JP5213199B1 - 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マイクロ波照射装置2へのマイクロ波の入射波電力と、マイクロ波照射装置2からのマイクロ波の反射波電力との差である投入電力を受け付ける投入電力受付部13と、内容物の温度を受け付ける温度受付部15と、投入電力を用い、マイクロ波の照射時間に対応する電力量を算出する電力量算出部14と、受け付けられた温度を用い、マイクロ波の照射時間に対応する温度変化を算出する温度変化算出部16と、電力量と温度変化と電力量及び温度変化を関係付ける関係式とを用い、電力量及び温度変化が関係式を許容範囲内でみたすかどうか判断する判断部20と、電力量及び温度変化が許容範囲を超えて関係式をみたさないと判断された場合に、エラーの発生に関する出力を行う出力部21と、を備える。
【選択図】図1
Description
このような構成により、マイクロ波照射装置において取得可能な投入電力等の情報を用いて、マイクロ波照射装置においてエラーが発生しているかどうかを判断することができる。その結果、例えば、エラーが発生している場合には、そのエラーに対処することができうる。
このような構成により、内容物の蒸発量をも用いて、エラーに関する判断を行うことができ、より正確な判断を実現することができるようになる。
このような構成により、連続式のマイクロ波照射装置に関するエラーの判断を行うことができるようになる。
このような構成により、回分式のマイクロ波照射装置に関するエラーの判断を行うことができるようになる。
本発明の実施の形態1によるマイクロ波照射システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施の形態によるマイクロ波照射システムは、マイクロ波照射装置と、そのマイクロ波照射装置におけるエラーの発生に関する判断を行う情報処理装置とを備えるものである。
マイクロ波の照射によって温度上昇が行われる場合には、次式の関係が成り立つ。
ΔE1×Δt1=χ×M×ΔT [式1]
ここで、ΔE1(W=J/s)は、投入電力であり、Δt1(s)は、その投入電力に応じたマイクロ波が温度上昇のために照射された時間である。また、χ(J/(kg・K))は、マイクロ波の照射対象の全体比熱であり、M(kg)は、マイクロ波の照射対象の全体質量であり、ΔT(K)は、マイクロ波を照射した時間に応じた温度上昇である。
マイクロ波の照射によって蒸発が行われる場合には、次式の関係が成り立つ。
ΔE2×Δt2=α×H×N [式2]
ここで、ΔE2(W)は、投入電力であり、Δt2(s)は、その投入電力に応じたマイクロ波が蒸発のために照射された時間である。また、αは、係数であり、H(J)は、蒸発した物質の蒸発エンタルピー(蒸発熱)であり、Nは、蒸発した物質のモル数である。
ΔE×Δt=A×ΔT+B×N+C [式3]
ここで、ΔEは(W)は、投入電力であり、Δt(s)は、その投入電力に応じたマイクロ波の照射時間である。また、A,B,Cは、係数であり、その他は上述の通りである。Cは、リアクター34内部の反応で発生する反応熱や、リアクター34や仕切り板36、撹拌手段等で吸収されるマイクロ波等を考慮して付加された項である。A,B,Cは、マイクロ波照射装置2が正常な(エラーのない)定常状態である場合に測定された値である。(1)から、「A=χ×M」や「B=α×H」になると考えられるが、実際には、誤差等によって「A=χ×M」等が成立しないこともあるため、A等を計算で算出するよりも、実験で測定する方が好適である。ここで、上記[式3]のC項について説明する。Cは、次のように記載することができる。
C=−C1+C2+C3
ここで、C1は、マイクロ波の照射時間においてリアクター34内部の反応で発生する反応熱である。リアクター34内部で発熱反応が起こる場合にはC1>0であり、吸熱反応が起こる場合にはC1<0である。また、両方の反応が起こる場合には、発熱及び吸熱の程度に応じてC1の正負が決まる。C1は、リアクター34内部で行われる反応の単位分量あたり(例えば、1モルあたり)の反応熱に、リアクター34内部に存在する反応物質の分量(例えば、モル数)を掛けることによって算出できる。複数の反応が行われる場合には、C1は、各反応で発生する反応熱の合計となる。なお、リアクター34内部で発熱反応及び吸熱反応が起こらない場合、例えば、乾燥などを行う場合には、C1=0としてもよい。また、C2は、マイクロ波の照射時間において、リアクター34や仕切り板36、撹拌手段等のリアクター34内部の構造や、パワーモニタ33とリアクター34との間の導波管32の内部に存在する不純物等によるマイクロ波の吸収に応じた項である。そのような吸収が起こる場合には、C2>0である。なお、リアクター34や仕切り板36等が、マイクロ波反射性またはマイクロ波透過性の物質から構成されている場合、すなわち、マイクロ波の吸収をほぼ無視できる場合には、C2=0としてもよい。また、C3は、マイクロ波の照射時間におけるその他のエネルギーの増減に応じた項である。そのエネルギーの増減は、例えば、リアクター34の壁面等を介した熱の流入または流出であってもよい。C3が熱の流出入に応じた項であるとすると、熱の流入がある場合にはC3<0であり、熱の流出がある場合にはC3>0である。そのような熱の流出入等がない場合には、C3=0としてもよい。なお、A,Bは、通常、0ではない係数である。一方、Cは、0であってもよく、あるいは、0でなくてもよい。上述の[式3]が、関係式記憶部19で記憶される関係式となる。なお、ΔE×Δtは、電力量算出部14が算出する電力量である。また、ΔTは、温度変化算出部16が算出する温度変化である。また、Nは、減少量算出部18が算出する減少量である。
−P<(ΔE×Δt)−(A×ΔT+B×N+C)<P [式4]
の関係が成立するのであれば、判断部20は、関係式が許容範囲内でみたされると判断し、その関係が成立しないのであれば、判断部20は、関係式が許容範囲内でみたされないと判断してもよい。ここで、[式4]をみたさない場合には、
(ΔE×Δt)≦(A×ΔT+B×N+C)−P [式4−1]
(A×ΔT+B×N+C)+P≦(ΔE×Δt) [式4−2]
のいずれかがみたされる場合となる。なお、[式4−1]がみたされる場合には、投入エネルギーに対して温度上昇などの方が想定以上であることになるため、熱暴走していることや、内容物40の容量が減少していることなどのエラーの発生が考えられる。一方、[式4−2]がみたされる場合には、投入エネルギーに対して温度上昇などの方が想定以下であることになるため、マイクロ波がリークしていることや、内容物40の容量が増加していることなどのエラーの発生が考えられる。なお、[式4]において、少なくとも一方の不等号「<」は、等号付の不等号「≦」であってもよい。また、[式4−1]、[式4−2]において、少なくとも一方の等号付の不等号「≦」は、等号なしの不等号「<」であってもよい。
(ステップS101)電力受付部11は、パワーモニタ33から入射波の電力、及び反射波の電力を受け付けたかどうか判断する。そして、受け付けた場合には、ステップS102に進み、そうでない場合には、ステップS105に進む。なお、電力受付部11は、前述の単位期間ごとに入射波の電力等を受け付けることが好適である。この電力の受け付けは、パワーモニタ33からの出力値を単位期間ごとに情報処理装置1に取り込むことであると考えてもよい。
なお、図3のフローチャートにおいて、電力量等が関係式を許容範囲内でみたすと判断された場合であっても、その判断結果に関する出力がなされてもよい。また、図3のフローチャートでは、受け付けた投入電力等を蓄積しておき、その蓄積した投入電力等を用いて電力量等を一括して算出する場合について示しているが、そうでなくてもよい。例えば、投入電力等を受け付けるごとに順次、投入電力等を加算することによって、電力量等を算出してもよい。また、図3のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。
−P<PS110−(A×TV110+B×RE110+C) [式5]
PS110−(A×TV110+B×RE110+C)<P [式6]
がみたされるかどうか判断する(ステップS113)。[式5]、[式6]の両方がみたされる場合には、電力量等が関係式を許容範囲内でみたすことになり、いずれか一方の式がみたされない場合には、電力量等が関係式を許容範囲内でみたさないことになる。この場合には、[式5]、[式6]の両方がみたされていたとする。すると、出力部21は、図5Aの表示を行う。その結果、マイクロ波照射システム100のユーザは、マイクロ波照射装置2においてエラーが発生していないことを知ることができる。
2 マイクロ波照射装置
11 電力受付部
12 投入電力算出部
13 投入電力受付部
14 電力量算出部
15 温度受付部
16 温度変化算出部
17 蒸発量受付部
18 減少量算出部
19 関係式記憶部
20 判断部
21 出力部
31 マイクロ波発生器
32 導波管
33 パワーモニタ
34 リアクター
41、42 温度測定部
51 蒸気誘導管
52 凝縮容器
53 液面センサ
54 蒸発量取得部
100 マイクロ波照射システム
Claims (6)
- 内容物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置におけるエラーに関する判断を行う情報処理装置であって、
前記マイクロ波照射装置の照射領域に入射されるマイクロ波である入射波の電力と、当該マイクロ波照射装置の照射領域で反射されたマイクロ波である反射波の電力との差である前記マイクロ波照射装置への投入電力を受け付ける投入電力受付部と、
前記内容物の温度を受け付ける温度受付部と、
前記投入電力受付部が受け付けた投入電力を用いて、マイクロ波の照射時間に対応する電力量を算出する電力量算出部と、
前記温度受付部が受け付けた温度を用いて、前記マイクロ波の照射時間に対応する温度変化を算出する温度変化算出部と、
前記電力量算出部が算出した電力量と、前記温度変化算出部が算出した温度変化と、電力量及び温度変化を関係付ける関係式とを用いて、当該電力量及び当該温度変化が、前記関係式を許容範囲内でみたすかどうかを判断する判断部と、
前記電力量及び前記温度変化が、許容範囲を超えて前記関係式をみたさないと前記判断部によって判断された場合に、エラーの発生に関する出力を行う出力部と、を備えた情報処理装置。 - 前記マイクロ波照射装置の照射領域における内容物の蒸発量を受け付ける蒸発量受付部と、
前記蒸発量受付部が受け付けた蒸発量を用いて、前記マイクロ波の照射時間に対応する、蒸発による内容物の減少量を算出する減少量算出部と、をさらに備え、
前記関係式は、電力量、温度変化及び減少量を関係付けるものであり、
前記判断部は、前記電力量算出部が算出した電力量と、前記温度変化算出部が算出した温度変化と、前記減少量算出部が算出した減少量と、前記関係式とを用いて、当該電力量、当該温度変化及び当該減少量が、前記関係式を許容範囲内でみたすかどうか判断し、
前記出力部は、前記電力量、前記温度変化、及び前記減少量が、許容範囲を超えて前記関係式をみたさないと前記判断部によって判断された場合に、前記出力を行う、請求項1記載の情報処理装置。 - 前記マイクロ波照射装置は、連続式のものであり、
前記温度受付部は、前記マイクロ波照射装置の流入位置における内容物の温度と、流出位置における内容物の温度とを受け付け、
前記温度変化算出部は、前記流出位置における内容物の温度と、前記流入位置における内容物の温度との差である前記温度変化を算出し、
前記マイクロ波の照射時間は、内容物が前記マイクロ波照射装置の照射領域を流通する時間である、請求項1または請求項2記載の情報処理装置。 - 前記マイクロ波照射装置は、回分式のものであり、
前記温度変化算出部は、マイクロ波の照射時間の終期における昇温後の温度と、マイクロ波の照射時間の始期における昇温前の温度との差である前記温度変化を算出する、請求項1または請求項2記載の情報処理装置。 - 投入電力受付部と、温度受付部と、電力量算出部と、温度変化算出部と、判断部と、出力部とを用いて、内容物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置におけるエラーに関する判断の処理を行う情報処理方法であって、
前記投入電力受付部が、前記マイクロ波照射装置の照射領域に入射されるマイクロ波である入射波の電力と、当該マイクロ波照射装置の照射領域で反射されたマイクロ波である反射波の電力との差である前記マイクロ波照射装置への投入電力を受け付ける投入電力受付ステップと、
前記温度受付部が、前記内容物の温度を受け付ける温度受付ステップと、
前記電力量算出部が、前記投入電力受付ステップで受け付けた投入電力を用いて、マイクロ波の照射時間に対応する電力量を算出する電力量算出ステップと、
前記温度変化算出部が、前記温度受付ステップで受け付けた温度を用いて、前記マイクロ波の照射時間に対応する温度変化を算出する温度変化算出ステップと、
前記判断部が、前記電力量算出ステップで算出した電力量と、前記温度変化算出ステップで算出した温度変化と、電力量及び温度変化を関係付ける関係式とを用いて、当該電力量及び当該温度変化が、前記関係式を許容範囲内でみたすかどうかを判断する判断ステップと、
前記出力部が、前記電力量及び前記温度変化が、許容範囲を超えて前記関係式をみたさないと前記判断ステップにおいて判断された場合に、エラーの発生に関する出力を行う出力ステップと、を備えた情報処理方法。 - コンピュータを、
内容物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置におけるエラーに関する判断を行う情報処理装置として機能させるためのプログラムであって、
前記マイクロ波照射装置の照射領域に入射されるマイクロ波である入射波の電力と、当該マイクロ波照射装置の照射領域で反射されたマイクロ波である反射波の電力との差である前記マイクロ波照射装置への投入電力を受け付ける投入電力受付部、
前記内容物の温度を受け付ける温度受付部、
前記投入電力受付部が受け付けた投入電力を用いて、マイクロ波の照射時間に対応する電力量を算出する電力量算出部、
前記温度受付部が受け付けた温度を用いて、前記マイクロ波の照射時間に対応する温度変化を算出する温度変化算出部、
前記電力量算出部が算出した電力量と、前記温度変化算出部が算出した温度変化と、電力量及び温度変化を関係付ける関係式とを用いて、当該電力量及び当該温度変化が、前記関係式を許容範囲内でみたすかどうかを判断する判断部、
前記電力量及び前記温度変化が、許容範囲を超えて前記関係式をみたさないと前記判断部によって判断された場合に、エラーの発生に関する出力を行う出力部として機能させるためのプログラム。
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