JPH0652131B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高周波加熱装置における加熱の自動化に係り、
センサを用いて冷凍食品を暖かい食品に最適加熱する制
御システムを構成したものに関するものである。

従来の技術 センサを用いて解凍加熱を自動化する先行技術として
は、特願昭５９−１１４９７０号（特開昭６０−２５８
８９５号公報）に示される内容が商品化されている。

これは、重量センサにより検知した冷凍食品の重量に基
づく時間制御により食品の解凍を行う、その解凍後に大
きな高周波出力により解凍済食品の加熱調理を行うこと
で、あたたまった食品から出る水蒸気ガス等を湿度セン
サにより検出して、加熱調理の終了を制御する。

発明が解決しようとする問題点 ところが、このような解凍調理の方法では食品の解凍を
行う時間が食品の初期重量によってのみ決定されている
ため、自家製の冷凍食品のみならず食品メーカー各社が
売り出している冷凍食品の多様化の進む昨今の状況を観
ると、冷凍食品を入れる容器の重さの違いとか、同重量
の冷凍食品でも均質な冷凍食品（例えば冷凍ごはん）と
不均質な冷凍食品（例えば肉だんご）との違いによる、
冷凍食品内部の熱の伝導速さが違うこと等が、解凍時間
に加味されていないため、特殊な形状の容器とか、軽量
の使いすての容器とか、冷凍食品の分量に比べ極端に重
い容器等を使うと解凍時間が短かすぎたり、長すぎたり
する。又、均質な冷凍食品では熱がすみやかに全体に広
がるが、不均質な冷凍食品では熱が全体に広がるのに時
間を要する状況となる。そのため、たまたま適当な容器
がなかったり、冷凍食品の種類が限定されてしまうと、
湿度センサで加熱調理が完了した時の食品の状態とし
て、加熱しすぎであったり、全体に温度が均一になって
いなかったりすることがあるという問題があった。

ここで第３図の従来例と本発明の構成となるブロック図
を見ながら問題点を詳しく示しますと基本的加熱手段と
しては、まず低出力による解凍が行われ次いで高出力に
よる調理が実行される。解凍は重量センサ１４により検
出された載置皿１１上の冷凍食品１２の重量に基づき、
時間制御される。これは氷結した食品の誘電損失は材料
によらず一定であることにより得られる。つまり肉でも
野菜でも冷凍されれば、その解凍タイムは重量だけで決
定できる。

重量による解凍が終了すると、続いてマイクロ波は高出
力に切り換えられ、調理へ移行する。解凍が済むと、食
品の誘電損失は材料によって異なるので、もはや時間制
御はできない。つまり肉と野菜では同一重量でも加熱タ
イムは大きく異なり、解凍のように重量により調理タイ
ムを決定することはできない。そこで調理は気体センサ
９を用いて自動的に行なわれる。換気手段であるファン
６が食品１２から発生した蒸気を機体外に排出し、この
排気ガイド８に気体センサ９は配設される。気体センサ
９は蒸気やガスに反応し特性が変化するので、食品の調
理が完了した時点を検出することができる。

以上従来例の構成概要を示したが、第５図にこの従来例
の解凍加熱シーケンスパターンを示しａ図のマイクロ波
出力の態様とｂ図の加熱中の食品からの蒸気の発生量の
変化する様子を表わす。

ａ図によるとマイクロ波加熱は、解凍モード“ＤＥＦ”
と、調理モード“ＣｏｏＫ”とから形成され、解凍モー
ドはさらに４つの小モードに分かれる。

Ｔ_１は食品重量Ｗに基づきＴ_１＝Ｋ_１Ｗ（Ｋ_１：定数）
により算出され、マイクロ波がフルパワーで加熱を行
う。そしてこのＴ_１モードで冷凍食品が一気に昇温さ
れ、表面が局部的に煮え出す前に次のＴ_２モード、すな
わち休止モードに移行する。Ｔ_２の時間もＴ_２＝Ｋ_２Ｗ
（Ｋ_２：定数）により算出され、この休止モードの間に
食品全体に熱が伝わるのを待つ。続くＴ_３，Ｔ_４モード
では、マイクロ波のパワーを徐々に落して表面の煮えを
防ぎつつ、食品の中央部の解凍を進める。そしてＴ_３＝
Ｋ_３Ｗ，Ｔ_４＝Ｋ_４Ｗ（Ｋ_３，Ｋ_４：定数）により、加
熱時間を算出する。これまで示したように、解凍は検出
された重量に基づき時間制御される。この解凍モードの
ときはｂ図に示すように食品からの蒸気の発生はほとん
どなくて、気体センサでの特性変化が起っていない。し
かし解凍が完了し、次の調理モード“ＣｏｏＫ”に移行
すると、解凍された食品の誘電損失は、材料によって大
きく異なるから、もはや解凍のように時間制御はできな
い。そこで調理モード中は気体センサを用いて食品から
所定の蒸気量Δｈが検出される時点を検出し、ここまで
に要した時間ｔ_５をベースに加熱タイムＴ_５がＴ_５＝ｔ
_５＋Ｋ_５ｔ_５（Ｋ_５：定数）と算出される。Ｋ_５はゼロ
であっても構わない。

以上の様に第２の従来例としての解凍調理の様子が説明
されている。このままでは、冷凍食品は直接載置皿１１
に載せているが、冷凍食品は解凍が進むと煮汁であると
か、味付けのタレであるとかが流れ出すし、又凍って固
まりになった食物が分離しバラバラになる。このような
状態になってしまっては載置皿を食品の容器として取り
扱うことになり、例えばシチューの様な流動物を解凍す
る時には、シチューが載置皿から溢れでる。そのため、
せっかく解凍を行ないながら、シチューが食べられなく
なる。このようなことを防ぐため、一般に冷凍食品は凍
った塊のまま食品容器に収納して載置皿に載せて解凍を
行っている。

この食品の容器は特に指定がないため、消費者の好みに
より適宜選択され冷凍食品の解凍に供されている。

ここで、消費者が適宜選択する容器であるため、冷凍食
品の重量に比べて極端に大きな重い容器であったり、極
端に小さな軽い容器であったりすると、載置皿を介して
重量センサ１４が検出する重量が、同じ分量の食品であ
っても容器の軽量の違いにより、まちがって判別される
ことになる。この結果として、解凍に費される時間Ｔ_１
＋Ｔ_２＋Ｔ_３＋Ｔ_４の合計は、重量センサの検出する重
量により算出されるため、解凍時間が冷凍食品に対して
長すぎたり、短かすぎたりして、解凍加熱の過不足が発
生することになる。

又、従来例では解凍モードの時間は食品の重量によって
のみ一義的に算出されるのは冷凍食品そのものの素材の
質について氷の状態については、いかなる材質のもので
あっても同一の誘電率であるとしているからである。一
方解凍された状態では食品の素材の質について異なれば
当然誘電率が異なるため、食品重量によってのみ最適な
加熱時間は得られない。このことは、解凍モードと調理
モードとして区別して、重量検知に基づく加熱時間と、
食品から出る水蒸気を気体センサで検知することに基づ
く加熱時間とにより構成している。

ところが、冷凍食品の解凍が進む中で、氷の状態の部分
と氷でなくなってあたたかい食品になっている部分とが
混在する時間が必ず存在する。このように、氷とそうで
ない物との混在する状態では、食品全体として様々な誘
電率の状態の食品が存在していることになり、部分的に
熱くなり易く、又部分的にあたたまり難い状態が発生す
ることになる。このような熱分布にムラのある状態で
は、温度の高い部分から温度の低い部分へ熱が伝導され
るが、食品の素材の質が一様でないと、熱伝導の早い部
分と遅い部分とが発生する。このような部分が発生した
ままで解凍モードから調理モードに切り換ると、氷の溶
けてなくなった部分と、少し氷の残った部分とが混在し
ているため、調理加熱が進むと局部的に沸騰していても
局部的に冷たい状態が残ると云うことになり、局部的に
沸騰した蒸気を気体センサが検知して調理モードを終了
しても、冷凍食品は部分的に冷たい所が残ったままとな
り冷凍食品の自動解凍で不本意な解凍状態となる。この
ことは、冷凍食品の素材の質が均質でないため食品内部
での熱伝導が一様に進まず、食品があたたまるのに早い
部分と遅い部分があることにより現れる加熱ムラの発生
することになる。

以上のように従来例として、食品容器の不適当による解
凍加熱の過不足が発生する件と、冷凍食品の素材の質が
均質でないため生ずる食品局部に加熱ムラが発生する件
との２つの不具合がある。

本発明はこのような従来の問題点を解消するものであ
り、冷凍食品の解凍調理加熱の制御方法を食品の総重量
とか加熱状態さらに食品の材質に応じて変えることによ
り、食品の温度バラツキを無くしたり過加熱とか加熱不
足を防止することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記目的を達するため、本発明の高周波加熱装置は、被
加熱物を加熱室内に置くことにより被加熱物の重量を検
出する重量センサと、被加熱物を加熱した時に、被加熱
物から発生する少なくとも水蒸気を検出する湿度センサ
を備え、高周波発生手段への給電を制御する制御部は少
なくとも２つの湿度センサの検知しきい値とカウンタ手
段と食品の重量検出機能を有する。

作用 本発明の高周波加熱装置は、まず被加熱物を加熱室内に
載置することにより、容器を含めた食品の総重量を重量
センサにより計量し、この測定した重量に基づき設定さ
れる重量加熱時間Ｔｗをカウンタ手段により計数するま
で被加熱物を一定の高周波出力で加熱し続けるか、又は
被加熱物を食品からの少なくとも水蒸気が出てくるのを
湿度センサで検知する第１の検知点になるまで一定の高
周波出力で加熱し続ける。そして、この重量加熱時間Ｔ
ｗまで時間経過するか、湿度センサで第１の検知点に到
達した時から、高周波出力を切り換えて加熱を継続す
る。そして被加熱物からの少なくとも水蒸気が更に増加
して所定量まで増加したのを前記湿度センサで検知し
て、この第２の検知点までに要した全加熱時間Ｔ_１をカ
ウンタ手段により計数し、これに基づいて加熱の終了を
制御する。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面に基づき説明す
る。

第２図は本発明に係る高周波加熱装置の斜視図である。
本体１５の前面には開閉自在に扉体１６が軸支され、操
作パネル１が配されている。操作パネル１上には自動調
理キー２が具備されている。

第３図は従来例と本発明の構成を示すブロック図であ
る。操作パネル１上の自動調理キー２から入力された指
令は、制御部３によって解読される。そして制御部３は
加熱室１０内に載置された被加熱物１２たる冷凍食品の
解凍調理を始める。加熱はドライバ４を介して高周波発
生手段７たるマグネトロンに給電されて制御される。

又、食品の重量を検出する重量センサ１４と食品から出
る水蒸気等を検知する湿度センサ９とからの信号は検知
回路５を経て制御部３によって解読される。そして制御
部３は冷凍食品を加熱する高周波出力を切り換えるタイ
ミングを決定したり、全加熱時間を制御したりする。

（本発明の加熱シーケンスパターンの実施例） 第１図に示すように、加熱はまず高出力によるマイクロ
波加熱が行われ、冷凍食品の加熱状態の進行具合とか冷
凍食品の重量程度とかに応じて低出力に切り換えられる
（ａ図）。最初の高出力によるマイクロ波加熱の間に、
冷凍食品１２はラフに解凍加熱される。換気手段たるフ
ァン６が食品１２から発生した蒸気を機体外に排出し、
食品から僅かの水蒸気やガスが出てくるのを排気ガイド
８に設けた湿度センサ９が検知して、検知回路５から制
御部３に検知信号が伝えられる。制御部３は食品から出
てきた水蒸気量が、第１のしきい値Δｈに達したのを検
出した時点Ｐ_１で、食品を加熱するマイクロ波出力を切
り換えるか又は加熱室内に載置した冷凍食品とその容器
の総重量に基づき算出される重量加熱時間Ｔｗに達する
のをカウンタが計数した時点Ｐ_３で、食品を加熱するマ
イクロ波出力を切り換えるか、Ｐ_１もしくはＰ_３の早い
時刻にマイクロ波出力を切り換える、そして低出力によ
るマイクロ波加熱を行う（ｂ図）。

ここで高出力から低出力に加熱能力を切り換る理由は次
の通りである。最初の高出力によって食品はラフに加熱
されており強電界部に位置するある部分だけが他の部分
に比べて加熱が進んでいる。このままの状態で高出力で
の加熱を継続すると、この部分から急激に水蒸気が放出
され、食品の大部分はまだ十分に温まらないうちに検知
点に達する。つまり早切れとなる。そのため、高出力か
ら低出力に切り換えることは、局部的に過熱の進行して
いる部分からの熱伝導が、他の部分へ広がるのを待つこ
とになる。と同時に、このときファン６を連続的に回転
させれば、局部的な過熱によって発生したわずかな蒸気
はすみやかに機体外へ排出される。

そして、低出力による加熱を継続する間に、食品内部の
熱伝導が行き届くと、食品全体の温度が上昇するので単
位時間当りに食品から出る水蒸気とかガスの量が急増す
る。この急増する水蒸気が第２のしきい値Ａ・αに達す
ることを、排気ガイド８に設けたセンサ９が検知して制
御部３が第２の検知点Ｐ_２を判定することになる（Ａは
初期値・αは係数）。

ここで、食品の加熱を開始してから急増する水蒸気とか
ガスが所定量に達したのを湿度センサ９が検知するまで
の時間Ｔ_１をもとに追い加熱時間ＫＴ_１が算出される。
ここでＫ値は、調理定数である。

なお食品から出てくるガスとしては例えば調味料の香し
ん料とか素材の揮発物がある。そして制御部３の指令に
よりドライバ４を介して高周波発生手段７たるマグネト
ロンの給電が制御される。

このように、僅かな水蒸気とかガスが検知される第１の
検知点Ｐ_１になるか、庫内に置かれた食品の重量に基ず
く加熱時間Ｔｗになるか、いずれか早い方に従って高出
力加熱から低出力加熱に切り換える。更に第１の検知点
Ｐ_１から第２の検知点Ｐ_２になるまでに要した時間ｔと
か、食品の加熱開始から第２の検知点Ｐ_２になるまでに
要した時間Ｔ_１等に基づく追い加熱時間の間低出力加熱
を行なうことで、冷凍食品の解凍加熱調理が完了する。

なお、センサ９としては、フィガロ社のガスセンサや松
下電器製の湿度センサ“ヒュミセラム”同じく絶対湿度
センサ“ネオ・ヒュミセラム”が利用できる。５はこれ
らのセンサの検知回路、１３は載置皿１１を回転駆動し
加熱ムラの改善をはかるモータである。

ところで、マイクロ波出力を高出力から低出力へ切り換
えるタイミングが、食品の重量に基づく時間時刻Ｔｗも
しくは、第１の湿度検知点Ｐ_１に達するか、いずれか早
い時刻に指定している理由は次の通りである。一般的な
使用条件での第１の検知点であるＰ_１の時刻にマイクロ
波出力の切り換えは問題なく冷凍食品の自動解凍加熱を
実現できる。しかしながら、他の食品の加熱が行われた
直後に冷凍食品の自動解凍加熱を行うと、直前に加熱を
行った余熱が加熱室内に残っており、解凍しようとする
冷凍食品が加熱室内に置かれて自動解凍加熱が行なわれ
る時には、冷凍食品はマイクロ波による加熱と庫内の残
留余熱による加熱とにより冷凍食品の著しい局部加熱が
行なわれる。本来マイクロ波加熱だけでは短時間に第２
の検知点に相当するだけの水蒸気とかガスの発生は現れ
ないにもかかわらず、残留余熱と、マイクロ波加熱によ
る著しい局部加熱が行なわれることにより、第１の検知
点のＰ_１に到達してほとんど同じ時刻に第２の検知点Ｐ
_２の時間Ｔ_１に到達することになる。そのため追い加熱
のＫＴ_１の時間の加熱が終了した時には、冷凍食品の局
部加熱が行なわれただけで、氷の部分が残っていたり、
冷たい部分が残っていたりするため自動解凍加熱が満足
に得られないことになる。このように加熱室内に余熱が
残っている時には、第１の検知点Ｐ_１と第２の検知点Ｐ
_２とによる制御だけでは、食品全体が暖くならないのに
加熱が終了すると云う問題がある。この問題を解消する
ため、マイクロ波加熱の高出力から低出力へ切り換える
タイミングは、第１の検知点Ｐ_１と食品重量に基づく加
熱時間Ｔｗとのいずれか早いほうによって決められるよ
うにしている。

次にこの制御部をマイコンで構成した場合の、制御プロ
グラムの一実施例であるフローチャートを第４図に示し
て説明する。

まず初期化プログラムがＲＵＮし、ＲＡＭのクリアや出
力ポートのリセットなどが行われるＡ。次いでクロック
が計数され、各種カウンタの基礎データが作成される
Ｂ。これはカウンタを内蔵したものにあっては、ハード
的に実行されることになる。続いて表示部に所定の表示
を為すため、表示データが出力されるＣ。通常はダイナ
ミック点灯が汎用されるので、このための表示データの
作成が実行される。そして加熱装置が作動中かどうかが
チェックされＤ、非作動中にキー入力の取込みとその解
読が行われるＥ。自動調理キーやスタートキーの操作
は、ここで解読され処理される。

作動チェックＤ時に、作動中であることが確認される
と、まず加熱室内の食品重量を計数するＯ。次にこの食
品重量に基づく重量加熱時間Ｔｗを算出するＰ。そして
第２の湿度検知点以前か以後かが判別されるＦ。これか
ら第２の湿度検知点になるまではＴｗタイムの計数Ｑと
Ｔ_１タイムの計数Ｉとが行なわれる。又第２の湿度検知
点以後にはＫＴ_１タイム（追い加熱タイム）のカウント
ダウンが行なわれる。ここで、第２の湿度検知点以前の
制御を説明すると、まず湿度変化が第１のしきい値Δｈ
を越えたかどうかが調べられるＧことと、Ｔｗタイムの
計数が重量計数によって算出された値に達したかどうか
を調べられるＲことにより、出力継続制御Ｈによるマイ
クロ波出力の切り換えを行なっている。また検知タイム
Ｔ_１はＧ項の条件にかかわらず計数されるＩ。このＴ_１
タイムに基づき、追い加熱タイムＫＴ_１が算出され、そ
の内容が更新されるＫ。

第２の検知点後の追い加熱制御は、追い加熱タイムＫＴ
_１がカウントダウンされＬ、その内容がゼロになるまで
Ｈ給電されることで実行される。追い加熱タイムはカウ
ントアップし、Ｋ項で算出したＫＴ_１タイムと比較して
一致すれば加熱終了と判定する構成も考えられる。追い
加熱の間、高周波出力は継続されるＪ、ＫＴ_１タイムが
終了すると、ブザーによる報知などの終了処理が行なわ
れＮ、ＳＴＡＲＴに戻る。

発明の効果 以上のように本発明によれば、次の効果を得ることがで
きる。

(1)大きな冷凍食品の解凍調理において、局部的な過熱
により放出される蒸気では検知に至らず、食品全体が温
まるまで十分加熱されるため、早切れや未解凍部が残る
ことのない良好な調理が可能となる。

(2)低出力時には局部的に過熱された部分が、熱伝導に
より解消され、加熱ムラの少ない仕上りが得られる。

(3)局部的に蒸気が出始めるまでの時間か、もしくは食
品重量に基づく所定時間に、高出力で一気にラフ加熱す
るので、最初から低出力で加熱するよりずっと短時間に
調理が完了する。

(4)高出力でラフ加熱する時間が、食品から局部的に蒸
気が出始める時か、食品重量に基づいて算出される時間
のいずれか早いタイミングにより決まることにより、連
続使用時に現れる、加熱室内の残留余熱と高周波出力に
よる著しい局部加熱での大量の水蒸気，ガス等の発生す
る現象が避けられる。そのため、加熱室内の残留余熱に
よる誤検知，早切れを防ぎ未解凍部の残ることのない良
好な調理が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の加熱
シーケンスパターンを示す波形図、第２図は同本体の斜
視図、第３図は同構成を示すブロック図、第４図は本発
明の一実施例を示す高周波加熱装置の制御部を示すフロ
ーチャート、第５図は従来例の高周波加熱装置の加熱シ
ーケンスパターンを示す波形図である。 ２……自動調理キー、３……制御部、６……ファン、７
……高周波発生手段、９……湿度センサ、１２……被加
熱物、１４……重量センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱物を載置する加熱室と、この加熱室
   に結合された高周波発生手段と、この高周波発生手段へ
   の給電を制御する制御部と、この制御部に被加熱物から
   発生する少なくとも水蒸気を検出する湿度センサと、前
   記加熱室に載置する食品の重量を秤量する重量センサと
   を備え、前記制御部は、前記重量センサを用いて得た食
   品重量に基づく重量加熱時間と前記湿度センサを用いて
   前記被加熱物から得られる少なくとも水蒸気量の変化を
   検知し、この検知量に基づいた第１の検知点までの時間
   と、いずれか一方の経過時間の短い時刻に高周波出力を
   切り換え、更に高周波出力を切り換えた後、前記湿度セ
   ンサにより前記被加熱物からの少なくとも水蒸気の一層
   の増加を検出し、その量がある値に達する第２の検知点
   とを監視し、第２の検知点に至るまでに要した時間に基
   づいて、加熱の終了を制御するよう構成した高周波加熱
   装置。