JPS6041794A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は解凍機能の改良を施した高周波加熱装置に関
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

通常調理器等に用いられる高周波加熱装置は、短時間で
加熱をおこなうよう設計されているため、通常の調理時
にはｒｏｏｗ　−ｔｏｏｗの高周波出力が出る。出力電
磁波を得るための高周波発揚源としては通常マグネ）　
ｒ、ｔンが用いられる。このような高周波加熱装置を用
−て解凍をおこなう時には、高周波出力を小さくする必
要がある。そこで従来の加熱装置では、たとえば高周波
発振源であるマダネトロンの動作をデユーティコントロ
ール１（ヨって制御することにより低出力化している。

たとえば１０秒間マグネトロンを動作させ次の２０秒間
は停止させるというようなデー−ティコントロールをお
こなえば出力を平均的には−にすることかできる。しか
しこのような方法で低出力化した場合には、被解凍物の
表面はよく解凍されるが、内部はあまシ解凍されず、捷
だ内部贅で解凍さｈる程度の時間加熱をおこ１．Ｃ５と
逆に表面が過解凍され、加熱調理されてし１うという欠
点があった。こ柱は通常の高周波加熱装置で使用してい
るコ弘！ＯＭＨｚ程度の周波数の電磁波では、誘電率と
誘電体損失角との積で表わされる誘電体吸収係数が水と
氷とでは７００倍程変異っていることに起因する。そこ
で被解凍物の表面が一部解けて氷状態から水状前にブよ
ると、高周波電磁波はよシ解けた部分へばかり集中する
ことになる。

／ 従来出力電磁波の大きさを平均値的に−ｉ−程度に減ら
し２００　Ｗ程度にしているが、この制御はデ−ティコ
ントロールによシおこなわれているため、瞬間的にはｔ
ｏｏｗの出力が出ており、この大きな出力が上述したよ
うに７部の解は始めた部分にばかシ吸収されるため、被
解凍物の中心部が未解凍であるにもかかわらず表面が過
解凍されてしまうのである。

〔発明の目的〕

この発明は上記の点に着目してなされたもので、出力電
磁波の大きさを連続波状態で切替えることにより、良好
な解凍機能を有する高周波加熱装置を提供することを目
的としたものである。

〔発明の概要〕

この発明では上記目的を達成するために、高周波発振源
とキャビディとの間にインピーダンス整合をとって前記
キャビティに電磁波を供給し、前記キャビティ内の被加
熱物を加熱する高周波加熱装置において、前記高周波発
振源の出力電磁波の大きさを連続波状態で少なくともλ
段階に切替える手段を設けることにより、解法時には通
常の一部０ 以下の出力電磁波を連続波状態で被加熱物に供給するよ
うに構成されている。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は高周波加熱装置／の概略イ１り成を示すための
要部断面図である。なお第１図に示した高周波加熱装置
は調理器として用いられている場合を示してｂる。加熱
装置／の前面には操作パネルλが設けられ、調理時間を
設定するためのタイマ３等が取り付けられている。才だ
開閉可能フ、【ドアｔを有し、このドア弘の開閉により
キャビティよ内に被加熱物の出し入れをおこなうｏキャ
ビティｊ内には回転用モータ６に連結したターンテーブ
ル７被加熱物である食品どを載置するよ５になっている
〇 一方キャピテイタ内に高周波電磁波を導くために導波管
りが設けられ、そのー☆；１、１には高周波発振源とし
てマグネトロンｉｏが取り付けられる。この導波管りの
途中にはキャビティｊとマグネトロンＩＯとの間のイン
ピーダンス整合を取るための手段が設けられている。導
波管りの壁面から内部に突出するスタブ／２の長さを可
変することにより前述したインピーダンス整合をおこな
う。このスタフ。

／：ｌを上下させるためにスタブ用モータ／／が取り付
けられ、歯車機構１３を介してスタブ／２の上下方向の
突出量を可変する。リミットスイッチ／９はスタブ／２
が上昇した時の上限を制御する目的で設けられている。

このようにしてマグネトロン１０の発振により得られた
高周波電磁波はアンテナ／Ｓから放射され、導波管７内
を通過してインピーダンス整合をおこなったのちキャピ
ティタ内に供給される。

第２図はこの発明の一実施例を示す回路図である。通常
の調理時には、タイマ接点／Ａを介して商用周波数電源
１７が制御回路／ｇおよび高圧トランス瀝に供給される
。この高圧トランス２ケに供給される商用電源を制御回
路ｉｇからめ指令に基づきリレー２．０により接点ユｌ
を介して開閉することにより、通常のデー−ティコント
ロールがおこなわれている。

この発明では出力電磁波の大きさを連続波状態で切り換
えるために制御回路７ｇに出力切り換え指示スイッチ１
９と、出力切り換え用りｌ／−４２とを設けた。−丈高
圧トランスユｔの２次側にマグネトロン１０が接続され
る。マグネトロン１０の陰極と高圧トランス丼のλ次側
巻線の一端とは並列接続されたコンデンサ−１６および
．２７により接続される。甘たマグネトロン１０の陽極
と陰Ｉ１１との間にはダイオード３Ｊカ挿入されている
。ここでコンデンサ．２／　＋Ｊ、出力切シ換え用リレ
ーユ２の接点．２３によりその接ξ坑が開閉されるよう
にｍＩ成されており、スイッチ／９が閉路されたさいに
はリレー、２．ｌの動作により接点刀が閉じる。

通常の調理状態すなわち高出力時には、スイ・／チ／ｑ
を閉じることによりリレー接点ＪＪが閉じコンデンザユ
６および２７が並列に接続される。一方解凍時即ち低出
力時には、スイ・／チｔｑが開路されることによりリレ
ー接点力が開略し、コンデンサユ６は切り離されコンデ
ンサ２７のみを介して高圧トランス、２ＩＩからの出力
がマグネトロンｉｏに伝達される。

第３図は高出力時および低出力時の商用電源人力、マグ
ネトロンの陽極電圧および陽極電流の波形をそれぞれ示
したものであり、（Ａ）は商用電源の入力波形を、（Ｂ
）、（Ｃ）はそれぞれ高出力時のアノード電圧およびア
ノード電流の波形を、ＣＤ）、（Ｅ）はそれぞれ低出力
時のアノード電圧およびアノード電流の波形を示したも
のである。このように高圧トランス、７４’の２次側に
挿入されるコンデンサの大きさを可変することにより、
出力電磁波の大きさを連続波状態で切り換えることがで
きる。

第≠図はこの発明の他の実施例を示した回路図である。

この実施例では高圧トランスユｔの１次側に挿入される
コンデンサの容量をコントロールするのではなく、高圧
トランス、７／Ａの７次側に接続したトライア／り、１
．９をトリガ回路３／を介して位相制御することＫよシ
、出力を連伝波秋態で切替えるようにコントロールする
ものである。なおこの時マグネトロン１０のフィラメン
トには常時フィラメント電流を流しておくために、フィ
ラメント用のトランス３を別に設ける必要がある。

第３図１）に第２の実施例における商用電源の位相制御
の状態を示した。図中に斜線で示した区間だけ商用電源
が高圧トランス２弘に印加される。したが−てこの斜糾
部分の面精な可変することによりマグネ）ａ７１０の出
力電磁波の大きさを連続波状態で切替えることができる
。

なお、第１、第２の実施例とも出力電磁波の状態はλ段
階に切替えられるように６１成されているが、必要に応
じてさらに多数の段階に切替えるようにすることも可能
である。このようにこの発明は従来のよ５なデユーティ
コン）ロールにより出力電磁波の大きさを平均的に何段
階力・に切り換える方式と異り、たとえば第！図υこ示
すようにコンデンサの値を０ＪＩＩＦと０，７μＦ　と
に切り換えることによって出力を乙ｏｏｗ１０Ｊ′−ら
その一以下の大きさ０ であるグθＷ程度に連続波状態で切＃）換えるようにし
たものである。

発明者らの実験によれば１ｒ凍時に出力１ｕＧ餞波の大
きさを５０−乙θ■ｒ以下の連続波とした場合に＆主、
最初に表面の氷状の部分が氷状になる寸−ごの時１ｔｌ
ｌが長くなり、この結果被加熱物全体ｈ１力ｓ、フ（り
均一に加熱され、さらに表面が解は始めた後も熱伝導に
より熟が内部に伝って内部をもと力・していくプこめに
、ハ）なシ表面と内部が均一に加奔１（さ）１ていくこ
とがわかつブこ。そして中心部ｉｖ’　ｋ’ｓ　６グ：
解凋（を完了した時点でも表面は過解凍になっていない
良好ｌ工Ｍ疎状態を確認することができた。

なりこのように出力電磁波の大きさを切り換えてマグネ
トロンを低出力で駆動した時に昏ま、マグネトロンが能
率よく動作するようアンテヲー７Ｓ力・らキャビティｊ
　（Ｉｌｌを見たインピーダンスを変化させるのがよい
。

第５図はアンテナｉｓからキーＹビテイｊ側を見たイン
ピーダンスをスミスチャート上に記載したものである。

通常の高出力運転時には図中に示すＡ点のインピーダン
スとすることによりマグネトロンが効率よく動作するか
、−程度の低出力時に効Ｑ 率よく動作させるためには、図中のＢ点のインピーダン
スに整合を取り直す必要がある。こσ〕ような高周波発
振源とキャビティとの間のインビータンス整合をおこな
うために、前述したように導波管ワ内にヌタブｌユを設
け、高出力運転時にはスタブ／：ｌをスタブ用モータｌ
／によりリミノトスイ・／チ／ｌＡが動作するところ才
で上ＨさせてＡ点のインピーダンスとなるように整合を
おこない、イ氏出力運転時には一定位置までスタブ／、
２を降下させてＢ点のインピーダンスとなるように整合
をおこなう。

ブエおスタブ用モータ／／としてはステ・ノビングモー
タを用いるのが好適である。

第６図はインピーダンス整合部分の訂＃ＩＩＩ　Ｊｌ？
’７成を示した断面図で、第を図（ａ）は高出力時の整
合状態を、第＆ＩＺＩ（ｂ）は低出力時の整合状態をそ
れぞれ示している。なお第１図に示した装置ではスタブ
の上限のみをリミットスイッチで検出するようにし、下
限はステンビングモータのステップ数でコントロールす
るようにしてｂるが、下限もリミットスイッチによりコ
ントロールするようにすることもできる。このように出
力の切り換えに応じてインピーダンスを整合させるよう
にしてｂるため、旨ずれの動作状態においても最高効率
でマグネトロンを動作させることができる。

なお以上説明した実施例においては、高周波発振源とし
てマグネトロンを使用した場合の出力電磁波の切シ換え
について説明したが、解凍時に連続波状態で低出力化す
ることができればマグネトロンのみに限定されるもので
はなく、たとえばトランジスタによる高周波発振源であ
っても同様に実現することができるのはい・５までもな
い。

第７図はこの発明の他の実施例を示す回路図で、インバ
ータ回路ｙｏを用いてトランジスタ、１／および５．２
の導通角を１ｂ制御することにより、出力電磁波の大き
さを連続波状態で可変するよう（Ｃした例である。この
実施例によれば高圧トランス評の小型化が可能とｔ仁る
。

なお高圧トランス、７ケのタップの切り換えによっても
同様の目的を達成することができる。壕だ従来用いられ
ている出力電磁波のデー−ティコントロールを低出力状
ｐＩ；においてもこれに付加しておこなうようにするこ
とも可能である。さらに１だインピーダンス整合にあた
ってスタブを上下さぜるためにモータを用いることなく
、Ｔｆｊ６？ｊ石等で吸引または解放するような方法で
コントロールするととも可能であり、またスタブな用い
ることなく、たとえばキャビティ内の反射板の傾きを変
化さぜることによってもインピーダンス整合をおこなう
ことができる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように、この発明
では解凍局に出力電磁波の大きさを連続波状態で小さく
して供給するようにしたので、被加熱物の一部が未解凍
であるにもかかわらず他の部分が過解凍とブエってし１
うような不都合を解決することができる。１だ出力１ｎ
磁波の大きさに応じてインピーダンス整合をおこなうこ
とにより高周波発振源を効率よく動作させることができ
るため、不要なエネルギの使用も防げ高周波発振源の寿
命を＋【うこともなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波加部装置の概略構成を示すための要部断
面図、第２図はこの発明の第１の実施例を示す回路図、
第３図は高出力時および低出力時の高周波発振源のアノ
ード電圧およびアノード電流の状態を示す波形図、第≠
図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第５図はイン
ピーダンスの整合状態を示すスミスチャート、第を図は
インピーダンス整合部分の詳細構成図、第７図はこの発
明のさらに他の実施例を示す回路図である。 ハ・・高周波加熱装置、５・・・キャビティ、ｒ・・・
被加熱物（食品）、り・・・導波管、１０・・・高周波
発振源（マグネトロン）、／２・・・スタ六ｉｇ・・・
？口ＩＩ　％＋１１１＋ｊｌ　Ｅ各、１９・・・出力切
り換え１１１示スイ・ノチ、ユ２・・・出ブコ則り換え
用リレー、Ｊ・・・接点、：１６．ニア・・・コンデン
゛す、−２９・・・トライアック、グＯ・・・インノく
一部１可ｂ１各、３／、３ス・・・トランジスタ。 出願人代理人　猪　股　７“ 毘１図 １ 鬼２図 早３図 （Ｅ） 鬼４図 范５図 イ立Ｊｌｌ （＊ＪｉｆｌＪｉ：ｆ’ｉｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波発振源とキャビティとの間にインピーダン
   ス整合をとって前記キャビティにＴＬ電磁波供給し、前
   記キャピテイ内の被加熱物を加熱する高周波加熱装置に
   おいて、前記高周波発振源の出力電磁波の大きさを連続
   波状卯で少なくともλ段階に切替える手段を設けたこと
   を特徴とする高周波加熱装置。
2. （２）前記切替え手段の切替え段階に応じて前記インピ
   ーダンス整合を行うことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の高周波加熱装置。