JPH01283790A - マイクロ波加熱システム、方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はマイクロ波加熱システム、方法並びに装置に関
する。

（従来の技術とその問題点） 従来のマイクロ波加熱は、例えば電子レンジのようにキ
ャビデイ−内の電界を出来るだけ均一にして加熱する方
式であって、被加熱物の角部と辺部が集中的に加熱され
、中心部がほとんど加熱されない欠点があった。

また、特公昭４２−１７５４６号公報に示すような誘電
加熱装置は長袖を伸縮自在に調節し得る中空照射筒の端
部を円錐状にすぼめた照射ヘッドとして構成したもので
あるが、被加熱物の中央部が端部に較べて電界強度が高
くそのため均一な加熱処理が行えない欠点があった。

また、特公昭６１−５５２３６号公報、実公昭４８−８
７６７号公報、実開昭５５−３８４０７号公報に記載の
マイクロ波加熱装置や高周波加熱装置においては、導波
管の短絡面にスロットすなわち細孔を設けることなく、
傾斜すなわち拡がりを有する電磁ホーンを設けているた
め、両端部の電界強度が零となる不均一な電界が形成さ
れ、従って均一な加熱処理が行えない欠点があった。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであって
、出来るだけ照射幅をせまくして均等なヒートパターン
を発生できる照射口を形成し、ここから放射される電波
でコンベヤー上を移動中の被加熱物を層状加熱できるマ
イクロ波加熱方法並びに装置を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、マイクロ波発生
装置により発生した電波を導く導波管の底板すなわち短
絡面を有する仮にスロットを開孔し、該スロットから放
射される電波を前記スロット板に接続した照射筒内部で
直接及び反射拡散電波の混成状態としながら、前記照射
筒の開口より均一な分布の電波を被加熱物に照射するこ
とによりこれを加熱するように構成した。

（実施例） 以下、本発明のマイクロ波加熱システムの実施例を、第
１図、第２ａ図及び第８図に基づいて説明する。第８図
に示すように、マイクロ波加熱装置２００は、マイクロ
波発生装置１２０．１２２例えば高周波発電機により発
生したマイクロ波が、パワーモニター１２４．１２６及
びエアー供給管１２８．１３０に連接されたガイド管１
３２．１３４を介して導波管１の一端からＣ方向に受は
入れられる。導波管１は直状の筒体である。すなわち、
内部が電波の進行方向に拡散または収れんまたは曲がり
くねったものは望ましくない。

ガイド管１３２．１３４は、マイクロ波の実効強度を調
整するため、スタブチューナー１４０．１４２を介して
導波管１に連通され、また導波管ｌは、マイクロ波処理
室１４４を形成するハウジング１４６に矢印り方向に摺
動可能に取付けられている。エアー供給管１２８．１３
０から供給されるエアーは被加熱物５の表面の温度調節
のため及び被加熱物５より発生した蒸気がマイクロ波発
生装置１２０．１２２へ侵入することを防ぐために使用
される。

導波管１は、第１図に示すように、被加熱物５の加熱表
面に垂直である必要はなく、例えば前記加熱表面に対し
約２０°の角度をもって傾斜させても良い。

導波管ｌの他端すなわちマイクロ波が導入される端部と
反対側の端面ば短絡面を構成するスロット板２により閉
鎖されている。該スロット板のほぼ中央にスロット４を
有する。該スロット４は細長孔であり、その形状は第２
ａ図に図示のものは幅が一定であるが、スロットの全長
にわたり電界強度を均等にする等の要望に応じ、第２ｂ
図に示すように、スロット４両端の巾を広くして中央部
を狭くしたり、第２Ｃ図に示すように、中央部を多少法
（する等の工夫を行ってもよい。

スロット４の長さは０．５乃至０．６２■λｃであるこ
とが望ましく、これ以下ではマイクロ波が出難く、また
これを越えるとマイクロ波の放射方向を限定し難くなっ
てしまう。さらに、スロット４の巾は、０．０６５乃至
０．１３■λｃであることが望ましく、これ以下である
とスパークが発生する危険性があり、またこれを越える
とマイクロ波の放射方向を絞り難いという問題が発生す
る。

前記スロット４はその長平方向Ａ−Ａ　（第２ａ図）が
被加熱物５の進行方向Ｂ（第３図）、従って該被加熱物
を搬送するコンベヤーの移動方向に対しほぼ直角、場合
によっても９０°から４５゜以内の傾きを有するよう配
置される。第１図において被加熱物５はコンベヤー７に
載って図面の紙面に垂直な方向に移動する。

また、前記スロット板２の表面すなわち短絡面は、第１
図に示すように、被加熱物５の被加熱表面に平行である
。

前記スロット板２よりほぼ垂直に前記導波管ｌの反対側
に照射筒３が延出している。該照射筒３の先端は開口し
ている。該照射筒の内側断面は前述のスロット４と同心
で且つ前記スロットの面積より広い。また、該照射筒３
の内側断面は特にその端部が、接線が連続して変化する
輪郭線により形成されていることが望ましい。照射筒３
によって形成される電界は２５１１１１１１以下の被加
熱物進行方向中を持つことが望ましい。

照射筒３の高さは０，２５乃至０．３３　■λｃである
ことが望ましく、これ以下ではマイクロ波の放射方向を
絞り切れず、またこれを越えるとマイクロ波がスロット
４から出難くなり効率が悪くなる。

照射筒３の縮重は０．６乃至０．８■λｃであることが
好ましく、横巾は０．１６乃至０．３２　来λＣである
ことが望ましい。

第３図及び第４図に厚さ及び幅が一定の固形状の食品で
ある被加熱物５を示す。被加熱物５は搬送コンベヤーに
乗せられてＢ方向に連続的に移動する。第３図に示すよ
うに被加熱物５はマイクロ波加熱により加熱されて被加
熱部６を形成する。

この被加熱部６は巾せまく深さが全巾にわたり一定であ
ることが望ましい。前述のように被加熱物５がＢ方向に
移動すると、第４図に示すよう被加熱物の全面が層状加
熱され、食品として理想的な加熱状態となる。

照射筒３の断面は、マイクロ波照射領域の中央部の電界
を少し強くしたい時は、第２ｄ図に示すように、断面の
内側の中央部を広くし、逆に外側の電界を少し強くした
い時は、第２ｅ図に示すように、断面の内側の両端の巾
を広くする。

前記照射筒３は被加熱物５に対し、第１図に示すような
垂直方向許りでなく、例えば水平方向すなわち横方向等
の色々の方向に照射することができる。また、コンベヤ
ーに載って移動中の被加熱物５の両側から同時に同一部
位をまたは異なった部品を照射することもできる。

ｙｔ数のマイクロ波加熱装置２００を配置して被加熱物
５を時間間隔を置いてマイクロ波加熱する場合、被加熱
物５の内部伝熱により温度分布を均一化することができ
る。すなわち、高塩分食品等誘電損失が大きく、とりわ
け温度上昇とともに損失が大きくなる被加熱物５の場合
、その表面が過熱されるので、被加熱物５内部の温度を
自由に調節して温度の分布を均一にするため、上述した
ように複数のマイクロ波加熱装置２（）０を配置して加
熱にインターバルを持たせることが有効である。

また、照射筒３から被加熱物に照射する電界長さは被加
熱物５の巾とほぼ同一にすることが望ましいことが判明
した。すなわち、電界長さが被加熱物５の巾より短い場
合、被加熱物５の周縁付近が加熱し難く、また電界長さ
が長い場合は周禄部が過熱されることになる。

また、被加熱物５の搬送に際し、その最短辺すなわち厚
さを高さ方向（ｆｉｌｌ送ベルト上の）にとり、その最
長辺を搬送方向にとることが望ましいことが判明した。

また、照射筒開口端と被加熱物５の加熱表面との間隔は
７乃至１３ｍｍが好適であり、これ以下では電界の不均
一性が発生し、またこれを越えるとマイクロ波が被加熱
物以外のところへ逃げて加熱効率が悪くなる問題が発生
する。

（第１実験例） 被加熱物５は、１％の食塩を含むアルギンゲルの固体を
１００１００Ｘ１００Ｘ３０の直方体にしてマイラーフ
ィルムで包んで形成した。これを本発明による照射筒を
有する第１加熱装置１００、ホーン形照射筒を有する第
２加熱装置１０２、及びスロットアンテナ形照射筒を有
する第３加熱装置１０４を使用して上方から下向きに加
熱した。

第１加熱方法では、被加熱物５を静止させ、１、０　Ｋ
　Ｗで２０秒間加熱し、赤外線映像装置で温度測定した
。第２加熱方法では、被加熱物を速度１３ｃｍ／ｍｉｎ
で移動させながら、１．０　Ｋ　Ｗで加熱し、赤外線映
像装置で温度測定した。

測定結果は、第５図に示す通りである。すなわち、第５
図ａ、ｂ、ｃはそれぞれ第１加熱装置１００、第２加熱
装置１０２、第３加熱装置１０４を使用した測定結果で
あり、温度分布図（１）は第１加熱方法による被加熱物
５の表面の温度分布を示し、温度分布図（２）は第２加
熱方法による被加熱物５の中央部表面の巾方向の温度分
布を示す。

（第２実験例） 被加熱物５は、固体を１００Ｘ１００Ｘ１００Ｘ３０の
直方体を呈するアルギン酸ゲルである。加熱は、第６図
に示すように、被加熱物５を速度１３　ｃｍ／ｍｉｎで
移動させ、上方に本発明による加熱装置１１０．１１２
を被加熱物との間にｌ　Ｏ，５ｕの間隔を置いて配置し
、また下方に同じく本発明による加熱装置１１４．１１
６を被加熱物５との間に８．０市の間隔を置いて配置し
て行った。すなわち、（１）加熱装置１１０（１，３Ｋ
Ｗ）による加熱（２）インターバル１５秒 （３）加熱装置１１４　（０，７５ＫＷ）による加熱（
４）インターバル４５秒 （５）加熱装置１１２　（０，７５ＫＷ）による加熱（
６）インターバル１５秒 （７）加熱装置１１６（０，６ＫＷ）による加熱の順序
で加熱処理し、被加熱物５の中心部であって上面から深
さ５ｍｍ、１５ｍｍ、２５ｍｍのところを熱電対で温度
測定した。すなわち、複数個の被加熱物サンプルをつく
り、第１サンプルは上記（１）の加熱後温度測定し、第
２サンプルは上記（１）、（３）の加熱後温度測定し、
第３サンプルは上記（１）、（３）、（５）の加熱後温
度測定し、第４サンプルは上記（１）、（３）、（５）
、（７）の加熱後温度測定した。その測定結果は第７図
に示す通りであり、最終的に被加熱物の各部位が略同−
温度となり、均一加熱がなされていることが明らかとな
った。

（発明の効果） 以上の構成になる本発明によれば、前゛記スロット板２
のスロット４から照射筒３の内部に放射されるマイクロ
波を、該照射筒の内部で直接及び間接に拡散してこれを
混合状態としながら該照射筒の開口端から均一な電波と
して厚さ及び巾の略−定な被加熱物に照射し、これを均
等に加熱することができる。従って、前述のように従来
困難であった食品の層状加熱も行うことができるように
なった。

また、スロットの形状と大きさを、照射筒の寸法、数量
、配置、該照射筒と被加熱物との相対的関係、被加熱物
の搬送速度等を調節することにより該被加熱物に最適の
加熱状態を容易に作り出すことができる。

さらに、本発明は食塩含有食品等のように透電損失の大
きな食品に適用しても均一加熱を有効に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマイクロ波加熱装置の縦方向断面図、
第２ａ図は第１図の装置の底面図、第２ｂ図及び第２Ｃ
図はスロットの他の実施例の平面図、第２ｄ図及び第２
ｅ図は照射筒の他の実施例の断面図、第３図及び第４図
は本発明の装置による被加熱物の層状加熱作業を説明す
る斜視図、第５図は第１実験例の説明図、第６図は第２
実験例の加熱方法の説明図、第７図は第２実験例の実験
結果のグラフ図、第８図は本発明の実施例のマイクロ波
加熱システムの説明図である。 １・・・・導波管、２・・・・スロット板、３・・・・
照射筒、４・・・・スロット、　　５・・・・被加熱物
、６・・・・被加熱部、　　７・・・・搬送コンベヤー
。 第３図　　　　第４図 第５図 ａｌ）　　　　　　　　　　Ｃ 第８図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波発生装置と、該マイクロ波発生装置に
   一端を接続した直状筒形導波管と、ほぼ中央にスロット
   を有し前記導波管の他端を閉鎖するスロット板と、前記
   導波管の反対側で前記スロット板よりほぼ垂直に延出し
   開口端を有する照射筒とを包含し；前記スロット板のス
   ロットの長手方向が被加熱物の進行方向に対し約４５°
   ないし９０°の角度を有し、前記照射筒が前記スロット
   とほぼ同心で且つ該スロットの寸法より大きい内側断面
   を有するマイクロ波加熱装置。
2. （２）前記スロットの長さが（０．５〜０．６２）■λ
   ｃで、巾が（０．０６５〜０．１３）■λｃである請求
   項（１）記載のマイクロ波加熱装置。
3. （３）前記照射筒の高さが（０．２５〜０．３３）■λ
   ｃで、横巾が（０．１６〜０．３２）■λｃで、縦巾が
   （０．６〜０．８）■λｃである請求項（１）記載のマ
   イクロ波加熱装置。
4. （４）前記導波管がエアー導入管を連通されている請求
   項（１）記載のマイクロ波加熱装置。
5. （５）請求項（１）記載のマイクロ波加熱装置を被加熱
   物の搬送路の両側に間隔を置いて交互に配置したマイク
   ロ波加熱システム。
6. （６）マイクロ波発生装置により発生したマイクロ波を
   、被加熱物の進行方向に平行な表面を有するスロット板
   のスロットから、該スロット板にほぼ垂直に接続し前記
   スロットとほぼ同心で該スロットの寸法より大きい寸法
   の照射筒を通じて、被加熱物に照射して加熱するマイク
   ロ波加熱方法。