マイクロ波加熱装置
【課題】通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現するマイクロ波加熱装置を提供する。
【解決手段】加熱室３４にマイクロ波を放射するための回転アンテナ３８，３９と、回転アンテナを回転駆動する駆動手段４０，４１と、マイクロ波発生手段および前記駆動手段を制御する制御手段４１１を有し、前記制御手段は前記マイクロ波発生手段を断続制御する断続制御部１０６と、前記駆動手段を制御するアンテナ制御部１０３を有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記アンテナ制御部による前記駆動手段の制御を中断する構成とし、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となって、通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現できる。
【解決手段】加熱室３４にマイクロ波を放射するための回転アンテナ３８，３９と、回転アンテナを回転駆動する駆動手段４０，４１と、マイクロ波発生手段および前記駆動手段を制御する制御手段４１１を有し、前記制御手段は前記マイクロ波発生手段を断続制御する断続制御部１０６と、前記駆動手段を制御するアンテナ制御部１０３を有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記アンテナ制御部による前記駆動手段の制御を中断する構成とし、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となって、通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現できる。
【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ものである。
【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、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。
【０００３】
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。
【０００４】
ところで、電子レンジが使用するマイクロ波の波長は約１２０ｍｍであり、加熱室内には強弱の電界分布（以下、電波分布と称す）が生じ、さらには被加熱物の形状やその物理特性の影響が相乗されて加熱むらが発生することが知られている。特に、上述した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従来以上に高める必要がある。
【０００５】
従来、この種のマイクロ波加熱装置は、一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ものであったが、加熱室の中央部を局所的に加熱することが困難であった。そこで、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、あるいは複数の高周波攪拌手段を備えるものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、庫内が広くても常に大量の食品を加熱するとは限らず、たとえばマグカップ一杯の牛乳をあたためるときは、庫内全体を均一に加熱せずとも牛乳にのみ集中させるほうが効率的と考えられる。
【０００７】
また、複数の食品を同時に加熱する場合でも、たとえば冷凍食品と室温の食品とを同時に加熱する場合のように、食品の温度に差があれば、低温の食品のみを集中的に加熱したい場合がある。さらに幕の内弁当のようなものであれば、一つの入れ物に加熱したくない食品（漬物、サラダ、デザートなど）が含まれており、加熱すべき食品（ごはん、おかずなど）のみを集中的に加熱したいという場合がある。
【０００８】
このような場合は、全体均一加熱ではなく局所集中加熱できる機能が必要となる。このために複数の放射アンテナを切り替えるとともに停止位置を制御するなどして集中加熱するものが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５９６４６号公報
【特許文献２】特許第３６１７２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２を参考にすれば、まず、横幅が広い加熱室であれば左右に複数の放射アンテナを配置すれば加熱室内全体の均一加熱を実現できそうである。また、局所への集中加熱については、例えば放射アンテナを停止させることでユニポールアンテナの先端方向にある程度なら集中させることができる。しかしながら、どの程度集中させられるかが問
題であり、通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現するということは、現実的な構成としては難しいものであった。
【００１０】
更に均一性を向上させるためにマイクロ波の放射ＯＮ／ＯＦＦを断続させ、放射による加熱と熱伝導による加熱を繰り返す方法があるが、そのときに断続周期と放射アンテナの回転周期が合ってしまうと常に回転アンテナの同じ位置でマイクロ波が放射されることになって全体を均一加熱できず、また放射アンテナを停止させているときにマイクロ波を断続ＯＦＦさせていては局所への集中加熱もできないというものであった。
【００１１】
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、通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現し、またマイクロ波の断続でも適切に加熱す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】
【００１２】
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を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、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、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記マイクロ波発生手段および前記駆動手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記マイクロ波発生手段を断続制御する断続制御部と、前記駆動手段を制御するアンテナ制御部を有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記アンテナ制御部による前記駆動手段の制御を中断する構成としたものである。
【００１３】
この構成により、断続制御部でマイクロ波発生手段を断続制御し、マイクロ波を断続で停止中にはアンテナ制御部による駆動手段の制御を中断するので、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となり通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱を適切且つ確実に実現するマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、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、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記マイクロ波発生手段および前記駆動手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記マイクロ波発生手段を断続制御する断続制御部と、前記駆動手段を制御するアンテナ制御部を有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記アンテナ制御部による前記駆動手段の制御を中断する構成としたものであり、この構成により、断続制御部でマイクロ波発生手段を断続制御し、マイクロ波を断続で停止中にはアンテナ制御部による駆動手段の制御を中断するので、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となり通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現できる。
【００１６】
第２の発明は、前記アンテナ制御部は、前記回転アンテナを所定時間停止させて局所を加熱する局所加熱モードを有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記回転アンテナの停止時間のカウントを停止する構成としているので、放射アンテナを停止させてい
るときにマイクロ波を断続ＯＦＦさせていてもその時間はカウントせず、マイクロ波ＯＮ中で回転アンテナを所定時間停止することができる。
【００１７】
第３の発明は、前記アンテナ制御部は、前記回転アンテナを回転させることで加熱箇所を分散させる分散加熱モードを有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記回転アンテナの回転を停止する構成としているので、断続周期と放射アンテナの回転周期が合っても、常に回転アンテナの同じ位置でマイクロ波が放射されることにはならず、マイクロ波ＯＮ中、偏りなくマイクロ波を分散させることができる。
【００１８】
第４の発明は、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段を更に有し、前記局所加熱モードは前記回転アンテナの放射指向性の強い部位を前記温度分布検出手段の検出結果に基づき決定した向きに制御して局所を加熱する構成としたものであり、温度分布検出手段が検出した温度分布に基づき、局所加熱の必要な箇所に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するので、加熱すべき箇所を適切に加熱することができる。
【００１９】
第５の発明は、前記回転アンテナを複数有する構成としたものであり、この構成により局所加熱をよりきめ細かくすることが可能となり、加熱室内の任意の箇所を局所加熱できる。
【００２０】
第６の発明は、前記断続制御部は、前記温度分布検出手段が検出する初期温度により前記マイクロ波発生手段の断続と連続の切り替えまたは断続時間を切り替える構成としているので、常温品に比べてマイクロ波を吸収しにくい冷凍品が含まれているかどうかで断続と連続の切り替えまたは断続時間を切り替えることができる。
【００２１】
以下本発明の実施の形態を、図面とともに説明する。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。
【００２２】
（実施の形態１）
図１から図３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’断面図である。
【００２３】
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、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、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、各回転アンテナ３８、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、加熱室３４内の温度分布を検出する温度分布検出手段である赤外線センサ１０とを有する。
【００２４】
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、設定手段６３がドア６４の下部に配置されている。設定手段６３は、使用者が、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。この選択結果に基づき、制御手段４
１１はマグネトロン３２やモータ４０、４１を制御することができる。
【００２５】
回転アンテナ３８、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３８、３９のうちの少なくとも一方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。
【００２６】
また、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とを備える。
【００２７】
また、回転アンテナ３８，３９は、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に嵌合された構成としている。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。
【００２８】
回転アンテナ３８、３９の回転の中心は加熱室３４内の中心から略等距離に配置する。この構成により、アンテナが一つの構成では通常は加熱しにくい加熱室内の中央付近を、回転アンテナ３８、３９の放射指向性の強い部分を中央付近に向けることにより加熱可能とするものである。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
この構成において一般的な食品を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３８、３９も従来同様に一定回転させてよい。一方、集中加熱する場合は、加熱室３４内の中央付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図４に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央という所定の向きに向けるように制御する。
【００３３】
回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央を向くとき、端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００３４】
また、加熱室３４内の左側付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図５に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、左向き（加熱室３４をドア６４側から見て左側）に向けるように制御する。
【００３５】
回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、両方とも、加熱室３４をドア６４側から見て左側を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００３６】
同様に、加熱室３４内の右側付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図６に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、右向き（加熱室３４をドア６４側から見て右側）に向けるように制御する。
【００３７】
回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が両方とも、加熱室３４をドア６４側から見て右側を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００３８】
また、加熱室３４内の前方中央付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図７に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の前方（加熱室３４内の中央前方付近）に向けるように制御する。
【００３９】
図７に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、加熱室３４内の中央前方付近を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００４０】
また、加熱室３４内の後方中央付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図８に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の後方（加熱室３４内の中央後方付近）に向けるように制御する。
【００４１】
図８に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、加熱室３４内の中央後方付近を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、局所的に加熱したい場所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３８、３９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の手段が考えられる。
【００４３】
本実施の形態１の電子レンジ３１では、モータ４０、４１としてステッピングモータを用いており、各モータのシャフト４０、４１にそれぞれ原点検出機構を設けている。図９は図１のＤ−Ｄ’断面図であり、この原点検出機構は、図９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。
【００４４】
円板３６ａは、回転アンテナ３８、３９を回転させるモータのシャフト４９、５０の軸にそれぞれ共通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。
【００４５】
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３８、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。
【００４６】
また、制御手段４１１は、原点検出機構で検出できる原点を基準として、回転アンテナ３８、３９の指向性の強い部分を局所加熱箇所に集中させるときの回転アンテナ３８、３９の角度（停止位置）を予め記憶しているアンテナ角度記憶部を有している。回転アンテナ３８、３９の動作を制御して局所加熱を実行する際には、アンテナ角度記憶部の情報が参照される。
【００４７】
なお、ここまで、回転アンテナが二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二個以上の複数個でも良く、例えば、図１０に示すように、三つの回転アンテナを有する構成としても良い。図１０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おり、その中央付近に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００４８】
次に、図１１を参照して、本実施の形態１の電子レンジ３１が備える温度検出手段について説明する。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
図１２は、図１中のＣ−Ｃ’断面における赤外線温度検出スポットを説明する図である。図に示すように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、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。
【００５２】
具体的には、例えば、まず図１２中のＡ１〜Ａ４の領域の温度分布を、温度検出手段が有する一列に並んだ温度検出素子１３（例えば、赤外線センサ）が同時に検出する。次に、ステッピングモータ１１が回転動作しケース１８が移動するとき、温度検出素子１３がＢ１〜Ｂ４の領域の温度分布を検出する。さらに、ステッピングモータ１１が回転動作してケース１８が移動するとき、温度検出素子１３がＣ１〜Ｃ４の領域の温度分布を検出し、同様に、Ｄ１〜Ｄ４の領域の温度分布が検出される。
【００５３】
また、上述の動作に続けて、ステッピングモータ１１が逆回転することで、Ｄ１〜Ｄ４の領域側から、Ｃ１〜Ｃ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ａ１〜Ａ４の順に、温度分布を検出する。温度分布検出手段は、以上の動作を繰り返すことで、加熱室３４内の全体の温度分布を検出することができる。
【００５４】
次に、図１３を参照して、制御手段４１１の概略構成を説明する。制御手段４１１は、加熱室３４内に載置された被加熱物が食品であるか否かを判定する食品判定部１０１と、マグネトロン３２を制御するマグネトロン制御部１０２と、回転アンテナ３８、３９の動作を制御するアンテナ制御部１０３とを有する構成である。
【００５５】
食品判定部１０１は、加熱開始初期の温度分布を記憶する初期温度分布記憶部１０４を有する。食品判定部１０１は、検出した温度分布と初期温度分布記憶部１０４で記憶している初期温度分布との差を算出し、その差に基づき食品かどうかを判定するものである。これは温度を検出した領域が、被加熱物を載せる載置台であるのか又は加熱対象である食品であるのかを判定するのであるが、載置台はマイクロ波を透過してほとんど温度上昇しないが、食品はマイクロ波を吸収して温度上昇しやすい、その特性の違いにより判別するものである。
【００５６】
マグネトロン制御部１０２は、加熱終了判定部１０５と断続制御部１０６と冷凍判定部１０７を有する。加熱終了判定部１０５は、例えば、被加熱物の温度分布のうち最高温度が予め設定された設定温度を超えるときに加熱処理を終了すると判定する判定条件や、食品と判定した箇所の平均温度が設定温度を越えるときに加熱処理を終了する判定条件や、また、被加熱物の最高温度が所定温度に到達するのに要する時間を測定し、その要した時間の一定の割合（例えば５０％）を追加加熱時間として加熱処理し、その後追加加熱時間が終了したときに加熱処理を終了したり、またはそれらの組み合わせの構成等により、加熱処理の終了を判定するものであり、それは加熱メニューによって加熱終了の判定方法が異なるものであるが、加熱終了と判定すればマグネトロン３２を停止する。
【００５７】
また断続制御部１０６は加熱中でもマグネトロン３２をＯＮ／ＯＦＦすることがあり、その制御を行うものである。マグネトロン３２を断続するのかしないのか、またＯＮ時間やＯＦＦ時間は加熱メニューによって異なるものであり、その制御を行う。特に常温の食品を加熱するような場合には断続を行うことはなく、冷凍食品を加熱する場合には、加熱の途中で断続を行うものである。そしてマグネトロンを断続ＯＦＦしている間は、アンテナ制御部１０３にすべての制御を中断させる。
【００５８】
冷凍判定部１０７は加熱室３４内で加熱する食品が冷凍食品か常温食品かを判定するものであり、温度分布検出手段１０で検出した加熱初期の温度分布により、その最低温度が所定温度（例えば０℃）以下であれば冷凍食品を加熱されていると判定する。冷凍と判定すると断続制御部１０６は加熱途中でマグネトロン３２を断続する。また加熱終了判定部１０５も常温食品の場合と冷凍食品の場合では、加熱終了の判定方法を切り替えるものである。
【００５９】
アンテナ制御部１０３は、分散加熱モード制御部１０８と、局所加熱モード制御部１０９と、いずれのモード制御部を採用してアンテナを制御するかを判定するモード判定部１１０と、モード判定部の判定によりモードを切替える切替部１１１を有する構成である。
【００６０】
分散加熱モード制御部１０８は、二つの回転アンテナ３８、３９を一定回転で回転させることにより、放射指向性の強い部位の位置を時々刻々変化させることで、マイクロ波を分散させるようにモータ４０、４１を制御するものである。ただし、断続制御部１０６によりマグネトロン３２を断続ＯＦＦとしている間は、回転を停止させ次に断続ＯＮになったときに続きで動き始める。
【００６１】
局所加熱モード制御部１０６は、二つの回転アンテナ３８、３９を所定角度に停止して、放射指向性の強い部位の位置を所定時間固定してマイクロ波を局所に集中させて加熱制
御を行う。図４〜図８で示したような向きで二つの回転アンテナ３８、３９を停止させると、特定の部分を局所加熱できるものであり、その回転アンテナの角度はアンテナ角度記憶部１１２に予め記憶されている。ただ長時間停止させ続けると加熱しすぎる危険もあるので、所定時間停止すれば1回転させるように動作する。ただし、断続制御部１０６によりマグネトロン３２を断続ＯＦＦしている間は、停止している時間のカウントを中断する。そして次に断続ＯＮになったら続きのカウントをする。即ち、マグネトロン３２をＯＮしている間のみで所定時間をカウントするのである。
【００６２】
また局所加熱モード制御部１０９は、低温部抽出部１１３を備えていて、低温部抽出部１１３は食品判定部１０１で食品と判定した箇所のうち、温度分布検出手段１０による検出温度が低温の部分を抽出する。そして局所加熱モード制御部１０９は、その低温部分の場所を局所加熱するための二つのアンテナ３８、３９の角度をアンテナ角度記憶部１１２より抽出し、その角度で所定時間停止するように二つのモータ４０、４１を制御するものである。
【００６３】
モード判定部１１０は、分散加熱モード制御部１０８と局所加熱モード制御部１０９のいずれで二つのアンテナ３８、３９の回転を制御するのかを判定するものである。加熱開始当初は食品全体は同じような温度であるから、局所を加熱する必要はなく、マイクロ波を分散させるように分散加熱モード制御部１０５を選択するように切替部１０８を制御する。分散加熱モード制御部１０５でマイクロ波を分散させながら加熱していると、やがて食品の中で高温部分と低温部分の温度差が生じ始めることが多いので、モード判定部１０７が切替部１０８を作動させて局所加熱モード制御部１０６に切替え、低温部を局所加熱するようにして温度上昇させ、温度差を低減するように制御する。
【００６４】
その制御は、食品判定部１０１で食品と判定した箇所の温度の最高と最低の差が所定以上なければ分散加熱モード制御部１０８で制御し、所定以上になると局所加熱モード制御部１０９に切り替える。そして、温度差が所定以上になり局所加熱モード制御部１０８で低温部を局所加熱すると、温度差が小さくなり再び所定以下になれば分散加熱モード制御部１０５に戻して制御する。
【００６５】
次に、本実施の形態１の電子レンジ３１の動作について図１４〜図１６のフローチャートを参照して説明する。加熱を開始すると、まず温度分布検出手段１０により初期の温度分布、即ち各温度検出箇所の初期温度Ｔ０を検出する（Ｓ２０１）。そして被加熱物が冷凍であるか常温であるかの判定をする（Ｓ２０２）。冷凍判定は冷凍判定部１０７が行い、Ｓ２０１で検出した温度分布により、その最低温度が所定温度（例えば０℃）以下であれば冷凍食品と判定する。
【００６６】
次に温度分布検出手段１０により温度分布、即ち各温度検出箇所の温度Ｔを検出する（Ｓ２０３）。そして食品ポイント判定を行う（Ｓ２０４）。食品ポイント判定は食品判定部１０１により判定するもので、Ｓ２０３で検出した温度ＴとＳ２０１で検出した初期温度Ｔ０との差を算出し、更に経過時間ｔで除算することで、単位時間当たりの温度上昇率を算出する。この算出値が予め設定した温度上昇率ΔＴａより大きければ、その温度検出箇所は食品であると判定する。
【００６７】
次にＳ２０４で食品と判定した箇所の温度Ｔｆの中から最高温度Ｔｆｍａｘと最低温度Ｔｆｍｉｎを抽出し、その温度差（Ｔｆｍａｘ−Ｔｆｍｉｎ）を算出して、それがあらかじめ定めた所定の温度差Ｔｂより大きいかどうかを判定する（Ｓ２０５）。そして温度差が所定値より大きければ（Ｓ２０５−Ｙｅｓ）、局所加熱モード制御部１０９により二つのアンテナ３８、３９を制御し局所加熱を行う（Ｓ２０６）。温度差が所定値より大きくなければ（Ｓ２０５−Ｎｏ）、分散加熱モード制御部１０８により二つのアンテナ３８、
３９を制御して分散加熱を行う。
【００６８】
そして加熱終了判定部１０２により加熱終了するかどうかを判定する。この加熱終了判定については、Ｓ２０３で検出した温度分布Ｔの中から食品の最高温度Ｔｆｍａｘが予め定めた設定温度Ｔｆｓを超えたかどうかを判定する（Ｓ２０８）。まだ超えていなければ（Ｓ２０８−Ｎｏ）、加熱を継続するためにＳ２０３に戻って処理を繰り返す。予め定めた設定温度Ｔｆｓを超えた場合には（Ｓ２０８−Ｙｅｓ）、Ｓ２０２で冷凍品と判定したかどうかにより分岐する（Ｓ２０９）。そしてＳ２０２での判定で冷凍ではないと判定していた場合には（Ｓ２０９−Ｎｏ）、加熱を終了する。そしてＳ２０２で冷凍であると判定していた場合には（Ｓ２０９−Ｙｅｓ）、所定時間の追加加熱を行う。そのために追加加熱時間をカウントする追加加熱タイマーに追加加熱時間を設定する（Ｓ２１０）。追加加熱時間については、加熱開始から食品の最高温度Ｔｆｍａｘが設定温度Ｔｆｓを超えるまでに要した時間に所定の比率（例えば５０％）を乗算した時間である。
【００６９】
加熱終了の判定として、初期に冷凍であったかどうかで分岐するのは、常温食品に比較して冷凍食品は食品全体の中での温度差が生じやすい。それは冷凍品はマイクロ波を吸収しにくいため、温度上昇しにくいが、冷凍品が解けると吸収しやすくなるので、解け始めたら解けているところにマイクロ波が集中しやすく急激に温度上昇して、温度差が生じやすいというものである。したがって、初期に冷凍であった場合には、食品の最高温度が設定温度を超えても、まだ十分温度上昇していない部位が残っているため、追加加熱をすることで、全体の温度を上昇させるようにする。
【００７０】
その追加加熱の制御の動作について、図１５を用いて説明する。追加加熱は、食品内で温度差が生じているため、マグネトロン３２を断続運転することで、マイクロ波の照射と高温部から低温部への熱伝導を組み合わせて制御することで、高温部をそれ以上あまり温度上昇させずに、低温部の温度を上昇させる。
【００７１】
追加加熱を始めると、まず断続制御部１０６によりマグネトロン制御部１０２がマグネトロン３２にＯＦＦ出力する（Ｓ３０１）。そして断続ＯＮや断続ＯＦＦの時間をカウントする断続タイマーに断続ＯＦＦ時間（例えば１０秒）を設定する（Ｓ３０２）。
【００７２】
次に温度分布検出手段１０により温度分布、即ち各温度検出箇所の温度Ｔを検出する（Ｓ３０３）。次にマグネトロン出力が断続ＯＮ中か断続ＯＦＦ中かで処理を分岐するためマグネトロンがＯＮしているかどうかを判定する（Ｓ３０４）。マグネトロンをＯＮ出力しているのであれば（Ｓ３０４−Ｙｅｓ）、以下のように追加加熱に入る前と同様のアンテナ制御を行う。即ち、図１４のＳ２０４で食品と判定した箇所の温度Ｔｆの中から最高温度Ｔｆｍａｘと最低温度Ｔｆｍｉｎを抽出し、その温度差（Ｔｆｍａｘ−Ｔｆｍｉｎ）を算出して、それがあらかじめ定めた所定の温度差Ｔｂより大きいかどうかを判定する（Ｓ３０５）。そして温度差が所定値より大きければ（Ｓ３０５−Ｙｅｓ）、局所加熱モード制御部１０９により二つのアンテナ３８、３９を制御し局所加熱を行う（Ｓ３０６）。温度差が所定値より大きくなければ（Ｓ３０５−Ｎｏ）、分散加熱モード制御部１０８により二つのアンテナ３８、３９を制御して分散加熱を行う。
【００７３】
一方、マグネトロン出力が断続ＯＦＦ中の場合（Ｓ３０４−Ｎｏ）、アンテナ制御は行わないので、Ｓ３０５〜Ｓ３０７の処理は行わない。したがって、アンテナ３８、３９は停止し、また停止中の時間もカウントしない。
【００７４】
次に断続タイマーの時間をカウントする（Ｓ３０８）。そして設定した時間が経過したかどうかを判定する（Ｓ３０９）。経過していれば（Ｓ３０９−Ｙｅｓ）、マグネトロン出力を切り替えるために現在のマグネトロン出力がＯＮなのかＯＦＦなのかを判定する（
Ｓ３１０）。現在のマグネトロン出力がＯＮであれば（Ｓ３１０−Ｙｅｓ）、マグネトロン３２への出力をＯＦＦに切り替える（Ｓ３１１）、そして断続タイマーに断続ＯＦＦ時間（例えば１０秒）を設定する（Ｓ３１２）。一方、現在のマグネトロン出力がＯＦＦであった場合（Ｓ３１０−Ｎｏ）、マグネトロン３２への出力をＯＮに切り替える（Ｓ３１３）、そして断続タイマーに断続ＯＮ時間（例えば１０秒）を設定する（３１４）。また、断続タイマーの設定した時間がまだ経過していなければ（Ｓ３０９−Ｎｏ）、マグネトロン３２の出力は切り替えず、ＯＮ／ＯＦＦの状態を継続するため、Ｓ３１０〜Ｓ３１４の処理は行わない。このようにＳ３０８〜Ｓ３１４の処理を行うことで、所定の断続ＯＮ時間、断続ＯＦＦ時間でマグネトロン出力をＯＮ／ＯＦＦに切り替えることができる。
【００７５】
次に追加加熱タイマーをカウントする（Ｓ３１５）。追加加熱タイマーは図１４のＳ２１０で追加加熱時間を設定したものである。この追加加熱タイマーが経過したかどうかを判定する（Ｓ３１６）。経過していれば（Ｓ３１６−Ｙｅｓ）、加熱終了と判定し加熱を終了する。まだ経過してなければ（Ｓ３１６−Ｎｏ）、Ｓ３０３に戻り温度分布の検出から処理を繰り返すものである。
【００７６】
次に図１４のＳ２０６、図１５のＳ３０６で説明した局所過熱の制御の動作について図１５のフローチャートを用いて説明する。ここで局所加熱は温度分布検出手段１０が検出した温度に基づき、食品の低温部分にアンテナの指向性の強い部位を向けての所定時間（例えば１０秒）停止と1回転とを繰り返して低温部分を局所加熱する。この処理は図１４、図１５に示すように、加熱中繰り返し行う処理である。またこの処理は、マグネトロン３２が断続ＯＦＦ中には行われない処理である。
【００７７】
まず局所でアンテナを停止している時間をカウントする停止タイマーの時間をカウントする（Ｓ４０１）。この停止時間は後述するＳ４１６で設定するものである。次に、停止タイマーに設定した時間が経過したかどうかを判定する（Ｓ４０２）。まだ経過していなければ（Ｓ４０２−Ｎｏ）、アンテナは局所加熱のために指向性の強い部位を目的の角度に向けて停止中であり、その場合には特に状態を変えることは必要ないので、そのまま処理を終了する。
【００７８】
停止タイマーに設定した時間が経過すると（Ｓ４０２−Ｙｅｓ）、次にアンテナが1回転したかどうかを判定する（Ｓ４０３）。アンテナがまだ1回転終わっていなければ（Ｓ４０３−Ｎｏ）、継続してアンテナに回転出力し（Ｓ４１０）処理を終了する。アンテナが１回転終わっていれば（Ｓ４０３−Ｙｅｓ）、食品の低温部分を局所加熱するように以下のようにアンテナの角度を制御する。
【００７９】
まず図１４のＳ２０４で食品ポイントと判定した温度検出箇所のうち最も低い温度の箇所を抽出する（Ｓ４０４）。
【００８０】
その最低温度箇所が図１２中のＢ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３のいずれかの領域であるか否かを判定する（Ｓ４０５）。最低温度箇所がＢ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０５−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の中央を加熱する向き、すなわち図４に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１１）。
【００８１】
最低温度箇所がＢ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０５−Ｎｏ）、続けて、食品箇所のうち最低温度箇所がＢ１、Ｃ１のいずれかであるか否かを判定する（Ｓ４０６）。
【００８２】
最低温度箇所がＢ１、Ｃ１のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０６−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の左方向を加熱する向き、すなわち図５に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１２）。
【００８３】
最低温度箇所がＢ１、Ｃ１のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０６−Ｎｏ）、続けて、食品箇所のうち最低温度箇所がＢ４、Ｃ４のいずれかであるか否かを判定する（Ｓ４０７）。
【００８４】
最低温度箇所がＢ４、Ｃ４のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０７−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の右方向を加熱する向き、すなわち図６に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１３）。
【００８５】
最低温度箇所がＢ４、Ｃ４のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０７−Ｎｏ）、続けて、食品箇所のうち最低温度箇所がＡ２、Ａ３のいずれかであるか否かを判定する（Ｓ４０８）。
【００８６】
最低温度箇所がＡ２、Ａ３のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０８−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の前方向を加熱する向き、すなわち図７に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１４）。
【００８７】
最低温度箇所がＡ２、Ａ３のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０８−Ｎｏ）、続けて、食品箇所のうち最低温度箇所がＤ２、Ｄ３のいずれかであるか否かを判定する（Ｓ４０９）。
【００８８】
最低温度箇所がＤ２、Ｄ３のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０９−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の後方向を加熱する向き、すなわち図８に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１５）。
【００８９】
最低温度箇所がＤ２、Ｄ３のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０９−Ｎｏ）、アンテナを停止して局所加熱できる領域ではないので、回転アンテナ３８、３９には回転出力し（Ｓ４１０）、処理を終了する。
【００９０】
Ｓ４１１〜Ｓ４１５のいずれかの処理で回転アンテナ３８、３９を停止させる制御を行ったら、そこから停止タイマーに回転アンテナの停止時間（例えば１０秒）を設定し（Ｓ４１６）、処理を終了する。
【００９１】
この図１６の処理は、図１４、図１５に示すように食品の温度差があれば加熱終了するまで繰り返し行うことになるので、常に低温部分を加熱するように制御が働き、温度差を低減して全体が均一な温度分布となる。
【００９２】
そして、図１５においてマグネトロン３２が断続ＯＦＦ中であれば、図１６の処理は行われないので、回転アンテナ３８、３９が停止中であっても停止タイマーはカウントされない。また二つの回転アンテナが回転中であっても、回転出力がされないので回転は停止する。そして断続ＯＦＦから断続ＯＮに切り替わると、図１６の処理が行われるので、二つの回転アンテナ３８、３９が停止中であれば途中から停止タイマーのカウントを再開し、二つの回転アンテナ３８、３９が回転中に停止していたのであれば、そこから回転を再
開するものである。
【００９３】
以上のように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、断続制御部１０６でマグネトロン３２を断続制御し、マイクロ波を断続で停止中にはアンテナ制御部１０３による回転アンテナ３８、３９の制御を中断するので、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となる。
【００９４】
なお、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００９５】
例えば、図１６において説明したアンテナ制御の動作については、食品の最低温度箇所を探索する順序はこれに限られず、結果として食品全体を探索するものであれば他の順序で実行しても良い。
【００９６】
またマイクロ波を断続する条件を被加熱物が冷凍品である場合で、検出した温度が背低温度を超えた場合として説明したが、これは本発明を限定するものでなく、加熱開始の最初から断続加熱してもよいし、常温品でも断続加熱してもよいし、また常温品と冷凍品で断続のＯＮ／ＯＦＦ時間を別に設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明は、断続制御部でマイクロ波発生手段を断続制御し、マイクロ波を断続で停止中にはアンテナ制御部による駆動手段の制御を中断するので、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となるので、食品に代表される各種誘電体の加熱、解凍、陶芸加熱、乾燥、焼結、或いは生体化学反応等の用途にも適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【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１中のＡ−Ａ’断面図）
【図３】同マイクロ波加熱装置の平面断面構成図（図１中のＢ−Ｂ’断面図）
【図４】加熱室内の中央付近を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図５】加熱室内の左側を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図６】加熱室内の右側を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図７】加熱室内の前方を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図８】加熱室内の後方を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図９】回転アンテナの原点検出機構を説明する図（図１中のＤ−Ｄ’断面図）
【図１０】三つの回転アンテナを有する構成のマイクロ波加熱装置の平面断面図
【図１１】温度分布検出手段の概略断面構成図
【図１２】図１中のＣ−Ｃ’断面における赤外線温度検出スポットを説明する図
【図１３】制御手段４１１の概略構成図
【図１４】制御手段４１１の動作を説明するフローチャート
【図１５】被加熱物が冷凍品である場合の制御手段４１１の動作を説明するフローチャート
【図１６】アンテナ制御部１０３の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００９９】
１０ 赤外線センサ（温度分布検出手段）
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
３８、３９ 回転アンテナ
４０、４１ モータ（駆動手段）
１０３ アンテナ制御部
１０６ 断続制御部
１０８ 分散加熱モード制御部
１０９ 局所加熱モード制御部
４１１ 制御手段
【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ものである。
【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、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。
【０００３】
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。
【０００４】
ところで、電子レンジが使用するマイクロ波の波長は約１２０ｍｍであり、加熱室内には強弱の電界分布（以下、電波分布と称す）が生じ、さらには被加熱物の形状やその物理特性の影響が相乗されて加熱むらが発生することが知られている。特に、上述した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従来以上に高める必要がある。
【０００５】
従来、この種のマイクロ波加熱装置は、一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ものであったが、加熱室の中央部を局所的に加熱することが困難であった。そこで、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、あるいは複数の高周波攪拌手段を備えるものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、庫内が広くても常に大量の食品を加熱するとは限らず、たとえばマグカップ一杯の牛乳をあたためるときは、庫内全体を均一に加熱せずとも牛乳にのみ集中させるほうが効率的と考えられる。
【０００７】
また、複数の食品を同時に加熱する場合でも、たとえば冷凍食品と室温の食品とを同時に加熱する場合のように、食品の温度に差があれば、低温の食品のみを集中的に加熱したい場合がある。さらに幕の内弁当のようなものであれば、一つの入れ物に加熱したくない食品（漬物、サラダ、デザートなど）が含まれており、加熱すべき食品（ごはん、おかずなど）のみを集中的に加熱したいという場合がある。
【０００８】
このような場合は、全体均一加熱ではなく局所集中加熱できる機能が必要となる。このために複数の放射アンテナを切り替えるとともに停止位置を制御するなどして集中加熱するものが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５９６４６号公報
【特許文献２】特許第３６１７２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２を参考にすれば、まず、横幅が広い加熱室であれば左右に複数の放射アンテナを配置すれば加熱室内全体の均一加熱を実現できそうである。また、局所への集中加熱については、例えば放射アンテナを停止させることでユニポールアンテナの先端方向にある程度なら集中させることができる。しかしながら、どの程度集中させられるかが問
題であり、通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現するということは、現実的な構成としては難しいものであった。
【００１０】
更に均一性を向上させるためにマイクロ波の放射ＯＮ／ＯＦＦを断続させ、放射による加熱と熱伝導による加熱を繰り返す方法があるが、そのときに断続周期と放射アンテナの回転周期が合ってしまうと常に回転アンテナの同じ位置でマイクロ波が放射されることになって全体を均一加熱できず、また放射アンテナを停止させているときにマイクロ波を断続ＯＦＦさせていては局所への集中加熱もできないというものであった。
【００１１】
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、通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現し、またマイクロ波の断続でも適切に加熱す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】
【００１２】
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を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、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、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記マイクロ波発生手段および前記駆動手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記マイクロ波発生手段を断続制御する断続制御部と、前記駆動手段を制御するアンテナ制御部を有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記アンテナ制御部による前記駆動手段の制御を中断する構成としたものである。
【００１３】
この構成により、断続制御部でマイクロ波発生手段を断続制御し、マイクロ波を断続で停止中にはアンテナ制御部による駆動手段の制御を中断するので、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となり通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱を適切且つ確実に実現するマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、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、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記マイクロ波発生手段および前記駆動手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記マイクロ波発生手段を断続制御する断続制御部と、前記駆動手段を制御するアンテナ制御部を有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記アンテナ制御部による前記駆動手段の制御を中断する構成としたものであり、この構成により、断続制御部でマイクロ波発生手段を断続制御し、マイクロ波を断続で停止中にはアンテナ制御部による駆動手段の制御を中断するので、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となり通常は加熱室内全体の均一加熱を実現しつつ、目的に応じて局所集中加熱をも実現できる。
【００１６】
第２の発明は、前記アンテナ制御部は、前記回転アンテナを所定時間停止させて局所を加熱する局所加熱モードを有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記回転アンテナの停止時間のカウントを停止する構成としているので、放射アンテナを停止させてい
るときにマイクロ波を断続ＯＦＦさせていてもその時間はカウントせず、マイクロ波ＯＮ中で回転アンテナを所定時間停止することができる。
【００１７】
第３の発明は、前記アンテナ制御部は、前記回転アンテナを回転させることで加熱箇所を分散させる分散加熱モードを有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記回転アンテナの回転を停止する構成としているので、断続周期と放射アンテナの回転周期が合っても、常に回転アンテナの同じ位置でマイクロ波が放射されることにはならず、マイクロ波ＯＮ中、偏りなくマイクロ波を分散させることができる。
【００１８】
第４の発明は、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段を更に有し、前記局所加熱モードは前記回転アンテナの放射指向性の強い部位を前記温度分布検出手段の検出結果に基づき決定した向きに制御して局所を加熱する構成としたものであり、温度分布検出手段が検出した温度分布に基づき、局所加熱の必要な箇所に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するので、加熱すべき箇所を適切に加熱することができる。
【００１９】
第５の発明は、前記回転アンテナを複数有する構成としたものであり、この構成により局所加熱をよりきめ細かくすることが可能となり、加熱室内の任意の箇所を局所加熱できる。
【００２０】
第６の発明は、前記断続制御部は、前記温度分布検出手段が検出する初期温度により前記マイクロ波発生手段の断続と連続の切り替えまたは断続時間を切り替える構成としているので、常温品に比べてマイクロ波を吸収しにくい冷凍品が含まれているかどうかで断続と連続の切り替えまたは断続時間を切り替えることができる。
【００２１】
以下本発明の実施の形態を、図面とともに説明する。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。
【００２２】
（実施の形態１）
図１から図３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’断面図である。
【００２３】
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、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、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、各回転アンテナ３８、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、加熱室３４内の温度分布を検出する温度分布検出手段である赤外線センサ１０とを有する。
【００２４】
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、設定手段６３がドア６４の下部に配置されている。設定手段６３は、使用者が、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。この選択結果に基づき、制御手段４
１１はマグネトロン３２やモータ４０、４１を制御することができる。
【００２５】
回転アンテナ３８、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３８、３９のうちの少なくとも一方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。
【００２６】
また、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とを備える。
【００２７】
また、回転アンテナ３８，３９は、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に嵌合された構成としている。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。
【００２８】
回転アンテナ３８、３９の回転の中心は加熱室３４内の中心から略等距離に配置する。この構成により、アンテナが一つの構成では通常は加熱しにくい加熱室内の中央付近を、回転アンテナ３８、３９の放射指向性の強い部分を中央付近に向けることにより加熱可能とするものである。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
この構成において一般的な食品を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３８、３９も従来同様に一定回転させてよい。一方、集中加熱する場合は、加熱室３４内の中央付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図４に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央という所定の向きに向けるように制御する。
【００３３】
回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の略中央を向くとき、端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００３４】
また、加熱室３４内の左側付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図５に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、左向き（加熱室３４をドア６４側から見て左側）に向けるように制御する。
【００３５】
回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、両方とも、加熱室３４をドア６４側から見て左側を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００３６】
同様に、加熱室３４内の右側付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図６に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、右向き（加熱室３４をドア６４側から見て右側）に向けるように制御する。
【００３７】
回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が両方とも、加熱室３４をドア６４側から見て右側を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００３８】
また、加熱室３４内の前方中央付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図７に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の前方（加熱室３４内の中央前方付近）に向けるように制御する。
【００３９】
図７に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、加熱室３４内の中央前方付近を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００４０】
また、加熱室３４内の後方中央付近を加熱する場合、制御手段４１１は、図８に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８を、加熱室３４の幅方向の略中央かつ奥行き方向の後方（加熱室３４内の中央後方付近）に向けるように制御する。
【００４１】
図８に示すように、回転アンテナ３８、３９の端部５７、５８が、加熱室３４内の中央後方付近を向くとき、各アンテナは端部５７、５８の方向への放射指向性が強いので、特に端部５７、５８の方向からマイクロ波が放射されその方向に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、局所的に加熱したい場所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３８、３９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の手段が考えられる。
【００４３】
本実施の形態１の電子レンジ３１では、モータ４０、４１としてステッピングモータを用いており、各モータのシャフト４０、４１にそれぞれ原点検出機構を設けている。図９は図１のＤ−Ｄ’断面図であり、この原点検出機構は、図９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。
【００４４】
円板３６ａは、回転アンテナ３８、３９を回転させるモータのシャフト４９、５０の軸にそれぞれ共通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。
【００４５】
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３８、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。
【００４６】
また、制御手段４１１は、原点検出機構で検出できる原点を基準として、回転アンテナ３８、３９の指向性の強い部分を局所加熱箇所に集中させるときの回転アンテナ３８、３９の角度（停止位置）を予め記憶しているアンテナ角度記憶部を有している。回転アンテナ３８、３９の動作を制御して局所加熱を実行する際には、アンテナ角度記憶部の情報が参照される。
【００４７】
なお、ここまで、回転アンテナが二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二個以上の複数個でも良く、例えば、図１０に示すように、三つの回転アンテナを有する構成としても良い。図１０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おり、その中央付近に位置する食品を集中的に加熱することができる。
【００４８】
次に、図１１を参照して、本実施の形態１の電子レンジ３１が備える温度検出手段について説明する。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
図１２は、図１中のＣ−Ｃ’断面における赤外線温度検出スポットを説明する図である。図に示すように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、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。
【００５２】
具体的には、例えば、まず図１２中のＡ１〜Ａ４の領域の温度分布を、温度検出手段が有する一列に並んだ温度検出素子１３（例えば、赤外線センサ）が同時に検出する。次に、ステッピングモータ１１が回転動作しケース１８が移動するとき、温度検出素子１３がＢ１〜Ｂ４の領域の温度分布を検出する。さらに、ステッピングモータ１１が回転動作してケース１８が移動するとき、温度検出素子１３がＣ１〜Ｃ４の領域の温度分布を検出し、同様に、Ｄ１〜Ｄ４の領域の温度分布が検出される。
【００５３】
また、上述の動作に続けて、ステッピングモータ１１が逆回転することで、Ｄ１〜Ｄ４の領域側から、Ｃ１〜Ｃ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ａ１〜Ａ４の順に、温度分布を検出する。温度分布検出手段は、以上の動作を繰り返すことで、加熱室３４内の全体の温度分布を検出することができる。
【００５４】
次に、図１３を参照して、制御手段４１１の概略構成を説明する。制御手段４１１は、加熱室３４内に載置された被加熱物が食品であるか否かを判定する食品判定部１０１と、マグネトロン３２を制御するマグネトロン制御部１０２と、回転アンテナ３８、３９の動作を制御するアンテナ制御部１０３とを有する構成である。
【００５５】
食品判定部１０１は、加熱開始初期の温度分布を記憶する初期温度分布記憶部１０４を有する。食品判定部１０１は、検出した温度分布と初期温度分布記憶部１０４で記憶している初期温度分布との差を算出し、その差に基づき食品かどうかを判定するものである。これは温度を検出した領域が、被加熱物を載せる載置台であるのか又は加熱対象である食品であるのかを判定するのであるが、載置台はマイクロ波を透過してほとんど温度上昇しないが、食品はマイクロ波を吸収して温度上昇しやすい、その特性の違いにより判別するものである。
【００５６】
マグネトロン制御部１０２は、加熱終了判定部１０５と断続制御部１０６と冷凍判定部１０７を有する。加熱終了判定部１０５は、例えば、被加熱物の温度分布のうち最高温度が予め設定された設定温度を超えるときに加熱処理を終了すると判定する判定条件や、食品と判定した箇所の平均温度が設定温度を越えるときに加熱処理を終了する判定条件や、また、被加熱物の最高温度が所定温度に到達するのに要する時間を測定し、その要した時間の一定の割合（例えば５０％）を追加加熱時間として加熱処理し、その後追加加熱時間が終了したときに加熱処理を終了したり、またはそれらの組み合わせの構成等により、加熱処理の終了を判定するものであり、それは加熱メニューによって加熱終了の判定方法が異なるものであるが、加熱終了と判定すればマグネトロン３２を停止する。
【００５７】
また断続制御部１０６は加熱中でもマグネトロン３２をＯＮ／ＯＦＦすることがあり、その制御を行うものである。マグネトロン３２を断続するのかしないのか、またＯＮ時間やＯＦＦ時間は加熱メニューによって異なるものであり、その制御を行う。特に常温の食品を加熱するような場合には断続を行うことはなく、冷凍食品を加熱する場合には、加熱の途中で断続を行うものである。そしてマグネトロンを断続ＯＦＦしている間は、アンテナ制御部１０３にすべての制御を中断させる。
【００５８】
冷凍判定部１０７は加熱室３４内で加熱する食品が冷凍食品か常温食品かを判定するものであり、温度分布検出手段１０で検出した加熱初期の温度分布により、その最低温度が所定温度（例えば０℃）以下であれば冷凍食品を加熱されていると判定する。冷凍と判定すると断続制御部１０６は加熱途中でマグネトロン３２を断続する。また加熱終了判定部１０５も常温食品の場合と冷凍食品の場合では、加熱終了の判定方法を切り替えるものである。
【００５９】
アンテナ制御部１０３は、分散加熱モード制御部１０８と、局所加熱モード制御部１０９と、いずれのモード制御部を採用してアンテナを制御するかを判定するモード判定部１１０と、モード判定部の判定によりモードを切替える切替部１１１を有する構成である。
【００６０】
分散加熱モード制御部１０８は、二つの回転アンテナ３８、３９を一定回転で回転させることにより、放射指向性の強い部位の位置を時々刻々変化させることで、マイクロ波を分散させるようにモータ４０、４１を制御するものである。ただし、断続制御部１０６によりマグネトロン３２を断続ＯＦＦとしている間は、回転を停止させ次に断続ＯＮになったときに続きで動き始める。
【００６１】
局所加熱モード制御部１０６は、二つの回転アンテナ３８、３９を所定角度に停止して、放射指向性の強い部位の位置を所定時間固定してマイクロ波を局所に集中させて加熱制
御を行う。図４〜図８で示したような向きで二つの回転アンテナ３８、３９を停止させると、特定の部分を局所加熱できるものであり、その回転アンテナの角度はアンテナ角度記憶部１１２に予め記憶されている。ただ長時間停止させ続けると加熱しすぎる危険もあるので、所定時間停止すれば1回転させるように動作する。ただし、断続制御部１０６によりマグネトロン３２を断続ＯＦＦしている間は、停止している時間のカウントを中断する。そして次に断続ＯＮになったら続きのカウントをする。即ち、マグネトロン３２をＯＮしている間のみで所定時間をカウントするのである。
【００６２】
また局所加熱モード制御部１０９は、低温部抽出部１１３を備えていて、低温部抽出部１１３は食品判定部１０１で食品と判定した箇所のうち、温度分布検出手段１０による検出温度が低温の部分を抽出する。そして局所加熱モード制御部１０９は、その低温部分の場所を局所加熱するための二つのアンテナ３８、３９の角度をアンテナ角度記憶部１１２より抽出し、その角度で所定時間停止するように二つのモータ４０、４１を制御するものである。
【００６３】
モード判定部１１０は、分散加熱モード制御部１０８と局所加熱モード制御部１０９のいずれで二つのアンテナ３８、３９の回転を制御するのかを判定するものである。加熱開始当初は食品全体は同じような温度であるから、局所を加熱する必要はなく、マイクロ波を分散させるように分散加熱モード制御部１０５を選択するように切替部１０８を制御する。分散加熱モード制御部１０５でマイクロ波を分散させながら加熱していると、やがて食品の中で高温部分と低温部分の温度差が生じ始めることが多いので、モード判定部１０７が切替部１０８を作動させて局所加熱モード制御部１０６に切替え、低温部を局所加熱するようにして温度上昇させ、温度差を低減するように制御する。
【００６４】
その制御は、食品判定部１０１で食品と判定した箇所の温度の最高と最低の差が所定以上なければ分散加熱モード制御部１０８で制御し、所定以上になると局所加熱モード制御部１０９に切り替える。そして、温度差が所定以上になり局所加熱モード制御部１０８で低温部を局所加熱すると、温度差が小さくなり再び所定以下になれば分散加熱モード制御部１０５に戻して制御する。
【００６５】
次に、本実施の形態１の電子レンジ３１の動作について図１４〜図１６のフローチャートを参照して説明する。加熱を開始すると、まず温度分布検出手段１０により初期の温度分布、即ち各温度検出箇所の初期温度Ｔ０を検出する（Ｓ２０１）。そして被加熱物が冷凍であるか常温であるかの判定をする（Ｓ２０２）。冷凍判定は冷凍判定部１０７が行い、Ｓ２０１で検出した温度分布により、その最低温度が所定温度（例えば０℃）以下であれば冷凍食品と判定する。
【００６６】
次に温度分布検出手段１０により温度分布、即ち各温度検出箇所の温度Ｔを検出する（Ｓ２０３）。そして食品ポイント判定を行う（Ｓ２０４）。食品ポイント判定は食品判定部１０１により判定するもので、Ｓ２０３で検出した温度ＴとＳ２０１で検出した初期温度Ｔ０との差を算出し、更に経過時間ｔで除算することで、単位時間当たりの温度上昇率を算出する。この算出値が予め設定した温度上昇率ΔＴａより大きければ、その温度検出箇所は食品であると判定する。
【００６７】
次にＳ２０４で食品と判定した箇所の温度Ｔｆの中から最高温度Ｔｆｍａｘと最低温度Ｔｆｍｉｎを抽出し、その温度差（Ｔｆｍａｘ−Ｔｆｍｉｎ）を算出して、それがあらかじめ定めた所定の温度差Ｔｂより大きいかどうかを判定する（Ｓ２０５）。そして温度差が所定値より大きければ（Ｓ２０５−Ｙｅｓ）、局所加熱モード制御部１０９により二つのアンテナ３８、３９を制御し局所加熱を行う（Ｓ２０６）。温度差が所定値より大きくなければ（Ｓ２０５−Ｎｏ）、分散加熱モード制御部１０８により二つのアンテナ３８、
３９を制御して分散加熱を行う。
【００６８】
そして加熱終了判定部１０２により加熱終了するかどうかを判定する。この加熱終了判定については、Ｓ２０３で検出した温度分布Ｔの中から食品の最高温度Ｔｆｍａｘが予め定めた設定温度Ｔｆｓを超えたかどうかを判定する（Ｓ２０８）。まだ超えていなければ（Ｓ２０８−Ｎｏ）、加熱を継続するためにＳ２０３に戻って処理を繰り返す。予め定めた設定温度Ｔｆｓを超えた場合には（Ｓ２０８−Ｙｅｓ）、Ｓ２０２で冷凍品と判定したかどうかにより分岐する（Ｓ２０９）。そしてＳ２０２での判定で冷凍ではないと判定していた場合には（Ｓ２０９−Ｎｏ）、加熱を終了する。そしてＳ２０２で冷凍であると判定していた場合には（Ｓ２０９−Ｙｅｓ）、所定時間の追加加熱を行う。そのために追加加熱時間をカウントする追加加熱タイマーに追加加熱時間を設定する（Ｓ２１０）。追加加熱時間については、加熱開始から食品の最高温度Ｔｆｍａｘが設定温度Ｔｆｓを超えるまでに要した時間に所定の比率（例えば５０％）を乗算した時間である。
【００６９】
加熱終了の判定として、初期に冷凍であったかどうかで分岐するのは、常温食品に比較して冷凍食品は食品全体の中での温度差が生じやすい。それは冷凍品はマイクロ波を吸収しにくいため、温度上昇しにくいが、冷凍品が解けると吸収しやすくなるので、解け始めたら解けているところにマイクロ波が集中しやすく急激に温度上昇して、温度差が生じやすいというものである。したがって、初期に冷凍であった場合には、食品の最高温度が設定温度を超えても、まだ十分温度上昇していない部位が残っているため、追加加熱をすることで、全体の温度を上昇させるようにする。
【００７０】
その追加加熱の制御の動作について、図１５を用いて説明する。追加加熱は、食品内で温度差が生じているため、マグネトロン３２を断続運転することで、マイクロ波の照射と高温部から低温部への熱伝導を組み合わせて制御することで、高温部をそれ以上あまり温度上昇させずに、低温部の温度を上昇させる。
【００７１】
追加加熱を始めると、まず断続制御部１０６によりマグネトロン制御部１０２がマグネトロン３２にＯＦＦ出力する（Ｓ３０１）。そして断続ＯＮや断続ＯＦＦの時間をカウントする断続タイマーに断続ＯＦＦ時間（例えば１０秒）を設定する（Ｓ３０２）。
【００７２】
次に温度分布検出手段１０により温度分布、即ち各温度検出箇所の温度Ｔを検出する（Ｓ３０３）。次にマグネトロン出力が断続ＯＮ中か断続ＯＦＦ中かで処理を分岐するためマグネトロンがＯＮしているかどうかを判定する（Ｓ３０４）。マグネトロンをＯＮ出力しているのであれば（Ｓ３０４−Ｙｅｓ）、以下のように追加加熱に入る前と同様のアンテナ制御を行う。即ち、図１４のＳ２０４で食品と判定した箇所の温度Ｔｆの中から最高温度Ｔｆｍａｘと最低温度Ｔｆｍｉｎを抽出し、その温度差（Ｔｆｍａｘ−Ｔｆｍｉｎ）を算出して、それがあらかじめ定めた所定の温度差Ｔｂより大きいかどうかを判定する（Ｓ３０５）。そして温度差が所定値より大きければ（Ｓ３０５−Ｙｅｓ）、局所加熱モード制御部１０９により二つのアンテナ３８、３９を制御し局所加熱を行う（Ｓ３０６）。温度差が所定値より大きくなければ（Ｓ３０５−Ｎｏ）、分散加熱モード制御部１０８により二つのアンテナ３８、３９を制御して分散加熱を行う。
【００７３】
一方、マグネトロン出力が断続ＯＦＦ中の場合（Ｓ３０４−Ｎｏ）、アンテナ制御は行わないので、Ｓ３０５〜Ｓ３０７の処理は行わない。したがって、アンテナ３８、３９は停止し、また停止中の時間もカウントしない。
【００７４】
次に断続タイマーの時間をカウントする（Ｓ３０８）。そして設定した時間が経過したかどうかを判定する（Ｓ３０９）。経過していれば（Ｓ３０９−Ｙｅｓ）、マグネトロン出力を切り替えるために現在のマグネトロン出力がＯＮなのかＯＦＦなのかを判定する（
Ｓ３１０）。現在のマグネトロン出力がＯＮであれば（Ｓ３１０−Ｙｅｓ）、マグネトロン３２への出力をＯＦＦに切り替える（Ｓ３１１）、そして断続タイマーに断続ＯＦＦ時間（例えば１０秒）を設定する（Ｓ３１２）。一方、現在のマグネトロン出力がＯＦＦであった場合（Ｓ３１０−Ｎｏ）、マグネトロン３２への出力をＯＮに切り替える（Ｓ３１３）、そして断続タイマーに断続ＯＮ時間（例えば１０秒）を設定する（３１４）。また、断続タイマーの設定した時間がまだ経過していなければ（Ｓ３０９−Ｎｏ）、マグネトロン３２の出力は切り替えず、ＯＮ／ＯＦＦの状態を継続するため、Ｓ３１０〜Ｓ３１４の処理は行わない。このようにＳ３０８〜Ｓ３１４の処理を行うことで、所定の断続ＯＮ時間、断続ＯＦＦ時間でマグネトロン出力をＯＮ／ＯＦＦに切り替えることができる。
【００７５】
次に追加加熱タイマーをカウントする（Ｓ３１５）。追加加熱タイマーは図１４のＳ２１０で追加加熱時間を設定したものである。この追加加熱タイマーが経過したかどうかを判定する（Ｓ３１６）。経過していれば（Ｓ３１６−Ｙｅｓ）、加熱終了と判定し加熱を終了する。まだ経過してなければ（Ｓ３１６−Ｎｏ）、Ｓ３０３に戻り温度分布の検出から処理を繰り返すものである。
【００７６】
次に図１４のＳ２０６、図１５のＳ３０６で説明した局所過熱の制御の動作について図１５のフローチャートを用いて説明する。ここで局所加熱は温度分布検出手段１０が検出した温度に基づき、食品の低温部分にアンテナの指向性の強い部位を向けての所定時間（例えば１０秒）停止と1回転とを繰り返して低温部分を局所加熱する。この処理は図１４、図１５に示すように、加熱中繰り返し行う処理である。またこの処理は、マグネトロン３２が断続ＯＦＦ中には行われない処理である。
【００７７】
まず局所でアンテナを停止している時間をカウントする停止タイマーの時間をカウントする（Ｓ４０１）。この停止時間は後述するＳ４１６で設定するものである。次に、停止タイマーに設定した時間が経過したかどうかを判定する（Ｓ４０２）。まだ経過していなければ（Ｓ４０２−Ｎｏ）、アンテナは局所加熱のために指向性の強い部位を目的の角度に向けて停止中であり、その場合には特に状態を変えることは必要ないので、そのまま処理を終了する。
【００７８】
停止タイマーに設定した時間が経過すると（Ｓ４０２−Ｙｅｓ）、次にアンテナが1回転したかどうかを判定する（Ｓ４０３）。アンテナがまだ1回転終わっていなければ（Ｓ４０３−Ｎｏ）、継続してアンテナに回転出力し（Ｓ４１０）処理を終了する。アンテナが１回転終わっていれば（Ｓ４０３−Ｙｅｓ）、食品の低温部分を局所加熱するように以下のようにアンテナの角度を制御する。
【００７９】
まず図１４のＳ２０４で食品ポイントと判定した温度検出箇所のうち最も低い温度の箇所を抽出する（Ｓ４０４）。
【００８０】
その最低温度箇所が図１２中のＢ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３のいずれかの領域であるか否かを判定する（Ｓ４０５）。最低温度箇所がＢ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０５−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の中央を加熱する向き、すなわち図４に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１１）。
【００８１】
最低温度箇所がＢ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０５−Ｎｏ）、続けて、食品箇所のうち最低温度箇所がＢ１、Ｃ１のいずれかであるか否かを判定する（Ｓ４０６）。
【００８２】
最低温度箇所がＢ１、Ｃ１のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０６−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の左方向を加熱する向き、すなわち図５に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１２）。
【００８３】
最低温度箇所がＢ１、Ｃ１のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０６−Ｎｏ）、続けて、食品箇所のうち最低温度箇所がＢ４、Ｃ４のいずれかであるか否かを判定する（Ｓ４０７）。
【００８４】
最低温度箇所がＢ４、Ｃ４のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０７−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の右方向を加熱する向き、すなわち図６に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１３）。
【００８５】
最低温度箇所がＢ４、Ｃ４のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０７−Ｎｏ）、続けて、食品箇所のうち最低温度箇所がＡ２、Ａ３のいずれかであるか否かを判定する（Ｓ４０８）。
【００８６】
最低温度箇所がＡ２、Ａ３のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０８−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の前方向を加熱する向き、すなわち図７に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１４）。
【００８７】
最低温度箇所がＡ２、Ａ３のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０８−Ｎｏ）、続けて、食品箇所のうち最低温度箇所がＤ２、Ｄ３のいずれかであるか否かを判定する（Ｓ４０９）。
【００８８】
最低温度箇所がＤ２、Ｄ３のいずれかの領域であった場合は（Ｓ４０９−Ｙｅｓ）、アンテナ制御部１０３は、回転アンテナ３８、３９が加熱室３４内の後方向を加熱する向き、すなわち図８に示した停止位置をアンテナ角度記憶部１１２から選び、そこに回転アンテナ３８、３９を停止させるように動作制御を実行する（Ｓ４１５）。
【００８９】
最低温度箇所がＤ２、Ｄ３のいずれの領域でもなかった場合は（Ｓ４０９−Ｎｏ）、アンテナを停止して局所加熱できる領域ではないので、回転アンテナ３８、３９には回転出力し（Ｓ４１０）、処理を終了する。
【００９０】
Ｓ４１１〜Ｓ４１５のいずれかの処理で回転アンテナ３８、３９を停止させる制御を行ったら、そこから停止タイマーに回転アンテナの停止時間（例えば１０秒）を設定し（Ｓ４１６）、処理を終了する。
【００９１】
この図１６の処理は、図１４、図１５に示すように食品の温度差があれば加熱終了するまで繰り返し行うことになるので、常に低温部分を加熱するように制御が働き、温度差を低減して全体が均一な温度分布となる。
【００９２】
そして、図１５においてマグネトロン３２が断続ＯＦＦ中であれば、図１６の処理は行われないので、回転アンテナ３８、３９が停止中であっても停止タイマーはカウントされない。また二つの回転アンテナが回転中であっても、回転出力がされないので回転は停止する。そして断続ＯＦＦから断続ＯＮに切り替わると、図１６の処理が行われるので、二つの回転アンテナ３８、３９が停止中であれば途中から停止タイマーのカウントを再開し、二つの回転アンテナ３８、３９が回転中に停止していたのであれば、そこから回転を再
開するものである。
【００９３】
以上のように、本実施の形態１の電子レンジ３１は、断続制御部１０６でマグネトロン３２を断続制御し、マイクロ波を断続で停止中にはアンテナ制御部１０３による回転アンテナ３８、３９の制御を中断するので、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となる。
【００９４】
なお、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００９５】
例えば、図１６において説明したアンテナ制御の動作については、食品の最低温度箇所を探索する順序はこれに限られず、結果として食品全体を探索するものであれば他の順序で実行しても良い。
【００９６】
またマイクロ波を断続する条件を被加熱物が冷凍品である場合で、検出した温度が背低温度を超えた場合として説明したが、これは本発明を限定するものでなく、加熱開始の最初から断続加熱してもよいし、常温品でも断続加熱してもよいし、また常温品と冷凍品で断続のＯＮ／ＯＦＦ時間を別に設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明は、断続制御部でマイクロ波発生手段を断続制御し、マイクロ波を断続で停止中にはアンテナ制御部による駆動手段の制御を中断するので、マイクロ波を断続して加熱しても断続制御と回転アンテナ制御はそれぞれ独立して制御できるようになり、適切な断続加熱が可能となるので、食品に代表される各種誘電体の加熱、解凍、陶芸加熱、乾燥、焼結、或いは生体化学反応等の用途にも適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【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１中のＡ−Ａ’断面図）
【図３】同マイクロ波加熱装置の平面断面構成図（図１中のＢ−Ｂ’断面図）
【図４】加熱室内の中央付近を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図５】加熱室内の左側を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図６】加熱室内の右側を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図７】加熱室内の前方を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図８】加熱室内の後方を局所加熱するときの回転アンテナの向きを説明する図
【図９】回転アンテナの原点検出機構を説明する図（図１中のＤ−Ｄ’断面図）
【図１０】三つの回転アンテナを有する構成のマイクロ波加熱装置の平面断面図
【図１１】温度分布検出手段の概略断面構成図
【図１２】図１中のＣ−Ｃ’断面における赤外線温度検出スポットを説明する図
【図１３】制御手段４１１の概略構成図
【図１４】制御手段４１１の動作を説明するフローチャート
【図１５】被加熱物が冷凍品である場合の制御手段４１１の動作を説明するフローチャート
【図１６】アンテナ制御部１０３の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００９９】
１０ 赤外線センサ（温度分布検出手段）
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
３８、３９ 回転アンテナ
４０、４１ モータ（駆動手段）
１０３ アンテナ制御部
１０６ 断続制御部
１０８ 分散加熱モード制御部
１０９ 局所加熱モード制御部
４１１ 制御手段
【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を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、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、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記マイクロ波発生手段および前記駆動手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記マイクロ波発生手段を断続制御する断続制御部と、前記駆動手段を制御するアンテナ制御部を有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記アンテナ制御部による前記駆動手段の制御を中断する構成のマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
アンテナ制御部は、回転アンテナを所定時間停止させて局所を加熱する局所加熱モードを有し、断続制御部によりマイクロ波停止中は前記回転アンテナの停止時間のカウントを停止する請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
アンテナ制御部は、回転アンテナを回転させることで加熱箇所を分散させる分散加熱モードを有し、断続制御部によりマイクロ波停止中は前記回転アンテナの回転を停止する請求項１または２記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段を更に有し、局所加熱モードは回転アンテナの放射指向性の強い部位を前記温度分布検出手段の検出結果に基づき決定した向きに制御して局所を加熱する請求項２または３記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
回転アンテナを複数有する請求項１〜４のいずれか１項記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
断続制御部は、温度分布検出手段が検出する初期温度によりマイクロ波発生手段の断続と連続の切り替えまたは断続時間を切り替える請求項１項１〜５のいずれか１項記載のマイクロ波加熱装置。
【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を伝送する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、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、前記回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、前記マイクロ波発生手段および前記駆動手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記マイクロ波発生手段を断続制御する断続制御部と、前記駆動手段を制御するアンテナ制御部を有し、前記断続制御部によりマイクロ波停止中は前記アンテナ制御部による前記駆動手段の制御を中断する構成のマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
アンテナ制御部は、回転アンテナを所定時間停止させて局所を加熱する局所加熱モードを有し、断続制御部によりマイクロ波停止中は前記回転アンテナの停止時間のカウントを停止する請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
アンテナ制御部は、回転アンテナを回転させることで加熱箇所を分散させる分散加熱モードを有し、断続制御部によりマイクロ波停止中は前記回転アンテナの回転を停止する請求項１または２記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段を更に有し、局所加熱モードは回転アンテナの放射指向性の強い部位を前記温度分布検出手段の検出結果に基づき決定した向きに制御して局所を加熱する請求項２または３記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
回転アンテナを複数有する請求項１〜４のいずれか１項記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
断続制御部は、温度分布検出手段が検出する初期温度によりマイクロ波発生手段の断続と連続の切り替えまたは断続時間を切り替える請求項１項１〜５のいずれか１項記載のマイクロ波加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−２８７９０３（Ｐ２００８−２８７９０３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２８９１１（Ｐ２００７−１２８９１１）
【出願日】平成１９年５月１５日（２００７．５．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１５日（２００７．５．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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