JPS593647B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被加熱物を自動的に適正加熱する制御機能を備
えた高周波加熱装置に関するものである。

被加熱物を収納する加熱室内に高周波電力を供給して、
被加熱物を高周波加熱する装置において、加熱室内から
流出する空気の温度もしくは加熱室内の空気の温度を検
知して、被加熱物の温度を間接的に検知し、加熱時間を
自動制御する高周波加熱装置が発明されている。

この種の高周波加熱装置は、温度検知素子をプローブ状
にして被加熱物の温度を直接検知する接触形のものに比
べて、被加熱物を傷つけないという利点があり、このこ
とは加熱装置として極めて有用なことである。

上記したこの種の発明の高周波加熱装置の一般的構造を
、第１図を用いて説明すると、符号の１は波力ロ熱物２
を収納する高周波加熱装置の加熱室であり、３は該加熱
室１の被加熱物出納用開口の扉である。

この扉３は、周知のごとく、加熱室１内に供給される高
周波電力が前記開口から外部へ漏洩しないように工夫さ
れたもので、かつ必要に応じて加熱室１の内部の様子が
観察できるように穴あき金属板と透明ガラス板等を用い
てファインダを形成している。

４は前記被加熱物２を載せる皿である。

５は加熱室１内と外部を高周波的に遮蔽して空気が流通
できるようにした開口で、この装置では、こ５がら空気
が流入する。

６は前記同様加熱室１内と外部とを高周波的に遮蔽して
空気が流通できるようにした開口で、この装置では、こ
こから空気が流出する。

７は前記した空気の流れを強制的に引起すブロワ装置で
、排気路８を介して排気を高周波加熱装置外へ排出する
。

９は高周波電力を発生するマグネトロンで、加熱室１の
天井壁にアンテナを突出させて設けられている。

この第１図には示していないが、このマグネトロン９は
冷却装置によって冷却されるようになっている。

１０および１１はそれぞれ加熱室１に設けられた開口５
および開口６に連なるとともに高周波加熱装置の最外側
に形成された開口で、他の外観と調和するよう考慮して
設けられている。

１２は前記したマグネトロンのアンテナを加熱室内の雰
囲気から隔絶する仕切板で、高周波電力損失の小さい材
料で作られている。

１３および１４はそれぞれ加熱室１に設けられた開口５
および開口６の外側の高周波電力に晒されない部分に設
置された温度検知素子で、例えばサーミスタ等である。

これら温度検知素子１３および１４は自動制御装置１５
に接続されていて、該自動制御装置１５は高周波加熱装
置の作動時に、温度検知素子１３による加熱室１内へ流
入する空気の温度信号と、温度検知素子１４による加熱
室１内から流出する空気の温度信号を受信して、比較等
を行ない、所定の状態、たとえば温度検知素子１３と１
４の信号値の差が所定値に達したときに電源装置１６を
制御し、それによりマグネトロン９とブロワ７の動作を
停止させて、高周波加熱を終了させるようになっている
。

そして、１７は加熱室１内へ流入しかつ流出する空気が
、できるだけ被加熱物２と接触するとともに、被加熱物
２から発生する水蒸気をまきこむように流れを案内する
案内板である。

このように、高周波加熱中に加熱室１から流出する空気
の温度上昇を検知して、被加熱物２の温度を間接的に検
知し、加熱時間を自動制御する高周波加熱装置は、面倒
なタイマ設定操作が不要であり、したがって高周波力ロ
熱装置の使い勝手を著しく向上させているが、反面好ま
しくない欠点もある。

即ち、精度の高い自動制御を行なおうとすると加熱室１
内を流通する空気の量を少なくしなければならないため
に、被加熱物２から発生する水蒸気を良好に加熱室１外
へ排出できなくなってしまい、しばしば加熱室壁面や扉
３のファインダ内面で結露を生じて、加熱室１内に水と
して溜ってしまったり、あるいはファインダの透視機能
を阻害してしまうということである。

この現象は排気路８においても同様である。

これは、高周波加熱中に加熱室１へ流入する空気の温度
と、被加熱物２からの熱伝達によるとともに被加熱物２
から発生する水蒸気の両者により温度上昇して加熱室１
から流出する空気の温度との温度差ができるだけ大きい
方が精度の高い自動制御に好都合であるということが原
因となっていることで、そのために加熱室１内を流通す
る空気量をできるだけ少なくしていることから生じてい
る。

なお、加熱室壁や扉３のファインダは高周波加熱中に高
周波電力によって加熱するわけではないから、その温度
は加熱室内雰囲気温度に対して低目であるのが常である
。

このため、上記雰囲気中の水蒸気量が飽和点に達してい
なくとも、加熱室壁やファインダと接触する部分におい
ては常に飽和しやすい状態にあり、加熱室１内へ流入す
る空気の温度が低い場合や、多量の水蒸気を発生する被
加熱物の場合等には、しばしば結露を生じてしまうので
ある。

また、加熱室１内へ流入する空気の温度と流出する空気
の温度差が所定の値に達して、マグネトロン９とブロワ
７の動作を停止させた場合には、加熱室内雰囲気はただ
でさえ飽和しやすい状態にあるものが、以後は加熱室１
内に停滞し、しかもその温度は下る一方になるので、ま
すます結露しやすくなってしまうのである。

このような現象が重大化した場合には、水が加熱室から
溢れ出して、電源部へ侵入するなど、極めて危険なこと
になりかねない。

これは商品として憂慮すべき事項であり、除却しなけれ
ばならない。

しかしながら、自動制御の精度向上という立場からする
と、結露と精度向上とは互いに相反する関係にあり、し
たがって両者を共に満足するようにすることには極度の
困難性が存在する。

すなわち、高周波加熱中に加熱室１内に流入し流通して
流出する空気の量と、前記流入する空気の温度と被加熱
物２により暖められてその後流出する空気の温度との温
度差の関係は、傾向として第２図のような状況にある。

すなわち、風量を増して水蒸気の結露を防止しようとす
れば、温度差を大きくとれず、したがって、検知精度の
低下を招いてしまう。

また逆に風量を減して温度差を太きくシ、検知精度を良
くしようとすると、加熱室１壁等に結露を生じてしまう
のである。

なお、上記のような温度検知により、加熱時間を自動制
御する場合のうち、予め調理済みの食品を食し得る温度
まで加熱するだけでよい再加熱の分野においては、被加
熱食品からの水蒸気発生量が大量になっても、加熱室内
雰囲気としての飽和点に達する以前もしくは加熱室壁に
結露する以前で自動制御装置が働いて高周波加熱が停止
されるので、重大問題にはならないのであるが、被加熱
食品のある所定の温度を一定時間だけ保とうという場合
には、結露現象が重大問題となってくる。

そこで、そのような場合を実際の例を挙げて説明してみ
よう。

すなわち、菜類の多くは、加熱されて温度上昇してゆく
途中で６０〜７０℃位の温度をしばらくの間保ち、その
後１００℃位に上昇させてその温度をしばらくの間保ち
、この状態においてベータ澱粉のアルファ化を完了させ
るのが最もうまい調理方法であることが知られている。

そこで、高周波加熱装置の温度検知機構を、被加熱物で
ある芋の温度が６０〜７０℃のある値に一定に保たれる
ように設定して高周波加熱を開始し、自動制御装置の動
作に合せてマグネトロンの発振動作のＯＮ 、ＯＦＦを
繰返してゆくと、その間に芋から発生する水蒸気が、加
熱室内雰囲気の飽和点を越える程犬量の場合、もしくは
それ程犬量でなくとも、加熱室壁やファインダ面が相当
冷えている場合には、雰囲気中の水蒸気は上記壁面にお
いてたちまちのうちに結露してしまい、前述の不具合状
態にたち到ってしまうのである。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、被加
熱物のある所定の温度を一定の時間だけ保持して高周波
加熱する場合（以下温度保持という）においても結露を
発生させないようにしたものである。

本発明はそのために、温度保持の間に加熱室１内を流通
する空気の量を定期的に増減し、温度検知には好都合で
あっても、結露しやすい加熱室内雰囲気を定期的に外部
へ排出し、それにより加熱室内での結露を防止している
。

具体的には、第３図のように交互に流通空気量を変化Ｑ
１．Ｑ２させて、加熱室１内での結露を防止している。

すなわち、流通空気量Ｑ１の状態で高周波加熱を開始し
て、被加熱物である芋の温度Ｔ１が第４図のように上昇
し、維持したい温度の上限Ｔ３に達すると、加熱室内を
流通する空気も暖められていて流入空気の温度と流出空
気の温度との差が上記被加熱物の温度に対応する値にな
っているから、自動制御装置１５が動作して、マグネト
ロン９の発振動作を停止させるとともにブロワ７の回転
数を上げて加熱室内を流通する空気の量を増加Ｑ２させ
る。

この空気量を増加Ｑ２させている時間ｔ１は、加熱室１
の容積にもよるが、例えば容積が２（［の加熱室で、流
通空気量が２ｍ’／ｍｍであれば、せいぜＧ）２〜３秒
も続ければ十分である。

ただし、この２〜３秒という値は、加熱室内の空気２Ｍ
を隈なく排出するのに要する時間であって、当然のこと
ながら加熱室１の構造が換気に手間取るように設計され
ていたり、あるいは空気の流入用開口５や流出用開口６
の位置等によっては、上記の継続時間を長めにしてやる
必要がある。

上記の空気量を増加Ｑ２させての加熱室内雰囲気の排出
が終ると、その時点から時間ｔ２後に自動制御装置１５
は温度検知体勢に入り、加熱室１から流出する空気の温
度上昇値が下がって、被加熱物である芋の温度の下限Ｔ
２に対応する値になると、再び自動制御装置１６が動作
して、マグネトロン９を発振させる。

なお時間ｔ２というのは、加熱室１内を流通する空気量
が温度検知に都合のよいＱｌに戻った後、定常流状態と
なって、加熱室１から流出する空気の温度上昇値が被加
熱物の温度に対応するまでの十分な時間である。

マグネトロン９が発振して被加熱物の温度は再び上昇し
はじめるが、本発明においては第３図のように最初の空
気量増加があった後一定時間ｔ３後に再び空気量をＱｌ
からＱ２へ増加するようになっており、この時点になる
と自動制御装置１６はマグネトロン１６の発振を停止さ
せ、かつ温度検知体勢を解除するようになっている。

そして空気量が増加Ｑ２Ｌ、’た時間からｔ１＋ｔ２時
間経つと再び温度検知体勢に入り、維持温度の下限Ｔ２
になるとマグネトロン９を発振させる。

以後、このような関連において高周波加熱が続行され、
被加熱物の温度を一定温度内に保ちながら所定の加熱を
終了するわけである。

本発明はこのように、加熱室内から流出する空気温度の
流入空気の温度に対する温度上昇値（温度差）を検知し
て、被加熱物の温度を間接的に検知し、加熱を自動制御
する高周波加熱装置において、温度検知を行ないながら
被加熱物の温度をある一定時間所定の値に保持するよう
な場合でも、加熱室内壁やファインダに結露を生じるこ
とがなく、各種の弊害をほぼ完全に除去することができ
る。

なお、上記した実施例では、ブロワの回転数を制御する
ことによって加熱室内を流通する空気量を増減したが、
その他の手段によってこれを達成しても構わない。

例えば、加熱室から流出する空気をマグネトロン冷却用
のブロワに吸引させることにし、流路中の抵抗体すなわ
ちダンパ等の開度を調節してもよい。

この場合には、ブロワが一つで済むという利点がある。

また、マグネトロンの発振動作を停止させて加熱室内流
通空気量を増加させる場合に、マグネトロン等の発熱体
を冷却した後の温風の一部または全部を混入使用しても
良い。

こうすれば、加熱室内雰囲気の水蒸気飽和点を下げるの
に効果がある上に、万が一結露が生じていてもそれを取
り去ることができる。

この場合、適宜風路を切換えることによって、温風を有
効に利用することができる。

あるいはまた、温風を得る手段として、上記のごときマ
グネトロン等の発熱体を冷却した後の温風を利用する以
外に、加熱室へ流入する空気を直かに加熱してもよい。

ただし、このように温風を利用する場合は、加熱室壁、
ファインダ、および温度検知素子等を暖めない程度にし
ておくことが重要で、そのために温風の混入率、温風温
度あるいは温風供給時間等を適宜決定して、続いて行な
われる温度検知に悪影響を与えないようにしなければな
らない。

また、実施例の説明では、被加熱物の温度が設定温度の
上限に達したところでマグネトロンの発振動作を停止さ
せて高周波加熱を完全に止めた場合を示したが、これ以
外に、被加熱物の温度が上昇しない程度が、あるいは急
激な温度降下を起さない程度に高周波電力を低下させて
加熱を続行してもよい。

この場合、高出力の高周波電力による加熱の回数が減少
するから、被加熱物の種類によっては具合が良くなるこ
ともある。

また、実施例の説明では、流通空気量の増減サイクルが
一定に設定されている場合を示したが、このように固定
しておかねばならぬ必要性は特にない。

すなわち、被加熱物の温度上昇特性（温度上昇のスロー
プ）や水蒸気発生特性等に合せて適宜変化させてもよい
。

具体的には、被加熱物の温度上昇曲線のスロープが急で
あるか、もしくは緩やかであるかを自動制御装置に判別
させるとともに認識させて、例えばスロープが緩やかで
、したがって被加熱物の量が大量で発生する水蒸気の量
も大量であると予想される場合には、空気量増減のサイ
クルを短縮するように制御してもよい。

また逆に、スロープが急である場合には、同様に制御装
置によってサイクルの延長を計ってやればよい。

また、このサイクルの長短を湿度検知機構を働かせるこ
とによって湿度の高低に合せて決定するようにしてもよ
い。

また、実施例に示したものにおいては空気量増減の１サ
イクルの途中で加熱室内雰囲気がたとえ飽和点に達して
しまっても、所定の時間が経たぬ限り空気量の増加が行
なわれないが、サイクルの途中で上記のような異常事態
になってしまうことも十分考えられる。

その様な場合のために、湿度検知機構を働らかせておい
て、サイクルの途中でも必要に応じて適宜空気量を増加
して結露を防止するようにしてもよい。

この場合も温度検知機構を検知体勢に入らせる前に、流
通空気が定常状態になるのに必要な十分な時間をおくよ
うにしなければならない。

以上、本発明の実施例として、加熱室内の空気の温度ま
たは加熱室内から流出する空気の温度を検知して加熱を
制御した場合を示したが、この他に、加熱室内の空気の
湿度または加熱室内から流出する空気の湿度を検知して
、加熱を制御することもできる。

なお、加熱室内において温度もしくは湿度を検知する場
合は、検知素子が高周波電力に晒されないようにする必
要がある。

もし、検知素子を高周波電力に晒して使用する場合には
、加熱室外の使用者や制御機器に悪影響を及ぼさないよ
うにしなければならないことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を含む一般的な温度検知形高周波加熱装
置の概略断面図、第２図は高周波加熱中の加熱室内流通
空気量と流入出空気の温度差の関係図、第３図は自動制
御装置の最初の動作以後に繰返される流通空気量の増減
サイクルを概念的に示す図であり、第４図は第３図のよ
うなサイクルが繰返されている間に被加熱物の温度が所
定の値に維持される様子を示す図である。 １・・・・・・加熱室、２・・・・・・被加熱物、３・
・・・・・扉、５゜６・・・・・・開口、７・・・・・
・ブロワ、８・・・・・・排気路、９・・・・・・マグ
ネトロン、１３，１４・・・・・・温度検知素子、１５
・・・・・・自動制御装置、１６・・・・・・電源装置
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マグネトロンの発振により加熱室内の被加熱物を高
   周波加熱している間に、加熱室内の空気の温度もしくは
   加熱室内から外部へ流出する空気の゛温度を検知して、
   加熱を自動制御するものにおいて、被加熱物の温度をあ
   る所定の温度に一定時間維持する場合に、加熱室内を流
   通する空気の量を増減させるとともに、上記空気の増減
   サイクル内の適宜時点にて温度検知機構によるマグネト
   ロンの制御を行なうようにしたことを特徴とする高周波
   加熱装置。