レンジの加熱室である
オーブン１の壁面１−１の一部に、導波管２の開口部が
設けられ、導波管２の他端にはマグネトロン３のアンテ
ナ３−１が設けられている。開口部側には、インピーダ
ンス整合用の回転角度可変のリフレクタ９が設けられて
いる。開口部は開口カバー１−２によって覆われてい
る。オーブン１の底部には、支持ローラ７に支持された
ターンテーブル８が設けられ、ターンテーブルモータ
４，ギアボックス５，駆動軸６等よりなる駆動装置によ
り、ターンテーブル８が回転される。

【００１０】オーブン壁面１−１の適当な部分に電界セ
ンサ１０が設けられる。これは、オーブン壁面１−１と
連続する導波管２の壁面に設けられてもよい。実験的に
求められる反射波電界の影響を受けやすい場所に設けれ
ばよい。電界センサとしては、たとえば、チップタイプ
のダイオード，抵抗およびコンデンサ等を結合した素子
が使用される。

【００１１】図２は、導波管２の開口部に設置したイン
ピーダンス整合装置の構成の一例の要部斜視図である。
インピーダンス整合用のリフレクタ９は、非磁性体金属
板で導波管２との放電を防ぐために各壁面から７mm以上
の距離が保てるように構成し、その回転軸となるシャフ
ト９−１は、低誘電率で耐熱性に優れたプラスチックを
使用する。リフレクタ９の回転用のリフレクタモータ１
１は、減速ギアを介しシャフト９−１に接続され、リフ
レクタの回転角度を検知するためのロータリーエンコー
ダのようなフォトエンコーダ１４が付加されている。フ
ォトエンコーダ１４は、回転角度認識用のフォトインタ
ラプタ１２と回転円板１３とにより構成されている。リ
フレクタモータとして、ステッピングモータを採用する
場合には、フォトエンコーダは不要となる。

【００１２】図３は、リフレクタ９の回転角度について
説明するための断面図である。運転開始時の初期位置と
しての角度０度は、電子レンジ運転時のオーブン内負荷
が軽負荷（水負荷約５００ccまたは３００cc相当）であ
り、その負荷がターンテーブル８の中央部に置かれたと
きに、オーブン内のインピーダンスが図４のスミスチャ
ートにおいて最大出力が得られる領域となるように、リ
フレクタ角度を調整した状態を基準とする。角度０°を
基準として±９０°回転することができる。リフレクタ
９の角度は、その後得られた電界センサのデータおよび
コントローラから与えられた重量，物質等のデータによ
り変化される。

【００１３】図４は、電子レンジの一般的なオーブンイ
ンピーダンスを示すスミスチャートである。マグネトロ
ンの動作モードとして、インピーダンスチャートと、マ
グネトロンから輻射されるマイクロ波出力の等出力線
（５００Ｗ〜７５０Ｗ）を実線で示し、図３のリフレク
タの初期位置に対して、±９０°回転したときのインピ
ーダンスの変動する状況を、無負荷ならびに水負荷１８
０cc，５００ccおよび２０００ccの場合について、それ
ぞれ破線ａ〜ｄで示した。オーブン内における水負荷の
大きさにより、リフレクタが制御できる範囲には限度が
あるが、負荷の大小にかかわらず、リフレクタによる制
御範囲がマグネトロンの最大出力の得られる斜線で示し
た領域を横切るように、リフレクタのサイズとマグネト
ロンのアンテナ近傍のスタッブが配慮されている。

【００１４】図５は、本発明による能動インピーダンス
整合システムの、電界センサによるリフレクタ制御に関
するブロック図である。マグネトロン３は、電子レンジ
電源Ｂを制御回路Ｃにより制御した高圧電源Ｄにより駆
動される。リフレクタ９の回転角度の制御手段Ａは、点
線で囲まれた後述の２０〜３０の装置により形成され
る。

【００１５】電子レンジの調理スタートの後、オーブン
壁面１−１の電界状況を、電界センサ１０で検知し、Ａ
／Ｄコンバータ２０でロジック演算制御可能としてい
る。リフレクタ９の回転角度を一定角度（たとえば約２
°）を１ステップとして、ステップ駆動ドライバ１６に
よりリフレクタモータ１１を回転させ、その都度電界セ
ンサ１０のレベルを読取り電界レベルデータメモリ２１
に記憶させ、比較器２２において前回の検知レベルと比
較する。初回のリフレクタ９の回転方向を順方向の回転
としたとき、電界センサ１０の検知レベルが回転前の検
知レベルより小さい場合、さらに順方向に一定角度の２
°回転するようにリフレクタモータ１１を駆動し、前回
の検知レベルと比較し順方向回転を繰り返す。

【００１６】ある１ステップのリフレクタ回転で、電界
センサ１０の検知レベルが前回の検知レベルより大きく
なったときが、リフレクタ回転角度の目標値をまさに通
過したところであり、このときのリフレクタの制御角度
をフォトエンコーダ１４により認識する。しかし、オー
ブン内の負荷は、ターンテーブルにより回転を継続して
いるため、比較器２２の出力として次のリフレクタ回転
方向を前回の順方向に対し反転すべく、ステップ駆動ド
ライバ１６を動作させリフレクタモータ１１を駆動す
る。

【００１７】リフレクタモータ１１は、電界センサ検知
の最小値レベルをとらえるように、順方向回転と反転回
転をステップごとに繰り返すことになる。これをターン
テーブル８が１回転するに相当する時間の間（約１０秒
間）継続する。リフレクタ９を１ステップ２°回転し、
Ａ／Ｄコンバータ２０によって電界センサレベルを読取
り、演算制御するために約４０msec要するとした場合、
リフレクタ９を９０°回転するために約１．８秒かかる
が、一旦検知レベルの最小値をとらえると１２０〜２０
０msecのオーダーでリフレクタ９の順方向回転，反転回
転を繰り返すため、ターンテーブル８の回転に伴う負荷
インピーダンスの変動を十分追従することができる。

【００１８】反転タイミング検出器２３によりリフレク
タ９の回転角度の反転タイミングを検知し、そのときの
リフレクタの角度をフォトエンコーダ１４から読取り、
リフレクタ角度検出器１５において角度を検出する。タ
ーンテーブル１回転分における制御最大角度，最小角度
および積算値から得られる平均角度を求め。それぞれを
リフレクタの最大最小角度範囲検出メモリ２４および平
均角度演算メモリ２５に登録する。最大角度と最小角度
の範囲が電子レンジのインピーダンス実測データにおけ
る許容範囲の角度かどうかを、許容差判定器２６で判定
し、許容範囲内であれば平均角度のデータをもとに、リ
フレクタ固定角度設定データ信号ジェネレータ２７から
の信号をリフレクタのステップ駆動ドライバ１６に与
え、リフレクタ９を駆動する。許容範囲を外れれば、電
子レンジのコントローラの適宜の場所に設けた表示装置
２８に、たとえば、“食品位置ずれ”等の表示を行な
い、使用者に食品が最適位置に置かれていないことを知
らせる。ターンテーブル回転タイミングカウンター２９
は許容差判定器２６にターンテーブルの回転のタイミン
グを与える。

【００１９】所定制御時間タイマ３０により設定された
制御継続時間（たとえば３分）については、リフレクタ
９の角度をターンテーブル８の回転に追従し最適に制御
を継続する。所定の制御継続時間３分を超える運転につ
いては、ターンテーブルのある期間の回転の平均制御角
度にリフレクタ９を固定するように、リフレクタモータ
１１を駆動し、所定の位置で停止させる。

【００２０】図６は、図５の装置の制御に関する概略の
フローチャートである。ステップＳ−１において調理が
スタートし、リフレクタは予め設定された初期位置に復
帰し、タイマにより約２秒間マグネトロンのウォームア
ップを行なう。マグネトロンが正常の状態に達し、ター
ンテーブルが回転すると、所定の角度ごとに電界レベル
を読込む。

【００２１】ステップＳ−２において、直前の電界レベ
ルと比較し小さいかどうかを判断する。もし小さいとき
はリフレクタを１ステップ前と同じ順方向に回転させ、
もし小さくないときはリフレクタを１ステップ反転回転
させる。

【００２２】ステップＳ−３においては、ターンテーブ
ルが１回転したかどうかを判断する。１回転していない
ときは電界レベル読込み以後の動作を継続し、１回転し
たときはターンテーブル１回転の間のリフレクタが反転
回転したときの制御角度の最大最小範囲と算術平均値を
検知する。

【００２３】ステップＳ−４において、前述の変動範囲
が許容範囲より小さいかどうかを判断する。もし小さい
ときはリフレクタの制御位置を算術平均となる角度で固
定し運転を継続する。もし小さくないときはリフレクタ
の角度制御を継続しながら運転し、ステップＳ−５にお
いて調理スタート後所定の時間たとえば３分経過したか
どうかを判断する。もし経過しておればリフレクタの制
御位置を算術平均となる角度で固定し運転を継続する。
３分経過していないとき、ステップＳ−６において調理
終了かどうかを判断する。軽負荷の場合は３分以内でも
調理が終了するので次のステップＳ−７に移る。調理が
終了していなければさらにリフレクタの角度制御を継続
し運転を継続する。

【００２４】ステップＳ−７は調理終了であるが、次回
の調理スタートまでリフレクタはその位置に固定され
る。初期位置に復帰させることもできる。

【００２５】図７は、リフレクタの制御角度と時間との
関係を示すグラフである。運転開始後２秒経過すると電
界レベルの検知が開始する。ターンテーブル１回転の所
要時間を１０秒とし、制御継続時間を３分とする。

【００２６】曲線（Ａ）の例は、ガラス鍋に入れられた
スープを調理加熱した場合のリフレクタ制御の一例であ
り、比較的大きい負荷がターンテーブルのほぼ中央に置
かれている場合であって、リフレクタ角度はあまり変化
しない。したがって、ターンテーブル１回転の後の連続
する調理加熱については、平均となる角度で固定し調理
終了に至ることを表わしている。

【００２７】曲線（Ｂ）の例は、マグカップに入れられ
たコーヒーの再加熱を行なう場合のリフレクタ制御の一
例であり、比較的小さい負荷がターンテーブルの外周に
置かれている場合であって、オーブンのインピーダンス
変化が大きく、リフレクタの制御角度も大きく変動する
ことになる。したがって、ターンテーブル１回転以降も
所定の制御継続時間たとえば３分までは、リフレクタ角
度制御を継続するが、負荷が小さい場合には３分間に満
たない時間で調理終了に至る場合が多い。この場合は３
分以内であっても調理は終了する。仮に、３分間以上の
調理である場合には、３分間以降の調理加熱について
は、ある期間のターンテーブル回転の平均となる制御角
度でリフレクタを固定して運転を継続し調理終了に至
る。

【００２８】図８（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ図７に
示した（Ａ）と（Ｂ）の負荷例に基づき、オーブンのイ
ンピーダンス変化をスミスチャート上に表わしたもので
ある。それぞれの図において、（ａ）はリフレクタ初期
位置で制御しない場合、（ｂ）はリフレクタの角度制御
をした場合および（ｃ）は所定の時間経過後リフレクタ
角度を平均値に固定した場合を示す。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ターンテーブル上の被
加熱物の大小およびターンテーブルによる負荷の位置変
化に伴うオーブンのマイクロ波電力効率を維持する効果
があり、かつ、インピーダンス整合のためのリフレクタ
角度を制御駆動するための時間の合計を、電子レンジの
寿命設定総運転時間に比較して短縮できることにより、
リフレクタ回転駆動のための部品を、一般的の信頼性寿
命を持つもので構成できる。

【００３０】また、ターンテーブル上に載せられた食品
の位置関係が、電子レンジのマイクロ波電力効率上良好
かどうかについて、使用者に情報を提供できるため、省
エネルギーの立場より効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部断面図である。

【図２】インピーダンス整合装置の要部斜視図である。

【図３】リフレクタの回転角度説明のための断面図であ
る。

【図４】電子レンジの一般的なオーブンインピーダンス
のスミスチャートである。

【図５】本発明の一実施例のブロック図である。

【図６】図５の装置の運転のフローチャートである。

【図７】リフレクタの制御角度と時間との関係を示すグ
ラフである。

【図８】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、図７の（Ａ）
および（Ｂ）の場合のスミスチャートである。

【符号の説明】

Ａ 制御手段 ３ マグネトロン ９ リフレクタ １０ 電界センサ １１ リフレクタモータ １４ フォトエンコーダ １５ リフレクタ角度検出器 １６ ステップ駆動ドライバ ２０ Ａ／Ｄコンバータ ２１ 電界レベルデータメモリ ２２ 比較器 ２３ 反転タイミング検出器 ２４ リフレクタの最大最小角度範囲検出メモリ ２５ 平均角度演算メモリ ２６ 許容差判定器 ２７ リフレクタ固定角度設定データ信号ジェネレータ ２８ 表示装置 ２９ ターンテーブル回転タイミングカウンタ ３０ 所定制御時間タイマ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を載置するターンテーブルと、 導波管壁を含むオーブン壁面に設けた電界センサと、 導波管の開口部に設けたインピーダンス整合用の回転角
   度可変のリフレクタと、 電界センサで検知したオーブン内部のマイクロ波反射電
   界の大小によりリフレクタの回転角度を調節する制御手
   段と、を有し、該制御手段は、リフレクタの回転角度
   を、電子レンジ運転開始初期の一定時間はターンテーブ
   ル上の被加熱物負荷のインピーダンス変動に追従するよ
   うに制御し、一定時間経過後はある期間のインピーダン
   ス変動の平均となる位置に固定するように制御すること
   を特徴とする電子レンジ。
2. 【請求項２】 ターンテーブルに載せられた被加熱物が
   ターンテーブルの中央から所定の範囲以上に外れている
   場合、ターンテーブル回転に伴うオーブンのインピーダ
   ンス変化量を判定し被加熱物の位置ずれの表示手段を有
   することを特徴とする請求項１記載の電子レンジ。
3. 【請求項３】 リフレクタの加熱運転開始時の設定位置
   は、被加熱物の軽負荷相当の負荷をターンテーブルの中
   央に置いたとき、インピーダンスがマグネトロン最大出
   力となるようにすることを特徴とする請求項１記載の電
   子レンジ。