JPH10255968A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のターンテーブルレスの高周波加熱装置
は、食品の加熱度合いをリアルタイムで検出することが
できないため、食品の加熱不足や過加熱といった不具合
が生じるおそれがあった。 【解決手段】 マイクロ波発生装置で発生したマイクロ
波を攪拌して調理室１０内に載置した食品２４を動かす
ことなく加熱する高周波加熱装置において、調理室１０
の底面１５全体の輻射熱を検出する輻射熱センサ２２
と、輻射熱センサ２２の検出値によって該食品の加熱を
制御する制御部とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波により
食品を加熱する高周波加熱装置に関し、さらに詳しく
は、加熱された食品から輻射される輻射熱を検出して食
品の温度を測定し、その温度情報に基づいて食品の加熱
を制御する高周波加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在市場にある家庭用電子レンジの大部
分は、食品の均一加熱を達成する手段としてターンテー
ブルを採用している。ターンテーブルを用いると、マイ
クロ波の伝播経路と調理室とのインピーダンスの整合を
行なうだけで、ターンテーブル上に載置された食品に対
して、比較的簡単に均一な加熱を得ることができる。そ
のため、多くの製造業者がこの方式を採用し、現在では
電子レンジといえばターンテーブル方式という認識が広
く普及している。

【０００３】しかしながら、はとんどの電子レンジは箱
型であり、このような電子レンジにターンテーブルを用
いる場合、調理室内で実際ミニ食品を置くことのできる
場所はターンテーブル上の円形部分に限られてしまい、
調理室の容積効率の点で不満が残るものであった。

【０００４】そこでターンテーブルを用いず、容積効率
の改善を図るものが、特開平８−１３８８６２号公報に
記載されている。同公報には、４０度から５０度の範囲
で曲げ起こした羽根部を有するスターラファンにより、
マイクロ波の指向性を高め、所望の位置にマイクロ波を
集中させ、さらに、調理室天井に傾斜を付けてマイクロ
波を底面の中心に集めることによって、底面の中心部分
を低温にすることなく、加熱を均一とするマルチ給電型
高周波加熱装置が提案されている。

【０００５】また、特願平８−３０１４５５号に記載さ
れているものは、加熱室底面に複数の搬送体を設け、こ
の搬送体を互いに独立して駆動することによって、食品
を加熱室内において回転移動、周回移動、ランダムな移
動を行わせることができ、しかも、加熱室底面全体にわ
たって搬送体を配置することが可能なため、加熱室内の
隅々まで有効に利用して、容積効率を高めるものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例で述べたよう
に、特開平８−１３８８６２号公報および特願平８−３
０１４５５号に記載されているものは、いずれもターン
テーブルを廃止しても均一加熱を可能とし、調理室の容
積効率の改善を大幅に図れるものであった。

【０００７】しかしながら、上記のように容積効率を改
善したものであるが、食品の加熱度合いをリアルタイム
で検出することができないため、食品の加熱不足や過加
熱といった不具合が生じる恐れがあった。

【０００８】また、ターンテーブルを備えていない場
合、食品が加熱室底面のどこに置かれても食品の温度検
出が可能とするものはなかった。

【０００９】また、非常に大型の食品やエビ、魚等の食
品の解凍においては、現行のマイクロ波加熱方式では、
どうしてもエッジ部分が過多煮えになりやすいかった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波加熱装置
は上記課題を解決するものであり、請求項１の発明は、
マイクロ波発生装置で発生したマイクロ波を攪拌して調
理室内に載置した食品を動かすことなく加熱する高周波
加熱装置において、上記調理室の底面全体の輻射熱を検
出する輻射熱センサと、該輻射熱センサの検出値によっ
て該食品の加熱を制御する制御部とを備えるものであ
る。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明に加え
て、上記食品の周囲温度を測定する温度センサを備え、
上記制御部は、上記輻射熱センサが検出する輻射熱と、
該温度センサが検出する周囲温度とから該食品の表面温
度を算出して該食品の加熱を制御するものである。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１の発明に加え
て、上記調理室底面の中心部からの輻射熱を検出する中
心部輻射熱センサと、該調理室底面の外周部からの輻射
熱を検出する外周部輻射熱センサとを備えるものであ
る。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１の発明に加え
て、上記輻射熱センサに、輻射熱の集光面積の異なる複
数の集光レンズを備えると共に、該複数の集光レンズを
上記食品の大小に応じて切り替えて輻射熱を検出するも
のである。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４の発明に加え
て、上記食品の大きさを検出するセンサを備え、上記制
御部は検出した食品の大きさ基づいて上記複数の集光レ
ンズを切り換えるものである。

【００１５】請求項６の発明は、請求項５の発明に加え
て、上記制御部は、上記センサの検出値が基準値を越え
た場合、大型の食品と認識して加熱終了時間を基準の終
了時間より短く設定するものである。

【００１６】請求項７の発明は、請求項３の発明に加え
て、上記制御部は、上記外周部輻射熱センサの出力が、
加熱中に基準出力値を越えた場合、大型の食品と認識し
て加熱終了時間を基準の終了時間より短く設定するもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高周波加熱装置の
各実施形態を図１乃至図７を用いて詳細に説明する。

【００１８】本発明の高周波加熱装置の基本構成を、図
１に示すマルチ給電型高周波加熱装置の組立図を用いて
説明する。調理室１０は、傾斜付きの天井１１と、側壁
１２，１３と、背面壁１４と、底面１５とから形成され
ている。この側壁１２，１３の給電用開口部の外側には
円錐形ドーム１６、１７が取り付けられている。底面１
５は段差の付いたプレートであり、ガラス製のトレイ等
を置けるようになっている。

【００１９】前記円錐形ドーム１６，１７の内部にはそ
れぞれ攪拌羽根であるスタラーファン１８、１９が設置
され、各々のスタラーファン１８，１９は独立したモー
タで回転する。前記円錠形ドーム１６、１７に導波管１
２２から延長された給電箱１２０，１２１が固定され、
導波管１２２はマグネトロン１２３からのマイクロ波を
給電箱１２０，１２１に分岐させる働きを持つ。図示し
てはいないが、調理室１０及び導波管１２２やマグネト
ロン１２３等を収納する外郭を有し、また前面には開閉
自在の扉が配設される。また、調理室１０はマイクロ波
の漏洩を防ぐ意味でシームレスに溶接されている。

【００２０】本発明では、図１に示したマルチ給電型高
周波加熱装置において、食品の加熱不足や過加熱といっ
た不具合の発生を防止し、食品の加熱度合いを、直接リ
アルタイムでセンシングするために、輻射熱センサを備
えるものである。

【００２１】本発明に用いる輻射熱センサは、輻射熱を
集光する集光レンズと、集光された輻射熱を検出する感
熱素子とを備える。なお、上述した集光レンズとして
は、フレネルレンズ、シリコンレンズ等を用いることが
できるがは、本実施形態ではフレネルレンズを用いるこ
ととする。また、図示していないが食品の周囲温度を測
定するサーミスタを備える。

【００２２】そして、加熱を制御する制御部が、感熱素
子が検出した輻射熱と、サーミスタが検出した周囲温度
とを用いて演算して、最終的に食品表面温度を算出す
る。これによって食品から輻射される輻射熱を検出して
食品の温度を測定し、その温度情報に基づいて加熱制御
を行うことができる。

【００２３】また、特に図示はしないが、近年はオーブ
ン機能付きの高周波加熱装置の増加傾向に伴い、調理室
の天板内に一面にわたってオーブン用ヒータを配設し、
該オーブン用ヒータの使用時には、オーブン用ヒータ表
面は数百℃もの温度に達する。そこで、輻射熱センサの
搭載場所は、自ずと調理室の天井中心部から離れており
設置部分の温度がオーブン用ヒータによりあまり上昇せ
ず、さらに調理室底面に載置された食品から発生する輻
射熱を検出可能な位置に配設する必要が生じる。

【００２４】＜第１の実施形態＞そこで、本発明の高周
波加熱装置の第１の実施形態は、輻射熱センサ２２を図
２（ａ）に示すように、調理室天井面１３の外周部に配
設して、調理室底面１５を斜視検知する方式を採用す
る。これによって、輻射熱センサ２２は、天板内面に配
設したオーブン用ヒータによって極度に過熱されること
なく、調理室底面１５の輻射熱を検出できる。

【００２５】さらに、輻射熱センサ２２は、食品が調理
室底面１５のどこに置かれても、食品の温度検出を可能
とするために、輻射熱の検出領域を図２（ｂ）に示すよ
うに、調理室底面１５全体を滞れなく覆うほどの指向性
の弱い（即ち、集光面積の広い）集光レンズを輻射熱セ
ンサ２２に取り付ける。

【００２６】これによって、ターンテーブルレスの条件
下で、調理室底面１５の角の方に食品を置いた場合も、
輻射熱センサ２２によって調理室底面１５全体からの輻
射熱が検出可能となり、調理室底面１５のどの部分に食
品が載置されても確実に食品温度の検知を行うことがで
きる。

【００２７】＜第２の実施形態＞本発明の高周波加熱装
置の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、輻
射熱の検出精度を向上するものである。本実施形態で
は、調理室底面の面積全体を漏れなく覆うように輻射熱
センサを複数個配設する。

【００２８】図３において、調理室底面１５の中心部Ｓ
３からの輻射熱を検出する輻射熱センサ３２と、調理室
底面のコーナー部（領域Ｓ３ａ，ｓＳ３ｂ，Ｓ３ｃ，Ｓ
３ｄ）からの輻射熱を検出する輻射熱センサ３を設け
る。なお、輻射熱センサ３３は、調理室天井部１１の外
周部に４個配設し、４個の輻射熱センサ３３により、底
面の４個所のコーナー部（領域Ｓ３ａ，ｓＳ３ｂ，Ｓ３
ｃ，Ｓ３ｄ）のそれぞれから独立して輻射熱を検出す
る。

【００２９】なお、１個の輻射熱センサで広範囲の面積
を対象とすると、仮に小型の食品を調理室底面１５に載
置した場合、食品以外の大部分の面積も同時に検知する
ことになり、食品の温度を的確に検知することができず
誤差を多く生じる。そこで、本実施形態では、複数個の
輻射熱センサを用い、それぞれ独立して輻射熱を検出す
ることにより、精度の高い食品温度検出が可能となる。

【００３０】＜第３の実施形態＞本発明の高周波加熱装
置の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、
第１の実施形態の構成に加えて、輻射熱センサの集光レ
ンズを切換式にするものである。

【００３１】図４において、輻射熱センサ４３を、調理
室天井１１の外周コーナー部に配設する。輻射熱センサ
４３には回転板４２を配設し、該回転板４２に複数の集
光レンズ４１を配設している。

【００３２】図示しない操作部に設けたダイヤル又はス
イッチの操作によって、回転板４２が回転して、輻射熱
センサ４３に集光する集光レンズ４１が切り替わる。ま
た、集光レンズ４１を指向性の強いものから弱いものま
で６段階はめ込んでおく。そして、最も指向性の強い集
光レンズは、検出スポット面積が底板中心部分より半径
３ｃｍ程度の円状の集光領域となるように構成し、最も
指向性の弱い集光レンズは、底面積全体を漏れなく覆う
程度の集光領域とする。

【００３３】また、調理室底面１５に、集光レンズ４１
による検出面の大きさを示す検出面積ラインを予め引い
ておき、検出面積ラインを目安としてユーザーが、ダイ
ヤル又はスイッチ等の入力手段を用いて集光レンズ４１
を選択する。

【００３４】これにより、本実施形態では、第２の実施
形態のように複数個の輻射熱センサを備えなくても、食
品の大小に応じて検出スポット面積を変化させることが
でき、１個の輻射熱センサで仕上がり温度の精度向上を
図れる。

【００３５】＜第４の実施形態＞本発明の高周波加熱装
置の第４の実施形態について説明する。本実施形態は、
第３の実施形態の構成に加えて、図５に示すように、調
理室底面１５に載置した食品５２と調理室側面との距離
を測定する測距センサ５３ａ〜５３ｄを複数個備える。
さらに、測距センサ５３ａ〜５３ｄが検出した情報に基
づいて、輻射熱センサの集光レンズを駆動モータ等によ
り自動で切り扱える。

【００３６】複数の測距センサ５３ａ〜５３ｄを用意す
ることで、実際に食品５２を載置したとき、その食品５
２の大きさをある程度は検出できる。例えば、図５にお
ける食品５２の左右方向の長さは、測距センサ５３ｂと
測距センサ５３ｃとの間の距離以上で、測距センサ５３
ａと測距センサ５３ｄとの間の距離未満の長さであるこ
とを検出できる。

【００３７】これによって、輻射熱センサによる検出ス
ポットの直径が、測距センサ５３ｂと測距センサ５３ｃ
との距離以上は最低限必要で、測距センサ５３ａと測距
センサ５３ｄとの距離より大きくとる必要はないことが
分かる。よって、測距センサ５３ａ〜５３ｄからの情報
に基づき、制御部のマイコンにより、輻射熱センサの集
光レンズを最適なものに自動で切り換える制御を行うこ
とができる。

【００３８】＜第５の実施形態＞本発明の高周波加熱装
置の第５の実施形態について説明する。一般にマイクロ
波加熱による解凍方法は、自然解凍や流水解凍と比較し
て短時間に解凍できる利点があるが、食品が部分的に解
凍し始めると、氷晶部分でなく、先に融けだした水の部
分に高周波電界が集中する。

【００３９】また、マイクロ波は食品内部を指数関数的
に減衰しながら浸透するので、食品の大きさに比例して
解凍や過多煮えの度合いの不均一が生じる。よって大型
食品やエビ，魚等のエッジ部を有する食品の解凍におい
ては、現行のマイクロ波加熱方式では、どうしてもエッ
ジ部が過多煮えし易い傾向にある。このため最悪、全解
凍できなくても、エッジ部が過多煮えを防止する必要が
生じる。

【００４０】本実施形態は、上記第４の実施形態の構成
に加えて、測距センサ５３ａ〜５３ｄからの情報によ
り、食品の置かれた面積が、所定の基準エリアを越えた
場合、過多煮えしないように、加熱終了時間を基準終了
時間よりも、数％〜数十％早く自動設定する。

【００４１】図６は、大型食品における中心部分とエッ
ジ部分との温度出力上昇カーブの違いを示す。図６に示
すように、中心部分とエッジ部分との温度出力上昇カー
ブは顕著に異なる。図６において、大型食品の端部分に
おける温度出力上昇曲線をカーブ６１、大型食品の中心
部分における温度出力上昇曲線をカーブ６２、エッジの
部分の解凍終了時間をｔ６１、中心部分の解凍終了時間
をｔ６２とする。なお、大型食品の解凍終了温度は６Ａ
であるが、中心部分の解凍終了時間ｔ６２においては、
エッジの部分は既に（解凍終了＋α温度）である６Ｂの
温度に上昇している。そのため、過多煮えを防止するた
めにはｔ６１の時間以上加熱してはならない。

【００４２】そこで、例えば図５に示した測距センサ５
３ａ〜５３ｄの範囲を基準エリアとし、これを越える大
型食品が置かれた際には、制御部が加熱終了時間を基準
終了時間より数％〜数十％短くなるように設定する。

【００４３】＜第６の実施形態＞本発明の高周波加熱装
置の第６の実施形態について説明する。本実施形態は、
第２の実施形態の構成に加えて、複数個用いた輻射熱セ
ンサの内、調理室底面コーナー用の輻射熱センサ３３の
出力が、食品加熱中に基準出力レベルを越えた場合、第
５の実施形態と同様に、制御部が加熱終了時間を基準の
終了時間より数％〜数十％短くなるように設定する。

【００４４】図７は複数個用いたセンサの温度出力上昇
カーブである。図７において、大型食品の検知基準出力
レベルを７Ａ、終了設定温度を７Ｂ、４個のコーナー部
輻射熱センサ３３の出力を出力７１〜７４、中心用セン
サ３２による出力曲線をカーブ７５で表す。

【００４５】基準出力レベル７Ａの値に、４個のコーナ
ー部輻射熱センサ３３の出力７１、７２、７３、７４の
いずれかが到達した場合は、大型食品と認識し、その時
点で加熱終了時間を基準の終了時間より数％〜数十％短
くなるように設定する。この処理を行うことによって過
加熱、過多煮えを防止することができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明の高周波加熱装置は上記のように
構成するため、請求項１によれば、食品から輻射される
輻射熱を検出して食品加熱不足や過加熱といった不具合
を未然に防ぐことができ、さらに、調理室の角の方に食
品を置いても温度検出が可能となる。また、請求項２に
よれば、より正確に食品の温度を算出することができ
る。

【００４７】請求項３によれば、調理室のどの部分に食
品をおいても、誤差が少なく精度の輻射熱の検出が可能
となる。

【００４８】請求項４によれば、複数個の輻射熱センサ
を用意しなくても、食品の大小に応じて検出面積を変化
させることができ、１個の輻射熱センサのみで食品の仕
上がり温度の精度を向上することができる。

【００４９】請求項５によれば、大きさが異なる食品が
調理室内に置かれても、輻射熱センサの集光レンズを最
適なものに切り換えることができる。

【００５０】請求項６及び７によれば、小型の食品の加
熱は通常時間で問題なく、基準より大型の食品で過加熱
による過多煮えを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の前提となるマルチ給電型高
周波加熱装置を示す組立斜視図である。

【図２】本発明の高周波加熱装置の第１の実施形態を示
す調理室の（ａ）側面図及び（ｂ）上面図である。

【図３】本発明の高周波加熱装置の第２の実施形態を示
す調理室の（ａ）側面図及び（ｂ）上面図である。

【図４】本発明の高周波加熱装置の第３の実施形態を示
す輻射熱センサの斜視図である。

【図５】本発明の高周波加熱装置の第４の実施形態を示
す調理室の（ａ）側面図及び（ｂ）上面図である。

【図６】本発明の高周波加熱装置の第５の実施形態を示
す大型食品における温度出力上昇特性図である。

【図７】本発明の高周波加熱装置の第６の実施形態を示
す大型食品における温度出力上昇特性図である。

【符号の説明】

１０ 調理室 １１ 天井 １２，１３ 側壁 １４ 背面壁 １５ 底面 １６，１７ 円錐形ドーム １８，１９ スタラーファン １２０，１２１ 給電箱 １２２ 導波管 １２３ マグネトロン ２２ 輻射熱センサ ２４ 食品 Ｓ２ 検出スポット面積 ３２ 中心部輻射熱センサ ３３ コーナー部輻射熱センサ Ｓ３，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ，Ｓ３ｃ，Ｓ３ｄ 検出スポット
面積 ４１ 集光レンズ ４２ 回転板 ４３ 輻射熱センサ ５２ 食品 ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ 測距センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波発生装置で発生したマイクロ
   波を攪拌して調理室内に載置した食品を動かすことなく
   加熱する高周波加熱装置において、 上記調理室の底面全体の輻射熱を検出する輻射熱センサ
   と、該輻射熱センサの検出値によって該食品の加熱を制
   御する制御部とを備えることを特徴とする高周波加熱装
   置。
2. 【請求項２】 上記食品の周囲温度を測定する温度セン
   サを備え、 上記制御部は、上記輻射熱センサが検出する輻射熱と、
   該温度センサが検出する周囲温度とから該食品の表面温
   度を算出して該食品の加熱を制御することを特徴とする
   請求項１に記載の高周波加熱装置。
3. 【請求項３】 上記調理室底面の中心部からの輻射熱を
   検出する中心部輻射熱センサと、該調理室底面の外周部
   からの輻射熱を検出する外周部輻射熱センサとを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
4. 【請求項４】 上記輻射熱センサに、輻射熱の集光面積
   の異なる複数の集光レンズを備えると共に、該複数の集
   光レンズを上記食品の大小に応じて切り替えて輻射熱を
   検出することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱
   装置。
5. 【請求項５】 上記食品の大きさを検出するセンサを備
   え、上記制御部は検出した食品の大きさ基づいて上記複
   数の集光レンズを切り換えることを特徴とする請求項４
   に記載の高周波加熱装置。
6. 【請求項６】 上記制御部は、上記センサの検出値が基
   準値を越えた場合、大型の食品と認識して加熱終了時間
   を基準の終了時間より短く設定することを特徴とする請
   求項５に記載の高周波加熱装置。
7. 【請求項７】 上記制御部は、上記外周部輻射熱センサ
   の出力が、加熱中に基準出力値を越えた場合、大型の食
   品と認識して加熱終了時間を基準の終了時間より短く設
   定することを特徴とする請求項３に記載の高周波加熱装
   置。