(57)【要約】 【課題】マイクロ波によって被処理材を均一にムラなく加熱することができるとともに、小型化及びコスト低減を可能にするマイクロ波加熱装置及び加熱方法を提供する。 【解決手段】被処理材２２を加熱するための加熱室１１と、マイクロ波１８を発生させるマグネトロン１５と、マグネトロン１５にマイクロ波１８を発生させる電圧を印加する電圧印加手段１６とを備えるマイクロ波加熱装置において、加熱室１１は六つの外壁１９ａ〜１９ｆで囲まれる箱体として形成されているとともに、六つの外壁１９ａ〜１９ｆの室内側を向いている各内面１１９，１１９…を、各内面１１９，１１９…同士が互いに非平行で、かつ、各内面１１９，１１９…において反射するマイクロ波１８の入射角と反射角が非共役となるようにして設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理材を加熱するための加熱室と、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、該マグネトロンに前記マイクロ波を発生させる電圧を印加する電圧印加手段とを備えるマイクロ波加熱装置において、
前記加熱室は六つの外壁で囲まれる箱体として形成されているとともに、前記六つの外壁の室内側を向いている各内面を、各内面同士が互いに非平行で、かつ、各内面で反射するマイクロ波の入射角と反射角が非共役となるようにして設けたことを特徴とするマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記電圧印加手段は、上記マグネトロンの陽極に印加する電圧を連続的に変化させる電圧出力制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
上記非処理材が冷凍食材であり、該冷凍食材の冷凍処理に用いることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
被処理材を加熱するための加熱室と、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、該マグネトロンに前記マイクロ波を発生させる電圧を印加する電圧印加手段とを備えるマイクロ波加熱装置を用いて上記被非処理材を加熱するマイクロ波加熱方法であって、
上記マグネトロンの陽極に印加する電圧を連続的に変化させて、前記被処理材に対する加熱ムラを制御することを特徴とするマイクロ波加熱方法。
【請求項５】
上記加熱室を囲繞している六つの外壁の室内側を向いている各内面が互いに非平行で、かつ、各内面において反射するマイクロ波の入射角と反射角を非共役にしてなる前記加熱室を用いることを特徴とする請求項４記載のマイクロ波加熱方法。
【請求項６】
上記非処理材が冷凍食材であり、該冷凍食材の冷凍処理に用いることを特徴とする請求項４または５記載のマイクロ波加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法に関するものであり、特に、マイクロ波によって被処理材を均一にムラなく加熱することができるマイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被処理材をマイクロ波によって均一にムラなく加熱するマイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１では、加熱室内で、被処理材をターンテーブルに載せて回転させることによって、該被処理材に照射されるマイクロ波の電界強度分布の強弱を平均化するようにしてなるマイクロ波加熱装置が提案されている。
【０００４】
図４は、従来よりマイクロ波加熱装置として知られる電子レンジの概略構成を示す図である。この電子レンジ５０は、加熱室５１を有する電子レンジ本体５２と、電源部５３と、操作部(図示せず)とを備えている。
【０００５】
前記電源部５３は、加熱室５１の外側に配設されている。該電源部５３には、出力アンテナ５４ａを介してマイクロ波を発生するマグネトロン５４と、該マグネトロン５４を動作させる電圧を印加するための電圧印加手段(例えば、高圧トランス、磁界を与える永久磁石、コンデンサよりなる)５５等が設けられている。
【０００６】
一方、加熱室５１は、前後、上下、左右の六つの金属製の外壁５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，５６ｅ，５６ｆで囲繞されて六面体の箱形空間として形成されており、上面の外壁５６ｃには前記マグネトロン５４で発生されたマイクロ波５７を加熱室５１内に取り入れるための開口５８が設けられている。該開口５８とマグネトロン５４との間は導波管５９で接続されており、マグネトロン５４の出力アンテナ５４ａの部分で発生されたマイクロ波５７は、導波管５９及び開口５８を通って加熱室５１内に送り込まれる。さらに、加熱室５１内には、開口５８を通って加熱室５１内に送り込まれるマイクロ波５７を開口５８の部分で回転して拡散させるスターラファン６０、及び、加熱室５１内の被処理材６１を回転させて該被処理材６１にマイクロ波５７をムラ無く均一に当てるターンテーブル６２が設けられている。
【０００７】
このように構成された電子レンジ５０では、マグネトロン５４で発生されたマイクロ波５７は、導波管５９を通って加熱室内５１に送り込まれる。そして、加熱室５１内で、金属の外壁５６ａ〜５６ｆに次々とぶつかって跳ね返るマイクロ波５７が被処理材６１に当って吸収され、該被処理材６１を温めるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１０１０６２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のマイクロ波加熱装置では、マイクロ波５７の出力制御は、電圧印加手段５５がマグネトロン５４に印加する電圧をオン・オフする、すなわちマイクロ波５７の発生、遮断を繰り返すことによって行っていた。このため、被処理材２２を過熱させてしまう問題や温度ムラが生じる問題等が頻繁に発生し、加熱する際の調整が難しいという問題点があった。
【００１０】
また、温度ムラを無くすために、スターラファン６０やターンテーブル６２を必要とするため、装置が複雑となり大型化している問題や、コストアップの原因にもなっている問題があった。
【００１１】
そこで、マイクロ波によって被処理材を均一にムラなく加熱することができるとともに、小型化及びコスト低減を可能にするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、被処理材を加熱するための加熱室と、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、該マグネトロンに前記マイクロ波を発生させる電圧を印加する電圧印加手段とを備えるマイクロ波加熱装置において、前記加熱室は六つの外壁で囲まれる箱体として形成されているとともに、前記六つの外壁の室内側を向いている各内面を、各内面同士が互いに非平行で、かつ、各内面で反射するマイクロ波の入射角と反射角が非共役となるようにして設けたマイクロ波加熱装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、加熱室を囲繞している外壁の内面を、入射角と反射角が非共役状態となるようにして設けているので、加熱室内に送り込まれたマイクロ波は、加熱室の内面で順に反射されて拡散し、非処理材にムラなく均一に照射される。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記電圧印加手段は、上記マグネトロンの陽極に印加する電圧を連続的に変化させる電圧出力制御手段を有するマイクロ波加熱装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、マグネトロンの陽極電圧を連続的に変化させて調整することで、マイクロ波出力を連続比例制御することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、上記非処理材が冷凍食材であり、該冷凍食材の冷凍処理に用いるマイクロ波加熱装置を提供する。
【００１７】
この構成によれば、冷凍食材を冷凍処理する際に、冷凍食材にマイクロ波を均一に照射して冷凍食材における組成等の整列を図ることができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、被処理材を加熱するための加熱室と、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、該マグネトロンに前記マイクロ波を発生させる電圧を印加する電圧印加手段とを備えるマイクロ波加熱装置を用いて上記被非処理材を加熱するマイクロ波加熱方法であって、上記マグネトロンの陽極に印加する電圧を連続的に変化させて、前記被処理材に対する加熱ムラを制御するマイクロ波加熱方法を提供する。
【００１９】
この方法によれば、マグネトロンの陽極電圧を連続的に変化させて調整することで、マイクロ波出力を連続比例制御することができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の方法において、前記加熱室を囲繞している六つの外壁の室内側を向いている各内面が互いに非平行で、かつ、各内面において反射するマイクロ波の入射角と反射角を非共役にしてなる前記加熱室を用いるマイクロ波加熱方法を提供する。
【００２１】
この方法によれば、加熱室内に送り込まれたマイクロ波は、加熱室の内面で反射されて拡散し、非処理材にムラなく均一に照射される。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の方法において、上記非処理材が冷凍食材であり、該冷凍食材の冷凍処理に用いるマイクロ波加熱方法を提供する。
【００２３】
この方法によれば、冷凍食材を冷凍処理する際に、冷凍食材にマイクロ波を均一に照射して組成等の整列を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１記載の発明は、加熱室内に送り込まれたマイクロ波は、加熱室の内面で反射して拡散し、非処理材にムラなく均一に照射されるので、被処理材を均一に加熱することができる。また、加熱室内でマイクロ波が拡散されるので、従来必要としていたスターラファンやターンテーブルを省略することが可能になる。これにより、構造の簡略化が可能となり、小型化及びコストダウンに寄与できる。
【００２５】
請求項２記載の発明は、マイクロ波出力を連続比例制御して被処理材の加熱調整を細かく行うことができるので、加熱し過ぎや加熱ムラを無くすことができる。これにより、請求項１記載の発明の効果に加えて、さらに過熱や温度ムラの少ない、より均一な加熱を行うことができる。
【００２６】
請求項３記載の発明は、冷凍食材を冷凍処理する際、冷凍食材における組成の整列を図り、冷凍処理を効果的に行うことができる。
【００２７】
請求項４記載の発明は、マイクロ波の出力を連続比例制御して被処理材の加熱調整を細かく調整することができるので、過熱や温度ムラの少ない、より均一な加熱を行うことができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、加熱室内に送り込まれたマイクロ波を、加熱室の内面で反射させて拡散し、非処理材にムラなく均一に照射することができるので、請求項４記載の発明の効果に加えて、さらに過熱や温度ムラを無くすことができる。
【００２９】
請求項６記載の発明は、冷凍食材を冷凍処理する際、冷凍食材における組成の整列を図り、冷凍処理を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例に係るマイクロ波加熱装置の断面図。
【図２】本実施例のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生回路の概略構成図。
【図３】同上マイクロ過熱装置における電圧制御と熱量の関係を示す特性図。
【図４】従来のマイクロ波加熱装置の一例を示す説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、マイクロ波によって被処理材を均一にムラなく加熱することができるとともに、小型化及びコスト低減を可能にするという目的を達成するために、被処理材を加熱するための加熱室と、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、該マグネトロンに前記マイクロ波を発生させる電圧を印加する電圧印加手段とを備えるマイクロ波加熱装置において、前記加熱室は六つの外壁で囲まれる箱体として形成されているとともに、前記六つの外壁の室内側を向いている各内面を、各内面同士が互いに非平行で、かつ、各内面で反射するマイクロ波の入射角と反射角が非共役となるようにして設けたことにより実現した。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明のマイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法について、好適な実施例を添付図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は本発明に係るマイクロ波加熱装置を示す断面図である。なお、以下の説明において、図１の左右方向左側を装置の左方、右側を装置の右方とし、また上下方向上側を装置の上方、下側を装置の下方、紙面に垂直な手前側方向を装置の前側、奥側方向を装置の後側として説明する。
【００３４】
図１において、マイクロ波加熱装置１０は、加熱室１１を有する装置本体１２と、電源部１３と、操作部(図示せず)とを備えている。
【００３５】
前記電源部１３は、加熱室１１の外側に配設されている。該電源部１３には、出力アンテナ１４を介してマイクロ波を発生するマグネトロン１５と、該マグネトロン１５を動作させる電圧を印加するための電圧印加手段(例えば、高圧トランス、磁界を与える永久磁石、コンデンサよりなる)１６が設けられている。また、該電圧印加手段１６には、前記マグネトロン１５の陽極１５ａ(図２参照)に電圧を連続的に変化させて印加し、該マグネトロン１５で発生するマイクロ波１８の出力の大きさを調整するための電圧出力制御手段１７が設けられている。
【００３６】
一方、加熱室１１は、前後、上下、左右の六つの金属製の外壁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆで囲繞されて六面体の空間を画成してなる箱体として形成されており、右側の外壁１９ｆには前記マグネトロン１５で発生されたマイクロ波１８を加熱室１１内に取り入れる開口２０が設けられている。なお、前側の外壁１９ｂは、加熱室１１内に被処理材２１を出し入れするために開閉可能に形成されている。
【００３７】
また、加熱室１１の開口２０と前記マグネトロン１５との間は導波管２１で接続されており、マグネトロン１５の出力アンテナ１４部分で発生されたマイクロ波１８は、導波管２１を通って開口２０から加熱室１１内に送り込まれる。さらに、加熱室１１内には、被処理材２２を載置しておく載置テーブル２３が設けられている。なお、該載置テーブル２３は、回転しても回転しなくてもよい。
【００３８】
前記加熱室１１を形成している各外壁１９ａ〜１９ｆの各内面１１９，１１９…は、加熱室１１内に送り込まれたマイクロ波１８が各内面１１９，１１９…において、その内面１１９，１１９…にぶつかり跳ね返って反射するとき、該マイクロ波１８の入射角と反射角が非共役となるように適宜の角度を有して傾斜し、各内面１１９，１１９…同士が互いに非平行な状態をなすようにして設けられている。
【００３９】
図２は、マイクロ波加熱装置１０のマイクロ波発生回路３０の構成図である。このマイクロ波発生回路３０は、マグネトロン１５の陽極１５ａ側に電圧出力制御手段１７を有する前記電圧印加手段１６が接続され、マグネトロン１５の陰極１５ｂ側がノイズフィルタ２２を介してグランドＥにアースされている。このマイクロ波発生回路では、マグネトロン１５の陽極１５ａに印加させる電圧を、電圧印加手段１６の電圧出力制御手段１７により連続的に変化させて行くと、マグネトロン１５で発生するマイクロ波１８の出力の大きさが連続的に比例制御される。
【００４０】
次に、このように構成されたマイクロ波過熱装置１０の作動を説明する。マグネトロン１５の陽極１５ａに電圧が印加されると、マグネトロン１５から出力アンテナ１４を介してマイクロ波１８が発生し、このマイクロ波１８が、導波管２１を通って開口２０から加熱室１１内に送り込まれる。加熱室１１内に送り込まれたマイクロ波１８は、外壁１９ａ〜１９ｆの金属製の内面１１９，１１９…でぶつかって跳ね返り、すなわち外壁１９ａ〜１９ｆの内面１１９，１１９…でそれぞれ反射しながら拡散され、この拡散されたマイクロ波１８が載置テーブル２３上の非処理材２２に当たって吸収され、該非処理材２２を加熱処理する。
【００４１】
また、加熱室１１内でマイクロ波１８が反射されるとき、加熱室１１を画成している外壁１９ａ〜１９ｆの内面１１９，１１９…は、それぞれ入射角と反射角が非共役となるように適宜の角度を有して傾斜し、各内面１１９，１１９…同士が互いに非平行な状態にして設けられているので、マイクロ波１８は各面で拡散反射され、その拡散されたマイクロ波１８が非処理材２２にムラなく均一に照射されて吸収される。
【００４２】
さらに、電圧出力制御手段１７の調整により、マグネトロン１５の陽極１５ａに印加させる電圧を連続的に変化させて行くと、マグネトロン１５で発生すマイクロ波１８の出力の大きさも連続的に比例制御される。このように、マグネトロン１５で発生すマイクロ波１８の出力を連続的に比例制御すると、被処理材２２の加熱調整を細かく行うことができ、加熱し過ぎや加熱ムラを無くすことができる。
【００４３】
図３は、実験により得られた電圧と熱量の関係を示す特性図である。すなわち、図３では、電圧出力制御手段１７の調整により、マグネトロン１５の陽極１５ａに印加させる電圧を７５ボルト(Ｖ)から９５ボルト(Ｖ)まで連続的に変化させたとき、マイクロ波加熱装置１０内で得られた熱量(kJ/H)を示している。この特性図から、マグネトロン１５の陽極１５ａに印加させる電圧を連続的に変化させると、これに比例して熱量も連続的に変化することがわかる。これから、マグネトロン１５の陽極１５ａに印加させる電圧を、被処理材２２を加熱処理する程度に応じて変化させることにより、被処理材２２に対しての加熱し過ぎや加熱ムラを無くすことができることがわかる。
【００４４】
したがって、以上の説明から、本実施例によるマイクロ波過熱装置１０によれば、過熱や温度ムラのない、より均一な過熱を行うことができることになる。
【００４５】
なお、上記実施例では、被処理材２２を加熱する場合について説明したが、例えば非処理材２２が冷凍食材であり、該冷凍食材の冷凍処理をする際に、該冷凍食材にマイクロ波を均一に照射して該冷凍食材における組成の整列を図るようにすると、冷凍効率等を向上させることができる。したがって、本実施例のマイクロ波過熱装置１０は、このように冷凍食材を冷凍処理する際にも使用することができるものである。このマイクロ波過熱装置１０を冷凍処理に使用した場合は、冷凍処理効果を向上させることができる。
【００４６】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明は被処理材２２を加熱する場合について説明したが、非処理材２２が冷凍食材であり、この冷凍食材の冷凍処理をする際に、冷凍食材にマイクロ波を均一に照射して組成物質の整列を図る場合にも応用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０      マイクロ波加熱装置
１１      加熱室
１２      装置本体
１３      電源部
１４      出力アンテナ
１５      マグネトロン
１６      電圧印加手段
１７      電圧出力制御手段
１８      マイクロ波
１９ａ〜１９ｆ      外壁
２０      開口
２１      導波管
２２      非処理材
２３      載置テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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