JPS59176655A - 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】 本発明は庫内に置かれた冷凍食品の解凍度合を検出する
解凍状況検出装置にかかり、詳細にはいろいろな加熱手
段により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だめの手掛り
を得る制御装置をもつ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５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り、また工業用としては、　
２．４５ＧＨ２の高周波エネルギーあるいは、数十ＭＨ
２の高周波エネルギーにより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、籾温の違いがあるため、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
煮えてしまったり、逆に加熱が不足して再解凍の必要が
生じてしまうことがあるため。

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。この装置は第１
図にその原理図を示しだように、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５が置かれており、加熱室１の上方には２．４
５ＧＨ７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５
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より励振して
食品３を高周波加熱し、加熱に伴って増加する食品３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ａ７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、制御装置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食品の給体温度の計測ができる
ので、解凍温度すなわち０°Ｃ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
終点を捕捉できないこと、第２はスリットのように２．
４５ＧＨ７の高周波エネルギーをカントオフするような
せまい視野角の範囲しか計測ができないこと、第３には
赤外線信号量が小さいだめ、ノイズ成分の分離や増電な
どの信号処理に複雑な電子回路構成が必要なことであり
、電子し／ジ以外のものに応用できる可能性が小さいな
どである。そのため冷凍食品の解凍時における物理的物
性変化を適確にとらえて適切な解凍を実現するだめの装
置例えば食品に２．４５ＧＨ２とは異なる周波数の高周
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が実施されて
いる。

すなわち、この物性変化はつぎのように説明される。食
品は含水量が多く、誘眠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あり、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り。

氷晶体を過ぎてさらに昇温すると再び吸合が小さくなる
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。

その一実施例を図によって説明する。第２図はそれを電
子レンジに応用した鳩舎の斜視図である。

図において１１はキャビネットでちゃ、１２はドア。

１６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３図は、それの原理を説明する
だめの断面図である。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）が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３が配置されるっ冷
凍食品３は高周波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）ｖｃより解凍
される。１６は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、８０は制御装置であ
る。

第３図において、加熱室１内に冷凍食品３を置き、高周
波信号発生器１６の発生する“２．４５ＧＨ２とは異な
る周波数の高周波信号を送信アンテナ１７より加熱室１
内に放射する。実験的に求めた最適高周波信号周波数は
その一波長が加熱室の幅ＬＬ＋高さＬ２程度又はそれよ
りも長くすることが望ましく、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。まだ誘電体損失も温度依存性
があるだめ、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°Ｃ程度の冷凍食品を解凍するとき出力電
圧変化８１，８２．８３は加熱によって次第に低下し、
電波吸収が大きくなることを示す。

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ｔｍｉｎ、ｔｘは１種々の食品により求
めた結果、はぼ−３〜−１°Ｃ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、と
のｔｍｉｎ、ｔｘになった点を見出すことにより解凍が
検出できる。出方電圧変化のパターンはほとんどが第４
図８１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、ピザパイ、／ニーマイな
ど）ＶＣおいては、第５図８２．８３の如き変化を示す
ものがある。なお第４図、第５図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
る迄わずかながら増加してゆくことが実験的に確められ
ている。

第６図は、第３図において食品３を回転載置台８４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ま出力させると第７図８５
のように脈動し、その平均値（回転載置台８４１回転回
転子均）は同図８６のようになる。また回転載置台８４
の１回転における出力電圧の変動は９食品の形状などの
影響により第８図８７のように変動して、この波形の’
ＩＩ：ま温度変化に追随してゆく。しだがってこのよう
な場合には、第６図の回転載置台８４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通りの方法があるが、後者の方が精度がよい。す
なわち第６図に示すように回転載置台８４を駆動するモ
ータ８８のンヤフト８９に固定されて回転する細長い回
転検出板９０．この回転検出板９０の１回転毎にその回
転を検出する回転検出素子９１．この検出素子９１の検
知信号を検知する同期検出器９２．この同期検出器９２
の信号と受信アンテナよりの信号を比較し９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９３、
この変換器９３よりの信号を得て加熱源を制御する制御
装置９４とを設け、これらにより出方電圧を検出し制御
するのがよく、この場合の出方電圧の変化は第９図９５
のように間けっ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。

以上のべたように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し、この時点で加熱を停
止するような制御装置を設ければ。

自動的に解凍を終了あるいは検出で゛き、冷凍食品の解
凍を過不足なくおこなうことができ、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）ことができ実用的
となる。

本発明の目的は上記現象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装置を介して制御し
ようとするもので、特に簡単な構成で信頼性の高い制御
装置を得るにある。

以下本発明の一実施例を第１０図、第１１図に従って説
明する。第１０図は第３図、第６図の制御装置７０の具
体例を示したものである。図中破線で囲んだＡプロツタ
（以後破線Ａなどと略す）は増幅回路を示し、抵抗２０
，２１．２２とＯＰアンプ２３からなる。破線Ｂはピー
クボールド回路で。

ダイオード２４．２５とコンデンサ２６．２７からなる
。破線Ｃは比較回路で、ｏＰアンプ２８．２９からなる
。破線りはスイッチ制御回路で、Ｄタイプスリップフロ
ップ（以後Ｄ−ＦＦと略す）４０．４１と′ＮＡＮＤＮ
ＯＲケ−ト５１．４４．４５とインバータ４６〜５０，
５２．５３とＮＯＲケート５１とコンデンサ５４．５５
と抵抗５６．５７によびスイッチ（Ｓｏ）５８からなる
。またＳｊ　（０１）３１〜ｓ７（’Ｃ！７）３７で示
すスイッチはアナログスイッチで、（）はそれぞれ制御
端子を示す。これらは破線りで示すスイッチ制御回路で
制御される。

端子６１は前記のターンテーブル回転位置検出回路から
の入力端子、端子６２〜６８はスイッチ３１〜３７の制
御端子０１〜Ｃ７への接線端子を示す。

第１１図はスイッチ制御回路の各点の出力波形を示した
もので、７０は第６図に示すターンテーブル回転位置の
同期検出器９２の出力波形で、端子６１に入力される。

７１．７２はそれぞれＤ　−ＦＦのＱ、Ｑの出力波形を
示す。７６〜７８はそれぞれインバータ４６．４７．　
４８．　４９．　５２．　５ろの出力波形を示す。

以下、第１０図の動作説明を行なう。図中端子５９は同
期検出器９２からの検波信号が入力され、その変化は食
品の解凍とともに第４図にボした特性をもつ。今２食品
の解凍を開始すると、スイッチ制御回路りのスイッチＳ
ｏを閉じる。、このスイッチはノーマルオープンタイプ
のもので、以後開放の状態を保つ。今２例えば波形７０
のパル７８点でスイッチＳＯを開放したとき、Ｄ−ＦＦ
のＱ出力は波形７９に示すとおりとなる。ここでスイッ
チＳ１は閉じるだめに、ちンデンサ２６は電源電圧に充
電される。次に波形７０のｂにおいては、スイッチ８３
．８５はそれぞれ閉および開であるだめ。

コンデンサ２７には増幅回路Ａで増幅された検波信号が
充電される。このあとスイッチＳ７は波形７６に示すよ
うに閉じる。このとき、比較回路Ｃのコンパレータ２８
の一人力と、同２９の十人力には電源電圧が、コンパレ
ータ２８の十人力と同２９の一人力には検波信号が加え
られており、検波出力は電源電圧より小であるだめ、コ
ンパレータ２８の出力はＬＯＷ、コンパレータ２９の出
力はＨＩＧＨである。したがって、端子６０にはＨＩＧ
Ｈの出力が現われる。

次に波形７０の０点になると、スイッチＳ４が閉じてコ
ンデンサ２６の電荷を放電させるが、一定時間後に開と
なる。このスイッチＳ４を制御する信号は波形７７に示
す。また、スイッチＳ２は波形７３で示すように閉じら
れているから、コンデンサ２６には検波信号が充電され
る。その後スイッチＳ６には波形７５が印加されるので
、端子６０はコンパレータ２８の出力に接続される。こ
の時。

検波信号が時間的に減少の傾向にある間は、コンパレー
タ２８，２９の出力はそれぞれＨＩＧ　Ｈ，ＬＯＷであ
るだめ、端子６０はＨＩＧＨのままである。

このようにしてターンテーブル回転位置の同期検出器９
２の出力（波形７０）によって、スイッチ８２〜Ｓ７は
切換えられ、検波信号のレベル変化を監視する。

今、解凍開始後ある時間が経過して、第４図の検波信号
出力電圧の最低点から除々に検波信号が上昇した時につ
いて説明する。

検波信号が最低点になったときの信号レベルをコンデン
サ２７に充電したと仮定すると、この時点までは検波信
号が減少方向であるため、端子６０の出力は前述のよう
にＨＩＧＨのま１である。現在までの進行が波形０点の
直前であるとすると。

このちと０点では、コンデンサ２６の電荷は一度放亀さ
れる。このあと、スイッチＳ４は開かれもまた。スイッ
チＳ２は閉じられているために、コンデンサ２６には検
波信号が充電される。このあと、スイッチＳ６は閉じる
だめに、端子６０にはコンパレータ夕２８の出力が出力
される。この時、コンデンサ２６と同２７に印加された
電圧は同２６の方が高電圧であるために、コンパレータ
２８の出力はＬＯＷになる。このように今まで端子６０
の出力はＨＩＧＨ状態を保ちつづけていだが、検波信号
が゛単調な減少から最低点を通過して増加しはじめたと
きに、端子６０の出力は初めてＬＯＷレベルに変化する
。

したがって、端子６０がＨＩＧＨからＬＯＷに変化した
時点で１例えば第１図に示すマグネトロン２への電力供
給を停止することにより、適切な解凍検知を行なうこと
が可能である。

以上説明したように９本発明によれば冷凍食品の解凍状
態の検知を比較的簡単な電子部品で構成したので２部品
点数も少ないことなどから２回路コストも安く、信頼性
も向上する。またマイクロコンピュータを用いてないた
めに一般普及型低廉電子レンジへの適用も簡単に行なえ
るなどのメリットを有している。

【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図は同解凍
状況検出装置を備えだ電子レンジの外観図、第５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
本発明の一実施例による制御装置の電気回路図、第１１
図は同各端子の波形図である。 １・・加熱室。 ５・・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。 ８０　・・制御装置。 ３１、３２．３３．３４．３５．５６．３７・・・スイ
ッチ。 ２４、２５　・・ダイオード。 ２８．２９　　・コンパレータ。 ６０・・端子。 Ａ・・・増幅回路。 Ｂ・・・ピークホールド回路。 Ｃ・・・比較回路。 Ｄ・・・スイッチ制御回路。 ａ−ｆ・・・パルス波形。 出願人　　日立熱器具株式会社 第４図　　　　　　第５図 第６図 Ｚ〈 第７図　　　　　　第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属板或いは金属網で囲まれた庫内に高周波電波を励撮
   する送信アンテナとその電波を受信するだめの受信アン
   テナを配設し、該両アンテナ間で特定周波数の電波を送
   受信し、制御装置を介して庫内の冷凍食品の解凍にとも
   なって変化する受信出力の変化が最低になる点あるいは
   ほとんど一定になる点を検出し、その点を基準として冷
   凍食品の加熱エネルギーの供給を制御する信号を出力す
   る解凍状況検出装置において、制研装置（８０）をピー
   クホールド回路（Ｂ）と比較回路ｔＣ＋とスイッチ制御
   回路のとそれで制御されるスイッチ群とで構成し。 受信出力をスイッチを介してピークホールド回路■に入
   力し、その出力を他のスイッチを介して比較回路（ＣＩ
   　Ｋ入力し、その出力で冷凍食品の加熱エネルギーの供
   給を制御することを特徴とする解凍状況検出装置。