真空微波解凍方法及真空微波解凍機的製作方法
2023-06-20 11:20:51 3
專利名稱：真空微波解凍方法及真空微波解凍機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一面反覆進行減壓步驟及復壓步驟，一面照射微波以加熱冷凍食品等被解凍物體來進行解凍的微波解凍方法、以及實施該解凍方法的真空微波解凍機。
背景技術：
已有的真空微波解凍機，是一面反覆進行減壓步驟及復壓步驟，一面在減壓步驟中照射微波以加熱被解凍物體來進行解凍的裝置。而且這種真空微波解凍機具有放置被解凍物體的腔室、將該腔室減壓的真空泵、使利用該真空泵減壓的腔室恢復壓力的復壓裝置、以及在上述減壓步驟中向腔室內照射微波的微波發生器。
這樣，以往僅在減壓步驟中照射微波來進行對被解凍物體的加熱，因此在由復壓步驟和減壓步驟構成的每1次解凍循環中的微波照射時間自然就縮短。因而，為了彌補該缺點，必須從減壓度小的高壓區域就開始照射微波，或者採用能照射大功率微波的微波發生器，或者繼續照射微波一直到減壓度大的低壓區域為止。
然而，在以往的真空微波解凍機的解凍方法中，在從減壓度小的高壓區域就開始照射微波的情況下，所存在的問題是，到達復壓上限值的復壓時間將浪費，同時在減壓速度變化時，不能穩定確保微波的照射時間。
另外，在採用大輸出功率的微波發生器以增大微波輸出時所存在的問題是，在被解凍物體的角落部分容易產生微波集中的現象即邊緣效應(edge effect)。
再有，在繼續照射微波一直到減壓度大的低壓區域的情況下所存在的問題是，在腔室內根據帕邢原理要產生的放電現象，被解凍物體不吸收微波。
因此，本發明的目的在於，提供不需要將復壓上限值設定在所需要以上的減壓度小的高壓區域，而且還能夠防止微波集中現象即邊緣效應及因微波照射而引起的放電現象的真空微波解凍方法及真空微波解凍機。
發明內容
本發明是為了達到上述目的而作出的，本發明的第1形態是真空微波解凍方法，是一面反覆進行減壓步驟及復壓步驟，一面照射微波以加熱被解凍物體來進行解凍，其特徵在於，在進行減壓步驟到減壓平衡區後，轉移到復壓步驟，在該復壓步驟的減壓度達到不引起真空放電的下限值後，開始微波照射，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值後，再次轉移到減壓步驟，同時在該減壓度一直到就要到達不引起真空放電的下限值之前，繼續微波照射，在停止微波照射後，在到達減壓平衡區為止的減壓過程中利用升華進行升華冷卻，將這作為解凍循環反覆進行。
採用本發明的第1形態，由於在進行減壓步驟達到減壓平衡區後，轉移到復壓步驟，在復壓步驟的減壓度達到不引起真空放電的下限值後，開始微波照射，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值後，再度轉移到減壓步驟，同時在該減壓度一直到就要到達不引起真空放電的下限值之前，繼續微波照射，因此在復壓步驟及減壓步驟中連續照射微波，能夠充分確保1次解凍循環中的照射時間，能夠明確縮短整個解凍時間，進行高效解凍。
另外，由於能夠充分確保照射時間，所以對於被解凍物體的質量，能夠減少微波輸出功率，因此不產生微波集中於被解凍物體角落部分的現象即邊緣效應。而且，由於從達到復壓上限值之前起進行微波照射，因此與以往相比，能夠在不易乾燥狀態下增加加熱，通過這樣與以往相比，能夠減少被解凍物體的乾燥。
另外，由於在復壓步驟的減壓度達到不引起真空放電的下限值後開始微波照射，因此能夠防止因真空放電而造成的腔室內損傷。
再有，由於在停止微波照射後，到達減壓平衡區的減壓過程中進行升華冷卻，因此使被解凍物體的溫度均勻，作為整個被解凍物體的溫度上升，促進解凍，能夠防止部分解凍而產生滴液，或微波集中在滴液等問題產生。
又，本發明的第2形態的特徵在於，在第1形態的真空微波解凍方法中，上述減壓平衡區的減壓度隨著上述解凍循環的重複而逐漸上升，在該減壓度達到規定的值時，結束上述解凍循環。
採用本發明的第2形態，減壓平衡區的減壓度隨著解凍循環的重複而逐漸上升，在該減壓度達到規定的值時，結束解凍循環，通過這樣能夠將減壓平衡區的減壓度作為指標，掌握所希望的解凍溫度。因而，不需要在腔室內設置溫度傳感器來測量被解凍物體的溫度，能夠謀求簡化裝置。
又，本發明的第3形態的特徵在於，在第1或第2形態的真空微波解凍方法中，不引起上述真空放電的減壓度的下限值為1.33kPa(10Torr)。
採用本發明的第3形態，由於不引起真空放電的減壓度的下限值為1.33kPa(10Torr)，因此在腔室內不容易產生放電現象，照向被解凍物體的微波由被解凍物體充分吸收，能夠縮短解凍時間，能夠實現穩定的解凍。
又，本發明的第4形態的特徵在於，在第1至第3的任一形態的真空微波解凍方法中，上述復壓上限值是根據照射微波的微波發生器的輸出功率及真空泵的減壓能力來設定的。
採用本發明的第4形態，由於根據照射微波的微波發生器的輸出功率及真空泵的減壓能力來設定復壓上限值，因此能夠高效設定減壓步驟中的微波照射時間，又能夠高效進行減壓。
另外，本發明的第5形態的特徵在於，在第1至第4的任一形態的真空微波解凍方法中，上述復壓步驟的復壓特性在各解凍循環中是一定的。
採用本發明的第5形態，由於復壓步驟的復壓特性在各解凍循環中是一定的，所以以此能夠進行穩定的解凍。
另外，本發明的第6形態的特徵在於，在第1在至第5的任一形態的真空微波解凍方法中，根據被解凍物體的種類及形狀，將合適的微波發生器的輸出功率、每一個解凍循環的微波照射時間、升華時間分成多種方案預先存儲於控制裝置中，在解凍時以所述方案作為可選擇的方案，根據所選擇的方案的解凍條件，控制裝置控制解凍循環進行解凍。
採用本發明的第6形態，由於根據被解凍物體的種類及形狀，將合適的微波發生器的輸出功率、每1個解凍循環的微波照射時間、升華時間分成多種方案，預先存入控制裝置，在解凍時能夠選擇上述方案，根據所選擇的方案的解凍條件，控制裝置控制解凍循環進行解凍，因此即使被解凍物體的種類及形狀不同，也能夠以簡單的操作進行解凍。例如，能夠消除每次進行輸入操作的麻煩。
又，本發明的第7形態是真空微波解凍機，它具有放置被解凍物體的腔室、將該腔室內減壓的真空泵、將腔室內復壓的調壓閥、向腔室內照射微波的微波發生器、以及連接上述真空泵、調壓閥、微波發生器的控制系統的控制裝置，是一面反覆進行減壓步驟及復壓步驟，一面照射微波以加熱被解凍物體來進行解凍的真空微波解凍機，其特徵在於，上述控制裝置在進行減壓步驟達到減壓平衡區後，轉移到復壓步驟，在該復壓步驟的減壓度達到不引起真空放電的下限值後，開始照射微皮，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值後，再次轉移到減壓步驟，同時在該減壓度一直到就要到達不引起真空放電的下限值之前，繼續照射微波，在停止微波照射後，在到達減壓平衡區的減壓過程中利用升華進行升華冷卻，將這作為解凍循環，進行控制以反覆進行該解凍循環。
採用本發明的第7形態，由於在進行減壓步驟達到減壓平衡區後，轉移到復壓步驟，在復壓步驟的減壓度達到不引起真空放電的下限值後，開始微波照射，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值後，再將轉移到減壓步驟，同時在該減壓度一直到就要到達不引起真空放電的下限值之前，繼續微波照射，因此在復壓步驟及減壓步驟中連續照射微波，能夠充分確保1次解凍循環中的照射時間，能夠力圖縮短整個解凍時間，進行高效解凍。另外，由於能夠充分確保照射時間，所以對於被解凍物體的一定質量，能夠減少微波輸出功率，因此不產生微波集中於被解凍物體角落部分的現象即邊緣效應。而且，由於從達到復壓上限值之前起進行微波照射，因此與以往相比，能夠在不易乾燥狀態下增加加熱，通過這樣與以往相比，能夠減少被解凍物體的乾燥。
又，由於在復壓步驟的減壓度達到不引起真空放電的下限值後開始微波照射，因此能夠防止因真空放電而造成的腔室內損傷。
再有，由於在停止微波照射後、到達減壓平衡區的減壓過程中進行升華冷卻，因此使被解凍物體的溫度均勻，作為整個被解凍物體的溫度上升，促進解凍，能夠防止部分解凍而產生滴液、或微波集中在滴液等問題產生。
又，本發明的第8形態的特徵在於，在第1形態的真空微波解凍機中，上述減壓平衡區的減壓度隨著上述解凍循環的重複而逐漸上升，在該減壓度達到規定的值時，結束上述解凍循環。
採用本發明的第8形態，是減壓平衡區的減壓度隨著解凍循環的重複而逐漸上升，在該減壓度達到規定的值時，結束解凍循環，通過這樣能夠將減壓平衡區的減壓度作為指標，掌握所希望的解凍溫度。因而，不需要在腔室內設置溫度傳感器來測量被解凍物體的溫度，能夠謀求簡化裝置。
另外，本發明的第9形態的特徵在於，在第7或第8形態的真空微波解凍機中，上述不引起真空放電的減壓度的下限值為1.33kPa(10Torr)。
採用本發明的第9形態，由於不引起真空放電的減壓度的下限值為1.33kPa(10Torr)，因此在腔室內不容易產生放電現象，照向被解凍物體的微波由被解凍物體充分吸收，能夠縮短解凍時間，能夠實現穩定的解凍。
另外，本發明的第10形態的特徵在於，在第1至第3的任一形態的真空微波解凍機中，上述復壓上限值根據照射微波的微波發生器的輸出功率及真空泵的減壓能力來設定。
採用本發明的第9形態，由於根據照射微波的微波發生器的輸出功率及真空泵的減壓能力來設定復壓上限值，因此能夠高效設定減壓步驟中的微波照射時間，另外能夠高效進行減壓。
又，本發明的第11形態的特徵在於，在第7至第10的任一形態的真空微波解凍機中，上述復壓步驟的復壓特性在各解凍循環中是一定的。
採用本發明的第11形態，由於復壓步驟的復壓特性在各解凍循環中是一定的，因此通過這樣能夠進行穩定的解凍。
又，本發明的第12形態的特徵在於，在第7至第11的任一形態的真空微波解凍機中，在腔室內設置檢測產生放電的放電檢測傳感器，同時將該放電檢測傳感器與控制裝置連接，根據來自放電檢測傳感器的放電檢測信號，控制裝置強制停止微波發生器的工作。
採用本發明的第12形態，由於在萬一產生放電時，能夠強制停止微波發生器，因此能夠防止腔室等因放電而造成的損傷。
又，本發明的第13形態的特徵在於，在第7在至第12的任一形態的真空微波解凍機中，所述控制裝置具有根據被解凍物體的種類及形狀面將合適的微波發生器的輸出功率、每1個解凍循環的微波照射時間、升華時間分成多種方案並預先加以存儲的存儲裝置，設置選擇上述方案的方案選擇操作部，根據利用該方案操作部的操作所選擇的方案的解凍條件，控制裝置控制解凍循環，進行解凍。
採用本發明的第13形態，由於根據被解凍物體的種類及形狀，將適當的微波發生器的輸出功率、每1個解凍循環的微波照射時間及升華時間分成多種方案，預先存入控制裝置，在解凍時能夠選擇上述方案，根據所選擇的方案的解凍條件，控制裝置控制解凍循環，進行解凍，因此即使被解凍物體的種類及形狀不同，也能夠以簡單的操作進行解凍。例如，能夠消除每次進行輸入操作的麻煩。
圖1所示為本實施形態的真空微波解凍機的外形正視圖。
圖2所示為本實施形態的真空微波解凍機的主要構成要素簡要示意圖。
圖3所示為本實施形態的真空微波解凍機的控制系統方框圖。
圖4所示為本實施形態的真空微波解凍機的解凍循環說明圖。
圖5為因冷凍食品的種類及形狀不同而不同的解凍條件的說明圖。
圖6為說明微波照射時間及升華冷卻時間的調整方法的解凍循環一部分的放大圖。
具體實施例方式
下面參照
本發明的實施形態。圖1所示為本實施形態的真空微波解凍機的外形正視圖。圖2所示為本實施形態的真空微波解凍機中的主要構成部件簡要示意圖。
如圖1所示，本實施形態的真空微波解凍機1的殼體2構成豎型裝置，在上部設置放入冷凍食品等被解凍物體的食品放置單元3，同時在下部設置裝有下述驅動電動機及真空泵等的機械安裝單元4，在最上部具有安裝控制裝置的控制單元5，在該控制單元5的前面板上設置顯示被解凍物體的重量及解凍時間等的顯示部6、以及輸入電源通/斷及各種設定值等的操作部7。另外，在真空微波解凍機1的殼體2的下面，設置便於移動該解凍機1用的腳輪8。
如圖1及圖2所示，本實施形態的真空微波解凍機1的食品放置單元3的本體，由前面具有開口部的中空箱體狀的腔室10構成，該腔室10形成作為具有能夠隔離電磁波的內壁結構的耐壓氣密容器。在該腔室10的前面開口部裝有能夠將腔室關閉以形成密閉狀態的門11，例如將正面右側端部作為樞軸部分安裝成能夠自由開閉的狀態，在該門11的成為開放一側的前表面左側，安裝在對其進行開閉操作時能抓住的把手12，在該門11的背面安裝防止電磁波向外部洩露用的金屬網制電磁波屏蔽及維持氣密性的氣密密封。
在腔室10內的底部設置轉軸13，該轉軸13由軸承14支承，能以立起的狀態自由旋轉，在該轉軸13的面向上述腔室內的上端部，可自由裝拆地安裝放置被解凍物體並與該轉軸13一起旋轉的轉臺15，在該轉軸13的底端部通過未圖示的減速機構，與轉臺驅動電動機16連接。
在腔室10的背面中央部，通過與該腔室內連通的直線波導管20及漸縮波導管21，與向該腔室內照射微波來對放置在上述轉臺15上的被解凍物體進行加熱用的微波發生器22連接。在本實施形態中，微波發生器22採用磁控管，在直線波導管20與漸縮波導管21的凸緣連接部23，隔有容易使微波通過的玻璃板制壓力隔板。
在腔室10的背面，設置在因微波照射而在腔室內產生放電時用來檢測放電的放電檢測傳感器30，作為該放電檢測傳感器30是採用通過檢測紫外線來判斷有無放電現象的UV傳感器。另外，在腔室10的上部設置檢測腔室內的壓力的真空壓力傳感器31。
在腔室10的上部，具有將腔室內的壓力向大氣開放的大氣開放閥40、以及調節腔室內的壓力的調壓閥41，又在腔室10的背面連接使其內部減壓的減壓系統43，該減壓系統43通過單向閥44，與利用泵驅動電動機45驅動的真空泵46連接，泵驅動電動機45和真空泵46安裝在上述機械安裝單元4內。
上述大氣開放閥40及調壓閥41，為了能夠利用裝在上述控制單元5內的控制裝置進行開閉控制，利用例如電磁閥構成。另外，調壓閥41也可以這樣構成，即將其設置在減壓系統43的路徑中，例如連接於腔室10與單向閥44之間，使得在復壓步驟中氧氣難以進入腔室10內。
圖3所示為本實施形態的真空微波解凍機的控制系統方框圖。如圖3所示，裝在上述控制單元5內的控制裝置50利用例如執行存入ROM51的控制程序的微型計算機等構成，該控制裝置50上連接有旋轉驅動上述轉臺15的轉臺驅動電動機16的電源控制系統52、驅動上述真空泵46的泵驅動電動機45的電源控制系統53、上述大氣開放閥40的開閉控制系統54、上述調壓閥41的開閉控制系統55、上述微波發生器22的電源控制系統56、上述放電檢測傳感器30的檢測值輸入系統57、上述真空壓力傳感器31的檢測值輸入系統58、上述操作部7的設定值等的輸入系統59、以及上述顯示部6的顯示輸出系統60，控制裝置50根據上述操作部7的設定值及上述放電檢測傳感器30和真空壓力傳感器31的檢測值等，按照存入ROM的控制程序，驅動控制上述泵驅動電動機45及微波發生器22等各設備。
下面說明採用以上那樣的真空微波解凍機1實施的本實施形態的真空微波解凍方法。圖4所示為本實施形態的真空微波解凍機1的解凍循環說明圖。
如圖4所示，本實施形態的真空微波解凍機1是一面反覆進行減壓步驟G、G』、G」…及復壓步驟F、F』、FF」…，一面照射微波M、M』…以加熱被解凍物體來進行解凍的裝置。另外，真空泵46在減壓步驟中當然動作，而在復壓步驟中也繼續動作。
作為解凍的準備階段，首先打開正面的門11，將冷凍食品等被解凍物體放置在轉臺15上，再關閉門11，形成密閉狀態，將被解凍物體置於腔室10內。另外，大氣開放閥40及調壓閉41處於關閉狀態。
然後，對泵驅動電動機45進行驅動，使真空泵46動作，通過減壓系統43開始腔室10內的減壓。於是，從大氣壓的101.3kPa(760Torr)起經過A點，減壓度慢慢減少，進行減壓步驟G一下直到減壓平衡區B為止，在該減壓步驟G中，進行被解凍物體的預乾燥。
這裡，所謂減壓平衡區是一定時間內減壓度急劇降低的區域，例如在30秒鐘之間(Δt)的減壓度(ΔP)達到ΔP/Δt＜13.3Pa(0.1Torr)時，就認為達到減壓平衡區，但該減壓平衡區的平衡壓力因腔室內的飽和蒸氣壓的不同而有高低。另外，是否到達該減壓平衡區，是控制裝置根據來自真空壓力傳感器31的壓力信號，通過運算進行判斷的。
另外，在本實施形態中，在開始後述的解凍循環時，由於進行了預乾燥，因此即使在被解凍物體的表面附著了化霜的水分，也可以在通過預乾燥除去水分之後進行解凍，即使照射下述微波，也能夠避免微波集中照射的情況。
在進行減壓步驟G一直到上述減壓平衡區B之後，以下述規定開度打開上述調壓閥41，轉移到復壓步驟F，在復壓步驟F的減壓度超過不引起真空放電的下限值P1[在本實施形態中，考慮到多少有點餘量，設定為1.33kPa(10Torr)]後的C點時，開始利用上述磁控管22照射微波M，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值D時，根據來自真空壓力傳感器的壓力信號，控制裝置關閉上述調壓閥41，其後再次轉移到減壓步驟G』。然後，繼續利用上述磁控管22進行微波照射M，來加熱被解凍物體，一直到該減壓度就要到達不引起真空放電的下限值P1之前的A』點，在該A』點停止微波照射。
在本實施形態中，是從減壓平衡區B起經過T1時間(是預先設定的規定時間，例如10秒)，在復壓步驟F的減壓度超過引起真空放電的下限值P1的C點時，開始利用上述磁控管22進行微波照射M，但不限於此，也可以根據來自真空壓力傳感器31的壓力信號，檢測復壓步驟F的減壓度已達到不引起真空放電的下限值P1，據此開始進行微波照射M。
另外，在本實施形態中，上述不引起真空放電的減壓度的上限值P1如上所述，設定為1.33kPa(10Torr)。即在復壓步驟F中的減壓度超過1.33kPa(10Torr)後的C點時，開始利用上述磁腔管22進行微波照射M，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值D之後，再次轉移到減壓步驟G』，同時繼續利用上述磁控管進行微波照射M，來加熱被解凍物體，一直到該減壓度就要到達1.33kPa(10Torr)之前的A』點。這樣，由於從復壓步驟F的中途連續到減壓步驟G』進行微波照射M，因此與以往僅在減壓步驟中照射微波的情況相比，能夠充分確保由復壓步驟及減壓步驟形成的1個解凍循環中的照射時間。因而，由於對被解凍物體的一定質量，能夠減少微波輸出功率，因此不產生微波集中於被解凍物體角落部分的現象即邊緣效應。
另外，由於從復壓步驟中的減壓度超過1.33kPa(10Torr)的C點起開始進行微波照射M，因此從被解凍物體表面產生的水分氣化量少，不產生乾燥，同時減壓速度不減慢，能夠穩定地進行很好的解凍。再有，由於在減壓度為1.33kPa(10Torr)以上的範圍內進行微波照射M，因此在腔室10內不容易產生放電現象，照向被解凍物體的微波被充分吸收，能夠縮短解凍時間，能夠實現穩定的解凍。
上述復壓上限值D是根據照射微波的磁腔管22的輸出功率、真空泵46的減壓能力及腔室10的容積而設定的可變壓力值，在本實施形態中，通過調節調壓閥41的節流閥41』的節流，設定為6.66kPa(50Torr)。因而，若復壓達到6.66kPa(50Torr)，從調節閥41的洩漏與真空泵46的抽氣能力相平衡，只要不關閉調壓閥41，則維持6.66kPa(50Torr)，壓力不上升。
在本實施形態中，由於復壓上限值D的壓力值是這樣根據照射微波的磁控管22的輸出功率、真空泵46的減壓能力及腔室10的容積的適當設定的，因此能夠在進入真空放電發生區之前採用適當的微波照射時間，而且能夠高效減壓。
另外，作為檢測到達復壓上限值D的手段，在本實施形態中是這樣構成的，即根據來自真空壓力傳感器31的信號進行檢測，據此，控制裝置關閉調壓閥43，轉移至減壓步驟，但本發明不限於此，例如也可以根據從開始微波照射的時刻C起的時間T2(與T1相同，根據真空泵的能力及腔室的容積通過實驗求出)進行控制。具體地說，也可以這樣構成，即將從C起的時間T2設定為80秒，在該80秒到達的時刻，關閉調壓閥43，轉移至減壓步驟。
在微波照射停止後，在從A』點到減壓平衡區B』的減壓過程中，使被解凍物體升華冷卻。這樣在到達減壓步驟G』中的A』點之前，照射微波來加熱被解凍物體，然後在從A』點到減壓平衡區B』為止的減壓過程中，使被解凍物體升華冷卻，這是由於若照射微波來加熱被解凍物體，則被解凍物體表面部分的溫度高於中心部分的溫度，若保持這樣狀態不變繼續加熱，則產生表面部分發生滴液等問題，而利用升華來冷卻表面部分，是為了縮小內外的溫度差。
也就是說，若升華開始，則氣化潛熱被奪去，表面部分的溫度逐漸降低，同時表面部分的熱量向中心部分移動(熱傳導)，使中心部分升溫。通過這樣，使被解凍物體的溫度均勻，作為整個被解凍物體的溫度上升，以此促進解凍。另外，由於一面使被解凍物體的溫度均勻，一面促進作為整個被解凍物體的解凍，因此能夠防止部分解凍而產生滴液、或微波集中於滴液的問題。
本實施形態是在轉移至復壓步驟F而且復壓步驟F的減壓度超過不引起真空放電的下限值P1即1.33kPa(10Torr)後的C點時，開始進行微波照射M，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值D即6.66kPa(50Torr)後，再次轉移至減壓步驟G』，同時繼續進行微波照射M，進行加熱，一直到該減壓度即將到達不引起真空放電的下限值P1即A』的1.33kPa(10Torr)之前，然後停止微波照射M，其後在到達減壓平衡區B』的減壓過程中進行升華冷卻，將上述的解凍循環作為1個循環，反覆進行該循環。
即在圖4中，進行減壓步驟G』，在到達減壓平衡區B』之後，轉移至復壓步驟F』，在復壓步驟F』的減壓度超過不引起真空放電的下限值P1即1.33kPa(10Torr)後的C』點時，再次開始進行微波照射M』，在進行復壓達到預先設定的復壓下限值D』即6.66kPa(50Torr)後，再次轉移至減壓步驟G」，同時繼續進行微波照射M』，進行加熱，一直到該減壓度即將到達不引起真空放電的下限值P1即A」的1.33kPa(10Torr)之前，然後再次停止微波照射，其後在到達減壓平衡區B」的減壓過程中進行升華冷卻，將上述的解凍循環作為第2循環進行。各復壓步驟F、F』…中的復壓特性，由於取決於復壓閥41的節流閥41』的設定，因此在各解凍循環中為一定，即復壓曲線的彎曲情況在各解凍循環中是一定的，通過這樣能夠進行穩定的解凍。
如圖4所示，若反覆進行這樣的解凍循環，則由於腔室10內的飽和蒸氣壓隨被解凍物體的溫度上升而上升，因此顯示上述減壓平衡區B、B』、B」…的減壓度隨解凍循環的重複而依次上升的現象。所以，在該減壓平衡區B、B』、B」…的減壓度到達規定值時，結束解凍循環。即，所希望的解凍溫度能夠通過飽和蒸氣壓的區域設定來實現，若在該設定區達到減壓平衡，則作為達到所希望的解凍溫度，結束解凍操作。而且，達到該設定區為止的解凍循環的反覆循環次數因被解凍物體的質量、磁控管22的輸出功率及真空泵46的減壓能力等而異，在本實施形態中，設圖4中的P2A的壓力值為480Pa(3.6Torr)，P2B的壓力值為453Pa(3.4Torr)，在上述減壓平衡區B、B』、B」…的減壓度到達P2A～P2B之間的值時，預計被解凍物體的溫度成為-3℃，則結束解凍循環。
另外，上述的P2A及P2B的設定壓力值相對於將完成的溫度設定為-3℃時的飽和蒸氣壓具有前後13.3kPa(0.1Torr)的寬度，也可以增減該寬度。另外，完成的溫度不限定於-3℃，可以設定為所希望的溫度，並根據與該設定溫度相對應的飽和蒸氣壓，設定上述的P2A及P2B。
在控制裝置50中，若決定結束解凍循環，則將大氣開放閥40打開，同時切斷泵驅動電動機45的電源，使真空泵46停止，若真空壓力傳感器31的壓力顯示101.3kPa(760Torr)，則可打開門11，從腔室10內取出解凍至-3℃的被解凍物體。
另外，在腔室10內由於某種原因而發生放電現象時，因產生UV，上述放電檢測傳感器30檢測出UV，控制裝置50通過電源控制系統56，強制停止磁控管22工作，以此防止腔室10的內壁等受到損傷。
為了不損壞冷凍食物的食感及味道地以最佳條件進行解凍，對於要解凍的被解凍物的種類，例如代表性的冷凍魚金槍魚及冷凍動物肉牛肉，其微波發生器22的輸出功率、每1個解凍循環的微波照射時間及升華時間等解凍條件略有不同，還有，被解凍物體是塊狀、條狀、還是牛排用的厚片肉等，因其形狀不同，解凍條件也不同。
也可以根據被解凍物體的種類及形狀，在每次解凍時輸入解凍條件來進行解凍，但也可以這樣構成，即預先根據被解凍物體的種類及形狀等，按不同方案將解凍條件加以存儲，在解凍時僅選擇方案，通過這樣來設定與被解凍物體相適應的解凍條件。
下面說明在下述實施形態中根據要解凍的對象物體來設定解凍條件的情況。
在圖5所示的實施形態中，作為被解凍物體，可以選擇金槍魚及牛肉，即使是金槍魚，也可以選擇塊狀情況下的方案1、條狀情況下的方案2，在牛肉的情況下，可以選擇是塊狀情況下的方案3、是牛排的用的厚片肉的情況下的方案4、牛排用的厚片肉打包的方案5，有5種方案可選擇。
在解凍金槍魚的方案1的情況下，將微波發生器的基準輸出選擇為15kW/kg，微波照射時間為90秒/1個解凍循環、升華時間為40秒/1個解凍循環、解凍結束條件為480Pa(3.6Torr)(-3℃)等各種解凍條件存入控制裝置的存儲裝置(例如ROM)，在方案2的情況下，將微波發生器的基準輸出功率為15kW/kg、微波照射時間為80秒/1個解凍循環、升華時間為20秒/1個解凍循環及解凍結束條件為480Pa(3.6Torr)(-3℃)等各種解凍條件同樣存入。同樣，在解凍牛肉的方案3的情況下，將微波發生器的基準輸出為12kW/kg、微波照射時間為90秒/1個解凍循環、升華時間為40秒/1個解凍循環及解凍結束條件為480Pa(3.6Torr)(-3℃)等各種解凍條件存入控制裝置的存儲裝置(例如ROM)，在方案4的情況下，將微波發生器的基準輸出為12kW/kg、微波照射時間為80秒/1個解凍循環、升華時間為20秒/1個解凍循環及解凍結束條件為480Pa(3.6Torr)(-3℃)等各種解凍條件同樣存入。
在牛排打包的情況下，將微波發生器的基準輸出為12kW/kg及微波照射時間為80秒/1個解凍循環等各種解凍條件加以存儲，而與減壓冷卻有關的升華時間等及解凍結束的真空壓力不存儲，代之以將微波加熱的合計加熱時間為350秒進行存儲。這樣，在被解凍物體被打包的情況下，由於不根據腔室10內的飽和蒸氣壓進行管理，因此預先通過實驗求出以所希望的解凍溫度結束的加熱總的時間，並根據它來管理合計加熱時間，據此進行控制，使得能夠在所希望的溫度結束解凍。
另外，在操作面板上設置選擇方案的方案選擇操作部及輸入被解凍物體的重量的重量輸入操作部。
因而在解凍時若根據被解凍物體的種類及形狀，通過對操作面板的方案選擇操作部進行操作來選擇方案，同時輸入被解凍物體的重量，則控制裝置在該解凍中按照最佳解凍條件反覆進行解凍循環，以所希望的解凍溫度結束。
另外，為了調整微波發生器22的基準輸出功率，可以通過改變最大輸出的佔空比來完成。
為了調整微波照射時間，如圖6所示，設從照射開始至到達復壓上限值的時間為T2、復壓上限值到達之後至關閉調壓閥41的時間為T3、設定為T3的時間到達之後至停止照射的時間為T4，則通過增減上述T3能夠完成調整。即在從復壓步驟轉移至減壓步驟之間，插入復壓狀態維持步驟，通過這樣能夠完成調整。這是由於，若到達復壓上限值後使調壓閥41保持打開狀態不變，則從調壓閥41的洩漏與真空泵46的抽氣能力相平衡，能夠維持腔室10內的真空度，能夠沒有任何問題地僅按照需要繼續進行微波照射。
另外，為了調整升華時間，根據同樣的想法，在升華冷卻開始併到達減壓平衡區後，加入減壓平衡維持步驟(時間T5)，通過增減該時間T5，能夠根據方案來調整每1個解凍循環的升華冷卻時間T6。這是由於，若到達減壓平衡區，使調壓閥41保持關閉狀態不變，則飽和蒸氣壓與真空泵46的抽氣能力相平衡，能夠維持腔室10內的真空度，能夠沒有任何問題地僅按照需要繼續進行被解凍物體表面的升華冷卻。
這樣，若能夠根據被解凍物體來選擇方案，則能夠省去每次逐一輸入種類、形狀及重量的麻煩，能夠謀求簡化操作。
另外，在上述各實施形態中，是將被解凍物體作為冷凍食品進行說明的，但用本發明進行解凍的被解凍物體不限定於食品，也可以是血液、血清、精液及藥品等。
由以上的說明可知，本發明的真空微波解凍方法及解凍和不僅可用於食品有關的產生領域，還能夠用於醫療有關的產生領域等，能夠應用的範圍很廣。
權利要求
1.一種真空微波解凍方法，一面反覆進行減壓步驟及復壓步驟，一面照射微波以加熱被解凍物體來進行解凍，其特徵在於，在進行減壓步驟達到減壓平衡區後，轉移到復壓步驟，在該復壓步驟的減壓度達到不引起真空放電的下限值後，開始微波照射，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值後，再次轉移到減壓步驟，同時在該減壓度一直到就要到達不引起真空放電的下限值之前，繼續微波照射，在停止微波照射後，在到達減壓平衡區為止的減壓過程中利用升華進行升華冷卻，將這作為解凍循環反覆進行。
2.如權利要求1所述的真空微波解波方法，其特徵在於，所述減壓平衡區的減壓度隨著所述解凍循環的反覆進行而逐漸上升，在該減壓度達到規定的值時，結束所述解凍循環。
3.如權利要求1或2所述的真空微波解凍方法，其特徵在於，所述不引起所述真空放電的減壓度的下限值為1.33kPa，即10Torr。
4.如權利要求1至3的任一項所述的真空微波解凍方法，其特徵在於，所述復壓上限值根據照射微波的微波發生器的輸出功率及真空泵的減壓能力來設定。
5.如權利要求1至4的任一項所述的真空微波解凍方法，其特徵在於，所述復壓步驟的復壓特性在各解凍循環中是一定的。
6.如權利要求1至5的任一項所述的真空微波解波方法，其特徵在於，根據被解凍物體的種類及形狀，將合適的微波發生器的輸出功率、每一個解凍循環的微波照射時間、升華時間分成n種方案預先存儲於控制裝置中，在解凍時以所述方案作為可選擇的方案，根據所選擇的方案的解凍條件，控制裝置控制解凍循環進行解凍。
7.一種真空微波解凍機，具有放置被解凍物體的腔室、將該腔室減壓的真空泵、將腔室內復壓的調壓閥、向腔室內照射微波的微波發生器、以及連接上述真空泵、調壓閥及微波發生器的控制系統的控制裝置，一面反覆進行減壓步驟及復壓步驟，一面照射微波以加熱被解凍物體來進行解凍的真空微波解凍機，其特徵在於，所述控制裝置在進行減壓步驟達到減壓平衡區後，轉移到復壓步驟，在該復壓步驟的減壓度達到不引起真空放電的下限值後，開始照射微波，在進行復壓達到預先的復壓上限值後，再次轉移到減壓步驟，同時在該減壓度一直到就要達到不引起真空放電的下限值之前，繼續照射微波，在停止微波照射後，在到達減壓平衡區為止的減區過程中利用升華進行升華冷卻，將這作為解凍循環，進行控制以反覆進行該解凍循環。
8.如權利要求7所述的真空微波解凍機，其特徵在於，所述減壓平衡區的減壓度隨著所述解凍循環的重複而逐漸上升，在該減壓度達到規定的值時，結束所述解凍循環。
9.如權利要求7或8所述的真空微波解凍機，其特徵在於，所述不引起真空放電的減壓度的下限值為1.33kPa，即10Torr。
10.如權利要求7至9的任一項所述的真空微波解凍機，其特徵在於，根據真空泵的減壓能力設定。
11.如權利要求7至10的任一項所述的真空微波解凍機，其特徵在於，所述復壓步驟中的復壓特性在各解凍循環中是一定的。
12.如權利要求7至11的任一項所述的真空微波解凍機，其特徵在於，設置檢測腔室內產生放電的放電檢測傳感器，同時將該放電檢測傳感器與控制裝置連接，根據來自放電檢測傳感器的放電檢測信號，控制裝置強制停止微波發生器的動作。
13.如權利要求7至12的任一項所述的真空微波解凍機，其特徵在於，所述控制裝置具有根據被解凍物體的種類及形狀而將合適的微波發生器的輸出功率、每1個解凍循環的微波照射時間、升華時間分成多種方案預先加以存儲的存儲裝置，設置選擇所述方案的方案選擇操作部，根據利用該方案選擇操作部的操作所選擇的方案的解凍條件，控制裝置控制解凍循環進行解凍。
全文摘要
本發明涉及真空微波解凍方法及真空微波解凍機。在進行減壓步驟(G)達到減壓平衡區(B)後，轉移到復壓步驟(F)，在復壓步驟(F)的減壓度達到不引起真空放電的下限值(P1)時，開始照射微波，在進行復壓達到預先設定的復壓上限值(D)後，再次轉移到減壓步驟(G』)，同時在該減壓度達到不引起真空放電的下限值(P1)之前，繼續照射微波進行加熱，在微波照射停止後到達減壓平衡區(B』)為止的減壓過程中，進行升華冷卻，反覆進行上述解凍循環。
文檔編號H05B6/68GK1561169SQ02819439
公開日2005年1月5日 申請日期2002年8月23日 優先權日2001年8月28日
發明者伊藤信雄, 杉山芳喜, 淺原崇 申請人:株式會社東芝