(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧工程と復圧工程とを繰り返し行いながらマイクロ波を照射して被解凍物を加熱し解凍を行う真空マイクロ波解凍方法において、
減圧平衡域まで減圧工程を行った後に復圧工程へ移行し、この復圧工程の減圧度が真空放電を起こさない下限値に達した後にマイクロ波の照射を開始し、予め設定した復圧上限値まで復圧した後に再度減圧工程へ移行すると共に、その減圧度が真空放電を起こさない下限値に達する手前までマイクロ波の照射を継続し、マイクロ波の照射を停止した後に減圧平衡域までの減圧過程において昇華による昇華冷却を行うことを解凍サイクルとし、この解凍サイクルを繰り返し行うことを特徴とする真空マイクロ波解凍方法。
【請求項２】
前記減圧平衡域の減圧度が前記解凍サイクルの繰り返しに伴い順次上昇し、その減圧度が所定の値に達したときに前記解凍サイクルを終了することを特徴とする請求項１に記載の真空マイクロ波解凍方法。
【請求項３】
前記真空放電を起こさない減圧度の下限値が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空マイクロ波解凍方法。
【請求項４】
前記復圧上限値が、マイクロ波を照射するマイクロ波発生器の出力と真空ポンプの減圧能力によって設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍方法。
【請求項５】
前記復圧工程における復圧特性が、各解凍サイクルにおいて一定であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍方法。
【請求項６】
適正なマイクロ波発生器の出力、１解凍サイクル当たりのマイクロ波照射時間、昇華時間を被解凍物の種類、形状に応じて複数のコースに分けて制御装置に予め記憶させておき、解凍する際には上記コースを選択可能とし、選択されたコースの解凍条件に則って制御装置が解凍サイクルを制御して解凍することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍方法。
【請求項７】
被解凍物を収容するチャンバーと、該チャンバー内を減圧する真空ポンプと、チャンバー内を復圧する調圧弁と、チャンバー内へマイクロ波を照射するマイクロ波発生器と、上記真空ポンプ、調圧弁及びマイクロ波発生器の制御系が接続された制御装置とを有し、減圧工程と復圧工程とを繰り返し行いながらマイクロ波を照射して被解凍物を加熱し解凍を行う真空マイクロ波解凍機であって、
前記制御装置は、
減圧平衡域まで減圧工程を行った後に復圧工程へ移行し、この復圧工程の減圧度が真空放電を起こさない下限値に達した後にマイクロ波の照射を開始し、予め設定した復圧上限値まで復圧した後に再度減圧工程へ移行すると共に、その減圧度が真空放電を起こさない下限値に達する手前までマイクロ波の照射を継続し、マイクロ波の照射を停止した後に減圧平衡域までの減圧過程において昇華による昇華冷却を行うことを解凍サイクルとし、この解凍サイクルを繰り返し行う制御を実行することを特徴とする真空マイクロ波解凍機。
【請求項８】
前記減圧平衡域の減圧度が前記解凍サイクルの繰り返しに伴い順次上昇し、その減圧度が所定の値に達したときに前記解凍サイクルを終了することを特徴とする請求項７に記載の真空マイクロ波解凍機。
【請求項９】
前記真空放電を起こさない減圧度の下限値が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする請求項７または８に記載の真空マイクロ波解凍機。
【請求項１０】
前記復圧上限値が、マイクロ波を照射するマイクロ波発生器の出力と真空ポンプの減圧能力によって設定されることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍機。
【請求項１１】
前記復圧工程における復圧特性が、各解凍サイクルにおいて一定であることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍機。
【請求項１２】
チャンバー内に放電が発生したことを検出する放電検出センサーを設けるとともに、該放電検出センサーを制御装置に接続し、放電検出センサーからの放電検出信号に基づいて制御装置がマイクロ波発生器の作動を強制的に停止することを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍機。
【請求項１３】
前記制御装置が、適正なマイクロ波発生器の出力、１解凍サイクル当たりのマイクロ波照射時間、昇華時間を被解凍物の種類、形状に応じて複数のコースに分けて予め記憶する記憶手段を備え、
上記コースを選択するコース選択操作部を設け、該コース選択操作部の操作により選択されたコースの解凍条件に則って制御装置が解凍サイクルを制御して解凍することを特徴とする請求項７から１２のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧工程と復圧工程とを繰り返し行いながらマイクロ波を照射して冷凍食品などの被解凍物を加熱し解凍を行う真空マイクロ波解凍方法、及び該解凍方法を実施する真空マイクロ波解凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空マイクロ波解凍機は、減圧工程と復圧工程とを繰り返し行いながら、減圧工程においてマイクロ波を照射して被解凍物を加熱し解凍を行う装置である。そして、この種の真空マイクロ波解凍機には、被解凍物を収容するチャンバーと、該チャンバー内を減圧する真空ポンプと、該真空ポンプにより減圧したチャンバー内を復圧する復圧手段と、上記減圧工程においてチャンバー内へマイクロ波を照射するマイクロ波発生器とが備えられている。
【０００３】
このように、従来は、減圧工程においてのみマイクロ波を照射して被解凍物の加熱を行っていたので、復圧工程と減圧工程とからなる１回の解凍サイクル当たりにおけるマイクロ波の照射時間が自ずと短くなってしまう。したがって、この欠点を補うべく、減圧度の小さな高い圧力領域からマイクロ波の照射を開始したり、もしくは出力の大きなマイクロ波を照射しうるマイクロ波発生器を採用したり、或いは減圧度の大きな低い圧力領域まで継続してマイクロ波を照射する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の真空マイクロ波解凍機における解凍方法において、減圧度の小さな高い圧力領域からマイクロ波の照射を開始した場合には、復圧上限値までの復圧時間が無駄になると同時に、減圧速度が変化した場合、マイクロ波の照射時間を安定して確保できないという問題があった。
【０００５】
また、大出力のマイクロ波発生器を採用してマイクロ波の出力を大きくした場合には、被解凍物の角部にマイクロ波が集中する現象である端面効果（ｅｄｇｅ
ｅｆｆｅｃｔ）が生じ易くなるという問題があった。
【０００６】
さらに、減圧度の大きな低い圧力領域まで継続してマイクロ波を照射した場合には、チャンバー内でパッシェンの法則による放電現象が発生し、被解凍物にマイクロ波が吸収されないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、復圧上限値を必要以上に減圧度の小さな高い圧力領域に設定する必要がなく、さらにマイクロ波が集中する現象である端面効果、及びマイクロ波の照射による放電現象を防止することができる真空マイクロ波解凍方法、及び真空マイクロ波解凍機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記に鑑み提案されたもので、請求項１に記載のものは、減圧工程と復圧工程とを繰り返し行いながらマイクロ波を照射して被解凍物を加熱し解凍を行う真空マイクロ波解凍方法において、
減圧平衡域まで減圧工程を行った後に復圧工程へ移行し、この復圧工程の減圧度が真空放電を起こさない下限値に達した後にマイクロ波の照射を開始し、予め設定した復圧上限値まで復圧した後に再度減圧工程へ移行すると共に、その減圧度が真空放電を起こさない下限値に達する手前までマイクロ波の照射を継続し、マイクロ波の照射を停止した後に減圧平衡域までの減圧過程において昇華による昇華冷却を行うことを解凍サイクルとし、この解凍サイクルを繰り返し行うことを特徴とする真空マイクロ波解凍方法である。
【０００９】
請求項２に記載のものは、前記減圧平衡域の減圧度が前記解凍サイクルの繰り返しに伴い順次上昇し、その減圧度が所定の値に達したときに前記解凍サイクルを終了することを特徴とする請求項１に記載の真空マイクロ波解凍方法である。
【００１０】
請求項３に記載のものは、前記真空放電を起こさない減圧度の下限値が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空マイクロ波解凍方法である。
【００１１】
請求項４に記載のものは、前記復圧上限値が、マイクロ波を照射するマイクロ波発生器の出力と真空ポンプの減圧能力によって設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍方法である。
【００１２】
請求項５に記載のものは、前記復圧工程における復圧特性が、各解凍サイクルにおいて一定であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍方法である。
【００１３】
請求項６に記載のものは、適正なマイクロ波発生器の出力、１解凍サイクル当たりのマイクロ波照射時間、昇華時間を被解凍物の種類、形状に応じて複数のコースに分けて制御装置に予め記憶させておき、解凍する際には上記コースを選択可能とし、選択されたコースの解凍条件に則って制御装置が解凍サイクルを制御して解凍することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍方法である。
【００１４】
請求項７に記載のものは、被解凍物を収容するチャンバーと、該チャンバー内を減圧する真空ポンプと、チャンバー内を復圧する調圧弁と、チャンバー内へマイクロ波を照射するマイクロ波発生器と、上記真空ポンプ、調圧弁及びマイクロ波発生器の制御系が接続された制御装置とを有し、減圧工程と復圧工程とを繰り返し行いながらマイクロ波を照射して被解凍物を加熱し解凍を行う真空マイクロ波解凍機であって、
前記制御装置は、
減圧平衡域まで減圧工程を行った後に復圧工程へ移行し、この復圧工程の減圧度が真空放電を起こさない下限値に達した後にマイクロ波の照射を開始し、予め設定した復圧上限値まで復圧した後に再度減圧工程へ移行すると共に、その減圧度が真空放電を起こさない下限値に達する手前までマイクロ波の照射を継続し、マイクロ波の照射を停止した後に減圧平衡域までの減圧過程において昇華による昇華冷却を行うことを解凍サイクルとし、この解凍サイクルを繰り返し行う制御を実行することを特徴とする真空マイクロ波解凍機である。
【００１５】
請求項８に記載のものは、前記減圧平衡域の減圧度が前記解凍サイクルの繰り返しに伴い順次上昇し、その減圧度が所定の値に達したときに前記解凍サイクルを終了することを特徴とする請求項７に記載の真空マイクロ波解凍機である。
【００１６】
請求項９に記載のものは、前記真空放電を起こさない減圧度の下限値が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする請求項７または８に記載の真空マイクロ波解凍機である。
【００１７】
請求項１０に記載のものは、前記復圧上限値が、マイクロ波を照射するマイクロ波発生器の出力と真空ポンプの減圧能力によって設定されることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍機である。
【００１８】
請求項１１に記載のものは、前記復圧工程における復圧特性が、各解凍サイクルにおいて一定であることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍機である。
【００１９】
請求項１２に記載のものは、チャンバー内に放電が発生したことを検出する放電検出センサーを設けるとともに、該放電検出センサーを制御装置に接続し、放電検出センサーからの放電検出信号に基づいて制御装置がマイクロ波発生器の作動を強制的に停止することを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍機である。
【００２０】
請求項１３に記載のものは、前記制御装置が、適正なマイクロ波発生器の出力、１解凍サイクル当たりのマイクロ波照射時間、昇華時間を被解凍物の種類、形状に応じて複数のコースに分けて予め記憶する記憶手段を備え、
上記コースを選択するコース選択操作部を設け、該コース選択操作部の操作により選択されたコースの解凍条件に則って制御装置が解凍サイクルを制御して解凍することを特徴とする請求項７から１２のいずれかに記載の真空マイクロ波解凍機である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の真空マイクロ波解凍機の外観を示す正面図である。図２は、本実施形態の真空マイクロ波解凍機における主要な構成部材を示す概略図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の真空マイクロ波解凍機１の筐体２は竪型装置として構成され、上部には冷凍食品等の被解凍物を収容する食品収容部３が配設されると共に、下部には後述する駆動モータや真空モンプ等を収納する機械収納部４が配設され、最上部には制御装置を収納する制御部５が備えられており、この制御部５の前面パネルには、被解凍物の重量や解凍時間等を表示する表示部６と、電源のオン／オフや各種の設定値等を入力する操作部７とが設けられている。また、真空マイクロ波解凍機１の筐体２の下面には、本解凍機１の移動を容易にするためのキャスター８が設けられている。
【００２３】
図１及び図２に示すように、本実施形態の真空マイクロ波解凍機１における食品収容部３の本体は前面に開口部を有する中空箱体状のチャンバー１０によって構成され、該チャンバー１０は電磁波を遮断しうる内壁構造を有する耐圧気密容器として形成されている。このチャンバー１０の前面開口部には、チャンバー内を密閉状態で閉成しうるドア１１が、例えば正面右側端部をヒンジ部として開閉自在に取り付けられており、該ドア１１の開放側となる前面左側にはその開閉操作の際に把持する把手１２が取り付けられ、該ドア１１の背面には電磁波が外部へ洩れるのを防止するための金属網製の電磁波シールと気密性を維持する気密シールが装着されている。
【００２４】
チャンバー１０内の底部には、回転軸１３が軸受１４に支承されて起立した状態で回転自在に設けられており、この回転軸１３の上記チャンバー内に臨んだ上端部には被解凍物を載置して該回転軸１３と共に回転するターンテーブル１５が着脱自在に取り付けられ、この回転軸１３の基端部には不図示の減速機構を介してテーブル駆動モータ１６が接続されている。
【００２５】
チャンバー１０の背面中央部には、該チャンバー内に連通した直状導波管２０及びレジューサ導波管２１を介して、該チャンバー内へマイクロ波を照射して上記ターンテーブル１５上に載置された被解凍物を加熱するためのマイクロ波発生器２２が接続されている。本実施形態では、マイクロ波発生器２２としてマグネトロンが採用されており、直状導波管２０とレジューサ導波管２１とのフランジ接続部２３にはマイクロ波を透過し易いガラス板製の圧力隔壁が介設されている。
【００２６】
チャンバー１０の背面には、マイクロ波の照射によりチャンバー内で放電が生じた場合に、これを検出する放電検出センサー３０が設けられており、この放電検出センサー３０としては放電現象の有無を紫外線（ＵＶ）の検出により判定するＵＶセンサーが採用されている。また、チャンバー１０の上部には、チャンバー内の圧力を検出する真空圧力センサー３１が設けられている。
【００２７】
チャンバー１０の上部には、チャンバー内の圧力を大気開放する大気開放弁４０、及びチャンバー内の圧力を調整する調圧弁４１が備えられており、またチャンバー１０の背面には、その内部を減圧する減圧系４３が接続され、該減圧系４３には逆止弁４４を介してポンプ駆動モータ４５により駆動される真空ポンプ４６が接続されており、これらポンプ駆動モータ４５及び真空ポンプ４６は上記機械収納部４内に収納されている。
【００２８】
上記大気開放弁４０及び調圧弁４１は、上記制御部５に収納された制御装置による開閉制御を可能とするため、例えば電磁弁によって構成されている。なお、調圧弁４１は減圧系４３の途中、例えばチャンバー１０と逆止弁４４との間に接続して設けて、復圧工程でチャンバー１０内に酸素が入り難いように構成しても良い。
【００２９】
図３は、本実施形態の真空マイクロ波解凍機における制御系を示すブロック図である。図３に示すように、上記制御部５に収納された制御装置５０は、例えばＲＯＭ５１に記録した制御プログラムを実行するマイクロコンピュータ等により構成され、この制御装置５０には、上記ターンテーブル１５を回転駆動するテーブル駆動モータ１６の電源制御系５２と、上記真空ポンプ４６を駆動するポンプ駆動モータ４５の電源制御系５３と、上記大気開放弁４０の開閉制御系５４と、上記調圧弁４１の開閉制御系５５と、上記マイクロ波発生器２２の電源制御系５６と、上記放電検出センサー３０の検出値入力系５７と、上記真空圧力センサー３１の検出値入力系５８と、上記操作部７の設定値等の入力系５９と、上記表示部６の表示出力系６０とが接続されており、制御装置５０は上記操作部７の設定値や、上記放電検出センサー３０及び真空圧力センサー３１の検出値等に基づいて、ＲＯＭに記録された制御プログラムに従って上記ポンプ駆動モータ４５やマイクロ波発生器２２等の各機器を駆動制御する。
【００３０】
次に、以上のような真空マイクロ波解凍機１を用いて実施する本実施形態の真空マイクロ波解凍方法について説明する。図４は、本実施形態の真空マイクロ波解凍機１における解凍サイクルを示す説明図である。
【００３１】
図４に示すように、本実施形態の真空マイクロ波解凍機１は、減圧工程Ｇ、Ｇ′、Ｇ″…と復圧工程Ｆ、Ｆ′…とを繰り返し行いながらマイクロ波を照射Ｍ、Ｍ′…して被解凍物を加熱し解凍を行う装置である。なお、真空ポンプ４６は減圧工程は勿論のこと復圧工程中も作動し続ける。
【００３２】
解凍の準備段階として、まず、正面のドア１１を開放してターンテーブル１５上に冷凍食品等の被解凍物を載置し、再びドア１１を閉成して密閉状態とし、チャンバー１０内に被解凍物を収容する。なお、大気開放弁４０及び調圧弁４１は閉成状態とする。
【００３３】
次に、ポンプ駆動モータ４５を駆動して真空ポンプ４６を作動させ、減圧系４３を介してチャンバー１０内の減圧を開始する。すると、大気圧の１０１．３ｋＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）からＡ点を経て徐々に減圧度が減少し、減圧平衡域Ｂまで減圧工程Ｇが行われ、この減圧工程Ｇにおいて被解凍物の予備乾燥がなされる。
【００３４】
ここで、減圧平衡域とは、一定時間に対する減圧度が極めて低下する領域であり、例えば３０秒間（Δｔ）における減圧度（ΔＰ）がΔＰ／Δｔ＜１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）となったときに減圧平衡域に達したと把握するが、該減圧平衡域における平衡圧力はチャンバー内の飽和蒸気圧により上下する。なお、この減圧平衡域に到達したか否かは、真空圧力センサー３１からの圧力信号に基づいて制御装置が演算して判断する。
【００３５】
また、本実施形態では、後述する解凍サイクルを開始するに際して、予備乾燥を行っているので、被解凍物の表面に霜解けの水分が付着していてもこれを予備乾燥で除去してから解凍でき、後述するマイクロ波を照射しても、その照射集中を回避することができる。
【００３６】
上記減圧平衡域Ｂまで減圧工程Ｇを行った後、上記調圧弁４１を後述する所定の開度で開放して復圧工程Ｆへと移行し、復圧工程Ｆの減圧度が真空放電を起こさない下限値Ｐ１〔本実施形態では多少余裕を見て１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定〕を超えた後のＣ点のときに、上記マグネトロン２２によるマイクロ波の照射Ｍを開始し、予め設定した復圧上限値Ｄまで復圧したときに真空圧力センサーからの圧力信号に基づいて制御装置が上記調圧弁４１を閉成し、その後再度減圧工程Ｇ′へ移行する。そして、その減圧度が真空放電を起こさない下限値Ｐ１に達する手前のＡ′点まで上記マグネトロン２２によるマイクロ波の照射Ｍを継続して被解凍物を加熱し、このＡ′点においてマイクロ波の照射を停止する。
【００３７】
本実施形態では、減圧平衡域ＢからＴ１時間（予め設定した所定時間であり、例えば１０秒）の経過により復圧工程Ｆの減圧度が真空放電を起こさない下限値Ｐ１を超えたとされるＣ点のときに、上記マグネトロン２２によるマイクロ波の照射Ｍを開始しているが、これに限るものではなく、復圧工程Ｆの減圧度が真空放電を起こさない下限値Ｐ１に達したことを真空圧力センサー３１からの圧力信号により検知し、これに基づいてマイクロ波の照射Ｍを開始してもよい。
【００３８】
また本実施形態では、上記真空放電を起こさない減圧度の下限値Ｐ１は、上述したように、１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定されている。即ち、復圧工程Ｆにおける減圧度が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）を超えた後のＣ点のときに、上記マグネトロン２２によるマイクロ波の照射Ｍを開始し、予め設定した復圧上限値Ｄまで復圧した後、再度減圧工程Ｇ′へ移行すると共に、その減圧度が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に達する手前のＡ′点まで上記マグネトロンによるマイクロ波の照射Ｍを継続して被解凍物を加熱する。このように復圧工程Ｆの途中から減圧工程Ｇ′にわたってマイクロ波の照射Ｍを行っているため、減圧工程でのみ照射する従来に比較して、復圧工程と減圧工程とからなる１解凍サイクルにおける照射時間を充分に確保することができる。したがって、被解凍物の質量に対してマイクロ波の出力を小さくできるので、被解凍物の角部へマイクロ波が集中する現象である端面効果が生じない。
【００３９】
また、復圧工程Ｆにおける減圧度が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）を超えたＣ点からマイクロ波の照射Ｍを開始するので、被解凍物の表面からの水分の気化量が少なく、乾燥が生じないと同時に減圧速度が遅くならず、良好な解凍を安定して行うことができる。さらに、減圧度が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の範囲においてマイクロ波の照射Ｍを行っているので、チャンバー１０内において放電現象が生じ難く、被解凍物へ充分にマイクロ波が吸収され、解凍時間を短くすることができ、安定した解凍を実現することができる。
【００４０】
上記復圧上限値Ｄは、マイクロ波を照射するマグネトロン２２の出力と真空ポンプ４６の減圧能力とチャンバー１０の容積によって設定される可変な圧力値であり、本実施形態では、調圧弁４１の絞り弁４１′の絞りを調整することにより、６．６６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）に設定されている。したがって、６．６６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）まで復圧すると、調圧弁４１からのリークと真空ポンプ４６の吸引能力がバランスして、調圧弁４１を閉じない限り６．６６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）を維持して圧力上昇はしない。
【００４１】
本実施形態では、このように復圧上限値Ｄの圧力値が、マイクロ波を照射するマグネトロン２２の出力と真空ポンプ４６の減圧能力とチャンバー１０の容積に応じて適宜設定されるので、真空放電発生域に入るまでに過不足のないマイクロ波の照射時間を採ることができ、しかも効率良く減圧できる。
【００４２】
なお、復圧上限値Ｄに到達したことを検知する手段として、本実施形態では真空圧力センサー３１からの信号により検知し、これにより制御装置が調圧弁４３を閉じて減圧工程に移行するように構成したが、本発明はこれに限らず、例えば、マイクロ波の照射を開始した時点Ｃからの時間Ｔ２（Ｔ１と同様に、真空ポンプの能力とチャンバーの容積から実験的に求められる。）により制御してもよい。具体的には、Ｃからの時間Ｔ２を８０秒間に設定し、この８０秒間が満了した時点で調圧弁４３を閉じて減圧工程に移行するように構成しても良い。
【００４３】
マイクロ波照射の停止後、Ａ′点から減圧平衡域Ｂ′までの減圧過程において、被解凍物を昇華冷却する。このように減圧工程Ｇ′におけるＡ′点までマイクロ波を照射して被解凍物を加熱した後、Ａ′点から減圧平衡域Ｂ′までの減圧過程において被解凍物を昇華冷却するのは、マイクロ波を照射して被解凍物を加熱すると、被解凍物の表面部分の温度が中心部分の温度よりも高くなり、そのまま加熱を継続すると表面部分にドリップが発生するなどの不都合が生じるからであり、昇華により表面部分を冷却して内外の温度差を縮めるためである。
【００４４】
すなわち、昇華が始まると気化潜熱が奪われて表面部分の温度が低下していくとともに、表面部分の熱が中心部分に移動（熱伝導）して中心部分を昇温する。これにより被解凍物の温度が均一化されて、全体として被解凍物の温度が上昇し解凍が促進されることになる。また、被解凍物の温度が均一化されながら、全体として被解凍物の解凍が促進されるので、部分的に解凍が進行してドリップが発生したり、このドリップにマイクロ波が集中する不都合を防止することができる。
【００４５】
本実施形態は、復圧工程Ｆへ移行し、復圧工程Ｆの減圧度が真空放電を起こさない下限値Ｐ１である１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）を超えた後のＣ点のときにマイクロ波の照射Ｍを開始し、予め設定した復圧上限値Ｄである６．６６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）まで復圧した後に再度減圧工程Ｇ′へ移行すると共に、その減圧度が真空放電を起こさない下限値Ｐ１であるＡ′の１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に達する手前までマイクロ波の照射Ｍを継続して加熱し、マイクロ波の照射Ｍの停止後に、減圧平衡域Ｂ′までの減圧過程において昇華冷却する解凍サイクルを１サイクルとして、この解凍サイクルを繰り返し行う。
【００４６】
即ち、図４において、減圧平衡域Ｂ′まで減圧工程Ｇ′を行った後復圧工程Ｆ′へ移行し、復圧工程Ｆ′の減圧度が真空放電を起こさない下限値Ｐ１である１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）を超えた後のＣ′点のときにマイクロ波の照射Ｍ′を再び開始し、予め設定した復圧上限値Ｄ′である６．６６ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）まで復圧した後に再度減圧工程Ｇ″へ移行すると共に、その減圧度が真空放電を起こさない下限値Ｐ１であるＡ″の１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）に達する手前までマイクロ波の照射Ｍ′を継続して加熱し、マイクロ波照射を再度停止した後、減圧平衡域Ｂ″までの減圧過程において昇華冷却する解凍サイクルを２サイクル目として行う。各復圧工程Ｆ、Ｆ′…における復圧特性は、復圧弁４１の絞り弁４１′の設定に依存しているので、各解凍サイクルにおいて一定、即ち、復圧曲線のカーブが各解凍サイクルにおいて一定であり、これにより安定した解凍を行うことができる。
【００４７】
図４に示すように、このような解凍サイクルを繰り返し行うと、チャンバー１０内の飽和蒸気圧が被解凍物の温度上昇に伴って上昇するので、上記減圧平衡域Ｂ、Ｂ′、Ｂ″…の減圧度は解凍サイクルの繰り返しに伴い順次上昇する現象を示す。そこで、この減圧平衡域Ｂ、Ｂ′、Ｂ″…における減圧度が所定の値に達したときに解凍サイクルを終了する。すなわち、所望する解凍温度は飽和蒸気圧の領域設定で行うことができ、この設定領域で減圧平衡になったならば所望解凍温度になったものとして解凍操作を終了する。そして、この設定領域になるまでの解凍サイクルの繰り返しサイクル数は、被解凍物の質量やマグネトロン２２の出力、及び真空ポンプ４６の減圧能力等によっても異なり、本実施形態では、図４におけるＰ２Ａの圧力値を４８０Ｐａ（３．６Ｔｏｒｒ）、Ｐ２Ｂの圧力値を４５３Ｐａ（３．４Ｔｏｒｒ）として、上記減圧平衡域Ｂ、Ｂ′、Ｂ″…における減圧度がＰ２Ａ〜Ｐ２Ｂの間の値に達したときに、被解凍物の温度が約−３℃に成ったものと想定して解凍サイクルを終了する。
なお、上記したＰ２Ａ及びＰ２Ｂの設定圧力値は、仕上がり温度を−３℃に設定した場合の飽和蒸気圧に前後１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）の幅を持たせたものであり、この幅を増減してもよい。また、仕上がり温度は−３℃に限定されるものではなく、所望する温度に設定でき、この設定温度に対応する飽和蒸気圧に応じて前記Ｐ２Ａ及びＰ２Ｂを設定する。
【００４８】
制御装置５０において解凍サイクルの終了が決定されると、大気開放弁４０が開放されると共に、ポンプ駆動モータ４５の電源を遮断して真空ポンプ４６が停止され、真空圧力センサー３１の圧力が１０１．３ｋＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）を示すと、ドア１１の開放が可能となり、チャンバー１０内から約−３℃に解凍された被解凍物を取り出すことができるものである。
【００４９】
なお、チャンバー１０内において、何らかの理由により放電現象が生じた場合には、上記放電検出センサー３０がＵＶの発生によりこれを検知し、制御装置５０が電源制御系５６を介してマグネトロン２２を強制的に停止し、これによりチャンバー１０の内壁等の損傷を防止する。
【００５０】
ところで、冷凍食材の食感や味を損なうことなく最適条件で解凍するためには、解凍する被解凍物の種類、例えば代表的な冷凍魚肉であるマグロと冷凍獣肉である牛肉ではマイクロ波発生器２２の出力、１解凍サイクル当たりのマイクロ波照射時間、昇華時間などの解凍条件が多少異なり、また、被解凍物が塊（ブロック）であるか、サクであるか、ステーキ用厚切り肉であるかなど、その形状によっても解凍条件は異なる。
【００５１】
被解凍物の種類や形状に応じて、解凍の度に解凍条件を入力して解凍することもできるが、予め被解凍物の種類と形状などに応じて解凍条件をコース別に記憶させておき、解凍する際にはコースを選択するだけで被解凍物に応じた解凍条件が設定されるように構成しても良い。
【００５２】
そこで、次の実施形態では解凍する対象物に応じて解凍条件が設定される場合について説明する。
図５に示す実施形態では、被解凍物としてマグロ、牛肉を選択でき、マグロであってもブロックである場合のコース１、サク（柵）である場合のコース２を選択でき、牛肉の場合にはブロックのコース３、ステーキ用厚切り肉であるコース４、ステーキ用厚切り肉をパックした場合のコース５の５つのコースが選択できるようにしてある。
【００５３】
そして、マグロを解凍するコース１の場合には、マイクロ波発生器の基準出力を１５ｋＷ／ｋｇ、マイクロ波照射時間が９０秒／１解凍サイクル、昇華時間が４０秒／１解凍サイクル、解凍終了条件が４８０Ｐａ（３．６Ｔｏｒｒ）（マイナス３℃）という各種解凍条件を制御装置の記憶手段（例えば、ＲＯＭ）に記憶し、コース２の場合には、マイクロ波発生器の基準出力を１５ｋＷ／ｋｇ、マイクロ波照射時間が８０秒／１解凍サイクル、昇華時間が２０秒／１解凍サイクル、解凍終了条件が４８０Ｐａ（３．６Ｔｏｒｒ）（マイナス３℃）という各種解凍条件を同様に記憶する。同様にして、牛肉を解凍するコース３の場合には、マイクロ波発生器の基準出力を１２ｋＷ／ｋｇ、マイクロ波照射時間が９０秒／１解凍サイクル、昇華時間が４０秒／１解凍サイクル、解凍終了条件が４８０Ｐａ（３．６Ｔｏｒｒ）（マイナス３℃）という各種解凍条件を制御装置の記憶手段（例えば、ＲＯＭ）に記憶し、コース４の場合には、マイクロ波発生器の基準出力を１２ｋＷ／ｋｇ、マイクロ波照射時間が８０秒／１解凍サイクル、昇華時間が２０秒／１解凍サイクル、解凍終了条件が４８０Ｐａ（３．６Ｔｏｒｒ）（マイナス３℃）という各種解凍条件を同様に記憶する。
【００５４】
ステーキパックの場合には、マイクロ波発生器の基準出力を１２ｋＷ／ｋｇ、マイクロ波照射時間が８０秒／１解凍サイクルという各種解凍条件を記憶し、減圧冷却に関する昇華時間などと解凍終了真空圧力は記憶せず、これに代えてマイクロ波加熱の合計加熱時間を３５０秒と記憶する。このように、被解凍物がパックされている場合にはチャンバ１０内の飽和蒸気圧で管理できないので、所望する解凍温度で終わる加熱総和時間を実験で求めておき、これに基づいて合計加熱時間を管理することにより解凍が所望の温度で終了するように制御する。
【００５５】
一方、操作パネルには、コースを選択するコース選択操作部と被解凍物の重量を入力する重量入力操作部が設けられている。
【００５６】
したがって、解凍する際には、被解凍物の種類と形状に応じて操作パネルのコース選択操作部を操作することによりコースを選択すると共に、被解凍物の重量を入力すると、制御装置が当該解凍において最適な解凍条件に則って解凍サイクルを繰り返し行い、所望する解凍温度で終了する。
【００５７】
なお、マイクロ波発生器２２の基準出力を調整するには、最大出力のデューティー％を変更することにより成し得る。
【００５８】
マイクロ波照射時間を調整するには、図６に示すように、照射開始から復圧上限値に到達するまでの時間をＴ２、復圧上限値到達してから調圧弁４１を閉じるまでの時間をＴ３、Ｔ３に設定した時間が満了してから照射を停止するまでの時間をＴ４とし、上記Ｔ３を加減することにより成し得る。すなわち、復圧工程から減圧工程に移行する間に復圧状態維持工程を挿入することにより成し得る。これは復圧上限値に到達した後に調圧弁４１を開いたままにすると、調圧弁４１からのリークと真空ポンプ４６の吸引能力とがバランスしてチャンバー１０内の真空圧力が維持され、何ら支障なくマイクロ波の照射を必要なだけ継続できるからである。
【００５９】
また、昇華時間を調整するには、同様の着想から、昇華冷却が開始されて減圧平衡域に到達した後に減圧平衡維持工程（時間Ｔ５）を入れて、この時間Ｔ５を加減することにより１解凍サイクル当たりの昇華冷却時間Ｔ６をコースに合わせて調整することができる。これは減圧平衡域に到達した後に調圧弁４１を閉じたままにすると、飽和蒸気圧と真空ポンプ４６の吸引能力とがバランスしてチャンバー１０内の真空圧力が維持され、何ら支障なく被解凍物の表面の昇華冷却を必要なだけ継続できるからである。
【００６０】
このように、被解凍物に応じてコースを選択できるようにすると、その都度種類や形状や重量を逐一入力する手間を省くことができ、操作の簡素化を図ることができる。
【００６１】
なお、前記各実施形態では被解凍物を冷凍食品として説明したが、本発明で解凍する被解凍物は食品に限定されるものではなく、血液、血清、精液、薬品などでもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の真空マイクロ波解凍機によれば、以下の効果を奏する。
請求項１及び７の発明によれば、減圧平衡域まで減圧工程を行った後に復圧工程へ移行し、復圧工程の減圧度が真空放電を起こさない下限値に達した後にマイクロ波の照射を開始し、予め設定した復圧上限値まで復圧した後に再度減圧工程へ移行すると共に、その減圧度が真空放電を起こさない下限値に達する手前までマイクロ波の照射を継続するので、復圧工程と減圧工程に亘ってマイクロ波を照射することになり、１回の解凍サイクルにおける照射時間を充分に確保することができ、全体の解凍時間の短縮化を図って効率の良い解凍を行うことができる。また、照射時間を充分に確保できることから、被解凍物の質量に対してマイクロ波の出力を小さくできるので、被解凍物の角部へマイクロ波が集中する現象である端面効果が生じない。そして、復圧上限値に達する前からマイクロ波の照射を行うので、従来よりも乾燥し難い状態での加熱を増やすことができ、これにより従来よりも被解凍物の乾燥を減らすことができる。
また、復圧工程の減圧度が真空放電を起こさない下限値に達した後にマイクロ波の照射を開始するので、真空放電によるチャンバー内壁の損傷を防止できる。さらに、マイクロ波の照射を停止した後に減圧平衡域までの減圧過程において昇華冷却するので、被解凍物の温度が均一化されて、全体として被解凍物の温度が上昇し解凍が促進されることになり、部分的に解凍が進行してドリップが発生したり、ドリップにマイクロ波が集中するなどの不都合を防止することができる。
【００６３】
請求項２及び８に記載の発明によれば、減圧平衡域の減圧度が解凍サイクルの繰り返しに伴い順次上昇し、その減圧度が所定の値に達したときに解凍サイクルを終了することにより、減圧平衡域の減圧度を指標として所望の解凍温度を把握することができる。したがって、チャンバーに温度センサーを設けて被解凍物の温度を測定する必要がなく、装置の簡素化を図ることができる。
【００６４】
請求項３及び９に記載の発明によれば、真空放電を起こさない減圧度の下限値が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）であることにより、チャンバー内において放電現象が生じ難く、被解凍物へ充分にマイクロ波が被解凍物に吸収され、解凍時間を短くすることができ、安定した解凍を実現することができる。
【００６５】
請求項４及び１０に記載の発明によれば、復圧上限値を、マイクロ波を照射するマイクロ波発生器の出力と真空ポンプの減圧能力に応じて設定するので、減圧工程におけるマイクロ波の照射時間を効率良く設定することができ、また、減圧を効率良く行うことができる。
【００６６】
請求項５及び１１に記載の発明によれば、復圧工程における復圧特性が、各解凍サイクルにおいて一定であるので、これにより安定した解凍を行うことができる。
【００６７】
請求項６及び１３に記載の発明によれば、適正なマイクロ波発生器の出力、１解凍サイクル当たりのマイクロ波照射時間、昇華時間を被解凍物の種類、形状に応じて複数のコースに分けて制御装置に予め記憶させておき、解凍する際には上記コースを選択可能とし、選択されたコースの解凍条件に則って制御装置が解凍サイクルを制御して解凍するので、被解凍物の種類や形状が異なっても、簡単な操作で解凍することができる。例えば、その都度入力操作を行う煩わしさを解消することができる。
【００６８】
請求項１２に記載の発明によれば、万一放電が発生した場合にはマイクロ波発生器を強制的に停止させることができるので、チャンバー等が放電により傷付けられることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の真空マイクロ波解凍機の外観を示す正面図である。
【図２】本実施形態の真空マイクロ波解凍機における主要な構成要素を示す概略図である。
【図３】本実施形態の真空マイクロ波解凍機における制御系を示すブロック図である。
【図４】本実施形態の真空マイクロ波解凍機における解凍サイクルを示す説明図である。
【図５】冷凍食品の種類と形状とにより異なる解凍条件の説明図である。
【図６】マイクロ波の照射時間と昇華冷却時間の調整の仕方を説明する解凍サイクルの一部拡大図である。
【符号の説明】
１  真空マイクロ波解凍機
２  筐体
３  食品収容部
４  機械収納部
５  制御部
６  表示部
７  操作部
８  キャスター
１０  チャンバー
１１  ドア
１２  把手
１３  回転軸
１４  軸受
１５  ターンテーブル
１６  テーブル駆動モータ
２０  直状導波管
２１  レジューサ導波管
２２  マイクロ波発生器（マグネトロン）
２３  フランジ接続部
３０  放電検出センサー
３１  真空圧力センサー
４０  大気開放弁
４１  調圧弁
４３  減圧系
４４  逆止弁
４５  ポンプ駆動モータ
４６  真空ポンプ
５０  制御装置
５１  ＲＯＭ
５２  テーブル駆動モータの電源制御系
５３  ポンプ駆動モータの電源制御系
５４  大気開放弁の開閉制御系
５５  調圧弁の開閉制御系
５６  マイクロ波発生器の電源制御系
５７  放電検出センサーの検出値入力系
５８  真空圧力センサーの検出値入力系
５９  操作部の設定値等の入力系
６０  表示部の表示出力系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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