JPH06249447A - 高周波加熱装置とそれを用いたパン検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱室内に放射されたマイクロ波の検波電圧
強度を測定することによって、加熱室内の食品の量と初
期状態を確実に把握し、その状態に対応した適切な調理
の自動化を行なわせる高周波加熱装置を提供することを
目的とする。 【構成】 この発明は、食品を収納する加熱室と、食品
を載せるテーブルと、食品を加熱する抵抗加熱手段と、
抵抗加熱手段の動作制御を行う加熱駆動手段と、加熱室
に食品検出用のマイクロ波を供給するマイクロ波発生手
段と、マイクロ波発生手段の発振制御を行う発振駆動手
段と、加熱室の天板の開口を介して漏れ出すマイクロ波
を検波して電圧として出力するマイクロ波検出手段と、
マイクロ波の検波電圧から加熱室内の食品の状態を判定
しかつ加熱駆動手段の制御を行う制御手段から構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高周波加熱装置に関
し、特に、トースタレンジ等にマイクロ波を発生させる
装置及び検出する装置を備えて食品の状態を検知するこ
とのできる高周波加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高周波加熱装置は、加熱室の底面
上に配されたテーブルの上に調理対象となる食品をの
せ、加熱室の内部に導入せしめたマイクロ波の作用によ
り加熱調理するものである。

【０００３】一方、トースタレンジは、加熱室内でパン
を載せる台の上方又は下方に取り付けられたヒーターに
より加熱調理するものである。高周波加熱装置及びトー
スタレンジでは、重量センサによる重量検出によって収
納された食品の量又はパンの枚数を測定し適切な調理時
間を判定して自動運転するものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、高周波加熱装
置においてパンを焼く場合、、マイクロ波による加熱だ
けでは、パンがひからびるため、単にトースタとして利
用することは不都合であった。

【０００５】また、トースタにおいて、重量検知によっ
てパンの枚数を判断し、調理時間を決めているだけで
は、パンが冷凍されている場合など、加熱室に収納され
たパンの初期温度の違いは考慮されていないため、調理
がうまくできないこともある。さらに、加熱室内部の湿
度を測定する湿度センサをトースタに取り付けて、収納
されたパンの冷凍状態等を判定しても、パン自体の水分
量が少ないため、パンの枚数を確実に判断することは難
しく、調理時間の自動調整も困難である。

【０００６】この発明は、以上のような事情を考慮して
なされたものであり、加熱室内に供給されたマイクロ波
の電圧強度を測定することによって加熱室内の食品の量
と食品の初期状態を確実に把握し、その量及び状態に対
応した適切な調理の自動化を可能とする高周波加熱装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１にこの発明の構成ブ
ロック図を示す。同図に示すように、この発明は、食品
を収納する加熱室１と、加熱室内にあって食品を載せる
テーブル２と、前記加熱室に備えられ食品を加熱する抵
抗加熱手段３と、抵抗加熱手段３の動作制御を行う加熱
駆動手段４と、加熱室に食品検出用のマイクロ波を供給
するマイクロ波発生手段５と、マイクロ波発生手段５の
発振制御を行う発振駆動手段６と、加熱室の天板の開口
を介して漏れ出すマイクロ波を検波して電圧として出力
するマイクロ波検出手段７と、検出されたマイクロ波の
検波電圧から加熱室内の食品の状態を判定しかつ加熱駆
動手段４の制御を行う制御手段８を備えてなる高周波加
熱装置を提供するものである。

【０００８】ここで、食品をのせるテーブル２は、食品
を一様に加熱するために、電子レンジで通常用いられて
いる回転式のターンテーブルが望ましい。抵抗加熱手段
３は、パン等を加熱させるために赤外線又はニクロム線
のヒータを用いることが好ましい。

【０００９】マイクロ波発生手段５としては、通常マグ
ネトロンが用いられる。また、加熱駆動手段４及び発振
駆動手段６は、制御手段８からの制御信号によって加熱
又は発振のオン・オフもしくは加熱又は発振の出力の調
整を行わせることができる半導体スイッチ素子やリレー
を含む電子回路から構成される。

【００１０】マイクロ波検出手段７は、通常マイクロ波
を受信する線状の受信アンテナとこの受信アンテナによ
って受信された波を直流検波する検波回路から構成され
る。

【００１１】制御手段８は、ＣＰＵ（中央制御装置）を
中心として、アナログ信号とデジタル信号の入出力変換
を行なう回路及び、入力信号を利用した食品の状態の判
定、加熱等の制御を行なう手順および食品状態に対応し
た加熱出力、加熱時間の条件が記憶された記憶素子等で
構成される。

【００１２】

【作用】加熱室１内のテーブル上に食品をのせた後、マ
イクロ波発生手段５によって、一定時間加熱室内にマイ
クロ波を発生させる。このとき、加熱室１内の天板の開
口を介して漏れ出たマイクロ波の検波電圧をマイクロ波
検出手段７によって検出する。

【００１３】上記マイクロ波の検出を一定時間ごとに複
数回行い、制御手段８は、あらかじめ設定された検波電
圧のしきい値とマイクロ波検出手段７によって測定され
た検波電圧との比較および前記測定された複数の検波電
圧の時間的変化から収納された食品の状態を判定する。
次に、制御手段８はこの食品状態の判定結果からあらか
じめ記憶されていた加熱出力の調整および加熱時間の設
定を行い、抵抗加熱手段３によって調理を行わせる。

【００１４】この発明によれば、以上のように抵抗加熱
手段３による加熱調理を行わせる前に、加熱室内にマイ
クロ波を放射させ、そのマイクロ波の検波電圧を測定し
ているので、加熱室内の食品の量と食品の初期状態を確
実に把握でき、その量及び状態に対応した適切な調理の
自動化をすることが可能である。

【００１５】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて、この発
明を詳述する。なお、これによって、この発明が限定さ
れるものではない。図２に、この発明の高周波加熱装置
の一実施例の構成図を示す。

【００１６】同図において、２１は被加熱物である食
品、２２は食品２１を収納する加熱室、２３は加熱室の
底部に設けられ食品２１を載せるターンテーブルであ
り、ターンテーブル２３は加熱室外部に配したターンテ
ーブルモータ２４により回転させられ、ターンテーブル
２３上の食品２１が均一に加熱される。

【００１７】また、加熱室２２の上方の壁面に上部ヒー
タ２５を、ターンテーブル２３の下部に下部ヒータ２６
を設け、食品を加熱する。また、加熱室２２の天板２７
には、ターンテーブル２３の中央部に臨ませて導波口２
８が開口されており、天板２７の導波口２８の外面側
に、加熱室から漏れ出してくるマイクロ波を検出するマ
イクロ波センサ２９が取り付けられた検出部３０が設け
られる。

【００１８】マイクロ波センサ２９は、加熱中の食品２
１に吸収されることなく加熱室２２内部に定在し、導波
口２８から漏れ出るマイクロ波を直流検波してその検知
レベルに応じた検波電圧を出力するものである。

【００１９】増幅部３１は、マイクロ波センサ２９から
出力された検波電圧を増幅し、制御部３２へその出力を
与えるものである。制御部３２は、増幅部３１から入力
された検波電圧に基づいて、収納されている食品２１の
状態を判断し、高周波放射源であるマグネトロン３５を
オン・オフするマグネトロン駆動部３３、マグネトロン
３５を冷却する冷却ファン３６、上記ヒータ２５、２６
のオン・オフ及び出力の調整を行うヒータ駆動部３４、
及び上記ターンテーブルモータ３４の動作を制御するも
のである。

【００２０】この制御部３２は、ＣＰＵ、加熱動作等の
手段手順（プログラム）があらかじめ記憶されているメ
モリ及び検波電圧等のアナログ信号とデジタル信号の入
出力の変換を行なう回路素子等から構成される。

【００２１】また、前記導波口２８は、加熱室２２内部
に定在するマイクロ波を検出部３０に導く作用をなすも
のであり、完全な開口である必要はなく、検出部への熱
気及び塵埃の侵入を防ぐために、マイクロ波の透過が可
能な誘導体製のカバーにより覆うことが好ましい。

【００２２】前記マイクロ波センサ２９は、マイクロ波
の受信アンテナと受信アンテナの受信波を直流検波する
検波回路からなり、たとえば、図３に示すように、アル
ミニウム基板の一面への銅箔パターンを形成することに
より、このアンテナと検波回路を一体構成してなるもの
である。

【００２３】図３、４、５および６にマイクロ波センサ
の回路及び検出部の構成に関する一実施例の図を示す。
図３は検出部３０のマイクロ波センサ２９の一実施例の
平面図であって、図中斜線を付した部分は銅箔による導
体パターンを示している。アルミ板の中央部は所定の誘
導率を有する回路基板であって、回路基板の一方の面５
１ａのほぼ中央に線状のアンテナ５１１がパターン形成
され、アンテナ５１１の線幅方向の一方にはマッチング
抵抗５１５にカソードが接続された高周波ダイオード５
１６がパターン形成され、高周波ダイオード５１６のア
ノードがスルーホール５１８を介して裏面のアース面５
１ｂに接続された高周波検波回路が配されている。

【００２４】また、アンテナ５１１の線幅方向の他方に
は接続線５１７にその一端が接続され、接続線５１７か
らの影響をなくすための抵抗Ｒ₁５１４がパターン形成
され、その中間にコンデンサ５１２及びセンサ出力の電
圧信号を取り出すための抵抗Ｒ₂５１３の直列回路が並
列接続となるべくパターン形成され、抵抗Ｒ₁５１４の
他端側にはセンサ出力端子がパターン形成され、コンデ
ンサ５１２及び抵抗Ｒ₂５１３の一端がスルーホール５
１９を介して裏面のアース面５１ｂに接続された出力回
路及び出力線が配されている。

【００２５】基板の一方の面５１ａの四周にはアース領
域５１ｃが設けられ、四隅にはマイクロ波センサ５１を
支持具にねじ止めするためのスルーホール５３ａ，５３
ａ…が設けられている。

【００２６】図４は図３に示すマイクロ波センサ２９の
等価回路図であって、アンテナ５１１にはマッチング抵
抗５１５を介して高周波ダイオード５１６のカソードが
接続され、アノードが接地されている。

【００２７】またアンテナ５１１には接続線５１７を介
して１０ＫΩの抵抗Ｒ₁が接続され、抵抗Ｒ₁の他端はセ
ンサ出力の出力端子に接続され、アンテナ５１１と抵抗
Ｒ₁との間には、１０００ＰＦのコンデンサ５１２及び
５．６ＫΩの抵抗Ｒ₂の直列回路が並列接続され、コン
デンサ５１２及び抵抗Ｒ₂の一端は接地されている。

【００２８】図５は検出部３０近傍の拡大図である。図
示の如く天板２７の導波口２８の形成位置の外側には、
浅底の直方体箱形をなすブラケット４０が固着してあ
る。該ブラケット４０の上部は全面に亘って開口させて
あり、各縁を外向きに折り曲げてなるフランジ部４１が
設けてある。マイクロ波センサ２９の基板は、受信アン
テナ５１ａの形成面を下向きとして前記フランジ部４１
上に載置され、複数本の止めねじ４２，４２…によりね
じ止め固定されており、この固定によりブラケット４０
の底面及び側面、並びにマイクロ波センサ２９の基板に
より六方を囲まれた直方体形状をなす検出部３０を構成
している。

【００２９】図６は、検出部３０及びマイクロ波センサ
２９の分解斜視図であり、加熱室２２の前部上方から見
た図である。前記導波口２８は、図中に矢符にて示すマ
グネトロンが備えられている加熱室の壁面からのマイク
ロ波の導入方向に対して所定角度（望ましくは４５°）
だけ傾斜して形成されることが好ましい。

【００３０】この発明では、以上のような構成をもつマ
イクロ波センサ２９及び検出部３０によって検出される
マイクロ波の検波電圧を利用して、加熱室に収納された
食品の量及び食品が冷凍状態にあるか否かを制御部３２
が検知する（以後、食品状態検知工程と呼ぶ）。

【００３１】この後、制御部３２は、検知情報を基に、
食品加熱の条件の設定、すなわち、あらかじめ組み込ま
れたプログラムに従ってヒータによる加熱時間及び加熱
出力の調整等を行い、自動的に食品の調理を行う。

【００３２】図７に、加熱室に食品を収納した後、マイ
クロ波加熱し、食品の状態を検知し、さらに、ヒータ加
熱をして調理を行なう時間的流れの例を示す。同図に示
すように、加熱室に食品が収納され、調理開始の指示が
行なわれると、まず、食品状態検出工程において、マイ
クロ波による加熱が行われる。制御部３２は、調理開始
の指示を検出すると、マグネトロン発振駆動部３３に発
振開始信号を出力し、マグネトロン発振駆動部３３は、
この信号に基づき、マグネトロン３５を起動させ、マイ
クロ波を加熱室に放射させる。

【００３３】図７において、たとえば、出力レベル５０
０Ｗのマイクロ波を１３．５秒間隔を空けて計３回各１
１．５秒間放射させる。この食品状態検知工程では、マ
イクロ波の放射は、食品の加熱が目的ではなく食品の量
等の状態を検出することが目的であるので、長時間放射
するのではなく、マイクロ波センサ２９によって食品の
状態を十分検出できる程度の時間かつ回数だけマイクロ
波を放射すればよい。

【００３４】マイクロ波センサ２９は、加熱室上方の導
波口２８から漏れ出てくるマイクロ波を検知し、検波電
圧を出力する。制御部は増幅部を介して出力されるこの
検波電圧を判定して、あらかじめ設定されている加熱条
件を選択して、続く食品加熱工程において、加熱時間及
び出力の調整を行い、あらかじめ記憶された手順に従っ
て自動的にヒータ加熱による調理を行なう。

【００３５】図８に、食品としてパンを用いた場合のマ
イクロ波センサ２９から出力される検波平均電圧の例を
示す。この例では、図７と同様に、食品状態検知工程に
おいて出力５００Ｗのマイクロ波を１１．５秒間３回放
射したものである。図８（ａ）は加熱室にパンを１枚だ
け収納した場合の検波平均電圧の時間的変化を示す。図
８（ｂ）は加熱室にパンを２枚収納した場合の検波平均
電圧の時間的変化を示す。

【００３６】同図において、パン１枚のときは、検波平
均電圧は２．２５Ｖ前後を示しており、パン２枚のとき
は、検波平均電圧は１．５Ｖ前後を示している。同図に
よれば、検波平均電圧のしきい値として、たとえば２Ｖ
を選べば、加熱室に収納されたパンの枚数を確実に判定
することができる。

【００３７】すなわち、図９（ａ）に示すように、検波
平均電圧としてしきい値２Ｖを越える値が、判定回数
（ここでは３回）検出された場合には、制御部３２はパ
ン１枚だけが加熱室に収納されたと判定する。そして食
品加熱工程において、制御部３２はパン１枚を適切な状
態に焼くことができる条件として、あらかじめ記憶され
ている加熱時間又はヒータの出力レベルを選択し、その
条件のもとに、あらかじめ記憶された加熱手順に従って
パンの調理を行う。

【００３８】具体的には、制御部３２から出力される加
熱時間又はヒータの出力レベルに関する信号によってヒ
ータ駆動部３４がヒータ２５、２６の出力を制御するこ
とにより調理が行われる。また、図９（ｂ）に示すよう
に、しきい値２Ｖを下回る値が判定回数（ここでは３
回）検出された場合には、パン２枚が加熱室に収納され
たと判定し、あらかじめ記憶された加熱条件に従って図
９（ｂ）の場合よりも加熱時間を長く、又はヒータの出
力レベルを高く調整して調理を行わせる。

【００３９】図９に、常温及び冷凍状態のパン１枚を加
熱室に収納した場合の平均検波電圧の比較例を示す。図
９（ａ）は、常温のパンを１枚収納した場合の検波平均
電圧であり、約２．２５Ｖで安定している。図９（ｂ）
は、冷凍状態のパンを１枚収納した場合の検波平均電圧
であるが、収納当初２．５Ｖ程度の値を示していたもの
が時間的経過と共に減少傾向を示している。これは、マ
イクロ波を放射することによってパンが加熱されること
を意味しているが、「冷凍パンが示す検波平均電圧の初
期値は常温のパンよりも高く、マイクロ波による加熱に
よって減少傾向を示す」という性質を利用することによ
り、加熱室に常温のパンが収納されたか又は冷凍のパン
が収納されたかを判定することができる。

【００４０】たとえば、あらかじめ、検波平均電圧のし
きい値として２．３Ｖを記憶しておき、初回の検波平均
電圧が２．３Ｖよりも高い値を示し、かつ検波平均電圧
の３回目の測定時にこの２．３Ｖを下回る検波平均電圧
が検出された場合には、制御部３２は、冷凍パン１枚が
加熱室内に収納されていると判定する。さらに、その後
の食品加熱工程において、制御部３２は冷凍パン１枚用
の調理条件としてあらかじめ記憶されている加熱時間及
びヒータ出力レベルを選択してあらかじめ記憶された手
順に従って調理を自動的に行わせる。

【００４１】以上に、この発明の高周波加熱装置の構成
の具体例とこの高周波加熱装置を用いたパンの検知方法
の例について述べたが、上記したようなマイクロ波の検
波電圧の測定によるパンの枚数及び冷凍かどうかの状態
の判定を行うことは、パン以外の食品に適用することも
可能である。

【００４２】図８、図９で示したような判定基準となる
検波電圧のしきい値を対象とする食品ごとに、経験等に
よってあらかじめ設定し、判定結果に対応した調理条件
を記憶しておくことによって、加熱室に収納される食品
の量及び状態に適した調理を自動的にすることが可能で
ある。

【００４３】なお、マイクロ波をパン等の食品に一定時
間放射することにより、加熱と同じ効果があり、パンの
場合には、長時間マイクロ波を放射するとパンがひから
びるという問題が生じる。

【００４４】そこで、パンの調理の場合には、食品状態
検知工程において、マイクロ波センサによる検波が可能
であることを条件として、マイクロ波の放射時間はでき
るだけ短くかつマイクロ波出力レベルは低い方が望まし
い。

【００４５】このため、図７〜図９に示したように間欠
的にマイクロ波を放射させる方法の他に、マイクロ波出
力をたとえば５００Ｗから２５０Ｗ程度に下げて連続放
射する方法でもよい。

【００４６】また、パンのひからびを低減させるため
に、パンを収納後、ヒータ加熱を数秒間行い、その後マ
イクロ波加熱による食品状態検知工程を実施することに
よって収納されたパンの状態を判定し、その後再度収納
されたパンの状態に適したヒータ加熱を行うようにして
もよい。

【００４７】

【発明の効果】この発明によれば、加熱室内に放射され
たマイクロ波の電圧強度を測定することによって加熱室
内の食品の量と食品の初期状態を確実に把握することが
でき、その量及び状態に対応した適切な調理の自動化が
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成ブロック図である。

【図２】この発明の一実施例における構成のブロック図
である。

【図３】この発明のマイクロ波センサの一実施例の平面
図である。

【図４】この発明のマイクロ波センサの等価回路図であ
る。

【図５】この発明の一実施例におけるマイクロ波センサ
及び検出部近傍の拡大図である。

【図６】この発明の一実施例におけるマイクロ波センサ
及び検出部の組立て状態を示す斜視図である。

【図７】この発明における食品状態検知工程と食品加熱
工程の説明図である。

【図８】この発明の一実施例であるパン収納時の食品状
態検知工程の説明図である。

【図９】この発明の一実施例である常温パンおよび冷凍
パン収納時の検波平均電圧の説明図である。

【符号の説明】

１ 加熱室 ２ テーブル ３ 食品加熱手段 ４ 加熱駆動手段 ５ マイクロ波発生手段 ６ 発振駆動手段 ７ マイクロ波検出手段 ８ 制御手段 ２１ 食品（パン） ２２ 加熱室 ２３ ターンテーブル ２４ ターンテーブルモータ ２５ 上部ヒータ ２６ 下部ヒータ ２７ 天板 ２８ 導波口 ２９ マイクロ波センサ ３０ 検出部 ３１ 増幅部 ３２ 制御部 ３３ マグネトロン発振駆動部 ３４ ヒータ駆動部 ３５ マグネトロン ３６ 冷却ファン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 食品を収納する加熱室と、加熱室内にあ
   って食品を載せるテーブルと、前記加熱室に備えられ食
   品を加熱する抵抗加熱手段と、抵抗加熱手段の動作制御
   を行う加熱駆動手段と、加熱室に食品検出用のマイクロ
   波を供給するマイクロ波発生手段と、マイクロ波発生手
   段の発振制御を行う発振駆動手段と、加熱室の天板の開
   口を介して漏れ出すマイクロ波を検波して電圧として出
   力するマイクロ波検出手段と、検出されたマイクロ波の
   検波電圧から加熱室内の食品の状態を判定しかつ加熱駆
   動手段の制御を行う制御手段を備えてなる高周波加熱装
   置。
2. 【請求項２】 加熱室内にパンを入れた後、前記マイク
   ロ波発生手段５によってマイクロ波を加熱室内に放射さ
   せ、前記マイクロ波検出手段５によって一定時間ごとに
   マイクロ波の検波電圧を複数回測定し、前記制御手段８
   が、あらかじめ設定されたしきい値と前記測定された複
   数の検波電圧を比較することによってパンの枚数を判定
   し、かつ、複数の検波電圧の時間的変化からパンが冷凍
   であるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載
   の高周波加熱装置を用いたパン検知方法。