(57)【要約】【課題】マグネトロン単体の平均故障間隔に比べて平均故障間隔が長く修理保守費用が低廉なマイクロ波加熱装置を提供する。【解決手段】列状に配列された複数のマグネトロン５−１〜５−１２と、処理物を搬送する搬送手段３とを有し、処理物を搬送手段３によって搬送しながら各マグネトロン５−１〜５−１２により電磁波を照射して乾燥させるマイクロ波加熱装置１において、マグネトロンのうち一部のマグネトロンを運転し、他のマグネトロンは停止するとともに、運転するマグネトロンと停止するマグネトロンとを所定の時間間隔をおいて交互に切り替える制御手段６を備えた。【選択図】　　　　　図１
2004139935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列状に配列された複数のマグネトロンと、処理物を搬送する搬送手段とを有し、
処理物を前記搬送手段によって搬送しながら前記各マグネトロンにより電磁波を照射して乾燥させるマイクロ波加熱装置であって、
前記マグネトロンのうち一部のマグネトロンを運転し、他のマグネトロンは停止するとともに、運転するマグネトロンと停止するマグネトロンとを所定の時間間隔をおいて切り替える制御手段を有することを特徴とするマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
列状に配列された複数のマグネトロンに沿って搬送手段により搬送しながら、前記各マグネトロンにより電磁波を照射して乾燥させるマイクロ波加熱装置の運転方法であって、
前記マグネトロンのうち一部のマグネトロンを運転し、他のマグネトロンは停止するとともに、運転するマグネトロンと停止するマグネトロンとを所定の時間間隔をおいて切り替えることを特徴とするマイクロ波加熱装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波を処理物に照射して乾燥させるマイクロ波加熱装置に係り、特に、マグネトロンの平均故障間隔を長くしたマイクロ波加熱装置及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、処理物を連続的に供給し搬送しながら、マグネトロンによる電磁波照射を行って被加熱物の加熱を行う技術が開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、ベルトコンベヤ上を搬送される食品の上部から、マグネトロンによってマイクロ波（２４５０ＭＨｚ）を照射して食品を加熱滅菌する技術が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、処理物をベルトコンベヤ上に載せて、複数のゾーンに区切られたアプリケータ内を搬送させながら、各ゾーン内においてマグネトロンにより電磁波を照射し、各ゾーン内における処理物の温度によって、各ゾーン内で照射する電磁波の照射量を調節する技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１０２３６９号公報
【特許文献２】
特開平６−２９０８６７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、マグネトロンを使用して電磁波を照射して処理物を昇温させる方法は、ヒータ等の外部加熱装置によって処理物の昇温を行う方法に比べ、（１）昇温量の微細な制御が可能である、（２）処理物の内部から昇温を行うため、耐熱設備や保温設備が不要であり熱効率が極めて高い、（３）処理物の加熱と同時に短時間で滅菌することが可能である、（４）ランニングコストが極めて低廉である、等の利点を有する。その反面、ヒータ等の外部加熱装置に比べると、マグネトロンは高価であり装置が高価となる傾向があり、また、現在のところ、一般的にはマグネトロンは平均故障間隔（ＭＴＢＦ：Ｍｅａｎ　Ｔｉｍｅ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｆａｉｌｕｒｅ）が実稼働時間で８０００時間程度であるため、マグネトロンの交換による装置の停止が比較的多く、マグネトロンの交換による修理費用に要するコストが高いという欠点がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、マグネトロン単体の平均故障間隔に比べて平均故障間隔が長く修理保守費用が低廉なマイクロ波加熱装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマイクロ波加熱装置は、列状に配列された複数のマグネトロンと、処理物を搬送する搬送手段とを有し、処理物を前記搬送手段によって搬送しながら前記各マグネトロンにより電磁波を照射して乾燥させるマイクロ波加熱装置であって、前記マグネトロンのうち一部のマグネトロンを運転し、他のマグネトロンは停止するとともに、運転するマグネトロンと停止するマグネトロンとを所定の時間間隔をおいて切り替える制御手段を有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、列状に配列されたマグネトロンの内の一部のみが運転され、処理物に電磁波が照射される。そして、電磁波照射により処理物は加熱され乾燥する。このとき、複数のマグネトロンの中の停止中のものからは電磁波が照射されないが、マグネトロンは複数台が列状に配置されているため、他の運転中のマグネトロンの何れかから電磁波が照射されるため、処理物の加熱は継続的に行われ、加熱に支障を来すことはない。また、各マグネトロンは交互に運転・停止を繰り返し、乾燥作業中に常時運転されるということがない。従って、マイクロ波加熱装置のマグネトロンの故障に起因する平均故障間隔を、各マグネトロンを連続的に運転した場合の平均故障間隔よりも長い時間に引き延ばすことができる。
【００１０】
また、処理物を電磁波により加熱すると、処理物の内部から昇温し、処理物内部に含まれる水分が蒸発し水蒸気となる。このとき、発生した水蒸気は処理物の外部の空気中に抜け出すが、水蒸気が抜け出すまでに処理物内部で抵抗を受け、水蒸気が抜け出すまでに或る程度の時間がかかる。そのため、処理物を連続的に加熱すると、処理物内部の圧力が上昇するとともに処理物内部の水蒸気圧が飽和するため、処理物内部の水分が蒸発しにくくなる。従って、連続的にマグネトロンによる加熱を続けても処理物の乾燥速度は飽和し、ある一定の速さ以上は速くならない。そこで、運転するマグネトロンと停止するマグネトロンとを所定の時間間隔をおいて、適度な時間間隔で交互に切り替えることにより、処理物内部の水分の乾燥速度を略最大に維持しつつ、消費電力を節減することができる。
【００１１】
ここで、搬送手段としては、ベルトコンベヤ、スクリュコンベヤ、ローラコンベヤ等が用いられるが、特に搬送手段としてベルトコンベヤを使用することが好ましい。処理物をベルトコンベヤ上に薄く敷き均して搬送することにより、電磁波を処理物の内部まで均等に侵入させることができ、処理物を均一に加熱することが可能となるからである。また、処理物から蒸発する水分が空気中に逃げやすく、蒸発した水分が処理物の表面上に再結露しにくくなるからである。
【００１２】
処理物としては、各種食品、雪花菜、酒粕、焼酎粕、鶏糞、牛糞等の畜産の廃棄物及び魚類の廃棄物等の有機物、粉粒状の石灰石等の無機物等が使用される。
【００１３】
照射するマイクロ波の周波数については特に限定するものではないが、処理物の乾燥を目的とする場合には、２０００〜３０００ＧＨｚのマイクロ波を使用するのが好ましい。波長が短いため、電磁波を誘導する導波管等の形状を小さくでき、装置のコンパクト化を図ることができるとともに、装置単価を低廉化することができるからである。特に、２４５０ＧＨｚのマイクロ波を発振するマグネトロンは、現在各メーカで量産されているので、これを使用することでマグネトロンの単価を低廉とすることができるため好ましい。
【００１４】
運転と停止の切り替え時間間隔については特に限定するものではないが、一般に、本装置を処理物の乾燥に使用する場合には、切り替えの時間間隔は、３０〜４５秒間運転し、３０〜１５秒間停止することが好ましい。マグネトロンは、一般的に真空管を使用しているが、この真空管のヒータは、電源を入れてもすぐには加熱せず、一定時間はマグネトロンから電磁波の発振はされない。従って、できるだけマグネトロン内部の真空管のヒータ温度が下がらない方が、電力の無駄がなくなるから好ましい。従って、真空管のヒータの温度があまり低下しない時間間隔でマグネトロンの運転と停止を切り替えることが好ましい。そのためには、３０〜４５秒間運転し、３０〜１５秒間停止することが好適とされる。
【００１５】
また、本発明においては、列状に配列された複数のマグネトロンのうち、隣接する２つのマグネトロンのうちの何れか一方を運転し、他方を停止するようにすることができる。これにより、隣接する２つのマグネトロンのうちの何れか一方は稼働しているため、処理物に対する加熱量の強弱は時間的に変化するが、処理物は継続的に加熱されることとなり、再び冷めて結露することがないからである。
【００１６】
また、本発明に係るマイクロ波乾燥装置の運転方法は、列状に配列された複数のマグネトロンに沿って搬送手段により搬送しながら、前記各マグネトロンにより電磁波を照射して乾燥させるマイクロ波加熱装置の運転方法であって、前記マグネトロンのうち一部のマグネトロンを運転し、他のマグネトロンは停止するとともに、運転するマグネトロンと停止するマグネトロンとを所定の時間間隔をおいて切り替えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、上述に説明した通り、マイクロ波加熱装置のマグネトロンの平均故障間隔を、マグネトロン単体の平均故障間隔よりも長い時間に引き延ばすことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係るマイクロ波加熱装置の模式断面図である。
【００１９】
図１において、本発明のマイクロ波加熱装置１は、電磁波シールド板により構成された筐体２の底部に、処理物Ｓの搬送手段であるベルトコンベヤ３が備えられている。また、筐体２は、縦長略直方体状に形成されており、一端側上面に、処理物Ｓを投入する投入口２ａが設けられ、投入口２ａは、蓋２ｂで開閉自在に閉蓋されている。投入口２ａの下部の筐体２内には、ホッパ４が設けられており、投入口２ａから投入された処理物Ｓはホッパ４に貯留される。そして、ホッパ４の下部に設けられたベルトコンベヤ３により、処理物Ｓは筐体２の逆端側へと搬送される。この際、ホッパ４の下端部に取り付けられた敷均板４ａにより、処理物Ｓはベルトコンベヤ３上に略一定の厚さに敷き均される。尚、敷均板４ａの下端部とベルトコンベヤ３の上面との間の距離の変更ができるように、敷均板４ａは上下にスライドさせることができる。これにより、処理物Ｓの種類によって、処理物Ｓをベルトコンベヤ３上に敷き均す厚さを調節することができる。
【００２０】
ホッパ４に隣接して、ベルトコンベヤ３の上部には、ベルトコンベヤ３上の処理物Ｓに電磁波を照射するための１２台のマグネトロン５−１〜５−１２が一列に配列されている。そして、これらのマグネトロン５−１〜５−１２及びベルトコンベヤ３の運転を制御するための制御部６が筐体２の内部に設けられている。また、ベルトコンベヤ３の下流側端部の筐体２の底面には、処理物Ｓを外部に排出するための排出口２ｃが設けられている。
【００２１】
以上のように構成された本実施形態に係るマイクロ波加熱装置について、以下その運転方法について説明する。
【００２２】
図２は本発明の実施形態に係るマグネトロン加熱装置の運転方法を示すフローチャートである。
図２において、まず、作業者は、蓋２ａを開けて、処理物Ｓをホッパ４に投入した後、蓋２ａを閉める（Ｓ１）。処理物Ｓは、非導電性の粉体物や粒体物であれば何でもよい。例えば、処理物Ｓとしては雪花菜、酒粕、焼酎糟、家畜糞、厨芥、石灰石等が挙げられる。
【００２３】
そして、作業者は、制御部６によって、ベルトコンベヤ３の運転を開始する（Ｓ２）。ベルトコンベヤ３が起動すると、処理物Ｓは、ベルトコンベヤ３上を下流側に向かって搬送される。このとき、処理物Ｓは、敷均板４ａによって、ベルトコンベヤ３上に一定の高さに敷き均される。
【００２４】
処理物Ｓがベルトコンベヤ３上を搬送され始めると、制御部６は、ベルトコンベヤ３の移動に合わせて、搬送される処理物Ｓの先頭部分の上部にある奇数番目のマグネトロン（５−１，５−３，５−５，５−７，５−９，５−１１）の運転を順次開始する（Ｓ３，Ｓ４）。これにより、処理物Ｓは、マグネトロンにより照射されるマイクロ波によって加熱され、内部に含有される水分が蒸発して乾燥する。
【００２５】
ベルトコンベヤ３上を搬送される処理物Ｓの先端が、排出口２ｃに達した場合（Ｓ４）、制御部６は、内部タイマのカウントを開始する。そして、制御部６は、図示していないセンサ等を用いて、ホッパ４内の処理物がなくなったか否かを判定し（Ｓ５）、なくなっていない場合には、次に、内部タイマのカウント値が所定の時間に達したか否かを判定する（Ｓ６）。そして、内部タイマのカウント値が所定の時間に達していない場合には、ステップＳ５に戻る。
尚、ステップＳ５において、ホッパ４内の処理物Ｓがなくなった場合、制御部６は、後述のステップＳ１３の動作に移る。
【００２６】
ステップＳ６において、内部タイマのカウント値が所定の時間に達した場合、制御部６は、今度は、偶数番目のマグネトロン（５−２，５−４，５−６，５−８，５−１０，５−１２）の運転を開始する（Ｓ７）。そして、奇数番目のマグネトロン（５−１，５−３，５−５，５−７，５−９，５−１１）の運転は停止する（Ｓ８）。
【００２７】
そして、制御部６は、内部タイマのカウントをリセットした後、再びカウントを開始する。そして、制御部６は、ホッパ４内の処理物がなくなったか否かを判定し（Ｓ９）、なくなっていない場合には、次に、内部タイマのカウント値が所定の時間に達したか否かを判定する（Ｓ１０）。そして、内部タイマのカウント値が所定の時間に達していない場合には、ステップＳ９に戻る。
尚、ステップＳ５において、ホッパ４内の処理物Ｓがなくなった場合、制御部６は、後述のステップＳ１３の動作に移る。
【００２８】
ステップＳ１０において、内部タイマのカウント値が所定の時間に達した場合、制御部６は、今度は、奇数番目のマグネトロン（５−１，５−３，５−５，５−７，５−９，５−１１）の運転を開始する（Ｓ１１）。そして、偶数番目のマグネトロン（５−２，５−４，５−６，５−８，５−１０，５−１２）の運転は停止する（Ｓ１２）。そして、制御部６は、内部タイマのカウントをリセットした後、再びカウントを開始し、ステップＳ５の動作に移行する。
【００２９】
最後に、ステップＳ５又はステップＳ９において、ホッパ４内の処理物Ｓがなくなった場合の動作を説明する。
【００３０】
ホッパ４内の処理物Ｓがなくなると、制御部６は、ベルトコンベヤ３の移動に合わせて、ベルトコンベヤ６上の処理物Ｓの末端部の上方にあるマグネトロン（５−１〜５−１２）の運転を停止する（Ｓ１３，Ｓ１４）。これにより、ベルトコンベヤ３上に処理物Ｓがないのにマグネトロンにより電磁波が照射されて、いわゆる、空焚きとなることを防止する。
【００３１】
ベルトコンベヤ３上の処理物Ｓの末端部が排出口２ｃに達した場合（Ｓ１４）、総てのマグネトロンは停止された状態にあり、制御部６は、ベルトコンベヤ３の運転を停止して、動作を終了する（Ｓ１５）。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係るマイクロ波加熱装置によれば、所定の時間が経過するごとに、偶数番目のマグネトロンと奇数番目のマグネトロンとの運転・停止を交互に切り替えることにより、各マグネトロンの運転時間は、マイクロ波加熱装置１の運転時間の約１／２となる。従って、マイクロ波加熱装置１の平均故障間隔は、各マグネトロンを単体で連続運転させた場合の平均故障間隔の約２倍とすることができる。
【００３３】
また、奇数番目のマグネトロンが停止している場合には、偶数番目のマグネトロンが運転されており、偶数番目のマグネトロンが停止している場合には、奇数番目のマグネトロンが運転されているため、処理物Ｓの加熱が途絶えることなく、継続的に処理物は加熱され続けることになる。そのため、処理物が冷却して処理物表面に空気中の水分が再結露することが防止される。
【００３４】
尚、本実施形態では、偶数番目のマグネトロンと奇数番目のマグネトロンとの運転と停止を所定時間（例えば、３０秒）ごとに交互に切り替えることとしたが、本発明はこのように交互に切り替える場合に限るものではなく、例えば、各マグネトロンについて、４５秒間運転し１５秒間停止するというサイクルを繰り返させるとともに、偶数番目のマグネトロンと奇数番目のマグネトロンとの運転期間を一定の時間だけずらして、常に偶数番目又は奇数番目のマグネトロンの何れかが運転されている状態となるように制御してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、熱的原因によるマグネトロンの故障率を低下させることができる。従って、長期間にわたってマグネトロンを交換する必要がなくなり、マイクロ波加熱装置の信頼性を向上させることが可能となる。従って、マイクロ波加熱装置の保守点検や部品交換に要する作業の回数を減らすことができ、修理保守費用を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロ波加熱装置の模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るマグネトロン加熱装置の運転方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　マイクロ波加熱装置
２　筐体
２ａ　投入口
２ｂ　蓋
２ｃ　排出口
３　ベルトコンベヤ
４　ホッパ
４ａ　敷均板
５−１〜５−１２　マグネトロン
６　制御部
【図１】
2004139935.tif 000003
【図２】
2004139935.tif 000004