JPH0917569A

JPH0917569A - マイクロ波食品解凍加熱装置及び食品自動販売機

Info

Publication number: JPH0917569A
Application number: JP7187888A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Obata; 小畑英幸; Eiji Ono; 大野栄司
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】大きく、厚みがあって、異なる材料が混在し
た冷凍食品を、全体が均一な温度となるように加熱し、
かつこの加熱が短時間に行えるマイクロ波食品解凍加熱
装置及び食品自動販売機を提供する。【構成】冷凍食品を解凍加熱するために複数のマイク
ロ波の投入口が形成され、少なくとも冷凍食品の下側に
配置される投入口に電磁ホーン４を設けた解凍加熱室１
と、上記電磁ホーン４を取り付けた投入口と、その他の
投入口から供給されるマイクロ波の出力を別個に設定
し、電磁ホーン４内に配置した誘電体材料５の位置制御
をする制御部１０とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子レンジや業務用電子
レンジとして利用され、マイクロ波を用いて冷凍食品を
良好に解凍加熱する装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子レンジ、業務用電子レンジ、大型処
理用レンジ等の解凍加熱装置では、マグネトロンから発
せられたマイクロ波を解凍加熱室（オーブン）内に導く
ことによって、このオーブン内に入れられた被加熱物を
解凍し、更に加熱することができる。この場合、所定の
方向から出力されたマイクロ波は直接或いは、オーブン
壁に反射して被加熱物に照射されるが、このマイクロ波
が被加熱物へ可能な限り均一に与えられるように、上記
オーブンの形成或いはマイクロ波の投入口の位置が設計
される。また、電磁ホーン等の指向性のあるマイクロ波
投入口を用いて丼物等の厚みのある物の中心部を加熱す
る方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで最近では弁
当、丼物、カレーライス等の調理済み或いは半調理済み
の冷凍食品を解凍加熱することが試みられているが、上
記従来のマイクロ波が被加熱物に均一に照射される方法
では、これらの冷凍食品を全体が均一な温度となるよう
にかつ短時間に加熱することは困難であるという問題が
あった。即ち、冷凍食品の中でも丼物等は厚みがあり、
また、ご飯の上に油分、塩分、水分を含む具が載せられ
ている。そして、これら構成材料の誘電体損失係数がそ
れぞれ相違し、マイクロ波による加熱効果は各構成材料
で異なることから、全体を均一に加熱することができな
い。特に丼物等で中心付近が加熱されにくいのは、ある
程度の厚さ（深さ）を有し、かつ上側等に具が配置され
ているからであり、一方、周囲の部分が常に高くなって
しまうのは、マイクロ波が端部に集中するというエッジ
効果があるため、早めに水分が氷から水に変わり、誘電
体損失係数が急に大きくなり、加速度的に加熱効果が現
れるからである。

【０００４】このような不均一な加熱状態を解決するた
めに、従来では次のような方法が実施されている。即
ち、被加熱物をターンテーブルに載せ、このターンテー
ブルを回転させ、または上下させて、電界分布を変えた
り、オーブン内の電界をスターラ（回転体）で攪拌する
ことが行われている。また、マイクロ波の投入口に回転
する金属板からなる２次的なアンテナを設け、このアン
テナによりマイクロ波の放射方向を変えることも行われ
ている。しかし、各種の方法によっても冷凍食品のよう
に厚みがあり、かつ不均一な物質（材料）が混在してい
る被加熱物では、全体を良好に均一に加熱することがで
きないという問題がある。なお、上記のターンテーブル
を用いる装置では、上下させたりする構造は複雑となる
ばかりか、オーブン内のスペースを広くしなければなら
ない。また、これらの装置により均一な電界の下で短時
間に加熱する際には、サーマルランナウェイ（熱暴走）
を起こす可能性がある。更に、従来の装置においては、
全体を均一な温度で解凍加熱するために、マイクロ波を
連続的に与えるのではなく、所定のデューティー比を以
て間欠的に与え、全体を徐々に加熱することも行われて
いる。しかし、この場合は、解凍加熱に例えば２０分程
度が必要となり、時間がかかりすぎるという問題があ
る。しかも、冷凍食品においては、品質を維持するため
に、最大氷結晶生成帯の逆の作用に相当する最大氷結晶
融解帯（−５℃〜０℃）を素早く通過させる必要があ
る。したがって、上記のような間欠的なマイクロ波の照
射では、品質の低下が起こるおそれがある。

【０００５】そのため、出願人は前の出願である特願平
６―２６２２２号において示した通り、電磁ホーン等の
指向性のあるマイクロ波投入口を用いて丼物等の厚みの
ある物の中心部を加熱することを試みた。この電磁ホー
ンはニアフィールドにおいて電力を集中する効果が非常
に大きく、他の方法にない利点となり、本来加熱が行わ
れない中心部の昇温に寄与している。ただしホーンの指
向性は通常ホーンの形状を変えないと変わらないため、
丼物（φ１２０〜φ１８０程度）と、大型の弁当例えば
□３００ｍｍとは、特性を変えなければいずれかに合わ
せるともう一方では冷点が生じたりする場合があった。
電磁ホーン４から被加熱物３までの距離を変えることに
より多少の大小のサイズに対応は可能であるが、大面積
を加熱しようとして、距離を離すと電界が弱くなり中心
部へのエネルギーの集束力が小さくなる場合が生じる。
これは被加熱物３のサイズが波長やホーン特性に比べ大
きく変化するためである。そこで電磁ホーン４によるマ
イクロ波電力の集束力を維持しながら被加熱物３への幅
広いマイクロ波照射が必要となる。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、大きく、厚みがあっ
て、異なる材料が混在した冷凍食品を、該冷凍食品の大
きさに関わらず、全体が均一な温度となるように加熱
し、かつこの加熱が短時間に行えるマイクロ波食品解凍
加熱装置及び食品自動販売機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、第１請求項の発明に係るマイクロ波解凍加熱装置
は、冷凍食品を解凍加熱するために複数のマイクロ波投
入口が形成され、少なくとも冷凍食品の下側に配置され
るマイクロ波投入口に電磁ホーンを設けた解凍加熱室
と、上記電磁ホーンを取り付けたマイクロ波投入口とそ
の他のマイクロ波投入口から供給されるマイクロ波の出
力を別個に設定するマイクロ波出力設定手段とを有する
マイクロ波食品解凍加熱装置であって、上記電磁ホーン
内に該電磁ホーンの軸方向に対し偏心した位置に移動可
能に配置された誘電体材料と、該誘電体材料を上記電磁
ホーン内で移動させる機構と、該機構を制御し、誘電体
材料の位置を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する。

【０００８】第２請求項に係る発明は、上記機構を上記
電磁ホーン軸と同一または平行に設けられた回転軸と、
該回転軸に接続された誘電体製のシャフトを有するもの
とし、上記誘電体材料を上記シャフトに固着し、上記誘
電体材料に上記シャフトの軸心を中心とした回転をさせ
る構成としている。

【０００９】第３請求項に係る発明は、上記機構を上記
電磁ホーン軸と略直角に設けられ、往復回転運動を行う
回転軸と、該回転軸に接続された誘電体製のシャフトを
有するものとし、上記誘電体材料を上記シャフトに固着
し、上記誘電体材料に上記シャフトの軸心を中心とした
往復回転運動をさせる構成としている。

【００１０】更に、第４請求項の発明に係る食品自動販
売機は、上記第１請求項または第２請求項若しくは第３
請求項に係るマイクロ波解凍加熱装置と、上記冷凍食品
を貯蔵する冷凍庫と、該冷凍庫より上記解凍加熱室へ上
記冷凍食品を搬入及び搬出する冷凍食品搬送手段とを備
えたことを特徴とする

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、例えば上下の投入口から
マイクロ波が冷凍食品（−２０℃）へ与えられることに
なるが、少なくとも下側の投入口では電磁ホーンから指
向性のあるマイクロ波が照射される。この指向性のある
マイクロ波によれば、中心へ向かうに従ってその密度が
強くなる電界分布とすることができ、しかも所定方向に
マイクロ波を集中させるので、加熱効率が向上すること
になる。従って、この中心部分に強い電界を有するマイ
クロ波によって、冷凍食品の中心部が加熱される。更
に、電磁ホーン内の誘電体材料により、中心部１点だけ
でなく中心付近を加熱することができ、位置を変えるこ
とで丼物から大きな弁当まで、冷凍食品はその全体が均
一に加熱される。

【００１２】また、このようなマイクロ波食品解凍加熱
装置を自動販売機に組み込むと、冷凍食品を簡単に加熱
調理でき、しかも加熱ムラの無い良好な品質の食品を提
供でき、上記したように大きな弁当の販売もできるよう
になる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第一の実施例を示す図であ
り、１は解凍加熱室、２は上部からのマイクロ波投入
口、３は被加熱物である丼物や弁当、４は被加熱物３の
中心部を昇温するための電磁ホーン、５は誘電体材料で
あり、電磁ホーン４の軸からずれて配置されている。電
磁ホーン４は導波管６を介してマグネトロン８に繋が
り、マイクロ波投入口２は導波管７を介してマグネトロ
ン９に繋がっている。１０は制御部であり、誘電体材料
５の移動制御及びマグネトロン８、９の出力制御をする
マイコン等からなる。そして解凍加熱室１内にはマイク
ロ波を透過しやすい材質、例えばセラミック、ガラス、
テフロン、ポリプロピレン等からなるテーブル１１が設
けられ、このテーブル１１の上に容器を用いてパッキン
グされた冷凍食品３が配置される。電磁ホーン４の直前
の物を加熱するため、電磁ホーン４から冷凍食品３まで
の距離はニアフィールド（λ／２π、但し、λはマイク
ロ波の自由空間波長）からフレネルゾーン（２Ｄ²／
λ、但し、Ｄはアンテナ最大開口寸法）の間となってい
る。これはニアフィールド未満の距離では反射が多くな
り、フレネルゾーンよりも長い距離では電力が集中せ
ず、加熱効率が低くなるためである。

【００１４】図２に図１の実施例で使用した電磁ホーン
４と導波管６及び誘電体材料５を示す。本実施例では開
口寸法１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、長さ２００ｍｍの電磁
ホーン４が開口寸法１０９．２ｍｍ×５４．６ｍｍの導
波管６に接続されており、電磁ホーン４の中には誘電体
材料５が誘電体製のシャフト１２に支持され電磁ホーン
４の中心軸よりずれた箇所に配置されている。本例では
誘電体材料５として比誘電率９のセラミックを使用し
た。誘電体材料５の形状は進行してくるマイクロ波をテ
ーパー面で受ける形となっており、整合をとり、極力反
射が発生しないように構成してある。なお、誘電体材料
５は後述するように、シャフト１２の回転により、電磁
ホーン内で回転可能となっている。図３は電磁ホーン４
内に誘電体材料５がある場合と無い場合の電磁ホーン４
から放射されたマイクロ波の電力分布を示す図であり、
縦軸はマイクロ波電力、横軸はホーンの中心からの水平
方向距離を示し、曲線は電力分布を示す。通常電磁ホー
ン４から放射されたマイクロ波は、誘電体材料５のない
場合、図３に示す「誘電体なし」の場合の曲線に示すよ
うな指向特性となる。しかし、本例では誘電体材料５の
存在により、例えば誘電体材料５が図１に示すような位
置にあったとき、図３に示す「誘電体あり」の場合の曲
線に示すような一方向に曲がった指向特性となる。な
お、誘電体材料５の比誘電率は大きい方がマイクロ波を
曲げる効果を強く発揮するが、それ自体の加熱を防ぐた
め比誘電率は１０を越えないほどの材質で温度特性のフ
ラットなものを選択することが望ましい。また、誘電体
損失角は小さい方が好ましい。

【００１５】図４は本例における誘電体材料５を移動さ
せる機構を模式図的に表したものであり、本図において
図１と同一の符号は同一または相当するものを示す。誘
電体材料５を支持するシャフト１２は導波管６を突き抜
け、モーター１３の回転軸に繋がっている。シャフト１
２を外部に導出するため導波管に空けられた穴の周りに
は、円筒１４が溶接され、マイクロ波の外部漏洩がない
ようチョーク構造となっている。このような構造なの
で、制御部１０に与えた指令に基づき、モーター１３を
回転させると、誘電体材料５が電磁ホーン４の中心軸を
軸線に回転する。誘電体材料５の回転により、図３に示
した電力特性は図５に示したものに変化する。即ち、電
力のピークが電磁ホーン中心軸の周辺に広範囲にあらわ
れ、大型弁当等の中心部加熱に効果的となる。なお、実
験では投入したマイクロ波周波数２４５０Ｈｚ±３０Ｍ
Ｈｚに対し、ＶＳＷＲは３以下に収まり、整合をとるこ
とができた。また、加熱テストを行うと、通常の電磁ホ
ーンではφ１８０ｍｍ程度の中心部付近が加熱可能なこ
とに対しこの誘電体を回転させる方式では、□３００ｍ
ｍの大サイズの中心からその周りの通常オーブンでは加
熱しにくい領域を加熱することが可能であった。また、
モーター１３にエンコーダを取り付け、制御部１０に回
転軸の回転角情報をフィードバックすれば、誘電体材料
５の位置を細かく制御できる。例えば長方形の弁当等、
一方向に長い冷凍食品にあっては、その長手方向にマイ
クロ波を照射する位置に誘電体材料５を所定時間停止さ
せるといった制御が可能となる。

【００１６】図６は誘電体材料を移動する機構の他の例
を模式的に示した図であり、本図において、図１と同一
の符号のものは同一または相当するものを示す。本例で
は、誘電体材料５を誘電体製の支軸１５で支持し、図示
しないカム等を使用したリンク機構を介し、モーター
（図示せず）の回転運動を図の中央矢印の方向に往復回
転運動に変換し角度を変化させる。また、モーターをス
テッピングモーターとするならば、上記のリンク機構は
介せず、直接モーターの回転軸に支軸１５を繋ぐことで
同様の動作を誘電体材料５に与えることができる。な
お、支軸１５は電磁ホーン４の中心軸に直行した中心軸
を持つ。これにより、電磁ホーンから放射されるマイク
ロ波は誘電体材料の動きに対応し、その電力のピークが
往復運動を行う。従って、長方形の弁当等、一方向に長
いものの中心部加熱に効果的となる。

【００１７】図４、図６に示した実施例はいづれも図１
に示すマイコン等を組み入れた制御部１０に配設された
メニュー選択用のスイッチ（図示せず）を押すことによ
り、予め設定されたシーケンスに従い、最も加熱特性が
均一化されるように誘電体材料が移動されるようにして
ある。回転は一定速度で回転するのではなく途中で停止
され、被加熱物の長さが長い方向に対し指向特性をとる
ようにしてもよい。同時に、制御部１０により、マグネ
トロン８及び９の出力もそれぞれ被加熱物にあったもの
となるように制御される。

【００１８】図７には、他の実施例が示されており、本
例は上記実施例に係る解凍加熱装置を自動販売機に応用
したものである。図７において、販売機本体２０の上部
には、幕の内弁当、シャケ弁当、カレーライス、等の冷
凍食品のメニューを表示する表示板２１が設けられ、そ
の下側には選択釦２２が配設される。また、右側中央に
はコイン投入口２３及び紙幣投入口２４、その下側には
釣り銭返却口２５が配設され、下部には選択された冷凍
食品を取り出す取出し口２６が配設されている。そし
て、このような販売機本体２０の中央部に、図１に示し
た実施例と同様の構成の解凍加熱装置が配設されてい
る。冷凍食品は図示しない冷凍庫に貯蔵してあり、所定
枚数のコインまたは紙幣の投入と選択釦２２の押下があ
ったとき、マイコン等の指令により図示しないマニピュ
レータが作動し、選択釦に該当する冷凍食品が取り出さ
れ、解凍加熱室１内に搬入される。搬入された冷凍食品
は予め設定されたシーケンスに従い、解凍加熱される。
解凍加熱が完了した冷凍食品はマニピュレータにより解
凍加熱室１より取り除かれ、図示しないシュートへ搬入
され、シュート上を滑り降り、取出し口２６に搬出され
る。以上、実施例について説明したが、本発明はこれに
限らず種々の変更が可能である。例えば、上記実施例に
おいて、丼物等被加熱物の中心部に相当の厚みがある場
合、上方にも電磁ホーンを配設し、より中心部が加熱さ
れるようにしてもよい。また、実施例では、マイクロ波
出力設定手段と誘電体材料の位置制御手段とを一つの制
御部１０で兼用したが、別々の制御部を設けて別個に制
御してもよいことは言うまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る解凍
加熱装置よれば、幅広く目的とする食材のサイズに応じ
て中心部付近を加熱できるため、従来苦手とされていた
電子レンジによる大型食品の解凍を行うことが可能とな
る。また、従来のように食材の形状や置き方を制限され
ず加熱が行える。さらに、本発明に係る食品自動販売機
によれば、上記解凍加熱装置によって冷凍食品を加熱す
るので、自動販売機において加熱ムラのない高品質の調
理された食品を提供できる。また、従来、時間の経過と
共に捨てざるを得なかった弁当等の商品を冷凍の状態で
長期間保存でき、小売商のリスク回避に貢献することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明に係る電磁ホーン、導波管、誘電体材料
を示す図である。

【図３】本発明に係る誘電体材料を電磁ホーン内に入れ
た場合と入れない場合の電力分布を比較する図である。

【図４】本発明に係る誘電体材料を移動する機構の例を
示す図である。

【図５】本発明に係る誘電体材料を回転させた場合のマ
イクロ波の電力分布を示す図である。

【図６】本発明に係る誘電体材料を移動する機構の他の
例を示す図である。

【図７】本発明に係る食品自動販売機を示す図である。

【符号の説明】

１解凍加熱室２マイクロ波投入口３冷凍食品４電磁ホーン５誘電体材料６，７導波管８，９マグネトロン１０制御部１１テーブル１２シャフト１３モータ１４円筒１５支軸２０販売機本体２１表示板２２選択釦２３コイン投入口２４紙幣投入口２５釣り銭返却口２６取出し口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍食品を解凍加熱するために複数のマ
イクロ波投入口が形成され、少なくとも冷凍食品の下側
に配置されるマイクロ波投入口に電磁ホーンを設けた解
凍加熱室と、上記電磁ホーンを取り付けたマイクロ波投
入口とその他のマイクロ波投入口から供給されるマイク
ロ波の出力を別個に設定するマイクロ波出力設定手段と
を有するマイクロ波食品解凍加熱装置であって、上記電
磁ホーン内に該電磁ホーンの軸方向に対し偏心した位置
に移動可能に配置された誘電体材料と、該誘電体材料を
上記電磁ホーン内で移動させる機構と、該機構を制御
し、誘電体材料の位置を制御する制御手段とを備えたこ
とを特徴とするマイクロ波食品解凍加熱装置。
【請求項２】上記機構は上記電磁ホーン軸と同一また
は平行に設けられた回転軸と、該回転軸に接続された誘
電体製のシャフトを有し、上記誘電体材料は上記シャフ
トに固着され該シャフトの軸心を中心とした回転をする
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波食品解凍
加熱装置。
【請求項３】上記機構は上記電磁ホーン軸と略直角に
設けられ、往復回転運動を行う回転軸と、該回転軸に接
続された誘電体製のシャフトを有し、上記誘電体材料は
上記シャフトに固着され、該シャフトの軸心を中心とし
た往復回転運動をすることを特徴とする請求項１に記載
のマイクロ波食品解凍加熱装置。
【請求項４】上記請求項１または２若しくは３に記載
のマイクロ波解凍加熱装置と、上記冷凍食品を貯蔵する
冷凍庫と、該冷凍庫より上記解凍加熱室へ上記冷凍食品
を搬入及び搬出する冷凍食品搬送手段とを備えたことを
特徴とする食品自動販売機。