JPS58175727A - 高周波加熱装置 - 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】 本発明は、マイクロコンピュータと、各種センサとの組
み合わせにより調理の自動化を図った隅間は各種の温度
センサ、湿度センサ等のセンサの開発に伴ない、自動調
理を行なうことが出来る電子レンジが可能となり、中で
も湿度センサを使用して食品からの蒸気を検知して自動
調理を行なう電子レンジが実用化され脚光を沿びている
。

しかし、現在の湿度センサを利用した自動調理電子レン
ジは食品が生からの状態から最終の調理までを行なう自
動化は実現されているが、冷凍食品を解凍状態にする自
動化は実現されていない。

現在の湿度七ンアは、調理の進行に伴ない湿度３ペー・ センサめ雰囲気温度が変動するため、食品からの蒸気に
よる湿度の変化は検出できても、所定の変化量までを検
出することは不可能であった。そこで、食品にラップを
施したり、あるいは特殊々ふた付容器を用いたりして、
食品からの蒸気の発生を一時抑え、沸点間近になって、
−気に蒸気を出させてこれを検出し制御するという方法
を採用している。従ってこの方法で冷凍食品の自動解凍
を行なうと蒸気検知時点ですでに冷凍→解凍の状態を通
り越して加熱が非常に促進している状態となっている。

冷凍食品を解凍するということは部分的な加熱のない生
の状態にすることであるから、食品中の水分の沸点を検
出する方式では、冷凍→解凍状態で終了する自動化は不
可能であった。

本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、加熱庫よ
り排出される排気温度を一定にして湿度検知を行なうこ
とにより１．９冷−食品から発する水蒸気による相対湿
度の一定の変化量に達するまでの時間納正確に検出する
方式とし、ラップや特殊な容器を使用することなく自動
解凍を行なうこと特開昭５８−１７５７２７　（２−） を目的とし、又゛、解凍状態の均一化を計るものである
。

一般に水のとける現象を考えると氷をゆっくり熱すると
０℃までは温度が上がり０℃になると氷はしだいにとけ
るが、温度は変わらず氷が全部とけ終ってから再び温度
が上がり始めるという変化を示す。従って冷凍食品を解
凍状態で終了させる自動化は、この０℃から再び温度が
上がり始めた時の微妙な変化を検知して加に＋停止させ
る検知方式としなければならない。

そこで、本発明の高周波加熱装置は、加熱庫の吸気口近
傍に加熱ヒータを設け、排気口近傍に温度センサ及び湿
度センサを設ける構成とし、前記温度センサの検出信号
に応じて前記加熱ヒータを制御して排気温度を一定に保
ち、この排気口近傍の雰囲気中で冷凍食品より発する微
少々蒸気を湿度センサにより検出するとともに、前記冷
凍食品から発する蒸気によって、相対湿度が予め定めら
れた変化量に達するまでの時間をマイクロコンピュータ
により算出し、この時間を関数として、定６ｔ・−ジ められた変化量に達した後に高周波出力が零（ゼロ）出
力の状態と、低出力、保温出力の加熱パターンを設ける
構成であり、冷凍食品の自動解凍を行ないその仕上り状
態を局部加熱のない均一な仕上りとするものである。

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１図において本発明の一実施例を示す自動電子レンジ
を示すが前面に操作部１とドア２を備え、天板の一隅部
に外気排気口３を有する。第２図においては操作部１の
正面図を示し、調理プログラムが設定されていない状態
では、表示部４には常時、時刻が表示されており、この
時刻表示の設定には、クロックスイッチ５と、数字キー
６により入力することができる。通常マニュアル調理で
は、パワーキー７により高周波出力を選択した後、数字
キー６により任意の時間を入力し、スタートキー８によ
り調理を開始する。９に示すキーは、湿度セレサ制御に
よる自動調理キーであり、１ｏに示すキーは、本発明の
ポイントである湿度センサ６　ページ 制御によ−る自動解凍キーであり、これらのキーをタッ
プすることにより、表示部４に食品の種類に対応した数
字、例えばＡ１が表示され、そのｉｔスタートキー８を
押すことにより、調理あるいは解凍を自動的に行なうこ
とができる。１１に示す取り消しキーは、調理を一旦停
止させたり、あるいはプログラムを取り消すために用い
るキーである。

第３図において冷却風の流通経路を示す加熱庫１２の平
面図を示すが、ファンモータ１３によって駆動する冷却
ファンにより、マグネトロン１４を冷却した風は、加熱
ヒータ１６を通過して加熱庫１２の吸気口１６を通って
加熱庫１２内に入り冷凍食品等（図示せず）から発する
水蒸気と共に加熱庫１２の排気口１７から排出され、さ
らに排気ガイド１８で収束されて、湿度センサ１９．温
度センサ２Ｏｆ：通過してボディの天板に設けられた外
部排気口３より外部へ排出きれる。

第４図において湿度センサ１９を示し、これはＩＪ　７
レツシユヒータ１９ａと検知素子１９ｂとに７ペ、−ジ より構成されており、検知素子１９ｂ表面に付着した汚
れをリフレッシュヒータ１９ａにより６００℃程度に表
面温度を上昇させて汚れを焼き切り、検知素子１９ｂの
湿度特性を常に一定に維持するりフレッシュ機能を有す
るものである。

第５図において自動電子レンジ本体の回路図を示すが、
電源プラグ２１からヒユーズ２２を介して、低圧トラン
ス２３が常に接続されており、制御部２４に電源を供給
している。制御部２４の入出力関係は、電子レンジの非
使用時に時刻を表示したり、調理時に調理内容や調理の
残り時間等を表示する表示部４、時刻設定や調理メニュ
ー、調理時間を入力するためのキーボード２６．排気口
１７近傍の排気部温度を検出するための温度センサ２０
．排気部温度を検出するための湿度検知素子１９ｂ、湿
度検知素子１９ｂの汚れを取９除くためのリフレッシュ
ヒータ１９ａ１加熱ヒータ１６や高圧トランス２６等へ
の電画を開閉するパワーリレー２７、排気部温度を一定
に保つため温度センサー２０の信号に応じて加熱ヒータ
１６を断続制御するための温調リレー２８．マグネトロ
ン１４の発振状況により、加熱ヒータ１６の出力を制御
するため、４　ｏｏｗ　ヒ−ｐ　１５　ａと１０ｏＷヒ
ータ１５ｂを切換える加熱ヒータ切換えリレー２９゜マ
グネトロン１４の発振を断続し、高周波出力を制御する
高圧リードスイッチ３０．その他、調理の終了を報知し
たり、入力の状況を知らせるためのブザー（図示せず）
等、これらをすべて制御部２４内のマイクロコンピュー
タにより制御を行なう。また１、３１．３２．３３はド
ア２に連動する第１ラツチスイツチ、第２ラツチスイツ
チ及びショートスイッチであり、ショートスイッチ３３
の役割は第１ラツチスイツチ３１が溶着等の異常状態に
なった時にドア２を開いた場合、ヒユーズ２２を溶断し
て常に安全側故障とするためのものである。マグネトロ
ン１４の電源としては高圧トランス２６の二次側の高電
圧をコンデンサ３４．ダイオード３５で半波倍電圧整流
し、高圧リードスイッチ３０を介して供給している。

マニュアルで行なう調理では、キーボード２６９ベーン から高周波出力と調理時間を入力すると、表示部４に調
理時間が表示され、スタートキー８を押すことによって
表示部４の調理時間はカウントダウンを行なうと共に、
パワーリレー２７が閉路され、高圧トランス２６に通電
される。高圧リードスイッチは設定された高周波出力に
応じて閉路あるいは断続する。この場合、温調リレー２
８は開路のまま、即ち加熱ヒータ１６には通電されない
。但し、湿度センサ１９には汚れを蓄積させないために
、周期的にリフレッシュヒータ１９ａに通電してリフレ
ッシュ動作を行なう。

以下、この自動電子レンジの動作につき説明する０ 第６図に、冷凍牛肉の自動解凍を行なった場合の湿度検
知特性を示す。湿度検知素子１９ｂは相対湿度に感応す
ると共に、１５０℃以上の温度に対して負抵抗特性を示
すため、リフレッシュ時の湿度検知素子１９ｂの抵抗値
をみることによってこのリフレッシュ温度を一定に保つ
ことができる。

自動調理や自動解凍の場合にはスタート直後にす１ｏ　
ペーノ フレッシュ動作を行ない、その後、湿度検出状態にはい
る。第６図において、スタート時のａ点では室内の雰囲
気・の相対湿度を示し、同時に温度センサ２ｏにより排
気部温度を読み取る。この読み取った排気部温度により
、制御すべき排気部温度を決定するわけである。排気部
温度を高く維持する必要性は、まず室内の雰囲気の相対
湿度が高湿の場合に、食品からの水蒸気をさらに含み得
ないからである。即ち飽和状態となり、弾度の変化量を
つかむことができない。例えば室内の雰囲気が２０℃、
１００％であった場合に、ヒータ１６によってｓｏ’ｃ
まで加熱すれば、相対湿度は約２゜チとなり、このため
にさらに−ｒａｙ／ｒｒｔ　　を含有させることができ
食品から発生する水蒸気の７０ｙ／ぜまでを湿度センサ
１９は検出することができる。

しかし室内の雰囲気温度が低い場合に、常に排気温度を
例えば６０℃まで上昇させることは加熱ヒータ１６の能
力的な問題や、あるいはマグネトロン１４Ω発振時にマ
グネトロンと加熱ヒータとを合計した最大消費電力を抑
えなければならず、加熱１１２、−１・ ヒータ１５の出力’１１００Ｗに落とすため、その温度
５０’Ｃ’ｉ低出力で維持することがむずがしく、また
、電力の浪費を押えるという観点から、室内の雰囲気に
応じて排気の制御温度をできる限り低い温度に設定する
のが望ましい。本実施例では、室内温度に応じて室内温
度より１５℃（ｄｅｑ）高い温度とし、その最高値は４
０℃として制御を行なっている。その他排気温度を高く
保つ理由として加熱ヒータ１６によって排気温度をある
一定温度に制御し始めてから、相対湿度の最底値を記憶
しこれに対して、ある一定の相対湿度の変化量を得て食
品の蒸気を検知するまでの間、食品の温度上昇や、電気
部品等の温度上昇によって排気の制御温度を越えると、
制御不能と々るため、予め排気温度を高く保ち湿度検出
の余裕度を大きくするためである。

第６図の調理スタート点ａ点から、加熱ヒータ１６のう
ち太きい出力の４００Ｗ　ヒータ１５ａと、リフレ“ソ
シュヒータ１９ａが通電され、リフレッシュヒータ１９
ａは湿度検知素子１９ｂの極く近特開昭５８−１７５７
２７（４３ 傍に一体一的に設けられていることから、湿度検知素子
１９ｂの雰囲気の相対湿度は急激に下がり、相対温度が
０％に近いｂ点に達する。雰囲気温度が１６０℃を越え
ると、湿度検知素子１９ｂは負抵抗特性を示すため６０
０℃前後に達すると０点に至る。その後、リフレッシュ
ヒータ１９ａへの通電が断たれ、温度が下降し、１５０
℃以下になると、湿度検知素子１９ｂの雰囲気は乾燥状
態となりｄ点に達する。但しｂ点からｄ点までの相対湿
度はｂ点とｄ点とを結ぶ直線で示す特性で表わされる。

その後、湿度検知ｆ子１９ｂの雰囲気が冷却され、また
４００Ｗヒータ１５ａが連続通電されて排気温度が一定
に制御される以前の状態では、一旦ｅ点まで戻り、さら
に排気温度が制御され始めると発振開始点ｆ点に達し、
マグネトロン１４が発振を開始すると共に、蒸気検知ま
での時間のカウントを開始する。ｆ点以降、４００Ｗヒ
ータ１５ａは用いず、１０ｏＷヒータ１６ｂのみを使用
する○しかしながら、調理時間を短縮するため、ｆ点ま
でを４００Ｗヒータ１５ａで連続通１３ページ 転して到達時間を速め、ｆ点から１ｏｏＷヒータ１６ｂ
のみで制御を行なう。そのため、一旦に点まで湿度が上
昇し、その後ｆ点からマグネトロン１４が発振を開始し
ているため、その熱も加わって、ｍ点に向かって定常化
する。相対湿度の最底値の検出はに点以降で行ない、変
化量が１点に達した時点で、基準検知時間Ｔ１ヲ得る。

検出後は、温調リレー２８を開放し、排気部温度の制御
は行なわない。第７図で明られな様に、設定されている
湿度の変化量」は小さく、それ故、排気部温度のリップ
ルを小さく押える必要があるので、オーバーシュートの
大きい４００Ｗヒータ１５ａを使用することはできない
。つまり、自動解凍では４００Ｗ　ヒータ１５ａの断続
による排気温度制御を行なった場合、その時に生ずる温
度のリップルが湿度検知時間に影響を及ぼすため、１ｏ
ＯＷヒータ１６ｂのみとする。

この様にして得たＴ１ヲ用いて、冷凍食品を自動解凍す
る場合の調理実験結果から得た加熱バタ、−ンは第７図
に示す如くである。第７図の冷凍牛肉１４べ一〕Ｉ の場合の加熱パターンは、Ａ点から（Ａ点は第６図のｆ
点に相当する）まず中出力（３６０Ｗ）　　で２分間の
加熱を行ない次に高周波出力０の状態を２分間設けて、
その後より低出力（１８０Ｗ）で蒸気検知捷での加熱゛
を行う。Ａ点からまず中出力（３６゜Ｗ）の２分間の加
熱を行なう理由は、冷凍牛肉の表面に付着している霜を
解かして次の低出力（１８０Ｗ）の高周波出力の吸収を
良くする効果を得るためである。゛つまり高周波加熱に
より食品中に発生する熱量は、高周波電界と同波数が一
定であれば、食品の比誘電率と誘電力率の一天きいもの
程その発生する熱量は多くなるが、氷（冷凍食品）は比
誘電率、誘電力率も非常に小さいため冷凍食品を解凍す
る場合は、まず表面の霜を解かして少しでも高周波出力
の吸収を良くすることが効率的な解凍を行うために効果
的である。中出力（３６０Ｗ）にしているのは最大出力
（７００Ｗ）　　では、高周波電界のエネルギーが大き
く高周波電界の分布不均一による加熱ムラが大きくなり
すぎるため中出力、（，３６０Ｗ）　　としている。中
出力（３６０Ｗ）（７）次に１５ベー〕。

設けている。０出力は、表面の霜を解か（７た高周波エ
ネルギー（熱エネルギー）の拡散を計り表面の温度ムラ
を解消するために設けている。

低出力（１８０Ｗ）　　でＢ点の蒸気検知まで加熱し、
蒸気検知後、時間Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４へと切り換わる。蒸
気検知後に、Ｏ出力（Ｔ２）を設けているのは、蒸気検
知まで低出力（１８ｏＷ）で加熱されているため、蒸気
検知時点で冷凍牛肉の表面、および表皮部分の温度と、
中心部の温度差が生じている状態となっている。この様
な状態で続けて高周波出力の供給を行うとこの温度差が
大きくなり均一な解凍状態が得られない。つまり、冷凍
食品の様な誘電体損失の多い物質が高周波電界の中に置
かれた場合、この電界は物質の中まで均一に浸透しない
で、その電界強度は浸透の深さと共に減少する。

その結果として加熱は表面から内部の方へと減少するた
めである。

そこで本実施例では、蒸気検知後に、高周波出力が０出
力の状態を設けて、繰越加熱の効果を利−１して食品内
部における熱の移動による温度の均一化を計り、表面部
と中心部の温度差の少ない状態にし、その後に時間Ｔ３
の低出力（１８ｏＷ）と、時間Ｔ４の保温出力（７０Ｗ
）　ｆ：行ない解凍を終了する。

時間Ｔ１が１２分以下では、０出力で時間Ｔ２−’ｒ１
ｘｏ６（分）聞咎ない、残９の時間Ｔ３．Ｔ４の加熱は
行なわない。また時間Ｔ１が１２分を越える場合、Ｏ出
力でＴ２＝　（Ｔ１−１２　）Ｘｌ　（分）間行ない、
低出力（１ｓｏＷ）　−ｃ　Ｔ３＝　（Ｔ１−１２　）
ＸＱ５　（分）間加熱後、Ｔ４へと邪り、保温出力（７
０Ｗ）で’ｒ４＝（’ｒ１−１２）Ｘ２（分）間加熱し
て解凍を終了する。

高周波出力が０の状態は、マグネトロン１４を断続制御
する高圧リードスイッチ３０ｉ連続して開成状態にする
ことで得ている。

このように、自動解凍で解凍状態の良い仕上りを得るこ
とができ、他の冷凍食品の解凍に応用出来るだけでなく
、Ｔ１時間を関数として他の高周波出力とうまく組み合
わせることにより、解凍から調理まですべてを自動化す
ることが可能となる。

以上、述べた通り、本発明によれば、吸気口近１７ベー
ノ 傍に設けた加熱ヒータにより排気温度を一定にして、相
対湿度を検出するため、正確な湿度の変化量を杷握する
ことができ、この持の湿度検知時間を利用することによ
り、数多くの種類の食品の解凍及び解凍から調理への自
動化を図ることができ、また、ラップや特殊な容器を使
用する必要がない　。

ので、食品の外観や味を損なうことなくあるいは誤使用
による調理の失敗や食品の過加熱２発火等゛　の危険性
がなくなるなど、使い勝手の良い高周波加熱装置を提供
し得るものである。以下、効果について詳述する。

（１）恒温中で相対湿度を検出することから、冷凍食品
を解凍する場合に、冷凍食品の一部から発する極くわず
かな蒸発による相対湿度の変化量を正確に杷握でき、そ
のために予め設定されている変化量に達するまでの時間
を測定することにより冷凍食品の重量や容量を知ること
ができる。よってこの時間を関数として、冷凍食品の種
類別に、蒸気検知後に、高周波出力が０の状態を設けた
加熱パターンに従って解凍するこ１８ベー、′ とによ−り仕上り状態の良好な自動解凍が可能となる。

（２）排気温度全一定に保つことにより、室内の環境に
左右されにくく、吸気口に加熱ヒータを設けることから
、加熱庫内の相対湿度を常に低く保つことが、でき。食
品の蒸気による結露等による誤動作の危険性をなくすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図は同加熱庫部分の一部破断乎面図、第４図は同湿度セ
ンサの外観斜視図、第５図は同制御装置の回路図、第６
図は冷凍牛肉の解凍を行なった時の湿度特性図、第７図
は本発明の一実施例の加熱パターン図である。 １２−・・・・加熱庫、１４ｏ・・・拳マグネトロン（
高周波発振器）、１６・・・・・・加熱ヒータ、１９０
・…湿度センサ、２ｏ■…・温度センサ、Ｔｌｅ・・・
・・基準検知時間。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｆ 第２図 第３図 第　４　自 ６図 ４７図 沙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）食品を収納する加熱庫と、前記加熱庫内に高周波
   を給電する高周波発振器と、前記高周波発振器を制御す
   るマイクロコンピュータ−を含む制御回路と、前記加熱
   庫に吸気を行なう吸気部と排気を行なう排気部と、前記
   加熱庫内の温度を設定された温度に加熱する加熱装置と
   、前記加熱庫内あるいは前記排気部の雰囲気の温度を検
   知する温度センサおよび湿度を検知する湿度センサとを
   備え、前記温度センサの検出信号により前記加熱ヒータ
   を制御して前記加熱庫内を一定温度に保持するとともに
   前記湿度センサにより前記雰囲気中の湿度の変化量を検
   出して予め定められた湿度の変化量に達するまでの時間
   を検知し、検知後に検知までの時間を関数にし１、高周
   波出力が零出力の状態を設けた前記制御回路により前記
   高周波発振器を制御する構成とした高周波加熱装置。 ２Ａ−・
2. （２）検知−後の隅間決出力を、零出力を含む２段階以
   上の高周波出力状態を設け、各々の高周波出力の加熱時
   間を、湿度の変化量が予め定められた変化量に達するま
   での時間を関数にして制御する特許請求の範囲第１項記
   載の高周波加熱装置。