(57)【要約】【課題】加熱室内に回転する攪拌羽根を設ける以外の方法で、被処理物をムラなく加熱できるマイクロ波を用いた加熱装置を提供する。【解決手段】本発明の加熱装置１０は、被処理物を収容する有底円筒状の内部空間の開口部３２が斜め上方に位置するように、回転軸３４ｂが斜め上方に傾くように配置された回転ドラム３０と、開口部３２から内部空間に向けてマイクロ波を照射するマイクロ波照射部２２を有し、マイクロ波照射時に開口部３２を覆う蓋部２０と、を備え、回転ドラム３０は、内部空間を規定する内周面３３と、開口部３２の反対側に位置する内周面３３の端部を塞ぐ底面３４と、底面３４の中央に位置し、底面３４側から開口部３２側に突出する突出部３６と、内周面３３の周方向に複数設けられ、内周面３３から突出部３６側に延在して被処理物を突出部３６に誘導する羽根と、を備えている。【選択図】図３
2018161121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を収容する有底円筒状の内部空間の開口部が斜め上方に位置するように、回転軸が斜め上方に傾くように配置された回転ドラムと、
前記開口部から前記内部空間に向けてマイクロ波を照射するマイクロ波照射部を有し、マイクロ波照射時に前記開口部を覆う蓋部と、を備え、
前記回転ドラムは、
前記内部空間を規定する内周面と、
前記開口部の反対側に位置する前記内周面の端部を塞ぐ底面と、
前記底面の中央に位置し、前記底面から前記開口部側に突出する突出部と、
前記内周面の周方向に複数設けられ、前記内周面から前記突出部側に延在して前記被処理物を前記突出部に誘導する羽根と、を備え、
前記突出部は、前記回転軸に沿った断面で見たときに、前記突出部の側面に対応する２つの線分の間の距離が前記底面側から前記開口部側に向かって短くなる形状を有しており、
前記２つの線分は、それぞれ最速降下曲線の一部になっていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記最速降下曲線の一部は、前記底面に交わる水平線に対する前記底面の傾斜角度を角度θ２としたときに、前記底面と成す前記突出部側の角度θ１が角度θ２±５度の範囲内の直線を円の回転中心が通る直線として描かれたサイクロイド曲線の一部を基にしたものであることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記羽根は、平板状であり、
前記羽根は、前記突出部側の先端部が前記突出部から離間していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
隣接する前記羽根の前記先端部の間の離間距離が、少なくとも前記マイクロ波の波長より長いことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転ドラムを有し、ヒータ加熱によって焙煎を行う焙煎装置が開示されている。
【０００３】
一方、特許文献２には、コーヒー豆の焙煎に使用する加熱方式として、直火式、熱風式、半熱風式、遠赤外線式、赤外線式、マイクロ波式、過熱水蒸気式等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０４９２５号公報
【特許文献２】特開２０１６−３２４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、焙煎等を行う場合、被処理物をムラなく加熱できることが重要であるが、マイクロ波を用いる場合、焙煎等を行うための加熱室内に攪拌羽根を設け、その攪拌羽根を回転させることで被処理物を万遍なくかき混ぜるようにすると、攪拌羽根と加熱室の間でスパークが発生するおそれがあり、攪拌羽根を用いて被処理物をかき混ぜる手法を採用することが困難である。
したがって、加熱室内に回転する攪拌羽根を設ける以外の方法で、被処理物をムラなく加熱できるようにする必要がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加熱室内に回転する攪拌羽根を設ける以外の方法で、被処理物をムラなく加熱できるマイクロ波を用いた加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の加熱装置は、被処理物を収容する有底円筒状の内部空間の開口部が斜め上方に位置するように、回転軸が斜め上方に傾くように配置された回転ドラムと、前記開口部から前記内部空間に向けてマイクロ波を照射するマイクロ波照射部を有し、マイクロ波照射時に前記開口部を覆う蓋部と、を備え、前記回転ドラムは、前記内部空間を規定する内周面と、前記開口部の反対側に位置する前記内周面の端部を塞ぐ底面と、前記底面の中央に位置し、前記底面から前記開口部側に突出する突出部と、前記内周面の周方向に複数設けられ、前記内周面から前記突出部側に延在して前記被処理物を前記突出部に誘導する羽根と、を備えている。
【０００８】
（２）上記（１）の構成において、前記突出部は、前記回転軸に沿った断面で見たときに、前記突出部の側面に対応する２つの線分の間の距離が前記底面側から前記開口部側に向かって短くなる形状を有している。
【０００９】
（３）上記（２）の構成において、前記２つの線分は、それぞれ最速降下曲線の一部になっている。
【００１０】
（４）上記（３）の構成において、前記最速降下曲線の一部は、前記底面に交わる水平線に対する前記底面の傾斜角度を角度θ２としたときに、前記底面と成す前記突出部側の角度θ１が角度θ２±５度の範囲内の直線を円の回転中心が通る直線として描かれたサイクロイド曲線の一部を基にしたものである。
【００１１】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの構成において、前記羽根は、平板状であり、前記羽根は、前記突出部側の先端部が前記突出部から離間している。
【００１２】
（６）上記（５）の構成において、隣接する前記羽根の前記先端部の間の離間距離が、少なくとも前記マイクロ波の波長より長い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加熱室内に回転する攪拌羽根を設ける以外の方法で、被処理物をムラなく加熱できるマイクロ波を用いた加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施形態の加熱装置の斜視図である。
【図２】本発明に係る実施形態の回転ドラムの開口部側を見た回転ドラムの斜視図である。
【図３】本発明に係る実施形態の回転ドラム及び回転駆動手段を主に図示した鉛直方向の断面図である。
【図４】本発明に係る実施形態の突出部を回転軸に沿った断面で見たときに、突出部の側面に対応する２つの線分が最速降下曲線の一部で構成されていることを説明するための図である。
【図５】本発明に係る実施形態の回転ドラム内に被処理物を入れて回転ドラムを回転させたときの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００１６】
図１は本発明に係る実施形態の加熱装置１０の斜視図であり、図２は回転ドラム３０の開口部３２側を見た回転ドラム３０の斜視図であり、図３は回転ドラム３０及び回転駆動手段３１を主に図示した鉛直方向の断面図である。
なお、図３では断面に位置する部分だけを示し、奥側に見える部分の図示を省略しており、また、回転駆動手段３１の内部構造の図示を省略している。
【００１７】
加熱装置１０は、例えば、コーヒー豆やゴマ等の粒子状の被処理物を好適に加熱し、焙煎することができる装置である。
加熱装置１０は、図１に示すように、蓋部２０と、マイクロ波導波管２１を通じてマイクロ波を蓋部２０のマイクロ波照射部２２に供給するマイクロ波発生手段（図示せず）と、回転ドラム３０と、回転ドラム３０を回転させる回転駆動手段３１と、を備えている。
なお、図示を省略しているが、回転ドラム３０及び回転移動手段３１は、一体的に水平方向（両矢印Ｘ参照）に移動する移動機構で支持されている。
【００１８】
例えば、マイクロ波発生手段は、一般的に加熱に用いるマイクロ波が発生できるものであれば、特に限定されるものではないが、本実施形態では、波長が約１２．２ｃｍで、発振周波数が約２．４５ＧＨｚのマグネトロンを用いている。
【００１９】
蓋部２０は、設置用の梁２３に対して支持部２４を介して固定されており、マイクロ波照射時に、回転ドラム３０の開口部３２（図２及び図３参照）を覆い、マイクロ波が漏洩することを防止する。
なお、蓋部２０は、回転ドラム３０から若干離間しており、回転ドラム３０の回転を妨げないように配置されている。
【００２０】
また、加熱装置１０は、上述のように、回転ドラム３０及び回転駆動手段３１（図３参照）を一緒に水平方向（図１の両矢印Ｘ参照）に移動させる移動機構（図示せず）を備え、回転ドラム３０を図１に示す回転ドラム３０の開口部３２（図２及び図３参照）が蓋部２０に覆われた位置から覆われない位置に移動することができるようになっている。
【００２１】
したがって、回転ドラム３０の開口部３２（図２及び図３参照）が蓋部２０に覆われない位置に回転ドラム３０を位置させることで、回転ドラム３０内への被処理物の投入及び回転ドラム３０内からの被処理物の取り出しが行えるようになっている。
【００２２】
回転ドラム３０は、図２及び図３に示すように、被処理物を収容する有底円筒状の内部空間を規定する円筒状の内周面３３を形成する周壁部３３ａと、開口部３２の反対側に位置する内周面３３の端部を塞ぐ底面３４を形成する底壁部３４ａと、を備えている。
【００２３】
なお、有底円筒状の内部空間の深さＤｐは、本実施形態では約４００ｍｍとしているが、深さＤｐは被処理物を適量回転ドラム３０に投入し、回転ドラム３０の回転中に、被処理物が回転ドラム３０の上部の開口部３２から外部にこぼれ落ちない程度の深さとするように決めればよく、後述するように、回転ドラム３０内に羽根３７等を設けることを考慮すると、有底円筒状の内部空間の深さＤｐは２００ｍｍ以上としておくことが好ましい。
【００２４】
また、回転ドラム３０は、図３に示すように、開口部３２の外周に設けられ、外側に延在するフランジ部３２ａを有し、蓋部２０との間の隙間からマイクロ波が漏洩し難くなっている。
なお、周壁部３３ａの外周面には、フランジ部３２ａとの間で段差ができない程度の厚みを有する断熱材３５が巻かれている。
【００２５】
さらに、回転ドラム３０は、底面３４の中央に対応する底壁部３４ａの外面の位置から外側に延在する回転軸３４ｂを備え、その回転軸３４ｂに駆動モータと減速機を備える回転駆動手段３１が接続されており、回転ドラム３０は回転軸３４ｂを中心として回転するようになっている。
【００２６】
そして、回転ドラム３０は、底面３４の中央に位置し、底面３４から開口部３２側に向けて突出する突出部３６と、底面３４側に設けられ、内周面３３の周方向に複数設けられた内周面３３から突出部３６側に延在する羽根３７（図２参照）と、を備えている。
【００２７】
なお、本実施形態では、突出部３６を別部材で作製し、底面３４に対してねじ固定するようにしているが、底面３４を形成する底壁部３４ａに一体形成したものであってもよい。
また、本実施形態では、羽根３７は、外形がほぼ正方形の平板状の板材を用い、その板材を内周面３３を形成する周壁部３３ａ及び底面３４を形成する底壁部３４ａの双方に溶接するようにしているが、例えば、周壁部３３ａ又は底壁部３４ａのいずれか一方に溶接するようにしてもよいし、用いる板材の外形は、正方形に限定される必要はなく、長方形であってもよい。
ただし、周壁部３３ａ及び底壁部３４ａの双方に板材を溶接して羽根３７を形成するほうが安定した羽根３７の固定ができるため好ましい。
【００２８】
次に、被処理物の加熱処理等との関連を説明しながら、回転ドラム３０について、より詳細に説明する。
例えば、回転ドラム３０が水平、又は、下側に傾斜していると、被処理物が回転ドラム３０の開口部３２から流れ出ることになるため、被処理物を収容する有底円筒状の内部空間の開口部３２が上方に位置するように回転ドラム３０を設置する必要がある。
【００２９】
一方、被処理物は、羽根３７によって均一な加熱が促進されるように攪拌されるが、その具体的な状態は、羽根３７が回転ドラム３０の下側に位置するときに、被処理物が羽根３７に捕捉され、回転ドラム３０の回転に伴って、被処理物が羽根３７によって上側に掬い上げられて行き、羽根３７が下側に傾斜する状態になると、その捕捉された被処理物が傾斜に沿って落下することで攪拌される。
【００３０】
ここで、回転ドラム３０を鉛直に設置すると、開口部３２は上方に位置し、上述のような被処理物が開口部３２から流れ出る問題はないものの、羽根３７のところに集まらない被処理物が発生するため、羽根３７による被処理物の良好な掬い上げができない。
このことから、被処理物が回転ドラム３０から流れ出ることがなく、かつ、被処理物が羽根３７によって良好に捕捉されるようにするために、回転ドラム３０は、被処理物を収容する有底円筒状の内部空間の開口部３２が斜め上方に位置するように設置し、下側に位置する羽根３７のところに被処理物が集まり、良好に被処理物が羽根３７に捕捉されるようにすることが好ましい。
【００３１】
このため、図３に示すように、回転ドラム３０は、被処理物を収容する有底円筒状の内部空間の開口部３２が斜め上方に位置するように、回転軸３４ｂが、水平面ＨＯに対して角度θだけ斜め上方に傾くように配置されているのが好ましい。
本実施形態では、角度θを約４０度にしているが、角度θは、例えば、２０度以上、６０度以下が好ましく、３０度以上、５０度以下がより好ましい。
【００３２】
また、後ほど詳細に説明するが、被処理物が、突出部３６上を好適に流れることで、均一な加熱がより一層促進されるため、羽根３７から落下する被処理物が突出部３６に向かうようにすることが好ましい。
【００３３】
ここで、図３に示す羽根３７の内周面３３に沿った長さＬ１が長いと、底面３４から離れた位置でも被処理物が掬い上げられることが可能となり、そのような離れた位置で掬い上げられた被処理物は、羽根３７から落下するときに、突出部３６に向かい難い。
【００３４】
このため、羽根３７の内周面３３に沿った底面３４からの長さＬ１は、羽根３７から被処理物が落下するときに突出部３６上に好適に被処理物が降り注ぐ程度の長さに設定されていることが好ましい。
【００３５】
例えば、回転ドラム３０が斜めに設置されていることから、羽根３７から落下する被処理物は、底面３４側に集まるように流れながら落下することを考慮すると、突出部３６の底面３４からの突出高さｈに対して長さＬ１を６倍以内程度とするのが好ましく、５倍以内程度とすることがより好ましい。
本実施形態では、突出部３６の突出高さｈを約２６．７ｍｍとしているので、長さＬ１を約１００ｍｍとして突出高さｈの５倍以内の長さに設定している。
【００３６】
また、羽根３７の底面３４に沿った長さＬ２が短いと、羽根３７によって掬い上げることができる被処理物の量が減少するとともに、突出部３６から離れた位置から被処理物が落下することになり、被処理物が突出部３６に誘導され難くなる。
【００３７】
一方で、羽根３７の長さＬ２が長く、羽根３７が突出部３６に重なる位置まで延在していると、羽根３７から突出部３６に向かって羽根３７上を流れる被処理物が、羽根３７と突出部３６との重なり部分で受けられるため、被処理物の流動性が低下して攪拌効率が低下するおそれがある。
【００３８】
このため、羽根３７の底面３４に沿った長さＬ２は、被処理物を良好に突出部３６に向かって流れるように誘導できる突出部３６側の位置まで延在する長さを有しつつ、且つ、羽根３７の突出部３６側の先端部３７ａが突出部３６から離間している程度の長さにとどめることが好ましい。
なお、羽根３７の突出部３６側の先端部３７ａが突出部３６から離間していると、突出部３６に対して被処理物が幾分ランダムに降り注ぐ状態にもなるため、攪拌効率をより一層高めることができ、均一な加熱処理が行えるようになる。
【００３９】
例えば、図３に示すように、内周面３３から突出部３６に接触するまでの距離Ｌ３は、内周面３３の内径Ｄ１と突出部３６の底面３４側の直径Ｗ１とを用いると、距離Ｌ３＝（Ｄ１−Ｗ１）／２として求められる。
そして、上述のように、羽根３７の底面３４に沿った長さＬ２が長すぎず、且つ、短すぎないようにするために、長さＬ２は、距離Ｌ３に対して０．８倍から０．６倍程度の長さであることが好ましい。
【００４０】
本実施形態では、内径Ｄ１が約５００ｍｍで、直径Ｗ１が約２０６ｍｍであるのに対して、長さＬ２を約１００ｍｍとして、約１４７ｍｍの距離Ｌ３に対して０．６８倍程度の長さとしている。
なお、羽根３７の角部が鋭角であると、マイクロ波によるスパークが発生する場合があるため、羽根３７の角部は面取りされていることが好ましく、図３に示すように、本実施形態の羽根３７の角部はＲ１０ｍｍの面取りを行っている。
【００４１】
一方、回転ドラム３０の回転速度が遅すぎると、突出部３６に向かって落下する高さまで被処理物が掬い上げられる前に被処理物の多くが落下し、逆に、回転速度が速すぎると、突出部３６に向かって好適に落下する位置を通り過ぎてから落下する被処理物の量が増えることになる。
【００４２】
したがって、例えば、被処理物がおよそコーヒー豆程度の大きさである場合には、回転ドラム３０の回転速度を２０ｒｐｍ以上、４０ｒｐｍ以下の範囲にすることが好ましい。
ただし、回転ドラム３０の適切な回転速度は、被処理物の質量、形状及び投入量等によるところもあることから、それらの違いに対応して回転速度の調節が可能なように、加熱装置１０自体は、回転ドラム３０の回転速度が、５ｒｐｍから６０ｒｐｍ程度の範囲で調節できるようになっていることが好ましい。
【００４３】
ところで、回転ドラム３０は、加熱処理時の温度に耐えることができ、また、錆等が発生し難い素材で形成されていることが好ましく、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属で形成されていることが好ましい。
【００４４】
一方、ステンレス等の金属は、マイクロ波をシールドするため、隣接する羽根３７同士の距離が短いと、被処理物に対してマイクロ波が照射され難くなる。
ここで、図２に示すように、隣接する羽根３７同士の離間距離が最も短くなるのは、羽根３７の突出部３６側の先端部３７ａである。
【００４５】
このことから、このマイクロ波が羽根３７によって被処理物に照射され難くなることを抑制するために、隣接する羽根３７の先端部３７ａの間の離間距離Ｄ２が、少なくともマイクロ波の波長より長いことが好ましい。
【００４６】
例えば、本実施形態では、マイクロ波の波長が約１２．２ｃｍであることから、隣接する羽根３７の先端部３７ａの間の離間距離Ｄ２を約１３ｃｍとして、離間距離Ｄ２がマイクロ波の波長よりも長い距離であるようにしている。
【００４７】
一方、本実施形態では、上述のように、内周面３３の内径Ｄ１を約５００ｍｍにしているが内径Ｄ１が小さくなりすぎる、つまり、加熱室となる回転ドラム３０内の空間体積が小さくなりすぎると、加熱室となる回転ドラム３０内に効率よくマイクロ波を入れることができなくなる。
このため、例えば、本実施形態の発振周波数が約２．４５ＧＨｚ（マイクロ波の波長が約１２．２ｃｍ）の場合、内径Ｄ１は２００ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４８】
なお、本実施形態では、図２に示すように、内周面３３の周方向に均等間隔で７枚の羽根３７が設けられているが、設ける羽根３７の数は、内周面３３の内径Ｄ１に応じて増減させてよい。
【００４９】
ただし、羽根３７の数は、周方向に均等間隔で羽根３７を配置したときに、隣接する羽根３７の先端部３７ａの間の離間距離Ｄ２がマイクロ波の波長より長い距離が取れる程度の数にすることが好ましい。
【００５０】
ところで、マイクロ波を照射したときに、ステンレス等の金属の壁面、例えば、内周面３３、底面３４、羽根３７及び突出部３６等の近くよりも、その壁面から離れているほうが、電磁界強度が大きく、被処理物を効率的に加熱することができる。
また、この電磁界強度の違いを考えると、その壁面に接触している被処理物の部分と、その壁面に接触していない部分とでは加熱効率に差がでることも考えられる。
【００５１】
したがって、理想的には、マイクロ波を被処理物に照射するときに、被処理物が宙に浮いていることが好ましい。
そこで、本実施形態では、突出部３６を設けることで、そのような状態を作り出すようにしており、以下、詳しく説明する。
【００５２】
図１に示すように、マイクロ波導波管２１は、蓋部２０の中央に接続されており、蓋部２０の中央がマイクロ波照射部２２になっている。
このため、マイクロ波は、回転ドラム３０の中央に向けて強く照射されており、その位置に突出部３６が設けられている。
【００５３】
そして、図３に示すように、羽根３７から落下した被処理物は、矢印Ｙで示すように、突出部３６上を滑るように流れ、そして、突出部３６の開口部３２の先端側から開口部３２に近づく方向に向けて空中に放出される。
このため、被処理物が宙に浮いた状態のときに効率よくマイクロ波を被処理物に照射することができ、同時に被処理物が拡散するため均一に加熱処理することができる。
【００５４】
ここで、壁面からの距離が取れるように被処理物を突出部３６から放出するためには、突出部３６上を滑るときの被処理物の速度が速いほうが好ましい。
そのためには、突出部３６は、図３に示す回転軸３４ｂに沿った断面で見たときに、突出部３６の側面に対応する２つの線分３６ａ間の距離が底面３４側から開口部３２側に向かって短くなる形状を有するものとして、傾斜面を形成するようになっていることが好ましい。
本実施形態では、突出部３６の底面３４側の直径Ｗ１が約２０６ｍｍであるのに対し、開口部３２側の端面の直径Ｗ２を約１００ｍｍにして傾斜面を形成している。
【００５５】
さらに、本実施形態では、被処理物が突出部３６上を滑るときの速度が最も速くなるようにするために、２つの線分３６ａが、それぞれ最速降下曲線の一部として構成されるようにした傾斜面としており、以下、具体的に説明する。
【００５６】
定直線に沿って円が滑らずに回転するときの円周上の定点の軌跡で描かれる曲線は、サイクロイド曲線と呼ばれており、このサイクロイド曲線を上下逆さまにした曲線は、最速降下曲線と呼ばれ、２点間を結ぶ多数の直線や曲線の中で、物体がこの２点間の間を最も速く進む曲線になる。
【００５７】
図４は、回転軸３４ｂに沿った断面で見たときに、突出部３６の側面に対応する２つの線分３６ａが最速降下曲線の一部で構成されていることを説明するための図である。
図４では、上側にサイクロイド曲線の一部を描いた図を示しており、下側にそのサイクロイド曲線の一部を上下反転させた最速降下曲線を描くと共に、突出部３６の一部（ハッチング部分参照）を併せて図示している。
なお、図４の下側に描かれている突出部３６の一部は、図３における回転軸３４ｂの中心軸線よりも上側に位置する部分であり、回転軸３４ｂの中心軸線をＦ軸として示している。
【００５８】
図４に示すように、Ｘ軸を定直線として、そのＸ軸上を半径ｒ＝２０ｍｍの円が滑らずに円が半回転（１８０度回転）したときの定点Ｐの描いた曲線（サイクロイド曲線の一部の曲線）を上下反転させ、丁度、半回転（１８０度回転）した位置の最速降下曲線の位置が突出部３６の側面の開口部３２側の端部Ｐ１の位置に位置するようにし、この最速降下曲線と底面３４（図３参照）とが交わる突出部３６の底面３４側の端部Ｐ２までの間の最速降下曲線の部分が線分３６ａに対応している。
【００５９】
図４では、回転軸３４ｂに沿った断面（鉛直断面）で見たときの上側の部分に対応する突出部３６の側面に対応する線分３６ａであることから、図４の下側の図に示されるように、その線分３６ａは、円の回転中心が通る直線Ｓを底面３４に交わる水平線として描かれたサイクロイド曲線の一部を基にして上下を逆さまにした最速降下曲線の一部になっている。
【００６０】
しかしながら、例えば、図３の下側の突出部３６の側面に対応する線分３６ａについては、円の回転中心が通る直線Ｓを底面３４に交わる水平線として描かれたサイクロイド曲線の一部を基にして上下を逆さまにした最速降下曲線の一部にはなっていない。
【００６１】
当然、鉛直断面以外の回転軸３４ｂに沿った断面における線分３６ａについても、円の回転中心が通る直線Ｓを底面３４に交わる水平線として描かれたサイクロイド曲線の一部を基にして上下を逆さまにした最速降下曲線の一部にはならないため、回転軸３４ｂに沿った任意の周方向の角度位置で取った断面における線分３６ａを表す表現について、以下、説明する。
【００６２】
図３に示すように、底面３４は水平面ＨＯに対して角度θ２で傾斜しているので、底面３４に交わる水平線を考えたときに、その水平線に対する底面３４の傾斜角度は角度θ２になっている。
なお、上述したように、本実施形態では角度θが約４０度であるので角度θ２は約５０度になっている。
【００６３】
そして、図４の下側の図に、その角度θ２に対応する直線ＬＮ（底面３４に交わる水平線に対応する直線）を示しているが、この直線ＬＮと直線Ｓは平行の関係にあるので、最速降下曲線の基となるサイクロイド曲線を描く円の回転中心が通る直線Ｓと底面３４とが成す突出部３６側の角度を角度θ１とすると、角度θ１と角度θ２は等しい角度になっている。
【００６４】
この角度θ１は、図４の下側の図に示すＦ軸を中心として、直線Ｓ及び突出部３６の断面（ハッチング部分参照）を回転させたとしても変わることがない。
つまり、例えば、図３の下側の突出部３６の側面に対応する線分３６ａの部分に対応する最速降下曲線の基となるサイクロイド曲線を描く円の回転中心が通る直線Ｓも底面３４との間で成す突出部３６側の角度は角度θ１になっている。
【００６５】
このことから、回転軸３４ｂに沿った任意の周方向の角度位置で取った断面において、突出部３６の側面に対応する線分３６ａは、底面３４に対して突出部３６側の角度が角度θ１となる直線Ｓ上を円の回転中心が通るようにして描かれたサイクロイド曲線の一部を基にした最速降下曲線の一部になっている。
【００６６】
ただし、この角度θ１と角度θ２が製造上、完全に一致するとは言えないので、例えば、角度θ１が角度θ２±５度程度の範囲であるとすると、回転軸３４ｂに沿った任意の周方向の角度位置で取った断面で見たときに、突出部３６の側面に対応する２つの線分３６ａは、それぞれ底面３４に交わる水平線に対する底面３４の傾斜角度を角度θ２としたときに、底面３４と成す突出部３６側の角度θ１が角度θ２±５度の範囲内の直線を円の回転中心が通る直線Ｓとして描かれたサイクロイド曲線の一部を基にした最速降下曲線の一部になっていると言える。
【００６７】
なお、図４では、サイクロイド曲線を描く円の半径ｒが２０ｍｍである場合について示したが、必ずしも、半径ｒは２０ｍｍである必要はなく、突出部３６の突出高さｈ（図３参照）等に応じて適切な半径ｒの円を選択するようにすればよい。
【００６８】
図５は以上のような構成を有する回転ドラム３０内に被処理物を入れて回転ドラム３０を回転させたときの写真である。
なお、被処理物としてはコーヒー豆を用いている。
図５を見るとわかるように、中央の突出部３６に向かって落下したコーヒー豆が突出部３６によって左右に偏りなく攪拌されるとともに、良好に回転ドラム３０のステンレスの表面から離れるように勢いよく空中に放出されており、効率よく、且つ、均一に加熱できる状態になっていることがわかる。
【００６９】
以上、具体的な実施形態に基づいて本発明の加熱装置１０について説明してきたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではない。
例えば、本発明の加熱装置１０の使用用途は、コーヒー豆やゴマ等の食品の焙煎に限定されるものではなく、食品以外のものを加熱する使用用途に用いられてもよいことは言うまでもない。
【００７０】
また、被処理物の形状は、コーヒー豆やゴマ等のように粒子状であるものに限られる必要はなく、例えば、粉状や液状のものであってもよい。
【００７１】
さらに、上記実施形態では、羽根３７が底面３４に対して垂直に設けられている場合について示したが、羽根３７は底面３４に対して傾斜するように設けられていてもよい。
【００７２】
ただし、底面３４に対して羽根３７が傾斜して設けられている場合よりも垂直に設けられているほうが、被処理物の加熱状態が良好であったことから、羽根３７は底面３４に対して垂直に設けられているほうが好ましい。
【００７３】
このように、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を施したものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００７４】
１０  加熱装置
２０  蓋部
２１  マイクロ波導波管
２２  マイクロ波照射部
２３  梁
２４  支持部
３０  回転ドラム
３１  回転駆動手段
３２  開口部
３２ａ  フランジ部
３３  内周面
３３ａ  周壁部
３４  底面
３４ａ  底壁部
３４ｂ  回転軸
３５  断熱材
３６  突出部
３６ａ  線分
３７  羽根
３７ａ  先端部
Ｄ１  内径
Ｄ２  離間距離
Ｄｐ  深さ
ｈ  突出高さ
ＨＯ  水平面
Ｌ１，Ｌ２  長さ
Ｌ３  距離
ＬＮ  直線
Ｐ  定点
Ｐ１，Ｐ２  端部
ｒ  半径
Ｓ  直線
Ｗ１，Ｗ２  直径
θ，θ１，θ２  角度
【図１】
2018161121.tif 000003
【図２】
2018161121.tif 000004
【図３】
2018161121.tif 000005
【図４】
2018161121.tif 000006
【図５】
2018161121.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月20日(2017.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を収容する有底円筒状の内部空間の開口部が斜め上方に位置するように、回転軸が斜め上方に傾くように配置された回転ドラムと、
前記開口部から前記内部空間に向けてマイクロ波を照射するマイクロ波照射部を有し、マイクロ波照射時に前記開口部を覆う蓋部と、を備え、
前記回転ドラムは、
前記内部空間を規定する内周面と、
前記開口部の反対側に位置する前記内周面の端部を塞ぐ底面と、
前記底面の中央に位置し、前記底面から前記開口部側に突出する突出部と、
前記内周面の周方向に複数設けられ、前記内周面から前記突出部側に延在して前記被処理物を前記突出部に誘導する羽根と、を備えていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記回転ドラムが、前記突出部に向かって、前記被処理物を落下させる回転速度で回転することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。