JPH01134893A - 電子レンジ - 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、マイクロ波源と、処理すべき製品の近傍で電
子レンジ内に配置した検出器とを具え、検出器は、マイ
クロ波エネルギを吸収する材料を有するものとして構成
し、検出器および製品によるマイクロ波エネルギの吸収
によりこれら検出器および製品の温度を上昇させ、検出
器の温度を測定素子により測定する電子レンジに関する
ものである。

現在の電子レンジ（マイクロ波オーブン）は、予めフリ
ーザに保存されている食品を解凍し、また再加熱するの
によく使用している。しかし、概して、この解凍は経験
的に行われる。ユーザーは解凍すべき食品のおおよその
重量を見計らい、電子レンジのおおよその作動時間を割
り出す。このことは解凍し過ぎたり、解凍が足らなかっ
たり、または調理の初期段階にしか過ぎなかったりする
ことを招く恐れがある。文献には、約２．４５ＧＨ２の
マイクロ波で、多くの食品の基本的構成要素である水の
マイクロ波吸収は、水の温度が０°より下か上かで相当
具なることが記載されている。０゜Ｃ以下の氷はマイク
ロ波をよく透過し、０°Ｃ以上の温度の水は極めて強い
マイクロ波吸収を示す。

この現象は温度の関数としての水の誘電損失の変化によ
り生ずる。フランス特許第２５７１８３０号には、電子
レンジ内で処理すべき食品の脇に標準充填物を配置する
電子レンジについて記載している。標準充填物および処
理すべき食品充填物に基づく分布に従って標準充填物は
マイクロ波エネルギを吸収する。標準充填物の温度上昇
からレンジ内に存在する食品の量を導き出し、調理時間
を自動的に決定することができる。このフランス特許に
よれば、標準充填物の加熱の割合は、検出器の温度とは
ほぼ無関係である。

上述のフランス特許は解凍作業について記載しているが
、検出および制御すべき食品の凍結状態から解凍状態へ
の臨界的変移を可能にする手段については記載していな
い。

本発明が解決しようとする技術的な問題点は、検出感度
の高い安価な検出器により順次の解凍作業を行うため、
処理すべき製品の温度変化を追跡し、解凍サイクルの終
了時を検出することである。

この技術的な問題点を解決するため、本発明電子レンジ
は、検出器が解凍すべき製品の解凍動作を制御し、この
目的のためマイクロ波エネルギを吸収する材料を解凍す
べき製品の背後に配置したキャリヤ上に層状に堆積させ
て検出器の面積の大部分がマイクロ波源により発生する
マイクロ波に直接さらされないように構成したことを特
徴とする。

２個の充填物を同時に電子レンジ内に配置する場合、得
られる総電力は２個の充填物間に分散され、各充填物の
温度は吸収に基づく値で上昇する。

一方の充填物の熱力学的特性が既知である場合、標準充
填物の温度変化は処理すべき製品の存在および熱力学的
状態に依存し、この温度変化から解凍すべき製品の状態
を割り出すことができる。解凍検出器はこの標準充填物
をなす。この検出器はよく規定されたまた安定した熱力
学的パラメータを有するものでなければならない。

本発明が考慮する状況において他の物質は主に氷により
構成されている。これが解凍すべき製品である。この製
品の吸収係数は極めて小さい。

従って、マイクロ波エネルギは、主に適当な吸収係数を
有する検出器自体により吸収される。製品の氷から水へ
の状態変化は、製品がマイクロ波エネルギを徐々により
多く吸収するようになる即ち、徐りに加熱されることと
なって現れる。検出器により吸収されるエネルギは徐々
に減少する。このように検出器の温度変化は検出器の近
傍に配置して解凍を行っている製品の温度変化をもたら
すことができる。

解凍すべき製品は大部分が氷により構成されているのが
一般的であるため、解凍検出器の材料は氷よりも高い誘
電損失を示さなければならない。

この材料はキャリヤ例えば、レンジキャビティの壁に層
状に堆積させる。キャリヤの材料はマイクロ波を透過す
る材料とし、ガラスセラミック、アルミニウム、ガラス
のうちから選択するとよい。

この材料はマイクロ波を透過するケーシングに配置する
。

検出器は解凍すべき製品の背後に配置し、マイクロ波源
に直接さらされないようにする。このようにして２個の
加熱メカニズムが動作し、検出器の温度変化に対する高
い検出感度が得られる。

第１のメカニズムは、解凍すべき製品が凍結状態から解
凍状態に変化したとき、検出器により分散されたマイク
ロ波エネルギを解凍すべき製品に転送することである。

特に、もともと多量の水を含有する製品を、約−２０’
　Ｃの温度でフリーザから取り出した場合、そのマイク
ロ波吸収は極めて低い。従って、電子レンジで得られる
すべての電力は検出器の温度を上昇するのに使用される
。製品の解凍処理が始まると、製品はマイクロ波エネル
ギを徐々により多く吸収することになり、検出器の温度
上昇はそれほど急激ではなくなる。

第２のメカニズムは解凍すべき製品が検出器の方向に製
品を通過するマイクロ波をより多く受けるということで
ある。このことは、解凍すべき製品はマイクロ波に対し
て徐々に非透過性を示すようになるという事象によって
引き起こされる。

従って、時間の関数としての検出器の温度上昇を示す曲
線の勾配は、解凍すべき製品に存在するすべての氷が完
全に水に変化するまで継続的に減少する。従って、製品
の温度上昇は、製品の熱力学的特性が変化しなければ、
時間に対して線形の関数となる。

検出器は、マイクロ波源から解凍すべき製品の方向に見
て解凍すべき製品の背後に配置する。マイクロ波源はレ
ンジのキャビティのいずれかの壁に配置する。このとき
、検出器はマイクロ波源を配置した壁に対向する壁にま
たはその壁の近傍に配置する。特に、マイクロ波源をキ
ャビティの上方部分に配置した場合、検出器はレンジト
レイの近傍、好適には、このトレイの下側に配置すると
よい。検出器材料をケーシングに配置する場合、このケ
ーシングはレンジのトレイの上面に取付ける。しかし、
好適には、吸収検出器材料はレンジのトレイに直接接触
させて配置するとよい。レンジトレイはマイクロ波を透
過する材料例えば、ガラスセラミック材料により全体的
にまたは部分的に形成する。検出器材料はスクリーン処
理印刷により塗布したインクとすることができる。この
インクは抵抗性インクとするとよい。堆積させたインク
はマイクロ波吸収により生じた温度上昇で変化し、また
温度変化を決定する測定素子をなす電気抵抗を構成する
。

温度変化は、シールドしたプローブによる普通の技術を
使用して行うことができる。

検出器の温度変化を決定するため、温度変化測定素子に
より電気信号を供給し、この電気信号の時間の関数とし
ての変化を計算および制御装置により決定する。この変
化を計算および制御装置により処理し、順次の時刻にお
ける時間の関数としての変化を比較し、この変化の順次
の２個の値がほぼ等しくなったとき、マイクロ波源の動
作サイクルを制御する。

検出器の存在によりレンジの電源選択スイッチを不要に
する。実際、初めは低いマイクロ波発生率でレンジを動
作させ、時間の関数として検出器の温度上昇を示す曲線
の勾配を測定する。この勾配が減少する場合、レンジ内
の製品は凍結している。この勾配が緩やかになる場合、
レンジ内の製品は既に解凍しており、単に再加熱する必
要があるためレンジは１動的にマイクロ波発生率を増加
する。

解凍機能を停止させる基準は、解凍すべき製品がほぼ氷
により構成されている場合、検出器の時間の関数として
の温度変化を示す曲線の勾配が一定となり、既に解凍し
ている製品の勾配に近似するようになる現象で判断すべ
きである。この識別はこの勾配の値に基づいて行う。

一勾配が検出器自体の勾配にほぼ等しい場合、レンジ内
の製品は凍結している。

一勾配が相当小さくなった場合、レンジ内の製品は解凍
している。

層状に堆積させた物質により小さい熱的ラグと高い検出
感度を有する検出器が得られる。異なる熱力学的特性を
有する複数個の検出器を使用することができる。

次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図は、２００　ｇの質量の氷を解凍する際の検出器
における時間の関数としての温度変化曲線２１を示す。

曲線の勾配は、勾配曲線２２により示す。

この勾配の初期段階では大きな値を有し、この値が初め
は緩慢に減少し、次いで急速に減少し、最終的に安定す
る。この安定化を利用して計算および制御装置により解
凍サイクルの終了時を検出する。

第２ａ図は、物質３１を設けた解凍検出器３０を有する
電子レンジ（マイクロ波オーブン）４０を示す。

この検出器を解凍すべき製品４１の下側に配置する。

マイクロ波源４２は検出器３０に向かってマイクロ波を
発生する。製品４１が凍結状態にあるとき、マイクロ波
は解凍すべき製品を透過して検出器に達する。解凍した
状態では、製品はマイクロ波を吸収する。好適には、検
出器３０は、スクリーン処理印刷によりオープントレイ
に塗布したインクを有するものとして構成する。測定素
子３２はシールドしたプローブを有するものとする。し
かし、第２ｂ図に示すような検出器とすることもできる
。検出器３０による温度測定の結果を計算および制御装
置４３に伝送し、これにより電子レンジの動作を制御す
る。

第４図には抵抗の実施例を示す。この抵抗は、マイクロ
波吸収媒体としても、また温度変化を測定する測定素子
としても機能する。この抵抗をレンジトレイ３９に接触
させる。この抵抗は解凍すべき製品により遮蔽されるよ
う配置し、この方向に発生するマイクロ波が解凍すべき
製品を通過して抵抗に達するようにすべきである。

抵抗値はリード線３Ｂ、　、３８ｇを介して測定する。

これらリード線はマイクロ波により加熱されないまたは
僅かしか加熱されない材料により形成し、抵抗３１によ
り実施する測定に影響を与えないようにする。抵抗３１
における抵抗率よりも高い抵抗率を有する抵抗性インク
を使用することもできる。

リード線３Ｂ、　、３８□は抵抗３１の一体部分をなす
ようにすることもできる。しかし、リード線の大部分は
解凍すべき製品により遮蔽して上述の動作原理を利用す
べきである。

温度測定素子３２（第２ａ図参照）は、ピロ電気型の赤
外線検出器を有するものとして構成することができ、こ
の場合検出器３０の温度を遠隔測定する。

測定信号を計算および制御装置４３に伝送し、これによ
りマイクロ波源４２を制御する。

第３図には解凍検出器３０の例を示す。マイクロ波をほ
とんどまたは全く吸収しないキャリヤ３５に材料３１を
取付ける。キャリヤ３５および材料３１は絶縁体３４に
より熱絶縁する。絶縁体はケーシングをも構成する。好
適には、材料３１をスクリーン処理印刷により塗布する
とよい。この材料はインク例えば、抵抗性インクとし厚
膜回路を構成するようにする。キャリヤは例えば、ガラ
ス−セラミックプレートとする。熱絶縁体３４は以下の
材料から選択する。即ち、ポリスチレン、ベークライト
、またはマイクロ波を透過する他のいかなる熱絶縁プラ
スチック材料。

温度変化を測定する素子は、電子レンジの分野で既知の
形式のシールドしたプローブを有するものとして構成し
、このリード線３３を第３図に示す。

多（の抵抗性インクは材料３１を測定素子として使用す
るに適当な温度変化係数を有する。第３図に示す検出器
は極めてコンパクトである。リード線３３はマイクロ波
エネルギにさらされる位置では遮蔽しなければならない
。

第３図に示す検出器は多数の順次の解凍作業を実施する
とき使用する。外部の熱変化は小さいため、検出感度は
各作業でほぼ等しくする。

固体材料は、フェライト、または金属イオンを部分的に
含有する固体、または検出器が適当に加熱される損失を
有する他のいかなる固体とすることができる。

第５図には、レンジトレイ３９に堆積した材料３１で行
われる測定に応答してマイクロ波源の動作を制御する装
置の電気回路のブロック線図を示す。

検出器３０からの電気信号を計算および制御装置４３に
供給する。この実施例の装置はメモリ５３を有するマイ
クロプロセッサ５２に接続したＡ／Ｄ変換器５１とクロ
ック発生器５４とを有する。マイクロプロセッサ５２は
受けた電気信号の勾配の変化を決定し、この値をメモリ
５３に記憶する。時刻ｔにおける値を時刻ｔ−１で決定
した値と比較し、２個の順次の値がほぼ等しい場合マイ
クロプロセッサはマイクロ波源を構成するマグネトロン
５６の電源５５を制御する。アラーム５７は動作の進行
状況を示すことができる。

動作原理は以下の通りである。検出器の温度を電気信号
に変換し、この信号をアナログ−デジタル変換器により
デジタル信号に変換する。この信号をＲＡＭに順次記憶
し−、マイクロプロセッサにより処理する。解凍の場合
処理は一定時間間隔毎に温度を測定し、異なる測定値を
互いに比較して時間の関数としての検出器の温度の上昇
を示す曲線の勾配を決定し、次にこの勾配の変化を決定
する。例えば、解凍サイクル全体にわたり、温度測定を
２秒毎に実施し、温度上昇率を最小自乗法により１００
個の測定値毎に測定する。このような測定により時間の
関数としての勾配変化を割り出し、この特性は多量の水
を含有する物体の場合以下の通りである。即ち、 一初めは充填物は凍結している。検出器の温度上昇は象
、激であり、検出器のみが存在しているの、と同一の曲
線に従う。このような状況の下で最小自乗法で測定した
勾配は時間軸に平行なほぼ直線状になる。

一次に、充填物が解凍し始める。このとき検出器の温度
上昇は急激でなくなる。時間の関数としての勾配の曲線
は負の導関数を有する。

充填物が完全に解凍すると、検出器の温度上昇は、沸騰
等の状態変化が起きなければ、動作の初めにおけるより
もより緩慢な勾配で再び単調になる。このことは、最小
自乗法の安定化を示し、この安定しに部分は時間軸に平
行になる。

マイクロプロセッサはこの新たな安定化を解凍サイクル
の終了として認識する。適当な入力／出力インターフェ
イスによりマイクロプロセッサはマイクロ波源を停止し
、所要に応じユーザーに表示したり、または再加熱サイ
クルを開始したりする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、解凍すべき氷塊としての製品の背後に配置し
た検出器の時間の関数としての温度および温度変化を示
す曲線のグラフ、 第２ａおよび２ｂ図は、それぞれ異なる検出器を使用し
た電子レンジの線図的説明図、 第３図は、検出器の一実施例の線図的断面図、第４図は
、スクリーン処理印刷によりレンジトレイに堆積した抵
抗の構成を示す線図的説明図、第５図は、検出器により
行う測定に応答してマイクロ波源の動作を制御する電気
回路装置のブロック線図である。 ２１・・・温度変化曲線　　　２２・・・勾配曲線３０
・・・解凍検出器　　　　３１・・・抵抗３２・・・温
度測定素子　　　３３・・・リード線３４・・・熱絶縁
体（ケーシング） ３５・・・キャリヤ　　　　　３８・・・リード線３９
・・・レンジトレイ　　　４０・・・電子レンジ４１・
・・製品　　　　　　　４２・・・マイクロ波源４３・
・・計算および制御装置 ５１・・・５７口変換器　　　　５２・・・マイクロプ
ロセッサ５３・・・メモリ　　　　　　５４・・・クロ
ック発生器５５・・・電源　　　　　　　５６・・・マ
グネトロン５７・・・アラーム ＦｌＧ、Ｉ ＦｌＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波源と、処理すべき製品の近傍で電子レン
   ジ内に配置した検出器とを具え、検出器は、マイクロ波
   エネルギを吸収する材料を有するものとして構成し、検
   出器および製品によるマイクロ波エネルギの吸収により
   これら検出器および製品の温度を上昇させ、検出器の温
   度を測定素子により測定する電子レンジにおいて、検出
   器が解凍すべき製品の解凍作業を制御し、この目的のた
   めマイクロ波エネルギを吸収する材料を解凍すべき製品
   の背後に配置したキャリヤ上に層状に堆積させて検出器
   の面積の大部分がマイクロ波源により発生するマイクロ
   波に直接さらされないように構成したことを特徴とする
   電子レンジ。 ２、キャリヤを電子レンジのキャビティの壁のうちの一
   個の壁とした請求項１記載の電子レンジ。 ３、キャリヤはマイクロ波を透過する材料により構成し
   た請求項１または２記載の電子レンジ。 ４、キャリヤの材料は、ガラスセラミック、アルミニウ
   ム、ガラスのうちから選択した請求項３記載の電子レン
   ジ。 ５、サブストレートをレンジトレイとし、マイクロ波源
   をレンジの上方部分に配置した請求項１乃至４のうちの
   いずれか一項に記載の電子レンジ。 ６、前記マイクロ波エネルギ吸収材料をスクリーン処理
   印刷により堆積させたインクとした請求項１乃至５のう
   ちのいずれか一項に記載の電子レンジ。 ７、前記インクを抵抗性インクとした請求項６記載の電
   子レンジ。 ８、塗布したインクは、マイクロ波吸収により生ずる温
   度上昇で変化する電気抵抗を有する抵抗を構成し、また
   温度変化を決定する測定素子を構成するものとした請求
   項７記載の電子レンジ。 ９、温度変化を測定する測定素子により電気信号を供給
   し、この電気信号の変化を計算および制御装置により時
   間の関数として決定する構成とした請求項１乃至８のう
   ちのいずれか一項に記載の電子レンジ。 １０、計算および制御装置により時間の関数としての前
   記変化を順次の時刻毎に比較し、前記変化の２個の順次
   の値がほぼ等しくなったとき電子レンジの動作サイクル
   の制御を行う構成とした請求項９記載の電子レンジ。