JP2010267401A - Heating electrode and method for heating material to be heated using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱電極及びそれを用いた被加熱材の加熱方法、特に、被加熱材に対する加熱効率を低下させずに負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能な加熱電極及びそれを用いた被加熱材の加熱方法に関する。 The present invention relates to a heating electrode and a heating method of a heated material using the heating electrode, and more particularly to a heating electrode capable of matching the impedance of a load and a high frequency power supply without reducing the heating efficiency of the heated material and the heating electrode. The present invention relates to a heating method for the material to be heated.
食材を電気的に加熱する方法の一つである誘電加熱法は、被加熱材(誘電体)に高周波電圧を印加し、被加熱材を構成する各分子の極性を高周波で変化させ、それに伴う分子の回転・衝突・振動・摩擦等に起因する内部発熱によって被加熱材を加熱する方法である。従って、誘電加熱法は食材の表面を過加熱することなく食材の内部まで深く加熱することが出来る利点を有している。誘電加熱の原理は、理論的には、図10に示す等価回路と、そのベクトル図によって説明される。すなわち、誘電体には内部抵抗(r)が存在するため、その等価回路はキャパシタンス(C)と内部抵抗(r)が並列に接続された回路となる。従って、この誘電体に周波数f[Hz]、実効値Vの交番電圧を印加すると、交番電圧と同相の電流成分(Ir)が誘電体内部に流れ、誘電体内部でIr×Vに相当する電力Prが熱として消費される。その単位面積当たりの電力量P[W/m2]は、下記の比例式で表されることが知られている。
P∝f×E2×εr×tanδ
ここで、Eは電界の強さ[V/cm]、fは電源の周波数[Hz]、εrは比誘電率、tanδは誘電体損失角である。特に、比誘電率εrと誘電体損失角tanδとの積εrtanδは損失係数と呼ばれ、損失係数の値が高ければ高いほど発熱量は大きくなる。また、加熱の進行に伴い被加熱材の誘電体損失角tanδは変化し、被加熱材を含む負荷全体のインピーダンスも変化する。その結果、負荷と高周波電源のインピーダンスが整合しなくなる。負荷と高周波電源の各インピーダンスが整合していない場合、高周波電源の送電電力の一部が負荷で反射し、負荷に対する送電効率が低下する。従って、通常、負荷と高周波電源との間には双方のインピーダンスの整合をとる整合回路が設けられている(例えば、特許文献1を参照。)。
ところで、被加熱材を含む負荷全体のインピーダンスは、一般に、ZL=R+jωL+1/(jωC)、と表されるため、抵抗R、リアクタンスL又はキャパシタンスCの何れかを変化させることにより、負荷のインピーダンスZLを調整することが出来る。
負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとる方法として、加熱電極を3枚の電極板で構成し、真ん中の電極板を可動電極板とし、その外側を固定電極板とし、その固定電極板同士を短絡し、可動電極板と一方の固定電極板との間に高周波電圧を印加し、必要に応じて真ん中の可動電極板を移動させ負荷側のキャパシタンスを変えることにより、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとる誘電加熱装置が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
The dielectric heating method, which is one of the methods for electrically heating food materials, applies a high-frequency voltage to the material to be heated (dielectric material), changes the polarity of each molecule constituting the material to be heated at a high frequency, and accompanies it. This is a method of heating a material to be heated by internal heat generation caused by rotation, collision, vibration, friction, etc. of molecules. Therefore, the dielectric heating method has an advantage that the surface of the food can be deeply heated without overheating the food. The principle of dielectric heating is theoretically explained by the equivalent circuit shown in FIG. 10 and its vector diagram. That is, since the internal resistance (r) exists in the dielectric, the equivalent circuit is a circuit in which the capacitance (C) and the internal resistance (r) are connected in parallel. Therefore, when an alternating voltage having a frequency f [Hz] and an effective value V is applied to this dielectric, a current component (I r ) in phase with the alternating voltage flows inside the dielectric, which corresponds to I r × V inside the dielectric. to power P r it is consumed as heat. Its power P per unit area [W / m 2] is known to be expressed by the proportional expression below.
P∝f × E 2 × ε r × tanδ
Here, E is the electric field strength [V / cm], f is the frequency [Hz] of the power source, ε r is the relative permittivity, and tan δ is the dielectric loss angle. In particular, the product epsilon r tan [delta between the relative permittivity epsilon r and the dielectric loss angle tan [delta called loss factor, calorific value the higher the value of the loss factor increases. Further, as the heating proceeds, the dielectric loss angle tanδ of the heated material changes, and the impedance of the entire load including the heated material also changes. As a result, the impedances of the load and the high frequency power supply do not match. When the impedances of the load and the high-frequency power source do not match, a part of the transmission power of the high-frequency power source is reflected by the load, and the transmission efficiency for the load is reduced. Therefore, normally, a matching circuit for matching both impedances is provided between the load and the high frequency power supply (see, for example, Patent Document 1).
By the way, since the impedance of the entire load including the material to be heated is generally expressed as Z L = R + jωL + 1 / (jωC), the impedance of the load can be changed by changing any of the resistance R, reactance L, or capacitance C. Z L can be adjusted.
As a method of matching the impedance of the load and the high frequency power supply, the heating electrode is composed of three electrode plates, the middle electrode plate is a movable electrode plate, the outside is a fixed electrode plate, and the fixed electrode plates are short-circuited. Then, by applying a high-frequency voltage between the movable electrode plate and one fixed electrode plate, and moving the movable electrode plate in the middle to change the capacitance on the load side as necessary, matching the impedance between the load and the high-frequency power supply A dielectric heating apparatus that takes the following is known (for example, see Patent Document 1).
上記誘電加熱装置の負荷は、2つのコンデンサ(共振回路部14と容量安定用コンデンサ21)が並列に結合した回路と等価である。従って、可動電極板を移動させることにより、各コンデンサの極板間隔を変え、各キャパシタンスを変えて負荷のインピーダンスを所望の値に調整している。この時、被加熱材を誘電加熱する機能は、被加熱材に対向した共振回路部14が担うことになる。
しかしながら、上記誘電加熱装置では、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとる際、被加熱材と電極板との間に隙間が生じ、或いは隙間が更に拡がることが起こり得る。被加熱材と電極板との間の隙間は、電極板が被加熱材に作用する電気的作用(特に、電界Eは2乗で作用する。)を弱め、極板間(今の場合、可動電極板と固定電極板の間)の比誘電率εrを小さくすることになる。その結果、被加熱材における上記発熱量Pが小さくなる。ところで、電極板は電気的作用以外に熱伝導によって被加熱材を加熱する伝熱板としても機能する場合がある。その場合、被加熱材と電極板との間に隙間が生じると、熱が被加熱材にほとんど伝熱されないことになる。このように、電極板と被加熱材との間に隙間が生じると、誘電加熱の際は被加熱材に対する電気的作用を弱め、他方、熱伝導による加熱の際は、被加熱材に対する熱的作用を弱め、その結果、被加熱材に対する加熱効率が低下するという問題が起こる。
そこで、本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、被加熱材に対する加熱効率を低下させずに負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能な加熱電極及びそれを用いた被加熱材の加熱方法を提供することにある。
The load of the dielectric heating device is equivalent to a circuit in which two capacitors (resonance circuit unit 14 and capacitance stabilizing capacitor 21) are coupled in parallel. Therefore, by moving the movable electrode plate, the electrode plate interval of each capacitor is changed, and each capacitance is changed to adjust the load impedance to a desired value. At this time, the function of dielectrically heating the material to be heated is performed by the resonance circuit unit 14 facing the material to be heated.
However, in the above dielectric heating device, when matching the impedance of the load and the high frequency power supply, a gap may be formed between the material to be heated and the electrode plate, or the gap may be further expanded. The gap between the material to be heated and the electrode plate weakens the electrical action (especially, the electric field E acts as a square) that the electrode plate acts on the material to be heated, and between the electrode plates (in this case, movable) The relative dielectric constant ε r between the electrode plate and the fixed electrode plate is reduced. As a result, the heat generation amount P in the heated material is reduced. By the way, an electrode plate may function also as a heat exchanger plate which heats a to-be-heated material by heat conduction other than an electrical effect | action. In that case, when a gap is generated between the heated material and the electrode plate, heat is hardly transferred to the heated material. As described above, when a gap is generated between the electrode plate and the material to be heated, the electric action on the material to be heated is weakened during dielectric heating, while the heat to the material to be heated is reduced during heating by heat conduction. As a result, there arises a problem that the heating efficiency for the material to be heated is lowered.
Therefore, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the object thereof is to match the impedance of the load and the high frequency power supply without reducing the heating efficiency for the material to be heated. It is providing the heating electrode and the heating method of the to-be-heated material using the same.
前記目的を達成するために請求項1に記載の加熱電極では、対向して配置され被加熱材を保持・加熱する加熱電極であって、被加熱材を保持する保持電極部と、該保持電極部に導通し別個独立に変位可能である負荷調整部とを備えたことを特徴とする。
上記加熱電極では、負荷調整部が被加熱材を保持する保持電極部に対し別個独立に変位することが出来るように構成されている。このため、被加熱材を保持した状態で負荷と電源のインピーダンスの整合をとることが可能となる。つまり、上記加熱電極は、被加熱材と保持電極部との間に隙間を作らないで、負荷調整部によって負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能となる。その際、保持電極部は被加熱材を保持し、被加熱材に対する電気的作用および熱的作用を弱めることがないので、被加熱材に対する加熱効率を好適に維持することになる。
In order to achieve the above object, the heating electrode according to
The heating electrode is configured so that the load adjusting unit can be independently displaced with respect to the holding electrode unit holding the material to be heated. For this reason, it becomes possible to match the impedance of the load and the power supply while holding the heated material. That is, the heating electrode can match the impedance of the load and the high-frequency power source by the load adjusting unit without forming a gap between the heated material and the holding electrode unit. At that time, the holding electrode portion holds the material to be heated and does not weaken the electrical and thermal effects on the material to be heated, so that the heating efficiency for the material to be heated is suitably maintained.
請求項2に記載の加熱電極では、前記保持電極部と前記負荷調整部が一体構造であることとした。
上記加熱電極では、上記構成とすることにより、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが容易となり、更には装置全体をコンパクトに集約することが出来る。
In the heating electrode according to
With the above-described configuration, the heating electrode can easily match the impedance of the load and the high-frequency power source, and can further integrate the entire apparatus in a compact manner.
請求項3に記載の加熱電極では、前記保持電極部が前記被加熱材の形状に追従することとした。
上記加熱電極では、上記構成とすることにより、被加熱材の形状に依存せずに被加熱材を均一かつ効率よく加熱することが出来る。
In the heating electrode according to
With the above-described configuration, the heating electrode can uniformly and efficiently heat the heated material without depending on the shape of the heated material.
請求項4に記載の加熱電極では、前記保持電極部がピン電極であることとした。
上記加熱電極では、上記構成とすることにより、容易に被加熱材の形状に追従させることが出来る。
In the heating electrode according to
With the above-described configuration, the heating electrode can easily follow the shape of the material to be heated.
前記目的を達成するために請求項5に記載の被加熱材の加熱方法では、被加熱材を保持する保持電極部とインピーダンスの整合をとる負荷調整部とから成る加熱電極によって被加熱材を加熱する加熱方法であって、
前記保持電極部で前記被加熱材を保持しながら、前記負荷調整部を前記保持電極部に対して別個独立に変位させることにより前記インピーダンスの整合をとることを特徴とする。
上記被加熱材の加熱方法では、被加熱材を保持電極部によって保持した状態で、負荷調整部を保持電極部に対し別個独立に変位させながら、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとるため、保持電極部の被加熱材に対する加熱状態に影響を及ぼさずに負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能となる。
In order to achieve the above object, in the method for heating a material to be heated according to
While holding the material to be heated by the holding electrode unit, the impedance matching is achieved by displacing the load adjusting unit independently with respect to the holding electrode unit.
In the heating method of the material to be heated, in order to match the impedance of the load and the high frequency power source while the material to be heated is held by the holding electrode portion, while displacing the load adjustment unit independently with respect to the holding electrode portion, It is possible to match the impedance between the load and the high-frequency power source without affecting the heating state of the holding electrode portion with respect to the material to be heated.
本発明の加熱電極及びそれを用いた被加熱材の加熱方法によれば、被加熱材を保持する保持電極部と被加熱材との間に隙間を作ることなく、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能となる。これにより、インピーダンス整合時における被加熱材に対する加熱効率の低下を好適に防止することが出来る。また、加熱電極の少なくとも一方の電極がピン電極である場合は、被加熱材の形状に好適に追従するため、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとりながら、被加熱材の形状に依らずに被加熱材を均一に加熱することが可能となる。 According to the heating electrode of the present invention and the heating method of the heated material using the heating electrode, the impedance of the load and the high-frequency power source can be reduced without creating a gap between the holding electrode portion that holds the heated material and the heated material. It is possible to achieve consistency. Thereby, the fall of the heating efficiency with respect to the to-be-heated material at the time of impedance matching can be prevented suitably. In addition, when at least one of the heating electrodes is a pin electrode, in order to appropriately follow the shape of the material to be heated, the impedance of the load and the high-frequency power source are matched, and the shape of the material to be heated is not affected. It becomes possible to heat the material to be heated uniformly.
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings.
図1は、本発明の加熱電極100を示す要部断面説明図である。
この加熱電極100は、被加熱材に当接し電気的または熱的作用を及ぼす複数の、保持電極部としてのピン電極10と、各ピン電極10を摺動可能に支持すると共にピン電極10に対する電源または熱源となる導電性基盤としてのピン支持台20と、ピン電極10をピン支持台20に対し相対変位させる圧力可変ガスチャンバ30と、被加熱材に高周波電界を印加して誘電加熱する際に負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとる負荷調整部としての負荷調整電極40とを具備して構成される。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a main part showing a
The
負荷調整電極40は、ピン電極10に導通しながらピン電極10とは別個独立に変位することが出来るように構成されている。そのため、負荷調整電極40には、ピン電極10を導通・摺動可能に貫通させる貫通穴41が設けられ、自身は位置可変機構42によって駆動される。一方、ピン電極10は、負荷調整電極40に摺動しながら圧力可変ガスチャンバ30によって軸方向に駆動される。従って、負荷調整電極40とピン電極10は常に同一電位を保ちながら別個独立に相対変位することが出来る。このため、上記加熱電極100は、ピン電極10が被加熱材に当接した状態において、ピン電極10の被加熱材に対する電気的および/または熱的作用に影響を及ぼすことなく、負荷調整電極40をピン電極10とは別個独立に変位させることによって負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能になる。
電極保持部と負荷調整部は、上記のように他方を貫通する構造以外に、はめ合いなど電気的に導通し摺動可能な凹凸構造を有した一体構造であっても良い。
The
In addition to the structure penetrating the other as described above, the electrode holding portion and the load adjusting portion may be an integrated structure having a concavo-convex structure that is electrically conductive and slidable, such as fitting.
位置可変機構42は、例えばスライド機構を採用することが出来る。また、位置可変機構42はピン支持台20に内蔵または外付けの形態で取り付けられ、ピン電極10と電気的および機械的に一体に構成されている。
For example, a slide mechanism can be adopted as the position variable mechanism 42. The position variable mechanism 42 is attached to the
負荷調整電極40の材質としては、例えばアルミ、銅、チタン、白金等の導電材である。
Examples of the material of the
ピン電極10は、食材に直に当接するピンヘッド11と、ピンヘッド11に結合しピン支持台20との電気的または熱的接点となりピン電極10のピン支持台20に対する移動量(ストローク)を規定するロッド12と、ピンヘッド11の端位置を規定すると共にストッパーとして機能するピンキャップ13とから成る。
The
ピンヘッド11は、例えば半球部と円筒部が組み合わされた形状を成し、ロッド12は例えば細長円筒形状を成し一方の端部をピンヘッド11と反対側の端部をピンキャップ13とネジ結合している。また、ロッド12は、後述の貫通穴21に挿通されピン支持台20との電気的または熱的接点となる。
The pin head 11 has, for example, a shape in which a hemispherical portion and a cylindrical portion are combined, and the rod 12 has, for example, an elongated cylindrical shape, and one end is screwed to the pin cap 13 and the other end is screwed. ing. Further, the rod 12 is inserted into a through-hole 21 described later and serves as an electrical or thermal contact with the
なお、ピンヘッド11とロッド12の結合については、食材の形状に応じてピンヘッドの交換をすることが可能なネジ結合が好ましいが、切削や溶接など一体に形成してあっても良い。または、ロッド12とピンキャップ13を切削、溶接、加締めなどにより一体に形成してピンヘッド11とロッド12をネジ結合としても良い。 In addition, about the coupling | bonding of the pin head 11 and the rod 12, although the screw coupling | bonding which can replace | exchange a pin head according to the shape of a foodstuff is preferable, you may form integrally, such as cutting and welding. Alternatively, the rod 12 and the pin cap 13 may be integrally formed by cutting, welding, caulking, etc., and the pin head 11 and the rod 12 may be screwed together.
また、ピンヘッド11、ロッド12およびピンキャップ13の材質としては、上記負荷調整電極板と同じアルミ、銅、カーボン、チタン、白金等の導電材である。 The material of the pin head 11, the rod 12 and the pin cap 13 is the same conductive material as aluminum, copper, carbon, titanium, platinum, etc., as in the load adjusting electrode plate.
ピン支持台20には、ピン電極10が摺動しながら相対変位する貫通穴21がピン電極10ごとに別個独立に設けられている。この貫通穴21の内径は、ピン電極10のロッド12の外径より僅かに大きい程度である。これにより、各ピン電極10はピン支持台20と通電または伝熱しながらピン支持台20に対し軸方向に別個独立に相対変位し、食材の形状に好適に追従することが可能となる。
The
ところで、ピン電極10の駆動は、後述するように、圧力可変ガスチャンバ30の内圧を変えることにより行われる。従って、ロッド12と貫通穴21とのクリアランスはピン電極10の駆動に影響を与えるとも考えられるが、上述した通りこのクリアランスは極僅かであるため、圧力可変ガスチャンバ30からこのクリアランスを通じてのガスリーク量は極微量であるため、その結果圧力可変ガスチャンバ30の圧力変動は極僅かとなり、結果としてこのクリアランスはピン電極10の駆動にほとんど影響を与えない。なお、ピン電極10の駆動は、圧力可変ガスチャンバ以外に、バネやゴムなどの弾性工具を用いることでも容易に実現できる。
By the way, the drive of the
また、ピン支持台20はピン電極10に対する電源または熱源となるため、その材質としては、ピン電極10と同等か若しくはそれ以上の導電率および熱伝導率を有する材質が好ましい。
Further, since the
また、ピン支持台20の形状は平板の他、曲面を有する複合形でもあっても良い。
Further, the shape of the
圧力可変ガスチャンバ30は、ガスを貯めるインナースペース31と、ガスの流路となるチャンネル32と、外部の高圧ガス源(圧縮機)または(真空)ポンプと連結するガスポート33とから成る。インナースペース31の圧力調整は、チャンネル32を介してガスを供給し又は排気することにより行われる。ここで、インナースペース31の圧力Pinが外気Poutよりも高い場合は、貫通穴21の入口と出口において圧力勾配が生じピン電極10がインナースペース31のガス圧により押し下げられ下方に相対変位することとなる。一方、インナースペース31の圧力Pinが外気Poutよりも低い場合は、それとは逆向きの圧力勾配が生じピン電極10が外気によって押し上げられ上方に相対変位することとなる。このように、インナースペース31の圧力を調整することにより、ピン電極10をピン支持台20に対し相対変位させることが可能となる。また、ピン電極10が食材に当接した状態でインナースペース31の圧力を調整することにより、ピン電極10が食材に当接する押圧を変えることが可能となる。従って、ピン電極10が食材に当接した状態でインナースペース31の圧力を調整することにより、複数のピン電極10により食材を加熱・保持することが可能となる。従って、この加熱電極100に搬送手段を具備させることにより、電極による食材の加熱・保持搬送を安定して行うことが可能となる。
The pressure variable gas chamber 30 includes an inner space 31 for storing gas, a channel 32 serving as a gas flow path, and a
なお、使用されるガスについては、例えば清浄な空気および窒素等の不活性ガスである。 In addition, about the gas used, they are inert gas, such as clean air and nitrogen, for example.
図2は、本発明の加熱電極100による食材の加熱例を示す説明図である。
この加熱例では、被加熱材として包材50に包まれた食材51が、上下(垂直方向)に対向して配置された加熱電極100,100によって加熱・保持され、電極板間における位置が決められた状態で、誘電加熱されながら図示せぬ搬送手段によって搬送されている。
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of heating food by the
In this heating example, the
また、加熱が進行し、負荷と高周波電源のインピーダンスの不整合が生じる場合は、位置可変機構42によって負荷調整電極40,40の極板間距離を変化させて負荷のインピーダンスZLと高周波電源のインピーダンスZSを整合させる。
The heating proceeds, the load and if the impedance mismatch of the high-frequency power source occurs, the load by changing the electrode plates distance
圧力可変ガスチャンバ30の圧力調整は、例えば圧縮機34と真空ポンプ35を三方弁36を介して圧力可変ガスチャンバ30に結合させて加圧の場合は圧縮機34側に三方弁をスイッチし減圧の場合は真空ポンプ35側に三方弁をスイッチすることにより行われる。
For adjusting the pressure of the pressure variable gas chamber 30, for example, the
また、高周波電源60の周波数は、例えば、数KHzから数百MHzまたは3MHzから100MHzである。
Moreover, the frequency of the high
また、包材50の材質は、例えばPE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂、鉄やアルミ等の金属、紙、ガラス、その組み合わせからなる複合材等からなり、包装形態はフィルム、トレー、カップ状の容器など特に規定されるものではない。また、これら容器に塗料や蒸着処理など各種表面処理が施されてあっても良い。
The
なお、本加熱例では、2つの加熱電極100,100を用いた誘電加熱例を示したが、これに限らず、加熱電極100と通常の平板電極との組み合わせによる誘電加熱であっても良い。また、電極の配置についても、垂直方向だけでなく水平方向であっても良い。
In this heating example, the dielectric heating example using the two
図3は、実施例1に係るピン支持台20を示す要部断面説明図である。
このピン支持台20では、貫通穴21,21間に温度調整用水(以下、「温調水」という。)が流れる水路22が縦貫している。従って、ピン電極10が食材に当接している状態で温調水を流すことより、温調水とピン電極10との間で熱交換が行われるのと同時に、ピン電極10と食材との間でも熱交換が行われるため、結果として食材の表面が間接的に加熱または冷却される。従って、温度上昇が鈍い加熱不良の場合は温調水として熱水を流すことにより、逆に温度上昇が急峻で目標温度を超えそうな過加熱の場合は温調水として冷却水を流すことにより、食材に対する精度の良い温度制御が可能となる。このように、ピン支持台20の内部に水路22を形成し温調水を流すことにより、雰囲気全体を空調するより食材に対する効率的な温度制御が可能となる。また、高周波電源60の周波数や出力調整では温度調整が難しい食材に対する加熱温度の微調整が可能となる。
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a main part showing the
In the
図4は、実施例2に係る加熱電極100,100を用いた加熱方法を示す説明図である。なお、説明の都合上、ピン電極10およびピン支持台20のみを描き、その他の構成部品については省略してある。
この加熱電極は、ピン電極10の軸方向がコンベアCの搬送面に平行かつ搬送方向に直交するように水平対向に配設されている。従って、食材51はコンベアCにより搬送されながらその加熱ピン電極間を通過することにより、ピン電極10から誘電加熱を受けて加熱殺菌される。なお、コンベアCを一定時間停止し、食材51が集中的に誘電加熱を受けて加熱殺菌されるようにしても良い。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a heating method using the
The heating electrodes are arranged horizontally opposite so that the axial direction of the
図5は、実施例3に係る加熱電極200を示す要部断面説明図である。
この加熱電極200は、食品接触による汚染、食品加熱時に食品中から発生する蒸気、あるいは雰囲気環境による腐食からピンを好適に保護するカバー52を備えている。また、カバー52の材質としては、柔軟性がありピン動作を損なわなければ特に限定されることはなく、例えば、厚み0.3mm〜5mm程度のシリコンゴムやフッ素ゴム、厚み0.05mm〜0.2mm程度のPP、PE、PET等の熱可塑性樹脂フィルム、又はこれらの複合材であり、アルミ、銅、カーボン、チタン、白金等の導電性金属箔又は導電性箔であっても良い。上記以外の構成については加熱電極100と同じである。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of a main part showing the
The
図6は、上記加熱電極200を用いた食材の加熱方法を示す説明図である。
この加熱方法は、被加熱材が非密閉状態でトレー又はカップ等の容器53に充填された食材51である場合の加熱方法を示している。電極の一方は、上方に配され食材51の凹凸形状に好適に追従して食材51を加熱する加熱電極200であり、他方は下方に配され容器53の底部形状を型取った凹部形状300aを有し食材51を加熱する加熱電極300である。また、加熱電極300は、容器53の底部形状を型取った凹形状に加工されたアルミ材に高耐食性表面処理としてテフロン(登録商標)コート、ダイクロンコート、無電解ニッケルメッキ等を施したものであり、他にも銅、カーボン、チタン、白金等の導電性材料であってもよい。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of heating food using the
This heating method is a heating method in the case where the material to be heated is the
図7は、実施例5に係る加熱電極400を用いた食材の加熱方法を示す説明図である。
この加熱方法は、包材50に包まれた食材51が、上下方向に対向して配置された加熱電極400,100(本実施例では固定され、位置可変機構42は取り外されている。)によって保持・位置決めされた状態で誘電加熱されている。なお、加熱電極400は可動電極であり、ピン支持台20'が負荷調整電極としても機能するように、圧力可変ガスチャンバ30に位置可変機構42'が設けられている。この位置可変機構42'によって、ピン支持台20'を他方のピン支持台20に対しピン電極10の駆動とは別個独立に相対変位させ、負荷のインピーダンスZLと高周波電源のインピーダンスZSを整合させることが可能になる。また、上記以外の構成については加熱電極100と同じである。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a heating method of food using the
In this heating method, the
このように、加熱電極に対し負荷調整電極40を別個に設けなくとも、例えば一方の加熱電極を可動電極とし他方の加熱電極を固定電極とすることによって、ピン電極10の被加熱材に対する電気的および/または熱的作用に影響を及ぼすことなく、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能になる。
Thus, even if the
図8は、実施例6に係る加熱電極500を示す要部断面説明図である。
この加熱電極500では、対向する他方の電極(図示せず)と共に被加熱材を保持しながら被加熱材に対し電気的または熱的作用を及ぼす電極が平板電極11'によって構成され、ロッド12を介して圧力可変ガスチャンバ30によって軸方向に駆動される。なお、上記加熱電極100と同様に、負荷調整電極40は、位置可変機構42によって平板電極11’に対し別個独立に変位することが出来る。従って、上記加熱電極100,200,400と同様に、平板電極11’が被加熱材を保持し電気的作用および/または熱的作用を及ぼしている場合において、平板電極11’の被加熱材に対する電気的作用および/または熱的作用に影響を及ぼすことなく、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能になる。
FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view of a main part showing a heating electrode 500 according to the sixth embodiment.
In the heating electrode 500, an electrode that exerts an electrical or thermal action on the heated material while holding the heated material together with the other electrode (not shown) facing each other is constituted by the plate electrode 11 ′. And is driven in the axial direction by the pressure variable gas chamber 30. Similar to the
また、上記加熱電極200と同様に、加熱電極500に対しカバー52を設けても良い。
Further, similarly to the
図9は、実施例7に係る加熱電極600を示す説明図である。図9(a)は平面図であり、同(b)はA−A断面図である。
この加熱電極600では、被加熱材である食材51に電気的および/または熱的作用を及ぼす電極が、容器53の胴部外周面に部分的に嵌合する形状追従電極11"を成している。従って、食材51を加熱する形態は、絶縁部材70を介して形状追従電極11",11"によって両側から狭持する割型加熱形態である。また、上記加熱電極100と同様に、負荷調整電極40は、負荷調整駆動軸42aによって形状追従電極11"に対し別個独立に変位することが出来るため、形状追従電極11"の被加熱材に対する電気的作用および/または熱的作用に影響を及ぼすことなく、負荷と高周波電源のインピーダンスの整合をとることが可能になる。なお、図示されていないその他の構成要素については上記加熱電極100,200,400,500と同様である。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the
In this
本発明の加熱電極及びそれを用いた被加熱材の加熱方法は、特に不定形の食材の加熱に好適に適用することが可能である。 The heating electrode of the present invention and the heating method of a material to be heated using the heating electrode can be suitably applied particularly to heating of an irregular shaped food material.
10 ピン電極
11 ピンヘッド
12 ロッド
13 ピンキャップ
20 ピン支持台
21 貫通穴
30 圧力可変ガスチャンバ
31 インナースペース
32 チャンネル
33 ガスポート
34 圧縮機
35 真空ポンプ
36 三方弁
40 負荷調整電極
42 位置可変機構
52 カバー
100,200,300,400,500,600 加熱電極
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記保持電極部で前記被加熱材を保持しながら、前記負荷調整部を前記保持電極部に対して別個独立に変位させることにより前記インピーダンスの整合をとることを特徴とする被加熱材の加熱方法。 A heating method for heating a material to be heated by a heating electrode composed of a holding electrode unit for holding the material to be heated and a load adjusting unit for matching impedance,
A method for heating a material to be heated, wherein the impedance matching is achieved by separately displacing the load adjusting unit with respect to the holding electrode unit while holding the material to be heated by the holding electrode unit. .
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