(57)【要約】【課題】板状電極のエッジ部分からのスパーク発生を防止するようにした加熱装置を提供する。【解決手段】加熱装置９ａは、加熱スペース１３を隔てて相互に対向して配置される第１の板状電極１１と第２の板状電極１２が設けられた加熱ユニット１９と、板状電極１１，１２に電力を供給し２枚の板状電極１１，１２の間の被加熱物にジュール熱を発生させる電源ユニットとを有している。第１の板状電極１１の外周エッジ２１ａ〜２１ｄと第２の板状電極１２の外周エッジ２２ａ〜２２ｄは相互にずれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱スペースを隔てて相互に対向して配置される第１と第２の板状電極が設けられた加熱ユニットと、
前記板状電極に電力を供給し２枚の前記板状電極の間の被加熱物にジュール熱を発生させる電源ユニットとを有し、
前記第１の板状電極の外周エッジと前記第２の板状電極の外周エッジとを相互にずらすことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置において、被加熱物を前記加熱スペース内に供給する流入側ジョイントと、前記加熱スペースを通過して加熱された被加熱物を外部に排出する流出側ジョイントとを前記加熱ユニットに設け、被加熱物を前記加熱スペース内に搬送しながら加熱することを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の加熱装置において、前記第１の板状電極と前記第２の板状電極との間に、前記加熱スペースを形成する長孔が設けられた絶縁材料からなるスペーサを配置し、前記長孔の一方の開口面と前記第１の板状電極との接触部により形成される前記第１の板状電極の外周エッジと、前記長孔の他方の開口面と前記第２の板状電極との接触部により形成される前記第２の板状電極の外周エッジとを相互にずらすことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の加熱装置において、前記第１の板状電極の面積を前記板状電極の面積よりも小さくし、前記第２の板状電極の外周エッジを前記第１の板状電極の外周エッジの内側に配置することを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の加熱装置において、前記第２の板状電極の外周部に絶縁層を設け、当該絶縁層と前記第２の板状電極との境界部により形成される前記第２の板状電極の外周エッジを、前記第１の板状電極の外周エッジよりも内側に配置することを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
請求項３記載の加熱装置において、前記第１と第２の板状電極の間により形成される被加熱物が流れる前記加熱スペースの電極間距離１ｍｍ当たり０．２ｋＶ以上の電圧を印加し、電界効果により微生物の細胞膜を破壊して被加熱物を殺菌加熱することを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載の加熱装置において、前記第１の板状電極を高電位側の電極とし、前記第２の板状電極を低電位側の電極とすることを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲食物を被加熱物としてジュール熱により飲食物を加熱するための加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲食物を被加熱物としてこれを調理したり殺菌したりするために、ジュール熱により飲食物を加熱するようにした加熱装置が使用されている。ジュース、蜂蜜、ジャム等のように流動性を有する飲食物を加熱するために、特許文献１の図５に記載されるように、流路が形成された管状部材とその内面に相互に対向して対をなして配置される２枚の板状電極とを有する加熱装置が開発されており、それぞれの板状電極には電源ユニットから電力が供給される。板状電極の間を流れる飲食物は、板状電極の間を流れる電流によりジュール熱により加熱される。
【０００３】
対をなす板状電極に高電界を印加して、被加熱物を加熱するとともに被加熱物に含まれる細菌等の微生物を殺菌するようにした加熱装置が特許文献２に記載されるように開発されている。この加熱装置は、被加熱物に含まれる微生物の細胞に外部から電界を印加することにより、微生物の細胞にクーロン力を作用させるようにした高電界型の加熱装置である。この加熱装置においては、印加電界を高くすると、クーロン力によって微生物の細胞膜が損傷を受けて、細胞膜の表面に微細な孔があく現象つまり電気穿孔現象が発生することを利用することにより電気穿孔が修復されない程度にまで微生物に高電界を印加しながら被加熱物をジュール熱により加熱すると、微生物の細胞は破壊されて微生物を短時間で死滅させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２０４０２号公報
【特許文献２】特開２００８−２８８０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２に記載されるように、対をなす２枚の板状電極により被加熱物に電流を流すことにより、ジュール熱により被加熱物を加熱するようにした従来の加熱装置においては、対をなす２枚の板状電極はそれぞれ同一の大きさとなっており、それぞれの通電面積は同一面積となっている。それぞれの板状電極には電源ユニットから電力が供給され、両方の板状電極の電位差は板状電極の中央部と周辺部とを含めて全体的に同一となっている。
【０００６】
しかしながら、板状電極に電力を供給したときの電流を測定したところ、板状電極の外周エッジ部相互間を流れる電流が他の部位を流れる電流よりも高いことが判明した。このように、板状電極の外周エッジ部相互間が他の部位よりも高電流となると、被加熱物の種類や通電条件によっては、板状電極のエッジ部分にスパークが発生することがある。スパークが発生すると、被加熱物は局所的に過加熱状態となり、被加熱物全体が均一加熱されなくなり、加熱品質を高めるために、被加熱物の種類に応じて通電条件を設定する必要がある。通電条件を設定するには、被加熱物の種類に応じて複数回の試行錯誤を行う必要があり、通電条件を設定するには時間がかかっており、設定操作を容易に行うことができない。
【０００７】
本発明の目的は、板状電極のエッジ部分からのスパーク発生を防止するようにした加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
加熱装置は、加熱スペースを隔てて相互に対向して配置される第１と第２の板状電極が設けられた加熱ユニットと、前記板状電極に電力を供給し２枚の前記板状電極の間の被加熱物にジュール熱を発生させる電源ユニットとを有し、前記第１の板状電極の外周エッジと前記第２の板状電極の外周エッジとを相互にずらすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
２枚の相互に加熱スペースを介して配置される板状電極の外周エッジをずらすと、一方の板状電極の外周エッジからは他方の板状電極の通電面に分散して電流が流れることになり、両方の板状電極の外周エッジ部相互間でスパークが発生することを防止できる。これにより、被加熱物が局所的に過加熱状態となることが防止され、被加熱物全体が均一加熱され、被加熱物の加熱品質を高めることができる。また、スパークの発生を防止するために、被加熱物の種類に応じて通電条件を設定することが不要となり、加熱装置の設定操作を容易に行うことができる。
【００１０】
加熱スペースの電極間距離１ｍｍ当たり０．２ｋＶ以上の電圧を印加すると、電界効果により微生物の細胞膜を破壊して被加熱物を殺菌加熱することができる。このような高電界型の加熱装置においては、２枚の板状電極の間に、加熱スペースを形成する長孔が設けられた絶縁材料からなるスペーサを配置することにより、板状電極間の間隔を狭くすることができ、加熱スペース内を流れる被加熱物に高電界を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施の形態である加熱装置を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示された管状部材の縦断面を示す斜視図である。
【図４】変形例である管状部材の縦断面を示す斜視図である。
【図５】図４に示された管状部材の横断面図である。
【図６】他の実施の形態である加熱装置を示す縦断面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図３に示される加熱装置９ａは、図２に示されるように横断面形状がほぼ４角形の管状部材１０を有している。この管状部材１０は合成樹脂等の絶縁材料からなり４つの壁部１０ａ〜１０ｄを有している。管状部材１０の内面のうち相互に対向する２つの壁部１０ａ，１０ｂの内面には、第１の板状電極１１と第２の板状電極１２とが加熱スペース１３の間隔を隔てて相互に対向して配置されている。図１に示されるように、管状部材１０の一端部には流入側のジョイント１４が設けられ、他端部には流出側のジョイント１５が設けられており、それぞれのジョイント１４，１５は締結ロッド１６により管状部材１０に締結されている。
【００１３】
図１に示されるように、流入側のジョイント１４には流入側配管１７が接続され、流出側のジョイント１５には流出側配管１８が接続されるようになっている。流入側配管１７には図示しないホッパが接続されており、ホッパ内に収容された被加熱物としての飲食物がポンプにより流入側のジョイント１４の流入口１４ａに供給される。流入口１４ａに供給された被加熱物は、加熱スペース１３内を流れて流出側ジョイント１５の流出口１５ａに排出される。流出口１５ａに搬送された被加熱物は、流出側配管１８により外部に排出される。このように、２枚の板状電極１１，１２が設けられた管状部材１０により加熱ユニット１９が形成されている。
【００１４】
加熱ユニット１９における対をなす２枚の板状電極１１，１２には、図２に示されるように、電源ユニット２０が接続されている。この電源ユニット２０からは、２０ｋＨｚ程度の周波数の電力が供給される。加熱スペース１３内に被処理物が供給された状態のもとで電源ユニット２０から板状電極１１，１２に供給される電力により被加熱物には電流が流れ、被加熱物はジュール熱により加熱される。電源ユニット２０からは両方の板状電極１１，１２に対して、上述したように高周波電流が供給されるようになっており、第１の板状電極１１には電源ユニット２０の低電位側が接続され、第２の板状電極１２には高電位側が接続されている。
【００１５】
図１に示されるように、第１の板状電極１１の長さ、つまり被加熱物が流れる方向の寸法をＬ１とし、第２の板状電極１２の同様の方向の寸法をＬ２とすると、長さＬ１は長さＬ２よりも長くなっている。図２に示されるように、第１の板状電極１１の幅方向の寸法をＷ１とし、第２の板状電極１２の幅方向の寸法をＷ２とすると、幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも大きくなっている。第１の板状電極１１の内面の両端角部は、図１および図３に示されるように端部側の外周エッジ２１ａ，２１ｂとなっており、内面の両側角部は、図２に示されるように側部側の外周エッジ２１ｃ，２１ｄとなっている。同様に、第２の板状電極１２の内面の両端角部は、図１に示されるように端部側の外周エッジ２２ａ，２２ｂとなっており、内面の両側角部は、図２に示されるように側部側の外周エッジ２２ｃ，２２ｄとなっている。第１の板状電極１１のうち全ての外周エッジ２１ａ〜２１ｄにより囲まれる平坦面が通電面２３となっており、同様に第２の板状電極１２のうち全ての外周エッジ２２ａ〜２２ｄにより囲まれる平坦面が通電面２４となっている。第１の板状電極１１の通電面２３は、板状電極１２の通電面２４よりも面積が大きくなっており、第２の板状電極１２のそれぞれの外周エッジ２２ａ〜２２ｄは、第１の板状電極１１のそれぞれの外周エッジ２１ａ〜２１ｄの内側にずれている。つまり、第２の板状電極１２の外周エッジ２２ａ〜２２ｄは第１の板状電極１１の通電面２３に対向しており、両方の板状電極１１，１２の外周エッジは相互にずれている。
【００１６】
従来のように、両方の板状電極１１，１２の外周エッジを相互に対向させると、それぞれの板状電極１１，１２に電力を供給して電極間に電位差を与えたときに、外周エッジ間の部分には他の平坦面間の部分よりも電流が多く流れることがあり、外周エッジ相互間でスパークが発生することがあった。このため、被加熱物が両方の板状電極１１，１２の外周エッジ間を通過する際に、通電面間の部位を通過するときよりも過加熱状態となり、被加熱物全体で均一に加熱されないことがあった。
【００１７】
これに対し、両方の板状電極１１，１２の外周エッジを相互に通電面に対してずらすようにすると、外周エッジ相互間に流れる電流は分散されることになり、スパークの発生は見られず、被加熱物には過加熱の発生がなく、全体的に均一な温度に加熱することができた。特に、第２の板状電極１２を高電位側とし、外周エッジ２２ａ〜２２ｄが第１の板状電極１１の外周エッジ２１ａ〜２１ｄに対して内側にずらすと、高電位側の第２の板状電極１２の外周エッジ２２ａ〜２２ｄから第１の板状電極１１に向けて流れる電流が第１の板状電極の通電面２３に分散することになり、スパークの発生はなかった。
【００１８】
図１〜図３に示す加熱装置においては、両方の板状電極１１，１２のサイズが相違しており、第２の板状電極１２は第１の板状電極１１よりも小型となっている。図２および図３に示されるように、管状部材１０の壁部１０ａに取り付けられる第１の板状電極１１の通電面２３は、壁部１０ａの露出面と同一面となっており、同様に、壁部１０ｂに取り付けられる第２の板状電極１２の通電面２４は、壁部１０ｂの露出面と同一面となっている。このように、両方の板状電極１１，１２は、板状電極自体の外周面の角部が外周エッジとなっている。
【００１９】
図４は変形例である管状部材の縦断面を示す斜視図であり、図５は図４に示された管状部材の横断面図である。
【００２０】
この管状部材１０に取り付けられる２枚の板状電極１１，１２は、上述した場合と相違して相互に同一サイズとなっている。第２の板状電極１２の外周部には、図４および図５に示されるように、絶縁層２５が帯状に設けられており、絶縁層２５と板状電極１２との境界部にそれぞれの外周エッジ２２ａ〜２２ｄが形成されている。このように、板状電極１２の外周部を絶縁層２５により覆うようにすると、２つの板状電極１１，１２のサイズを同一サイズとして、両方の板状電極１１，１２の外周エッジを相互にずらすことができるので、一種類の板状電極を用いて両方の板状電極１１，１２を製造することができる。
【００２１】
図１に示される加熱装置９ａは、１つの加熱ユニット１９を有しているが、複数の加熱ユニット１９を直列に接続して１台の加熱装置を形成するようにし、複数段階で被加熱物を加熱処理するようにしても良い。
【００２２】
図６〜図８は、他の実施の形態である高電界型の加熱装置９ｂを示す。この加熱装置９ｂは第１の板状電極１１と第２の板状電極１２とを有し、これらの間には絶縁材料からなり長孔３１が形成されたスペーサ３２が配置されており、この加熱装置９ｂの加熱ユニット１９は、２枚の板状電極１１，１２とスペーサ３２とにより形成されている。長孔３１と両方の板状電極１１，１２とにより加熱スペース１３が形成されており、加熱スペース１３の厚み寸法、つまり電極間距離はＤとなっている。両方の板状電極１１，１２とスペーサ３２は複数本のボルト３３により締結されている。ボルト３３と板状電極１１，１２は絶縁されており、ボルト３３を介して両方の板状電極１１，１２が電気的に接続されないようになっている。
【００２３】
一方の板状電極１１には流入口１４ａが設けられ、他方の板状電極１２には流出口１５ａが設けられている。流入口１４ａには流入側配管１７が接続され、流出口１５ａには流出側配管１８が接続されるようになっている。流入側配管１７には図示しないホッパが接続されており、ホッパ内に収容された被加熱物としての飲食物がポンプにより流入口１４ａに供給される。流入口１４ａに供給された被加熱物は、長孔３１により形成される加熱スペース１３内を流れて流出口１５ａに排出される。流出口１５ａに搬送された被加熱物は、流出側配管１８により外部に排出される。加熱スペース１３内を流れる被加熱物の流速としては、レイノルズ数Ｒｅが２３００以上となるように設定される。ただし、レイノルズ数ＲｅはＲｅ＝ｖｄ／νで示される。ｖは被加熱物の平均流速であり、ｄは管部材の内径であり、νは被加熱物の動粘性係数である。
【００２４】
両方の板状電極１１，１２には、電源ユニット２０が接続されており、板状電極１１，１２には電極間距離１ｍｍ当たり０．２ｋＶ以上、つまり０．２ｋＶ／ｍｍ以上の電圧であって、２０ｋＨｚ程度の高周波が供給される。このように、電極間に高電圧を印加すると、被加熱物に細胞等の微生物が含まれていても、その微生物には電気穿孔現象により細胞膜の表面に微細な孔があき、微生物の細胞を破壊することができ、細菌等の微生物を短時間で死滅させることができる。これにより、被加熱物はジュール熱と電気穿孔現象とにより加熱殺菌処理される。
【００２５】
スペーサ３２の一方の側面に突き当てられる第１の板状電極１１と長孔３１の内周面との接触部により外周エッジ２１ａ〜２１ｄが形成され、外周エッジ２１ａ〜２１ｄにより囲まれる平坦面が通電面２３となっている。スペーサ３２の他方の側面に突き当てられる第２の板状電極１２と長孔３１の内周面との接触部により外周エッジ２２ａ〜２２ｄが形成され、外周エッジ２２ａ〜２２ｄにより囲まれる平坦面が通電面２４となっている。
【００２６】
スペーサ３２に形成された長孔３１の内周面はテーパ形状となっており、両面の開口面積が相違している。長孔３１の板状電極１１側の開口部は、図８に示されるように被加熱物が流れる方向の長さ寸法をＬ１とし、板状電極１２側の開口部の長さ寸法をＬ２とすると、長さＬ１は長さＬ２よりも長くなっている。さらに、長孔３１の板状電極１１側の開口部の幅寸法をＷ１とし、長孔３１の板状電極１２側の開口部の幅寸法をＷ２とすると、幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも大きくなっている。したがって、第１の板状電極１１と長孔３１の内周面との接触部により形成される外周エッジ２１ａ〜２１ｄは、第２の板状電極１２と長孔３１の内周面との接触部により形成される外周エッジ２２ａ〜２２ｄよりも外側にずれており、通電面２３の面積は通電面２４の面積よりも大きくなっている。
【００２７】
電源ユニット２０からは両方の板状電極１１，１２に対して、上述のように、電極間距離１ｍｍ当たり０．２ｋＶ以上の高電圧の高周波が供給されるようになっており、第１の板状電極１１には電源ユニット２０の低電位側が接続され、第２の板状電極１２には高電位側が接続されている。
【００２８】
このように、両方の板状電極１１，１２の外周エッジを相互に通電面に対してずらすようにすると、外周エッジ相互間に流れる電流は分散されることになり、スパークの発生は見られず、被加熱物には過加熱の発生がなく、全体的に均一な温度に加熱することができた。特に、第２の板状電極１２を高電位側とし、外周エッジ２２ａ〜２２ｄが第１の板状電極１１の外周エッジ２１ａ〜２１ｄに対して内側にずらすと、外周エッジ２２ａ〜２２ｄから外周エッジ２１ａ〜２１ｄに向けて流れる電流が第１の板状電極の通電面２３に分散することになり、スパークの発生はなかった。
【００２９】
高電界型の加熱装置９ｂにおいては、両方の板状電極１１，１２に印加する電圧を過度に大きくすることなく、電極間距離１ｍｍ当たりの電位差を大きくするために、電極間距離を狭くする必要があり、２枚の板状電極１１，１２の間にスペーサ３２を介在させて、長孔３１と両方の板状電極１１，１２とにより加熱スペース１３を形成するようにしている。これに対し、加熱装置９ａにおいては、加熱スペース１３を大きくするために、四角形の管状部材１０の内面に板状電極１１，１２を配置するようにしているが、加熱装置９ａにおいても、両方の板状電極１１，１２の間にスペーサ３２を介在させて加熱スペース１３を形成するようにしても良い。
【００３０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、それぞれの加熱装置９ａ，９ｂに板状電極１１，１２を冷却するための冷却装置を設けるようにしても良い。また、加熱スペース１３内に被加熱物を流すことなく、容器内に２つの板状電極１１，１２を配置し、被加熱物をバッチ処理するようにした加熱装置についてもこの発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０    管状部材
１１    第１の板状電極
１２    第２の板状電極
１３    加熱スペース
１４ａ    流入口
１５ａ    流出口
１７    流入側配管
１８    流出側配管
１９    加熱ユニット
２０    電源ユニット
２１ａ〜２１ｄ    第１の板状電極の外周エッジ
２２ａ〜２２ｄ    第２の板状電極の外周エッジ
２３，２４    通電面
２５    絶縁層
３１    長孔
３２    スペーサ
【図１】
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【図２】
2013218983.tif 000004
【図３】
2013218983.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013218983.tif 000009
【図８】
2013218983.tif 000010