JPWO2020170784A1

JPWO2020170784A1 - 高周波加熱装置

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Publication number: JPWO2020170784A1
Application number: JP2021501813A
Authority: JP
Inventors: 秀樹中村; 浩二吉野; 匡史貞平; 昌之久保
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2021-12-16
Also published as: CN113330255A; EP3929490A4; WO2020170784A1; EP3929490A1; EP3929490B1

Abstract

高周波加熱装置は、被加熱物（１１）を収容するための加熱室（１０）と、電波発生部（２０）と、アンテナ（２１）と、検波器（２２）と、制御部（２４）とを備える。電波発生部は、加熱室に供給するための高周波電波を発生させる。アンテナは、加熱室に供給される高周波電波、加熱室から戻る高周波電波の少なくとも一方を受信する。検波器は、アンテナにより受信された高周波電波を検出する。制御部は、検波器の出力信号に基づいて電波発生部を制御する。制御部はさらに、検波器の出力信号に基づいて被加熱物の解凍終了を判定するとともに、被加熱物の重量および種類の少なくとも一方に応じて、加熱開始から解凍終了の判定開始までの時間幅を変化させる。

Description

本開示は、解凍機能を有した高周波加熱装置に関する。

この種の高周波加熱装置に関して、特許文献１には、検波回路が、アンテナで受信された反射波の量を検出し、制御部が、検波回路の出力に応じて各種動作を制御する構成が開示されている。

特許文献２には、赤外線センサの近傍の雰囲気温度が変動した場合などに、その変化に対応して食品の温度を簡単に精度よく測定し、仕上がりにバラツキのない自動調理を行う調理装置が開示されている。

特許文献３には、反射電力の量を検出する検波器を有し、ターンテーブルの一回転毎に検波器の出力信号の積分し、最新の積分値と加熱開始時の積分値との偏差に基づいてマグネトロンを制御する構成が開示されている。

特許文献４には、食品の重量を検出する重量センサと、反射電力の量を検出するマイクロ波センサと、重量センサおよびマイクロ波センサの出力信号に応じて、マグネトロンを制御する制御部とを有する高周波加熱装置が開示されている。

特開平３−９５３１７号公報特開平７−９１６６９号公報特開平４−１７２９３号公報特開平４−６５０９５号公報

上記従来の構成では、調理メニューまたは解凍メニューを使用者が選択すると、特許文献１に記載の検出回路、特許文献２に記載の赤外線センサなどの一つまたは複数のセンサの出力に基づいて自動的に調理または解凍が行われる。

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、制御部は、調理開始後の所定時間、検波回路の出力信号を受け取らない。これでは、被加熱物の量に対応して適切に調理または解凍を行うことができない。

使用者が、調理メニューまたは解凍メニューの選択に加えて被加熱物の重量を入力することができる高周波解凍装置の場合、入力された重量が不正確であれば、調理、解凍を適切に行うことができない。

特許文献１、３には、検波回路の出力信号の時間的変化を示すグラフにおいて、検波回路の出力信号が極小値となる場合、または、グラフの傾きが０に近い場合に、被解凍物に解凍の兆候が現れることが開示されている。しかしながら、解凍途中であっても、検波回路の出力が極小値となったり、グラフの傾きが０となったりすることがある。

本開示は、上記従来の問題点を解決するものであり、精度よく被加熱物を解凍することができる高周波加熱装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様の高周波加熱装置は、被加熱物を収容するための加熱室と、電波発生部と、アンテナと、検波器と、制御部とを備える。

電波発生部は、加熱室に供給するための高周波電波を発生させる。アンテナは、加熱室に供給される高周波電波、加熱室から戻る高周波電波の少なくとも一方を受信する。検波器は、アンテナにより受信された高周波電波を検出する。制御部は、検波器の出力信号に基づいて電波発生部を制御する。

制御部はさらに、検波器の出力信号に基づいて被加熱物の解凍終了を判定するとともに、被加熱物の重量および種類の少なくとも一方に応じて、加熱開始から解凍終了の判定開始までの時間幅を変化させる。

本態様によれば、精度よく被加熱物を解凍することができる。

図１は、本開示の実施の形態１に係る高周波加熱装置の概略図である。図２は、実施の形態１における検波器の概略図である。図３は、ひき肉１００ｇを解凍したときの、検波器の出力信号および被加熱物の温度の時間的変化を示すグラフである。図４は、本開示の実施の形態２に係る高周波加熱装置の概略図である。図５は、本開示の実施の形態３に係る高周波加熱装置の概略図である。

本開示の第１の態様の高周波加熱装置は、被加熱物を収容するための加熱室と、電波発生部と、アンテナと、検波器と、制御部とを備える。

本開示の第２の態様の高周波加熱装置は、第１の態様に基づきながら、被加熱物の重量および種類の少なくとも一方を入力するための入力部をさらに備える。

本開示の第３の態様の高周波加熱装置は、第１の態様に基づきながら、被加熱物の種類を入力するための入力部と、加熱室の内部に配置され、加熱室に載置された被加熱物の温度を検出するための赤外線センサとをさらに備える。

制御部はさらに、被加熱物の温度に基づいて被加熱物の大きさを推定することにより被加熱物の重量を推定し、被加熱物の重量および種類の少なくとも一方に応じて、加熱開始から解凍終了の判定開始までの時間幅を変化させる。

本開示の第４の態様の高周波加熱装置は、第１の態様に基づきながら、被加熱物の種類を入力するための入力部と、被加熱物の重量を検出するための重量センサとをさらに備える。制御部はさらに、被加熱物の重量および種類の少なくとも一方に応じて、加熱開始から解凍終了の判定開始までの時間幅を変化させる。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る高周波加熱装置１ａの概略図である。

図１に示すように、被加熱物１１は、加熱室１０の底面である載置台１３に載置される。電波発生部２０はマグネトロンなどを含み、制御部２４に制御されて高周波電波を発生させる。電波発生部２０により発生された高周波電波は、導波管２３を伝播し、入射口１２を通して加熱室１０に供給される。本実施の形態では、入射口１２は加熱室１０の下部に配置される。しかし、入射口１２は加熱室１０の上部に配置されてもよい。

入射波として加熱室１０に供給された高周波電波の一部は、被加熱物１１に吸収されず、反射波として入射口１２を介して導波管２３に戻る。アンテナ２１は方向性結合器として機能し、導波管２３を伝播する入射波と反射波とを別々に取り出す。検波器２２は、アンテナ２１により取り出された入射波と反射波とを検出する。

図２は、検波器２２の概略図である。通常、検波器２２の出力信号は電圧値である。図２に示すように、検波器２２は、アンテナ２１により取り出された入射波と反射波とを入力端子４０を介して受信する。

検波器２２は、入力端子４０と出力端子４５との間に接続された、抵抗４１と、抵抗４２と、ダイオード４３と、コンデンサ４４とを有する。抵抗４１と抵抗４２とコンデンサ４４とは、入力端子４０と出力端子４５との間に並列に接続される。ダイオード４３は、入力端子４０と出力端子４５との間に直列に接続される。

アンテナ２１は、入射波、反射波とも、例えば約２０ｄＢ減衰させて受信する。検波器２２は、アンテナ２１により受信された信号をＤＣ電圧に変換する。制御部２４は、このＤＣ電圧を検波器２２の出力信号として出力端子４５を介して受信する。

本実施の形態では、被加熱物１１の温度情報を得るために検波器２２が用いられる。図１に示すように、入射口１２が、載置台１３の側方、すなわち、加熱室１０の下部に配置される。

アンテナ２１は、入射波と反射波とのいずれか、または、入射波と反射波との両方を受信する。検波器２２は、受信した高周波電波を検出する。これにより、制御部２４は、被加熱物１１のおおよその温度情報を得ることができる。

凍結した被加熱物１１を解凍する際に、入射波の量よりも反射波の量がある程度大きい場合は、被加熱物１１が電波を吸収しきれておらず、まだ被加熱物１１は凍っている。入射波の量よりも反射波の量がある程度小さい場合は、被加熱物１１が電波を吸収しており、解凍がある程度進行している。

高周波加熱装置１ａは、入射波の量および反射波の量を検出することによって、被加熱物１１の解凍の度合い、および、被加熱物１１の温度をおおよそ推定することができる。

入力部３０は、使用者が被加熱物１１の重量および種類を入力するために設けられる。入力部３０の出力信号は制御部２４に入力される。被加熱物１１の重量に関しては、入力部３０を用いて、例えば１００ｇ、１ｋｇなどの数値が入力される。被加熱物１１の種類に関しては、入力部３０を用いて、例えばひき肉、野菜などの被加熱物１１の種類が選択される。

図３は、ひき肉１００ｇを解凍したときの、検波器２２の出力信号Ｓｄおよび被加熱物１１の温度Ｔｆの時間的変化を示す。本実施の形態では、被加熱物１１の温度Ｔｆを検出するために、ひき肉の内部に複数（例えば８本）の針状の温度センサが挿入される。図３に示す温度Ｔｆは、複数の温度センサのうちの最も早く０℃を検出した温度センサにより検出された温度である。

図３において、検波器２２の出力信号Ｓｄは反射波の量を示している。しかし、検波器２２の出力信号Ｓｄは、入射波の量に対する反射波の量の比率を示してもよい。

図３に示すように、加熱開始から約４秒後までは、ノイズなどの影響により出力信号Ｓｄが大きく変動する。被加熱物１１の温度Ｔｆが０℃を超えるのは、加熱開始から４０秒ほど経過した時点である。従って、検波器２２の出力信号Ｓｄを解凍の兆候として用いるのであれば、加熱開始から４０秒ほどで解凍が進んでいるという兆候をつかみたい。

一方、検波器２２の出力信号Ｓｄの時間的変化を示すグラフにおいて、出力信号Ｓｄが極小値となる場合、または、グラフの傾きが０に近い場合に、被加熱物１１の解凍の兆候が現れる。しかしながら、解凍途中でも、出力信号Ｓｄの時間的変化を示すグラフに極小値が現れることがある。例えば、図３は、加熱開始から約２０秒後に出力信号Ｓｄが極小値となることを示す。

解凍前の被加熱物１１の温度をマイナス２０℃に設定して実験した結果、真の解凍の兆候を示す検波器２２の出力信号Ｓｄの極小値は、加熱開始から３０秒後〜４５秒後の間に現れることが分かっている。

従って、使用者がひき肉１００ｇを解凍するコースを選択した場合、制御部２４は、加熱開始から３０秒後までに現れた出力信号Ｓｄの極小値を解凍の兆候とみなさず、それ以降に現れた出力信号Ｓｄの極小値を真の解凍の兆候とみなす。これにより、精度よく解凍終了を検出することができる。解凍終了を検出すると、制御部２４は電波発生部２０を停止させる。

被加熱物１１が重いほど、解凍の終了までに時間がかかる。例えば、ひき肉５００ｇを解凍する場合、加熱開始から約６０秒後に解凍の兆候を示す出力信号Ｓｄの極小値が現れる。

従って、制御部２４は、加熱開始から４５秒後までに現れた出力信号Ｓｄの極小値を解凍の兆候とはみなさず、それ以降に現れた出力信号Ｓｄの極小値を解凍の兆候とみなす。これにより、被加熱物１１の重量および種類を考慮しながら、精度よく解凍終了を検出することができる。

解凍終了までの時間は、被加熱物１１の種類によって異なる。例えば、野菜類の場合はひき肉よりも多くの水分を含む。このため、同じ重量の場合、野菜類の方がひき肉よりも解凍の終了までに時間がかかる。例えば、野菜類１００ｇを解凍する場合、解凍開始から約６０秒後に解凍の兆候を示す出力信号Ｓｄの極小値が現れる。

従って、制御部２４は、加熱開始から４５秒後までに現れた出力信号Ｓｄの極小値を解凍の兆候とはみなさず、それ以降に現れた出力信号Ｓｄの極小値を解凍の兆候とみなす。これにより、被加熱物１１の種類を考慮しながら、精度よく解凍終了を検出することができる。

本実施の形態では、制御部２４は、被加熱物１１の重量および種類に応じて、加熱開始から解凍終了の判定開始までの時間幅を変化させる。これにより、高周波加熱装置１ａは、被加熱物１１の重量および種類に応じて、被加熱物１１の解凍終了を精度よく検出することができる。

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２に係る高周波加熱装置１ｂについて説明する。図４は、高周波加熱装置１ｂの概略図である。本実施の形態において、実施の形態１と同一または相当の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図４に示すように、高周波加熱装置１ｂは、高周波加熱装置１ａの構成に加えて、加熱室１０内の上部に配置された赤外線センサ２５をさらに備える。

赤外線センサ２５は、加熱室１０内の温度情報に応じた信号を出力する。制御部２４は、検波器２２の出力信号に加えて、赤外線センサ２５の出力信号を受信する。

赤外線センサ２５は、１列に並べられた８個の赤外線検出素子、または、８×８のマトリクス状に並べられた６４個の赤外線検出素子を含む。

赤外線センサ２５が１列に並べられた８個の赤外線検出素子を含む場合、赤外線センサ２５の向きを少しずつ変えながら赤外線センサ２５を作動させることで、被加熱物１１の上面全体の温度情報をマトリクス状に検出することができる。

赤外線センサ２５が８×８のマトリクス状に並べられた６４個の赤外線検出素子を含む場合、被加熱物１１の上面全体の温度情報を一度にマトリクス状に検出することができる。

解凍対象の被加熱物１１の温度は０℃以下であることが多く、高周波加熱装置１ｂは１０℃から３０℃の室内に置かれていることが多い。このため、制御部２４は、６４個の温度情報のうちのいくつが被加熱物１１の温度情報に該当するかを判別することができる。これにより、制御部２４は、被加熱物１１のおおよその大きさを推定することができる。

本実施の形態では、制御部２４が、被加熱物１１の大きさと被加熱物１１の重量とを関連付けるテーブルを予め記憶している。これにより、使用者が入力部３０を用いて被加熱物１１の重量を入力することなく、制御部２４が被加熱物１１の重量を推定することができる。

本実施の形態では、制御部２４は、推定された被加熱物１１の重量、および、入力部３０により選択された被加熱物１１の種類に応じて、加熱開始から解凍終了の判定開始までの時間幅を変化させる。これにより、高周波加熱装置１ｂは、被加熱物１１の重量および種類に応じて、被加熱物１１の解凍終了を精度よく検出することができる。

（実施の形態３）
以下、本開示の実施の形態３に係る高周波加熱装置１ｃについて説明する。図５は、高周波加熱装置１ｃの概略図である。本実施の形態において、実施の形態１と同一または相当の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５に示すように、高周波加熱装置１ｃは、高周波加熱装置１ａの構成に加えて、載置台１３の下方に配置された重量センサ２６をさらに備える。

重量センサ２６は、被加熱物１１の重量を測定する。制御部２４は、検波器２２の出力信号に加えて、重量センサ２６の出力信号も受信する。これにより、使用者が入力部３０を用いて被加熱物１１の重量を入力することなく、制御部２４が被加熱物１１の重量を認識することができる。

本実施の形態では、制御部２４は、測定された被加熱物１１の重量、および、入力部３０により選択された被加熱物１１の種類に応じて、加熱開始から解凍終了の判定開始までの時間幅を変化させる。これにより、高周波加熱装置１ｃは、被加熱物１１の重量および種類に応じて、被加熱物１１の解凍終了を精度よく検出することができる。

本開示は、電子レンジ、高周波解凍装置など、被加熱物を高周波電波で加熱する機器に適用可能である。

１ａ、１ｂ、１ｃ高周波加熱装置
１０加熱室
１１被加熱物
１２入射口
１３載置台
２０電波発生部
２１アンテナ
２２検波器
２３導波管
２４制御部
２５赤外線センサ
２６重量センサ
３０入力部
４０入力端子
４１、４２抵抗
４３ダイオード
４４コンデンサ
４５出力端子

Claims

被加熱物を収容するように構成された加熱室と、
前記加熱室に供給するための高周波電波を発生させるように構成された電波発生部と、
前記加熱室に供給される前記高周波電波、前記加熱室から戻る前記高周波電波の少なくとも一方を受信するように構成されたアンテナと、
前記アンテナにより受信された前記高周波電波を検出するように構成された検波器と、
前記検波器の出力信号に基づいて前記電波発生部を制御するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検波器の出力信号に基づいて前記被加熱物の解凍終了を判定するとともに、前記被加熱物の重量および種類の少なくとも一方に応じて、加熱開始から前記解凍終了の判定開始までの時間幅を変化させる、高周波加熱装置。
前記被加熱物の重量および種類の少なくとも一方を入力するように構成された入力部をさらに備えた、請求項１に記載の高周波加熱装置。
前記被加熱物の種類を入力するように構成された入力部と、
前記加熱室の内部に配置され、前記加熱室に載置された前記被加熱物の温度を検出するように構成された赤外線センサと、をさらに備え、
前記制御部は、前記被加熱物の前記温度に基づいて前記被加熱物の大きさを推定することにより前記被加熱物の重量を推定し、前記被加熱物の前記重量および前記種類の少なくとも一方に応じて前記時間幅を変化させる、請求項１に記載の高周波加熱装置。
前記被加熱物の種類を入力するように構成された入力部と、
前記被加熱物の重量を検出するように構成された重量センサと、をさらに備え、
前記制御部は、前記被加熱物の前記重量および前記種類の少なくとも一方に応じて前記時間幅を変化させる、請求項１に記載の高周波加熱装置。