JPS5880427A - 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高周波加熱装置に
関するものである。

マイクロコンピータの発展、低廉化、あるいは各種の温
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できる電子レンジが出現し脚光を浴
びている。また食品の仕上り状態をコントロールすると
云った提案がなされている。

中でも食品からの蒸気を検知して自動調理を行なう電子
レンジに使用されている湿度センサは、他のガスセンサ
に比べて水蒸気以外の調味料、アルコールなどの不純物
等（、反応しにくく安定した特性を有しているが、調理
の進行に伴ない湿度センサの雰囲気温度が変動するため
、食品からの蒸ぼによる湿度の変化は検出できても、所
定の変化１泊昭５８−８０４２７　（２） 量までを検出することは不可能であった。あるいは、解
凍の場合などの食品からの蒸気量が極くわずかな場合に
は、湿度センサの雰囲気温度の上昇により相対湿度の変
化量の割合が相対的に低下するため、やはり所定の変化
量を検出することも不可能であった。

これらの欠点を解決すべく、食品にラップを施したり、
あるいは特殊なふた付容器を、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である。

この方法では調理に手間がかかる上にラップ等の扱いを
間違えれば即、誤動作につながり、また調理の仕上り状
態も蒸し焼き状態となるため、特に肉やケーキでは見栄
が悪くなると云う欠点がある。さらには室内の雰囲気状
態が高湿度の場合に食品の水蒸気により相対湿度が飽和
すると本った現象が生じ、湿度センサがその機能を失な
い食品の過加熱や炭化、さらには発火する危険性もある
。また、冷凍食品を解凍する場合に、食品の一部から発
生する極くわずかな水蒸気を検出することは不可能であ
って、解凍にはこの方法を適用することができず、した
がって、解凍加熱を湿度センサを用いて自動解凍するこ
とができなかった。

本発明は、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、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を正確
に検出することにより食品にラップや特殊な容器を使用
することなく自動調理や自動解凍を行なうことを目的と
する。

また、本発明の他の目的の一つは、高周波発振を断続制
御により出力を調節し、大きな食品の内部まで均一加熱
を行なうと共に、この断続制御時の高周波発振器の発振
時には排気温度を一定にするだめの加熱ヒータの出力を
低出力に、非発振時には高出力に切り換えることにより
、最大消費電流・消費電力を抑えて価格の低廉化を図り
、更には家庭用コンセントで使用可能な構成として、そ
の使い勝手を向上させることである。

本発明の更に他の目的の一つは、調理開始時の雰囲気温
度を検出して、この雰囲気温度の高さによって予めいく
つかに定められた排気部の制御温度を選択、決定する構
成にすることにより、むやみに高温で制御することなく
、マたマグネトロン等の電気部品の温度上昇を補助的な
熱源とすることによって電力の浪費を軽減することであ
る。

前記目的を達するため、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食品よ
り発する蒸気を湿度センサにより検出するとともに、前
記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前記食品の種類別
に定められた加熱パターンに従って前記食品を調理し、
あるいは冷凍食品の解凍を行なう構成であシ、一般の食
品はもちろん冷凍食品の自動加熱調理をも可能とするも
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６と、数字キー
６により入力することができる。通常のマニュアル調理
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
よシ調理を開始する。９及び１ｏに示すキーは、本発明
のポイントである湿度センサ制御による自動調理キーと
、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、そのままスタートキー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に示す取シ消しキーは、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１５を通過して加熱庫１２の吸気口１６を通って
加熱庫１２内に入り食品（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２ｏを通過してボディの天板に設けられた外部排気口
３より外部へ排出される。

第４図において湿度センサ１９を示し、これはリフレッ
シュヒータ１９−ａと検知素子１９−ｂとにより構成さ
れており、検知素子１９−ｂ表面に付着した汚れをリフ
レッシュヒータ１９−ａにより５００℃程度に表面温度
を上昇させて汚れを焼き切り、検知素子１９−ｂの湿度
特性を常に一定に維持するりフレッシー機能を有するも
のであ塾。

第６図において本発明の一実施例を示す自動電子レンジ
本体の回路図を示すが、電源プラグ２１からヒユーズ２
・２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シ、
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
するだめの温度センサ２ｏ、排気部温度を検出するだめ
の湿度検知素子１９−ｂ、湿度検知素子１９−ｂの汚れ
を取り除くためのリフレッシュヒータ１９−ａ、加熱ヒ
ータ１６や高圧トランス２６等への電源を開閉するパワ
ーリレー２７、排気部温度を一定に保つため温度センサ
ー２ｏの信号に応じて加熱ヒータ１６を断続制御するだ
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、４ｏＯＷヒ
ータ１５−ａと１００Ｗヒータ１５−ｂ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３ｏ、
その他、屓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内のマイクロコンビーータによシ制御を行なう。

壕だ、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を側いた
場合、ヒユーズ２２を溶断して常に安全側故障とするだ
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３６で半波
倍電圧整流し、高圧リードスイッチ３゜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２６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、１１　　、 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２８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
１９−ａに通電してリフレッシュ動作を行なう。

以下、本自動電子レンジの動作につき説明する。

第６図に、自動調理を行なった場合の湿度検知特性を示
す。湿度検知素子１９−ｂは相対湿度に感応すると共に
、Ｉ　５０℃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１９−ｂ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
にリ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、ろタート時の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２０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１８開昭５８−８０４２
７　（４） 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、湿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６０℃ま
で加熱すれば、相対湿度は約２０％となり、このために
さらに７０　ｆ／ｒｒ？を含有させることができ食品か
ら発生する水蒸気の７ｏｙ／ｒｒｉまでを湿度センサ１
９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５０℃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１４の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、加熱ヒ
ータ１５の出力を１００Ｗに落とすため、その温度６０
℃を低出力で維持することがむずかしく、また、電力の
浪費を押えるという観点から、室内室内温度に応じて、
排気の制御温度を３６℃。

４０ｔｌ：、５０：Ｃ，５６℃の４段階としこの中から
最適値を選択し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、相対湿度の最低値を
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、制御不能となるため、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。

図の調理スタート点ａ点から、加熱ヒータ１５のうち大
きい出力の４００Ｗヒータ１６−ａと、リフレッシュヒ
ータ１９−ａが通電され、リフレッシュヒータ１９−ａ
は湿度検知素子１９−ｂの極く近傍に一体的に設けられ
ていることから、湿度検知素子１９−ｂの雰囲気の相対
湿度は急激に下がり、相対湿度が０％に近いｂ点に達す
る。零連すると０点に至る。その後、リフレッシュヒー
タ１９−ａへの通電が断たれ、温度が下降し、１６０℃
以下になると、湿度検知素子１９−ｂ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、湿度検知素子１９−ｂの雰囲気が冷却され、ま
た４００Ｗヒータ１５−ａ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。

スタート点のａ点から発振開始点ｆ点までは、４００Ｗ
ヒータ１５−ａの連続により、ｆ点への到達を速め、（
点以降は、断続発振されるマグネトロン１４の発振状況
に応じて、すなわち停止時には４ｏｏＷヒーｐ１５−ａ
に、発振時には１００Ｗヒータ１６−ｂに切換えつつ、
温調リレー２８１５２． １６−ｂだけでは排気温度を維持するのに十分な能力が
なく検出信号にある程度のリップルを生じてしまうので
、これを防止するためである。

湿度の検出方法は、ｆ点以降に生ずる相対湿度の最低値
を記憶し、これに対して予め定められた相対湿度の変化
量に達するまでの時間をカウントして、これに基づき自
動調理を進める。

図に示す湿度変化の特性は、牛肉を１Ｋｇ、２Ｋｇ。

３　Ｋ９の調理を行なった時のもので、それぞれｑ。

ｈ、ｉに示す特性曲線である。またｊは加熱プログラム
の関数である基準検知時間Ｔ１を決定するための相対湿
度の変化量を示すものであ、って、これは食品の種類、
排気の制御温度によって変わるものである。それは温度
により飽和水蒸気量が異なり、食品から同じ重量の水分
が蒸発しても相対湿度に及ぼす変化量が異なるからであ
る。また、図に示す如く食品の重量に対する基準検知時
間Ｔ１は、相対湿度の変化量ｊを大きくとるほど、その
差がはっきりと現われ、また安定もするのでｆ点での相
対湿度を常にできる限り低くして調理を開始することが
重要である。この様にして検出した基準検知時間Ｔ１を
用いて、例えばローストビーフを調理する場合の加熱プ
ログラムは、下記のようになる。

蒸気を検知するまで高周波出力を中出力（ｓｏｏＷ）と
し、蒸気検知後、排気温度の制御は停止してそのままの
出力でＴ２＝Ｔ１Ｘ２の時間、加熱する。

１２時間終了後、高周波出力を中低出力（３５０Ｗ）に
し、′Ｉ′３時間加熱する。１３時間は、検出したＴ１
時間により算出方法が異なり、Ｔ１≦６（分）の時、Ｔ
３＝ＴＩ　Ｘ２（分）とし、Ｔ１）ｓ（分）の時、Ｔ３
−１０十Ｔ１×６（分）とする。これは、ローストビー
フをメディアム仕上げとする場合に実験的に求めたプロ
グラムであるが、同様の手法を用いて他の種々なメニュ
ーに適用することができ、自動調理キー９に調理の種類
別に上記の様な加熱パターンが記憶されている。

第７図は、冷凍牛肉の解凍を行なった場合の湿度検知特
性を示す。加熱ヒータ１６により、予め定められた排気
の制御温度に達する点ｆまでは、前述の自動調理の場合
と同様であるがｌ　ｆ点以降、自動解凍の場合、４００
Ｗヒータ１５−ａは用いず、１００Ｗヒータ１５−ｂの
みを使用する。自動解凍の場合は、調理開始時に検出し
た排気部温度に対して、あまり高い温度設定とせずに制
御を行なう。それは食品の温度が低いため蒸気を検出す
るまでの間に電気部品の温度上昇等によシ、排気部温度
が自然上昇することが少なく、また極く微少の相対湿度
変化を検出するのみであるため、ｆ点での湿度をあ一！
、シ低くする必要性がないからである。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１
６−ａで連続運転して到達時間を速め、ｆ点から１ｏｏ
Ｗヒータ１５−ｂ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１
４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。相対湿度の最低値の検出はに点
以降で行ない、変化量がｊ点に達した時点で、基準検知
時間Ｔ１を得る。検出後は自動調理の場合と同様、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図で明らかな様に、設定されている湿度の変化量ｊ
は自動調理の場合に比べてはるかに小さく、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１６−ａ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１６−ａ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、１００Ｗヒータ１６−ｂのみとする。こ
の様にして得たＴ１を用いて、冷凍牛肉を解凍する場合
の調理実験結果から得た加熱パターンは、下記に示す如
くである。

ｆ点から蒸気検知まで低出力（１８ｏＷ）で加熱し、１
９　、 蒸気検知後、Ｔ２あるいはＴ３へと切り換わる。

Ｔ１が１５分以下ではＴ２を飛ばしてＴ３へと移り、保
温出力（７０Ｗ）　でＴ３＝ＴＩ　（分）間、加熱して
解凍を終了する。またＴ１が１６分を越える場合は、低
出力（１８０Ｗ）のままでＴ２＝（Ｔ１−１５）Ｘ２（
分）加熱後、Ｔ３へと移り、保温出力（７ｏＷ）テＴ３
＝１ｅｓ＋（Ｔ１−１ｓ）ｘ２（分）加熱して解凍を終
了する。この手法により、他の冷凍食品の解凍に応用で
きるだけでなく、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。

前述の加熱ヒータの能力切り換えは、トライアック等の
制御整流素子を用いて位相制御を行なう方法もあるが、
微視的にみて瞬時の最大消費電力や電流を押えることが
不可能であシ、あまり好ましい方法であるとはいえない
。したがって本実施例のように大（４００Ｗ）と小（１
００Ｗ）との２種１１開昭５８−８０４２７　（６） 以上、述べた通り、本発明によれば、吸気口近傍に設け
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把握することがで
き、この時の湿度検知時間を利用することにより、数多
くの種類の食品の調理・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・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食品からの
蒸気による相対湿度の変化量を正確に把握でき、そのた
め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、食品の種類別にそれぞれ
の加熱パターンに従って調理することにより仕上シ状態
の良好な自動調理が可能となる。

（２）冷凍食品を解凍する場合に、食品の一部から発す
る極くわずかな蒸気による相対湿度の変化にも感応する
ため、冷凍食品を過加熱することなく、うまく解凍する
ことができる。

（３）排気温度を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。このことは、食品から発する水蒸気による相
対湿度の変化量を低湿から高湿まで大きく設定すること
ができ、食品の種類や重量によって異なる加熱時間に対
する水蒸気の発生量の特性をうまく判別することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す自動電子レンジの外観
斜視図、第２図は同操作部の正面図、第３図は同加熱庫
部分の平面図、第４図は同湿度センサの外観斜視図、第
６図は同制御装置の回路図、第６図及び第７図は牛肉の
調理及び解凍を行なつた時の湿度特性図である。 ９・・・・・・自動調理キー、１ｏ・・・・・・自動解
凍キー、１２・・・・・・加熱庫、１４・・・・・・マ
グネトロン（高周波発振器）、１６・・・・・・加熱ヒ
ータ、１６・・・・・・吸気口、１７・・・・・・排気
口、１９・・・・・・湿度センサ、２ｏ・・・・・・温
度センサ、２４・・・・・・制御部、２８・・・・・・
温調リレー、２９・・・・・・加熱ヒータ切換えリレー
、Ｔ１・・・・・・基準検知時間。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 、９ 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   しこの時間を関数として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。 （２）加熱装置を吸気口の近傍に配設し吸気温度を一定
   に制御してなる特許請求の範囲第１項記載の高周波加熱
   装置。 （３）温度センサおよび湿度センサとをごく近接してか
   つ排気部に配設し、排気の温度及び湿度を検出してなる
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の高周波加熱装
   置。 （４）温度センサにより調理開始時の排気部の雰囲気温
   度を検出し、制御する加熱庫内の温度を段階的に変化可
   能な構成とした特許請求の範囲第１項記載の高周波加熱
   装置。 （５）高周波発振器は断続制御により出力を制御する構
   成とし、前記高周波発振器の発振時とにおけ周波加熱装
   置。 （６）高周波発振器等の電気部品を冷却した冷却風をさ
   らに加熱装置により加熱して、吸気口より加熱庫内へ吸
   気する構成とした特許請求の範囲第２項記載の高周波加
   熱装置。 ケ）温度センサは調理開始時においてリフレソシ３　・
   　− 一記載の高周波加熱装置。