JP5116260B2

JP5116260B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP5116260B2
Application number: JP2006169269A
Authority: JP
Inventors: 泰久森; 健瀧▲崎▼; 浩二吉野; 祐河合
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: WO2007148644A1; US20090206071A1; CN101473693A; EP2031936A1; JP2007333362A; US8987644B2; EP2031936A4; CN101473693B; EP2031936B1

Description

本発明は、被加熱物を誘電加熱する高周波加熱装置に関するものである。

代表的な高周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、なべや釜を準備する必要がない簡便さでもって生活上の不可欠な機器になっている。これまで、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、幅方向寸法および奥行き方向寸法がおおよそ３００〜４００ｍｍ前後、高さ方向寸法がおおよそ２００ｍｍ前後のものが、一般に普及している。

近年においては、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幅が広い加熱室形状を持った製品が実用化されている。

また、電子レンジの多機能化に伴い、従来からある、いわゆる「温めメニュー」（食品に対してマイクロ波を放射することで食品を加熱する高周波加熱）に加えて、「グリルメニュー」を備えるものが市場に登場している。グリルメニューとは、食品を載せた加熱皿を昇温させることで食品を加熱皿を介して加熱する方法や、加熱ヒータにより食品を加熱する方法、またはこれらの組み合わせにより食品を直火焼き風（表面はパリッとしつつ中身はジューシーに調理する調理仕上がり）に調理するメニューのことである。

従来、この種の高周波波加熱装置３００は、図１７に示すように、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロン３０２から放射されたマイクロ波を伝送する導波管３０３と、加熱室３０１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３０１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３０６と、加熱室３０１内の載置台３０６より下方に形成されるアンテナ空間３１０と、導波管３０３内のマイクロ波を加熱室３０１内に放射するため、導波管３０３からアンテナ空間３１０にわたり、加熱室３０１の中央付近に取り付けられた回転アンテナ３０５と、回転アンテナ３０５を回転駆動できる代表的な駆動手段としてのモータ３０４と、加熱室３０１内に用途に応じて設置される加熱皿３０８と、加熱皿３０８を支持する皿受部３０７と、電熱加熱を行うヒータ３０９とを備えるものである。

高周波加熱により被加熱物を直接加熱する温めメニューのときは、載置台３０６の上に食品等が置かれた状態で、高周波加熱処理が実行される。マグネトロン３０２から放射されたマイクロ波が導波管３０３を経て回転アンテナ３０５に一旦吸収され、そして回転アンテナ３０５の放射部上面からマイクロ波が加熱室３０１に向けて放射される。このとき、通常、加熱室３０１内にマイクロ波を均一に攪拌させるため回転アンテナ３０５は、一定速度で回転しながらマイクロ波を放射する。

また、直火焼き風に調理するグリルメニューのときは、皿受部３０７に置かれた加熱皿３０８上に食品（例えば、鳥もも肉、魚など）が置かれる。この状態で、食品の上側に位置することになるヒータ３０９により、食品の表面部分が加熱処理される。一方、マイクロ波によって昇温させられた加熱皿３０８により食品の裏面部が加熱処理される。

マイクロ波を食品に集中させる加熱調理では、マイクロ波の性質により食品の内部の水分が過度に蒸発してしまうことに対し、ヒータや加熱皿により食品を加熱する処理では、食品内部の水分や旨みを閉じ込めつつ、食品の表面をパリッと仕上げる、いわゆる直火焼き風に仕上げることができるものである（特許文献１参照）。
特開２００４−０７１２１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるような従来の高周波加熱装置は、上述のグリルメニューが実行されるとき、温めメニューを実行するときと同様に、回転アンテナ３０５を一定回転させながらマイクロ波を放射する構成であった。

本発明者は、回転アンテナ３０５が一定回転しつつ高周波を放射するとき、高周波が攪拌されて加熱室３０１内に放射されるため、放射された高周波の一部が加熱皿３０８の昇温に寄与していないことを見出した。

また、従来の構成では、加熱室内に放射されたマイクロ波の一部が、加熱皿３０８の上側空間（食品が置かれている空間）まで伝播して食品を直接に加熱してしまうことがあった。

この場合、食品の水分が飛んでしまい食品の中身が乾燥した仕上がり（パサパサした仕上がり）になってしまう。これは、被加熱物である食品の種類によっては、望ましくない仕上がりである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、グリルメニューが選択されたとき被加熱物の種類に適した所望の調理仕上がりが得られるとともに、加熱効率を向上させることができる高周波波加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の高周波加熱装置は、被加熱物載置用の加熱皿を着脱可能に装着する加熱室と、前記加熱室に複数段設けられ前記加熱皿を支持する皿受部と、被加熱物を載置するため前記加熱室内に配置された非回転の載置台と、前記加熱室の上面部に設けられ電熱加熱を行うヒータと、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を伝送する導波管と、前記加熱室の底部に設けられるとともに前記導波管から前記加熱室に前記マイクロ波を放射するための回転アンテナと、前記回転アンテナの回転軌道の所定位置を原点として前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記加熱皿の前記載置台側面に設けられた高周波吸収体のフェライトと、前記被加熱物を前記加熱皿に載せて加熱するグリルメニューと前記加熱皿を用いずに前記被加熱物を加熱する温めメニューとを選択することが可能な操作部と、前記操作部からの出力信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記操作部によって前記グリルメニューが選択された場合、前記複数段のいずれかに支持させた加熱皿の位置に応じて前記回転アンテナの放射指向性の強い部位の向きを制御する構成とし、前記制御手段は、前記操作部によって前記グリルメニューが選択された場合は前記加熱皿に対してマイクロ波が集中するように前記回転アンテナの放射指向性の強い部位の向きを制御し、前記操作部によって前記温めメニューが選択された場合は前記被加熱物に対してマイクロ波が集中するように前記回転アンテナの放射指向性の強い部位の向きを制御する構成とし、前記制御手段は、前記操作部からの出力信号に応じて前記回転アンテナの放射指向性の強い部位の向きが異なるように制御する構成とし、前記グリルメニューが選択されたときは、前記加熱皿が載置されている位置を判別して、この位置に基づき、前記回転アンテナを所定位置に停止した後、前記ヒータを駆動し前記マイクロ波発生手段を動作させ加熱処理を開始する構成とし、前記制御手段は、加熱処理後に前記回転アンテナの原点を確認する原点検出モードを実行するものである。

この構成により、調理メニューの内容に応じて回転アンテナの動作が制御されるので、温めメニュー時にはマイクロ波を均一攪拌して被加熱物を均一に加熱することができ、グリルメニュー時には加熱室内の適した箇所にマイクロ波を集中させることで、被加熱物の種類に適した所望の調理仕上がりが得られるとともに、加熱効率を向上させることができる。また、ヒータを駆動し、それから回転アンテナを回転させ、所定の位置で停止させてマイクロ波発生手段を動作させるのに比べ、加熱調理時間を短くできる。

また、本発明の高周波加熱装置は、前記加熱室内の被加熱物または前記加熱皿の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記回転アンテナの動作を制御する構成としたものである。

この構成により、グリルメニュー時であっても、加熱開始の初期段階においては回転アンテナを一定速度で回転させ、加熱室または加熱皿の温度分布に差が生じはじめたときに回転アンテナを制御手段に記憶された位置情報に基づく動作制御に移行するものとすることができる。

また、本発明の高周波加熱装置は、前記制御手段が、前記回転アンテナの放射指向性の強い部位を所定位置で停止させるように前記駆動手段を制御する構成としたものである。

この構成により、駆動手段により回転アンテナの停止位置を正確に制御することができ、加熱皿の加熱効率を向上させることができる。

また、本発明の高周波加熱装置は、前記制御手段は、前記回転アンテナの放射指向性の強い部位が所定位置近傍で揺動するように前記駆動手段を制御する構成としたものである。

この構成により、マイクロ波放射中に回転アンテナが停止しつづけることで、回転アンテナの一部にマイクロ波が集中しすぎて、過剰加熱することを防止する。目標角度を中心に±５度ぐらいを動かしても加熱皿の加熱効率への影響は少なく、一方、アンテナ部品の過昇防止には十分な効果が得られる。

また、本発明の高周波加熱装置は、前記制御手段が、マイクロ波による加熱中、前記回転アンテナを回転させるとともにその放射指向性の強い部位が所定位置の近傍で減速するように前記駆動手段を制御する構成としたものである。

この構成により、マイクロ波放射中に回転アンテナが停止しつづけることで、回転アンテナの一部にマイクロ波が集中しすぎて、過剰加熱することを防止することができる。

本発明によれば、グリルメニューが選択されたとき被加熱物の種類に適した所望の調理仕上がりが得られるとともに、加熱効率を向上させることができる高周波波加熱装置を提供することができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１から図３は本発明に係る代表的な高周波加熱装置である電子レンジ３１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６は図１のＣ−Ｃ‘断面図である。

図１に示すように、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、アンテナ空間３７に取り付けられた回転アンテナ３９と、回転アンテナ３９を回転駆動できる代表的な駆動手段としてのモータ４１と、モータ４１を制御して回転アンテナ３９の向きを制御する制御手段４１１と、各回転アンテナ３９の回転の原点を検出する原点検出機構を構成するフォトインタラプタ３６と、を備えるものである。

また、加熱室３４の上面部には、電熱加熱を行うことができるヒータ４０１が設置されている。また、加熱室３４は、加熱皿４０２を支持する皿受部を三段有している。具体的には、加熱室３４は、上段用皿受部４０３と中段用皿受部４０４と下段皿受部４０５とを有している。加熱皿４０２は、被加熱物が載らない裏面側（載置台３５側）に高周波吸収体（例えば、フェライト）を有するものである。

また、電子レンジ３１は、図２に示すようにドア６４を備えている。そして、操作部６３がドア６４の下部に配置されている。操作部６３は、ユーザが、食品や調理内容に応じて様々な調理メニューを選択できるものである。例えば、操作部６３により、加熱時間を設定することや、「温めメニュー」や、「グリルメニュー」など、予め設定された調理メニューを選択することができるものである。

「温めメニュー」とは、食品に向けてマイクロ波を放射することで食品を加熱する調理方法のことをいい、「グリルメニュー」とは、食品を載せた加熱皿を昇温させることで加熱皿を介して食品を加熱する方法や、前記昇温させた加熱皿と加熱ヒータとの組み合わせにより食品を加熱する調理方法のことをいう。

操作部６３からの出力信号に基づき、制御手段４１１はマグネトロン３２やモータ４１を制御する。

回転アンテナ３９は、放射指向性を有する構成である。本実施の形態１の電子レンジ３１は、回転アンテナ３９の放射指向性の強い部位を所定の向きに制御して加熱皿４０２を集中加熱する構成としている。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。

また、回転アンテナ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４６と、結合部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４８とを備えるものである。

また、回転アンテナ３９は、結合部４４の中心が回転駆動の中心となるようにモータ４１のシャフト５０に嵌合された構成としている。放射部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。

回転アンテナ３９の回転の中心は加熱室３４内の中心に配置する。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。

放射部４８は、放射部上面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５２までの距離は約１０ｍｍ程度とし、放射部曲げ部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５６、結合部の中心からの長さが５５ｍｍ程度の端部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３９は、結合部４５から端部５８の方向への放射指向性を強くすることができる。

この構成において一般的な食品を、「温めメニュー」により均一に加熱する場合は、従来の電子レンジと同様、特に置き場所にこだわる必要はなく、回転アンテナ３９も従来同様に一定回転させてよい。

一方、「グリルメニュー」により、加熱皿３０２に載置された食品を加熱する場合は、回転アンテナ３９の端部５８が所定の位置を向いた状態で回転アンテナ３９の動作を停止させる。

所定の位置とは、加熱室の大きさや加熱皿の位置等との関係で定まるものであり、実験的に予め求めておく。実験の結果、例えば、図３に示すように、回転アンテナ３９の端部５８がドア６４方向（正面方向）を向いているときに、上段用皿受部４０３に置かれた加熱皿４０２にマイクロ波が集中して効率よく加熱皿４０２が昇温するという結果が得られた場合は、その位置を、上段用皿受部４０３に加熱皿４０２が置かれたときの回転アンテナ３９の停止位置として制御部４１１に記憶しておく。

本実施の形態１の電子レンジ３１では、制御手段４１１が、フォトインタラプタ３６を有する原点検出機構で検出する原点を基準として、回転アンテナ３９の角度情報（停止位置）を記憶する。本実施の形態１の電子レンジ３１では、図３に示すように、回転アンテナ３９の端部５８がドア６４方向を向いている状態のときを原点位置（０度）とする。

また、電子レンジ３１の制御手段４１１は、図４に示すように、回転アンテナ３９の端部５８が加熱室３４の右側面方向を向いているときに、中段用皿受部４０４に置かれた加熱皿４０２にマイクロ波が集中して効率よく加熱皿４０２が昇温するという結果が得られた場合は、その位置（原点から反時計回りに４５度）を、中段用皿受部４０４に加熱皿４０２が置かれたときの回転アンテナ３９の停止位置として制御手段４１１に記憶しておく。

また、電子レンジ３１の制御手段４１１は、図５に示すように、回転アンテナ３９の端部５８が加熱室３４の左側面方向を向いているときに、下段用皿受部４０５に置かれた加熱皿４０２にマイクロ波が集中して効率よく加熱皿４０２が昇温するという結果が得られた場合は、その位置（原点から反時計周りに３１５度）を、下段用皿受部４０５に加熱皿４０２が置かれたときの回転アンテナ３９の停止位置として制御手段４１１に記憶しておく。

以上のように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、加熱皿の位置に応じて回転アンテナの向きを制御するものであり。回転アンテナ３９を所定の向きに向けるためには、モータ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の手段が考えられる。

本実施の形態１の電子レンジ３１では、モータ４１としてステッピングモータを用いており、モータのシャフト４１に上述の原点検出機構を設けている。この原点検出機構は、図６に示すように、シャフトを中心軸とする円板３６ａと、フォトインタラプタ３６とにより構成される。円板３６ａには、矩形状のスリット３６ｂが設けられている。

円板３６ａは、回転アンテナ３９を回転させるモータのシャフト５０の軸に取り付けられていて、発光素子と受光素子とを備えたフォトインタラプタ３６の光路を遮るように回転するものである。

この構成により、スリット３６ｂがフォトインタラプタ３６の光路を通過するときは、前記光路を遮るものが無いので、スリットの通過時点を検出することができる。従って、スリット３６ｂの位置を回転アンテナ３９の原点と設定しておくことで、各モータに取り付けられたフォトインタラプタ３６により回転アンテナの原点を検出することができるものである。

次に、制御手段４１１の構成について説明する。制御手段４１１は、図７に示すように、モータ４１の動作を制御することで回転アンテナ３９の動作を制御するアンテナ制御部４１２と、回転アンテナ３９の位置情報（角度情報）を記憶している記憶部４１３とを有している。

アンテナ制御部４１２は、操作部６３からの指令信号に応じて記憶部４１３から必要な情報を参照し、モータ４１の動作を制御するものである。記憶部４１３は、加熱室内の加熱皿４０２の置かれる位置（上・中・下）毎に加熱皿４１２を加熱するのに適した回転アンテナ３９の位置情報を記憶している。具体的には、上段皿受部用の位置情報４１４（原点）と、中段皿受部用の位置情報４１５（原点から反時計周りに４５度）と、下段皿受部用の位置情報４１６（原点から反時計周りに３１５度）と、を記憶している。

次に、図８を参照して、本実施の形態１の電子レンジ３１の動作について説明する。
まず、電子レンジ３１に電源が投入され待機状態になる（Ｓ１０１）。使用者（ユーザ）が、加熱したい被加熱物の内容（食品の種類）に応じて、「温めメニュー」、「グリルメニュー」、又はその他のメニューを選択する。「温めメニュー」が選択されたときは（Ｓ１０２−Ａ）、操作部６３がアンテナ制御部４１２に「温めメニュー」が選択されたことを伝える信号を出力する。

当該出力信号を受けたアンテナ制御部４１２は、モータ４１を一定速度で回転させることで回転アンテナ３９を一定速度で回転させる（Ｓ１０３）。続けて、制御手段４１１はマグネトロン３２を動作させ、加熱処理を開始する（Ｓ１０７）。そして、所定時間経過後（Ｓ１０８）、回転アンテナ３９、マグネトロン３２等の動作を停止し、「温めメニュー」の加熱処理が終了する（Ｓ１０９）。

一方、「グリルメニュー」が選択されたときは（Ｓ１０２−Ｂ）、操作部６３がアンテナ制御部４１２に「グリルメニュー」が選択されたことを伝える信号を出力する。当該出力信号を受けたアンテナ制御部４１２は、まず、当該出力信号から、加熱皿４０２が載置されている位置が上段、中段又は下段かを判別する（Ｓ１０４）。なお「グリルメニュー」は魚や鳥のもも、ローストビーフやローストチキン、ピザやパエリアなどのように被グリル調理物の種類を選択できるようになっていて、この被グリル調理物の種類に対応して予め載置皿の位置が上・中・下に記憶させてあり、「グリルメニュー」で被グリル調理物の種類を選定することによって載置皿の位置を判定するが、これに限られるものではなく、例えば各皿受部４０４に検出手段を設けてこの検出手段からの信号によって皿位置を判定するようにしてもよいものである。

次に、アンテナ制御部４１２は、Ｓ１０４で判別した位置情報に基づき、記憶部４１３から対応する位置情報を参照して、モータ４０の動作を制御する。例えば、操作部６３で上段でのグリルメニューが選択された場合、位置情報４１４を参照してモータ４０の動作を制御し、回転アンテナ３９を原点から反時計回りに９０度の位置まで回転し、その位置で停止させる（Ｓ１０５）。

回転アンテナ３９が所定位置に停止した後、ヒータ４０１を駆動する（Ｓ１０６）。続けて、制御手段４１１はマグネトロン３２を動作させ、加熱処理を開始する（Ｓ１０７）。所定時間経過後（Ｓ１０８）、回転アンテナ３９、ヒータ４０１、及びマグネトロン３２等の動作を停止し、「グリルメニュー」の加熱処理が終了する（Ｓ１０９）。

以上の構成により、本実施の形態１の電子レンジ３１は、加熱室３４には３段（上、中、下）の皿受部を有しており、棚位置によって調理メニューを選択することが可能であり、様々な食品を「グリルメニュー」で加熱調理することが可能である。

例えば、上棚（皿受部４０３）の場合は、魚や鶏ももなどの厚みのない食材で従来グリル料理をするような時に使用される。中棚（皿受部４０４）の場合は、ローストビーフやローストチキンと言った大きな食材を調理する時に使用される。下棚（皿受部４０４）の場合は、ピザやパエリアと言った裏面火力は必要であるものの、上面は、火力がソフトな火力でよいため上面ヒータとの距離を取ることで料理性能を向上させるものである。

また、本実施の形態１の電子レンジ３１は、加熱皿４０２の裏面に貼り付けた高周波吸収体のフェライトに高周波を吸収させて発熱させることで調理物の裏面を焼くことが可能になる。また、上面は加熱室上面に配置したヒータによってヒータ加熱することで上面調理することが可能になる。さらに、加熱皿４０２の裏面を効率良く加熱するために棚位置によって高周波加熱装置のアンテナの回転位置を制御するものである。

加熱皿４０２が載置される位置によって高周波の波形が変化するためアンテナの一時停止位置が異なるものであるが、その停止位置については、上述のように実験で予め求め、記憶部４１３に記憶しておく。モータ４１に原点検出機構を持たせることで、回転アンテナ３９の停止位置を正確に制御することが可能になり、それぞれの棚位置において最高効率の加熱が実現できるものであるとともに、加熱皿の上部空間（食品が載置されている空間）に伝播するマイクロ波は少なくなるので、食品の内部の水分が過度に蒸発しすぎることを防ぐことができる。

図９Ａは、加熱室の上段に加熱皿を置いた場合における、従来の加熱皿の温度分布と本発明の加熱皿の温度分布を比較する図である。図９Ａ（ａ）は従来の加熱皿の温度分布を示している。図９Ａ（ｂ）は本発明の加熱皿の温度分布を示している。図９Ａ（ｃ）は従来の加熱皿の温度分布の頻度を示すグラフである。図９Ａ（ｄ）は、本発明の加熱皿の温度分布の頻度を示すグラフである。なお、ここで頻度とは、加熱皿の全面積中における所定温度の面積の割合をいう。

比較は、マグネトロンの動作条件は同一とし、回転アンテナの動作のみを変更して実験した結果に基づき行う。図９Ａ（ａ）と図９Ａ（ｂ）とを比較すると、９０℃〜１２０℃の領域は、ともに加熱皿の食品載置部４５０の外延に沿って分布しているが、１２０℃〜１８０℃の領域は、従来の加熱皿では、一部（図９Ａ（ａ）中の左下近傍）に分布していないのに対し、本発明の加熱皿では、加熱皿の食品載置部４５０の全般にわたり分布している。すなわち、本発明の加熱皿の方が、加熱皿が全体的に均一に高温状態になっている。

また、図９Ａ（ｃ）と図９Ａ（ｄ）とを比較すると、図９Ａ（ｃ）のグラフより図９Ａ（ｄ）のグラフの方がピークが高温に位置している。このことから、本発明の加熱皿は、従来の加熱皿に対し、高温度領域が幅広く分布していることが確認できる。

図９Ｂは、参考のため、図９Ａの温度分布を等温線により表したものである。図９Ｂ（ａ）は、図９Ａ（ａ）に対応する図であり、従来の加熱皿の温度分布を示している。図９Ｂ（ｂ）は、図９Ａ（ｂ）に対応する図であり、本発明の加熱皿の温度分布を示している。

この比較結果から、加熱室の上段部分に加熱皿を載置した場合、「グリルメニュー」時に回転アンテナを所定位置で停止させることで、加熱皿の加熱効率が向上することが確認できる。

図１０Ａは、加熱室の下段に加熱皿を置いた場合における、従来の加熱皿の温度分布と本発明の加熱皿の温度分布を比較する図である。図１０Ａ（ａ）は従来の加熱皿の温度分布を示している。図１０Ａ（ｂ）は本発明の加熱皿の温度分布を示している。図１０Ａ（ｃ）は従来の加熱皿の温度分布の頻度を示すグラフである。図１０Ａ（ｄ）は、本発明の加熱皿の温度分布の頻度を示すグラフである。

図１０Ａ（ａ）と図１０Ａ（ｂ）とを比較すると、２０℃〜１８０℃の領域は、従来の加熱皿に対し、本発明の加熱皿では、加熱皿の食品載置部４５０の全般にわたり分布している。すなわち、本発明の加熱皿の方が、加熱皿が全体的に均一に高温状態になっている。また、本発明の加熱皿の方が、１８０℃以上の領域についても幅広に分布している。

また、図１０Ａ（ｃ）と図１０Ａ（ｄ）とを比較すると、図１０Ａ（ｃ）のグラフより図１０Ａ（ｄ）のグラフの方がピークが高温に位置している。このことから、本発明の加熱皿は、従来の加熱皿に対し、高温度領域が幅広く分布していることが確認できる。

図１０Ｂは、参考のため、図１０Ａの温度分布を等温線により表したものである。図１０Ｂ（ａ）は、図１０Ａ（ａ）に対応する図であり、従来の加熱皿の温度分布を示している。図１０Ｂ（ｂ）は、図１０Ａ（ｂ）に対応する図であり、本発明の加熱皿の温度分布を示している。

これらの結果から、グリルメニュー時において、回転アンテナの動作を棚位置毎にそれぞれ適した位置に停止させることで、各棚位置における最高効率の加熱が実現できることが確認できる。

なお、本実施の形態１の電子レンジ３１の説明では、回転アンテナ３９をグリルメニュー時に停止させる例について説明してきたが、回転アンテナの動作制御はこれに限られるものではない。例えば、回転アンテナ３９が所定の位置に停止したまま加熱室内にマイクロ波を放射しつづけると、回転アンテナ３９自体が昇温し過ぎて融解する恐れがある。

この点を鑑みて、制御手段４１１のアンテナ制御部４１２は、回転アンテナ３９を目標角度（停止位置）を中心として所定角度（例えば、±５度）程度往復揺動させてもよい。これにより、加熱皿への加熱効果にほぼ影響を与えることなく回転アンテナ３９の劣化を防止することができる。また、マイクロ波放射中に回転アンテナが停止しつづけることで、回転アンテナ３９の一部にマイクロ波が集中しすぎて、過剰加熱することを防止する。この往復揺動動作は、加熱開始時から行っても良いが、加熱開始時から所定時間経過後（例えば、３０秒〜１分後）に開始する構成としてもよい。

この往復揺動動作を実行するためには、制御手段４１１は、回転アンテナ３９が停止することを許容する上限時間を予め記憶する停止上限時間記憶部と、回転アンテナが停止している時間をカウントする停止時間計時部と、回転アンテナ３９を往復揺動させる角度を記憶する往復角度記憶部と、を有する構成とする。

また、グリルメニューにおける加熱開始時から所定時間経過後（例えば、３０秒〜１分後）に回転アンテナ３９を所定角度（例えば、５度）だけ回転させる構成としても良い。

また、同様の目的で、回転アンテナ３９の回転速度を制御する構成としても良い。例えば、所定位置付近では回転アンテナ３９を遅く回転させ、その他は一定速度で回転させることで、加熱皿４０２にマイクロ波を集中させる構成としても良い。この場合も、同様に予め実験で、どの位置付近で回転アンテナをどの速度に制御することで加熱皿にマイクロ波が集中するかを予め実験で求めることになる。

また、制御手段４１１は、回転アンテナ３９が所定の停止位置（角度）にあるときを原点として記憶しているものである。そして、制御手段４１１は、例えば、加熱処理実行前または加熱処理実行後、「温めメニュー」、「グリルメニュー」ともにに回転アンテナ３９の原点を確認する原点検出モードを実行する。

原点検出モード中は、回転アンテナ３９の角度を特定することができず、このままマイクロ波を発振すると不本意な加熱状態を起こし不良の原因となってしまうことがある。そこで、制御手段４１１は、原点検出モード中で回転アンテナを駆動している間は、マグネトロンの動作を停止する制御を行う。

また、制御手段４１１は、原点検出モードを加熱処理終了後に行い、原点を検出した状態で非加熱時に待機する。これにより、加熱処理を開始する前に原点検出のための待機時間が発生するのを防ぐことできる。

また、制御手段４１１は、グリルメニュー時であっても、加熱開始の初期段階においては回転アンテナ３９を一定速度で回転させ、加熱室３４内の温度分布に差が生じはじめたときに回転アンテナ３９を記憶部４１３の位置情報に基づく動作制御に移行するものとしても良い。

温度分布を検出するためには、図１１に示すような温度検出手段を設ければよい。この温度検出手段は、基板１９上に一列に並んで設けられた複数の赤外線検出素子１３と、基板１９全体を収納するケース１８と、ケース１８を赤外線検出素子１３が並んでいる方向と垂直に交わる方向に移動させるステッピングモータ１１と、を備えるものである。

基板１９上には、赤外線検出素子１３を封入する金属製のカン１５と、赤外線検出素子の動作を処理する電子回路２０とが設けられている。また、カン１５には赤外線が通過するレンズ１４が設けられている。また、ケース１８には、赤外線を通過させる赤外線通過孔１６と、電子回路２０からのリード線を通過させる孔１７とが設けられている。

この構成により、ステッピングモータ１１が回転運動することで、ケース１８を、赤外線検出素子１３が一列に並んでいる方向とは垂直方向に移動させることができる。温度検出手段のステッピングモータ１１が往復回転動作することにより、加熱室３４内のほぼ全ての領域の温度分布を検出することができるものである。

また、ここまで、回転アンテナが一つの場合について説明してきたが、回転アンテナの数はこれに限られずニ個以上の複数個でも良く、例えば、図１２、図１３に示すように、ニつの回転アンテナを加熱室の幅方向に有する構成としても良い。図１３に示す状態では、各回転アンテナの端部が、加熱室内の中央付近を向いているが、この場合においても、予め実験で、二つの回転アンテナがどの位置関係にあるとき加熱皿にマイクロ波が集中するかを予め実験で求めることになる。

回転アンテナを複数個にすることで、回転アンテナの停止位置に組み合わせが増えるので（例えば、一方の回転アンテナは原点位置で、他方の回転アンテナは原点から反時計周りに９０度等）、更に加熱皿の高周波吸収体にマイクロ波を集中させることができる。よって、加熱皿の加熱効率を向上させることができる。一方で、加熱皿の右半分または左半分、また、上半分または下半分のエリアを集中的に加熱することも可能となり、調理方法のバリエーションが広がる。

回転アンテナの形状の本実施の形態で示した例に限られるものではない。例えば、回転アンテナとしては、図１４に示すように、円板形状の一部に開口部を有するものであっても良い。

具体的には、図１４中、回転アンテナ８３、８４は、放射部８５、８６上に円弧形状の開口部８７、８８を有している。この開口部８７、８８は、幅方向の長さＬ１が加熱室内に放射されるマイクロ波の波長の４分の１以上としている。従って、回転アンテナ８３、８４は、停止しているときは開口部に放射指向性がある構成となり、加熱室３４内の特定の領域を局所的に加熱することを可能とする。

また、回転アンテナの他の変形例としては、例えば、図１５に示すように、長方形状の回転アンテナ９０、９１がある。この回転アンテナ９０、９１は、長方形状のうち３辺側が加熱室底面側に曲げられた曲げ部９４、９５を有し、残り１辺部分９２，９３が折り曲げておらず、その折り曲げられていない辺部分９２、９３に指向性が強い構成となり、加熱室３４内の特定の領域を局所的に加熱することを可能とする。

また、回転アンテナの他の変形例としては、例えば、図１６に示すように、長方形状の回転アンテナ２０１、２０２がある。回転アンテナ２０１、２０２は、長方形状の４辺側に加熱室底面側に曲げられた曲げ部２０３、２０４を有し、さらに、放射部２０６、２０７上に開口部２０８、２０９を有することで指向性が強い構成となり、加熱室３４内の特定の領域を局所的に加熱することを可能とする。

また、各回転アンテナは、互いの間隔を５[ｍｍ]以上空けるものとしている。これにより、各回転アンテナが互いに干渉して回転アンテナの一部等が過剰加熱で破損することを防止することができる。

なお、以上に示した実施の形態は様々に組み合わせて実施することができるものである。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

以上のように、本発明は、加熱室に配置された回転アンテナの放射指向性の強い部位を所定の向きに制御して加熱皿を集中加熱することができるので、グリルメニューが選択されたとき被加熱物の種類に適した所望の調理仕上がりが得られるとともに、加熱効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１の電子レンジの正面断面構成図本発明の実施の形態１の電子レンジの側面断面構成図（図１中のＡ−Ａ‘断面図）上段に置かれた加熱皿を加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図（図１中のＢ−Ｂ‘断面図）中段に置かれた加熱皿を加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図下段に置かれた加熱皿を加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図回転アンテナの原点検出機構を説明する図（図１中のＣ−Ｃ‘断面図）制御手段４１１の概略構成図本実施の形態１の電子レンジの動作フローチャート従来の加熱皿と本発明の加熱皿の温度分布の比較図（上段）図９Ａの参考図従来の加熱皿と本発明の加熱皿の温度分布の比較図（下段）図１０Ａの参考図温度検出手段の概略構成図本実施の形態１の電子レンジの変形例（回転アンテナが二つの例）本実施の形態１の電子レンジの変形例（回転アンテナが二つの例）回転アンテナの変形例を示す図回転アンテナの変形例を示す図回転アンテナの変形例を示す図従来の電子レンジの概略構成図

符号の説明

３１電子レンジ（高周波加熱装置）
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
３７アンテナ空間
３９回転アンテナ
４１モータ（駆動手段）
４１１制御手段

Claims

被加熱物載置用の加熱皿を着脱可能に装着する加熱室と、
前記加熱室に複数段設けられ前記加熱皿を支持する皿受部と、
被加熱物を載置するため前記加熱室内に配置された非回転の載置台と、
前記加熱室の上面部に設けられ電熱加熱を行うヒータと、
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を伝送する導波管と、
前記加熱室の底部に設けられるとともに前記導波管から前記加熱室に前記マイクロ波を放射するための回転アンテナと、
前記回転アンテナの回転軌道の所定位置を原点として前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、
前記加熱皿の前記載置台側面に設けられた高周波吸収体のフェライトと、
前記被加熱物を前記加熱皿に載せて加熱するグリルメニューと前記加熱皿を用いずに前記被加熱物を加熱する温めメニューとを選択することが可能な操作部と、
前記操作部からの出力信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記操作部によって前記グリルメニューが選択された場合、前記複数段のいずれかに支持させた加熱皿の位置に応じて前記回転アンテナの放射指向性の強い部位の向きを制御する構成とし、
前記制御手段は、前記操作部によって前記グリルメニューが選択された場合は前記加熱皿に対してマイクロ波が集中するように前記回転アンテナの放射指向性の強い部位の向きを制御し、前記操作部によって前記温めメニューが選択された場合は前記被加熱物に対してマイクロ波が集中するように前記回転アンテナの放射指向性の強い部位の向きを制御する構成とし、
前記制御手段は、前記操作部からの出力信号に応じて前記回転アンテナの放射指向性の強い部位の向きが異なるように制御する構成とし、
前記グリルメニューが選択されたときは、前記加熱皿が載置されている位置を判別して、この位置に基づき、前記回転アンテナを所定位置に停止した後、前記ヒータを駆動し前記マイクロ波発生手段を動作させ加熱処理を開始する構成とし、
前記制御手段は、加熱処理後に前記回転アンテナの原点を確認する原点検出モードを実行する高周波加熱装置。
前記加熱室内の被加熱物または前記加熱皿の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記回転アンテナの動作を制御する構成とした請求項１に記載の高周波加熱装置。
前記制御手段は、前記回転アンテナの放射指向性の強い部位を所定位置で停止させるように前記駆動手段を制御する構成とした請求項１または２に記載の高周波加熱装置。
前記制御手段は、前記回転アンテナの放射指向性の強い部位が所定位置近傍で揺動するように前記駆動手段を制御する構成とした請求項１から３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
前記制御手段は、マイクロ波による加熱中、前記回転アンテナを回転させるとともにその放射指向性の強い部位が所定位置の近傍で減速するように前記駆動手段を制御する構成とした請求項１から３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。