(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納するとともに給電されたマイクロ波を実質的に閉じ込めるマイクロ波空間と、前記マイクロ波空間を形成する金属壁面に生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部と、前記開孔部のインピーダンスを変えるインピーダンス可変手段と、前記被加熱物の加熱領域を選択指定する加熱領域選択入力部と、前記加熱領域選択入力部の入力信号に基づいて前記インピーダンス可変手段を駆動し前記開孔部のインピーダンスを制御する制御部とを備え、前記インピーダンス可変手段は、前記開孔部に接続され終端が閉じられた溝部と、前記溝部内に回転可能に支持された低誘電損失材料の誘電体板と、前記誘電体板を回転駆動する誘電体板回転駆動手段とから構成され、前記制御部は前記加熱領域選択入力部の信号に対応して前記誘電体板を所定角度に規定し、かつ連続的に可変制御する高周波加熱装置。
【請求項２】
加熱領域選択入力部の入力信号に基いて被加熱物の加熱領域に対応する前記被加熱物へのマイクロ波の流れを表示する表示手段を備えた請求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
被加熱物を載置する載置皿と、前記載置皿を回転駆動する載置皿回転駆動手段を備えた請求項１または２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして少なくともマイクロ波空間内の中央部に収納された被加熱物の中央を加熱する中央加熱モードと前記被加熱物の周辺を加熱する周辺加熱モードとを備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして少なくともマイクロ波空間内の中央部に収納された被加熱物の中央を加熱する中央加熱モードと前記被加熱物の周辺を加熱する周辺加熱モードとを有し、制御部は、少なくとも周辺加熱モードが選択された時にはその入力信号に基づいて載置皿回転駆動手段を非動作状態に制御することを特徴とする請求項３記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして被加熱物全体を加熱領域に選択する全体加熱モードを有し、制御部は前記全体加熱モードが選択された時の入力信号に基づいて、前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御することを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして被加熱物全体を加熱領域に選択する全体加熱モードを有し、制御部は前記全体加熱モードが選択された時の入力信号に基づいて、前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御したり、または前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御および前記載置皿回転駆動手段を動作状態に制御することを特徴とする請求項３記載の高周波加熱装置。
【請求項８】
制御部は加熱領域選択入力部の入力信号に基いて、インピーダンス可変手段を駆動し開孔部のインピーダンスを規定値に制御するとともに被加熱物の加熱時間内にインピーダンス可変手段を駆動して前記規定したインピーダンス値を中心としてインピーダンス値を上下に可変させることを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項９】
誘電体板の支持角度を検出判定する機能を有し、誘電体板を所定角度に回転制御する請求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項１０】
支持角度は、溝部内のマイクロ波信号に基いて判定することを特徴とする請求項９記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波エネルギを用いて被加熱物を誘電加熱する高周波加熱装置に関し、特にマイクロ波空間の境界面にインピーダンスを変化させる選択加熱するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波加熱装置のマイクロ波空間は、マイクロ波空間内に収納された被加熱物の加熱の均一化を図ることに主眼がおかれこの加熱の均一化の手段として、電波攪拌方式、被加熱物回転方式、複数給電方式あるいはマイクロ波空間壁面の凹凸形状などが実用化されている。
【０００３】
一方、特定領域を選択加熱させる先行技術として上記の複数給電方式を用いた特開平８−１５３５７８号公報がある。この公報は、マイクロ波空間へのマイクロ波給電部を複数個備え、一つの給電部からのマイクロ波放射によりマイクロ波空間の中央部の電界強度を大きくして被加熱物の中央部を強く加熱し、他方の給電部からのマイクロ波放射により被加熱物の周辺部を強く加熱することを開示している。そして、これら二つの給電部からのマイクロ波放射を切換える切換手段を備えている。
【０００４】
また、特開平８−３３００６６号公報は、マイクロ波空間の境界面を形成する金属壁面に誘導される電流の方向を可変することによりマイクロ波空間内の励振モードを選択切換することを開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特定領域を選択加熱させる技術は、被加熱物を収納したマイクロ波空間へのマイクロ波放射位置を切換えることで達成しようとするものであり、マイクロ波空間内のマイクロ波の流れを変化させるものではない。
【０００６】
マイクロ波空間内のマイクロ波の流れは、マイクロ波空間の形状とマイクロ波空間内に収納された被加熱物の形状や量あるいは被加熱物を載置する載置皿の影響を受けるので、マイクロ波空間内のマイクロ波の流れを制御するためにはマイクロ波空間内に存在するマイクロ波に直接作用するとともにその作用内容が時間的に変化する機能が必要である。
【０００７】
上記の従来技術は、マイクロ波空間内に存在するマイクロ波への直接的作用は、被加熱物の形状や量であり、時間的変化因子は被加熱物が温度上昇することに伴う被加熱物の物理的変化あるいは被加熱物を回転させることによる被加熱物の占有空間領域の変化であるのでマイクロ波の流れを所望に制御することは困難である。従ってマイクロ波空間の特定領域にマイクロ波を集中させることが困難である。
【０００８】
一方マイクロ波空間の境界面を形成する金属壁面に誘導される電流の方向を可変する技術は、マイクロ波空間内のマイクロ波に直接的に作用するのでその空間内のマイクロ波の流れを可変させることが可能である。しかしながら、この従来技術はマイクロ波空間内の励振モードを変えることで被加熱物の加熱の均一化を図るものであり、たとえば励振モードが１つしか生じ得ないマイクロ波空間に対しては有効性が期待できない。また、複数の励振モードが生じるマイクロ波空間においては、高周波加熱装置の特長である短時間加熱処理に対し励振モードをすばやく可変し得る構成とは言い難い。さらには金属壁面に設けた開口を回転させる構成でありマイクロ波空間内にマイクロ波が供給されている環境下では回転制御に伴うスパーク発生を生じる危険性がある。
【０００９】
本発明は、マイクロ波空間を形成する境界面のインピーダンスを変化させてマイクロ波空間内のマイクロ波の流れを所望に制御して被加熱物の加熱領域を可変制御することで、被加熱物の所望の特定領域を加熱したり、被加熱物全体の加熱を均一化する高周波加熱装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波加熱装置は上記課題を解決するために、被加熱物を収納するとともに給電されたマイクロ波を実質的に閉じ込めるマイクロ波空間と、前記マイクロ波空間を形成する金属壁面に生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部と、前記開孔部のインピーダンスを変えるインピーダンス可変手段と、前記被加熱物の加熱領域を選択指定する加熱領域選択入力部と、前記加熱領域選択入力部の入力信号に基づいて前記インピーダンス可変手段を駆動し前記開孔部のインピーダンスを制御する制御部とを備え、前記インピーダンス可変手段は、前記開孔部に接続され終端が閉じられた溝部と、前記溝部内に回転可能に支持された低誘電損失材料の誘電体板と、前記誘電体板を回転駆動する誘電体板回転駆動手段とから構成され、前記制御部は前記加熱領域選択入力部の信号に対応して前記誘電体板を所定角度に規定したり連続的に可変制御するものである。
【００１１】
マイクロ波空間を形成する金属壁面は空間内にマイクロ波を閉じ込めるものであり、その金属壁面では空間内を伝搬して金属壁面に入射したマイクロ波を位相差１８０°でもって空間内に反射する。金属壁面のインピーダンスを変化させることにより、その金属壁面ではマイクロ波の入射波と反射波との位相差を変化させることができる。金属壁面の場合、前述したように入射波と反射波との位相差は１８０°であり、金属壁面のインピーダンスを理想的に無限大に規定させると入射波と反射波との位相差は零になる。マイクロ波空間内は金属壁面に伝搬するマイクロ波と金属壁面で反射したマイクロ波とにより所定の定在波が生じる。
【００１２】
そして、金属壁面に設けた開孔部のインピーダンスを可変することで、入射波と反射波との位相差を変化させることによりマイクロ波空間内のマイクロ波の定在波分布を変える。開孔部のインピーダンスを規定値に設定することでマイクロ波空間内のマイクロ波の定在波分布を規定する。従って、加熱領域選択入力部の入力信号に対応させて開孔部のインピーダンスを所望の値に設定することでマイクロ波空間内のマイクロ波の定在波分布を所望の分布に変え被加熱物の指定領域にマイクロ波を集中させてその領域を強く加熱することができる。
【００１３】
そして、特定形状の開孔部に対して、その開孔部のインピーダンス値は溝部内に設けた誘電体板の回転支持角度によって規定できる。このように、インピーダンス可変手段は誘電体材料であり、マイクロ波空間内にマイクロ波が供給されている間であってもスパーク発生することなくインピーダンスを可変制御することができ、被加熱物の加熱進行中にきめ細やかなインピーダンス可変制御すなわちマイクロ波の定在波分布の可変制御を実行することができる。
【００１４】
また、誘電体板の支持角度を連続的に可変することで、開孔部のインピーダンスを連続的に可変しマイクロ波空間内のマイクロ波の定在波分布を時間的に連続可変し、被加熱物上のヒートスポットの発生を解消するとともに被加熱物全体の加熱の均一化を促進することができる。
【００１５】
そしてこの被加熱物の加熱領域の選択指定をする入力部を設けたことにより、ユーザが自ら加熱領域を選択指定できるので利便性の高い装置を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１の高周波加熱装置は、被加熱物を収納するとともに給電されたマイクロ波を実質的に閉じ込めるマイクロ波空間と、前記マイクロ波空間を形成する金属壁面に生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部と、前記開孔部のインピーダンスを変えるインピーダンス可変手段と、前記被加熱物の加熱領域を選択指定する加熱領域選択入力部と、前記加熱領域選択入力部の入力信号に基づいて前記インピーダンス可変手段を駆動し前記開孔部のインピーダンスを制御する制御部とを備え、前記インピーダンス可変手段は、前記開孔部に接続され終端が閉じられた溝部と、前記溝部内に回転可能に支持された低誘電損失材料の誘電体板と、前記誘電体板を回転駆動する誘電体板回転駆動手段とから構成され、前記制御部は前記加熱領域選択入力部の信号に対応して前記誘電体板を所定角度に規定したり連続的に可変制御するものである。
【００１７】
そして、マイクロ波空間の金属壁面のインピーダンスを規定することでマイクロ波空間内に生じるマイクロ波の定在波分布を規定する。また、誘電体板の支持角度を連続的に可変することで、開孔部のインピーダンスを連続的に可変しマイクロ波空間内のマイクロ波の定在波分布を時間的に連続可変し、被加熱物上のヒートスポットの発生を解消するとともに被加熱物全体の加熱の均一化を促進することができる。
これにより、ユーザは加熱領域選択入力部の中から所望の加熱アイテムを選択すると金属壁面の開孔部は選択された加熱アイテムに対応したインピーダンス値に設定され被加熱物の所望の領域を加熱することができる。
【００１８】
また本発明の請求項２の高周波加熱装置は、加熱領域選択入力部の入力信号に基いて被加熱物の加熱領域に対応する被加熱物へのマイクロ波の流れを表示する表示手段を備えている。これにより、ユーザは選択した加熱アイテムの加熱内容を容易に確認できるとともに加熱後の加熱状態と選択した加熱アイテムとの整合性を認識でき、使い勝手の良い装置を提供できる。
【００１９】
また本発明の請求項３の高周波加熱装置は、被加熱物を載置する載置皿と、前記載置皿を回転駆動する載置皿回転駆動手段を備えている。
【００２０】
そして、マイクロ波空間内のマイクロ波の定在波の可変制御に被加熱物の回転を重畳させることで被加熱物にはエネルギが細かく分散したマイクロ波を照射させることができ、被加熱物を同心加熱あるいは被加熱物全体の加熱の均一化を効果的に行なうことができる。
【００２１】
また本発明の請求項４の高周波加熱装置は、加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する加熱アイテムとして少なくともマイクロ波空間内の中央部に収納された被加熱物の中央を加熱する中央加熱モードと前記被加熱物の周辺を加熱する周辺加熱モードとを備えている。
【００２２】
このようにマイクロ波空間内の中央部を加熱領域とする加熱アイテムと周辺部を加熱領域とする加熱アイテムを持たせたことにより、様々な形状の被加熱物においてその中央部および周辺部を加熱領域に指定することができる。
【００２３】
また本発明の請求項５の高周波加熱装置は、加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして少なくともマイクロ波空間内の中央部に収納された被加熱物の中央を加熱する中央加熱モードと前記被加熱物の周辺を加熱する周辺加熱モードとを有し、制御部は、少なくとも周辺加熱モードが選択された時にはその入力信号に基づいて前記載置台回転駆動手段を非動作状態に制御することを特徴としている。
【００２４】
このような制御方法を用いることで、異種食材を選択加熱することができる。たとえば、カレーライスの場合、通常ご飯は昇温が速く、カレーは周辺部しか加熱されず中心の温度を高めるのが困難なため、マイクロ波加熱が困難な調理アイテムであったが、カレーが盛り付けられた空間を加熱領域に選択することでカレーにマイクロ波を集中させカレーの昇温を大きくすることができる。なお、この時ご飯は、カレーの表面で反射したマイクロ波により十分な温度（約８０℃）に昇温する。
【００２５】
また本発明の請求項６の高周波加熱装置は、加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして被加熱物全体を加熱領域に選択する全体加熱モードを有し、制御部は前記全体加熱モードが選択された時の入力信号に基づいて、前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御することを特徴としている。
【００２６】
また本発明の請求項７の高周波加熱装置は、加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして被加熱物全体を加熱領域に選択する全体加熱モードを有し、制御部は前記全体加熱モードが選択された時の入力信号に基づいて、前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御したり、または前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御および前記載置皿回転駆動手段を動作状態に制御することを特徴としている。
【００２７】
このように、開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御することで、マイクロ波空間内のマイクロ波の定在波分布を時間的かつ連続的に変化させ、被加熱物の全体加熱を促進させることができる。また、開孔部を特定のインピーダンス値に設定した状態で被加熱物を回転させることで被加熱物の周辺部のみあるいは被加熱物の中央部のみを加熱することができる。さらにはインピーダンス可変と被加熱物の回転を同時に行なうことで被加熱物全体をより均一に加熱することができる。このような制御方法は、牛乳や日本酒のあたためにおいて上下方向の温度差の抑制に大きく寄与できる。
【００２８】
また本発明の請求項８の高周波加熱装置は、制御部は加熱領域選択入力部の入力信号に基いて、インピーダンス可変手段を駆動し開孔部のインピーダンスを規定値に制御するとともに被加熱物の加熱時間内にインピーダンス可変手段を駆動して前記規定したインピーダンス値を中心としてインピーダンス値を上下に可変させることを特徴としている。
【００２９】
このように、規定したインピーダンス値に対してそのインピーダンス値を中心にインピーダンス値を上下させることにより、被加熱物のマイクロ波空間内での載置位置に余裕度を持たせることができる。
【００３０】
また本発明の請求項９の高周波加熱装置は、前記誘電体板の支持角度を検出判定する機能、誘電体板を所定角度に回転制御を有している。
【００３１】
このように、誘電体板の支持角度を検出する機能を持たせたことにより、加熱領域選択入力信号に基づいた開孔部のインピーダンス値を再現性よく規定することができる。
【００３２】
また本発明の請求項１０の高周波加熱装置は、支持角度は、溝部内のマイクロ波信号に基いて判定することを特徴としている。
【００３３】
このように溝部内のマイクロ波信号に基づいた支持角度判定により誘電体板を含む溝部の特性の異変を監視できるとともに別途専用の角度検出手段を不要にできる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００３５】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１を示す高周波加熱装置の構成図、図２は図１の要部断面構成図、図３は図１のインピーダンス可変手段の構成図である。
【００３６】
図１および図２において、マイクロ波空間１０は金属材料から構成された金属境界部である右側壁面１１、左側壁面１２、奥壁面１３、上部壁面１４、底部壁面１５及び被加熱物をマイクロ波空間１０内に出し入れする開閉壁面である前面開閉壁面１６により略直方体形状に構成され、給電されたマイクロ波をその内部に実質的に閉じ込めるように形成している。１７はマイクロ波空間１０に給電するマイクロ波を発生するマグネトロン、１８はマグネトロン１７が発生したマイクロ波をマイクロ波空間１０に導く導波管、１９はマイクロ波空間１０と導波管１８とをマイクロ波的に結合するとともにマグネトロン１７が発生したマイクロ波をマイクロ波空間１０内に放射する給電口である。
【００３７】
２０は左側壁面１２に形成した開孔部であり、略矩形の孔形状としている。２１はインピーダンス可変手段であり、開孔部２０と空間的に連続して形成している。インピーダンス可変手段２１は、マイクロ波空間１０の外側に設けられ、開孔部２０を覆う金属材料からなる溝板２２と左側壁面１２とで形成される溝部２３の内部に誘電体板２４を設けた構成としている。溝部２３は所定の溝深さ寸法Ｌ１を有するとともに開孔部２０の開孔寸法Ｈ１とほぼ同等の溝高さ寸法Ｌ２を有する形状から構成されている。溝部２３の終端は溝板２２によりマイクロ波を実質的に閉じる構成としている。インピーダンス可変手段２１を構成する誘電体板２４は回転駆動する構成とし、回転駆動手段（後述の図３に示す）を備えている。
【００３８】
また、２５は装置本体前面に設けられた操作部であり、操作部２５内には被加熱物の加熱領域を選択する加熱領域選択入力部２６と被加熱物へのマイクロ波の流れを表示する表示手段２７が配設されている。加熱領域選択入力部２６は、マイクロ波空間１０内に収納されマイクロ波加熱される被加熱物に対して装置前面から見た時に、被加熱物の左側を加熱領域とする加熱アイテム「左」キー、中央を加熱領域とする加熱アイテム「中央」キー、右側を加熱領域とする加熱アイテム「右」キーおよび被加熱物全体を加熱する加熱アイテム「全体」キーを配置させている。また、表示手段２７は、表示手段の中央に被加熱物の絵柄を配置するとともに被加熱物に対して左右および上方からマイクロ波が伝搬される様子を矢印にて表現した表示内容を表示できるようにしている。図１および図２に示した表示手段は、加熱アイテムとして「中央」が選択入力された場合を示し、マイクロ波の伝搬を示す矢印は上方向が表示されることを示したものである。なお、左右の破線で示した矢印は、表示内容の説明をするために示したものであり、実使用環境においては表示されない。
【００３９】
２８はマグネトロン１７を駆動するインバータ駆動電源部、２９は装置全体の動作を制御する制御部である。３０は溝部２３内のマイクロ波と結合させたマイクロ波センサでありマイクロ波センサ３０が検出した信号は制御部２９に入力される。制御部２９は、操作部２５から入力された加熱情報およびマイクロ波センサ３０からの信号に基いて、インバータ駆動電源部２８の動作および誘電体板２４を回転駆動する回転駆動手段の動作を制御してマイクロ波空間１０内に収納された被加熱物をマイクロ波加熱する。
【００４０】
３１は被加熱物を載置する載置皿、３２は前面開閉壁面１６の略中央部に配設されマイクロ波空間１０内を透視できるパンチング孔構成の透視窓、３３は前面開閉壁面１６の閉成状態を判別するドアラッチスイッチである。
【００４１】
次に図３を用いてインピーダンス可変手段の詳細構成について説明する。溝部２３内に設けた誘電体板２４は低誘電損失材料の板状構造とし、その両端には溝板２２の壁面に設けた孔を貫通させる支持部３４、３５を設けている。支持部３４、３５により、誘電体板２４は溝板２２の壁面にて支持されている。３６は誘電体板２４を回転駆動するステッピングモータ（回転駆動手段）であり、その出力軸と誘電体板２４の支持部３５とは連結されている。３７は、ステッピングモータ３６を組立固定するモータ固定板である。
【００４２】
また、マイクロ波センサ３０は、溝部２３内のマイクロ波に結合させたアンテナ３８とアンテナ３８の検出信号を検波する検波ダイオード３９と検波ダイオード３９の出力に設けた整合素子４０から構成している。アンテナ３８と検波ダイオード３９と整合素子４０とはマイクロストリップ線路を用いた回路構成からなり、その出力信号は同軸ケーブル４１を介して制御部２９に伝送させている。
【００４３】
４２は、マイクロ波センサ３０のユニットを溝板２２に組立てるねじである。
【００４４】
上記構成からなる本発明の高周波加熱装置の作用と動作について以下に説明する。図４は誘電体板２４の支持角度に対する開孔部において入射波と反射波との間に生じる位相差の特性を示す。
【００４５】
図４は溝部構成寸法がＬ１＝４０ｍｍ、Ｌ２＝３０ｍｍ、Ｈ１＝３０ｍｍ、溝部の幅寸法８０ｍｍ、誘電体板２４は比誘電率１２．３、板厚さ６．２ｍｍであり、誘電体板２４を溝部の深さ方向の中央に配設した時の特性例を示している。誘電体板２４の支持角度はステッピングモータ３６にて１ステップ９°の回転をさせている。また誘電体板２４の支持角度θは図示したように開孔部２０に対して誘電体板２４が平行になる状態を基準角度とし誘電体板２４が開孔部２０に対して垂直になる状態を９０°として示している。
【００４６】
図４の特性から、誘電体板２４の支持角度が０°近傍あるいは１８０°近傍の場合は、入射波と反射波との位相差は１８０°であり、開孔部２０が金属壁面相当と同様の作用をしている。一方、誘電体板２４の支持角度が９０°近傍の場合は、入射波と反射波との位相差が略零となる。このように誘電体板２４の支持角度を変化させることで、開孔部２０におけるマイクロ波の入射波と反射波との位相差を変化させることができる。この位相差の変化はマイクロ波空間１０のマイクロ波の定在波分布を変化させるものである。このような入射波と反射波との位相差を変化させることで後述する被加熱物の加熱領域の可変制御が実現されている。
【００４７】
この位相差可変制御を用いることで被加熱物の高周波加熱においてユーザが希望する加熱領域を指定できることを可能にした装置を提供できる。また誘電体板を回転させる簡易な構成によりマイクロ波加熱中にもスパーク発生することなくすばやく定在波分布を変化させることができ、加熱進行に伴うきめ細やかな加熱制御を行なうことができる。
【００４８】
次に図５を用いて誘電体板２４の支持角度の判定方法の実施例を説明する。本発明の高周波加熱装置は、誘電体板２４の支持角度の判定としてマイクロ波センサ３０の検出信号を利用している。
【００４９】
図５は図４にて説明した支持角度に準じて支持角度を表現した時の誘電体板２４の支持角度に対するマイクロ波信号の相対値特性を示す。マイクロ波センサ３０に最も接近する支持角度−４５°は溝板２２と誘電体板２４とがつくる隙間に存在するマイクロ波の電界強度が最大となり図示した特性になっている。すなわち誘電体板２４を一回転した時にマイクロ波センサ３０が検出した信号の最大値は誘電体板２４の支持角度が−４５°近傍であることを制御部２９が判定できる。
【００５０】
溝部内のマイクロ波信号に基づいた誘電体板２４の支持角度判定は、誘電体板２４を含む溝部全体の特性の異変を監視でき、異常有無の判定処理ができるとともに別途専用の角度検出手段を不要にでき、コストアップおよび検出手段の信頼性保証の付加要因を解消できる。
【００５１】
以上説明した本発明の高周波加熱装置が保有する基本作用に基いて以下に実用上の具体的な実施形態について説明する。
【００５２】
図６は図１および図２に示した操作部２５の拡大図を示す。操作部２５には、被加熱物の加熱領域を選択指定する加熱アイテム２６として「左」、「中央」、「右」および「全体」の入力キーを備える。また、各加熱アイテムに対応させて被加熱物へのマイクロ波の流れを表示させた表示手段２７を備えている。この表示内容は各加熱アイテムに対応してその表示内容を変えるものである。表示手段２７の中央には被加熱物を配し、その被加熱物に対してマイクロ波空間内のマイクロ波の流れを矢印表示させている。図示した表示内容は、加熱アイテムとして「中央」が選択入力された場合である。この場合マイクロ波の流れを示す矢印は図において実線で示した矢印のみが表示される。図において破線で示した矢印は、他の加熱アイテムが選択された場合に表示できる内容のものを示している。
【００５３】
加熱アイテムの個々に対して誘電体板２４の支持角度の規定内容の実施例としては、「左」は０°、「中央」は４５°、「右」は９０°および「全体」は所定速度での連続回転としている。
【００５４】
そしてマイクロ波空間内のマイクロ波の流れを表示したことにより、ユーザは選択した加熱アイテムの内容を容易に確認できるとともに加熱後の加熱状態と選択した加熱アイテムとの整合性を認識できるので使い勝手の良い装置とすることができる。
【００５５】
本装置を使用する場合の操作手順と制御内容について図７を用いて説明する。被加熱物をマイクロ波空間内に収納した後、ユーザはその被加熱物を加熱するための加熱領域を決めて上述した加熱アイテムの一つを選択する（Ｓ１０１）。次に加熱時間を入力（Ｓ１０２）した後、図６に示した「スタート」キーを押す（Ｓ１０３）ことで被加熱物のマイクロ波加熱が開始される。
【００５６】
制御部２９は、以上の入力情報に基いて、誘電体板２４の回転駆動手段であるステッピングモータ３６を動作させて誘電体板２４を所望の支持角度にセットしたり連続回転させたりする。誘電体板２４を所望の支持角度にセットする場合は、誘電体板２４をステップ回転させて支持角度３１５°（または−４５°）の位置を検知した後、所望の支持角度に誘電体板をセットする（Ｓ１０４）。Ｓ１０５でインバータ駆動電源２９の動作を開始させマグネトロン１７からマイクロ波を発生させる。
【００５７】
Ｓ１０６で被加熱物の加熱状態を監視し、Ｓ１０７の加熱終了判定が「Ｙｅｓ」になると加熱終了と判定してＳ１０８でインバータ駆動電源部２９の動作を停止し、Ｓ１０９で誘電体板２４を回転駆動制御するステッピングモータ３６の通電を停止させて被加熱物のマイクロ波加熱を完了する。
【００５８】
Ｓ１０６からＳ１０７の加熱状態の監視とそれに基づく終了判定の内容は、操作部２５から入力された加熱時間の情報やマイクロ波センサ３０の検出信号あるいは被加熱物の温度情報（図示していない）や被加熱物が発生するガスや水蒸気を検知するセンサ情報（図示していない）に基づく時々刻々の情報を終了判定基準と照合あるいは比較して実行させている。
【００５９】
なお、図７において破線で囲った制御内容Ｓ１１０、Ｓ１１１は、後述している被加熱物を載置する載置皿を回転駆動する駆動手段を備えた装置に対して適用される制御内容である。
【００６０】
次に図１に示した被加熱物を載置する載置皿の回転駆動系が無いマイクロ波空間構成における加熱分布例を図８に示す。図８は、積水樹脂（株）製のアドヘア糊（登録商標）２００ｇを用いた加熱分布を示している。マイクロ波空間１０は、幅３１０ｍｍ奥行３１０ｍｍ高さ２１５ｍｍ、アドヘア合成糊（登録商標）を入れた容器の底面積は１００平方ｍｍである。
【００６１】
なお、アドヘア合成糊（登録商標）はポリビニールアルコール水溶液で通常の温度では透明であるが４５℃以上になると白濁する性質を有する。
【００６２】
マイクロ波出力は５００Ｗとし４０秒間加熱後の加熱分布を示し、白い領域が加熱された領域である。誘電体板２４の支持角度を可変することで白い領域すなわち加熱領域を変化させることができる。前述の操作部２５に配設した加熱領域選択用の加熱アイテムに対して誘電体板２４の支持角度はそれぞれ「左」が０°、「中央」が４５°そして「右」が９０°に対応させることになる。
【００６３】
このようにマイクロ波空間内の中央部を加熱領域とした「中央」加熱アイテムと周辺部を加熱領域とした「左」「右」加熱アイテムとを備えたことにより、様々な形状あるいは盛り付けの被加熱物の中央部および周辺部を加熱領域に自由に指定でき被加熱物に応じた最適あるいはユーザお好みの加熱を実行できる装置を提供できる。
【００６４】
なお、周知のようにアドヘア糊は水に比べて誘電損失が大きく浸透深さが小さい。「中央」加熱アイテムはアドヘア糊負荷の場合、中央部の加熱が不十分な図示データとなっているが、通常の食材においては「中央」加熱アイテムを用いて中央加熱を実現できる。
【００６５】
次に実調理メニューの実施例を図９を用いて説明する。図９はカレーライス（いずれも室温：約２０℃）をマイクロ波加熱した時の温度分布を示す。カレーは図において右側に片寄って盛っている。温度分布（ａ）は、本発明の装置の「右」加熱アイテムを用いた場合であり、一方温度分布（ｂ）は従来の載置皿回転駆動式高周波加熱装置を用いた場合である。加熱内容は、いずれも５００Ｗ、２分３０秒である。
【００６６】
またカレーライスのような食材においてはカレーの盛り付けられ方は様々であるし、さらには盛り付け皿をマイクロ波空間の中央部に常に載置されるとは限らない。このような実使用環境においても本発明の加熱領域制御をうまく活用できるようにするための改良された制御方法について説明する。
【００６７】
この制御方法は、誘電体板２４の支持角度を規定した角度を中心に、たとえば±９°（ステッピングモータの１ステップ相当）の範囲で振動させるものである。これにより、開孔部のインピーダンスは規定したインピーダンス値を中心に上下幅値をもって変動するのでマイクロ波空間内の加熱領域を左右に揺らすことができる。この制御方法を用いることでマイクロ波空間内の被加熱物の載置位置に余裕度を持たせることができ、ユーザは載置場所を厳密に限定することなく利便性をさらに高めた装置を提供できる。
【００６８】
このように開孔部２０のインピーダンスを可変してマイクロ波空間１０内のマイクロ波の定在波分布を変化させる制御方法は、異種食材をそれぞれ適温に選択加熱することができ、従来技術では達成できない新規な調理ソフトを提供することができる。
【００６９】
図９は異種材料を加熱した場合の例である。図９（ａ）はお皿にご飯を盛りその片側（図面斜線部分）にカレーをかけた場合を示す。従来装置で加熱した図９（ｃ）においては、カレーはほとんど温まってなく、ご飯はおいしいと言われる上限温度８０℃を超過した温度帯（図中黒色領域）まで加熱されている。一方、本発明の装置で加熱した図９（ｂ）においては、ご飯の温度は最高８０℃であり、カレーも約６０℃まで加熱されている。従って、加熱終了後直ちにおいしく食事をとることができる。
【００７０】
（実施例２）
図１０は本発明の実施例２を示す高周波加熱装置の構成図、図１１は図１０の断面構成図を示す。図において、実施例１と同一あるいは同一機能相当の部材は同一番号で示す。
【００７１】
実施例２が実施例１と相違する点は、被加熱物を載置する載置皿４３を回転駆動する載置皿駆動手段４４を付加したことである。４５は載置皿４３を回転支持する回転支持部、４６は被加熱物の重量を測定する重量センサであり、検出した信号は制御部２９に入力させている。
【００７２】
また、マイクロ波空間４７は二つの励振モードが発生するように構成し、一つの励振モードに対してマイクロ波空間４７の境界面を形成する金属壁面に誘導される高周波電流の流れ方向に垂直に開孔部２０の長手寸法を配置している。
【００７３】
操作部４８には加熱領域選択入力部４９およびマイクロ波空間４７内のマイクロ波の流れを表示する表示手段５０を配置させている。表示手段５０は、実施例１と比べて被加熱物の下方からのマイクロ波の流れを示す矢印が付加されている。
【００７４】
開孔部２０のインピーダンスを可変するインピーダンス可変手段２１は、実施例１と同様の構成および作用である。
【００７５】
このような構成からなる本発明の実施例２の高周波加熱装置の加熱分布例を図１２に示す。マイクロ波空間４７は、幅３００ｍｍ奥行３２０ｍｍ高さ２１５ｍｍとしている。載置皿４３のマイクロ波空間４７の底面からの高さは約２７ｍｍである。負荷は前述の図８の場合と同様である。
【００７６】
加熱アイテムは「全体」キーを選択し誘電体板２４の回転速度は毎分１５回転とした。加熱分布（ａ）は載置皿４４を停止した場合、加熱分布（ｂ）は載置皿４４を毎分６回転させた場合を示す。
【００７７】
実施例２のマイクロ波空間４７は上記の形状寸法により、マイクロ波空間４７内に励振モード＜３３２＞（数値はそれぞれマイクロ波空間の幅方法、奥行方向および高さ方向に生じる定在波の山の数を表す。以下同様の表現を用いる）と励振モード＜４１２＞を生じさせることができる。そして励振モード＜３３２＞に対応した金属壁面上に誘導される高周波電流の流れを分断するように開孔部２０を配設している。開孔部２０のインピーダンスを大きくすると励振モード＜３３２＞が崩れ、励振モード＜４１２＞が強くなる。この励振モード＜４１２＞はマイクロ波空間４７の載置皿の中央部にマイクロ波を集中する励振モードである。
【００７８】
誘電体板２４のみを連続回転させることで、マイクロ波空間４７内には＜３３２＞、＜３３２＞の崩れ、＜４１２＞、＜４１２＞の崩れ、および励振モード全て崩れのそれぞれを形成させることができる。これにより、図１２（ａ）に示すような加熱分布を生じさせることができる。一方、誘電体板２４の連続回転に載置皿４３の回転を重畳させると、図１２（ｂ）に示すように被加熱物の周辺部全域を加熱することができる。
【００７９】
このように誘電体板２４の所定角度支持あるいは連続回転と載置皿の回転有無を組合せることで被加熱物を同心状に加熱したり、周辺部のみを加熱したり、さらには被加熱物全体の加熱の均一化を促進させることができる利便性を大幅に高めた装置を提供できる。
【００８０】
誘電体板２４のみを連続回転させる制御方法を用いると、被加熱物の中央部を周辺部と同様に強く加熱させることができる。したがって、マイクロ波の浸透深さが小さい食材、たとえばハンバーグやシチュー、茶碗蒸しなどの加熱調理に有効である。
【００８１】
一方載置皿４３の回転を重畳させる制御方法について、より効果的な制御方法を以下に説明する。図１３は、誘電体板２４の回転速度をパラメータとして水２００ｃｃ、初期温度７±２℃をマイクロ波出力５００Ｗにて１分３０秒の加熱をした後の上下方向の温度差を示すものである。容器はマグカップ相当の直径７２ｍｍの円筒容器を用いた。
【００８２】
図１３の特性より、誘電体板２４の回転速度を速くすると加熱の均一化が促進できることが認められる。このように誘電体板２４を高速回転させる制御方法は、マイクロ波空間内の上下方向のマイクロ波の分散を促進させることが可能であり、底面積に対して嵩高い加熱物の加熱の均一化に有効である。たとえば、牛乳あたため、酒かん、コーヒーあたためなどを最適に加熱させることができる。
【００８３】
なお、上記の説明においては誘電体板２４の回転駆動手段としてステッピングモータを使用することで上記した様々な誘電体板の制御が容易に達成でき種々な調理方法を提供できる説明をしたが、汎用のモータを用いて高速回転使用に特化した回転駆動仕様でも従来装置と比べて十分に優位性をもった装置を提供できることは明らかである。
【００８４】
また、誘電体板の材料は低誘電損失材料を基本とし、ガラス系、セラミックス系あるいは樹脂系が使用できるが、インピーダンス可変手段の構成のコンパクト化および位相差を大きくとるためには材料の比誘電率は少なくとも７以上が望ましい。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば以下の効果を有する。
【００８６】
（１）請求項１の高周波加熱装置によれば、被加熱物を収納するマイクロ波空間を形成する金属壁面に生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部のインピーダンスを変えるインピーダンス可変手段と、被加熱物の加熱領域を選択指定する加熱領域選択入力部と、加熱領域選択入力部の入力信号に基づいて前記インピーダンス可変手段を駆動し前記開孔部のインピーダンスを制御する制御部とを備え、インピーダンス可変手段は、開孔部に接続され終端が閉じられた溝部と、溝部内に回転可能に支持された低誘電損失材料の誘電体板と、誘電体板を回転駆動する誘電体板回転駆動手段とから構成され、制御部は前記加熱領域選択入力部の信号に対応して前記誘電体板を所定角度に規定したり連続的に可変制御することにより、マイクロ波空間の金属壁面のインピーダンスを規定することでマイクロ波空間内に生じるマイクロ波の定在波分布を規定する。また、誘電体板の支持角度を連続的に可変することで、開孔部のインピーダンスを連続的に可変しマイクロ波空間内のマイクロ波の定在波分布を時間的に連続可変し、被加熱物上のヒートスポットの発生を解消するとともに被加熱物全体の加熱の均一化を促進することができる。
【００８７】
これにより、ユーザは加熱領域選択入力部の中から所望の加熱アイテムを選択してユーザお好みの加熱をすることができる。
【００８８】
（２）請求項２の高周波加熱装置によれば、加熱領域選択入力部の入力信号に基いて被加熱物の加熱領域に対応する被加熱物へのマイクロ波の流れを表示する表示手段を備えたことにより、ユーザは選択した加熱アイテムの加熱内容を容易に確認できるとともに加熱後の加熱状態と選択した加熱アイテムとの整合性を認識でき、使い勝手の良い装置を提供できる。
【００８９】
（３）請求項３の高周波加熱装置によれば、被加熱物を載置する載置皿と、前記載置皿を回転駆動する載置皿回転駆動手段を備えたことにより、マイクロ波空間内のマイクロ波の定在波の可変制御に被加熱物の回転を重畳させることで被加熱物にはエネルギが細かく分散したマイクロ波を照射させることができ、被加熱物を同心加熱あるいは被加熱物全体の加熱の均一化を効果的に行なうことができる。
【００９０】
（４）請求項４の高周波加熱装置によれば、加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして少なくともマイクロ波空間内の中央部に収納された被加熱物の中央を加熱する中央加熱モードと前記被加熱物の周辺を加熱する周辺加熱モードとを備えたことにより、様々な形状の被加熱物においてその中央部および周辺部を加熱領域に指定することができる。
【００９１】
（５）請求項５の高周波加熱装置によれば、加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして少なくともマイクロ波空間内の中央部に収納された被加熱物の中央を加熱する中央加熱モードと前記被加熱物の周辺を加熱する周辺加熱モードとを有し、制御部は、少なくとも周辺加熱モードが選択された時にはその入力信号に基づいて前記載置台回転駆動手段を非動作状態に制御することを特徴としたことにより、異種食材を選択加熱することができる。たとえば、カレーライスの場合、通常ご飯は昇温が速く、カレーは周辺部しか加熱されず中心の温度を高めるのが困難なため、マイクロ波加熱が困難な調理アイテムであったが、カレーが盛り付けられた空間を加熱領域に選択することでカレーにマイクロ波を集中させカレーの昇温を大きくすることができる。
【００９２】
（６）請求項６の高周波加熱装置によれば、加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして被加熱物全体を加熱領域に選択する全体加熱モードを有し、制御部は前記全体加熱モードが選択された時の入力信号に基づいて、前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御することを特徴とする。
【００９３】
また、（７）請求項７の高周波加熱装置によれば、加熱領域選択入力部は、被加熱物の加熱領域を選択指定する入力キーとして被加熱物全体を加熱領域に選択する全体加熱モードを有し、制御部は前記全体加熱モードが選択された時の入力信号に基づいて、前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御したり、または前記開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御および前記載置皿回転駆動手段を動作状態に制御することを特徴とする。
【００９４】
これらにより、開孔部のインピーダンスを連続的に可変制御することで、マイクロ波空間内のマイクロ波の定在波分布を時間的かつ連続的に変化させ、被加熱物の全体加熱を促進させることができる。また、開孔部を特定のインピーダンス値に設定した状態で被加熱物を回転させることで被加熱物の周辺部のみあるいは被加熱物の中央部のみを加熱することができる。さらにはインピーダンス可変と被加熱物の回転を同時に行なうことで被加熱物全体をより均一に加熱することができる。このような制御方法は、牛乳や日本酒のあたためにおいて上下方向の温度差の抑制に大きく寄与できる。
【００９５】
（８）請求項８の高周波加熱装置によれば、制御部は加熱領域選択入力部の入力信号に基いて、インピーダンス可変手段を駆動し開孔部のインピーダンスを規定値に制御するとともに被加熱物の加熱時間内にインピーダンス可変手段を駆動して前記規定したインピーダンス値を中心としてインピーダンス値を上下に可変させることを特徴としたことにより、被加熱物のマイクロ波空間内での載置位置に余裕度を持たせることができる。
【００９６】
（９）請求項９の高周波加熱装置によれば、誘電体板の支持角度を検出判定する機能を有し、誘電体板を所定角度に回転制御を備えたことにより、加熱領域選択入力信号に基づいた開孔部のインピーダンス値を再現性よく規定することができる。
【００９７】
（１０）請求項１０の高周波加熱装置によれば、支持角度は溝部内のマイクロ波信号に基いて判定することを特徴としたことにより、誘電体板を含む溝部の特性の異変を監視できるとともに別途専用の角度検出手段を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１を示す高周波加熱装置の構成図
【図２】  図１の高周波加熱装置の断面構成図
【図３】  図１の高周波加熱装置のインピーダンス可変手段の構成図
【図４】  本発明の１実施例を示すインピーダンス可変手段の位相差特性図
【図５】  本発明の１実施例を示すマイクロ波センサの検出信号特性図
【図６】  図１の高周波加熱装置の操作部の詳細構成図
【図７】  本発明の高周波加熱装置の加熱制御例を示すフローチャート
【図８】  図１の高周波加熱装置を用いた時の擬似負荷の加熱分布特性図
【図９】  （ａ）実験用試供品としてご飯にカレーをかけたときの状態図
（ｂ）本発明の高周波加熱装置を用いたときの試供品の実調理における加熱分布特性図  （ｃ）従来の高周波加熱装置を用いたときの試供品の実調理における加熱分布特性図
【図１０】本発明の実施例２を示す高周波加熱装置の構成図
【図１１】図１０の高周波加熱装置の断面構成図
【図１２】図１０の高周波加熱装置を用いた時の擬似負荷の加熱分布特性図
【図１３】図１０の高周波加熱装置を用いた時の実調理における加熱特性図
【符号の説明】
１０、４７  マイクロ波空間
２０  開孔部
２１  インピーダンス可変手段
２３  溝部
２４  誘電体板
２６、４９  加熱領域選択入力部
２７、５０  表示手段
２９  制御部
３０  マイクロ波センサ（支持角度検出手段）
３６  ステッピングモータ（誘電体板の回転駆動手段）
４３  載置皿
４４  載置皿駆動手段
【図１】
0004306005.tif 000002
【図２】
0004306005.tif 000003
【図３】
0004306005.tif 000004
【図４】
0004306005.tif 000005
【図５】
0004306005.tif 000006
【図６】
0004306005.tif 000007
【図７】
0004306005.tif 000008
【図８】
0004306005.tif 000009
【図９】
0004306005.tif 000010
【図１０】
0004306005.tif 000011
【図１１】
0004306005.tif 000012
【図１２】
0004306005.tif 000013
【図１３】
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