(57)【要約】      （修正有）【課題】周囲の環境温度の変化に影響を受けずに瞬時に加熱室内の無負荷、あるいは低負荷を検出できる加熱調理器を提供する。【解決手段】食品を収納する加熱室３と、前記加熱室３の下方に設けられ回転アンテナ５０が収納されるアンテナ収納室５と、前記加熱室３と前記アンテナ収納室５で構成される金属箱体３０と、該金属箱体３０内で前記加熱室３と前記アンテナ収納室５の空間を仕切るプレート３１と、前記アンテナ収納室５の下方に連結される導波管５２と、前記導波管５２に接続して設けられるマグネトロン４０と、前記マグネトロン４０の出力を制御する制御手段と、を備え、前記導波管５２の壁面に設けた導波管開口を貫通して誘電体製の貫通軸を配置し、前記導波管外部の前記貫通軸付近に、該貫通軸に流れる電流を検知する検出手段を設けた。【選択図】図３
2016045989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品を加熱する加熱室と、
前記加熱室の下方に設けられ回転アンテナが収納されるアンテナ収納室と、
前記加熱室と前記アンテナ収納室で構成される金属箱体と、
前記金属箱体内で前記加熱室と前記アンテナ収納室の空間を仕切るプレートと、
前記アンテナ収納室の下方に連結される導波管と、
前記導波管に接続して設けられるマグネトロンと、
前記導波管の下方に配置されるアンテナ駆動用モータと、
前記アンテナ駆動用モータに給電する電源基板と、を備え、
前記アンテナ駆動用モータは少なくともコイルと金属製のケースと、該ケースを貫通して設けられる誘電体製の回転軸で構成し、
前記アンテナ収納室と前記導波管を連結する導波管上面開口には前記回転アンテナの回転軸となる金属製のアンテナポストが挿入され、
前記回転軸は前記アンテナポストに連結されており、
前記回転軸は前記導波管の下方壁面に設けた導波管下面開口を貫通して配置され、
前記電源基板に前記アンテナ駆動用モータの電流変動を検知する検知手段を設けたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項２】
食品を収納する加熱室と、
前記加熱室の下方に設けられ回転アンテナが収納されるアンテナ収納室と、
前記加熱室と前記アンテナ収納室で構成される金属箱体と、
該金属箱体内で前記加熱室と前記アンテナ収納室の空間を仕切るプレートと、
前記アンテナ収納室の下方に連結される導波管と、
前記導波管に接続して設けられるマグネトロンと、
前記マグネトロンの出力を制御する制御手段と、を備え、
前記導波管の壁面に設けた導波管開口を貫通して誘電体製の貫通軸を配置し、
前記導波管外部の前記貫通軸付近に、該貫通軸に流れる電流を検知する検出手段を設けたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の加熱調理器において、
前記検知手段で検知される電流が所定値を超えたときに、前記加熱室内に負荷が無いか、あるいは極めて少量の負荷があると判断することを特徴とする加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品を加熱する加熱手段として、マイクロ波を発生するマグネトロンを備えた加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の加熱調理器であるオーブンレンジでは、加熱室での食品調理方法によって、マグネトロンの発振によるマイクロ波加熱や電気ヒータによるオーブン加熱等を選択して使用されている。また、近年のオーブンレンジは加熱室に載置した食品を回転しながら調理するテーブルを持たない、ターンテーブルレス式のオーブンレンジが主流である。ターンテーブルレス式のオーブンレンジでは、マイクロ波加熱時に食品を直接、あるいは容器に入れて加熱室底面に載置して加熱を開始するのが一般的であり、加熱室内にターンテーブルがないため、加熱室内に入る大きさであれば、食品の大きさや形状によらず加熱することができる。
【０００３】
マグネトロンを発振させ、マイクロ波を加熱室内に供給して食品を加熱する電子レンジでは、多種多様な食品の温めに対応できるよう、マグネトロンから加熱室に通じる導波管などの伝送路の形状や整合状態を調整している。
【０００４】
ここで、食品や容器など加熱室内でマイクロ波エネルギーを吸収する物体を負荷と呼称する。食品などの特定の負荷に対して加熱性能の向上を図る場合、加熱対象の負荷に対して、高出力のマイクロ波を集中させる加熱方法が求められる。これは、加熱室内にマイクロ波を吸収し易い負荷が多量にある高負荷状態で、負荷にマイクロ波を集中させて加熱を行うことで、負荷である食品の加熱効率を向上させることができるからである。
【０００５】
一方、マイクロ波の集中加熱は、加熱室内に負荷がない（無負荷）か、あるいは極めて少量の負荷がある場合である低負荷状態でマイクロ波を加熱室に供給した場合に、加熱室の壁面や導波管でのマイクロ波の局所集中による異常加熱や、庫内で反射したマイクロ波によるマグネトロンの破損などの機器損傷が発生する要因になることがある。
【０００６】
例えば、加熱室内に食品を入れない場合や、容器だけを加熱室に入れた場合などに、使用者が加熱調理を誤って指示してマイクロ波を加熱室内に供給すると、上記の問題が発生することがあった。
【０００７】
また、マイクロ波が吸収されにくい冷凍食品や、水分の少ない食品を加熱する場合にも、低負荷時でのマイクロ波加熱と同様の問題が発生することがある。
【０００８】
そこで、加熱室内の食品などの負荷の状態を検知し、加熱室内に負荷が多量に存在する高負荷なのか、加熱室内に負荷が存在しない無負荷かあるいは負荷が極めて少量である低負荷なのかを判別し、加熱室内が無負荷かあるいは低負荷の場合には加熱を停止あるいは出力を下げる制御を行う、以下の方法が開示されている。
【０００９】
特許文献１には、ターンテーブル回転の際の負荷を検知する検知手段と、検知手段で検知した負荷の量が設定値以下の場合にはマグネトロンの動作を停止する停止制御手段とを備えた電子レンジが記載されている。
【００１０】
特許文献２には、マグネトロンのアノード電流の測定により、その電流値変化に応じて加熱室内の負荷の有無を判断し、高周波加熱装置の運転状態を検出する状態検出装置が記載されている。
【００１１】
特許文献３には、導波管の壁面に温度検出素子を備え、導波管壁面温度から負荷の有無を検出する高周波加熱装置が記載されている。
【００１２】
特許文献４には、調理庫内の電界を検出する電界センサを設け、電界センサの検出値の変化により上記食品の有無および形状を認識する制御部を設けた高周波加熱調理器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−７７５６号公報
【特許文献２】特開２００７−１７３１７１号公報
【特許文献３】特開昭６０−８１７９５号公報
【特許文献４】特開平５−１１８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、これらの先行技術文献では、例えばオーブン使用直後など加熱室内部や周囲の温度が室温と比べて高温である場合などに、無負荷あるいは低負荷を検知し難く、十分な判別が困難になる課題があった。以下、特許文献１〜４に記載の装置の課題について説明する。
（１）特許文献１に記載の加熱調理器は、ターンテーブル上に載置した負荷の重量でターンテーブルを回転させるモータのトルク変化を利用して、トルクに起因するモータ起電力の変化を検知するものであるが、ターンテーブル上に負荷を載置して加熱する加熱調理器の構成でなければ、無負荷あるいは低負荷を検知できない。つまり、ターンテーブル式の電子レンジに限定した発明であり、加熱室の底面に直に負荷を載置するターンテーブルレス式の電子レンジに適用することはできない。
（２）特許文献２に記載の高周波加熱装置の運転状態を検出する状態検出装置は、マグネトロン温度によるアノード電流の変化を利用したものであるが、オーブンレンジのオーブン機能使用時など、加熱室内部の温度とともにマグネトロン温度が高くなった場合に、無負荷あるいは低負荷の検知が困難となる。また、マグネトロンによるレンジ機能の連続使用時でも同様にマグネトロン温度が高く、狭い空間に本体が設置された状態でも排熱によりマグネトロンの温度上昇が生じるなど、検出誤差要因が多い。さらに、マグネトロンは熱容量が大きい電気部品であるため、温度変化が緩慢であり、瞬時に無負荷あるいは低負荷を検知できない。つまり、オーブン機能使用時などで温度上昇した場合に冷め難いことから、マグネトロンの温度変化は定量的に検出しにくく、検出に時間がかかる課題があった。
（３）特許文献３に記載の高周波加熱装置は、導波管壁面の温度を測定するため、加熱室温度などの周囲温度の影響を受けやすく、導波管壁面で検知した温度上昇が、負荷の発熱に起因する正常な温度上昇であるのか、低負荷での加熱に起因する異常な温度上昇であるのかの判別がしにくい課題があった。
【００１５】
また、導波管の壁面温度は一旦温度が上がってしまうと温度が下がりにくいため、繰り返し加熱を行う場合など、温度ばらつきが生じ、無負荷あるいは低負荷を検知できない課題があった。
（４）特許文献４に記載の高周波加熱調理器は、調理庫の壁面に電界センサを設け、ターンテーブルが回転して食品が回転する際の壁面における電界の変化を検知するが、負荷の種類や量によって、庫内の定在波が変化するため、必ずしも無負荷あるいは低負荷だけを検知することができなかった。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、連続した加熱運転などによる、加熱室内部や周囲の環境温度の変化などに影響を受けずに確実に加熱室内の負荷状態を検知し、無負荷あるいは低負荷を検知する、ターンテーブルレス式の加熱調理器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の加熱調理器は、食品を加熱する加熱室と、前記加熱室の下方に設けられ回転アンテナが収納されるアンテナ収納室と、前記加熱室と前記アンテナ収納室で構成される金属箱体と、前記金属箱体内で前記加熱室と前記アンテナ収納室の空間を仕切るプレートと、前記アンテナ収納室の下方に連結される導波管と、前記導波管に接続して設けられるマグネトロンと、前記導波管の下方に配置されるアンテナ駆動用モータと、前記アンテナ駆動用モータに給電する電源基板と、を備え、前記アンテナ駆動用モータは少なくともコイルと金属製のケースと、該ケースを貫通して設けられる誘電体製の回転軸で構成し、前記アンテナ収納室と前記導波管を連結する開口には前記回転アンテナの回転軸となる金属製のアンテナポストが挿入され、前記回転軸は前記アンテナポストに連結されており、前記回転軸は前記導波管の下方壁面に設けた導波管下面開口を貫通して配置され、前記電源基板に前記アンテナ駆動用モータの電流変動を検知する検知手段を設けた。
【００１８】
また、食品を収納する加熱室と、前記加熱室の下方に設けられ回転アンテナが収納されるアンテナ収納室と、前記加熱室と前記アンテナ収納室で構成される金属箱体と、前記金属箱体内で前記加熱室と前記アンテナ収納室の空間を仕切るプレートと、前記アンテナ収納室の下方に連結される導波管と、前記導波管に接続して設けられるマグネトロンと、前記マグネトロンの出力を制御する制御手段を備え、前記導波管の壁面に設けた導波管開口を貫通して誘電体製の貫通軸を配置し、該貫通軸に流れる電流を検知する検出手段を設けた。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加熱室内や周囲の温度変化がある場合でも瞬時に負荷状態を検知し、無負荷あるいは低負荷を検知できるターンテーブルレス式加熱調理器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１の加熱調理器本体を前面側から見た斜視図。
【図２】上記図１の加熱調理器の回転アンテナ周囲を拡大した斜視断面図。
【図３】上記図２の前面断面図。
【図４】実施例１の加熱調理器において、加熱室内に2Lの水負荷（高負荷）がある場合に、加熱室内にマイクロ波を供給した際に電流検知手段により検出される電流波形の一例。
【図５】実施例１の加熱調理器において、加熱室内に50mlの水負荷（低負荷）がある場合に、加熱室内にマイクロ波を供給した際に電流検知手段により検出される電流波形の一例。
【図６】実施例１の加熱調理器において、加熱室内に負荷がない状態（無負荷）で加熱室内にマイクロ波を供給した場合に電流検知手段により検出される電流波形の一例。
【図７】加熱室内の負荷量と電流検知手段により検出される電流の絶対値との関係を示したグラフ。
【図８】実施例２の加熱調理器本体を前面側から見た斜視図。
【図９】上記図８の前面断面図。
【図１０】実施例３の加熱調理器の回転アンテナ周囲を拡大した前面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、実施例１の加熱調理器を手前上方から見た斜視図である。
【００２３】
本実施形態例の加熱調理器は、マグネトロンによるマイクロ波加熱機能と、ヒータによるオーブン加熱機能を備えるオーブンレンジに適用した例であり、食品が載置されるプレートが回転しないターンテーブルレス式オーブンレンジである。
[全体構成]
まず、オーブンレンジの本体１の構造について説明する。
【００２４】
図１に示すように、オーブンレンジ（加熱調理器）の本体１は、前方が開口した加熱室３と、加熱室３の開口に開閉可能なドア２と、加熱室３の下方に機械室４と、アンテナ収納室５と、を備える。加熱室３と、アンテナ収納室５は共にマイクロ波が流れる閉じた空間であることから、これらをまとめて金属箱体３０と呼称する。ドア２は機械室２内部に設置されたアーム４２やバネ４３に接続されており、上下方向に回動することで開閉が可能である。
【００２５】
機械室４の側方には、マイクロ波を発生させるマグネトロン４０が、加熱室３の下方略中央のアンテナ収納室５内部には回転アンテナ５０がそれぞれ配置されている。オーブンレンジではマグネトロン４０から供給されるマイクロ波エネルギーが、回転アンテナ５０を介してアンテナ収納室５、つまり金属箱体３０に供給されることで、加熱室３内部の食品のマイクロ波加熱を実現する。
【００２６】
加熱室３の底面には、マイクロ波を透過するプレート３１が固定されており、プレート３１上に食品などの負荷を載置することで、プレート３１を透過したマイクロ波によって負荷を加熱することができる。また、プレート３１は加熱室３の底面と略同一形状であるため、載置台が回転するターンテーブル式オーブンレンジに比べて加熱室３の容積を最大限に広く使用することが可能である。
【００２７】
また、加熱室３の上方には、上ヒータ３２が、背面には高温の熱風を供給する熱風ユニット（図示せず）が設けられており、これらを用いることでオーブン加熱を実現する。そして、加熱室３及び機械室４をキャビネット１０で覆うことでオーブンレンジの本体１が構成される。
【００２８】
図２は、図１の加熱調理器の回転アンテナ５０周囲を拡大した斜視断面図である。図２に示すように、アンテナ収納室５内に収納された回転アンテナ５０、アンテナ軸５１が設けられている。またアンテナ軸５１とアンテナ駆動用モータ６のモータ回転軸Ａ６１、モータ回転軸Ｂ６２は同一回転軸上に配置されており、アンテナ駆動用モータ６のモータ回転軸Ａ６１を回転させることで、モータ回転軸Ｂ６２及びアンテナ軸５１が連動して回転し、回転アンテナ５０を回転できる。また、アンテナ収納室５に接続して設けられた導波管５２は、片側はマグネトロン４０に接続されており、マイクロ波エネルギーはマグネトロン４０から導波管５２内を通過して金属箱体３０に伝送される。
【００２９】
食品を加熱調理する際には、まず、プレート３１の上に食品を載置してドア２を閉じ、操作パネル（図示せず）上で加熱調理を指示する。設定した加熱方法に応じてマグネトロン４０の出力と回転アンテナ５０の回転を制御し、マグネトロン４０を発振させ、出力されたマイクロ波エネルギーを回転アンテナ５０を介して金属箱体３０、つまり加熱室３内部に供給する。加熱室３内部に供給されたマイクロ波エネルギーは、プレート３１上に載置された食品に吸収され、マイクロ波エネルギーが熱エネルギーに変換されることで食品の温度が上昇する。以上のように、食品の加熱調理を行う。
[マイクロ波伝送経路構成]
本実施形態に係るオーブンレンジ（加熱調理器）は、導波管５２の壁面に導波管下面開口５２Ａが設けられ、その導波管下面開口５２Ａを貫通する軸（モータ回転軸Ｂ６２）を備えたアンテナ駆動用モータ６を持つことと、そのアンテナ駆動用モータ６の駆動電流を検知する電流検知手段４５を備えたことを特徴とする。図２の前面断面図である図３を用いて、特徴とする構造の詳細を説明する。
【００３０】
加熱室３の下面に位置するプレート３１の下方には、アンテナ収納室５が設けられ、アンテナ収納室５内部には回転アンテナ５０が収納されている。アンテナ収納室５の更に下方には、マグネトロン４０に接続された導波管５２が設けられている。
【００３１】
導波管５２の下方には、モータ台５３を介してアンテナ駆動用モータ６が固定されている。アンテナ駆動用モータ６は、モータ回転軸Ａ６１及びモータ回転軸Ｂ６２を備え、内部にそれらの回転軸と連動するギア６３やコイル６４を備え、全体をケース６５で覆った構造である。モータ回転軸Ａ６１、モータ回転軸Ｂ６２とギア６３は樹脂製、コイル６４とケース６５は金属製である。なお、モータ回転軸Ａ６１とモータ回転軸Ｂ６２は同じ樹脂性であれば一体化できる。
【００３２】
アンテナ駆動用モータ６のコイル６４は、機械室４内部に設置された電源基板４４に接続されており、かつ電源基板４４とコイル６４間の線には電流検知手段４５が設けられている。
【００３３】
導波管５２の下面には導波管下面開口５２Ａ、また導波管５２の上面のアンテナ収納空間５との間には導波管上面開口５２Ｂが設けられている。
【００３４】
回転アンテナ５０は金属製で、導波管上面開口５２Ｂを貫通する金属製のアンテナ軸５１と結合されており、回転アンテナ５０とアンテナ軸５１は一体で回転可能である。
【００３５】
ここで、本実施例では、モータ回転軸Ｂ６２が導波管５２の導波管下面開口５２Ａに貫通していること、電流検知手段４５を設けたこと、ケース６５が金属製であること、を特徴としており、この構成のために加熱室３内部に食品などのマイクロ波エネルギーを吸収する負荷の有無などの負荷状態を検出し、無負荷あるいは低負荷であることを電流検知手段４５により検知することができる。
[負荷検出方法]
マグネトロン４０からマイクロ波エネルギーを導波管５２を通して伝送する場合、金属製の導波管５２の壁面に設けられた開口に金属製の軸が貫通していると、導波管５２の壁面開口と金属軸の間に電界が生じるため、金属軸を介して大量のマイクロ波エネルギーが導波管５２の外部に伝わる。例えば、導波管上面開口５２Ｂに貫通するアンテナ軸５１は金属製であるため、導波管５２内部のマイクロ波エネルギーはアンテナ軸５１を介して導波管上面開口５２Ｂから金属箱体３０内部に流れる。
【００３６】
ここで、モータ回転軸Ｂ６２は樹脂製、つまり素材は誘電体であり金属に比べて導電性が低いため、導波管５２の壁面開口とモータ回転軸Ｂ６２の間に電界が生じにくく、モータ回転軸Ｂ６２が導波管下面開口５２Ａに貫通していても、通常の使用条件ではマイクロ波が導波管５２の外部に伝わることはない。例えば本構造の加熱調理器で食品を加熱する場合、加熱室３内に供給されるマイクロ波エネルギーの大部分は加熱室３内部で食品などの負荷に吸収され、導波管５２内部の電界強度も低いため、モータ回転軸Ｂ６２を介して導波管下面開口５２Ａから導波管５２の外部へマイクロ波エネルギーが流れることはない。
【００３７】
しかし、通常とは異なる使用条件で導波管５２内部の電界強度が極端に高い場合には、モータ回転軸Ｂ６２にもごく小さな表面電流が流れ、軸を介して微弱なマイクロ波エネルギーが伝わることがある。例えば加熱室３内に食品などの負荷が存在せず、加熱室３内に供給されるマイクロ波エネルギーが負荷にほとんど吸収されない場合、マイクロ波エネルギーは損失されないまま金属箱体３０から導波管５２やマグネトロン４０に反射して戻ってくる。このことにより導波管５２内部の電界強度が上昇するため、導波管下面開口５２Ａに貫通しているモータ回転軸Ｂ６２には樹脂製であってもわずかな表面電流が流れ、モータ回転軸Ｂ６２を介して導波管下面開口５２Ａから、導波管５２の外部、すなわちアンテナ駆動用モータ６の内部へマイクロ波エネルギーが伝わる。
【００３８】
つまり、加熱室３内でマイクロ波エネルギーが吸収されない場合に限って、マイクロ波エネルギーは導波管５２からモータ回転軸Ｂ６２とモータ回転軸Ａ６１を介して導波管下面開口５２Ａを通過し、アンテナ駆動用モータ６内部に流入する。
【００３９】
ここで、本実施例におけるアンテナ駆動用モータ６のケース６５は金属製であることから、ケース６５は共振器として作用するため、アンテナ駆動用モータ６内部に微弱なマイクロ波エネルギーが流入すると、ケース６５内部で共振し、コイル６４の内部に強い電界が生じる。コイル６４の内部にコイル６４に垂直な電界が生じると、コイル６４には誘導電流が発生するため、アンテナ駆動用モータ６を駆動している電線に誘導電流が流れる。本実施例ではアンテナ駆動用モータ６を駆動する電線に電流検知手段４５を設け、駆動電流を測定しているため、この電流検知手段４５が誘導電流を検知することができる。
【００４０】
つまり、加熱室３内部に食品などのマイクロ波エネルギーを吸収する負荷がある場合には、コイル６４に誘導電流は発生しない。一方、加熱室３内部にマイクロ波エネルギーを吸収する負荷がない場合には、アンテナ駆動用モータ６内部にマイクロ波エネルギーが流入するため、コイル６４に誘導電流が発生する。よって、電流検知手段４５でコイル６４に流れる誘導電流を検出することで、加熱室３内の無負荷、あるいは低負荷を検出することができる。
【００４１】
ここで、導波管５２の導波管下面開口５２Ａを貫通しているモータ回転軸６０を介してアンテナ駆動用モータ６の内部に流入するマイクロ波エネルギーは、ケース６５の内部で共振することによって電気エネルギーに変換され、アンテナ駆動用モータ６内部に誘導電流を発生させることから、ケース６５の直径が誘導電流に影響を与える。例えばマグネトロンから出力されるマイクロ波の周波数が2450MHzの場合、マイクロ波の波長は約120mmである。ケース６５の直径がマイクロ波の半波長である約60mmの場合、2450MHz（波長120mm）のマイクロ波はアンテナ駆動用モータ６内部で共振しやすい。一方で、ケース６５の直径が１波長の120mm以上であると、アンテナ駆動用モータ６の内部に定在波の山が２個以上発生することになるため、誘導電流が発生しにくいことがある。よって、ケース６５の直径は120mm以下が望ましい。
[検出例]
実施例１の加熱調理器において、電流検知手段４５により検知できるモータ駆動電流の例を図４〜図６に示す。図４は加熱室内に2L水負荷（高負荷）がある状態でマグネトロン４０を発振させた場合に検出される電流の一例、また図５は加熱室内に50mlの水負荷（低負荷）がある状態でマグネトロン４０を発振させた場合に検出される電流の一例、また図６は加熱室内に負荷がない（無負荷）状態でマグネトロン４０を発振させた場合に検出される電流の一例である。また、図７は加熱室内の負荷量と電流検知手段における検出値（電流絶対値の最大値）の関係を示したグラフである。図４〜図７を用いて、電流検知手段４５の検知する電流について説明する。
【００４２】
電流検知手段４５が検知するのはアンテナ駆動用モータ６のモータ駆動電流である。マグネトロン４０を発振させない場合には、アンテナ駆動用モータ６が停止している場合には電流が検出されず、アンテナ駆動用モータ６が回転している場合には駆動電流が検出される。
【００４３】
加熱室３内部の負荷が多くのマイクロ波エネルギーを吸収する場合、導波管５２からアンテナ駆動用モータ６内部にマイクロ波エネルギーは流入しないため、マグネトロン４０を発振させてもアンテナ駆動用モータ６の駆動電流は変化しない。例えば2Lの水負荷のような多量の負荷（高負荷）を加熱室３内部に載置した場合、電流検知手段４５では図４のような電流波形が検出される。ここでは100V50Hzの商用電源を用いてアンテナ駆動用モータ６を駆動しているため、商用電源とほぼ等しい50Hzの周波数を持つ電流波形が検出できる。
【００４４】
ここで、加熱室３内部の負荷が少量（低負荷）の場合、加熱室３内部でのマイクロ波エネルギー吸収量が少ないため、マグネトロン４０を発振させると、アンテナ駆動用モータ６内部にマイクロ波エネルギーが流入し、アンテナ駆動用モータ６の駆動電流が変化する。例えば50mlの水負荷のような少量の負荷を加熱室３内部に載置した場合、図５に示すように、電流検知手段４５で検出される電流波形に乱れが生じる。具体的には、電流波形の周波数は変わらないが、電流検知手段４５により検出される検出値は高負荷の場合に比べて大きくなる。
【００４５】
また、加熱室３内部に食品を載置しない状態でマグネトロンを発振させると、加熱室３内部ではマイクロ波エネルギーはほとんど吸収されないため、アンテナ駆動用モータ６内部に流入するマイクロ波エネルギーが更に増加し、電流検知手段４５では図６に示すように大きく乱れた電流波形が検出される。検出値は低負荷の場合に比べても更に大きい。
【００４６】
つまり、負荷の量を増やすと負荷がマイクロ波を吸収し易くなるため、電流波形は図４の高負荷の場合に近付き、負荷の量を減らすと逆に図６の無負荷の場合の電流波形に近付く。
【００４７】
よって、電流検知手段４１で検出できる電流の検出値が小さければ、加熱室３内部には多量の負荷が存在するが、検出値が大きい場合は加熱室３内部の負荷は無いか、少ない。つまり負荷量とアンテナ駆動用モータ６の駆動電流の検出値は図７に示すような関係にあり、負荷量が少ないと検出値が大きく、負荷量が多いと検出値が小さくなる。図７において、負荷量がaの場合にはアンテナ駆動用モータ電流の検出値がＡであるため、負荷量aをしきい値として負荷量a以下の場合に制御を変更したい場合には、電流検知手段４１で検出値A以上の場合に制御を変更すれば良い。またしきい値aは任意に設定可能である。よって、例えば加熱室３内部に負荷が入っていない無負荷の場合の負荷量をa、検出値をAとすると、加熱室３内部に何らかの負荷が入っている場合の検出値はAよりも小さくなり、負荷が入っていない場合の検出値はAであるため、検出値から加熱室３内部に負荷が入っているか否かを判断できる。
【００４８】
以上のように、電流検知手段４５によりアンテナ駆動用モータ６の駆動電流を検出することで、加熱室３内の無負荷あるいは低負荷を検知することが可能である。
【００４９】
また、セラミック製やガラス製の容器は、水分の多い食品に比べてマイクロ波エネルギーを吸収しにくいため、負荷が容器だけの場合と、容器の中に食品がある場合を区別することが可能である。例えばある特定の容器が入っている場合の負荷量をa、検出値をAとすると、容器に加えて食品などの負荷が入っている場合には検出値はAより小さくなるため、加熱室３内部に入っている負荷が容器だけなのか、食品も含むのかを判断できる。
【００５０】
また、加熱室３内部の負荷が、水や、水分の多い食品などのマイクロ波エネルギーを吸収しやすい負荷であれば、無負荷あるいは低負荷の検知に加えて、負荷量の大小を検出することも可能である。例えば、特定の容器の中に一定量の水負荷が入っている場合の負荷量をb、検出値をBとすると、水負荷の量が一定量よりも少ない場合には検出値がBよりも大きくなるため、検出値から負荷量が一定量よりも少ないことがわかる。またしきい値を多数設けることで、負荷量をある程度推定することが可能になる。
[効果]
加熱室３内部に負荷が無いか極めて負荷が少ない低負荷でマイクロ波加熱を長時間継続すると、マイクロ波の局所集中や、マグネトロンの損傷などが発生することがあるが、本実施例の構造によって、無負荷あるいは低負荷と高負荷を見分けることができるため、これらの異常加熱や機器破損を防止することができる。例えば、電流検知手段４５により加熱室３内部に負荷が無いか、負荷の量が極めて少ない低負荷であることを検知した場合に、マグネトロン４１の出力を低くしたり、連続高出力時間を短くすることにより、無負荷あるいは低負荷の加熱室３内部に高出力のマイクロ波が供給されることを防止するため、前述の異常加熱や機器破損が起こらない。
【００５１】
一方、加熱室３内部が高負荷であることを検知した場合には、負荷に高出力のマイクロ波を集中させることで、加熱効率を高めたり加熱時間を短縮するなど、加熱性能を向上することができる。
【００５２】
ここで、電流検知手段４５により誘導電流を検出するためには、アンテナ駆動用モータ６のモータ回転軸Ｂ６２は小容積に多量のマイクロ波が伝送される導波管５２の壁面である導波管下面開口５２Ａに貫通している必要がある。例えば加熱室３の壁面や底面などでは導波管５２内部に比べて電界強度があまり高くないため、モータ回転軸Ｂ６２が加熱室３の壁面などに貫通していてもモータ回転軸Ｂ６２を介してマイクロ波エネルギーが伝わりにくく、加熱室３内の負荷の有無などの負荷状態は検出できない。つまり、従来の載置台が回転するターンテーブル式電子レンジのように、載置台を回転させる回転軸が加熱室底面に貫通していても、そのような構造では本実施例のように電流検知手段４５により負荷状態を検出することはできない。
【００５３】
但し、ターンテーブル式電子レンジにおいても、モータ回転軸Ｂ６２が導波管５２の壁面に貫通していれば負荷の検知ができるため、本実施例はターンテーブルレス式に限らず、ターンテーブル式やその他のどのような構造の電子レンジにも適用できる。
【００５４】
また、アンテナ駆動用モータ６内部に流れるマイクロ波エネルギーは、加熱室３内の温度やマグネトロン４０の温度による変動が少ないため、加熱室内の温度などの周囲環境の変化に影響を受けることなく、確実に無負荷あるいは低負荷を検出することができる。
【００５５】
また、アンテナ駆動用モータ６の駆動電流はマグネトロン４０からマイクロ波を発振させた直後に変化することから、従来の負荷検知方法に比べて短時間で瞬時に加熱室３内の負荷状態を検知できる。
【００５６】
また、電流検知手段４５により加熱中に常時負荷の状態をモニタリングすることができることから、加熱途中で負荷の量が変動したり、負荷がなくなったり場合にも、それを検出することができる。
【００５７】
また、加熱室３内部で吸収されずに反射して導波管５２内に戻ってきたマイクロ波を利用するため、負荷の位置や形状によらずに負荷の量を検出することが可能である。
【００５８】
また、アンテナ駆動用モータ６内部に必要以上の大きなマイクロ波エネルギーが流入すると、ケース６５内部で異常加熱が発生し、アンテナ駆動用モータ６が損傷することがあるため、アンテナ駆動用モータ６内に流れるマイクロ波エネルギーは極力小さい方が望ましい。本実施例の構造では、ごく微小なマイクロ波エネルギーがアンテナ駆動用モータ６に流れることで無負荷あるいは低負荷を検知することができるため、アンテナ駆動用モータ６を損傷させることなく検知が可能である。
【００５９】
以上のように、本実施例の構造を用いることで周囲の環境温度変化に影響を受けずに正確に加熱室内の無負荷あるいは低負荷を検知できることから、加熱調理器の加熱性能を向上させることができる。
【実施例２】
【００６０】
図８は、実施例２の加熱調理器を手前上方から見た斜視図である。また、図９は上記図８の回転アンテナ周囲を拡大した前面断面図である。
【００６１】
実施例２では、加熱室３の底面に重量センサ４１が３個配置されており、重量センサ４１に接して加熱室３の底面と略同一形状のプレート３１が着脱可能に載置されている。よって、プレート３１上に食品などの負荷を載置すると、重量センサ４１により負荷の重量や載置位置を測定することが可能である。
【００６２】
また、加熱室３とアンテナ収納室５の間にはマイクロ波を透過する仕切り板３３が固定されており、プレート３１を外した場合にもアンテナ収納室５及び回転アンテナ５０は加熱室３内に露出せず、アンテナ収納室５内部への異物の混入を防ぐ。
【００６３】
また、第１の実施形態例と同様に、導波管５２の下面の導波管下面開口５２Ａに貫通してアンテナ駆動用モータ６のモータ回転軸Ｂ６２を配置している。
【００６４】
本構造を用いることで、第１の実施形態例と同様に加熱室３内部の無負荷あるいは低負荷を検知できる効果が得られることに加えて、プレート３１上に載置された食品の重量と位置を検出することができるため、より食品の状況に合わせた加熱制御が可能になり、加熱調理器の加熱性能を更に向上させることができる。
【実施例３】
【００６５】
図１０は、実施例３の加熱調理器の回転アンテナ周囲を拡大した前面断面図である。
【００６６】
実施例３では、アンテナ駆動用モータ６とは別の位置に、導波管５２の導波管下面開口５２Ａを貫通する誘電体軸６０を設け、誘電体軸６０の下方にマイクロ波エネルギーの検知手段である検出コイル６６及び検知コイル６６に接続された電流検知手段４５を配置している。
【００６７】
本構造では、導波管下面開口５２Ａから誘電体軸６０を介して導波管５２の外部に流れる微小なマイクロ波エネルギーを、検出コイル５６に流れる誘導電流により電流検知手段４５で検出することで、加熱室３内の無負荷あるいは低負荷を検知することができる。
【００６８】
つまり、誘電体軸６０をアンテナ駆動用モータ６の軸と別に設けた場合でも、導波管５２の壁面を貫通する誘電体軸６０と、誘電体軸６０に流れるマイクロ波エネルギーの検知手段である検出コイル５６及び電流検知手段４５を備えることで、第１の実施形態例と同様の効果が得られる。
【００６９】
また、本実施形態例では検知手段の一例として検出コイル５６を示したが、検知手段におけるマイクロ波エネルギーの検出方法は問わない。例えば誘電体軸６０に同軸ケーブルを接続して誘電体軸６０に流れる微少な表面電流を直接検出したり、誘電体軸６０の近傍に金属のアンテナを載置して誘電体軸６０周囲に放射されるマイクロ波エネルギーをアンテナでとらえて検出することもできる。
【００７０】
以上のように、マイクロ波エネルギーを検出する検知手段としては様々な方法が考えられるが、いずれの検知手段も導波管５２外部の誘電体軸６０付近に設けることによって、誘電体軸６０を介して伝わるマイクロ波エネルギーを検出できる。
【符号の説明】
【００７１】
１：本体          ２：ドア                ３：加熱室            ４：機械室
５：アンテナ収納室６：アンテナ駆動用モータ１０：キャビネット    ２０：ハンドル
３０：金属箱体    ３１：プレート          ３２：上ヒータ        ３３：仕切り板
４０：マグネトロン４１：重量センサ        ４２：アーム          ４３：バネ
４４：電源基板    ４５：電流検知手段      ５０：回転アンテナ    ５１：アンテナ軸
５２：導波管      ５２Ａ：導波管下面開口  ５２Ｂ：導波管上面開口５３：モータ台
６０：誘電体軸    ６１：モータ回転軸Ａ    ６２：モータ回転軸Ｂ  ６３：ギア
６４：コイル      ６５：ケース            ６６：検知コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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