(57)【要約】      （修正有）【課題】電極間に配置される負荷に対して放電によって与えられる作用を、より均一に近づける高電圧発生装置及び調理器の提供。【解決手段】第１電極３と、第１電極と対向する位置に設けられた第２電極４と、第１電極に電圧を印加する電源２と、第１電極と第２電極との間に配置される負荷１００と第１電極との間の距離を、負荷の表面方向において均一に近づける均一化手段とを備えた、高電圧発生装置１。又、該高電圧発生装置と食品を収容する容器を加熱する加熱装置とを備えた調理器。【選択図】図１
2019216625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極と対向する位置に設けられた第２電極と、
前記第１電極に電圧を印加する電源と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置される負荷と前記第１電極との間の距離を、前記負荷の表面方向において均一に近づける均一化手段とを備えた
高電圧発生装置。
【請求項２】
前記均一化手段は、前記第１電極と前記第２電極との間に配置される負荷を回転又は振動させる装置を備えた
請求項１に記載の高電圧発生装置。
【請求項３】
前記均一化手段は、前記第１電極と前記第２電極のいずれか又は両方を回転させる装置を備えた
請求項１に記載の高電圧発生装置。
【請求項４】
前記第１電極は、第１部分と第２部分とを含み、
前記第２電極は、第１部分と第２部分とを含み、
前記第１電極の前記第１部分と、前記第２電極の前記第１部分とが対向し、
前記第１電極の前記第２部分と、前記第２電極の前記第２部分とが対向しており、
前記第１電極の前記第１部分と前記第２電極の前記第１部分との間の距離は、前記第１電極の前記第２部分と前記第２電極の前記第２部分との間の距離と異なる
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の高電圧発生装置。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極とが対向する方向における、前記第１電極と前記第２電極との間の距離を変化させる装置を備えた
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の高電圧発生装置。
【請求項６】
前記電源が前記第１電極に電圧を印加した後に、前記第１電極と前記第２電極との間の距離が大きくされ、
前記電源が前記第１電極に印加する電圧の値は、前記第１電極と前記第２電極との間の距離が大きくされる前よりも、大きくされた後の方が、大きい値である
請求項５に記載の高電圧発生装置。
【請求項７】
負荷を大きさによって第１群と第２群とに分別する分別装置と、
前記第１電極は、第１部分と第２部分とを含み、
前記第２電極は、第１部分と第２部分とを含み、
前記第１電極の前記第１部分と、前記第２電極の前記第１部分とが前記第１群を挟んで対向し、
前記第１電極の前記第２部分と、前記第２電極の前記第２部分とが前記第２群を挟んで対向しており、
前記第１電極の前記第１部分と前記第２電極の前記第１部分との間の距離は、前記第１電極の前記第２部分と前記第２電極の前記第２部分との間の距離と異なる
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の高電圧発生装置。
【請求項８】
前記第２電極は、食品を収容する容器である
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の高電圧発生装置。
【請求項９】
請求項８に記載の高電圧発生装置と、
前記容器を加熱する加熱装置とを備えた
調理器。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の高電圧発生装置と、
食品を収容する容器と、
前記容器を加熱する加熱装置とを備えた
調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を負荷に印加する電源を備えた高電圧発生装置および調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の金属箔電極の間に生ジャガイモを挟み、電極から生ジャガイモに電子パルスを印加する電子処理方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６３３８７号公報（第４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、生ジャガイモに電子パルスを印加することが記載されているが、電子パルスを印加する時間または印加電圧の大きさをいかに制御するかについて、記載されていない。特許文献１に例示された条件で電子パルスを印加した場合でも、負荷である食品の種類、量、大きさ、または配置によっては、負荷に対する電子パルスの印加に過不足が生じる可能性があり、過不足が生じると負荷において所望の処理効果が得られなくなってしまう。このため、負荷に印加される電子パルスを均一に近づけることが望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、電極間に配置される負荷に対して放電によって与えられる作用を、より均一に近づける高電圧発生装置および調理器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る高電圧発生装置は、第１電極と、前記第１電極と対向する位置に設けられた第２電極と、前記第１電極に電圧を印加する電源と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置される負荷と前記第１電極との間の距離を、前記負荷の表面方向において均一に近づける均一化手段とを備えたものである。
【０００７】
本発明に係る調理器は、前記高電圧発生装置と、食品を収容する容器と、前記容器を加熱する加熱装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１電極と第２電極との間に負荷が配置されているときに、負荷と第１電極との間の距離を、負荷の表面方向において均一に近づけるため、放電によって負荷に与えられる作用を、負荷の表面方向において均一に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る高電圧発生装置１の概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係る高電圧発生装置１の振動装置６の作用を説明する図である。
【図３】実施の形態１に係る高電圧発生装置１の電気的および制御的な構成を説明する図である。
【図４】実施の形態２に係る高電圧発生装置１の概略構成図である。
【図５】実施の形態３に係る高電圧発生装置１の第１電極３および第２電極４の構成例を説明する図である。
【図６】実施の形態３に係る分別装置８を説明する図である。
【図７】実施の形態４に係る高電圧発生装置１の第１電極３および第２電極４の構成例を説明する図である。
【図８】第１電極３と負荷１００との距離が異なる条件において、印加電圧を上昇させたときに第１電極３に流れる電流の違いを説明する図である。
【図９】実施の形態５に係る調理器４０の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る高電圧発生装置および調理器の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す高電圧発生装置または調理器は、本発明の高電圧発生装置および調理器が適用される機器の一例を示すものであり、図面に示された態様によって本発明の適用機器が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これらは説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。
【００１１】
以下で説明する実施の形態において、「放電」とは、一対の電極間に気体がある状態で電極に電圧を加えたときに、電極間の気体が絶縁破壊して電極間に電流が流れることをいう。また、「通電」とは、電極と食品等の負荷とが接触している状態で電極に電圧を加えたときに、電極間に電流が流れることをいう。放電と通電のいずれの場合でも、一方の電極に印加されたエネルギーは、食品等の負荷を介して他方の電極に到達する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る高電圧発生装置１の概略構成図である。高電圧発生装置１は、電源２と、第１電極３と、第１電極３と対向して配置された第２電極４と、制御部５と、均一化手段としての振動装置６とを備える。図１に示すように、第１電極３と第２電極４との間に、負荷１００が配置される。負荷１００は、たとえば豆、野菜などの食品である。
【００１３】
電源２は、数十ｋＶ（たとえば１０ｋＶ〜１５ｋＶ）の高電圧を、第１電極３にパルス印加する装置である。電源２は、たとえば、直流電源と、昇圧用トランスと、スイッチング回路とを備えた構成とすることができる。この場合、電源２は、数十Ｖの直流電源を数十ｋＶに昇圧し、昇圧後の直流をスイッチングにより交流として出力してもよいし、数十Ｖの直流電源をスイッチングして交流を作り、この交流を数十ｋＶに昇圧して出力してもよい。
【００１４】
第１電極３は、導電性を有する金属で構成されており、電源２に電気的に接続される。第１電極３の形状は特に限定されないが、たとえば針形状とすることができる。針形状の第１電極３は、針の先端が第２電極４及び負荷１００に向くようにして配置される。複数の針形状の第１電極３を設けるのが好ましく、その場合には、第１電極３と第２電極４との対向方向と直交する方向に沿って複数の第１電極３が並んで配置される。そのほか、第１電極３をメッシュ形状とすることもでき、その場合には第１電極３で負荷１００の上方を覆うようにするとよい。
【００１５】
第２電極４は、導電性を有する金属で構成されており、第１電極３との間に間隔をあけて配置される。本実施の形態の第２電極４は、容器の形状をしており、負荷１００を収容する。第２電極４とは別に、負荷１００を収容する容器を設けてもよい。この場合、第２電極４の形状は特に限定されないが、絶縁材料で構成された容器の底に対向して配置された平板形状またはメッシュ形状とすることができる。
【００１６】
第１電極３、第２電極４、および負荷１００は、水中ではなく、空気中に配置される。電源２が第１電極３に電圧を印加すると、第１電極３と第２電極４とは互いに逆極性、すなわち一方がプラスの電位であって他方がマイナスの電位となる。第１電極３と負荷１００とが接触していない場合には、第１電極３に高電圧が印加されると、放電が生じ、放電エネルギー（電流）は負荷１００の表面もしくは負荷１００の内部を経由して、第２電極４に到達する。他方、第１電極３と負荷１００とが接触している場合には、第１電極３に高電圧が印加されると、第１電極３から負荷１００に直接的に高電圧が印加され、通電エネルギー（電流）は、負荷１００の表面もしくは負荷１００の内部を経由して第２電極４に到達する。
【００１７】
振動装置６は、負荷１００に振動を与えて負荷１００の向きまたは位置を変更する装置である。本実施の形態の振動装置６は、容器として機能する第２電極４を振動させることで、第２電極４の上に載置されている負荷１００の向きまたは位置を変更させる。負荷１００の向きまたは位置を変更することで、第１電極３と負荷１００との距離を、負荷１００の表面方向において均一に近づける。ここで、負荷１００の表面方向とは、負荷１００の第１電極３と対向する面に沿った方向であり、本実施の形態では、第１電極３と第２電極４とが対向する方向に直交する方向である。振動装置６は、たとえば、回転軸と、回転軸を回転させるモータと、回転軸に偏心して固定された振動板とを備える。この振動装置６の振動板を第２電極４に固定し、モータを動作させて振動板を振動させることで、振動板を介して第２電極４を振動させる。
【００１８】
図２は、実施の形態１に係る高電圧発生装置１の振動装置６の作用を説明する図である。図２では、負荷１００が豆である場合を例に、振動装置６の作用を説明する。図２の上段は、容器を兼ねた第２電極４に負荷１００が入れられている状態を示しており、負荷１００の大きさおよび向きは様々であり、また負荷１００同士の隙間の大きさも様々な状態である。また、破線で示すように負荷１００全体の表面には凹凸がある。この状態で振動装置６が動作して第２電極４に振動が加えられると、第２電極４内の負荷１００も振動してその向きまたは位置を変え、負荷１００同士の隙間が縮小され、図２の下段に示す状態となる。負荷１００の向きまたは位置が変わった結果、図２の下段において破線で示すように、負荷１００全体の第１電極３と対向する面の凹凸は減って平らに近づく。そうすると、図１に示した第１電極３と負荷１００全体の第１電極３と対向する面との距離も、均一に近づく。
【００１９】
図３は、実施の形態１に係る高電圧発生装置１の電気的および制御的な構成を説明する図である。
【００２０】
制御部５は、電源２の動作および振動装置６の動作を制御する。制御部５は、専用のハードウェア、またはメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）で構成される。制御部５が専用のハードウェアである場合、制御部５は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御部５が実現する各機能のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能を一つのハードウェアで実現してもよい。制御部５がＣＰＵの場合、制御部５が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部５の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。
【００２１】
ここで、電源２が第１電極３に電圧を印加した場合の電流の流れ方を、図３を用いて説明する。第１電極３と第２電極４との間に放電が生じるか通電が生じるかについては、インピーダンスにより決定される。図３では、第１電極３と負荷１００との間のインピーダンスＡ、負荷１００のインピーダンスＣ、および負荷１００と第２電極４との間のインピーダンスＢを図示している。
【００２２】
第１電極３と負荷１００とが接触していない場合、両者の間には空気が介在し、図３のインピーダンスＡは空気のインピーダンスである。空気のインピーダンスは極大であるため、絶縁破壊が起きて放電が発生しない限り、第１電極３と負荷１００との間に電流は流れない。電源２からの印加電圧が漸次増加されて所定値を超えると、絶縁破壊により放電が起こり、イオンが発生する。これにより、空気中を電流が流れることになり、次なる負荷１００のインピーダンスＣに向かって電流が流れようとする。
【００２３】
負荷１００のインピーダンスＣは、負荷１００の状態に応じて変化するが、負荷１００において最も低インピーダンスとなる経路で電流が流れることになる。たとえば、負荷１００が乾燥状態の豆である場合、インピーダンスＣが最小となる経路は豆の表面伝いであるため、放電による電流は、当初は豆の表面を伝ってインピーダンスＢに向かうことになる。そして、第１電極３への電圧印加の継続によって豆の状態が変化して、豆の内部を通る経路が最小のインピーダンスＣを有することになると、放電による電流は、負荷１００の内部、すなわち豆の内部を通ってインピーダンスＢに向かうことになる。
【００２４】
本実施の形態では、負荷１００を容器型の第２電極４に収容していて負荷１００と第２電極４とが接触しているため、インピーダンスＢはゼロである。したがって、第１電極３と負荷１００とが接触していない場合には、インピーダンスＡにて絶縁破壊が起きると、インピーダンスＣを介して放電現象が成立する。
【００２５】
他方、第１電極３と負荷１００とが接触している場合には、インピーダンスＡはゼロであるため放電は発生せず、インピーダンスＣに向かって通電が生じる。負荷１００が豆である場合、インピーダンスＣが最小となる経路は豆の表面伝いであるため、通電による電流は、当初は豆の表面を伝ってインピーダンスＢに向かうことになる。そして、第１電極３への電圧印加の継続によって豆の状態が変化して、豆の内部を通る経路が最小のインピーダンスＣを有することになると、通電による電流は、負荷１００の内部、すなわち豆の内部を通ってインピーダンスＢに向かうことになる。
【００２６】
第１電極３と第２電極４との間に放電または通電現象を生じさせることで、第１電極３と第２電極４との間に位置する負荷１００に対し、電流が流れることによる衝撃波を与えることができる。負荷１００に衝撃波を与えることにより、負荷１００の状態を変化させて、たとえば負荷１００が乾燥状態の豆であればその吸水性を向上させることができる。
【００２７】
次に、負荷１００が豆である場合を例に、本実施の形態の高電圧発生装置１の動作を説明する。容器を兼ねた第２電極４の中に複数の負荷１００が入れられた状態で、振動装置６は第２電極４および負荷１００に振動を加える。そうすると、図２で説明したように、負荷１００の表面が平らに近づき、第１電極３（図１参照）と負荷１００のそれぞれとの距離も均一に近づく。その後、第１電極３に高電圧が印加される。第１電極３に高電圧が印加されると、第１電極３と負荷１００とが接触していない場合には、第１電極３と負荷１００との間に放電が発生する。第１電極３と負荷１００とが接触している場合には、通電が発生する。放電または通電が発生すると、負荷１００に電流が流れることによる衝撃波が加えられ、負荷１００の状態を変化させる。
【００２８】
本実施の形態によれば、振動装置６が負荷１００を振動させるため、第１電極３と複数の負荷１００のそれぞれとの距離が均一に近づく。このため、負荷１００に印加される電圧は、負荷１００の分布方向において均一に近づく。したがって、第１電極３と負荷１００との間に生じる放電あるいは通電が、負荷１００の分布方向、において均一に近づき、負荷１００に与えられる衝撃波も均一に近づく。これにより、衝撃波による負荷１００の状態変化のばらつきを軽減させることができる。負荷１００に衝撃波を与えることにより、負荷１００の状態を変化させて、たとえば負荷１００が乾燥状態の豆であればその吸水性を向上させることができる。
【００２９】
（変形例１）
振動装置６に代えて、あるいはこれに加えて、複数の負荷１００を回転させる回転装置を均一化手段として設けることもできる。この場合、回転装置はたとえば、回転軸と、回転軸を回転させるモータと、回転軸に固定される回転板とを備える。この回転装置の回転板を、第２電極４に固定し、モータを動作させて回転板を回転させることで、第２電極４および第２電極４内の負荷１００を回転させる。好ましくは、回転板は第２電極４の中心に固定され、回転装置によって第２電極４はその中心点を中心に平面視で時計回りあるいは反時計回りに回転する。
【００３０】
この変形例１の高電圧発生装置１は、容器を兼ねた第２電極４の中に複数の負荷１００が入れられた状態で、回転装置が第２電極４および負荷１００を回転させる。負荷１００が回転している状態で、電源２は、第１電極３に電圧を印加する。
【００３１】
第１電極３の先端のある一点に着目すると、複数の負荷１００全体の第１電極３と対向する面に凹凸がある場合には、第１電極３の先端と負荷１００との距離は、負荷１００が回転することで変化する。第１電極３から第２電極４に向かって放電を発生させようとした場合、第１電極３の先端と負荷１００との距離が最も小さい箇所において絶縁破壊が生じ、放電が形成される。第１電極３の先端と負荷１００との距離が最も小さい箇所は、負荷１００が回転することで変化し、複数の負荷１００のうち放電によって電流が流れる部分も変化する。このため、複数の負荷１００の一部にのみ衝撃波が与えられるのを抑制でき、複数の負荷１００に与えられる衝撃波を均一に近づけることができる。また、負荷１００を回転させることで、第１電極３が複数の負荷１００の一部のみを覆っている場合でも、複数の負荷１００の広い分布範囲に高電圧を印加させることができる。
【００３２】
なお、負荷１００が回転することで第１電極３と負荷１００との最短距離が小さくなると、より小さい電圧で放電を生じさせることができるので、距離が小さいほど電源２が印加する電圧の値を小さくするとよい。逆に、第１電極３と負荷１００との最短距離が大きくなると、放電を生じさせるのにより大きな電圧が必要となるため、電源２が印加する電圧の値を大きくするとよい。
【００３３】
（変形例２）
振動装置６に代えて、あるいはこれに加えて、負荷１００を移動させる移動装置を均一化手段として設けることもできる。この場合、移動装置はたとえば、負荷１００を一定方向に移動させるベルトコンベア、あるいは負荷１００を直進往復動作させる装置とすることができる。
【００３４】
変形例２の高電圧発生装置１は、容器を兼ねた第２電極４の中に複数の負荷１００が入れられた状態で、移動装置が第２電極４および負荷１００を移動させる。負荷１００が移動している状態で、電源２は、第１電極３に電圧を印加する。
【００３５】
この変形例２においても変形例１と同様に、複数の負荷１００の表面に凹凸がある場合には、第１電極３の先端と負荷１００との距離が最も小さい箇所は、負荷１００が移動することで変化し、負荷１００において放電によって電流が流れる部分も変化する。このため、負荷１００の一部にのみ衝撃波が与えられるのを抑制でき、複数の負荷１００に与えられる衝撃波を均一に近づけることができる。また、負荷１００を移動させることで、第１電極３が複数の負荷１００の一部のみを覆っている場合でも、負荷１００の広い分布範囲に高電圧を印加させることができる。
【００３６】
実施の形態２．
本実施の形態では、均一化手段の他の例として、第１電極３を回転させる構成を説明する。本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００３７】
図４は、実施の形態２に係る高電圧発生装置１の概略構成図である。本実施の形態の高電圧発生装置１は、第１電極３を回転させる回転装置７を備える。回転装置７は、たとえば、回転軸と、回転軸を回転させるモータと、回転軸に固定された回転板とを備える。この回転装置７の回転板を第１電極３に固定し、モータを動作させて回転板を平面視で時計回りあるいは反時計回りに回転させることで、回転板を介して第１電極３を回転させる。
【００３８】
次に、負荷１００が豆である場合を例に、本実施の形態の高電圧発生装置１の動作を説明する。容器を兼ねた第２電極４の中に複数の負荷１００が入れられた状態で、回転装置７は第１電極３を回転させる。第１電極３が回転している状態で、電源２は、第１電極３に電圧を印加する。
【００３９】
第１電極３から第２電極４に向かって衝撃波を発生させる場合、第１電極３の先端と負荷１００との距離が最も小さい箇所において絶縁破壊が生じ、放電が形成される。第１電極３の先端と負荷１００との距離が最も小さい箇所は、第１電極３が回転することで変化し、放電によって電流が流れる負荷１００の部分も変化する。
【００４０】
このため、本実施の形態によれば、複数の負荷１００に印加される電圧を均一に近づけることができる。したがって、負荷１００の一部にのみ衝撃波が与えられるのを抑制でき、負荷１００に与えられる衝撃波を均一に近づけることができる。
【００４１】
また、第１電極３は、負荷１００とは異なりその重量および寸法は予め定まっている。このため、第１電極３を回転させるのに十分な出力の回転装置７を用いればよく、負荷１００を回転させる場合のように回転装置７の出力に余裕を持たせておく必要もない。このため、回転装置７を小型化することもできる。また、第１電極３を回転させることで、第１電極３が負荷１００の一部のみを覆っている場合でも、負荷１００の広い範囲に高電圧を印加させることができる。
【００４２】
実施の形態３．
本実施の形態では、第１電極３と第２電極４との間の距離が互いに異なる２以上の部分を形成した例を説明する。本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００４３】
図５は、実施の形態３に係る高電圧発生装置１の第１電極３および第２電極４の構成例を説明する図である。本実施の形態では、第１電極３は複数の部分を有し、図５に示すように、第１部分３ａ、第２部分３ｂ、第３部分３ｃ、第４部分３ｄと区別して称する。また、容器を兼ねた第２電極４も複数の部分を有し、第１部分４ａ、第２部分４ｂ、第３部分４ｃ、第４部分４ｄと区別して称する。第１部分４ａ〜第４部分４ｄは、容器の底を構成している。
【００４４】
第２電極４の第１部分４ａ〜第４部分４ｄの上には、大きさ（外径）によって分別された負荷が配置される。例えば、負荷が豆である場合には、外径６ｍｍの負荷が第１部分４ａ、外径７ｍｍの負荷が第２部分４ｂ、外径８ｍｍの負荷が第３部分４ｃ、外径９ｍｍの負荷が第４部分４ｄに配置される。同じ大きさの負荷は、第２電極４の表面からの高さが概ね一様となる。
【００４５】
図５では、第１電極３の第１部分３ａ〜第４部分３ｄと、これらに対向する第２電極４の第１部分４ａ〜第４部分４ｄとの間の距離を、それぞれＬａ〜Ｌｄで示している。距離Ｌａ〜Ｌｄは、互いに異なる。具体的には、第１電極３の第１部分３ａ〜第４部分３ｄは、負荷の表面からの距離が互いに概ね同じになるような高さ位置に、配置される。上述のように１ｍｍ単位で外径が異なる負荷を分別した場合には、第２電極４の表面を基準とした第１電極３の第１部分３ａ〜第４部分３ｄの距離Ｌａ〜Ｌｄは、第１部分３ａ〜第４部分３ｄの順に、１ｍｍ単位で大きくなっている。
【００４６】
このように、第１電極３と第２電極４の対向する部分同士の距離を、両者の間に配置される負荷の大きさ（外径）によって異ならせ、負荷からの距離を第１電極３の第１部分３ａ〜第４部分３ｄの間で均一にする。この状態で、電源２は第１電極３の第１部分３ａ〜第４部分３ｄに電圧を印加する。このようにすることで、大きさによって分別された負荷までの距離を均一に近づけることができ、放電または通電によって電流が流れることによる衝撃波を、大きさの異なる複数の負荷に均一に与えることができる。
【００４７】
図６は、実施の形態３に係る分別装置８を説明する図である。分別装置８は、大きさ（外径）の異なる負荷１００を、その大きさによって少なくとも第１群と第２群とに分別する装置である。本実施の形態では、４群に負荷１００を分別する。分別装置８は、対向配置された第１プレート８１と第２プレート８２とを有し、第１プレート８１と第２プレート８２との間を進行方向Ｄ１に沿って負荷１００が移動する。第１プレート８１は、進行方向Ｄ１に沿って下降するように傾斜しており、この傾斜を利用して負荷１００が滑りながらあるいは転がりながら移動する。また、第２プレート８２は、進行方向Ｄ１に沿って、第１プレート８１よりも大きい角度で下降するように傾斜している。このような構成により、第１プレート８１と第２プレート８２との間の距離は、進行方向Ｄ１に沿って小さくなっている。
【００４８】
第１プレート８１と第２プレート８２との間を進行方向Ｄ１に沿って負荷１００が移動すると、第１プレート８１と第２プレート８２との距離と、負荷１００の外径と、が一致したところで、負荷１００は停止する。小さい負荷１００ほど進行方向Ｄ１の奥側位置まで移動し、大きい負荷１００ほど進行方向Ｄ１の手前側位置で停止する。このように、進行方向Ｄ１において、負荷１００の大きさによって負荷１００の停止する位置が決定される。停止した負荷１００を、その停止位置ごとに分けて収納することで、負荷１００を大きさによって分別することができる。さらに、第１プレート８１を振動させてもよい。このようにすることで、進行方向Ｄ１に沿った負荷１００の移動を促進することができる。
【００４９】
このような分別装置８を高電圧発生装置１に設けて、図５に示す容器を兼ねた第２電極４の第１部分４ａ〜第４部分４ｄに負荷１００を分別して載置するとよい。
【００５０】
なお、分別装置８は、負荷１００を大きさによって分別させることのできる装置であれば、その具体的構成は図６で例示したものに限定されない。例えば、径の異なる複数の穴が形成された板の上に負荷１００を転がらせて、負荷１００に穴を通過させることによって、負荷１００を大きさ別に分別してもよい。
【００５１】
本実施の形態によれば、第１電極３と複数種類の大きさの負荷１００との距離が均一になるようにして、第１電極３と第２電極４との距離を設定している。このため、第１電極３に電圧を印加したときに、第１電極３と負荷１００との間に生じる放電または通電を、複数の大きさの負荷１００に対して均一に発生させることができる。このため、大きさの異なる負荷１００に対して電流が流れることで与えられる衝撃波を、均一に近づけることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態に対し、実施の形態１または実施の形態２を組み合わせることができる。このようにすることで、大きさの異なる負荷１００に対して電流が流れることで与えられる衝撃波を、均一に近づけることができる。
【００５３】
実施の形態４．
本実施の形態は、実施の形態３を基本構成とし、さらに、電源２が第１電極３に電圧を印加しているときに、第１電極３と第２電極４との間の距離と印加する電圧の値とを変化させるようにしたものである。本実施の形態では、実施の形態３との相違点を中心に説明する。
【００５４】
図７は、実施の形態４に係る高電圧発生装置１の第１電極３および第２電極４の構成例を説明する図である。図７に示すように、本実施の形態の第１電極３の第１部分３ａ〜第４部分３ｄは、これに固定された装置９によって、上下に移動させられる。装置９は、たとえば、第１電極３に固定された上下に延びる軸を有し、軸が上下に移動することによって第１電極３を移動させる装置である。第１電極３が上下に移動することにより、第１電極３と第２電極４との間の距離が変化する。第１電極３が位置（ａ）にあるときの負荷との距離は、第１電極３が位置（ｂ）にあるときの負荷との距離よりも小さい。第１電極３の第１部分３ａが位置（ａ）にある場合と、位置（ｂ）にある場合とを例に、本実施の形態の動作を説明する。
【００５５】
図８は、第１電極３と負荷１００との距離が異なる条件において、印加電圧を上昇させたときに第１電極３に流れる電流の違いを説明する図である。図８の上段の３つのグラフは、電源２から第１電極３への印加電圧の値と電圧の印加時間との関係を示す。図８の下段の３つのグラフは、電源２から第１電極３に電圧が印加されたときに、第１電極３に流れる電流と電圧の印加時間との関係を示す。図８（ａ）は、図７の第１電極３の第１部分３ａが位置（ａ）にあって放電が発生するときのグラフ、図８（ｂ）は、図７の第１電極３の第１部分３ａが位置（ｂ）にあって放電が発生するときのグラフである。また、図８（ｃ）は、通電が発生するときのグラフである。図８は、第１電極３の第１部分３ａと負荷の表面との距離が、第１部分３ａの全範囲において均一であることを前提としている。
【００５６】
図８（ａ）に示すように、時間とともに電源２が第１電極３の第１部分３ａに印加する電圧Ｐを漸次上昇させていくと、第１電極３と負荷１００との間の空気層に絶縁破壊が生じて、放電が発生する。放電が発生すると、電源２から第１電極３に流れる電流は、過大となる。というのは、図３で示したように、第１電極３と負荷１００との間のインピーダンスＡが略ゼロとなるためである。放電が発生したときの電源２の印加電圧の値はＶ１であり、放電の発生を持続させるためには印加電圧Ｖ１を維持する必要がある。第１電極３の第１部分３ａが、図７の位置（ａ）にあるときには、電源２が電圧Ｖ１を第１電極３に印加することで、放電を発生させ、負荷１００に電流が流れることによる衝撃波を与えることができる。
【００５７】
次に、第１電極３の第１部分３ａの位置を、図７の位置（ｂ）に移動させたとする。位置（ｂ）にあるとき、第１電極３の第１部分３ａは、位置（ａ）にあるときよりも負荷から遠ざかっている。図８（ｂ）に示すように、時間とともに電源２が第１電極３の第１部分３ａに印加する電圧Ｐを漸次上昇させていくと、第１電極３と負荷１００との間の空気層に絶縁破壊が生じて、放電が発生する。放電が発生すると、電源２から第１電極３に流れる電流は、過大となる。というのは、図３で示したように、第１電極３と負荷１００との間のインピーダンスＡが略ゼロとなるためである。放電が発生したときの電源２の印加電圧の値はＶ２であり、放電の発生を持続させるためには印加電圧Ｖ２を維持する必要がある。ここで電圧Ｖ２は、図８（ａ）の電圧Ｖ１よりも大きい値である。第１電極３の第１部分３ａが、図７の位置（ｂ）にあるときには、電源２が電圧Ｖ２を第１電極３に印加することで、放電を発生させ、負荷１００に電流が流れることによる衝撃波を与えることができる。
【００５８】
ここで、電源２が第１電極３に印加する電圧の値が大きいほど、衝撃波のエネルギー（電流）は大きく、負荷の状態を変化させる作用も大きくなる。たとえば負荷が乾燥状態の豆であれば、衝撃波のエネルギーが大きいほど、豆の吸水性を高める効果が大きくなる。したがって、第１電極３と負荷との距離を大きくすることで、放電を発生させるために印加する電圧の値を大きくすることができ、これによって衝撃波のエネルギーを高めることができる。
【００５９】
第１電極３の第１部分３ａと負荷との間に空気層がある状態で、第１部分３ａを位置（ａ）から位置（ｂ）に移動させる例を示したが、第１部分３ａの初期位置は負荷との間に空気層を介在させるような位置に限定されない。第１電極３の第１部分３ａと負荷とが接触している、あるいは両者の距離が略ゼロである場合には、図８（ｃ）に示すように、電源２が第１電極３の第１部分３ａに印加する電圧Ｐを漸次上昇させると、第１電極３と負荷との間には放電ではなく通電が生じる。通電に必要な印加電圧Ｖ０は、図８（ｃ）に示すように、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２よりも低く、Ｖ２＞Ｖ１＞Ｖ０という関係がある。第１電極３と負荷とが接触しているときに電圧Ｖ０が最も低いのは、空気層に絶縁破壊を生じさせる必要がないためである。
【００６０】
図８（ｃ）において、印加電圧が電圧Ｐから電圧Ｖ０に変化する間に、電流の値も変化していることがわかる。これは、たとえば負荷が豆であるときに、電圧Ｐが印加されたときには豆の表面の被膜に通電が生じないが、電圧Ｖ０（Ｖ０＞Ｐ）が印加されたときには豆の表面の被膜のインピーダンス値が低下して通電が生じたことを示している。なお、図８（ｃ）のように第１電極３に印加する電圧を上昇させたときに第１電極３に流れる電流が変化した場合であっても、第１電極３と負荷とは接触しているため、このときには放電ではなく通電が発生している。
【００６１】
第１電極３の第１部分３ａと負荷とが接触していて図８（ｃ）に示すように通電が発生している状態から、第１部分３ａと負荷との間の距離を離す。距離を離すことに伴い、第１電極３に印加する電圧を大きくし、放電を発生させる。さらに、第１部分３ａと負荷との間の距離を大きくし、放電を発生させるために第１電極３に印加する電圧を大きくする。このように放電を発生させるために印加する電圧の値を大きくすることで、負荷に加えられる衝撃波のエネルギーを高めることができる。
【００６２】
次に、第１電極３に電圧を印加したときに、負荷との間に放電が発生していることを検出する手段について説明する。放電を検出する手段として、オゾンセンサ、光センサを採用することができる。オゾンセンサは、放電により発生するオゾンを検出するセンサであり、オゾン臭を検出する臭気センサであってもよい。光センサは、放電により発生する光を検出するセンサである。
【００６３】
そのほかの放電を検出する手段として、第１電極３に流れる電流を検出する電流検出器を採用することができる。図８に示されるように、第１電極３に電圧を印加すると、通電あるいは放電現象が生じて、第１電極３に流れる電流の値が略ゼロの状態から増大する。電流の値が増大するときの印加電圧の値は、通電が生じているときと放電が生じているときとでは異なる。放電が生じているときの方が、通電が生じているときよりも、印加電圧の値が大きい。言い換えると、印加電圧の値がより小さい状態で通電が生じ、印加電圧の値が大きい状態で放電が生じる。このため、印加電圧を漸次大きくしていったときに、第１電極３に流れる電流を検出する電流検出器の検出値が、閾値Ｓを増大側に超えたときの印加電圧の値を検出する。そして、その印加電圧の値が、基準値Ｕよりも大きいか否かによって、放電が発生しているか否かを検出することができる。電流検出器が検出する電流が閾値Ｓを超えたときに、印加電圧の値が基準値Ｕよりも大きければ、放電が発生しているといえる。
【００６４】
そのほか、放電を検出する手段として第１電極３に流れる電流を検出する電流検出器を用いて、他の判断基準によって放電の有無を検出することもできる。具体的には、電源２が所定の周波数で電圧をパルス印加したときに、放電が発生するに十分な電圧を印加した場合であっても、実際にはすべてのパルスにおいて放電が生じるわけではない。電源２が２００Ｈｚの周波数で電圧を印加したとすると、負荷への単位時間あたりの電圧パルス印加回数、すなわち放電の形成回数は、２００回／秒未満となる。したがって、放電が発生している場合には、電流検出器がパルス電流を検出する回数は、２００回／秒未満となる。他方、通電時には、電源２が２００Ｈｚの周波数で電圧を印加したとすると、基本的には負荷には２００回／秒のパルス電流が流れる。すなわち、通電時には、電流検出器がパルス電流を検出する回数は、２００回／秒となる。そこで、放電又は通電が発生していると判定した場合には、単位時間あたりに電流検出器がパルス電流を検出する回数をカウントし、電流検出器がパルス電流を検出した回数によって放電であるか通電であるかを判定する。
【００６５】
実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態１〜４で示した高電圧発生装置１を、調理器に適用した例を説明する。
【００６６】
図９は、実施の形態５に係る調理器４０の概略構成図である。図９に例示する調理器４０は、実施の形態１の高電圧発生装置１に、加熱装置３０を設けたものである。加熱装置３０は、容器状の第２電極４又はこの容器状の第２電極４内の負荷１００を加熱する。加熱装置３０は、たとえば電気ヒータ、または誘導加熱コイルを採用することができる。加熱装置３０は、制御部５によって動作が制御される。さらに好ましくは、容器状の第２電極４の上部開口を覆う蓋を設ける。
【００６７】
また、第２電極４を容器状にせず、第２電極４とは別に負荷１００を収容する容器を設けてもよい。この場合、第２電極４を容器と接触させて配置し、加熱装置３０は容器又は容器内の負荷１００を加熱する。さらに好ましくは、容器の上部開口を覆う蓋を設ける。
【００６８】
本実施の形態によれば、負荷１００に対して電圧を印加した後に、加熱装置３０を用いて第２電極４および負荷１００を加熱することができる。負荷１００が豆である場合、電圧を印加することで吸水性が向上するため、加熱するときあるいは加熱前に加える液体の豆への浸透速度が速まり、加熱時間を短縮することができる。
【００６９】
なお、実施の形態１〜５では、第１電極３と第２電極４との間に複数の負荷を配置することを説明したが、放電又は通電の対象となる負荷は一つであってもよい。実施の形態１〜３、５において、負荷の表面方向、すなわち第１電極３と第２電極４とが対向する方向と直交する方向にみたときに、表面に凹凸のある一つの負荷を想定する。この負荷は、例えば、表面に凹凸のある丸ごとの芋などの食品である。このような負荷を実施の形態１〜３、５で説明した装置の放電および通電の対象とした場合でも、負荷に与えられる衝撃波を、負荷の表面方向において均一に近づけることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  高電圧発生装置、２  電源、３  第１電極、３ａ  第１部分、３ｂ  第２部分、３ｃ  第３部分、３ｄ  第４部分、４  第２電極、４ａ  第１部分、４ｂ  第２部分、４ｃ  第３部分、４ｄ  第４部分、５  制御部、６  振動装置、７  回転装置、８  分別装置、８１  第１プレート、８２  第２プレート、３０  加熱装置、４０  調理器、１００  負荷。
【図１】
2019216625.tif 000003
【図２】
2019216625.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019216625.tif 000009
【図８】
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【図９】
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