(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、該加熱室を開閉するドアと、該ドアの開閉を検出するドアスイッチと、前記加熱室の底部に設けられ前記被加熱物を載置する被加熱物載置板と、該被加熱物載置板を支持し前記被加熱物の重量を測定する重量検出手段と、マイクロ波を放射するマグネトロンと、該マグネトロンに連結された導波管と、前記加熱室の底板に設けられ前記導波管からのマイクロ波を前記加熱室に放射するための結合穴と、該結合穴を貫通して前記導波管と前記加熱室に略垂直に臨むように設けられたアンテナポストと、前記被加熱物載置板の下方で前記アンテナポストの上端部に略水平に設けられた回転アンテナと、前記アンテナポストの下端部に円周方向に突起を設けた誘電体軸を介して接続されて、電源の周波数によって回転数が決定する同期モータであり減速器が設けられ常に一定方向に回転する駆動モータと、該駆動モータによって回転する前記突起の位置を検出する位置検出器と、印加されている電源の周波数を加熱開始前に検出する手段を備え前記重量検出手段と前記位置検出器の情報を基に前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、前記周波数を検出し、前記被加熱物を加熱するに際して、始めに前記回転アンテナを一回転させ、その後、
前記重量検出手段が検出した前記被加熱物の重量情報がご飯一杯または二杯以下の重量を示すときは、前記回転アンテナの停止位置を前記位置検出器の検出情報から経過時間で管理し、前記回転アンテナの一回転する間に数回にわたって回転と停止を繰り返し、前記被加熱物の温度が加熱終了温度の８０％に達する時間が経過した後は、加熱終了まで前記回転アンテナを連続で回転させ、
前記重量検出手段が検出した前記被加熱物の重量情報がご飯三杯以上の重量を示すときは、加熱終了まで前記回転アンテナを停止しないことを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記被加熱物の加熱が行われていない時で、前記ドアスイッチの情報により前記ドアの開成を検出した時は、前記位置検出器の前記突起を検出できるまで前記駆動モータを駆動して前記回転アンテナを回転し、前記位置検出器が前記突起の位置を検出した時に前記駆動モータを停止することを特徴とする高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転アンテナを用いてマイクロ波を加熱室内に放射し、被加熱物を加熱する高周波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の高周波加熱装置は、加熱開始直後はマグネトロンの発振が不安定でマイクロ波の出力が小さく、回転アンテナが１周から２周する１２秒〜２４秒後からマイクロ波の出力が大きくなって安定する。
【０００３】
これに対処するため、加熱開始直後は回転アンテナを停止しないで加熱し、回転アンテナが１周から２周した１２〜２４秒後からマグネトロンからのマイクロ波の出力が最大となる発振領域で加熱ができるように回転アンテナを一周毎に特定の位置で停止させ、その後、加熱ムラの発生を抑制するように回転アンテナを停止しないで加熱する制御を行うものがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術において、特に食品の重量が少ない場合に、マグネトロンから放射されるマイクロ波の出力が最大となる発振領域で停止して加熱を行うと局部加熱が大きくなり、その後、加熱ムラの発生を抑制するように回転アンテナを停止しないで加熱を行っても加熱ムラが残るという問題がある。
【０００６】
また、マイクロ波の出力が最大となる回転アンテナの停止位置は、食品の重量に応じて異なり、食品の重量によっては加熱後の仕上がり温度が低くなるという問題がある。
【０００７】
さらに、加熱終了後の回転アンテナの停止位置は、加熱に要した加熱時間に応じて異なるため、加熱開始時に回転アンテナの回転位置の検出に時間を要する問題がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、食品等の被加熱物の加熱効率を向上させるとともに加熱むらの発生を抑制し、省エネルギーに優れた高周波加熱装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、請求項１では、被加熱物を収納する加熱室と、該加熱室を開閉するドアと、該ドアの開閉を検出するドアスイッチと、前記加熱室の底部に設けられ前記被加熱物を載置する被加熱物載置板と、該被加熱物載置板を支持し前記被加熱物の重量を測定する重量検出手段と、マイクロ波を放射するマグネトロンと、該マグネトロンに連結された導波管と、前記加熱室の底板に設けられ前記導波管からのマイクロ波を前記加熱室に放射するための結合穴と、該結合穴を貫通して前記導波管と前記加熱室に略垂直に臨むように設けられたアンテナポストと、前記被加熱物載置板の下方で前記アンテナポストの上端部に略水平に設けられた回転アンテナと、前記アンテナポストの下端部に円周方向に突起を設けた誘電体軸を介して接続されて、電源の周波数によって回転数が決定する同期モータであり減速器が設けられ常に一定方向に回転する駆動モータと、該駆動モータによって回転する前記突起の位置を検出する位置検出器と、印加されている電源の周波数を加熱開始前に検出する手段を備え前記重量検出手段と前記位置検出器の情報を基に前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、前記周波数を検出し、前記被加熱物を加熱するに際して、始めに前記回転アンテナを一回転させ、その後、前記重量検出手段が検出した前記被加熱物の重量情報がご飯一杯または二杯以下の重量を示すときは、前記回転アンテナの停止位置を前記位置検出器の検出情報から経過時間で管理し、前記回転アンテナの一回転する間に数回にわたって回転と停止を繰り返し、前記被加熱物の温度が加熱終了温度の８０％に達する時間が経過した後は、加熱終了まで前記回転アンテナを連続で回転し、前記重量検出手段が検出した前記被加熱物の重量情報がご飯三杯以上の重量を示すときは、加熱終了まで前記回転アンテナを停止しないものである。
【００１０】
請求項２では、前記制御手段は、前記被加熱物の加熱が行われていない時で、前記ドアスイッチの情報により前記ドアの開成を検出した時は、前記位置検出器の前記突起を検出できるまで前記駆動モータを駆動して前記回転アンテナを回転し、前記位置検出器が前記突起の位置を検出した時に前記駆動モータを停止するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高周波加熱装置は、上記のように構成したことにより、被加熱物の加熱効率の向上が図れ、さらに加熱ムラの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例を示す高周波加熱装置の要部縦断面図である。
【図２】同じく高周波加熱装置の一部を切欠した状態の斜視図である。
【図３】同じく回転アンテナの構成を説明する斜視図である。
【図４】同じく導波管の下部に設けられた駆動モータ部分を下から見た斜視図である。
【図５】同じく回転アンテナの制御方法を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る高周波加熱装置の実施の形態について上記した図１〜図５を参照して説明する。
【００１４】
図において、高周波加熱装置の本体１内には、調理する食品等の被加熱物２０を収容する加熱室２が設けられている。
【００１５】
加熱室２の前方には、被加熱物２０を出し入れするための開閉自在なドア３が設けられ、該ドア３を閉めると加熱室２に設けられたフランジ部１８とドア３とが密着して加熱室２を密閉にする。
【００１６】
ドア３の内周面には凸部３ａが設けられ、該凸部３ａはドア３を閉成した時にフランジ部１８に設けた穴１８ａから突出して加熱室２の外側に設けられたドアスイッチ１７をＯＮすることでドアの開閉状態を検出する。
【００１７】
加熱室２の底板２ｂ上には、誘電体損失の小さい材料からなる被加熱物載置板４が後述する重量検出手段５によって支えられており、その上面に被加熱物２０が載置されている。
【００１８】
重量検出手段５は、被加熱物載置板４の前方左右の隅２箇所（５ａ，５ｂ）と後方中央の端部の１箇所（５ｃ）に設けられ、被加熱物載置板４を支えている。
【００１９】
夫々の重量検出手段５ａ，５ｂ，５ｃで検出される重量の情報は制御手段９に入力され、重量検出手段５ａ，５ｂ，５ｃで検出される重量の情報を総和することにより被加熱物載置板４に載置された被加熱物２０の重量を検出することができる。
【００２０】
本体１の底面と加熱室２との間には機械室１６が設けられ、加熱室２の筐体を構成する薄板により加熱室２と熱的、あるいはマイクロ波を遮断するように分離されている。
【００２１】
機械室１６には、被加熱物２０の加熱に必要なマイクロ波を放射させるマグネトロン７と、マグネトロン７の発振によるマイクロ波出力を制御するインバータ電源８と、インバータ電源８を制御する制御手段９等を備えている。
【００２２】
マグネトロン７から放射されるマイクロ波は、該マグネトロン７に連結された導波管６を通り、加熱室２の底板２ｂの略中央部に設けられた結合穴１３から加熱室２の底板２ｂと被加熱物載置板４との間に設けられた空間２ａに放射され、さらに被加熱物載置板４を通して加熱室２内に放射される。
【００２３】
マイクロ波が供給される結合穴１３には、該結合穴１３を貫通して導波管６と空間２ａ内に略垂直に臨むようにアンテナポスト１４が備えられている。
【００２４】
アンテナポスト１４の上端部には、空間２ａ内に位置するように金属製平板からなる回転アンテナ１０が略水平に設けられ、下端部には、突起１２ａ付き誘電体軸１２を介して駆動モータ１１が接続されている。そして、この駆動モータ１１の駆動により回転アンテナ１０が回転する。
【００２５】
駆動モータ１１には、同期モータが使用され、印加される周波数によって回転数が決定する。ここで使用される駆動モータ１１は、モータに減速器が設けられたもので、印加する電源の周波数が５０Ｈｚの時は出力軸が１回転に要する時間は１２秒で、周波数が６０Ｈｚの時は１０秒である。また、常に一定方向に回転する機構を備えたものである。
【００２６】
そして、駆動モータ１１の駆動により回転アンテナ１０が回転すると、誘電体軸１２の突起１２ａによりマイクロスイッチで構成された位置検出器１５のマイクロスイッチがオン，オフし、発生した回転アンテナ位置検出信号が制御手段９に入力して回転アンテナ１０の回転している位置を検出することができる。
【００２７】
制御手段９は、位置検出器１５からの信号である回転アンテナ位置検出信号を確認することで回転アンテナ１０が回転していることを確認できる。
【００２８】
例えば、駆動モータ１１に印加する電源の周波数が５０Ｈｚの場合、突起１２ａが１回転に要する時間は１２秒なので、位置検出器１５のマイクロスイッチも１２秒間に１度ＯＮする。電源の周波数が６０Ｈｚの場合は、出力軸が１回転に要する時間は１０秒なので位置検出器１５のマイクロスイッチも１０秒間に１度ＯＮする。
【００２９】
そのため、位置検出器１５のマイクロスイッチがＯＮし、ＯＦＦした後に再びＯＮする時間を計時することで回転アンテナ２６が正常に回転していることを確認できる。
【００３０】
また、位置検出器１５のマイクロスイッチがＯＮした後の経過時間で回転アンテナ１０の回転している位置を特定することが可能となる。そのため、制御手段９は印加されている電源の周波数を加熱開始前に検出する手段を備えている。
【００３１】
回転アンテナ１０は、駆動モータ１１によって回転し、被加熱物載置板４に置かれた被加熱物２０にムラなくマイクロ波エネルギーを放射する。回転が停止した場合は食品の受けるマイクロ波エネルギーは不均衡になり加熱ムラが生じる。しかし、回転アンテナ１０の停止する角度によって、マグネトロン７により放射されるマイクロ波の出力が最大となる発振領域が存在し、意図的に回転アンテナ１０を止め、加熱の不均衡になる特性を利用して加熱効率を高めることが可能となる。
【００３２】
その回転アンテナ１０の形状や回転穴１０ａの数，形状は、加熱室２の大きさ等に応じて調整される。
【００３３】
このように構成した高周波加熱装置の作用について、図５により説明する。
【００３４】
図５は横軸に加熱時間を示し、縦軸に駆動モータ１１を動作させるために制御手段９より出力される回転アンテナ駆動信号と、回転アンテナ１０の回転に伴って制御手段９に入力される位置検出器１５からの信号である回転アンテナ位置検出信号の状態を示した図である。
【００３５】
使用者は高周波加熱装置のドア３を開けて被加熱物２０を被加熱物載置板４上に載置した後、ドア３を閉め、被加熱物２０を加熱するように操作手段（図示せず）により入力し、高周波加熱装置の加熱を開始する操作を行う。
【００３６】
加熱が開始すると、制御手段９は、最初に重量検出手段５ａ，５ｂ，５ｃにより被加熱物２０の重量を検出し、検出した被加熱物２０の重量情報に応じて図５に示す加熱時間Ｔと回転アンテナ制御時間Ｔ１を演算して求める。
【００３７】
加熱中の回転アンテナ１０は、回転アンテナ制御時間Ｔ１内は、始め回転アンテナ１０を一回転させた後、二回転目より回転アンテナを回転と停止を繰り返しながら回転し、その後、加熱時間Ｔの終了まで被加熱物２０を均等に加熱するように回転アンテナ１０を連続で回転する。
【００３８】
加熱の最初に回転アンテナ１０を停止しないで一回転させる理由は、マグネトロン７と被加熱物２０の状態を安定させるためのものである。
【００３９】
マグネトロン７は、電気的構成として図示していないがカソード（ヒータと兼用）とアノードからなり、ヒータに電流を流してヒータを発熱させ、ヒータが温まるとカソードとアノード間に陽極電流が流れ始め、陽極電流が定格値まで流れた時点でマグネトロン７は安定状態になる。そのため、安定状態になるまでの間は回転アンテナ１０を停止しないで加熱するようにしている。
【００４０】
また、被加熱物２０は、例えば味噌汁のような液体の場合、被加熱物２０を被加熱物載置板４に載置した際に生じる液面の波によって加熱室２のインピーダンスに乱れが生じ、マイクロ波を効率よく被加熱物２０に吸収されるための回転アンテナ１０の停止する位置にズレが生じるためで、液面に生じた波が無くなるまで、回転アンテナ１０を停止しないで加熱するようにしている。
【００４１】
次に、回転アンテナ１０を停止する位置については、マグネトロン７が発振するマイクロ波が一番効率よく被加熱物に吸収される位置で停止することが好ましいが、長時間一箇所で停止して加熱すると加熱ムラが発生するので、二番目，三番目とマイクロ波の吸収効率の良い箇所に複数回にわたって回転アンテナ１０を回転と停止を繰り返して加熱する。
【００４２】
そして、停止個所は、位置検出器１５のマイクロスイッチがＯＮした後の経過時間で決定するもので、使用する電源の周波数によって回転アンテナの一回転に要する時間が異なるので、使用する周波数に対応した経過時間ｔａ，ｔｃを決定する（図５では使用電源が５０Ｈｚの時は上段の時間で制御、６０Ｈｚの時は下段の時間で制御する）。
【００４３】
また、回転アンテナ１０を停止する時間も、被加熱物２０の重量に応じて、加熱終了後に加熱ムラが生じない程度に決定するものである。
【００４４】
以上のように、回転アンテナ１０は、被加熱物２０の重量に応じて停止する位置と停止している時間を決定するもので、その関係は、被加熱物２０の重量を細分化して決定しても良いし、ある重量の範囲で決定してもよい。
【００４５】
ここでは、温めで一番多く使用されるご飯の温めを想定して、その重量と回転アンテナ１０の停止位置と停止時間について説明する。
【００４６】
例えば、ご飯一杯（３００ｇ茶碗の重量含む），二杯（６００ｇ茶碗の重量含む），三杯（９００ｇ茶碗の重量含む）以上の三段階で回転アンテナ１０の回転制御を管理した場合、ご飯一杯の重さ４５０ｇ以下と、二杯の４５１ｇ〜７５０ｇと、三杯以上の７５１ｇ以上で区切ることが可能である。
【００４７】
制御手段９には、重量が４５０ｇ以下、４５１〜７５０ｇ，７５１ｇ以上でマグネトロン７の放射するマイクロ波の吸収効率が良い回転アンテナ１０の停止位置と加熱ムラを最低限に抑えられる停止時間の関係について事前に確認して、データとして記憶しておく。
【００４８】
加熱は、被加熱物２０の最終加熱温度の約８０％に到達するまでを回転アンテナの制御時間Ｔ１としている。そして、残りの加熱時間の間は、局部加熱の進行を防止し、被加熱物を均等に加熱するように回転アンテナ１０を停止しないで加熱を行う。
【００４９】
また、被加熱物２０の重量が重くなると、回転アンテナ１０の停止位置によるマイクロ波の吸収効率の違いが少なくなるので、本実施例ではご飯を三杯以上の量を温め時は、回転アンテナ１０を停止しないようにしている。
【００５０】
次に、加熱開始時、回転アンテナ１０の回転開始位置を常に一致するようにするために、被加熱物２０を加熱室２に出し入れするドア３を開成した時に、位置検出器１５の回転アンテナ位置検出信号の状態を検出し、位置検出器１５のマイクロスイッチがＯＮする位置まで駆動モータ１１によって回転アンテナ１０を回転し、常に位置検出器１５のマイクロスイッチがＯＮする位置で回転アンテナ１０を停止するように制御している。
【００５１】
そうすることで、常に、加熱開始時は、回転アンテナ１０の位置が位置検出器１５のマイクロスイッチがＯＮしている位置からの回転となるので、加熱開始直後から回転アンテナ１０の位置が確認でき、位置検出のために、無駄に回転アンテナ１０を回転する時間が不要となる。
【００５２】
そのため、限られた加熱時間Ｔで、効率よく被加熱物２０を加熱することが可能となる。
【００５３】
被加熱物２０の加熱は、制御手段９によりインバータ電源８を制御してマグネトロン７を発振させ、マイクロ波を放射させる。放射したマイクロ波は導波管６を介して結合穴１３より加熱室２に供給される。
【００５４】
加熱開始直後は、回転アンテナ１０は停止しないで一回転し、その後二回転目から回転アンテナを停止する回転アンテナ制御に入る。
【００５５】
そして、回転アンテナ１０の二回転に入った時の位置検出器１５のマイクロスイッチがＯＮした信号を基準に回転アンテナ１０を停止するための経過時間ｔａの計測を開始する。
【００５６】
例えば、使用する電源の周波数が５０Ｈｚ、温める被加熱物２０が茶碗一杯のご飯の場合について図５により説明する。
【００５７】
制御手段９は、重量検出手段５からの情報により、被加熱物２０の重量が４５０ｇ以下と判断し、その場合の制御を行う。
【００５８】
その制御は、加熱時間Ｔは４０秒間、回転アンテナ制御時間Ｔ１は３２秒間、回転アンテナの一回転に要する時間ｔ０は１２秒、回転アンテナの一回転に停止する回数は二回、停止位置（位置検出器１５のマイクロスイッチがＯＮした時からの経過時間）ｔａは５秒，ｔｃ３秒、停止時間ｔｂは２秒，ｔｄ４秒である。
【００５９】
制御手段９は、始めに、回転アンテナ１０を一回転（１２秒間）させた後、二回転目の位置検出器１５のマイクロスイッチからＯＮ信号が入力されると、該ＯＮ信号の入力から回転アンテナの回転制御のための時間の計測を開始する。
【００６０】
そして、回転アンテナ１０が二回転目に入り、位置検出器１５のマイクロスイッチからのＯＮ信号が入力されてから５秒（ｔａ）間回転した後に２秒（ｔｂ）間停止し、また、回転アンテナ１０を３秒（ｔｃ）間回転した後に４秒（ｔｄ）間停止を行い、その後、さらに回転アンテナ１０を回転させる。回転開始後４秒後には回転アンテナ１０は３回転目に入る。
【００６１】
回転アンテナ１０の回転が３回転目に入ると同時に、再び位置検出器１５のマイクロスイッチからのＯＮ信号が入力される。その後、加熱開始から回転アンテナ制御時間Ｔ１の３２秒が経過し、残りの加熱時間は回転アンテナ１０を停止しないで加熱を継続し、加熱時間Ｔの４０秒間が経過した時点で加熱を終了する。
【００６２】
加熱が終了した後、被加熱物２０を加熱室２から取り出すためにドア３を開けると、ドア３の開閉を検出しているドアスイッチ１７からの信号を検出し、回転アンテナ１０の停止位置を示す位置検出器１５のマイクロスイッチの状態を検出し、該マイクロスイッチからＯＮ信号が得られるまで回転アンテナ１０を回転させた後回転を停止する。
【００６３】
以上説明したように、本発明によれば、被加熱物の加熱効率の向上が図れ、さらに加熱ムラの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  本体
２  加熱室
４  被加熱物載置板
５  重量検出手段
６  導波管
７  マグネトロン
９  制御手段
１０  回転アンテナ
１１  駆動モータ
１４  アンテナポスト
１５  位置検出器
１７  ドアスイッチ
【図１】
0005542453.tif 000002
【図２】
0005542453.tif 000003
【図３】
0005542453.tif 000004
【図４】
0005542453.tif 000005
【図５】
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