(57)【要約】【課題】小型で安全な圧力発生装置を提供することを目的とする。【解決手段】圧力波を伝搬可能な媒体が注入された容器１と、容器１の媒体内に配置された対象物２と、容器１の媒体内に配置され、液体を封入した被加熱物３と、被加熱物内の液体を加熱するアンテナ部４及びマイクロ波発生部５からなる加熱手段とを備え、被加熱物内の液体を加熱することにより被加熱物を蒸気爆発させて圧力波を発生させて、圧力波を被加熱物に作用させることができ、小型化で安全な圧力発生装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力波を伝搬可能な媒体が注入された容器と、前記容器の前記媒体内に配置された対象物と、前記容器の前記媒体内に配置され、液体を封入した被加熱物と、前記被加熱物内の液体を加熱する加熱手段とを備える、圧力波発生装置。
【請求項２】
前記媒体が液体であることを特徴とする請求項１記載の圧力波発生装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、マイクロ波を照射することを特徴とする、請求項１に記載の圧力波発生装置。
【請求項４】
前記被加熱物は、マイクロ波を受けて蒸気爆発することで圧力波を発生することを特徴とする、請求項３に記載の圧力波発生装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、マイクロ波を媒体に伝播するアンテナを有することを特徴とする、請求項３または４項に記載の圧力波発生装置。
【請求項６】
前記対象物が圧力波を受けて粉砕、軟化、殺菌、形成等の物理的変化を生じることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の圧力波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物を蒸気爆発させて発生させた圧力波を対象物に向かって印加する圧力波発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中で圧力波を発生させ、圧力波を粉体に印加して殺菌する圧力波発生装置が提案されている（例えば、特許文献１）。従来の圧力波発生装置においては、水中で圧力波を発生させる方法としては、コンデンサーに蓄えられた電気エネルギーを電極間で放電させる方法や高速移動物体を水中へ突入させる方法、爆薬を用いて発生させる方法があり、空気中では、主に爆薬や衝撃波管による発生方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３８１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電気エネルギーを電極間で放電させる方法では、数ＫＶの充電電圧とエネルギーを蓄えるための大容量コンデンサーが必要となるため、装置が大型化し、高価なものとなる問題がある。また、金属を液体中に配置して放電させる方法は、金属成分が液体中に溶出するため、廃液の処理等環境面や安全面で課題がある。爆薬を用いる方法は、使用場所の制約や安全面で課題があり、一般家庭等において広く普及させるのは困難である。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、小型で安全な圧力発生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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧力波発生装置は、圧力波を伝搬可能な媒体が注入された容器と、前記容器の前記媒体内に配置された対象物と、前記容器の前記媒体内に配置され、液体を封入した被加熱物と、前記被加熱物内の液体を加熱する加熱手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被加熱物内の液体を加熱することにより被加熱物を蒸気爆発させて圧力波を発生させ、発生した圧力波を媒体を介して対象物に伝播することができ、小型化で安全な圧力発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るマイクロ波を用いた圧力波発生手段の構成を示す説明図
【図２】本発明の実施例に係る被加熱物を示す説明図
【図３】本発明の実施例に係る動作フロー図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の発明は、圧力波を伝搬可能な媒体が注入された容器と、前記容器の前記媒体内に配置された対象物と、前記容器の前記媒体内に配置され、液体を封入した被加熱物と、前記被加熱物内の液体を加熱する加熱手段とを備えるものである。
【００１０】
これにより、被加熱物内の液体を加熱することにより被加熱物を蒸気爆発させて圧力波を発生させ、発生した圧力波を媒体を介して対象物に伝播することができ、小型化で安全な圧力発生装置を提供することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記媒体として液体を用いるものである。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、前記加熱手段は、マイクロ波を照射するものである。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記被加熱物は、マイクロ波を受けて蒸気爆発することで圧力波を発生するものである。
【００１４】
第５の発明は、第３または第４の発明において、前記加熱手段は、マイクロ波を媒体に伝播するアンテナを有することを特徴とするものである。
【００１５】
第６の発明は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記対象物が圧力波を受けて粉砕、軟化、殺菌、形成等の物理的変化を生じることを特徴とするものである。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明に係るマイクロ波を用いた圧力波発生手段の概略構成を示す説明図である。
【００１８】
圧力発生装置は、圧力波を伝搬可能な媒体が注入された容器１と、容器１の媒体内に配置されて圧力波を受ける対象物２と、容器１の媒体内に配置される被加熱物３と、被加熱物３を加熱する加熱手段であるアンテナ部４およびマイクロ波発生部５とを備えている。
【００１９】
具体的には、媒体として、例えば圧力波を伝搬可能な液体を用い、本実施の形態では、入手が容易で安価な水を用いている。容器１は、内部で発生した圧力波の圧力に十分耐えうる構造であると共に、圧力波を対象物２に効率よく伝搬させる形状に形成している。
【００２０】
対象物２は、圧力波によって、殺菌、粉砕、軟化、成形等を行うことができる。具体的には、穀物などの食物等の殺菌、米や豆類等の粉砕、野菜や果物等の軟化、金属などの成形等を行うことができる。
【００２１】
被加熱物３は、例えば密閉された容器状の形状に形成しており、内部に液体を封入している。被加熱物３は、マイクロ波発生部５が発生したアンテナ部４からのマイクロ波により内部の液体が加熱されて気化し、内部圧力が上昇して被加熱物３が破壊される際に圧力波を発生させる。
【００２２】
図２は、本実施の形態で用いる被加熱物３の一例を示している。被加熱物３は、一方を開口した有底円筒状のケース部３１と、ケース部３１の開口を密閉封止するカバー部３２と、ケース部３１内に封入される液体３３とで構成される。
【００２３】
ケース部３１及びカバー部３２は、液体及び気体の通過、液体及び気体による変質や溶解、液体３３が高温になった際の破損や溶解、被加熱物３内の圧力が高くなった際の膨張等が生じない材料を用いることができる。また、ケース部３１及びカバー部３２の少なくとも一方は、マイクロ波が通過する材料を用いている。ケース部３１とカバー部３２は、
液体３３が昇温して蒸気になることにより被加熱物３内の圧力が高くなった場合でも、ケース部３１とカバー部３２との接触面の剥がれや蒸気の漏れが生じない接着力にて接着されている。
【００２４】
ケース部３１とカバー部３２の少なくとも一方は、被加熱物３内が所定の圧力になった際に、一気に破壊されるように形成されている。本実施の形態では、カバー部３２を、被加熱物３内が所定の圧力になった際に破損する材料で形成している。具体的には、カバー部３２は、耐水性を有するセロハンやガラスにて形成している。被加熱物３内が所定の圧力になった際に破損する薄肉部をケース部３１またはカバー部３２に形成してもよい。ケース部３１は、本実施の形態では、ポリカーボネートを用いているが、上述した条件を備える他の材料を用いることができる。
【００２５】
なお、被加熱物３は、図２に示す本実施の形態の構造に限るものではなく、卵、栗、銀杏、イクラ等の食材を用いてもよい。被加熱物３のケース部内の液体３３は、蒸気の発生により被加熱物３内圧力を上昇させて被加熱物３を一気に破損するものであれば何でもよいが、媒体よりも早く蒸気を発生させるものが好ましい。例えば、容器１内の媒体として水を用いた場合には、水よりも早く蒸気を発生させる塩水、アルコール、ミルク等を用いることが好ましい。
【００２６】
アンテナ部４は、マイクロ波発生部５で発生したマイクロ波を容器１の媒体内で効率よく放射させる構造となっており、例えばポールアンテナを用いている。アンテナ部４は、媒体に水を用いた場合、ポールアンテナの電極と水との境界において樹脂等の誘電体を介すことで効率よくマイクロ波を放射できる。マイクロ波発生部５は、電子レンジで用いられるマグネトロンや半導体を使えばよく、周波数は、例えば２．４ＧＨｚ帯で電力値は高いほど蒸気による被加熱物３の破壊を起こす時間を短縮することができる。
【００２７】
本実施の形態を実験装置を用いて実験した結果を説明する。
【００２８】
本実験装置においては、容器１はアルミ製の筐体を用いており、媒体として内部に水を満たし、水中に対象物２の代わりに圧力センサー（ＰＣＢ社製Ｍ１０９Ｃ１１）を配置した。被加熱物３として鶉卵を用い、シリコン樹脂を介したポールアンテナをアンテナ部４として媒体中に配置し、マイクロ波発生部５を周波数２．４５ＧＨｚ、電力値２００Ｗで出力させることにより、約１分後に鶉卵を水蒸気爆発させることに成功し、圧力センサー測定値として約１０ＭＰａの圧力波を観測した。
【００２９】
次に、図３のフローチャートを参照しながら、本実施の形態の圧力波発生装置の動作について説明する。
【００３０】
ステップＳ００１において、媒体の入った容器１内に、圧力波を受ける対象物２と被加熱物３を設置し、容器１を密閉する。対象物２は、必要に応じて媒体である水に濡れるのを防ぐために袋等に入れて密封することができる。
【００３１】
ステップＳ００２において、マイクロ波発生部５からマイクロ波を発生し、アンテナ部４を介して被加熱物３にマイクロ波を照射する。
【００３２】
ステップＳ００３において、マイクロ波を照射された被加熱物３は、内部の水分子がマイクロ波により振動されて熱を発し、蒸気を発生させる。この蒸気の圧力により被加熱物３が所定圧力に達すると、カバー部３２が破壊され、圧力波を発生させる。被加熱物３として卵等の食材を用いた場合においては、内部で発生した蒸気が食材の外側の膜を破壊することで圧力波を発生させる。発生した圧力波が媒体を介して対象物２に付与される。
【００３３】
ステップＳ００４において、対象物２に圧力波を付与されることにより、対象物２が粉砕、軟化、殺菌、成形などの効果が現れる。
【００３４】
本実施の形態によれば、被加熱物３にマイクロ波を照射することで蒸気爆発を生じさせて、圧力波を発生させることにより、放電を用いた方法に比べて数ＫＶの充電電圧やエネルギーを蓄えるための大容量コンデンサー等は必要なく、小型で低コストの装置することができると共に、廃液の問題もない安全な圧力発生装置を提供することが可能となる。
【００３５】
本実施の形態では、被加熱物３は有底円筒状のケース部３１とカバー部３２とで構成したが、球状、卵状に形成してもよい。また、容器１内の媒体は空気であってもよい。なお、本発明における圧力波とは、膨張波、収縮波、衝撃波等の総称である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明は、被加熱物にマイクロ波を照射することで蒸気爆発を生じさせて、圧力波を発生させることにより、数ＫＶの充電電圧やエネルギーを蓄えるための大容量コンデンサー等が必要なく、装置を小型化でき、コストを押さえ、かつ廃液の問題もない安全な圧力発生装置を提供でき、圧力波を用いた粉砕、軟化、殺菌、成形など様々な用途に広く利用するのに有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１        容器
２        対象物
３        被加熱物
４        アンテナ部
５        マイクロ波発生部
３１      ケース部
３２      カバー部
３３      液体
【図１】
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【図２】
2015013266.tif 000004
【図３】
2015013266.tif 000005