(57)【要約】【課題】複品すべてをほぼ均一な温度に加熱できるマイクロ波加熱装置を提供する。【解決手段】マイクロ波を放射する回転アンテナ３８、３９を、温度検出手段６３からの温度情報に基づき駆動して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段４１１を備え、前記回転アンテナ３８、３９は放射指向性の強い部位を有するとともに、前記制御手段４１１は、前記温度検出手段６３で検出した各被加熱物の温度の差が所定値内の場合は少なくとも一つの回転アンテナの放射指向性の強い部位を低温部分に向けて局所集中加熱を行わせるとともに、残りの回転アンテナは回転させ続ける構成としてある。これにより、加熱室内にある被加熱物の温度差が所定値内の場合各被加熱物の温度をほぼ均一な温度まで効率よく加熱することができる。【選択図】図２
2008256320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波によって加熱される被加熱物の温度を検出する温度検出手段と、前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波を加熱室に放射する複数の回転アンテナと、前記各回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づき駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段とを備え、前記回転アンテナは放射指向性の強い部位を有するとともに、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した各被加熱物の温度の差が所定値内の場合は少なくとも一つの回転アンテナの放射指向性の強い部位を低温部分に向けて局所集中加熱を行わせるとともに、残りの回転アンテナは回転させる構成としたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波によって加熱される被加熱物の温度を検出する温度検出手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管に接続された横長の加熱室と、被加熱物を載置するため前記加熱室内に配置された載置台と、前記加熱室内の前記載置台より上方に形成される被加熱物収納空間と、前記加熱室内の前記載置台より下方に形成されるアンテナ空間と、前記導波管内のマイクロ波を前記加熱室内に放射するため前記導波管から前記アンテナ空間であって前記加熱室の横長方向に沿って配置された放射指向性を有する２つの回転アンテナと、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づき前記駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した各被加熱物の温度の差が所定値内の場合は少なくとも一つの回転アンテナの放射指向性の強い部位を低温部分に向けて局所集中加熱を行わせるとともに、他方の回転アンテナは回転させ構成としたマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
制御手段は、所定値未満の場合は各回転アンテナを回転させ続けるとともに、所定値以上になると各回転アンテナの放射指向性の強い部位を低温部に向けるように制御する請求項１または２記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物を誘電加熱するマイクロ波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジは、代表的な被加熱物である食品を直接的に加熱できるので、鍋や釜を準備する必要がない簡便さでもって生活上不可欠な機器になっている。電子レンジは、マイクロ波が伝搬する加熱室のうち食品を収納する空間の大きさが、幅方向寸法及び奥行き方向寸法が凡そ３００〜４００ｍｍ前後、高さ方向寸法が凡そ２００ｍｍ前後である。そして、この種のマイクロ波加熱装置は、従来１つの放射アンテナを備え、そのアンテナを回転駆動させる構成となっていた。
【０００３】
一方、近年、食材を収納する空間の底面をフラットにし、さらに幅寸法を４００ｍｍ以上として奥行き寸法よりも比較的大きくし、食器を複数個並べて加熱できるように利便性を高めた横長の加熱室形状を持った製品が実用化されてきているが、このような幅方向寸法が大きい加熱室にあっては、複数の食器に載置された食品を同時に加熱するために加熱の均一性を高める必要があった。
【０００４】
そこでこのような加熱室における加熱の均一性を高める方策として複数の放射アンテナを備えるものが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００６―２８６４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で開示されたマイクロ波加熱装置においては、目的に応じて局所集中加熱が可能となり、均一加熱も現実のものとなったが、温度差のある複品加熱に際し、それら各複品の温度差が似通っている場合、例えば１０℃〜２０℃程度の差の場合によっては複数のアンテナすべてを用いて低温部側の被加熱物を局所加熱するとその部分の温度が大きく上昇してそれ以外の部分の被加熱物との間に温度差が生じてしまい、複数のアンテナすべてを回転させ続けて均一加熱をすると温度差が残ったままで加熱終了してしまい、また、被加熱物の中でもそれぞれそのマイクロ波吸収率が違うことからその温度上昇度合いに差が出るなどして、複品のすべてをほぼ同じ温度に加熱することはいまだ十分とはいえない状況であった。
【０００６】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、温度差があるもののその温度差がそれほど大きくない複品であってもその中にある複品をほぼ同じ温度に効率よく加熱することができるマイクロ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】
【０００７】
本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波によって加熱される被加熱物の温度を検出する温度検出手段と、前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波を加熱室に放射する複数の回転アンテナと、前記各回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づき駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段とを備え、前記回転アンテナは放射指向性の強い部位を有するとともに、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した各被加熱物の温度の差が所定値内の場合は少なくとも一つの回転アンテナの放射指向性の強い部位を低温部分に向けて局所集中加熱を行わせるとともに、残りの回転アンテナは回転させる構成とした。
【０００８】
上記構成によれば、加熱室内にある被加熱物の温度差が所定値内の場合はその温度差内で低い温度の被加熱物に一つの回転アンテナの放射指向性の強い部位を向けて局所加熱をしながら残りの回転アンテナを回転させて加熱室内すべての被加熱物を加熱する均一加熱を行うことになり、マイクロ波吸収率の異なる被加熱物が複数あってその温度差が比較的少ない場合でも各被加熱物の温度をほぼ均一な温度まで効率よく加熱することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のマイクロ波加熱装置によれば、マイクロ波吸収率の異なる被加熱物や温度差がそれほど大きくない被加熱物が複数あっても各被加熱物の温度をほぼ均一な温度まで効率よく加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波によって加熱される被加熱物の温度を検出する温度検出手段と、前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波を加熱室に放射する複数の回転アンテナと、前記各回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づき駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段とを備え、前記回転アンテナは放射指向性の強い部位を有するとともに、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した各被加熱物の温度の差が所定値内の場合は少なくとも一つの回転アンテナの放射指向性の強い部位を低温部分に向けて局所集中加熱を行わせるとともに、残りの回転アンテナは回転させる構成としてあり、加熱室内にある被加熱物の温度差が所定値内の場合はその温度差内で低い温度の被加熱物に一つの回転アンテナの放射指向性の強い部位を向けて局所加熱をしながら残りの回転アンテナを回転させて加熱室内すべての被加熱物を加熱する均一加熱を行うことになり、マイクロ波吸収率の異なる被加熱物が複数あってその温度差が比較的少ない場合でも各被加熱物の温度をほぼ均一な温度まで効率よく加熱することができる。
【００１１】
第２の発明は、マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波によって加熱される被加熱物の温度を検出する温度検出手段と、前記マイクロ波発生手段からマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管に接続された横長の加熱室と、被加熱物を載置するため前記加熱室内に配置された載置台と、前記加熱室内の前記載置台より上方に形成される被加熱物収納空間と、前記加熱室内の前記載置台より下方に形成されるアンテナ空間と、前記導波管内のマイクロ波を前記加熱室内に放射するため前記導波管から前記アンテナ空間であって前記加熱室の横長方向に沿って配置された放射指向性を有する２つの回転アンテナと、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づき前記駆動手段を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出した各被加熱物の温度の差が所定値内の場合は少なくとも一つの回転アンテナの放射指向性の強い部位を低温部分に向けて局所集中加熱を行わせるとともに、他方の回転アンテナは回転させ構成としてあり、前記第１の発明と同様の効果が得られる。
【００１２】
第３の発明は、第１、第２の発明において、制御手段は、所定値未満の場合は各回転アンテナを回転させ続けるとともに、所定値以上になると各回転アンテナの放射指向性の強い部位を低温部に向けるように制御する構成としてあり、各被加熱物の温度差に応じて最適な加熱が可能となり、各被加熱物を効率的にほぼ均一な温度に加熱できる。
【００１３】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１から図４は本発明に係る代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジの構成図で、図１は正面から見た断面図、図２は図１のＡ−Ａ’断面図、図３は図１のＢ−Ｂ’断面図、図４は図１のＣ−Ｃ’断面図である。
【００１５】
電子レンジ３１は、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロン３２から放射されたマイクロ波を伝送する導波管３３と、導波管３３の上部に接続され幅方向寸法（約４１０ｍｍ）が奥行き方向寸法（約３１５ｍｍ）より大きい形状の加熱室３４と、代表的な被加熱物である食品（図示せず）を載置するため加熱室３４内に固定され、セラミックやガラスなどの低損失誘電材料からなるためにマイクロ波が容易に透過できる性質の載置台３５と、加熱室３４内の載置台３５より上方に形成されて実質的に食品を収納できるスペースとなる被加熱物収納空間３６と、加熱室３４内の載置台３５より下方に形成されるアンテナ空間３７と、導波管３３内のマイクロ波を加熱室３４内に放射するため、導波管３３からアンテナ空間３７にわたり、加熱室３４の幅方向に対して対称位置に取り付けられた二つの回転アンテナ３８、３９と、回転アンテナ３８、３９を回転駆動できる代表的な駆動手段としてのモータ４０、４１と、前記加熱室３４内に置かれた被加熱物の温度を検出する赤外線センサー等の温度検出手段６３と、前記温度検出手段６３からの温度情報に基づきモータ４０、４１を制御して回転アンテナ３８、３９の向きを制御する制御手段４１１とを有し、少なくとも一方の回転アンテナ３８、３９の放射指向性の強い部位を所定の向きに制御して特定の食品を集中加熱可能な構成としている。具体的にどのように制御しているかについては後述する。
【００１６】
回転アンテナ３８、３９は、導波管３３と加熱室底面４２との境界面に設けられた直径約３０ｍｍで略円形の結合孔４３、４４を貫通する直径約１８ｍｍで略円筒状の導電性材料から成る結合部４５、４６と、結合部４５、４６の上端にかしめや溶接などで電気的に接続されて一体化され、概ね垂直方向よりも水平方向に広い面積を有する導電性材料から成る放射部４７、４８とを備え、結合部４３、４４の中心が回転駆動の中心となるようにモータ４０、４１のシャフト４９、５０と嵌合された構成とし、放射部４７、４８は回転の方向に対して形状が一定ではないために放射指向性がある構成としている。
【００１７】
導波管３３は図３のように上から見てＴ字型を成し、左右対称な形状であるため、マグネトロン３２から結合部４５、４６までの距離が等しく、かつ結合部４５、４６は加熱室３４の幅方向に対しても対称位置に取り付けられているので、マグネトロン３２から放射されるマイクロ波は導波管３３、回転アンテナ３８、３９を介して加熱室３４内にほぼ均等に分配される。なお、この導波管は直線状としてその一方端にマグネトロンを設け、他方に各回転アンテナを配置する構成とすることも可能である。
【００１８】
放射部４７、４８は同一の形状で、放射部上面５１、５２が略四辺形にＲを有する形状で、そのうち対向する２辺には加熱室底面４２側に曲げられた放射部曲げ部５３、５４を有し、その２辺の外側へのマイクロ波の放射を制限する構成である。加熱室底面４２と放射部上面５１、５２までの距離は約１０ｍｍ程度とし、放射部曲げ部５３、５４は、それよりも約５ｍｍ程度低い位置に引き下げられている。そして残る２辺は結合部４５、４６から端部までの水平方向の長さが異なり、結合部の中心からの長さが７５ｍｍ程度の端部５５、５６、結合部の中心からの長さが５５ｍｍ程度の端部５７、５８を構成している。また端部の幅方向の寸法はいずれも８０ｍｍ以上としている。この構成において回転アンテナ３８、３９は、結合部４５、４６から端部５７、５８の方向への放射指向性を強くすることができる。
【００１９】
また、回転アンテナを所定の向きに向けるためには、モータ４０、４１としてステッピングモータを用いるとか、あるいは一定回転のモータであっても基準位置を検出して通電時間を制御するなどいろいろな方法が考えられる。
【００２０】
次に具体的な制御について説明を加える。図２において、設定手段６０がドア６１の下部に配置され、使用者が設定手段６０を用いてマイクロ波出力や加熱時間或は自動加熱を設定すると、その設定した内容に基づき、制御手段４１１はマグネトロン３２やモータ４０、４１等を制御する。６２は温度検出手段６３からの温度情報に基づき回転アンテナ３８、３９の駆動形態を決定するアンテナ駆動形態判定手段６２で、温度検出手段６３が検出した複品の各被加熱物温度の温度差が所定値、例えば１０℃〜２０℃の範囲内であれば一方の回転アンテナ３８の指向性の強い部位を各被加熱物の中でもっとも低い温度を示す低温被加熱物(以下、低温部と称す)に向け、他方の回転アンテナ３９は一定速度で回転させ、所定値未満の場合は両回転アンテナ３８、３９とも一定速度で回転させ、所定値以上であれば両回転アンテナ３８、３９とも放射指向性の強い部分を低温部に向けるようにするものである。
【００２１】
上記構成において、以下その動作を図５のフローチャートを用いて説明する。使用者が設定手段６０により加熱形態を設定すると、この設定内容に応じて制御手段４１１が動作を開始する。まず、ステップ１０１で温度検出手段６３から得られる各被加熱物間の温度差が所定値内かを判断し、所定値以内であればステップ１０２に移行して回転アンテナ３８の指向性の強い部位を低音部に向け、他方の回転アンテナ３９は一定速度で回転させる。これにより複品全体を均一加熱しつつその中で比較的低い温度の被加熱物を局所加熱することになり、その分温度の低い被加熱物の温度上昇率が高くなって比較的温度の高かった他の被加熱物の温度とほぼ同じ温度に短時間で追いつくことになる。
【００２２】
そして温度の低かった被加熱物の温度が他の被加熱物の温度に追いついて所定値未満になると、ステップ１０３でこれを判定し、ステップ１０４で両回転アンテナ３８、３９を一定速度で回転させ、被加熱物全体の均一加熱を行い、予め設定された仕上がり温度に達すると加熱を終了することになる。この加熱形態は例えば常温のご飯と冷蔵庫から取り出したお茶を同時に加熱するような場合となる。
【００２３】
一方、設定手段６０で加熱形態を設定して動作を開始したとき、温度検出手段４１１からの温度情報が所定値以上の場合は、ステップ１０１からステップ１０３へと移行してステップ１０５で両回転アンテナ３８、３９とも指向性の強い部位を温度の低い被加熱物に向け、これを集中加熱する。そしてこれら各被加熱物の温度が所定値に入ると、ステップ１０１に移行し、前述した動作を行うことになる。この加熱形態は各被加熱物間の温度差が大きい場合、例えば冷凍物と常温物が混在している場合となる。
【００２４】
また、前記設定手段６０で加熱形態を設定して動作を開始したとき、温度検出手段４１１からの温度情報が所定値未満の場合は、ステップ１０１からステップ１０３へと移行してステップ１０３で両回転アンテナ３８、３９とも一定速度で加熱することになる。これは各被加熱物とも常温に近い温度のものの場合となる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、加熱室３４の下側の共通の導波管３３に結合する二つの回転アンテナ３８、３９が横幅の広い加熱室３４の幅方向に対して対称位置に配置されるので、少なくとも左右対称の加熱分布となり、複品の均一加熱に好適である。また、このマイクロ波加熱装置は、一つの導波管３３に結合させた二つの回転アンテナ３８、３９の向きを制御するという極めて簡単な構成であり、庫内全体の均一加熱と局所集中加熱の切り替えに際しても、マイクロ波の結合状態を変えるようなリスクは無くて安全だし、隙間の管理のようなシビアな寸法管理もさほど必要ではないので、極めて現実的な構成で実現できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように、本発明にかかるマイクロ波加熱装置は、マイクロ波吸収率の異なる被加熱物や温度差がそれほど大きくない被加熱物が複数あっても各被加熱物の温度をほぼ均一な温度まで効率よく加熱することができ、食品などの各種誘電体の加熱、解凍、陶芸加熱、乾燥、焼結あるいは生体化学反応等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１のマイクロ波加熱装置の正面断面構成図
【図２】同マイクロ波加熱装置の側面断面構成図
【図３】同マイクロ波加熱装置の平面断面構成図
【図４】同マイクロ波加熱装置の他の平面断面構成図
【図５】同マイクロ波加熱装置における動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００２８】
３１  電子レンジ（マイクロ波加熱装置）
３２  マグネトロン（マイクロ波発生手段）
３３  導波管
３４  加熱室
３５  載置台
３６  被加熱物収納空間
３７  アンテナ空間
３８、３９  回転アンテナ
４０、４１  モータ（駆動手段）
４１１  制御手段
６０  設定手段
６２  アンテナ駆動形態判定手段
６３  温度検出手段
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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