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課題

マイクロ波加熱の採用を前提とし、各種の被加熱物に対してさらに効率的な加熱処理を施し得るように改良する。

解決手段

被加熱物Gに加熱処理を施すべく当該被加熱物Gを収容する内容器20と、この内容器20を収容する外容器30と、内容器20内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置50と、外容器30,30′内にマイクロ波照射するマイクロ波発振装置40とを備えて加熱装置10が構成されている。そして、特に内容器20は、内部の加熱空間を覆う容器本体がマイクロ波を透過し得る材料によって形成されている。マイクロ波を透過し得る材料としてセラミックスが採用されている。

概要

背景

従来、マイクロ波照射することにより被加熱物加熱処理を施す装置として、例えば特許文献1に記載のマイクロ波加熱炉を挙げることができる。この加熱炉における加熱対象セラミックハニカムであり、加熱処理は焼成である。特許文献1には、マイクロ波を用いることで焼きむらが発生せず、クラックや変形も生じ難いと説明されている。

また従来、過熱水蒸気を用いて被加熱物に加熱処理を施す装置として、例えば特許文献2に記載の過熱水蒸気乾燥装置を挙げることができる。この装置における加熱対象は木材であり、加熱処理は乾燥である。特許文献2には、過熱水蒸気を用いることで効率的な乾燥処理が実現すると記載されている。

ところで、マイクロ波加熱加熱方式は、被加熱物をその内部から加熱する、いわゆる内部加熱方式であるのに対し、過熱水蒸気による加熱方式は、被加熱物をその外部から加熱する外部加熱方式である。そして、各加熱方式にはそれぞれ長短が存在し、被加熱物の種類や加熱の目的等によって使い分けられるのが一般的である。

これらに対し、特許文献3には、マイクロ波を使用した内部加熱と過熱水蒸気を用いた外部加熱との双方を併用する加熱装置セラミックス焼成炉)が記載されている。このセラミック焼成炉は、粘土などのセラミック原料成形することによって得られた成形品を乾燥した後に焼成し、最後に冷却処理を施すことによってセラミック製品を得るようになされている。
特開2004—51469号公報
特開2007—309614号公報
特開2007—230796号公報

概要

マイクロ波加熱の採用を前提とし、各種の被加熱物に対してさらに効率的な加熱処理を施し得るように改良する。被加熱物Gに加熱処理を施すべく当該被加熱物Gを収容する内容器20と、この内容器20を収容する外容器30と、内容器20内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置50と、外容器30,30′内にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置40とを備えて加熱装置10が構成されている。そして、特に内容器20は、内部の加熱空間を覆う容器本体がマイクロ波を透過し得る材料によって形成されている。マイクロ波を透過し得る材料としてセラミックスが採用されている。

目的

本発明は、上記のような状況に鑑みなされたものであって、マイクロ波を利用した内部加熱と、過熱水蒸気を使用した外部加熱とを併用する被加熱物に対する加熱処理をより効率的に行うべく改良された加熱方法および加熱装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

被加熱物装填された第1加熱容器内過熱水蒸気を供給するとともに、第1加熱容器を収容する第2加熱容器内へマイクロ波照射することにより、前記過熱水蒸気による外部加熱と、前記第1加熱容器の壁部を透過したマイクロ波によるマイクロ波加熱との併用で被加熱物に対し加熱処理を施すことを特徴とする加熱方法

請求項2

請求項1記載の加熱方法に適用される加熱装置であって、被加熱物に加熱処理を施すべく当該被加熱物を収容する第1加熱容器と、この第1加熱容器を収容する第2加熱容器と、前記第1加熱容器内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置と、前記第2加熱容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置とが備えられ、前記第1加熱容器は、内部の加熱空間を覆う容器本体がマイクロ波を透過し得る材料によって形成されていることを特徴とする加熱装置。

請求項3

前記マイクロ波を透過し得る材料は、セラミックスであることを特徴とする請求項2記載の加熱装置。

請求項4

前記被加熱物を直列状態で順次搬送する搬送手段が設けられ、前記搬送手段は、前記第1および第2加熱容器の双方を貫通するように配設されていることを特徴とする請求項2または3記載の加熱装置。

請求項5

前記被加熱物の種類および加熱目的に応じて前記搬送手段の搬送方向における前記第1加熱容器の設置位置が設定されていることを特徴とする請求項4記載の加熱装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば食品や木材、さらには陶磁器ゴム等の被加熱物に対して効果的に加熱処理を施すための、マイクロ波および過熱水蒸気を利用した加熱方法および加熱装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、マイクロ波を照射することにより被加熱物に加熱処理を施す装置として、例えば特許文献1に記載のマイクロ波加熱炉を挙げることができる。この加熱炉における加熱対象セラミックハニカムであり、加熱処理は焼成である。特許文献1には、マイクロ波を用いることで焼きむらが発生せず、クラックや変形も生じ難いと説明されている。

0003

また従来、過熱水蒸気を用いて被加熱物に加熱処理を施す装置として、例えば特許文献2に記載の過熱水蒸気乾燥装置を挙げることができる。この装置における加熱対象は木材であり、加熱処理は乾燥である。特許文献2には、過熱水蒸気を用いることで効率的な乾燥処理が実現すると記載されている。

0004

ところで、マイクロ波加熱加熱方式は、被加熱物をその内部から加熱する、いわゆる内部加熱方式であるのに対し、過熱水蒸気による加熱方式は、被加熱物をその外部から加熱する外部加熱方式である。そして、各加熱方式にはそれぞれ長短が存在し、被加熱物の種類や加熱の目的等によって使い分けられるのが一般的である。

0005

これらに対し、特許文献3には、マイクロ波を使用した内部加熱と過熱水蒸気を用いた外部加熱との双方を併用する加熱装置(セラミックス焼成炉)が記載されている。このセラミック焼成炉は、粘土などのセラミック原料成形することによって得られた成形品を乾燥した後に焼成し、最後に冷却処理を施すことによってセラミック製品を得るようになされている。
特開2004—51469号公報
特開2007—309614号公報
特開2007—230796号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、特許文献3に記載のセラミック焼成炉にあっては、焼成処理時に高温になった成形品に冷却処理を施すとき、当該成形品が急激に冷却されてクラックが生じるのを防止するべく過熱水蒸気が使用されている。すなわち、せっかくの過熱水蒸気が本来の用途であるべき加熱処理のために使用されていないのである。

0007

本発明は、上記のような状況に鑑みなされたものであって、マイクロ波を利用した内部加熱と、過熱水蒸気を使用した外部加熱とを併用する被加熱物に対する加熱処理をより効率的に行うべく改良された加熱方法および加熱装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

請求項1記載の発明(加熱方法)は、被加熱物が装填された第1加熱容器内に過熱水蒸気を供給するとともに、第1加熱容器を収容する第2加熱容器内へマイクロ波を照射することにより、前記過熱水蒸気による外部加熱と、前記第1加熱容器の壁部を透過したマイクロ波によるマイクロ波加熱との併用で被加熱物に対し加熱処理を施すことを特徴とするものである。

0009

請求項2記載の発明(加熱装置)は、請求項1記載の加熱方法に適用される加熱装置であって、被加熱物に加熱処理を施すべく当該被加熱物を収容する第1加熱容器と、この第1加熱容器を収容する第2加熱容器と、前記第1加熱容器内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置と、前記第2加熱容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置とが備えられ、前記第1加熱容器は、内部の加熱空間を覆う容器本体がマイクロ波を透過し得る材料によって形成されていることを特徴とするものである。

0010

請求項1および2記載の発明によれば、第1加熱容器に装填された被加熱物は、当該第1加熱容器に直接供給される過熱水蒸気と、第2加熱容器内に照射され、第1加熱容器の壁を透過して第1加熱容器内に照射されたマイクロ波との双方による外部加熱および内部加熱で加熱処理が施される。従って、被加熱物は、その内外から加熱されることになり、迅速かつ均一な加熱処理が実現する。

0011

そして、過熱水蒸気は、第2加熱容器よりも小容量の第1加熱容器に供給されるため、第1加熱容器が採用されないで大容量の第2加熱容器に被加熱物が直接装填される場合に比較し、被加熱物に対し少ない量の過熱水蒸気で所期の加熱処理を施すことが可能になり、エネルギーコストの低減化に貢献する。

0012

また、マイクロ波は、当該マイクロ波が照射される室内の対向壁面間の距離がマイクロ波の波長の2倍以上に設定されていないと、室内で充分に拡散し得なくなるという性質を有しているため、マイクロ波が狭隘な第1加熱容器内に直接照射されると、被加熱物に対して均一な加熱処理を施し得なくなるという不都合の生じる虞があるが、本発明では適正な大容量に設定し得る第2加熱容器にマイクロ波が照射されるため、当該第2加熱容器内での乱反射によって第1加熱容器内の被加熱物に対し均一なマイクロ波加熱が施される。

0013

このように、被加熱物が装填された小容量の第1加熱容器内に過熱水蒸気を供給するとともに、当該第1加熱容器が収容される第2加熱容器内へマイクロ波を照射することにより、過熱水蒸気およびマイクロ波の各特性を有効に利用して被加熱物に対しより効果的な加熱処理が施される。

0014

請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記マイクロ波を透過し得る材料は、セラミックスであることを特徴とするものである。

0015

かかる構成によれば、セラミックスは、マイクロ波を透過させることができるとともに、セラミックス自体もマイクロ波の照射で内部加熱されるため、内部に被加熱物が装填される第1加熱容器の材料として好適である。

0016

請求項4記載の発明は、請求項2または3記載の発明において、前記被加熱物を直列状態で順次搬送する搬送手段が設けられ、前記搬送手段は、前記第1および第2加熱容器の双方を貫通するように配設されていることを特徴とするものである。

0017

かかる構成によれば、多くの被加熱物を搬送手段によって直列状態で順次搬送しながら、第1および第2加熱容器の双方を潜らせることにより、各被加熱物に対し連続的に加熱処理が施されるため、多くの被加熱物を対象とした加熱処理の効率化が実現する。

0018

請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記被加熱物の種類および加熱目的に応じて前記搬送手段の搬送方向における前記第1加熱容器の設置位置が設定されていることを特徴とするものである。

0019

かかる構成によれば、加熱対象の被加熱物に関し、まず外部加熱を施してから内部加熱を施すのが適しているのか、あるいは内部加熱を施してから外部加熱を施すのが適しているのかなど、被加熱物の種類および目的に応じて第2加熱容器内の第1加熱容器の位置が設定されるため(具体的には、例えば外部加熱を施してから内部加熱を行う場合には、第1加熱容器は、第2加熱容器の上流端側に配設され、内部加熱を施してから外部加熱を行う場合には、第1加熱容器は、第2加熱容器の下流端側に配設されるため)被加熱物は、その種類および目的に応じて好適な状態で加熱処理が施される。

発明の効果

0020

本発明に係る加熱方法および加熱装置によれば、被加熱物が装填された小容量の第1加熱容器内に過熱水蒸気が供給されるとともに、当該第1加熱容器が収容される第2加熱容器内にマイクロ波が照射されるため、被加熱物の加熱処理に関し過熱水蒸気およびマイクロ波の各特性を有効に利用することが可能になり、結果として被加熱物に対し従来にも増して効果的な加熱処理を施すことができる。

発明を実施するための最良の形態

0021

図1は、本発明に係る第1実施形態の加熱装置を示す一部切り欠き斜視図であり、図2は、図1に示す加熱装置10のII−II線断面図である。なお、図1および図2において、X方向を左右方向、Y方向を前後方向といい、特に−Xを左方、+Xを右方、−Yを前方、+Yを後方という。

0022

図1および図2に示すように、第1実施形態に係る加熱装置10は、バッチ処理で被加熱物Gに加熱処理を施すものである。加熱処理としては、例えば、水分を含んだ材料を乾かす乾燥処理、調合された所定の原料に熱を加えて硬化性化合物をつくる焼成処理、熱を加えて料理を完成させる調理処理および熱を加えて細菌を死滅させる殺菌処理等あるいはこれらの組み合わせを挙げることができる。また、これらの加熱処理の対象となる被加熱物としては、乾燥処理の対象物である木材、熱が加えられることで完成させられる食品、変性させるべく熱が加えられる木材、陶磁器の中間製品(粘土でつくられた焼く前の成形品)あるいはゴムの中間製品(加硫処理前ゴム製品)等を挙げることができる。

0023

このような用途に使用される第1実施形態の加熱装置10は、被加熱物Gが装填される内容器(第1加熱容器)20と、この内容器20を収容する外容器(第2加熱容器)30と、この外容器30内へマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置40と、前記内容器20内へ過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置50とを備えた基本構成を有している。

0024

外容器30内へ照射されるマイクロ波は、周波数が300MHz〜30GHzの範囲内のものであれば好適に使用されるが、通常、2450MHzあるいは915MHzの周波数のものが使用される。

0025

内容器内に供給される過熱水蒸気は、常圧で100℃の飽和水蒸気をさらに加熱して100℃以上に加熱したもののことである。本実施形態においては、常圧で200℃〜300℃の過熱水蒸気が使用される。

0026

前記内容器20は、直方体状に設定され前面側に設けられた前面開口211を介して内容器本体21に対し被加熱物Gが出し入れされる内容器本体21と、この内容器本体21の前面開口211を閉止する開閉可能な内容器側ドアー22と、内容器本体21の左面上部に付設された蒸気抜き配管23とを備えている。

0027

前記内容器本体21は、マイクロ波を透過するとともに、自身もマイクロ波により発熱し、かつ、200℃〜300℃の高温に耐える耐熱性を備えたセラミックスによって形成されている。かかるセラミックスとしては、チタン酸アルミニウム石英ガラスアルミナあるいはジルコニア等の酸化物系のセラミックスが好適に使用される。かかる内容器本体21は、マイクロ波が照射されたときの発熱を内容器本体21内の雰囲気温度の上昇に寄与することができるため、外部加熱の加熱効率の上昇に寄与することができる。

0028

かかる内容器本体21は、外容器30の底板上に配置された4本脚台座24上に据え付けられ、これによって外容器30内の略中央部に位置するように設置位置が設定されている。前記台座24は、平面視で矩形状に配設された4本の脚部241の頂部間に梁材242(図2参照)がそれぞれ架設されることによって形成されている。従って、内容器本体21が台座24に支持された状態で、その下面は外容器30内に露出され、これによってマイクロ波は、内容器本体21の底板からも内容器本体21内へ透過され得るようになっている。

0029

内容器側ドアー22は、内容器本体21と同様のセラミックスによって形成されている。内容器側ドアー22をセラミックスで形成することにより、当該内容器側ドアー22が閉止された状態で、マイクロ波は、内容器本体21の前面からも内部へ侵入することができる。

0030

前記蒸気抜き配管23は、内容器20内の余剰の過熱水蒸気を加熱装置10外へ排出するためのものである。かかる蒸気抜き配管23は、内容器本体21の左壁部と、外容器30の左壁部とを貫通して設けられ、これによって内容器20内の余剰の過熱水蒸気は、外容器30内を経ることなく直接外部に排出される。こうすることで、マイクロ波発振装置40から外容器30内に照射されたマイクロ波は、外容器30内で蒸気を加熱することがなく、そのエネルギーは、内容器20内の被加熱物Gの加熱のために有効に使用される。

0031

前記外容器30は、マイクロ波を反射させるべく金属材料によって形成された直方体状の箱形を呈する外容器本体31と、この外容器本体31の前面の挿脱開口311に開閉可能に設けられた、外容器本体31と同様の金属材料製の外容器側ドアー32とを備えて構成されている。

0032

前記外容器本体31は、当該外容器本体31における対向壁面間の距離(前後で対向した壁面間の内寸法、左右で対向した壁面間の内寸法および上下で対向した壁面間の内寸法)がそれぞれマイクロ波の波長の2倍以上になるように寸法設定されている。このようにされるのは、マイクロ波が照射された空間の対向壁面間の距離がマイクロ波の波長の2倍以下であると、当該マイクロ波は壁面でランダムに乱反射することができず、結果としてマイクロ波が被加熱物Gに均等に照射されなくなり、被加熱物Gの均等加熱が困難になるという不都合が生じるためである。

0033

因みに本実施形態においては、2450MHzのマイクロ波が採用されているため、その波長(略122mm)を考慮して外容器30の各対向壁面間の距離が略250mm以上になるように外容器30の寸法が設定されている。

0034

前記マイクロ波発振装置40は、内部にマグネトロン等のマイクロ波発生用の機器内装された発振装置本体41と、この発振装置本体41と外容器30との間に介設された導波管42とを備えている。前記導波管42は、その先端側が外容器本体31の天板を貫通して外容器本体31の内部に侵入され、先端面の開口が内容器20の天板に臨まされている。

0035

かかるマイクロ波発振装置40によれば、発振装置本体41内で発振されたマイクロ波は、導波管42内を通って外容器本体31内に導かれ、内容器本体21のセラミックス製の壁部を透過して内容器本体21内の被加熱物Gに向けて照射される。これによって内容器本体21内の被加熱物Gにマイクロ波による内部加熱処理が施されることになる。

0036

前記過熱水蒸気発生装置50は、内部に水を加熱することによって得られた水蒸気にさらに加熱処理を施して過熱水蒸気を発生させるボイラーが内装された発生装置本体51と、この発生装置本体51と外容器30との間に介設された蒸気供給管52とを備えている。前記蒸気供給管52は、その先端側が外容器30の外容器本体31の天板を貫通して外容器本体31の内部に侵入され、さらに内容器本体21の天板を貫通して先端面の開口が内容器20内に臨まされている。

0037

本実施形態においては、過熱水蒸気は、常温で100℃〜400℃、好ましくは200℃〜300℃、さらに好ましくは略250℃に過熱されている。

0038

かかる過熱水蒸気発生装置50によれば、発生装置本体51内で生成された過熱水蒸気は、蒸気供給管52内を通って内容器本体21内に導かれて内容器本体21内の被加熱物Gに直接接触する。これによって内容器本体21内の被加熱物Gには、過熱水蒸気による外部加熱処理が施されることになる。

0039

そして、本実施形態においては、内容器本体21内に被加熱物Gが装填された後、マイクロ波発振装置40および過熱水蒸気発生装置50を同時に駆動させ、これによって被加熱物Gに対する高周波および過熱水蒸気を同時に開始するとともに、所定の時間が経過して予め設定された加熱処理が終了したとき、マイクロ波発振装置40および過熱水蒸気発生装置50を同時に停止させるようにしている。

0040

第1実施形態に係る加熱装置10によって被加熱物Gに加熱処理を施すに際しては、まず、外容器側ドアー32が開放され、引き続き内容器側ドアー22が開放されて内容器本体21内が外部に露出される。この状態で予め設定された定個数の被加熱物Gが内容器20の前面開口211を介して内容器本体21内へ装填される。

0041

その後、内容器側ドアー22および外容器側ドアー32がそれぞれ順次閉止され、引き続きマイクロ波発振装置40および過熱水蒸気発生装置50がそれぞれ同時に駆動される。これらの駆動で、発振装置本体41からのマイクロ波は、導波管42を通って外容器本体31内へ照射されるとともに、発生装置本体51で生成された過熱水蒸気は、蒸気供給管52内を通って外容器本体31内を介することなく直接内容器本体21内へ導入される。

0042

そして、外容器本体31内に照射されたマイクロ波は、金属製の壁面で乱反射しつつ指向性がない状態でセラミックス製の内容器本体21の前後左右および上下の6面を透過して内容器本体21内へ侵入する。これによって内容器本体21内に装填されている被加熱物Gは、内容器本体21内の6面から均等に照射されるマイクロ波を受け、マイクロ波による均一な内部加熱が施される。

0043

このとき、セラミックス製の内容器本体21自体もマイクロ波の照射を受けて発熱するため、これによっても内容器本体21内が加熱されるため、内容器本体21内がより高温環境になり、被加熱物Gに対するより良好な加熱処理が実現する。

0044

一方、発生装置本体51から蒸気供給管52を介して内容器本体21内へ導入された過熱水蒸気は、内容器本体21に装填されている被加熱物Gの表面に均等に接触し、これによって被加熱物Gには、均一な外部加熱処理が施される。過熱水蒸気は、常圧における水の沸点の100℃以上に設定されているため、被加熱物Gに対して迅速に外部加熱を施すことができるばかりか、被加熱物Gがグリル処理を必須とした食品である場合、当該食品の表面に焦げ目を付けることも可能になる。

0045

そして、本実施形態においては、内容器本体21内で余剰になった過熱水蒸気は、蒸気抜き配管23を通して外容器本体31の外部へ排出されるようになされているが、過熱水蒸気を外容器本体31外へ排出することに限定されるものではなく、外容器本体31内へ排出するようにしてもよい。

0046

また、小容量の内容器本体21内で被加熱物Gに対し加熱水蒸気による外部加熱が行われるため、過熱水蒸気の量を極力少なくした上で被加熱物Gに対し必要かつ充分な外部加熱処理を施すことができ、エネルギーコストの低減化に貢献することができる。

0047

以下、図3および図4を基に、本発明の第2実施形態に係る加熱装置10′について説明する。図3は、本発明に係る第2実施形態の加熱装置10′を示す一部切り欠き斜視図であり、図4は、図3に示す加熱装置10′のIV−IV線断面図である。なお、図3および図4におけるXおよびYによる方向表示は、図1の場合と同様(−X:左方、+X:右方、−Y:前方、+Y:後方)である。

0048

図3および図4に示すように、第2実施形態に係る加熱装置10′は、連続処理で多数の被加熱物Gに順次加熱処理を施すものである。かかる加熱装置10′は、被加熱物Gが装填される内容器(第1加熱容器)20′と、この内容器20′を収容する、被加熱物Gの搬送方向(左右方向)に長尺の外容器(第2加熱容器)30′と、この外容器30′内へマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置40と、前記内容器20′内へ過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置50と、複数の被加熱物Gを内容器20′および外容器30′内へ順次送り込む搬送装置(搬送手段)60とを備えた基本構成を有している。

0049

前記内容器20′は、第1実施形態のものと同様にセラミックスによって外観視で直方体状に形成され、外容器30′の中央位置で台座24上に据え付けられている。かかる内容器20′には、上流側である右面に搬送装置60により搬送されてきた被加熱物Gを受け入れるための入口開口25が設けられているとともに、下流側である左面に被加熱物Gを排出するための出口開口26が設けられている。

0050

前記外容器30′は、第1実施形態のものと同様に金属材料によって形成されている。かかる外容器30′は、内容器20′を内装する前後方向に長尺の直方体状を呈した外容器本体31′と、この外容器本体31′の上流側の端壁(右端壁)に開口された入口開口312および下流側の端壁(左端壁)に開口された出口開口313からそれぞれ外方へ向かって延設された、マイクロ波の外部への漏洩を防止する左右一対トラップゾーン33とを備えている。

0051

本実施形態では、入口開口312および出口開口313は、いずれも矩形状に設定されているとともに、各トラップゾーン33は、角筒状に設定されている。トラップゾーン33は、マイクロ波が外容器本体31′内から外部に漏洩しない長さ寸法に設定されている。かかるトラップゾーン33は、その底板の上面が前記内容器20′の底板の上面と同一高さレベルに設定されている。また、トラップゾーン33を形成する角筒体内壁面には、マイクロ波の漏洩を防止するための電磁波吸収体が取り付けられている。

0052

前記マイクロ波発振装置40は、第1実施形態と同様に、発振装置本体41と、この発振装置本体41および外容器本体31′の天板間に架設された導波管42とを備えている。因みに、第2実施形態では、外容器本体31′が左右方向に長尺であることから、かかる外容器本体31′内に均等にマイクロ波を行き渡らせるべく導波管42は二股状に形成され、一方の導波管42の先端が外容器本体31′の天板の左半分の位置に接続されているとともに、他方の導波管42の先端が外容器本体31′の天板の右半分の位置に接続されている。

0053

前記過熱水蒸気発生装置50は、第1実施形態のものと全く同一構成であり、過熱水蒸気を発生させる発生装置本体51と、この発生装置本体51と内容器20′との間に介設された蒸気供給管52とを備えている。蒸気供給管52は、外容器本体31′の天板および内容器20′の天板をそれぞれ貫通した状態で先端開口が内容器20′内に臨ませられている。

0054

前記搬送装置60は、外容器本体31′の右方の外側位置に配設された、ローラ心が前後方向に延びる駆動ローラ61と、同左方の外側位置に前記駆動ローラ61と対向した状態で配設された、ローラ心が前後方向に延びる従動ローラ62と、これら駆動ローラ61および従動ローラ62間に掛け回された無端ベルトからなる搬送ベルト63と、前記駆動ローラ61をローラ心回りに駆動回転させるべく駆動力を与える駆動モータ64とを備えている。本実施形態では、駆動モータ64の駆動軸が同心で駆動ローラ61のローラ軸に直接連結されている。

0055

前記駆動ローラ61および従動ローラ62は、上端周面がいずれも内容器20′の底板の上面およびトラップゾーン33の底板の上面より若干上方に位置するように高さレベルが設定されている。一方、外容器本体31′の左右の端壁にはトラップゾーン33の底板より若干下方位置に搬送ベルト63の幅寸法より若干大きめで、かつ、上下幅寸法が搬送ベルト63の厚み寸法より若干大きめのベルト通し窓34が設けられている。

0056

そして、搬送ベルト63は、上方のものが左右のトラップゾーン33の底板上および内容器20′の底板上を通るとともに、下方のものが左右のベルト通し窓34,34を通る状態で駆動ローラ61および従動ローラ62間に張設されている。また、外容器本体31′内には、搬送ベルト63の上方のものの下面に周面が当接するように複数の補助ローラ65が設けられている。かかる補助ローラ65により被加熱物Gが載置された搬送ベルト63が下方へ撓むのが防止される。

0057

そして、駆動モータ64の駆動で駆動ローラ61を反時計方向に向けて駆動回転させることにより、駆動ローラ61および従動ローラ62間に張設された搬送ベルト63は、反時計方向に向けて周回する。

0058

第2実施形態の加熱装置10′によれば、発振装置本体41および発生装置本体51をそれぞれ駆動させ、これによって外容器本体31′内に導波管42を介してマイクロ波を照射し、かつ、内容器20′内に蒸気供給管52を介して過熱蒸気を供給した状態で、駆動モータ64を駆動させることにより、搬送ベルト63が駆動ローラ61および従動ローラ62間を反時計方向に向けて周回し、当該搬送ベルト63が外容器本体31′内および内容器20′内を左右方向に向けて縦走することになる。

0059

かかる状態で被加熱物Gを周回している搬送ベルト63の右端部に順次載せていくことにより、被加熱物Gは、上流側のトラップゾーン33および入口開口312を介して外容器本体31′内に導入され、ここでまずマイクロ波による事前の内部加熱が施される。引き続き被加熱物Gは、入口開口25を通って内容器20′内に導入され、ここで発生装置本体51からの過熱蒸気による外部加熱が施されるとともに、セラミックス製の内容器20の壁を透過したマイクロ波によって内部加熱される。

0060

すなわち、内容器20′内で被加熱物Gに対し内部加熱および外部加熱が同時に実行されるため、それらが別々に行われる場合に比較してより効率的な加熱処理を実現することができる。

0061

さらに、セラミックス製の内容器20′自体もマイクロ波の照射で加熱されるため、これによっても内容器20′内がより高温環境になるため、被加熱物Gにはその分効果的に加熱処理が施されることになる。

0062

そして、出口開口26を通って内容器20′から排出された被加熱物Gは、出口開口313に到達するまでの間、外容器本体31′内で事後のマイクロ波加熱が施される。そして、加熱処理が完了した被加熱物Gは、搬送ベルト63の周回により出口開口313および下流側(左方)のトラップゾーン33外部に排出される。

0063

因みに、連続処理方式である第2実施形態の場合、外容器30′の対向壁面間の内寸法がマイクロ波の波長の2倍以上に設定しなければならないという条件を満足した上で、外容器30′の内壁面と搬送ベルト63の幅方向端縁との間の距離がマイクロ波の波長の1.5倍以上でないと、被加熱物Gに対し適正なマイクロ波加熱を施すことができない。

0064

また、移動する被加熱物Gの上面と外容器30′の天板の内面との間の距離も、マイクロ波の波長の1.5倍(略180mm)以上が必要である。従って、例えば搬送ベルト63の幅寸法が600mmである場合、外容器30′の内幅寸法は、「600mm+180mm+180mm=960mm」以上が必要ということになる。また、被加熱物Gの上下寸法が100mmであったとすると、外容器30′の上下の内寸法は、「100mm+180mm+180mm=460mm」となる。

0065

従って、内容器20′を使用しないで外容器30′内にマイクロ波を照射するとともに、過熱水蒸気を供給する内微加熱および外部加熱併用方式を採用した場合、かかる大容量の外容器30′内に大量の過熱水蒸気を供給しなければならず、エネルギーコストが嵩むという不都合が生じるのであるが、本発明では、過熱水蒸気は内容器20′にのみ供給されるため、大きなエネルギーの損失を防いだ状態で被加熱物Gに対し適正な外部加熱を施すことができる。

0066

また、内容器20′を使用しない場合には、外容器30′に断熱処理を施す必要があり、その分装置コストが嵩むが、本発明の場合、内容器20′がセラミックス製で断熱作用を備えているとともに、マイクロ波が照射されると自身で発熱するため、外容器30′に断熱処理を施す必要がなく、その分装置コストの低減化に貢献する。

0067

以上詳述したように、本実施形態に係る加熱装置10,10′は、被加熱物Gに加熱処理を施すべく当該被加熱物Gを収容する内容器20,20′と、この内容器20,20′を収容する外容器30,30′と、内容器20,20′内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置50と、外容器30,30′内にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置40とが備えられ、内容器20,20′は、内部の加熱空間を覆う容器本体がマイクロ波を透過し得る材料によって形成されている。

0068

かかる構成の加熱装置10,10′によれば、内容器20,20′に装填された被加熱物Gは、当該内容器20,20′に直接供給される過熱水蒸気と、外容器30,30′内に照射され、内容器20,20′の壁を透過して内容器20,20′内に照射されたマイクロ波との双方による外部加熱および内部加熱で加熱処理が施されるため、被加熱物Gは、その内外から加熱されることになり、結果として被加熱物Gに迅速かつ均一な加熱処理を施すことができる。

0069

そして、過熱水蒸気は、外容器30,30′よりも小容量の内容器20,20′に供給されるため、内容器20,20′が採用されないで大容量の外容器30,30′に被加熱物Gが直接装填される場合に比較し、被加熱物Gに対し少ない量の過熱水蒸気で所期の加熱処理を施すことが可能になり、エネルギーコストの低減化に貢献することができる。

0070

また、マイクロ波は、当該マイクロ波が照射される室内の対向壁面間の距離が、マイクロ波の波長の2倍以上に設定されていないと、室内で充分に拡散し得なくなるという性質を有しているため、マイクロ波が狭隘な内容器20,20′内に直接照射されると、被加熱物Gに対して均一な加熱処理を施し得なくなるという不都合の生じる虞があるが、本実施形態の加熱装置10,10′においては、適正な大容量に設定し得る外容器30,30′にマイクロ波が照射されるため、当該外容器30,30′内での乱反射によって内容器20,20′内の被加熱物Gに対しマイクロ波による均一な内部加熱を施すことができる。

0071

すなわち、被加熱物Gが装填された小容量の内容器20,20′内に過熱水蒸気を供給するとともに、当該内容器20,20′が収容される外容器30,30′内へマイクロ波を照射することにより、過熱水蒸気およびマイクロ波の各特性を有効に利用して被加熱物Gに対しより効果的な加熱処理を施すことができるのである。

0072

また、上記の実施形態においては、マイクロ波を透過し得る材料としてセラミックスが採用されているため、セラミックスは、マイクロ波を透過させることができるとともに、セラミックス自体もマイクロ波の照射で発熱する。従って、このセラミックの発熱をも被加熱物Gの加熱処理に利用することができるため、被加熱物Gに対するより効果的な加熱処理が実現する。

0073

そして、第1実施形態に係る加熱装置10は、バッチ式のものであるため、被加熱物Gが多品種少量生産の対象物である場合に好適に適用することができる。

0074

これに対し第2実施形態の加熱装置10′は連続式のものであり、被加熱物Gを直列状態で順次搬送する搬送装置60が設けられ、この搬送装置60は、外容器30′および内容器20′の双方を貫通するように配設されているため、多くの被加熱物Gを搬送手段によって直列状態で順次搬送しながら、外容器30および内容器20′の双方を潜らせることにより、各被加熱物Gに対し連続的に加熱処理を施すことができる。

0075

かかる加熱装置10′は、被加熱物Gが多数の同一品種のものであり、これらに対して加熱処理を施す、いわゆる大量生産を行う場合に好適に適用することができる。

0076

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。

0077

(1)上記の第1実施形態においては、内容器20内への過熱水蒸気の供給と、外容器30内へのマイクロ波の照射とが同時に行われ、かつ、これら過熱水蒸気およびマイクロ波の供給停止も同時に行われるようにしているが、被加熱物Gの種類や、加熱処理の目的等に応じて、過熱水蒸気およびマイクロ波の供給タイミングおよび停止タイミングを異ならせたり、いずれか一方または双方の供給を間欠的に行う等の方策を講じてもよい。

0078

(2)上記の第1および第2実施形態においては、外容器本体31,31′内の適所スターラファンを設けてもよい。スターラファンを設けることにより、外容器本体31,31′内に照射されたマイクロ波は、回転している当該スターラファンで反射し、外容器30′内で均一に拡散する。

0079

(3)上記の第2実施形態においては、被加熱物Gを外容器30′を介して内容器20′内へ送り込む搬送手段としてベルトコンベヤ方式の搬送装置60が採用されているが、本発明は、搬送手段がベルトコンベヤ方式のものであることに限定されるものではなく、チェーンコンベヤ方式のものであってもよいし、被加熱物Gを自走台車に乗せて加熱装置10′内へ送り込む自走台車方式のものであってもよい。

0080

(4)上記の第2実施形態においては、駆動モータ64の駆動力が変速機を介することなく駆動ローラ61に直接伝達されるようになされているが、こうする代わりに、駆動モータ64の駆動力を変速機を介して駆動ローラ61へ伝達するようにしてもよい。

0081

(5)上記の第2実施形態においては、外容器本体31′が被加熱物Gの搬送方向に長尺に設定され、内容器20′の上流側で被加熱物Gに対し事前のマイクロ波加熱が施されるとともに、内容器20′の下流側で被加熱物Gに対し事後のマイクロ波加熱が施されるようになされているが、こうする代わりに外容器本体31′を内容器20′より僅かに長めに設定し、実質的に事前加熱および事後加熱を行わないようにしてもよい。

0082

上記の実施形態においては、内容器20′に第1実施形態の蒸気抜き配管23に対応する蒸気抜き配管が設けられていないが、内容器20′にも蒸気抜き配管を設けてもよい。こうすることで、内容器20′内の過熱水蒸気が外容器30′内へ移行するのを可能な限り防止することができる。

0083

(6)図5は、第2実施形態の加熱装置10′の変形形態を示す説明図であり、図5(A)は、内容器20′が外容器30′内の上流側(右方側)に配設された例、図5(B)は、内容器20′が外容器30′内の下流側(左方側)に配設された例、図5(C)は、内容器20′が外容器30′内の上流側および下流側の双方に配設された例をそれぞれ示している。なお、図5におけるXによる方向表示は、図1の場合と同様(−X:左方、+X:右方)である。

0084

内容器20′が外容器30′の中央部に配設される例については、図3および図4に示したが、被加熱物Gの種類や加熱目的に応じて、内容器20′の配設位置が外容器30′内の上流側(図5の(A))であるか、下流側(図5(B))であるか、中央部(図3図4)であるか、あるいは上流側および下流側の双方(図5(C))であるかが決められる。

図面の簡単な説明

0085

本発明に係る加熱装置の第1実施形態を示す一部切り欠き斜視図である。
図1に示す加熱装置のII−II線断面図である。
本発明に係る加熱装置の第2実施形態を示す一部切り欠き斜視図である。
図3に示す加熱装置のIV−IV線断面図である。
第2実施形態の加熱装置の変形形態を示す説明図であり、(A)は、内容器が外容器内の上流側に配設された例、(B)は、内容器が外容器内の下流側に配設された例、(C)は、内容器が外容器内の上流側および下流側の双方に配設された例をそれぞれ示している。

符号の説明

0086

10,10′加熱装置20,20′内容器(第1加熱容器)
21 内容器本体 211 前面開口
22 内容器側ドアー 23蒸気抜き配管
24台座241 脚部
242梁材25入口開口
26出口開口30,30′外容器(第2加熱容器)
31,31′ 外容器本体 311挿脱開口
312 入口開口 313 出口開口
32 外容器側ドアー 33トラップゾーン
34ベルト通し窓 40マイクロ波発振装置
41発振装置本体 42導波管
50過熱水蒸気発生装置51発生装置本体
52蒸気供給管60搬送装置
61駆動ローラ62従動ローラ
63搬送ベルト64駆動モータ
65補助ローラG 被加熱物

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