JPS58141766A - 解凍状況検出装置 - 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】 検出する解凍状況検出装置にかかシ，詳細にはいろいろ
な加熱手段にょシ冷凍食品を解凍する時の食品の物性変
化を高周波によって計測し，適切な解凍をおこなうため
の手掛シを得る解凍状況検出装置に関するものである。

従来の冷凍食品の解凍は，例えば家庭内においては自然
解凍，流水解凍，加熱解凍，電子レンジによる高周波エ
ネルギーでの解凍などがあシ，１だ工業用としては，　
　２．４５ＧＨｚの高周波エネルギーあ　Ｐ るいは、数十ＭＨｚの高周波エネルギーによシ解凍をお
こなっているが，いずれの場合においても冷凍食品の量
，籾温に違いがあるため，適切な解凍を行うことができ
ず，そのため、解凍に過不足が生じて食品が煮えてしま
ったシ，逆に加熱が不足して再解凍の必要が生じ，常に
解凍を監視しなければならないなど極めてわずられしい
ものであった。

最近この様な使い勝手を改良したものとして。

電子レンジにおいて赤外線により食品の温度を測定して
解凍を検知する装置が開発されている。この装置は＠１
図にその原理図を示したように，金属で囲まれた加熱室
１の内部に食品載置台２を置き，この食品載置台２には
冷凍食品３が置かれておシ，加熱室１の上方には２．４
５ＧＨｚの高周波加熱源４、導波管５で構成された高周
波加熱手段が配置されている。６は高周波エネルギーの
励振口である。

ここでドア（図示せず）を開いて食品３を加熱室１内に
置き，高周波加熱源４で発振された高周波エネルギーを
導波管５を介して励振口６よシ励振３　Ｐ して食品３を高周波加熱し、加熱に伴って増加する食品
６からの赤外線７をスリット８を介して加熱室外に導き
出し、この赤外線７を赤外線検出器９により検出し、そ
の検出信号を増幅変換し、制御する装置１０にて信号処
理して高周波加熱源４を制御するものである。

この赤外線検出方式は２食品の絶対温度の計測ができる
ので、解凍温度すなわち０℃付近を測定できるが、実際
これを使用しても種々の不具合な点がある。すなわちそ
の第１は、温度の計測が可能であっても必ずしも解凍温
度を適切に検出できず、氷の融解による確実な解凍の終
点を補足できないこと、第２はスリットのように２．４
５ＧＨ２高周波エネルギーをカットオフするようなせま
い視野角の範囲し本計測ができないこと、第６には赤外
線信号量が小さいため、ノイズ成分の分離や増幅々どの
信号処理に複雑な電子口−構成が必要なこと１１．２ であり、電子レンジ以外のものに応用できる可能性が小
さいなどである。

本発明はかかる従来技術の欠点をなくシ、冷凍特開昭５
８−１４１７６６　（２） 食品の解凍時における物理的物性変化を適確にと波を放
射した時、冷凍食品が温度上昇して解凍状態にむかうと
きの食品の電波吸収量の急激な吸収変化および解凍終了
時の水晶体状態において電波吸収が最大となる現象、さ
らに氷晶体から常温あるいは高温に向って昇温するとき
の電波吸収割合の減少する現象を利用して解凍を検出す
るものであって、電波吸収量の変化により適確な解凍を
おこなうことのできる解凍状況検出装置に関するもので
ある。

すなわち、この物性変化はつぎのように説明される。食
品は水分が多く、誘電率および誘電体損失が大きく、高
周波を吸収する性質があるが、この物性には温度依存性
がアシ、物質の氷結状態では吸収が小さく、氷晶体では
これが最大となシ。

□・、、 氷晶体を過ぎてさらに昇温゛すると再び吸収が小さくな
る傾向があり、この状態変化は食品の水分が多いほど顕
著になる特異現象がある。

　Ｐ 本発明は上記原理を利用して間接的ではあるが適確に且
つ自動的に解凍を検出し制御しようとするものである。

以下本発明の一実施例を図によって説明する。

第２図は本発明を電子レンジに応用した場合の斜悦図で
ある。、図において１１けキャビネットであり。

１２はド乙１３は排気口、１４は解凍検出機能、解凍終
了表示灯、解凍終了ブザー等を含む制御装置。

１５は制御装置１４を含む表示部である。

第６図は１本発明の詳細な説明するための断面図である
。金属板又は金属網で囲まれた加熱室１にはドア（図示
せず）の開閉自在に取付けられており、内部に食品載置
台２．冷凍食品６が配置される。冷凍食品５は高周波１
加熱源よりの高周波エネルギー、電気、ガスなどの加熱
源（いずれも図示せず）によシ解凍される。１６は本発
明において使用する高周波信号発生器であり、１７は高
周波信号の送信アンテナ、１８は受信アンテナ、１９は
受信信号を制御信号に変換する変換器、２０は制御装置
である。

　Ｐ の高周波信号を送信アンテナ１７より加熱室１内に定在
波の成立を最少限に抑制して複雑な共振による測定エラ
ーを小さくすることができる。しかしそれでもこれらの
電波は加熱室内で多重回反射して、アンテナや空隙から
外へ出るか、あるいは熱損失となってしまうのであるが
、誘電体損失の大きい食品が入るとこれに大きく消費さ
れて、アンテナより外へ出る量が少なくなる。また誘電
体損失も温度依存性があるため、アンテナの受信信号も
特異な変化パターンを示す。

第４図、第５図は冷凍食品を加熱した時の受信信号すな
わち食品温度と出力電圧の関係を示したもので、−１８
〜−１５℃程度の冷凍食品を解凍するとき出力電圧変化
２１．２２．２３は加熱によって次第に７　Ｐ 低下し、電波吸収が大きくなる。この電圧変化の最低に
なる点あるいはほとんど一定になる時の食品温度ｔｓｗ
＊、　ｔｘは２種々の食品により求めた結果。

はぼ−３〜−１℃であり、この温度は冷凍食品に含まれ
る水分が氷の状態から氷と水の混在するいわゆる氷晶体
にある状態に移った温度を示すもので。

このｔｓｓｉ、　ｔｘになった点を見出すことによシ解
凍が検出できる。出力電圧変化のパターンはほとんどが
第４図２１の変化を示すが、水分の少いすなわち氷の少
いいわゆる軽負荷（冷凍あんまん、ピザノくイ、シュー
マイなど）においては、第５図２２．２３の如き変化を
示すものがある。ｔお第４図、第５［Ｋにおいて食品を
解凍終了後さらに加熱を続行すると出力電圧は水分が沸
とうするまでわずかならら増加してゆくえとが実験的に
確められている。

第６図は、第６図において食品３を回転載置台２４上で
回転させ高周波加熱源４により高周波加熱して均一に解
凍を行う場合の手段についての説明図である。図におい
て得られる出力電圧はそのま呼出力させると第７図２５
のように脈動し、その平均値（回転載置台２４１回転毎
の平均）は同図２６のようになる。また回転載置台２４
の１回転における出力電圧の変動は２食品の形状々どの
影響により第８図２７のように変動して、この波形のま
ま温度変化に追随してゆく。したがってこのような場合
には、第６図の回転載置台２４の回転に合せて１回転す
る間の全出力電圧を平均化するか、常に１回転する間の
同一個所のみを常に監視、計測するかの２通シの方法が
あるが、後者の方が精度がよい。すなわち、第６図に示
すように２回転載置台２４を駆動するモータ２８のシャ
フト２９に固定されて回転する細長い回転検出板３０．
この回転検出板３０の１回転毎にその回転を検出する回
転検出素子３１、この検出素子３１の検知信号を検知す
る同期検出器３２．この同期検出器３２の信号と受信ア
ン′テナよりの信号を比較し２回転検出信号がある間だ
け受信をおこなうようにした変換器６４　　この変換器
３３よシの信号を得て加熱源を制御する制御装置３４と
を設けて、これらによシ出力電圧を検出し制御するのが
よく、この場合の出力電圧の変化は。

　Ｐ 第９図６５のように間けつ的な信号であるから、この状
態においても出力電圧が最小点となったら解凍終了であ
るから、加熱を停止すればよい。ただし＠６図において
は、このままでは送、受信アンテナ１７．１８部分より
食品３を加熱する２、４５ＧＨ７の高周波エネルギーが
伝送されて外部に漏洩する危険性があシ、このための対
策が必要である。

第１０図は上記電波漏洩防止手段を構じた解凍状況検出
装置の回路ブロック図である。図において５６は掃引発
振回路であり、家庭用電子レンジにおいては　　　　　
　　　　　出力数十ｍＷの電波を掃引発振するのが好ま
しい。６７は発振信号である。

この発振信号は２．４５ＧＨｚの周波数の流れ込みを防
止するＢａｎｄ　ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ　ｆｉｌｔｅｒ　
５Ｂを経て送信アンテナ支持具３９で支持される送信ア
ンテナ１７より送信される。同様に受信１２号は受信ア
ンテナ支持具４０に支持される受信アンテナ１８で受信
されＢａｎｄｒｅｊｅｃｔｉｏｎ　ｆｉｌｔｅｒ　４１
．　　増幅器４２．波形整形回路４６゜微分回路４４．
記憶および比較回路４５を介して加熱電源制御回路４６
に至りこれを動作させる。この手０　Ｐ 段によれば加熱源の発振する大電力高周波エネルギーと
掃引発振された小電力高周波エネルギーの区分ができ、
誤動作などの問題を防止できる。なお図において送信側
で掃引発振する理由は１食品によって最大吸収波長が動
いて一定できないため掃引して常に最大吸収波長にて検
知をおこなうようにするためであり、また微分回路４４
は第５図２２゜２３のように出力電圧の極小点がない場
合、受信１２号を微分して、その給体値が０に近いある
値に近ずいたら制御しようというため釦用いるものであ
る。

第１１図は本発明の送、受信アンテナに加熱源である電
気ヒータを使用した場合の実施例で、電子レンジの一形
態であるヒータ付電子レンジにおける上下二本のヒータ
の何れかを送信に、他の一本を受信に利用する手段を示
したものである。図においては、上ヒータ４７が送信ア
ンテナであシ、下ヒータ４８が受信アンテナである。４
９はヒータチョークで、加熱室１内に励振された２、４
５ＧＨｚ高周波エネルギーがヒータを伝送して加熱室外
に漏洩するのを防止するためのものである。これらのヒ
１１　Ｐ− 一タの表面はいずれも電気的には加熱室壁面およびヒー
タ電源とは絶縁されておシ、独立したアンテナとみなす
ことができるばかシでなく、実際十分にアンテナとして
の効果を発揮することができる。なお図において５０は
ヒータ電源、５１はヒータ加熱制御回路であって、受信
１２号によって加熱が制御される。

第１２図は送、受信アンテナの取付方法を示す他の実施
例の断面図である。図において使用されるアンテナは金
属を折シ曲げて一端を加熱室壁面５２に止め具５６で固
定したループアンテナ５４であり。

他端は加熱室１の切欠部５５から外部に延引されてズ換
器１９に接続される。５６は絶縁材料よりなるカバーで
ある。どのようなアンテナ形状にすると。

他の実施例におけるダイポールアンテナの場合のように
加熱室にアンテナが突出しないから、加熱室内の清掃性
は一段と向上する。

第１３図は送信周波数とアンテナの受信レベルとの関係
を示す特性図である。図において５７は受信レベルを出
力電圧として示した時の特性変化曲線である。図におい
て出力電圧が小さいほど食品に対する電波吸収が大きい
ことを示す。婁霧糞実寥、　　　　食品等の箱体体積に
比し て割に小さな誘電体物質が入るときには界の格好に変化
はなく、吸収量の違いに変化がでることを利用したもの
である。ここで送信周波数の掃引節１Ｌｆｏ。

囲Δｆは加熱室の大きさにもよるが、１００〜求埠ＭＨ
ｚ程度が好ましく１食品が限定されれば特定の周波数に
限定することも可能で、この場合送信回路を簡略化する
こともできる。

以上述べたように本発明によれば、冷凍食品の解凍過程
における物性変化すなわち誘電率、誘電体損失の変化を
食品が吸収する電波のレベル変化として検出し、しかも
解凍の終了時に明確な極小点を示す受信レベルの特性を
利用して解凍終了を検出できるので、この時点′で加熱
を停止するよ、うな制御機構を設けることによシ自動的
に解凍を終了あるいは検出できるから、冷凍食品の解凍
を過３Ｐ 不足なくおこなえる利点がある。またこの手段によれば
、一度受信出力の最小点に到る迄の加熱時間を求めると
、あとはこの最適加熱時間に合せて冷凍食品を入れかえ
て解凍を行う（重量も一定が好ましい）ことができ、工
業的な解凍において極めて便利である。さらに本発明に
よれば１食品によって解凍温度よシ常温で食べる方がよ
いものの場合は解凍終点を検出後、さらに適宜加熱を続
行して常温とするとともできるし、継続加熱時間を解凍
終了迄の加熱所要時間に対するある割合で算出して決定
することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の解凍装置を示す断面図、第２図は本発明
の一実施例の解凍状況検出装置を備えた電子レンジの外
観図、第３図は同解凍状況検出装置の原理説明のだめの
断面図、第４．５．７．８．９．１３図は同受信レベル
の特性図、第６図は同高周波加熱解凍における実施例を
示す断面図、第１０図は同制御方式を例示するブロック
図付き断面図、第１１図は同アンテナとしてヒータを使
用した場合の構４Ｐ 造を示す断面図、第１２図は同アンテナ形状を示す断面
図である。 １・・・加熱室、　　３・・・冷凍食品、４・・・高周
波加熱源。 １６・・・高周波信号発生器、１７−・・送信アンテナ
。 １８・・・受信アンテナ、１９．５５・・・変換器。 ２０、５４・・・制御装置。 ２１、２２．２５．２６．２７．５５．５７番・・出力
電圧変化。 ３８、４１　・・・Ｂａｎｄ　ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ　ｆ
ｉｌｔｅｒ　、　４２−増幅器。 ４４・・・微分回路、４５・・・記憶および比較回路。 ４６．５１・・・加熱電源制御回路、４７・・・上ヒー
タ。 ４８・・・下ヒータ、５４・・・ループアンテナ。 出願人　日立熱器具株式会社 第４図　　　　　第５図 第６図 １１２１　　　　　　　第、３゜ 〜、（ 周波＠　　　（ＭＨ２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属板または金属網で囲まれた庫内に、高周波電波を励
   振する送信アンテナおよび受信アンテナを配設し、該両
   アンテナ間で、庫内寸法からみてカットオフ周波数以下
   の周波数の電波を送受信し。 この受信出力の変化によシ冷凍食品の解凍状況を把握す
   ることを特徴とする解凍状況検出装置。