電子レンジ

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背景

マイクロ波は、実際には電磁波スペクトルの一部であり、電界と磁界の相互作用によって生成された、空間を移動するエネルギーの形態で構成されています。スペクトルは通常、さまざまな波長（または周波数）と、さまざまなタイプの波の放出、透過、および吸収の動作によって決定されるサブグループに分けられます。スペクトルには、最長波長から最短波長まで、電波、電波、マイクロ波、赤外線（熱）放射、可視光線、紫外線放射、X線、ガンマ線、電磁宇宙線が含まれます。マイクロ波の周波数は約0.11〜1.2インチ（0.3〜30センチメートル）です。

マイクロ波自体は、通信製品、レーダー探知機、木材の硬化と乾燥、特定の病気の治療など、さまざまな用途で使用されています。ただし、それらの特性のいくつかは、マイクロ波エネルギーの最も一般的な使用法である調理に理想的です。マイクロ波は、プラスチック、ガラス、紙の材料を通過できます。金属表面はそれらを反射し、食品（特に液体）はそれらを吸収します。従来のオーブンに入れられた食事は、オーブンが温めた周囲の空気をゆっくりと吸収するため、外側から内側に加熱されます。一方、電子レンジはすべての層に同時に浸透するため、食品をはるかに速く加熱します。食品または液体で満たされた容器の内部で、マイクロ波が分子を攪拌し、それによって物質を加熱します。

マイクロ波エネルギーが食品を調理する能力は、第二次世界大戦中に軍用のレーダー真空管の研究を行ったパーシー・スペンサー博士によって1940年代に発見されました。スペンサーの実験では、金属製の筐体に閉じ込められると、高周波の電波が食品に含まれる分子などの特定の種類の分子に浸透して励起することが明らかになりました。マイクロ波は、食品を調理するのに十分強力ですが、分子構造や遺伝子構造を変更したり、放射性にするのに十分な強度はありません。

スペンサー博士がこの研究を行っていたレイセオンは、この技術の特許を取得し、すぐに大量の食品を調理できる電子レンジを開発しました。製造コストがほとんどの消費者にとって高すぎるため、これらの初期のオーブンは主に病院やホテルで使用され、3,000ドルの投資をより簡単に行うことができました。しかし、1970年代後半までに、多くの企業が家庭用の電子レンジを開発し、コストが下がり始めました。今日、電子レンジは標準的な家庭用電化製品であり、幅広いデザインで利用でき、多くの便利な機能を備えています。デジタルタイマー;自動プログラミング機能。他の機能の中でも、霜取り、焦げ目付け、および加温を可能にする調整可能なレベルの調理力。

デザイン

電子レンジの基本的なデザインはシンプルで、ほとんどが基本的に同じように動作します。オーブンのさまざまな電子モーター、リレー、および制御回路は、オーブンの空洞がボルトで固定されている外部ケーシングに配置されています。フロントパネルを使用すると、ユーザーは電子レンジをプログラムできます。 オーブンの空洞とドアは、金属成形技術を使用して作成され、電着を使用して塗装されます。電流はペイントを適用するために使用されます。
マグネトロンチューブサブアセンブリには、いくつかの重要な部品が含まれています。強力な磁石がアノードの周りに配置されてマイクロ波が生成される磁場を提供し、サーマルプロテクターがマグネトロンに直接取り付けられて、チューブの過熱による損傷を防ぎます。ガラス管で囲まれたアンテナが陽極の上部に取り付けられ、管内の空気がポンプで排出されて真空になります。また、マグネトロンの金属フィンを冷却するために使用されるブロワーモーターがチューブに直接取り付けられています。ドアフレームには小さな窓があり、調理中に料理人が料理を見ることができます。

スチールオーブンキャビティの上部近くには、マイクロ波を生成するマグネトロン（高周波マイクロ波振動を生成する電子管）があります。マイクロ波は、金属導波管を通って、同じく空洞の上部近くに配置されたスターラーファンに注がれます。ファンは電子レンジをオーブン内に均等に分散させます。メーカーは、均一な調理パターンを実現するためにマイクロ波を分配する手段を変えています。反対側の壁に配置されたデュアルスターラーファンを使用してマイクロ波をキャビティに向ける方法もあれば、キャビティの下部にある入口ポートを使用してマイクロ波が両方から入ることを可能にするものもあります。上と下。さらに、多くのオーブンはターンテーブル上で食品を回転させます。

原材料

電子レンジのカバーまたはアウターケースは、通常、一体型のラップアラウンド金属筐体です。オーブンの内側のパネルとドアは、亜鉛メッキまたはステンレス鋼でできています。 アクリルエナメルのコーティングが施されています。通常は明るい色で、視認性が高くなっています。調理面は一般的にセラミックまたはガラスでできています。オーブン内の電気機械部品と制御装置は、タイマーモーター、スイッチ、およびリレーで構成されています。また、オーブンの中には、マグネトロン管、導波管、スターラーファンがあり、すべて金属製です。さまざまなコンポーネントをリンクするハードウェアは、ギア、プーリー、ベルト、ナット、ネジ、ワッシャー、ケーブルなどのさまざまな金属およびプラスチック部品で構成されています。

製造
プロセス

オーブンキャビティとドアの製造

• 1電子レンジの製造プロセスは、空洞とドアから始まります。まず、フレームは、毎分約12〜15個の部品を製造する自動金属成形プレスを使用して成形されます。次に、フレームをアルカリ性クリーナーで洗い流して汚れや油を取り除き、さらに水ですすいでアルカリ性溶液を取り除きます。
• 2次に、各部品をリン酸亜鉛で処理し、電着の準備をします。電着は、部品を塗料に浸すことで構成されます。 200ボルトで2.5分間タンク。得られるコーティングは約1.5ミルの厚さです。次に、部品をペイントベイク操作に移します。ペイントは華氏300度（摂氏149度）で20分間硬化します。 シャーシまたはフレームは、メインアセンブリ操作用のパレットに取り付けられています。パレットは、他のツールと組み合わせて使用​​される万力のようなデバイスです。
• 3ドアの塗装後、窓の開口部に穴あき金属板を取り付けます。プレートはマイクロ波を反射しますが、光がキャビティに入るのを許可します（ドアは、後でシャーシが組み立てられるまでキャビティに取り付けられません）。

マグネトロンチューブサブアセンブリ

• 4マグネトロン管アセンブリは、陰極シリンダー、フィラメントヒーター、金属陽極、およびアンテナで構成されています。フィラメントは陰極に取り付けられており、陰極は陽極シリンダーに囲まれています。このセルは、マイクロ波の生成に役立つ電気を供給します。金属製の冷却フィンがアノードシリンダーに溶接され、強力な磁石がアノードの周りに配置されて、マイクロ波が生成される磁場を提供します。金属製のストラップがアセンブリ全体をまとめます。マグネトロンにはサーマルプロテクターが直接取り付けられており、チューブの過熱による損傷を防ぎます。
• 5ガラス管で囲まれたアンテナが陽極の上部に取り付けられ、管内の空気がポンプで排出されて真空になります。導波管は突出したアンテナの上部にあるマグネトロンに接続され、マグネトロンの金属フィンを冷却するために使用されるブロワーモーターはチューブに直接取り付けられています。最後に、プラスチック製のファンがモーターに取り付けられ、オーブンの外側から空気を吸い込み、ベーンに向けます。これでマグネトロンサブアセンブリが完成しました。

メインシャーシアセンブリ

• 6シャーシの組み立て作業は、ステーションにあるパレット（他のツールと組み合わせて使用​​される作業保持装置）で実行されます。まず、メインシャーシをパレットに配置し、キャビティをシャーシにねじ込みます。次に、ドアはヒンジによってキャビティとシャーシに取り付けられます。次に、マグネトロンチューブをキャビティとメインシャーシの側面にボルトで固定します。 完成した電子レンジでは、マグネトロン管がマイクロ波を生成し、導波管がマイクロ波をスターラーファンに導きます。次に、このファンは波をオーブンの空洞に向け、そこで内部の食品を加熱します。
• 7マグネトロン管の動作に必要な電圧を生成する回路は、大型の変圧器、油性コンデンサ、および高電圧整流器で構成されています。これらのコンポーネントはすべて、マグネトロン管の近くのシャーシに直接取り付けられています。

スターラーファン

• 8マイクロ波を循環させるために使用されるスターラーファンは、キャビティの上部に取り付けられています。一部のメーカーは、マグネトロンブロワーモーターからファンを駆動するためにプーリーを使用しています。他の人は、ファンに直接取り付けられた別のスターラーモーターを使用します。スターラーファンを取り付けたら、スターラーシールドをファンアセンブリの上部にねじ込みます。シールドは、汚れやグリースが導波管に侵入するのを防ぎます。導波管では、アーク放電が発生してマグネトロンが損傷する可能性があります。

制御スイッチ、リレー、モーター

• 9クックスイッチは、リレーとタイマーをオンにすることで変圧器に電力を供給します。リレーは電源トランスの近くに取り付けられ、タイマーは制御盤に取り付けられています。デフロストスイッチはクックスイッチのように機能し、モーターとタイマーを作動させてデフロストサイクルを操作します。また、制御盤には、調理サイクルが完了すると鳴るタイマーベルと、虫歯を見ることができるライトスイッチが取り付けられています。ドアエリアの上部と下部の近くに、いくつかのインターロックスイッチが取り付けられています。インターロックスイッチは、他のスイッチを監視し、オーブンの操作中にドアが誤って開いた場合に保護を提供する安全スイッチと一緒にグループ化されることがあります。

フロントパネル

• 10シャーシには、調理に使用できるさまざまな設定や機能を操作者が選択できるフロントパネルが取り付けられています。フロントパネルの後ろには、制御回路基板が取り付けられています。フロントパネルのスイッチを押すと、プログラムされたさまざまな操作を適切な順序で制御するボードは、プラグインソケットとケーブルを使用してさまざまなコンポーネントとフロントパネルに接続されます。

ケースの作成と組み立て

• 11電子レンジのアウターケースは金属製で、ロールフォーマーに組み立てられています。ケースは、組み立て済みの電子レンジに滑り込ませ、メインシャーシにボルトで固定されます。

オーブンのテストとパッケージング

• 12これで、電源コードとダイヤルノブがオーブンに取り付けられ、自動テストに送られます。ほとんどのメーカーは、テストプロセスの一環として、オーブンを50〜100時間連続して稼働させています。テストが完了すると、パレタイザーロボットがオーブンのモデルとシリアルデータを在庫管理のために記録し、オーブンは梱包のために送られます。これで製造工程は完了です。

品質管理

電子レンジは、高レベルに長時間さらされた人を火傷させる可能性のある放射線を放出するため、電子レンジの製造中の広範な品質管理は不可欠です。 1971年10月以降に製造されたすべてのオーブンに適用される連邦規制では、オーブンから漏れる可能性のある放射線の量は、オーブンの表面から約2インチの位置で1平方センチメートルあたり5ミリワットの放射線に制限されています。規制では、ラッチが解除されるかドアが開かれるとすぐに電子レンジの生成を停止するために、すべてのオーブンに2つの独立したインターロックスイッチが必要です。

さらに、コンピューター制御のスキャナーを使用して、ドア、窓、オーブンの背面周辺の排出漏れを測定します。他のスキャナーは、マグネトロン管の着座とアンテナ放射をチェックします。各スキャナー操作は、データを次のオンライン操作に中継して、問題を修正できるようにします。

未来

そのスピードと便利さのために、電子レンジは現代のキッチンの不可欠な部分になっています。マイクロ波市場および関連産業における多くの開発は、かなり急速に行われています。たとえば、電子レンジ調理用に特別に設計された食品や調理器具は、巨大なビジネスになりました。消費者がボタンに触れるだけで思い出すことができるレシピのコンピュータ化された保存を含む、新しい機能も電子レンジ自体に導入されます。オーブンの表示やプログラム性も向上し、電子レンジや従来の方法で調理できるコンビネーションオーブンが家庭用の定番商品になります。