JPH01195690A - マイクロ波エネルギーによる食品の加熱調理のための制御装置 - 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】 「産業上の利用分野］ この発明は、特に家庭用レンジの閉鎖された加熱室の内
部でマイクロ波エネルギーを供給することにより加熱調
理しようとする食品を加熱又は解凍及び／又は調理する
ための制御装置に関する。

［従来の技術］ 家庭では補助的なヒータ付さ又は無しの電子オーブン又
は電子レンジが用いられ、このオーブン又はレンジの中
へはマイクロ波発生器すなわちマグネトロンにより導波
管を介して、マイクロ波エネルギーの漏れないように閉
鎖された加熱室の中へマイクロ波エネルギーが供給され
る。その際２．４５ＧＨｚの認可されたマイクロ波周波
数が用いられる。入力されるマイクロ波エネルギーは通
常６００ないし７００Ｗである。加熱室に入力されるマ
イクロ波は、調理物の種類と特性とに応じて多かれ少な
かれ深くかつ強力にこの調理物の中に侵入し、マイクロ
波エネルギーはそこで熱エネルギーに変換され、加８調
理を実施するために又は調理物の解凍のために用いられ
る。所望の調理方法と調理物の種類とに応じて、従来の
レンジではその最大出力まで種々の出力段階に調節でき
る。そのために種々の方法が提案されている０例えばマ
グネトロン回路の中のコンデンサを接続又は遮断するこ
とにより、マイクロ波出力を変更することが可能である
６別の広く用いられる最大出力低減手段は、マイクロ波
発生器の最大出力が時間間隔をおいて発生されること、
すなわち比較的短い間隔でマイクロ波放射が所定の休止
時間の間中断されることにより与えられる。それぞれの
加熱過程に適したマイクロ波出力の調節は、従来の家庭
用電子レンジではもっばら使用者の４任である。従って
マイクロ波エネルギーの非合口的な又は不利な又はその
」二有害な調節を回避するために、使用者は十分な注意
を払わなければならない。調理物の純粋な熱供給による
加熱調理法の場合と同様に、調理物の次々に段階ごとに
異なるマイクロ波エネルギー供給を制御する固定プログ
ラム又は個々に入力されるプログラムを用いることも可
能である。これらの手段はその点では問題がある。なぜ
ならば個々の調理物の特性に基づいて実際の加熱調理状
況が多かれ少なかれ入力された値と異なっているからで
ある。必要な処理時間の特に大きい差異は解凍過程の際
に生じる。

この問題に対処するために調理物の実際の状態を検出す
るためにセンサを用いることが知られており、このセン
サは回転式焼き串の形で調理物のそれぞれの内部温度を
検出するか、又は気体センサないし湿度センサの形で加
熱室の中に主として生しる又は加熱室から導出される蒸
気の状態を検出し、これらの検出値から調理物の実際の
状態を間接的に識別しようとするものである。両方法は
問題があり、従来このために実際上−殻内に満足な成果
を収めることがほとんどできなかった。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、食品にマイクロ波エネルギーを供給しなが
ら食品のそれぞれの加熱状態を、食品の中に挿入するこ
となくしかしながらそれにもかかわらずそのそばで有利
に検出できるようになっている、食品の加熱処理のため
の制御装置を供給することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的はこの発明に基づき、マイクロ波エネルギーの
充満した室の中にマイクロ波発生器とマイクロ波エネル
ギーを供給される食品との間に、マイクロ波エネルギー
ポテンシャルを検出するセンサが配置され、このセンサ
を介してマイクロ波発生器のための出力制御装置が制御
されることにより達成される。

［作用効果］ この発明に基づく制御装はは、加熱処理される調理物が
マイクロ波吸収能力に関して変化するという知見を利用
している。この変化は冷凍状７ｆｆｉから解凍状態への
食品の移行の際に特に際立っている。この発明に基づく
制御装置を用いて食品のこの変化が検出され、しかもマ
イクロ波エネルギーを充満された室の中にマイクロ波発
生器とマイクロ波エネルギーを供給される食品との間に
、それぞれ生じるマイクロ波エネルギーポテンシャルを
検出するセンサが配置されることにより検出される。こ
の室の中のマイクロ波エネルギーポテンシャルは、一方
ではマイクロ波発生器によりこの室の中に入射されるマ
イクロ波エネルギーに関係し、また他方では食品により
吸収されるマイクロ波エネルギーに関係する。こうして
入射されるマイクロ波エネルギーと吸収されるマイクロ
波エネルギーとの間の関係をマイクロ波エネルギー空間
ポテンシャルの絶対値として評価すること、又はポテン
シャルの時間的変化を評価することが可能である。

この発明に基づく制御装置は、調理物をマイクロ波供給
により加熱処理する電子レンジの中で有利に使用される
。しかし原理的にこの発明に基づく手段は加熱処理しよ
うとする食品の純粋な熱供給の場合にも適している。し
かしながらこの場合にはマイクロ波を測定手段として加
熱室の中へ入射しなければならない。しかしこのマイク
ロ波入力は非常に弱くすなわち小さいエネルギーでパル
ス状に行うことができる。

［実施態様］ この発明に基づく制御装置の有利な一実施態様によれば
、プロセス過程制御装置が運転方式「食品の解凍」に対
して、表面の解凍された食品のマイクロ波吸収能力の変
化の結果としてマイクロ波域における電界強度変化４１
＋１定により解凍温度範囲を検出したときに、マイクロ
波エネルギーの遮断を引き起こす。これに関連して、辻
転方式「食品の解凍」の期間中に食品の表面範囲の解凍
のためにセンサにより検出される代表的な電界強度変化
の際に、マイクロ波エネルギーがプロセス過程制御装置
により制御されて限られた時間の間遮断され、そして続
いて少なくともセンサにより測定技術的に制限された時
間の間ｉ！Ｔび投入されるのが右利である。かかる手段
を用いれば、食品の表面が焼ける危険無しに食品のでき
る限り速やかな解凍が達成される。すなわち調理物の表
面がまだ冷凍されている間は、比較的大きいマイクロ波
エネルギー又はその他の解凍エネルギーを調理物に供給
できる。しかしながら食品の表面範囲が既に解凍してい
るならば、食品の解凍された外側範囲となお凍結してい
る食品の中心との間の熱交換が成立する限りは、解凍エ
ネルギーの供給が遮断される。従って解凍過程を１１均
化し時間的に最適化できる。

この発明に基づく制御装置の別の有利な実施態様によれ
ば、プロセス過程制御装置が、マイクロ波室の中の電界
強度の実施しようとする加熱調理プロセスに対する代表
値を、供給されるマイクロ波エネルギーに関連して記憶
保持し、この代表値をそれぞれのセンサにより検出され
る実際のマイクロ波電界強度と比較し、センサが比較結
果に関係してプロセス過程制御装置によりマイクロ波エ
ネルギーの供給をマイクロ波発吐器を介して制御する。

この発明に基づき構成される制御装置に関連して、プロ
セス過程制御装置が、処理しようとする食品によりケえ
られる初期条件に対する値及び／又は見込まれる最終条
件に対する値を供給するのが合目的である。

この発明に基づく制御装置の更に別な有利な実施態様に
よれば、マイクロ波室の中のマイクロ波エネルギーポテ
ンシャルを検出するためのセンサに後置接続された評価
回路がマイクロ波室の中の「空運転」に対する代表値を
内蔵し、相応のマイクロ波エネルギーポテンシャルを検
出した場合にセンサにより評価回路を介してマイクロ波
発生器の制御従ってマイクロ波発生が遮断される。これ
に関連して、評価回路がタイマを備え、このタイマによ
りマイクロ波発生器の遮断が「空運転」に夕、１して設
定された値を受け入れたときに時間を遅らせて制御され
るのが有利である。調理物が加熱室の中に存在しないの
にもかかわらず１τ（って加熱室の中へのマイクロ波供
給が使用者により投入されると、この回路技術的手段を
使用する場合にはマイクロ波エネルギー供給は適時に遮
断されるので危険要因が生じない。しかしながらタイマ
の利用により極少量の食品がなお有効に加熱されるだけ
の量のマイクロ波エネルギーが人力される。これに関連
して、短い時間間隔を置いて二つの測定値検出を実施し
、マイクロ波供給の遮断を雨検出の際に「空巡転」に対
する値が確定されることに関連して行うようにすること
もｎｆ能である。

評価回路を介してマイクロ波発生器の遮断が、最大のマ
イクロ波出力番こ設定されたときだけ及び／又は場合に
より補助的なヒータ８量供給が大きいときだけ実施され
るように措置できるので有利である。それにより問題を
生じるおそれのある比較的大きいマイクロ波出力だけが
しかも単独に又は補助的なヒータ出力に組み合わせて遮
断され、一方小さいマイクロ波出力の入射は遮断されな
い。導波管要素及び加熱室要素の中のマイクロ波損失の
ために、加熱室の内部の少量の食品をマイクロ波技術的
に十分に識別することは不確実であるおそれがある。か
かる食品の縫には自動的な遮断の危険無しに小さいしか
し十分なマイクロ波エネルギーを供給することができる
。

構造上この発明に基づく制御装置に対して、マイクロ波
センサを誘導性のプローブとして又は容Ｊ１１性のプロ
ーブとして構成することができる。マイクロ波センサが
方向性結合器装置として、マイクロ波発生器と食品処理
範囲との間に配置された導波管の範囲に形成するのが合
目的である。この範囲ではマイクロ波センサは通常多量
の蒸気にはさらされず従って汚れるおそれがない、特に
この範囲ではマイクロ波電界条件を比較的正確に検出で
きる。

［実施例］ 次にこの発明に基づく制御装置の一実施例を示す図面に
より、この発明の詳細な説明する。

容器に入れて加熱調理しようとする調理物ＧＧを内部に
収容する電子レンジの加熱室ＧＲの中へは、マイクロ波
エネルギーが回転アンテナＭＡを経て入力される。この
回転アンテナＭＡが導波管ＨＬからマイクロ波エネルギ
ーを受け取り、導波管自体はマイクロ波エネルギーをマ
イクロ波発生器ＭＧすなわちマグネトロンから受け取る
。このマグネトロンの制御のために出力制御ユニットＬ
Ｓが配置され、この二ニー７トは周知のように高電圧変
圧器、整流器ユニット及びコンデンサユニットを備える
。これらのユニット及び安全なマイクロ波四転のために
必要な開閉要素はここでは詳細に考察する必要がない。

加熱室ＧＲへ入射すべきマイクロ波出力とこの入射の時
間とに関する設定値が表示兼操作パネルＡＥを介して制
御ロジックＡＬに入力され、この制御ロジックはこれら
の設定値を出力制御ユニットの制御のための入力値に変
換する。設定値は表示兼操作パネルＡＥに表示すること
ができる。

導波管ＨＬにはマイクロ波方向性結合器ＲＫが結合され
、その−出力線Ａ１はマイクロ波発生器ＭＧから加熱室
ＧＲの方向へ導波管ＨＬを通って移動するマイクロ波エ
ネルギーに相応する測定値を検出し、その第２の出力線
Ａ２は逆方向のマイクロ波エネルギーに対するａｌｌ定
値を検出する。これらのマイクロ波エネルギーの移動関
係、従って方向性結合器ＲＫの出力線ＡＩ、Ａ２により
検出されるＪｕｌｌ定僅の関係は、どんなマイクロ波エ
ネルギーポテンシャルがそれぞれ加熱室に生じているか
について良好な表示を与える。なぜならばマイクロ波発
生７ＡＭＣがマイクロ波エネルギーを導波管ＨＬの中・
＼供給する状態にあるばかりでなく、加熱室のその中に
主として生じるマイクロ波エネルギーポテンシャルに応
じてマイクロ波エネルギーを導波管ＨＬの中へも反射し
、このポテンシャルがマイクロ波方向性結合器ＲＫによ
り出力線Ａ２で検出できるからである。加熱室の中でマ
イクロ波入射の際に生じるマイクロ波ポテンシャルは、
加熱室ＧＲの中に収容された調理物ＧＧのマイクロ波吸
収能力に関係し、この関連性により調理物を測定技術的
に検出可能である。マイクロ波吸収能力と調理物の熱へ
の転換可能性とは調理物の種類、その質量（重量）及び
状態に関係する。例えば加熱室ＧＲの中に調理物が収容
されていないならば、加熱室ＧＲの中ではほとんどエネ
ルギーが吸収されず、マイクロ波方向性結合器ＲＫによ
り検出される反射マイクロ波エネルギーが入射されるマ
イクロ波エネルギーに関係して非常に大きい値に増加さ
れる。しかし加熱プロセスの実施の際に例えば冷凍状態
から解凍状態への調理物の状態変化が制御技術的手段に
とって重要である。

方向性結合器の出力線Ａ１、Ａ２は比較回路■Ｓに導か
れ、比較回路は検出され供給された両３１１１定値の間
の比較を行い、この比較から基準を更に制御ロジックＡ
Ｌに与える。この基準に関係してマイクロ波発生器ＭＧ
のための出力制御装置ＬＳが影響を受け、加熱室ＧＲの
内部のエネルギー需要と入力値とに応じて再調節される
。制御ロジックＡＬには表示兼操作パネルＡＥを介して
個々の加熱プロセスのための値を入力できるか、又は制
御ロジックＡＬが標準加熱プロセスの実施のために固定
的に入力されたかかる値を記憶保持する。マイクロ波方
向性結合器ＲＫにより検出され調理物の加熱状態を実際
に代表する値を重みすることにより、個々のプロセス段
階の進行を制御しこの段階の修正を行うことができる。

導波管ＨＬの範囲における方向性結合器ＲＫの代わりに
、加熱室自体の中のマイクロ波エネルギーポテンシャル
の検出のための相応のセンサも配置とすることができる
。しかしながらその際加熱室ＧＲの中に種々のマイクロ
波エネルギー強度が生じることを考慮すべきである。調
理物の均一な加熱処理のためにこの実施例では、回転ア
ンテナＭＡを介してマイクロ波エネルギー強度が空間的
に補助的に変化される。この状況は、加熱室ＧＲの中に
主として生じるマイクロ波エネルギーポテンシャルのＪ
ｌｌｌ定技術による検出の際に、センサの相地の装置に
よるばかりでなく面間にわたって′Ａｌｌ＋定結果をモ
均化することによっても回路技術的に考慮できる。

この実施例ではマイクロ波発生器ＭＧから放出されるマ
イクロ波エネルギーは、調理物の加熱処理のためばかり
でなく測定し１的のためにも利用される。この組み合わ
せは考慮に値するけれど、しかし測定技術上の検出のだ
めの前提条件では快してない。むしろ測定目的のための
マイクロ波エネルギーだけを加熱室の中へ供給すること
も可能である。そのときはこのマイクロ波エネルギーを
比較的小さくし、Ｊｉｌｔ定目的のために必要な短面間
の間だけ放射することもできる。更に測定目的のための
マイクロ波周波数を加熱プロセスを実施するためのマイ
クロ波周波数とは異なるものとすることが可能であり、
このことはその限りでは測定技術上の長所をもたらす。

なぜならば異なる波長のマイクロ波は調理物の中への異
なる侵入深さを有するからである。これに関連して固体
マイクロ波エネルギー発生器を使用することも可能であ
る。

なぜならば既に述べたように必要な出力を比較的小ごく
することができるからである。

しかしながらマイクロ波技術を調理物の特性に関するΔ
１１定目的のためだけに利用し、加熱処理をヒータ要素
と組み合わせて又は専らヒータ要素だけにより行うこと
もまた可能である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に基づく制御装置の一実施例を備えた電
子レンジの略示図である。 ＡＬ・・・プロセス過程制御装置 ＧＧ・・・食品 ＧＲ・・・加熱室 ＨＬ・・・導波管 ＬＳ・・・出力制御装置 ＭＧ・・・マイクロ波発生器 ＲＫ・・・方向性結合器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）食品の状態を検出し加熱室の中へ入射されるエネル
   ギーを制御するセンサを用いて、閉鎖された加熱室の内
   部でマイクロ波エネルギーを供給することにより加熱調
   理しようとする食品を加熱又は解凍及び／又は調理する
   ための制御装置において、マイクロ波エネルギーの充満
   した室（ＧＲ）の中にマイクロ波発生器（ＭＧ）とマイ
   クロ波エネルギーを供給される食品（ＧＧ）との間に、
   マイクロ波エネルギーポテンシャルを検出するセンサが
   配置され、このセンサを介してマイクロ波発生器（ＭＧ
   ）のための出力制御装置（ＬＳ）が制御されることを特
   徴とするマイクロ波エネルギーによる食品の加熱調理の
   ための制御装置。 ２）マイクロ波発生器（ＭＧ）の制御のためのプロセス
   過程制御装置（ＡＬ）が配置され、この制御装置がセン
   サを介して検出された食品（ＧＧ）の処理状態に関係し
   て影響を受け、マイクロ波発生器のための出力制御装置
   （ＬＳ）を制御することを特徴とする請求項１記載の制
   御装置。 ３）プロセス過程制御装置（ＡＬ）が運転方式「食品の
   解凍」に対して、表面の解凍された食品のマイクロ波吸
   収能力の変化の結果としてマイクロ波域における電界強
   度変化測定により解凍温度範囲を検出したときに、マイ
   クロ波エネルギーの遮断を引き起こすことを特徴とする
   請求項１記載の制御装置。 ４）運転方式「食品の解凍」の期間中に食品の表面範囲
   の解凍のためにセンサにより検出される代表的な電界強
   度変化の際に、マイクロ波エネルギーがプロセス過程制
   御装置により制御されて限られた時間の間遮断され、そ
   して続いて少なくともセンサにより測定技術的に制限さ
   れた時間の間再び投入されることを特徴とする請求項３
   記載の制御装置。 ５）プロセス過程制御装置が、マイクロ波室の中の電界
   強度の実施しようとする加熱調理プロセスに対する代表
   値を、供給されるマイクロ波エネルギーに関連して記憶
   保持し、この代表値をそれぞれのセンサにより検出され
   る実際のマイクロ波電界強度と比較し、センサが比較結
   果に関係してプロセス過程制御装置によりマイクロ波エ
   ネルギーの供給をマイクロ波発生器を介して制御するこ
   とを特徴とする請求項１記載の制御装置。 ６）プロセス過程制御装置が、処理しようとする食品に
   より与えられる初期条件に対する値を供給することを特
   徴とする請求項１ないし５の一つに記載の制御装置。 ７）プロセス過程制御装置が、処理しようとする食品に
   より見込まれる最終条件に対する値を供給することを特
   徴とする請求項１ないし６の一つに記載の制御装置。 ８）マイクロ波室の中のマイクロ波エネルギーポテンシ
   ャルを検出するためのセンサに後置接続された評価回路
   がマイクロ波室の中の「空運転」に対する代表値を内蔵
   し、相応のマイクロ波エネルギーポテンシャルを検出し
   た場合にセンサにより評価回路を介してマイクロ波発生
   器の制御従ってマイクロ波発生が遮断されることを特徴
   とする請求項１ないし７の一つに記載の制御装置。 ９）評価回路がタイマを備え、このタイマによりマイク
   ロ波発生器の遮断が「空運転」に対して設定された値を
   受け入れたときに時間を遅らせて制御されることを特徴
   とする請求項８記載の制御装置。 １０）制御回路がタイマを備え、このタイマから影響さ
   れて設定された時間内に、一たびセンサにより検出され
   た値が「空運転」を示す場合はもう一度測定値検出をセ
   ンサを介して指令し、二度目の測定値検出により同一の
   結果が得られた場合にマイクロ波発生器のための制御回
   路を遮断することを特徴とする請求項８記載の制御装置
   。 １１）評価回路がマイクロ波室センサにより検出される
   値に並んでマイクロ波室の中へ供給される出力値を供給
   され、マイクロ波室に供給される所定の出力値とセンサ
   により運転状態「空運転」に対して検出された値とに関
   係してマイクロ波発生器のための制御を遮断することを
   特徴とする請求項８ないし１０の一つに記載の制御装置
   。 １２）評価回路を介してマイクロ波発生器の遮断が、最
   大のマイクロ波出力に設定されたときだけ及び／又は場
   合により補助的なヒータ熱量供給が大きいときだけ実施
   されることを特徴とする請求項１１記載の制御装置。 １３）マイクロ波を充満された室の内部の加熱調理しよ
   うとする食品の種類、量及び状態に関係する運転条件を
   検出するために、測定検出に必要な容量と測定検出のた
   めに最適な周波数とを備えたマイクロ波発生器が配置さ
   れ、マイクロ波室の中に配置されたセンサがこのマイク
   ロ波発生器に同調されることを特徴とする請求項１ない
   し１２の一つに記載の制御装置。 １４）マイクロ波センサが誘導性のプローブとして構成
   されることを特徴とする請求項１ないし１３の一つに記
   載の制御装置。 １５）マイクロ波センサが容量性のプローブとして構成
   されることを特徴とする請求項１ないし１３の一つに記
   載の制御装置。 １６）マイクロ波センサが方向性結合器装置（ＲＫ）と
   して、マイクロ波発生器と食品処理範囲との間に配置さ
   れた導波管（ＨＬ）の範囲に形成されていることを特徴
   とする請求項１ないし１３の一つに記載の制御装置。