(57)【要約】【課題】  被加熱物の温度上昇にともなうインピーダンス変化に対して整合回路の回路定数を適正に制御し整合状態を維持することを目的とする。【解決手段】  整合回路６は可変インダクタ６ａとコンデンサ６ｂ−１〜４とから構成され、反射電力検知手段４の検出信号によって、加熱開始後に前記コンデンサは切り替え手段６ｃ−１〜３によって容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持する構成とした。これにより、整合回路６の小型化と調理に必要な整合状態を満たし、効率よく食品の解凍、加熱を実現できる。【選択図】  図１
2005056781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源と、前記高周波電源の出力によって被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極と高周波電源との間に接続され前記高周波電源とインピーダンス整合をとる整合回路と、前記高周波電源と前記整合回路の間に接続され前記整合回路から前記高周波電源に反射する電力を検知する反射電力検知手段とを備え、前記整合回路は、可変インダクタとコンデンサを有し、前記反射電力検知手段の検出信号によって加熱開始後に切り替え手段により前記コンデンサの容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持する構成とした高周波加熱装置。
【請求項２】
反射電力検知手段が検出する反射電力の値が所定の閾値以上になると切り替え手段によって整合回路に備えられたコンデンサの容量を増加する構成とした請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
整合回路のコンデンサ容量を切り替える切り替え手段は、接点手段により構成した請求項１または２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
高周波電源と、前記高周波電源の出力によって被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極と高周波電源との間に接続され前記高周波電源とインピーダンス整合をとる整合回路と、前記電極間の被加熱物の温度を計測する温度計測手段とを備え、前記整合回路は、可変インダクタとコンデンサを有し、前記温度計測手段が計測した被加熱物の温度が閾値を超えると切り替え手段により前記コンデンサの容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持する構成とした高周波加熱装置。
【請求項５】
温度計測手段は非接触で温度を計測する赤外線センサによって構成した請求項４に記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
温度計測手段の計測する被加熱物の温度が所定の閾値を超えると加熱調理終了と判定し高周波電源を停止する構成とした請求項４または５に記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
整合回路に備えられたコンデンサの容量を切り替えてからの経過時間を計測するタイマー手段を備え、切り替え手段によってコンデンサの容量を切り替えてから次に容量を切り替える閾値に達するまでの時間が、前記タイマー手段で設定される時間以上の場合に加熱終了と判断し、高周波電源を停止する構成とした請求項１〜６のいずれか１項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、高周波による解凍や高周波誘電加熱によって食品等を加熱調理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、高周波による解凍や高周波誘電加熱によって食品等を加熱調理する高周波加熱装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般的に、このような高周波加熱装置においては、高周波電源はいくつかの電力増幅回路を経て、食品の加熱に必要な電力まで増幅する構成となっている。例えば、家庭用電子レンジと同等あるいはそれ以上の解凍能力を得ようとすると、電極に与える電力としては２００Ｗないしは３００Ｗ程度の電力を必要とする。
【０００４】
そして、加熱する負荷となる食品は、その形状、種類は多種多様であり、その種類及び形状によって食品を挿入した状態での電極間のインピーダンスは大きく変化する。また、食品の解凍状態によってもインピーダンスは大きく変動し、解凍初期状態と解凍が進んだ状態では負荷を挿入した状態での電極のインピーダンスは異なっている。この状態を吸収し、電力を負荷である食品に効率よく伝達するために、電力増幅回路と電極の間に整合回路が挿入されており、その構成要素である可変インダクタと可変コンデンサの値を逐次変化させることでインピーダンスの整合を維持するようになっている。
【特許文献１】特開平０８−２５５６８２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、食品のインピーダンスはその形状及び温度によって大きく異なるため、あらゆる食品に対応するためには、整合回路はかなり大きな可変幅を持たなければならなくなる。一方、家庭用の加熱装置を想定した場合、装置内部に収容できる部品のサイズにはおのずと制限がある。このため、可変インダクタあるいは可変コンデンサの可変幅も制限されてしまうものである。特に、可変コンデンサの構成としては、複数の半円板状の電極を対向させ、相互の対向面積を変化させることでその容量を変化させる可変容量コンデンサが知られているが、これを用いると、電極が摺動するため電極間に比誘電率が高い誘電体を挿入することができず、装置が必要とする容量を実現するためには、可変コンデンサ自体のサイズの大型化が余儀なくされていた。この結果、コンデンサ部のサイズに加え、電極を摺動させる駆動部が加わり、整合回路全体のサイズが大型化し、高周波加熱装置自体の大型化を招いてしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記の従来の高周波加熱装置の課題を解決するものであり、整合回路の小型化と調理に必要な整合状態を満たし、効率よく食品の解凍、加熱を実現できる高周波加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、整合回路は可変インダクタとコンデンサを有し、整合回路から高周波電源に反射する電力を検知する反射電力検知手段の検出信号によって加熱開始後に切り替え手段によりコンデンサの容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持する構成としたものである。
【０００８】
これによって、食品の解凍、加熱が進行し、食品のインピーダンスが変化しても反射電力検知手段によって反射電力の増加を検出し、コンデンサの容量を切り替えることによって整合状態を維持することができるため、整合回路の小型化と調理に必要な整合状態を満たし、効率よく食品の解凍、加熱調理をすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の高周波加熱装置は、整合回路は可変インダクタとコンデンサを有し、被加熱物の温度を計測する温度計測手段が計測した被加熱物の温度が閾値を超えると、切り替え手段により前記コンデンサの容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持する構成としたものである。
【００１０】
これによって、食品の解凍、加熱が進行し、食品のインピーダンスが変化しても温度計測手段によって被加熱物の温度を計測し、コンデンサの容量を切り替えることによって、加熱中、常に整合状態を維持することができるため、整合回路の小型化と調理に必要な整合状態を満たし、効率よく食品の解凍、加熱調理をすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高周波加熱装置は、整合回路の小型化と調理に必要な整合状態を満たし、効率よく食品の解凍、加熱を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、高周波電源と、前記高周波電源の出力によって被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極と高周波電源との間に接続され前記高周波電源とインピーダンス整合をとる整合回路と、前記高周波電源と前記整合回路の間に接続され前記整合回路から前記高周波電源に反射する電力を検知する反射電力検知手段とを備え、前記整合回路は、可変インダクタとコンデンサを有し、前記反射電力検知手段の検出信号によって加熱開始後に切り替え手段により前記コンデンサの容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持する構成としたことにより、食品の解凍、加熱が進行し、食品のインピーダンスが変化しても反射電力検知手段によって反射電力の増加を検出し、コンデンサの容量を切り替えることによって整合状態を維持することができるため、整合回路の小型化と調理に必要な整合状態を満たし、効率よく食品の解凍、加熱調理をすることが可能となる。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明の高周波加熱装置において、反射電力検知手段が検出する反射電力の値が所定の閾値以上になると切り替え手段によって整合回路に備えられたコンデンサの容量を増加する構成としたことにより、食品が加熱されそのインピーダンスが変化して反射電力が増加しその値が閾値を超えるとコンデンサを切り替えて整合状態を維持することができるので、効率よく食品の加熱を行うことができる。
【００１４】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の高周波加熱装置において、整合回路のコンデンサ容量を切り替える切り替え手段は、接点手段により構成したことにより、接点手段を切り替えることで整合回路のコンデンサ容量を切り替え、食品の加熱状態に即したコンデンサ容量によって負荷整合を維持することができるので、効率よく食品の加熱を行うことができる。また、コンデンサの切り替えに接点手段を用いたことによって、整合回路のサイズを小型にすることができ、高周波加熱装置の小型化を実現することが可能となる。
【００１５】
第４の発明は、高周波電源と、前記高周波電源の出力によって被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極と高周波電源との間に接続され前記高周波電源とインピーダンス整合をとる整合回路と、前記電極間の被加熱物の温度を計測する温度計測手段とを備え、前記整合回路は、可変インダクタとコンデンサを有し、前記温度計測手段が計測した被加熱物の温度が閾値を超えると切り替え手段により前記コンデンサの容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持する構成とした高周波加熱装置としたことによって、温度計測手段によって被加熱物の温度を計測し、コンデンサの容量を切り替えることによって、加熱中、常に整合状態を維持することができるため、整合回路の小型化と調理に必要な整合状態を満たし、加熱調理中において常に整合状態を維持することができ、効率の良い加熱調理を行うことができる。
【００１６】
第５の発明は、特に、第４の発明の高周波加熱装置において、温度計測手段は非接触で温度を計測する赤外線センサによって構成したことにより、食品に接することなく食品の温度を計測することができるので、衛生的な高周波加熱装置を提供することができるとともに、食品の温度を計測しながら整合回路のコンデンサ容量を切り替え適切な容量を選択することができるので、加熱調理中において常に整合状態を維持することができ効率の良い加熱調理を行うことができる。
【００１７】
第６の発明は、特に、第４または５の発明の高周波加熱装置において、温度計測手段の計測する被加熱物の温度が所定の閾値を超えると加熱調理終了と判定し高周波電源を停止する構成としたことにより、食品の温度が過剰に上昇する前に調理を終了するので、特に解凍調理において過加熱による調理ミスを防ぐことが可能となる。
【００１８】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれかの発明の高周波加熱装置において、整合回路に備えられたコンデンサの容量を切り替えてからの経過時間を計測するタイマー手段を備え、切り替え手段によってコンデンサの容量を切り替えてから次に容量を切り替える閾値に達するまでの時間が、前記タイマー手段で設定される時間以上の場合に加熱終了と判断し、高周波電源を停止する構成としたことにより、食品の温度が過剰に上昇する前に調理を終了するので、特に解凍調理において過加熱による調理ミスを防ぐことが可能となる。
【００１９】
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。
【００２０】
（実施の形態１）
図１〜図３は本発明の実施の形態１における高周波加熱装置を示したものである。
【００２１】
図１に示すように、冷凍食品等の被加熱物１は、電極２、すなわち、一対の電極２ａ、２ｂに挟み込まれるように載置され、高周波電源３からの電極２への出力、例えば食品の解凍に適した１３．５６ＭＨｚや２７．１２ＭＨｚ等の高周波電界を加えられることで誘電加熱される。高周波電源３は、水晶発振子等によってその発振周波数を決定する発振回路と、発振回路の出力を電力増幅し食品の解凍に必要な電力まで増幅する主電力増幅器から構成されている。
【００２２】
また、前記電極２と高周波電源３との間には、高周波電源３とインピーダンス整合をとる整合回路６が接続され、高周波電源３と整合回路６の間には、整合回路６から高周波電源３に反射する電力を検知する反射電力検知手段４が接続されている。反射電力は反射電力検知手段４によって検知され、制御部５によって整合回路６に備えられた可変インダクタ６ａとコンデンサ６ｂ−１〜４の値を適宜組み合わせ、反射電力が最少となるように設定される。このため、被加熱物１の形状、種類や電極２ａ、２ｂ間の距離によって電極間のインピーダンスが変化しても、高周波電源３とのインピーダンス整合状態を維持し、被加熱物１に効率よく高周波電力を伝達することができるようになっている。
【００２３】
また、整合回路６に備えられたコンデンサは、固定成分であるコンデンサ６ｂ−１と、被加熱物１のインピーダンス条件によって切り替え手段６ｃ−１〜３のオンオフによって適宜最適な値が選択されるコンデンサ６ｂ−２〜４とから構成されている。そして、制御部５が反射電力検知手段４の検出信号によって加熱開始後に切り替え手段６ｃ−１〜３により前記コンデンサの容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持するように構成している。切り替え手段６ｃ−１〜３は、リレー等の接点手段よりなり、コンデンサ容量を切り替えるようにしている。
【００２４】
図２は、被加熱物１の加熱開始から調理終了までに整合状態を維持するために整合回路６に備えられた可変インダクタ６ａ及びコンデンサ６ｂ−１〜４がどのような値をとるべきかを示している。
【００２５】
この図で示されるように、被加熱物１の加熱が始まると、整合状態を維持するためには可変インダクタ６ａのインダクタンスは暫減させなければならない。また、逆にコンデンサの値は、はじめ一端減少させた後、今度は徐々に増加させる必要がある。そして、加熱調理終了近辺では可変インダクタ６ａ、コンデンサともにその変化量が小さくなる。しかしながら、このようにコンデンサを連続的に変化させるためには、例えば、コンデンサの対向する電極面積を連続的に可変させその容量値を可変するいわゆるバリコン（可変容量コンデンサ）が必要となってくるが、バリコンはその容量値を可変するために電極を稼動させる必要があり、その駆動のためにステッピングモータ等の位置制御が可能なモータを必要とし、整合回路６の大型化を回避することが困難である。そこで、本実施の形態１では、コンデンサの容量値の可変は切り替え手段６ｃ−１〜３、すなわち、リレー等の接点手段を用いて離散的に行うように構成している。
【００２６】
図３は、整合状態を維持するためにコンデンサの容量とインダクタンスの値を変化させる様子を模式的に示した。コンデンサ６ｂ−１〜４の切り替えは、反射電力検知手段４の検出信号を制御部５が読み取り、反射電力の値が所定の閾値以上になると、コンデンサの容量を増加させるように切り替え手段６ｃ−１〜３をオンオフ制御している。例えば、コンデンサ６ｂ−２〜４をそれぞれ５０ｐＦ、１００ｐＦ、２００ｐＦというように構成すると、初期の容量値Ｃｏの状態から５０ｐＦずつ増加させることが可能である。
【００２７】
この結果、加熱調理中は常に反射電力は所定の閾値以下の状態に維持することができるので、常に被加熱物１へ効率よく加熱電力を供給することができ、効率の良い高周波加熱装置を実現することができるという効果を発揮することができる。
【００２８】
なお、図示していないが、整合回路６に備えられたコンデンサの容量を切り替えてからの経過時間を計測するタイマー手段を備えているものであり、切り替え手段６ｃ−１〜３によってコンデンサの容量を順次切り替え、最後に切り替えてから次に容量を切り替える閾値に達するまでの時間が、前記タイマー手段で設定される時間以上の場合に加熱終了と判断し、高周波電源３を停止する構成としており、これにより、食品の温度が過剰に上昇する前に調理を終了するので、特に解凍調理において過加熱による調理ミスを防ぐことを可能としている。
【００２９】
また、整合回路６のコンデンサ６ｂ−２〜４の容量切り替えに用いている切り替え手段６ｃ−１〜３は汎用のリレー等の接点手段で構成しており、その切り替えのタイミングにおいて、一旦、高周波電源３の出力を低下あるいは停止させてから切り替え手段６ｃ−１〜３のオンオフ操作を行っている。このようにすることによって、切り替え手段６ｃ−１〜３の接点の焼き付き等による損傷を未然に防ぐことができると同時に、接点に過剰な品質を求める必要が無くなり、整合回路６の小型化を図ることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図４、図５は本発明の実施の形態２における高周波加熱装置を示したものである。実施の形態１と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態２においては、図４に示すように、電極２ａ、２ｂ間の被加熱物１の温度を計測する温度計測手段７を備え、温度計測手段７が計測した被加熱物１の温度が閾値を超えると切り替え手段６ｃ−１〜３によりコンデンサの容量を順次増加するように切り替えて整合状態を維持する構成としたものである。そして、温度計測手段７は、この例では、被加熱物１の表面温度を非接触で計測する赤外線センサにより構成し、被加熱物１の加熱状態を監視するようにしている。
【００３２】
ここで、制御部５は温度計測手段７の出力信号を受けて被加熱物１の温度を計測し、その値によって整合回路６に備えられたコンデンサ６ｂ−２〜４を適宜切り替えて高周波電源３と電極２のインピーダンス整合を維持するように働いている。
【００３３】
図５は、被加熱物１の加熱調理開始から調理終了までの温度変化及び整合回路６のコンデンサの値、可変インダクタ６ａの値の変化を示している。この図に示しているように、被加熱物１の温度が上昇し閾値１、２に達するとコンデンサの容量値を順次大きくなるように切り替えることで、整合状態を維持することが可能であり、これによって加熱電力を効率よく被加熱物１に伝達し、効率の良い加熱調理が可能となる。
【００３４】
また、加熱調理の終了は被加熱物１の温度を常に監視し、閾値２を超えると加熱調理終了と判定し高周波電源を停止する構成とすることにより、食品の温度が過剰に上昇する前に調理を終了するので、特に解凍調理において過加熱による調理ミスを防ぐことが可能となる。なお、タイマー手段を備えることによる作用は、実施の形態１と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかる高周波加熱装置は、整合回路の小型化と調理に必要な整合状態を満たし、効率よく食品の解凍、加熱調理をすることが可能となるので、業務用や一般家庭用の高周波加熱装置の小型化のために有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における高周波加熱装置を示す回路図
【図２】同実施例の高周波加熱装置において整合状態を維持するために整合回路に備えられたコンデンサと可変インダクタのとるべき値の時間変化を示した図
【図３】同実施例の高周波加熱装置において整合回路のコンデンサとインダクタの時間変化を示した図
【図４】本発明の実施の形態２における高周波加熱装置を示す回路図
【図５】同実施例の高周波加熱装置における整合回路のコンデンサ及びインダクタの値の時間変化と被加熱物の温度変化を示した図
【符号の説明】
【００３７】
１  被加熱物
２  電極
３  高周波電源
４  反射電力検知手段
５  制御部
６  整合回路
６ａ  可変インダクタ
６ｂ−１〜４  コンデンサ
６ｃ−１〜３  切り替え手段
７  温度計測手段
【図１】
2005056781.tif 000003
【図２】
2005056781.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005056781.tif 000006
【図５】
2005056781.tif 000007