JPH1027685A - マイクロ波を利用した液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加熱液体をマイクロ波で連続的に加熱して
被加熱液体を短時間で加熱、殺菌し、かつ、熱に弱い被
加熱液体であっても組成変化を生じさせないで加熱、殺
菌することのできるマイクロ波を利用した液体加熱装置
を提供すること。 【解決手段】 加熱部５０、冷却部５１、加圧部５２を
備えると共に、これら加熱部５０、冷却部５１、加圧部
５２を通るように設けたフッ素樹脂管５３を備え、上記
加圧部５２によってフッ素樹脂管５３内を流れる被加熱
液体６１に圧力を加え、加圧されて流れる被加熱液体６
１をマイクロ波で加熱すると共に、加熱後に直ちに冷却
する構成としてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を利用
して、カレ−、ジャムのような流動性のある液体や、薬
液等の液体を加熱する液体加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波を利用した従来の液体加熱装
置を図１０に示す。この液体加熱装置のマイクロ波発生
装置１は、筒状の共振器２と、導波管３を介してこの共
振器２に連結したマイクロ波発振器４とから構成されて
いる。

【０００３】５はセラミック等の電気絶縁性材料で形成
されたパイプ状の加熱管で、共振器２の内部を貫通する
ように設けられ、一端側は管路６を介してポンプ７に接
続され、他端側は管路８を介してフラッシュ蒸留槽９に
接続されている。

【０００４】また、上記したポンプ７とフラッシュ蒸留
槽９は管路１０で接続され、ポンプ７、管路６、加熱管
５、管路８、フラッシュ蒸留槽９、管路１０で被加熱液
体（例えば、薬液等）１１の循環経路を形成している。

【０００５】ポンプ７から管路６を介して加熱管５内に
被加熱液体１１を連続的に供給すると、被加熱液体１１
が共振器２内に送り込まれる。共振器２内では加熱管５
内の被加熱液体１１がマイクロ波照射によって加熱され
る。

【０００６】マイクロ波で加熱された被加熱液体１１
は、管路８を通ってフラッシュ蒸留槽９内に導かれる。
フラッシュ蒸留槽９は内部が低圧となっており、フラッ
シュ蒸留槽９内に噴射されることによりマイクロ波によ
って加熱された被加熱液体１１が急激に蒸留される。

【０００７】上記のようにしてフラッシュ蒸留槽９に送
り込まれた被加熱液体１１は管路１０を通ってポンプ７
に送り込まれ、ポンプ７から再び加熱管５に送り込まれ
て加熱される。被加熱液体１１は、所定の温度に達する
まで上記した循環経路で加熱を繰り返し、所定温度に達
すると、フラッシュ蒸留槽９に接続された管路１２から
取り出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した液体加熱装置
は、被加熱液体１１を一時的に滞留させるフラッシュ蒸
留槽９を設け、このフラッシュ蒸留槽９と共振器２を通
る循環経路に被加熱液体１１を循環させて所定温度まで
加熱するようになっているので、加熱に時間がかかり、
被加熱液体１１を急速に加熱、殺菌することができな
い。

【０００９】また、加熱に時間がかかると、熱に対して
弱い被加熱液体１１はその組成が変化し、品質が低下す
る。

【００１０】上記した実情にかんがみ、本発明は被加熱
液体を短時間で加熱、殺菌することができ、しかも、被
加熱液体の組成を変化させずに加熱殺菌することができ
るマイクロ波を利用した液体加熱装置を開発することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明では、マイクロ波加熱手段、冷却手段及び
加圧手段とを順次配設すると共に、これらマイクロ波加
熱手段、冷却手段、加圧手段を連通させた耐熱性の移送
管を設け、上記移送管内を流れる被加熱液体を加圧し、
被加熱液体の加圧状態下に被加熱液体をマイクロ波で加
熱すると共に、加熱後直ちに冷却する構成としたことを
特徴とするマイクロ波を利用した液体加熱装置を提案す
る。

【００１２】また、上記した発明のマイクロ波加熱手段
は、複数のマイクロ波発振器と、各々のマイクロ波発振
器を加熱室に連結する導波管を設け、導波管を介して加
熱室に供給するマイクロ波の照射口を９０度位置を変え
た２ケ所、または、１２０度位置を変えた３ケ所に設け
る構成とすることができる。

【００１３】さらに、被加熱液体が冷却を必要としない
場合は、マイクロ波加熱手段と加圧手段とを備えると共
に、これらマイクロ波加熱手段と加圧手段とを連通させ
た耐熱性の移送管を設け、上記移送管内を流れる被加熱
液体を加圧し、被加熱液体の加圧状態下に被加熱液体を
マイクロ波で加熱するようにしてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面に沿って説明する。図１は、本発明の第１実施形態
を示す液体加熱装置の構成図であり、図２は同装置に備
えたマイクロ波発生装置を示す簡略的な側面図であり、
図３は上記マイクロ波発生装置の一部切欠き簡略正面図
である。

【００１５】これらの図面において、液体加熱装置は、
加熱部５０、冷却部５１、加圧部５２を順次備えると共
に、これら加熱部５０、冷却部５１、加圧部５２を通る
ようにして設けたパイプ状のフッ素樹脂管５３を備えて
構成してある。なお、このフッ素樹脂管５３は他の耐熱
材料で被加熱液体の移送管として構成することができ
る。

【００１６】加熱部５０は、図２及び図３に示すマイク
ロ波発生装置５４で構成してあり、このマイクロ波発生
装置５４は、円筒状のマイクロ波加熱室５５と、２つの
マイクロ波発振器５６、５７とを備え、上記加熱室５５
とマイクロ波発振器５６、５７とは導波管５８、５９で
連結してある。

【００１７】上記した導波管５８、５９と連結する加熱
室５５の照射口５５ａ、５５ｂは、加熱室５５の筒軸周
りに対し９０度向きを変えて設けてあり、また、図３に
示すように、一方の照射口５５ａは、加熱室５５の一方
側の端壁部５５ｄ寄りに、他方の照射口５５ｂは加熱室
の他方側の端壁部５５ｃ寄りに各々設けてある。

【００１８】上記した加熱室５５の内部には、加熱室５
５の筒軸方向に沿って配設したフッ素樹脂管５３がこの
加熱室５５を貫通させるようにして設けてある。また、
この加熱室５５内には、耐熱性に優れたフッ素樹脂６０
を内装し、加熱された被加熱液体によって高温となった
フッ素樹脂管５３が加熱室５５内で膨張するのを防止す
る構成としてある。

【００１９】冷却部５１は、冷媒を用いた冷却器で構成
してあり、この冷却器５１は加熱部５０の後段に設けて
フッ素樹脂管５３を連通し、樹脂管５３内を流れる被加
熱液体６１がこの冷却器５１を通過する間に被加熱液体
６１を冷却するようにしてある。

【００２０】加圧部５２は、冷却部５１に続いてフッ素
樹脂管５３を連通させ、フッ素樹脂管５３内を流れる被
加熱液体６１に圧力を加えるものである。この加圧部５
２は、例えば、フッ素樹脂管５３の所定箇所５２ａの断
面径を図１に示すように縮小形成し、フッ素樹脂管５３
の内部通路の一部を狭くするようにしたオリフィスとし
て形成してある。このオリフィスによって加圧部５２に
至るまでの被加熱液体６１、つまり、、加熱部５０、冷
却部５１を通る被加熱液体６１が加圧される。

【００２１】上記した液体加熱装置は、カレ−、ジャム
等の流動性食品や薬液等の液体を加熱対象とし、この被
加熱液体６１をフッ素樹脂管５３の一端側５３ａから樹
脂管５３内に連続的に注入して図１及び図３の実線矢印
で示す方向に所定の速度で流す。

【００２２】フッ素樹脂管５３内を流れる被加熱液体６
１は、加圧部５２のオリフィスによって大気圧（１気
圧）以上に加圧され、この加圧状態の下で被加熱液体６
１を加熱部５０でマイクロ波加熱する。

【００２３】マイクロ波発振器５６、５７から出力され
たマイクロ波は、各々の導波管５８、５９を通って加熱
室５５の照射口５５ａ、５５ｂから加熱室５５内に導入
される。上記した照射口５５ａ、５５ｂは、加熱室５５
の筒軸に対し９０度向きを変えてあることから、加熱室
５５内には一様に電気力線が分布する。

【００２４】図４は、円形導波管の基本モ−ドであるＴ
Ｅ₁₁モ−ドによってマイクロ波を照射した場合の導波管
５８内の電気力線分布を示したもので、実線部分が加熱
に寄与する電気力線で、一点鎖線部分が磁力線（加熱に
寄与しない）となり、これによって図５に示すような低
温部６２が生じる。

【００２５】加熱室５５の一ケ所から加熱室５５内にマ
イクロ波を供給した場合、加熱室５５内は図４と同様の
電気力線となり、フッ素樹脂管５３内を流れる被加熱液
体６１はこの電気力線によって加熱される。

【００２６】つまり、フッ素樹脂管５３の管軸に直交す
る断面径が１インチ以下のように小さければ、被加熱液
体６１を均一に加熱させることができるが、１インチ以
上のフッ素樹脂管５３を使用すると、図５のような加熱
分布になり、フッ素樹脂管５３内部の被加熱液体６１の
縁が２ケ所温度が低くなる。また、食塩等を含むマイク
ロ波加熱し易い被加熱液体６１を加熱する場合、被加熱
液体６１の中心温度が周辺の温度より低くなって被加熱
液体６１に温度ムラが生じてしまう。

【００２７】一方、図６は、加熱室５５の２ケ所からこ
の加熱室５５内に上記と同様のＴＥ₁₁モ−ドでマイクロ
波を供給したときの、上記加熱室５５内の電気力線分布
を示したものである。この図から分かるように、加熱室
５５内には均一に電気力線が分布される。このことか
ら、断面径の大きいフッ素樹脂管５３を使用した場合に
おいても、被加熱液体６１を温度ムラなく均一に加熱す
ることができる。また、２ケ所より干渉なく加熱室５５
にマイクロ波を供給できるので、被加熱液体をより高温
まで加熱することができる。

【００２８】被加熱液体６１は、加圧状態の下で加熱さ
れることから、１００℃以上に加熱することができ、上
記加熱室５５では、被加熱液体６１を目的とする温度、
例えば、１５０℃まで加熱する。

【００２９】加熱部５０で上記温度まで加熱した被加熱
液体６１は、加熱部５０を出ると直ちに冷却部５１に入
り、この冷却部５１で急速に冷却される。したがって、
加熱時間を長くすることによって組成が変化する被加熱
液体６１においても組成を変化させることなく加熱や殺
菌を行なうことができる。このようにして、加熱された
被加熱液体６１は、フッ素樹脂管５３の他端側５３ｂか
ら取り出す。

【００３０】上記した加熱部５０でのマイクロ波加熱に
ついては、マイクロ波電力を調整して温度制御するよう
にしているので、加熱温度の異なる様々な被加熱液体６
１を加熱、殺菌することができる。

【００３１】図７は、加熱部５０を構成するマイクロ波
発生装置５４の他の例を示したもので、このマイクロ波
発生装置６３は、マイクロ波加熱室６４に３つのマイク
ロ波発振器６５、６６、６７を各々の導波管６８、６
９、７０で接続して構成してある。

【００３２】導波管６８、６９、７０と連結する加熱室
６４の照射口６４ａ、６４ｂ、６４ｃは、加熱室６４の
筒軸周りに対し１２０度づつ位置を変え、また、筒軸方
向に所定間隔をおいて配設してある。

【００３３】これら３つのマイクロ波発振器６５、６
６、６７からＴＥ₁₁モ−ドでマイクロ波を照射すると、
加熱室６４内には図８に示すように電気力線が分布し、
フッ素樹脂管５３内を流れる被加熱液体６１を一層効率
良く加熱することができる。また、３ケ所より干渉なく
加熱室５５にマイクロ波を供給できるので、被加熱液体
６１を更に高温まで加熱することができる。

【００３４】図９は本発明の第２実施形態を示したもの
で、この液体加熱装置は、加熱部７１と加圧部７２及び
これら加熱部７１と加圧部７２を通通させたフッ素樹脂
管７３とから構成してある。

【００３５】加熱部７１及び加圧部７２は、第１の実施
形態で示した加熱部５０及び加圧部５２と同様で、加熱
部７１はマイクロ波発生装置５４で構成し、加圧部７２
はオリフィスで構成してある。この液体加熱装置は、加
圧部７２によって大気圧（１気圧）以上に加圧した被加
熱液体６１を加熱部７１で１００℃以上に加熱して被加
熱液体６１を加熱する。

【００３６】上記した液体加熱装置は、１００℃以上に
加熱しても組成が変化しない被加熱液体６１の加熱や殺
菌に適している。また、半導体製造過程における洗浄
液、エッチング液などの加熱に利用することができる。

【００３７】

【発明の効果】上記した通り、本発明に係る液体加熱装
置は、被加熱液体を加圧状態の下で所定の温度まで加熱
し、その後、直ちに冷却する構成となっているので、被
加熱液体を連続的に所定温度まで加熱することができ、
また、複数の照射口よりマイクロ波を干渉なく効率よく
加熱部に供給でき、しかも被加熱液体の温度分布がよ
く、したがって、加熱時間が短縮して加熱効率が向上す
る。

【００３８】また、急速加熱の後、直ちに冷却すること
により、タンパク質を含む被加熱液体のような熱に対し
て弱い被加熱液体についても、加熱や殺菌をすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す液体加熱装置の
構成図である。

【図２】上記装置に備えたマイクロ波発生装置の簡略的
な側面図である。

【図３】上記マイクロ波発生装置の一部切欠き簡略正面
図である。

【図４】導波管内の電気力線分布を示した図である。

【図５】導波管内の加熱分布を示した図である。

【図６】加熱室内に２ケ所からマイクロ波を照射したと
きの加熱室内の電気力線分布を示した図である。

【図７】他の例を示すマイクロ波発生装置の簡略的な側
面図である。

【図８】加熱室内に３ケ所からマイクロ波を照射したと
きの加熱室内の電気力線分布を示した図である。

【図９】本発明の第２実施形態を示す液体加熱装置の構
成図である。

【図１０】従来の液体加熱装置の簡略図である。

【符号の説明】

５０ 加熱部 ５１ 冷却部 ５２ 加圧部 ５３ フッ素樹脂管 ５４ マイクロ波発生装置 ５５ マイクロ波加熱室 ５６、５７ マイクロ波発振器 ５８、５９ 導波管 ６１ 被加熱液体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波加熱手段、冷却手段及び加圧
   手段とを順次配設すると共に、これらマイクロ波加熱手
   段、冷却手段、加圧手段を連通させた耐熱性の移送管を
   設け、上記移送管内を流れる被加熱液体を加圧し、被加
   熱液体の加圧状態下に被加熱液体をマイクロ波で加熱す
   ると共に、加熱後直ちに冷却する構成としたことを特徴
   とするマイクロ波を利用した液体加熱装置。
2. 【請求項２】 マイクロ波加熱手段と加圧手段とを備え
   ると共に、これらマイクロ波加熱手段と加圧手段とを連
   通させた耐熱性の移送管を設け、上記移送管内を流れる
   被加熱液体を加圧し、被加熱液体の加圧状態下に被加熱
   液体をマイクロ波で加熱する構成としたことを特徴とす
   るマイクロ波を利用した液体加熱装置。
3. 【請求項３】 マイクロ波加熱手段が、複数のマイクロ
   波発振器と、各々のマイクロ波発振器を加熱室に連結す
   る導波管とを有し、導波管を介して加熱室に供給するマ
   イクロ波の照射口を９０度位置を変えた２ケ所、また
   は、１２０度位置を変えた３ケ所に設けたことを特徴と
   する請求項（１）記載のマイクロ波を利用した液体加熱
   装置。