(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、
前記マイクロ波発生手段を駆動する高周波電源と、
前記加熱室と前記マイクロ波発生手段を結合するマイクロ波伝送手段と、
前記マイクロ波伝送手段に設け前記加熱室から前記マイクロ波発生手段へ反射するマイクロ波電力を検知する反射電力検知手段と、
前記反射電力検知手段の検知信号に基づいて前記高周波電源を制御する制御手段を有した高周波加熱装置において、
前記制御手段は、加熱開始時に前記高周波電源を動作させて前記加熱室にマイクロ波を放射し、前記加熱室から前記マイクロ波発生手段へ反射するマイクロ波電力を検知する前記反射電力検知手段の検知信号の挙動に基いて前記被加熱物の状態が液体か固体かを判定することを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
制御手段は、前記反射電力検知手段の検知信号が、加熱開始時に所定値以上振幅している場合には前記被加熱物が液体であることを判定することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
制御手段は、前記反射電力検知手段の検知信号が、加熱開始時に所定値未満の振幅の場合には、前記被加熱物が固体であることを判定することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
制御手段は、前記被加熱物が液体であることを判定すると、加熱初期はマイクロ波を高出力で発生するように前記高周波電源を制御し、所定時間が経過するとマイクロ波を低出力にするように前記高周波電源を制御することを特徴とする請求項１〜２に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱開始時に被加熱物の状態を判定し、被加熱物の状態に応じた加熱を行う高周波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の高周波加熱装置には、導波管内を伝送する高周波電力の入反射方向成分を検出し、反射電力成分の検出信号に所定の変化が生じるとマグネトロンの駆動を制御する高周波加熱装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２４５１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の構成は加熱の進行に伴う温度変化による食品の誘電特性の変化を利用してマグネトロンの駆動を制御するため、例えば誘電特性が大きく異なる冷凍状態か常温かの判定はできるが、被加熱物が液体か固体であるかの判定はできない。そのため、被加熱物の状態に応じた加熱を行うことは困難である。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、加熱開始時に被加熱物の状態を判定し、被加熱物の状態に応じた加熱を可能にする高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段を駆動する高周波電源と、前記加熱室と前記マイクロ波発生手段を結合するマイクロ波伝送手段と、前記マイクロ波伝送手段に設け前記加熱室から前記マイクロ波発生手段へ反射するマイクロ波電力を検知する反射電力検知手段と、前記反射電力検知手段の検知信号に基づいて前記高周波電源を制御する制御手段を有した高周波加熱装置において、前記制御手段は、加熱開始時に前記高周波電源を動作させて前記加熱室にマイクロ波を放射し、前記加熱室から前記マイクロ波発生手段へ反射するマイクロ波電力を検知する前記反射電力検知手段の検知信号の挙動に基いて前記被加熱物の状態が液体か固体かを判定するものである。
【０００７】
これによって、被加熱物の状態に応じた加熱を行うことができるので、被加熱物の過加熱を防ぐことができる。
【０００８】
また、本発明の制御手段は、前記反射電力検知手段の検知信号が加熱開始時に所定値以上振幅している場合には、前記被加熱物が液体であることを判定するものである。これによって、被加熱物の過加熱に伴う突沸などを防ぎ、安全性を向上することができる。
【０００９】
また、本発明の制御手段は、前記反射電力検知手段の検知信号が加熱開始時に所定値未満の振幅の場合には、前記被加熱物が固体であることを判定するものである。これによって、被加熱物の状態に応じた加熱を行うことができるので、被加熱物の過加熱を防ぐことができる。
【００１０】
また、本発明の制御手段は、前記被加熱物が液体であることを判定すると、加熱初期はマイクロ波を高出力で発生するように前記高周波電源を制御し、所定時間が経過するとマイクロ波を低出力にするように前記高周波電源を制御するものである。これによって、被加熱物の過加熱を防ぐことができ、加熱終了後の被加熱物を高品位に仕上げることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高周波加熱装置は、被加熱物の状態に応じた加熱を行うことができるので、被加熱物の過加熱を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における高周波加熱装置の概略構成図
【図２】本発明の実施の形態における高周波加熱装置の動作概要を示す図
【図３】本発明の実施の形態における高周波加熱装置の動作概要を示す部分拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段を駆動する高周波電源と、前記加熱室と前記マイクロ波発生手段を結合するマイクロ波伝送手段と、前記マイクロ波伝送手段に設け前記加熱室から前記マイクロ波発生手段へ反射するマイクロ波電力を検知する反射電力検知手段と、前記反射電力検知手段の検知信号に基づいて前記高周波電源を制御する制御手段を有した高周波加熱装置において、前記制御手段は、加熱開始時に前記高周波電源を動作させて前記加熱室にマイクロ波を放射し、前記加熱室から前記マイクロ波発生手段へ反射するマイクロ波電力を検知する前記反射電力検知手段の検知信号の挙動に基いて前記被加熱物の状態が液体か固体かを判定することにより、被加熱物の状態に応じた加熱を行うことができるので、被加熱物の過加熱を防ぐことができる。
【００１４】
第２の発明は、特に第１の発明の制御手段は、前記反射電力検知手段の検知信号が加熱開始時に所定値以上振幅している場合には、前記被加熱物が液体であることを判定することにより、被加熱物の過加熱に伴う突沸などを防ぎ、安全性を向上することができる。
【００１５】
第３の発明は、特に第１の発明の制御手段は、前記反射電力検知手段の検知信号が加熱開始時に所定値未満の振幅の場合には、前記被加熱物が固体であることを判定することにより、被加熱物の状態に応じた加熱を行うことができるので、被加熱物の過加熱を防ぐことができる。
【００１６】
第４の発明は、特に第１〜２の発明の制御手段は、前記被加熱物が液体であることを判定すると、加熱初期はマイクロ波を高出力で発生するように前記高周波電源を制御し、所定時間が経過するとマイクロ波を低出力にするように前記高周波電源を制御することにより、被加熱物の過加熱を防ぐことができ、加熱終了後の被加熱物を高品位に仕上げることができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における高周波加熱装置の概略構成図を示すものであり、図２は本発明の第１の実施の形態における高周波加熱装置の動作概要を示す図、図３は本発明の実施の形態における高周波加熱装置の動作概要を示す部分拡大図である。
【００１９】
図１において、本実施の形態１における高周波加熱装置は、外郭１内側に加熱室２が設けられ、加熱室２内には被加熱物３を載置するための載置板４が配設され、加熱室２の底面を形成する。外郭１と載置板４によって形成された空間５には回転アンテナ６が配設されている。回転アンテナ６はアンテナ駆動モータ８により回転軸７を介して回転しながらマイクロ波を加熱室２に放射する。
【００２０】
マイクロ波発生手段９は高周波電源１０によって駆動され、マイクロ波はマイクロ波伝送手段である導波管１１を伝搬して回転アンテナ６に給電される。
【００２１】
反射電力検知手段１２は、導波管１１の壁面の一部に配設され、加熱室２に放射されたマイクロ波がマイクロ波発生手段９へ再度戻る反射電力を検知する。
【００２２】
揺動手段１３ａ、揺動手段１３ｂは、空間５において載置板４を支えるように配設され、載置板４を介して被加熱物３を上下または左右に揺動する。本実施の形態では以後、揺動手段１３ａ、揺動手段１３ｂを揺動手段１３と表現する。
【００２３】
制御手段１４は、反射電力検知手段１２の検知信号に基づいて高周波電源１０を制御する。
【００２４】
以上のように構成された高周波加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。図２は本実施の形態における高周波加熱装置を用いて、被加熱物３をマイクロ波加熱した際の反射電力検知手段１２の検知信号の変化を示している。被加熱物３は２００ｇの常温の液体とした。また図３は、図２における加熱工程Ａの部分拡大図である。
【００２５】
図２、図３において、加熱工程は加熱初期である加熱工程Ａ、加熱中期である加熱工程Ｂ、加熱後期である加熱工程Ｃで構成されている。
【００２６】
加熱工程Ａでは、被加熱物３を加熱室２内の載置板４上に載置し、操作部等（図示していない）から加熱開始の信号を制御手段１４に送信すると、制御手段１４は高周波電源１０および反射電力検知手段１２の動作を開始する。
【００２７】
高周波電源１０が駆動することによりマイクロ波発生手段９はマイクロ波の発振を開始する。マイクロ波発生手段９から発振されたマイクロ波は、マイクロ波伝送手段である導波管１１を伝搬して回転アンテナ６に給電される。
【００２８】
回転アンテナ６から加熱室２に放射されたマイクロ波は、被加熱物３に吸収され被加熱物３を昇温させるが、（全てが吸収されるわけではなく）マイクロ波の一部は再びマイクロ波発生手段９へ戻る。
【００２９】
反射電力検知手段１２は、例えば方向性結合器から構成され、前述のマイクロ波発生手段９へ戻るマイクロ波の反射電力を検知する。反射電力は被加熱物３のマイクロ波の吸収特性と関係しており、被加熱物３のマイクロ波の吸収特性は、温度、形状、密度などの状態により変化する。
【００３０】
制御手段１４は、加熱開始時にマイクロ波発生手段９が駆動すると同時に反射電力検知手段１２の動作を開始させ、被加熱物３の状態が液体か固体かの判定を行う。
【００３１】
なお、反射電力検知手段１２が、反射電力を検知する際には、回転アンテナ６のアンテナ駆動モータ８は停止しておく。また、反射電力検知手段１２の検知精度を安定させるために、反射電力測定のためにアンテナ駆動モータ８が停止する場合は、回転アンテナ６が
常に同じ位置に停止しておくほうが好ましい。これにより、回転アンテナ６の動作による反射電力の検知信号を安定化させることができる。
【００３２】
ここで、反射電力検知手段１２の検知信号に基づいて、被加熱物３の状態を判定する方法について説明する。
【００３３】
反射電力検知手段１２は、加熱室２からマイクロ波発生手段９の方向に導波管１１を伝搬するマイクロ波電力（いわゆる反射電力）に結合し、そのマイクロ波電力に比例した電力を抽出し、検波ダイオードを用いて直流変換した電圧を出力する。この反射電力検知手段１２の検知信号は、制御手段１４に入力させている。制御手段１４は、この検知信号の時間変化の程度によって、被加熱物３の状態を判定する。
【００３４】
なお、制御手段１４はマイクロ波発生手段９から発振されたマイクロ波電力、すなわち加熱室２への入射電力をあらかじめ記憶手段（図示していない）等により記憶させ、反射電力検知手段１２の検知信号に基き、所定の関係式を用いて反射電力の絶対値を算出し、反射電力の絶対値の時間変化の程度によって被加熱物３の状態を判定してもよい。
【００３５】
また、この反射電力の絶対値と入射電力との比率を計算し、比率の時間変化を判定に用いてもよい。
【００３６】
被加熱物３が液体の場合、揺れることなどにより表面（液面）の形状が変化することに伴って、マイクロ波の吸収特性が変化する。そのため、反射電力が時間的に変化する。一方、被加熱物３が固体の場合は表面の形状は変化しないため、マイクロ波の吸収特性は大きく変化することはない。
【００３７】
このように、反射電力検知手段１２によって反射電力の時間的な振幅が所定値（図３のΔＷ）以上を連続的に超過するか否かを検知することにより、被加熱物の判定精度を高めることができるものである。
【００３８】
導波管１１を伝搬する反射電力の時間的な振幅が所定値（図３のΔＷ）以上（本実施の形態では図３のｂ）の場合には、制御手段１４は被加熱物３が液体であると判定し、加熱工程Ｂに移行するとマイクロ波の出力を高めるように高周波電源１０を制御し、加熱工程Ｃに移行あるいは加熱終了が近づくとマイクロ波の出力を低くする。
【００３９】
一方、反射電力の時間的な振幅が所定値未満（本実施の形態では図３のａ）の場合には、制御手段１４は被加熱物３が液体ではない（すなわち固体である）と判定し、加熱工程Ｂに移行するとマイクロ波出力を低くするか、マイクロ波出力を変えずにＤＵＴＹ制御などを用いて加熱を継続するように高周波電源１０を制御する。
【００４０】
反射電力の時間的な振幅から被加熱物３の状態を判定することにより、液体の場合にはマイクロ波出力を高めることで被加熱物３に対流を発生させて加熱ムラをなくすと同時に加熱時間の短縮を実現することができる。
【００４１】
また、加熱初期は、マイクロ波出力は高いが、加熱終了付近ではマイクロ波の出力を低くする制御を行うため、過加熱に起因する突沸を防ぐことができる。
【００４２】
一方、被加熱物３が固体の場合には、オンオフ制御などを用いる制御を行うことができるため、局所的な過加熱と加熱不足などによる温度ムラを防止することができ、加熱終了時の被加熱物を高品位に仕上げることが可能となる。
【００４３】
所定時間が経過し加熱工程Ａが終了すると、加熱工程Ｂへ移行する。加熱工程Ｂでは被加熱物３が液体の場合においても表面の形状は安定しており、また被加熱物３のマイクロ波吸収特性も安定しているため、反射電力検知手段１２の検知信号の波形の振幅は小さい。
単位時間当たりの反射電力が大きくなると（本実施の形態では図２のｗ／ｔ）、制御手段１４は被加熱物３が所定温度まで上昇したと判断し、加熱工程Ｃに移行する。
【００４４】
通常、被加熱物３は常温ではマイクロ波の吸収が大きいが、所定温度（例えば６０℃）に達するとマイクロ波の吸収が低下し、マイクロ波発生手段９への反射電力が大きくなるため、反射電力検知手段１２の検知信号により被加熱物３の温度の推定ができるものである。加熱工程Ｃに移行後、所定時間が経過すると制御手段１４は高周波電源１０を停止し加熱を終了する。
【００４５】
載置板４に被加熱物３を載置後、所定時間内に加熱開始の信号を受信できない場合は、被加熱物３が液体の場合でも表面の形状の変化が小さくなり固体との判別が困難になるため、所定時間経過後に加熱開始の信号を受信した場合は、制御手段１４は被加熱物３が液体か否かを判定するために揺動手段１３を駆動させる。
【００４６】
また、同時にマイクロ波発生手段９、高周波電源１０、反射電力検知手段１２も駆動させる。揺動手段１３の駆動を開始して反射電力検知手段１２の検知信号の時間的な振幅が所定値以上を連続的に２回超過すると制御手段１４は被加熱物３が液体であると判定し、揺動手段１３の動作を直ちに停止する。このことより、被加熱物３が加熱室２の底面にこぼれるなどの不具合を防ぐことができる。
【００４７】
加熱工程の途中でも被加熱物３の状態を判定するために、制御手段１４は揺動手段１３を駆動させてもよい。例えば、被加熱物３が冷凍状態の場合、揺動手段１３を用いても加熱開始時には表面の形状は変化しない。
【００４８】
その際は、所定時間が経過するか、被加熱物３が昇温してマイクロ波の吸収特性が変化すると、制御手段１４は揺動手段１３を駆動させて表面の形状が変化するかによって被加熱物３が液体か固体かを判定する。
【００４９】
マイクロ波は、冷凍の被加熱物と常温の被加熱物では吸収特性が大きく異なる。冷凍状態では被加熱物にはほとんど吸収されず、ほとんど反射電力となる。一方、常温の被加熱物はマイクロ波を吸収しやすいため反射電力は小さくなる。
【００５０】
この反射電力の変化では、揺動手段１３を使わなくても冷凍状態か常温かの判定は可能であるが、被加熱物が液体か固体かの判定は表面の形状の変化が必要になり、本実施の形態のように揺動手段１３を配設する必要がある。
【００５１】
なお、本実施の形態では図示していないが、加熱室２や被加熱物３の温度を測定する温度検知手段や計時手段を併設し、被加熱物３が設定温度に到達したか所定時間が経過したことを計測すると、制御手段１４は高周波電源１０の駆動を停止させ加熱終了してもかまわない。
【００５２】
また、本実施の形態では揺動手段１３は、載置板４の支柱のように配設したが、載置板４をターンテーブルとし、ターンテーブルの回転軸が回転することで被加熱物３を揺動する構成としてもかまわない。
【００５３】
さらに、本実施の形態では回転アンテナ６を加熱室２の下方に配設してマイクロ波を下
方から放射したが、載置板４をターンテーブルとしマイクロ波を加熱室２の側面から放射する構成としてもかまわない。
【００５４】
以上のように、本実施の形態においては、反射電力検知手段１２の検知信号から被加熱物３の状態を判定して被加熱物の状態に応じた加熱を行うことができるため、加熱終了後の被加熱物を高品位に仕上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明にかかる高周波加熱装置は、マイクロ波がマイクロ波発生手段へ反射する反射電力の検知信号に基づいて被加熱物の状態を判定し、被加熱物の状態に応じた加熱を行うことが可能となるので、電子レンジやオーブンレンジなどマイクロ波を用いた加熱調理器等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１  外郭
２  加熱室
３  被加熱物
４  載置板
５  空間
６  回転アンテナ
７  回転軸
８  アンテナ駆動モータ
９  マイクロ波発生手段
１０  高周波電源
１１  導波管（マイクロ波伝送手段）
１２  反射電力検知手段
１３、１３ａ、１３ｂ  揺動手段
１４  制御手段
【図１】
0005482496.tif 000002
【図２】
0005482496.tif 000003
【図３】
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