JPS5949679B2 - microwave oven - Google Patents

microwave oven

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JPS5949679B2
JPS5949679B2 JP12201978A JP12201978A JPS5949679B2 JP S5949679 B2 JPS5949679 B2 JP S5949679B2 JP 12201978 A JP12201978 A JP 12201978A JP 12201978 A JP12201978 A JP 12201978A JP S5949679 B2 JPS5949679 B2 JP S5949679B2
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JP
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power
microwave
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heated
microwave oven
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太郎 三浦
信也 中井
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  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
  • Electric Ovens (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子レンジに関し、特に加熱時間を制御するこ
とにより料理の合理化を図るごとき電子レンジに関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a microwave oven, and particularly to a microwave oven that streamlines cooking by controlling heating time.

電子レンジはマグネトロンのごときマイクロ波電力発生
源から発生するマイクロ波電力を被加熱物である食物に
投射し、食物の内部で発生する電力損失により食物を加
熱する調理器具で、短時間で加熱することが出来かつ食
物を内部から加熱することが出来るといつた特徴を有す
る。
A microwave oven is a cooking appliance that heats food in a short time by projecting microwave power generated from a microwave power generation source such as a magnetron onto the food being heated, and using the power loss that occurs inside the food. It has the characteristics of being able to heat food from the inside.

電子レンジにおける加熱の制御は従来以下のごとき方式
が提案されている。
Conventionally, the following methods have been proposed for controlling heating in a microwave oven.

第1にタイマーにより調理時間を設定する方式が知られ
ている。
First, a method is known in which the cooking time is set using a timer.

しかしながら、食物毎に加熱所要時間を推定してタイマ
ーを設定することは事実上困難である。別(7)$制御
方式として、レンジ内を通過する空気の排出ダクトに湿
度センサを置き、被加熱物の中の水分が沸点に達したこ
とを検出して加熱を停止する方式が知られている。
However, it is practically difficult to estimate the heating time required for each food and set a timer. Another (7) $ control method is a known method in which a humidity sensor is placed in the exhaust duct of the air passing through the microwave, and heating is stopped when it detects that the moisture in the heated object has reached its boiling point. There is.

この方式は被加熱物を水の沸点まで加熱する場合には有
効であるが、冷凍食品を解凍したわ、スープを単に暖め
るような場合は適していない。従来の別の技術として、
電子レンジの排気ダクト内に湿度センサーを取付け、被
加熱物が沸点に達すると周囲の水蒸気圧が急上昇するこ
とに着目して、排気中の湿度測定により、電子レンジの
スイッチ投入より沸点に達するまでの時間を測定し、こ
の時間から被加熱物の中の水の量を推定し、指定された
料理の種類に従つて更に必要な加熱時間を求め、この時
間に従つて電子レンジを制御する技術が知られている。
This method is effective when heating an object to the boiling point of water, but it is not suitable when thawing frozen food or simply warming soup. Another conventional technique is
A humidity sensor is installed in the exhaust duct of a microwave oven, focusing on the fact that when the heated object reaches its boiling point, the surrounding water vapor pressure rises rapidly.By measuring the humidity in the exhaust gas, it is possible to detect humidity from the time the microwave oven is turned on until the boiling point is reached. technology that measures the amount of water in the heated object based on this time, calculates the additional heating time required for the specified type of dish, and controls the microwave oven according to this time. It has been known.

しかしながら、この技術も被加熱物が沸点に達しない調
理法、例えば暖めなおし、酒の爛、冷凍食品の解凍など
、には応用することは出来ない。従つて本発明は従来の
技術の上記欠点を改善するもので、沸騰しない食品の場
合でも正確に制御可能な電子レンジを提供することにあ
る。
However, this technique cannot be applied to cooking methods in which the object to be heated does not reach its boiling point, such as reheating, boiling down sake, or thawing frozen foods. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention aims to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art and provides a microwave oven that can be precisely controlled even for non-boiling foods.

本発明の特徴は、マイクロ波の入射電力と反射電力の差
から正確な投入電力を求め、一方調理用チエンバ一のQ
の値を測定することから被加熱物の熱容量を求め、これ
らから被加熱物毎に予め定められる加熱のプログラムに
従つてマイクロ波電力発生源の発生電力を制御すること
にある。以下図面により実施例を説明する。第1図は本
発明による電子レンジのブロツク図で、参照番号1は調
理用チエンバ一、2は電力供給用導波管、3ぱマイクロ
波電力発生源として機能するマグネトロン、4はマグネ
トロンの駆動電源、5は送風機、6は排気ダクト、7は
結合窓、10と10aはマイクロ波レベル検出ループ、
11は入射電力測定用方向性結合器、12は反射電力測
定用方向性結合器である。
The feature of the present invention is that accurate input power is determined from the difference between microwave incident power and reflected power, while
The purpose of this method is to determine the heat capacity of the object to be heated by measuring the value of , and to control the power generated by the microwave power generation source according to a heating program predetermined for each object to be heated. Examples will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a microwave oven according to the present invention, in which reference number 1 is a cooking chamber, 2 is a waveguide for power supply, 3 is a magnetron that functions as a microwave power generation source, and 4 is a driving power source for the magnetron. , 5 is a blower, 6 is an exhaust duct, 7 is a coupling window, 10 and 10a are microwave level detection loops,
11 is a directional coupler for measuring incident power, and 12 is a directional coupler for measuring reflected power.

方向性結合器11と12の先端Ila,l28には各々
の電力測定のためのセンサー(図示なし)が結合される
。調理用チエンバ一1は被加熱物へのエネルギー集中を
良好にするためにマイクロ波の空洞共振器として設計さ
れている。ここでチエンバ一が空のときのチエンバ一の
Qの値をQO,チエンバ一に被加熱物が入つているとき
のチエンバ一のQの値をQmとする。チエンバ一のQは
チエンバ一内に蓄えられるエネルギーとチエンバー内で
消費されるエネルギーの比に比例する。一方、チエンバ
一内に蓄えられるエネルギーは、チエンバ一の大きさに
よつて決められ、一定値である。したがつて、1/Qぱ
チエンバー内で消費されるエネルギーに比例する。故に
、被加熱物の存在による損失Lは次のごと〈なる。一方
QOの値はQmに比べて十分に大きく又使用状態によつ
て変化することはないので、電子レンジの製造直後に測
定しておけば十分である。
Sensors (not shown) for measuring power are coupled to the tips Ila and I28 of the directional couplers 11 and 12, respectively. The cooking chamber 1 is designed as a microwave cavity resonator in order to better concentrate energy on the object to be heated. Here, the Q value of chamber 1 when chamber 1 is empty is QO, and the Q value of chamber 1 when chamber 1 contains the object to be heated is Qm. The Q of a chamber is proportional to the ratio of energy stored within the chamber to energy dissipated within the chamber. On the other hand, the energy stored in the chamber is determined by the size of the chamber and is a constant value. Therefore, 1/Q is proportional to the energy consumed within the chamber. Therefore, the loss L due to the presence of the heated object is as follows. On the other hand, since the value of QO is sufficiently larger than Qm and does not change depending on usage conditions, it is sufficient to measure it immediately after manufacturing the microwave oven.

従つて1/QOは定数となν、損失Lはレη川の値のみ
によつて定まる。従つてチエンバー内に被加熱物が入つ
ているときの消費エネルギーを測定すればよいが、直接
測定を行うことは不可能である。ここで、空胴共振器に
おけるQの値は変位電流が流れる部分の篭界強度(又は
磁界強度)に比例する。従つてチエンバー内のQの値は
チエン. パー内の電磁場測定により求められる。そこ
で、マグネトロンの発振周波数はチエンバ一の共振周波
数におよそ一致しているから、Qmの値は投入される電
界強度(又は磁界強度)と、チエンバ一内の電界強度(
又は磁界強度)との比にほぼ比例する。一方食物の構成
の大部分は水であわ、損失Lはほぼ被加熱物の中の水の
量で定まるので、損失Lの値から被加熱物自身の量を推
測することが出来る。但しQmの中には励振側導波管に
よる負荷の損失もふくまれるのでその分を補正する必要
がある。さて、投入電界強度とチエンバー内の電界強度
の比をKQ’Tnとすると (kはチエンバ一に固有の
定E,Qmは{2)式で与えられる。
Therefore, 1/QO is a constant ν, and the loss L is determined only by the value of the η river. Therefore, it is only necessary to measure the energy consumption when the object to be heated is placed in the chamber, but it is impossible to directly measure it. Here, the value of Q in the cavity resonator is proportional to the enclosure field strength (or magnetic field strength) in the portion where the displacement current flows. Therefore, the value of Q in the chamber is Q. It is determined by measuring the electromagnetic field within the par. Therefore, since the oscillation frequency of the magnetron approximately matches the resonant frequency of chamber 1, the value of Qm is determined by the applied electric field strength (or magnetic field strength) and the electric field strength within chamber 1 (
or magnetic field strength). On the other hand, most of the composition of food is water, and the loss L is determined approximately by the amount of water in the object to be heated, so the amount of the object to be heated itself can be estimated from the value of loss L. However, since the load loss due to the excitation side waveguide is included in Qm, it is necessary to correct for this amount. Now, if the ratio of the applied electric field strength to the electric field strength inside the chamber is KQ'Tn, (k is a constant E specific to the chamber, and Qm is given by the formula {2).

Qm=(1+β)Q′m (2) 但し、 PINは入射電力 PRETは反射電力 Γの符号は密結合なら正、疎結合なら負となるが、レン
ジの使用時にはΓの値は充分に小さくなるように設計さ
れており、内部に被加熱物が無いときは疎結合になるよ
うになつているから、Γの符号は負にしておいて実用上
問題はない。
Qm=(1+β)Q'm (2) However, the sign of PIN, incident power PRET, and reflected power Γ is positive if it is tightly coupled and negative if it is loosely coupled, but the value of Γ becomes sufficiently small when the range is used. Since it is designed to have a loose coupling when there is no object to be heated inside, there is no problem in practical use if the sign of Γ is set to negative.

チエンバー内の電界の強さはチエンパー内の電力の平方
根になることを考慮して、チエンパー内のマイクロ波レ
ベルを検知するループ10、10aからの出力をPCH
ANとして(1)式は次のごと〈書き直せる。ここで(
)内は駆動側導波管による補正であり、 ?は前にのべ
たごとく定数である。
Considering that the strength of the electric field inside the chamber is the square root of the power inside the chamber, the output from the loop 10, 10a that detects the microwave level inside the chamber is PCH.
As AN, equation (1) can be rewritten as follows. here(
) is the correction by the driving side waveguide, and ? is a constant as mentioned before.

チエンバ一に投入されたマイクロ波電力は全て被加熱物
により消費されると考えて差支えないから被加熱物に投
入された総エネルギーを知るための投入電力の時間積分
と(3)式による損失LつまD投入必要エネルギーとか
ら、被加熱物の温度上昇を推定することが出来る。
It can be assumed that all the microwave power input into the chamber is consumed by the object to be heated, so in order to know the total energy input to the object to be heated, we can calculate the time integration of the input power and the loss L according to equation (3). The temperature rise of the object to be heated can be estimated from the required input energy.

一方投入電力Pは(4)式により与えられる゜P= P
IN− PRET(4)以上のようにPIN,PRET
及びPCHANを測定することにより被加熱物の温度上
昇を正確に推定することが出来る。
On the other hand, input power P is given by equation (4)゜P=P
IN-PRET (4) PIN, PRET as above
By measuring and PCHAN, it is possible to accurately estimate the temperature rise of the heated object.

従つて調理される食物の種類によ勺加熱のプログラムを
適当に設定し、上記3つの値に従つてプログラムに従つ
た加熱を行なうごとく電子レンジの制御を行なうことが
出来る。な訃、損失Lを求めるためには電力測定用セン
サー及びマイクロ波レベル検出ループ10、10aによ
る初期の検出値のみを使用しても良いし、また一定の時
間間隔でこれらの値を検出して逐次損失Lを求めても良
いし、更に連続的にこれらの値を検出して連続的に損失
Lを求めるようにすることも可能である。またマグネト
ロンの制御はサイリスタを利用してその通弧角を制御す
ること、又はタイマーを利用してマグネトロンへの通電
時間を制御することによD容易に行なうことが出来る。
本発明による電子レンジは冷凍食品の解凍及び加熱のご
とく、沸騰を伴なわない調理で特に特徴を発揮する。
Therefore, it is possible to appropriately set a heating program depending on the type of food to be cooked, and to control the microwave oven so as to perform heating according to the program according to the above three values. In order to obtain the loss L, it is possible to use only the initial detection values from the power measurement sensor and the microwave level detection loops 10 and 10a, or it is possible to detect these values at regular time intervals. The loss L may be determined sequentially, or it is also possible to detect these values continuously to continuously determine the loss L. Further, the magnetron can be easily controlled by controlling its arc angle using a thyristor, or by controlling the energization time to the magnetron using a timer.
The microwave oven according to the present invention is particularly effective in cooking that does not involve boiling, such as thawing and heating frozen foods.

従つて解凍及びそれに伴なう加熱について以下に詳述す
る。水及び氷の誘電定数(複素誘電率)ε7及びε7は
次式で与えられることが知られている。
Therefore, thawing and accompanying heating will be described in detail below. It is known that the dielectric constants (complex dielectric constants) ε7 and ε7 of water and ice are given by the following equations.

ここでωは角周波数で、その他の定数は次表で与えられ
る。
where ω is the angular frequency and the other constants are given in the table below.

ここで電子レンジに通常用いられる周波数としてf=
^i2.45GHzVC}ける水及び氷の誘電損失を求
めると、各々、O.25及び1.0X10ーとな勺、水
の誘電損は氷のそれよvも2500倍も大きいことがわ
かる。
Here, f = the frequency normally used in microwave ovens.
^i2.45GHzVC} When calculating the dielectric loss of water and ice, each is O. It can be seen that the dielectric loss of water is 2500 times greater than that of ice.

冷凍食品をチエンバ=に入れた直後は誘電損が小さいの
でPRET/P1Nは1に近く、解凍が進んで水になシ
損失が大きくなるとこの比は小さくなり、全てが水にな
るとこの比の時間変化は最小になる。このときの氷の温
度は00Cであるから、Qmの測定によD計算される水
の量に応じて投入されるマイクロ波電力を制御すれば必
要な温度にまで加熱することが出来る。この間の比(P
RET/PIN)の時間変化を第2図に示す。ここでa
点は解凍開始時刻、b魚ほ解凍終了時刻、c点は加熱終
了時刻を示す。チエンバーが空のときは比(PRET/
4)1N)の値は1に近くなるから(入射電力のほとん
ど全てが反射される)此の値が所定の値以上のときには
マグネトロンの供給電源を切れるようにすれば空焚きの
防止を行なうことも出来る。な}チエンバーの空気の流
入口と排出口の温度を測定しマイクロコンピユータによ
D同時処理することによD更に精度の良い電子レンジの
制御を行なうことが出来る。
Immediately after frozen food is placed in the chamber, the dielectric loss is small, so PRET/P1N is close to 1. As thawing progresses and the loss of water increases, this ratio decreases, and when all the water becomes water, the ratio of PRET/P1N becomes smaller. Changes will be minimal. Since the temperature of the ice at this time is 00C, it is possible to heat the ice to the required temperature by controlling the microwave power input according to the amount of water D calculated by measuring Qm. The ratio between these (P
FIG. 2 shows the change in RET/PIN over time. Here a
Point b indicates the start time of thawing, point b indicates the end time of thawing the fish, and point c indicates the end time of heating. When the chamber is empty, the ratio (PRET/
4) Since the value of 1N) is close to 1 (almost all of the incident power is reflected), dry firing can be prevented by turning off the power supply to the magnetron when this value exceeds a predetermined value. You can also do it. By measuring the temperatures at the inlet and outlet of the air in the chamber and simultaneously processing them using a microcomputer, it is possible to control the microwave oven with even greater precision.

以上詳述したごとく、調理チエンバー内にもうけられる
マイクロ波検出用ループによv食品の熱容量に相当する
量を測定し、チエンバーへの入射電力と反射電力の測定
から投入電力を知わ、これらの演淀値をデータ処理して
マイクロ波電力を制御することによジ、電子レンジを使
用したよ勺適切な調理が可能となる。
As detailed above, the microwave detection loop installed inside the cooking chamber measures the amount equivalent to the heat capacity of the food, and the input power is determined by measuring the incident power and reflected power into the chamber. By controlling the microwave power by data processing the operating value, it becomes possible to cook food more appropriately using a microwave oven.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による電子レンジのブロツク図、第2図
は冷凍食品の解凍ifC}ける入射電力と反射電力の比
の時間変化を示す曲線である。 1・・・・・・調理用チエンバー、2・・・・・・電力
供給用導波管、3・・・・・・マイクロ波電力発生源、
4・・・・・・駆動電源、5・・・・・・送風機、6・
・・・・・排気ダクト、7・・・・・・結合窓、10・
・・・・・マイクロ波レベル検出ループ、11・・・・
・・入射電力検出用方向性結合器、12・・・・・・反
射電力検出用方向性結合器。
FIG. 1 is a block diagram of a microwave oven according to the present invention, and FIG. 2 is a curve showing a change over time in the ratio of incident power to reflected power during thawing of frozen food. 1... Cooking chamber, 2... Power supply waveguide, 3... Microwave power generation source,
4... Drive power supply, 5... Blower, 6...
...exhaust duct, 7...combination window, 10.
...Microwave level detection loop, 11...
... Directional coupler for detecting incident power, 12... Directional coupler for detecting reflected power.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 調理用チェンバーと、これに電力供給用導波管を介
して結合されるマイクロ波電力発生源とを有する電子レ
ンジにおいて、前記電力供給用導波管に調理用チエンバ
ーへの入射電力と反射電力を測定するセンサーを方向性
結合器を介して取付けると共に、調理用チェンバー内に
マイクロ波レベル検出用ループをもうけ、前記センサー
により検出される入射電力と反射電力から投入電力を求
め、前記ループにより求められる調理用チェンバー内の
電界と前記センサーにより検出される入射電力及び反射
電力に基づいて被加熱物の量に相当するエネルギー損失
を求め、これらから推測される被加熱物の温度上昇と、
被加熱物毎に定められる加熱のプログラムに従つて、最
適の調理を行なうごとくマイクロ波電力発生源の発生電
力を制御することを特徴とする電子レンジ。
1. In a microwave oven having a cooking chamber and a microwave power generation source coupled to the cooking chamber via a power supply waveguide, the power supply waveguide transmits power incident to the cooking chamber and reflected power. A sensor for measuring the level is installed via a directional coupler, and a loop for detecting the microwave level is provided in the cooking chamber, and the input power is determined from the incident power and reflected power detected by the sensor, and the input power is determined by the loop. Based on the electric field in the cooking chamber and the incident power and reflected power detected by the sensor, determine the energy loss corresponding to the amount of the heated object, and calculate the temperature rise of the heated object estimated from these,
A microwave oven characterized by controlling the power generated by a microwave power generation source so as to perform optimal cooking according to a heating program determined for each object to be heated.
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