JP2907178B2 - 電磁波加熱装置 - Google Patents

電磁波加熱装置

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JP2907178B2
JP2907178B2 JP6054797A JP6054797A JP2907178B2 JP 2907178 B2 JP2907178 B2 JP 2907178B2 JP 6054797 A JP6054797 A JP 6054797A JP 6054797 A JP6054797 A JP 6054797A JP 2907178 B2 JP2907178 B2 JP 2907178B2
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憲一 吉田
康義 松本
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を含む
電磁波を用いて廃棄物、特に生もの等の水分を多く含む
ものを加熱させて脱水し、廃棄物の体積を少量化させる
ための電磁波加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】水の誘電損失が大きいことを利用した電
磁波加熱装置は、産業用をはじめ家庭用の電子レンジな
どで既に広く使用されている。従来の電磁波加熱装置
は、加熱対象物を入れた金属空洞の中に電磁波を導く構
成になっている。加熱対象物の発熱は対象物の誘電損失
と対象物内での電界の強さに比例し、例えば生ゴミのよ
うに水分が多量に含まれていれば、水の誘電損失により
加熱されるため、加熱を持続すると水分はやがて蒸発し
てしまい、電磁波加熱で脱水処理を行うことができる。
【0003】そこで、効率のよい加熱と脱水を行うため
に、例えば図4の断面図に示すように特開平7−312
284号公報では、マイクロ波発生装置101のマグネ
トロンから導波路102にマイクロ波103を導き、導
波路102の途中に撹拌羽107を内蔵した下向きに凸
型の円錐形状の加熱容器104を有する電磁波加熱装置
が提案されている。
【0004】この場合、被加熱物105は低損失の誘電
材料、セラミックスなどで構成された凸型円錐形状の加
熱容器104に入れられているため、低誘電損失で反射
が少なく非常に効率のよい加熱が可能になるばかりか、
同じく低誘電損失材からなる撹拌羽107により加熱容
器内の加熱ムラを防止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4の
ような頂部が下向きの円錐またはお椀型の凸型形状の加
熱容器を有する従来装置においては、以下のような問題
点がある。
【0006】第1の問題点は、円錐型の加熱容器に直接
投入する非加熱物の形状が制限され、大形状の被加熱物
を加熱処理することは困難である。また、比較的大きな
被加熱物を入れた場合、乾燥して水分が無くなり粉砕さ
れるまでに長時間を有し、しかも下端の磁界の強い部分
には隙間が生じるため、有効な加熱効果が得られないと
いう問題もある。さらに、撹拌羽の影響で被加熱物が加
熱容器の内部から外にあふれるという問題もある。
【0007】その理由は、被加熱物の粉砕機構を有して
いないという理由からである。また、加熱容器の形状が
円錐型であり、加熱容器の占有面積に対する装置全体の
容積率が低いためである。
【0008】第2の問題点は、大きな固まりの被加熱物
は撹拌羽と加熱容器の間に挟まりやすく、また、撹拌羽
に被加熱物が付着し、最悪の場合には被加熱物が絡ま
り、撹拌羽の回転を停止させる可能性があるということ
である。
【0009】その理由は、撹拌羽が1系統で単独である
ということ、また撹拌羽の支持形態が、上部のみを支持
した不安定な片持ち支持のためである。
【0010】本発明の目的は、大きな固まりの被加熱物
でも加熱処理中に細かな粉砕や撹拌が可能な電磁波加熱
装置を提供することにある。さらに本発明の他の目的
は、被加熱物を粉砕することにより被加熱物間の隙間を
小さくし、加熱効率のよい電磁波加熱装置を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の電磁波加熱装置
は、被加熱物を粉砕する手段と、マイクロ波により加熱
し、水分を蒸発させて粉砕された被加熱物の体積を縮小
させる手段とを有する。より具体的には、加熱容器内に
ある被加熱物を粉砕させる一対の回転カッター部(図1
の11及び21)からなる粉砕機構部(図1の10)を
含む。
【0012】また、一対のカッター部には回転数に差を
設けてある。より具体的には、動力を伝達する歯車(図
2の37及び38)の歯数を変化させる手段を含む。
【0013】さらに、装置の加熱処理速度を短縮するこ
とも可能である。より具体的には、カッター部の歯部
(図1の12、13、22、23)により均一に粉砕さ
れるため、被加熱物の密度を高め熱効率を向上させ、マ
イクロ波を効果的に活用する手段を含む。
【0014】
【作用】この発明によれば、複数枚の主歯と副歯が対で
構成される複数本の回転するカッター部の回転数の差に
より、大きな固まりの被加熱物でも加熱処理中の粉砕及
び撹拌が可能となり、その結果、被加熱物を細かく粉砕
する前処理工程が不要で、しかも容易かつ効果的に大容
量の被加熱物の処理が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発
明の電磁波加熱装置の第1の実施の形態の構成を示す側
面断面図である。
【0016】図1に示すように、マイクロ波発生装置1
は導波路2内において下から上に向かってマイクロ波3
を発生させる。導波路2は縦型の構造であり、導波路2
の内部には箱型で底面が水平面である加熱容器4が設置
されている。
【0017】加熱容器4の内部には、副歯部12と主歯
部13で形成されたカッター部11と、副歯部22と主
歯部23で形成されたカッター部21とで構成される粉
砕機構部10が形成されている。粉砕機構部10の副歯
部12及び22は、表面に高さが0.5〜1mm程度の
鋭利な微小突歯を歯車状に設けている。
【0018】主歯部13及び23は十字型の形状であ
り、それぞれ4個の鋭利な大形の歯部を有する構造であ
る。モータ30及び歯車31は、導波路2の外部に設け
られており、粉砕機構部10のカッター部11,21を
それぞれ回転させ、被加熱物5の粉砕及び撹拌を行うた
めの動力伝達系である。
【0019】図2は、本発明の電磁波加熱装置の第1の
実施の形態の構成を示す平面断面図である。図2を用い
て粉砕機構部10への動力伝達系の構造について述べ
る。
【0020】導波路2の外部に固定されたモータ30の
先端には歯車31が固定され、歯車31とかみ合う位置
に歯車32が形成されている。歯車32は、導波路2に
取り付けられた軸受け33及び33aで支持されてお
り、歯車32の回転軸の他端は導波路2の内部に突出し
て歯車34が固定されている。
【0021】また、歯車34aは加熱容器4に取り付け
られた軸受け35及び35aで支持された回転軸24に
固定され、回転軸24の他端には歯車37が固定されて
いる。回転軸24には、副歯部22と主歯部23が交互
に配列され、カッター部21を構成している。
【0022】歯車37とかみ合う位置に歯車38が形成
され、歯車37と歯車38の歯数はわずかに違えてあ
る。この歯車38は、加熱容器4に取り付けた軸受け3
6及び36aで支持された回転軸14に固定されてい
る。回転軸14には、副歯部12と主歯部13が交互に
配列され、カッター部11を構成している。
【0023】カッター部21の副歯部22に対向する位
置にはカッター部11の主歯部13を、またカッター部
21の主歯部23に対向する位置にはカッター部11の
副歯部12がそれぞれ形成されている。導波路2の前面
には扉39を形成し、扉39の開閉により被加熱物5の
挿入や加熱容器4の着脱が行われる構造である。
【0024】次に、同じく図2を用いて本発明の第1の
実施の形態の動作について、特に生ゴミ等の加熱脱水処
理に関する一連の動作について説明する。
【0025】まず、扉39を開け、加熱容器4を取り出
して内部に被加熱物5(図示せず)を入れ、扉39内に
戻す。その際、加熱容器4に内蔵された回転軸24の端
部の歯車34aが歯車34に良好にかみ合うようにセッ
トし、ストッパー(図示せず)で加熱容器4を固定す
る。
【0026】扉39を閉めた後、スイッチ(図示せず)
を入れるとマイクロ波発生装置1(図示せず)からマイ
クロ波3(図示せず)が発信される。同時に導波路2の
外部に固定されたモータ30が駆動すると、歯車31か
ら歯車32に回転を伝達する。歯車32と歯車34は、
軸受け33及び軸受け33aを介して一体化されている
ため、同じ回転数で回転する。
【0027】歯車34の回転は、かみ合っている歯車3
4aに伝達され、軸受け35及び軸受け35aで支持さ
れた回転軸24のカッター部21が回転する。回転数は
30〜60rpm程度とする。回転軸24の他端には歯
車37が固定され、軸受け36及び軸受け36aで支持
された回転軸14のカッター部11が歯車37と歯車3
8を介して回転する。
【0028】回転軸24と回転軸14は、逆方向に回転
し、回転軸24の主歯部23と回転軸14の副歯部12
が、それぞれ一対となって回転しながら被加熱物5を一
定の形状に粉砕する。粉砕された被加熱物5は、図1に
示すように下方に落下し、マイクロ波3により加熱され
る。被加熱物は水分を蒸発して体積を縮小し、脱水処理
が完了する。
【0029】次に、本発明の第1の実施の形態の効果に
ついて説明する。本発明の第1の実施の形態では、主歯
部と副歯部の組み合わせによる構成で回転カッター部を
設けたことにより、大きな形状の被加熱物も加熱処理が
可能になる。また回転軸14と24は、互いに回転数が
わずかに異なるため、一対の主歯部と副歯部との接近位
置が常に移動し、被加熱物の付着の防止が可能となる。
また、主歯部と副歯部との接近位置が常に異なるため、
微小な副歯部の摩耗の不均一化を防止することが可能
で、良好な粉砕効率化が得られる。
【0030】次に、本発明の第2の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。図3は、本発明の電磁
波加熱装置の第2の実施の形態の構成を示す側面断面図
である。
【0031】図3に示すように、マイクロ波発生装置1
は導波路2内において下から上に向かってマイクロ波3
を発生させる。導波路2は縦型の構造であり、内部には
箱形の加熱容器41が設置されている。加熱容器41の
底面は、一定の角度を有する2面の傾斜面を備えた逆山
形状に形成されている。
【0032】加熱容器41の内部には、副歯部12と主
歯部13で形成されたカッター部11と、副歯部22と
主歯部23で形成されたカッター部21とで構成される
粉砕機構部10が形成されている。粉砕機構部10の下
には、外周に複数本のブレード42を有する撹拌軸43
が形成されている。撹拌軸43の一端には、カッター部
11,21を回転させる歯車(図示せず)とかみ合うよ
うに歯車(図示せず)が配置されており、一方のカッタ
ー部と同方向に回転するように構成されている。粉砕機
構部10の副歯部12及び22は、表面に鋭利で微小な
突歯を有している。主歯部13及び23は十字型の形状
であり、4個の鋭利な歯部を有する構造である。
【0033】モータ30及び歯車31は、導波路2の外
部に設けられており、各歯車(図示せず)を用いて粉砕
機構部10のカッター部11,21と撹拌軸43をそれ
ぞれ回転させ、被加熱物5の粉砕及び撹拌を行うための
駆動源である。
【0034】次に、同じく図3を用いて本発明の第2の
実施の形態の動作について、特に生ゴミ等の加熱脱水処
理に関する一連の動作について説明する。カッター部2
1と11が異なる速度で回転し、被加熱物5を粉砕する
までは、本発明の第1の実施の形態の動作と同じである
ので、ここでは省略する。
【0035】粉砕された被加熱物5は、下方に落下して
撹拌軸43の回転でブレード42により撹拌される。加
熱容器41の底部に落下した被加熱物5は、マイクロ波
3により加熱されると同時に、常に回転しているブレー
ド42の影響で水分が蒸発して均一化され、被加熱物5
は縮小し脱水処理が完了する。
【0036】本発明の第2の実施の形態によれば、第1
の実施の形態の効果に加えて、ブレードによる撹拌を行
うので被加熱物の水分除去が促進され、脱水処理の時間
が短縮するという効果も有する。
【0037】本発明の第1及び第2の実施の形態では、
回転軸14と回転軸24の回転方向は、図1及び図3に
示すように1方向で説明したが、2方向、例えば反転の
往復動でも良好な結果が得られる。
【0038】また、主歯部13及び23の形状は、4箇
所の歯部を有する十字形状で説明したが、2箇所以上の
歯部を有する形状であれば同様の結果が得られる。ま
た、副歯部12及び22の形状も微小な突歯形状で説明
したが、主歯部と同様に大きい歯部を有する場合でも同
様の結果が得られる。
【0039】また、図3では撹拌軸43の外周に複数本
のブレード42を配置したが、ブレードの代わりに複数
本のピンを用いても同様の結果が得られる。さらに、回
転軸等を駆動させる手段として歯車を用いたが、他の伝
達要素、例えば平ベルト、Vベルト、タイミングベルト
等でも同様の結果が得られる。また、カッター部の本数
も、2本に限らず複数本設けてもよい。
【0040】なお、導波路2内に使用する構造物及び軸
受けの材料は、低損失の誘電材料で耐熱性に優れたセラ
ミック、テフロン、エンジニアプラスチック等で構成す
ることが望ましい。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁波加
熱装置を用いることによって以下の効果が得られる。
【0042】第1の効果は、まず被加熱物を投入後一定
の形状以下に粉砕し、その後、加熱処理に進むため、被
加熱物を投入前に粉砕しておくという前処理工程が不要
になり、加熱による処理時間の効率が向上した。また、
被加熱物の形状の制限が無くなり、大形状の被加熱物ま
でか熱処理が可能になった。
【0043】その理由は、主歯部と副歯部の組み合わせ
から構成される複数本のカッター部を有する粉砕機構を
装置内に付加し、最初に被加熱物を一定の形状に粉砕す
る構造にしたので、被加熱物の相互間の隙間が少なくな
ったことによる。
【0044】第2の効果は、カッター部の主歯部と副歯
部への被加熱物の付着、及び付着による回転軸の停止を
防止することが可能になる。また、副歯部の摩耗の不均
一化を防止することが可能で、粉砕効率が向上した。
【0045】その理由は、対向するカッター部の回転数
をわずかに変え、カッター部の主歯部と副歯部の接近位
置が常に異なるようになったため、歯部の摩耗が平均化
し、粉砕用の切断部としての歯の寿命が向上したからで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す電磁波加熱装
置の側面断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態を示す電磁波加熱装
置の平面断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す電磁波加熱装
置の側面断面図である。
【図4】従来の電磁波加熱装置の断面図である。
【符号の説明】
1 マイクロ波発生装置 2 導波路 3 マイクロ波 4,41 加熱容器 5 被加熱物 10 粉砕機構部 11,21 カッター部 12,22 副歯部 13,23 主歯部 14,24 回転軸 30 モータ 31,32 歯車 33,33a 軸受 34,34a 歯車 35,35a 軸受 36,36a 軸受 37,38 歯車 39 扉 42 ブレード 43 撹拌軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F26B 3/34 F26B 9/06 F26B 11/12 F26B 23/08

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁波発生装置と、電磁波を誘導する導
    波路と、前記導波路の内部に設置され、それぞれ平行す
    る複数本の回転軸を有し、各回転軸の外周部に被加熱物
    を粉砕、撹拌する複数個の歯部を備えたカッター部を有
    する加熱容器とから構成され、下方から電磁波を入射す
    る電磁波加熱装置において、前記歯部は、数枚の大形歯
    部を有する主歯と複数の微小突歯を有する副歯とから構
    成され、前記主歯と副歯を各回転軸に交互に配置したこ
    とを特徴とする電磁波加熱装置。
  2. 【請求項2】 前記回転軸の間で前記主歯と前記副歯が
    互いに対向する位置に配置されていることを特徴とする
    請求項1記載の電磁波加熱装置。
  3. 【請求項3】 前記回転軸は互いに被加熱物を挟み込む
    方向に回転することを特徴とする請求項1または2記載
    の電磁波加熱装置。
  4. 【請求項4】 複数本の前記回転軸の回転数をそれぞれ
    わずかに変化させたことを特徴とする請求項1乃至3記
    載の電磁波加熱装置。
  5. 【請求項5】 前記加熱容器の底面が平面構造を有する
    ことを特徴とする請求項1乃至4記載の電磁波加熱装
    置。
  6. 【請求項6】 前記加熱容器の底面が逆山形構造を有す
    ることを特徴とする請求項1乃至4記載の電磁波加熱装
    置。
  7. 【請求項7】 前記加熱容器の底部と前記回転軸との間
    に撹拌軸を有することを特徴とする請求項6記載の電磁
    波加熱装置。
  8. 【請求項8】 前記撹拌軸は、前記回転軸の下部に該回
    転軸と平行に設置するとともに前記加熱容器の逆山形構
    造の底部にも平行になるように設置し、この撹拌軸の外
    周部に複数個の突起を有することを特徴とする請求項7
    記載の電磁波加熱装置。
  9. 【請求項9】 前記撹拌軸の外周部の突起が、複数個の
    ブレードまたはピンで構成されたことを特徴とする請求
    項8記載の電磁波加熱装置。
  10. 【請求項10】 複数本の前記回転軸は、前記加熱容器
    の底部に平行な位置であることを特徴とする請求項1乃
    至9記載の電磁波加熱装置。
  11. 【請求項11】 前記導波路の内部の部品は非磁性、低
    誘電損失材からなることを特徴とする請求項1乃至10
    記載の電磁波加熱装置。
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CN106881165B (zh) * 2017-04-06 2019-01-15 新沂北美高科耐火材料有限公司 一种稀土加工用石料高效碾碎设备

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