穀類の殺虫・殺卵装置
【課題】穀類にマイクロ波を照射して均一加熱しながら、乾燥させることなく連続処理できる殺虫・殺卵装置１を提供する。
【解決手段】殺虫・殺卵装置１は、上端から導入された穀類が内部を降下するように立てられ、マイクロ波を透過させるパイプ４と、パイプ４の下端に配置され穀類の降下速度を調整する速度調整機構８と、マイクロ波発生装置５で発生したマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送回路６と、マイクロ波伝送回路６から伝送されたマイクロ波をパイプ４の側面に向けて照射するアプリケータ３とを有する。
【解決手段】殺虫・殺卵装置１は、上端から導入された穀類が内部を降下するように立てられ、マイクロ波を透過させるパイプ４と、パイプ４の下端に配置され穀類の降下速度を調整する速度調整機構８と、マイクロ波発生装置５で発生したマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送回路６と、マイクロ波伝送回路６から伝送されたマイクロ波をパイプ４の側面に向けて照射するアプリケータ３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精白米等の穀類に混在している害虫を駆除する穀類の殺虫・殺卵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯蔵穀類中の害虫防除として採用されてきた臭化メチル（ＣＨ３Ｂｒ）は、高い殺虫効果が得られるものの、オゾン層破壊物質に指定されており、現在は使用が禁止されている。このため、臭化メチルに代わる害虫防除として、貯蔵穀類を真空容器内に投入し、真空状態にさせたあと炭酸ガスを高圧に導入し、穀類中に混在している害虫に炭酸ガスを吸収させ、害虫の不活性化、若しくは死滅させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、臭化メチルに代わる害虫防除として、マイクロ波を使った害虫駆除が提案されている。例えば、乾燥野菜類における殺虫・殺卵処理法として、ベルトコンベア上でマイクロ波加熱処理と熱風加熱処理を行い害虫の殺虫・殺卵を行う装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、マイクロ波を使った貯蔵穀類中の害虫駆除として、穀類の組織を損なわない程度に、害虫の混在する穀物にマイクロ波を照射し乾燥させることを特徴とする害虫の防除方法が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４２８３０号公報
【特許文献２】特開昭５６−２９９４２号公報
【特許文献３】特開昭５１−８５９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した炭酸ガスを高圧になるまで導入するいわゆる高圧炭酸ガス法では、その高圧が３０気圧（３ＭＰａ）以上に達することから、堅牢な耐圧容器を要し装置が大掛かりなものになり、バッチ処理のため処理能力を容易に向上させることが困難であった。さらに、精白米内部に産み付けられた害虫の卵を駆除できない場合があった。
【０００７】
一方、マイクロ波を使った害虫駆除では、穀類の内部が加熱されるため、精白米内部に産み付けられた害虫の卵を駆除可能と考えられる。ただ、特許文献２の乾燥野菜類の殺虫・殺卵処理法では、ベルトコンベアを採用した連続処理方式で厚みがばらつき易く、また、片面側からのマイクロ波照射で偏って加熱され易く、被処理物の均一加熱に難があるので、熱風乾燥工程が取り入れられている。つまり、最初に熱風乾燥を行い、被処理物表面にいる害虫を温度の低い深部側に移動させ、深部に移動した害虫をマイクロ波による内部加熱で駆除する。ただ、熱風乾燥工程は、マイクロ波照射工程に比べ、被処理物の加熱に時間を要し、処理能力を向上させ難かった。
【０００８】
また、特許文献３の穀類の害虫の防除方法では、マイクロ波照射後に乾燥させることで殺虫・殺卵効果を得ている。精白米の場合、貯蔵する前、特に、直前に、殺虫・殺卵処理することが要求されるが、処理される精白米（精米）は既に水分調整されたものであり、マイクロ波処理による乾燥の進行は胴割れの原因になるので抑制しなければならない。
前記より、害虫の卵を駆除するにはマイクロ波の照射が有効であるが、被処理物（穀類）を連続処理しながら、均一加熱することができず、処理能力を向上させることができなかった。また、加熱に伴う乾燥を抑制しなければならなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、穀類にマイクロ波を照射して均一加熱しながら、乾燥させることなく連続処理できる殺虫・殺卵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上端から導入された穀類が内部を降下するように立てられ、マイクロ波を透過させるパイプと、
前記パイプの下端に配置され、前記穀類の降下速度を調整する速度調整機構と、
マグネトロンで発生した前記マイクロ波を伝送する導波管と、
前記導波管から伝送された前記マイクロ波を前記パイプの側面に向けて照射するアプリケータとを有する穀類の殺虫・殺卵装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、穀類にマイクロ波を照射して均一加熱しながら、乾燥させることなく連続処理できる殺虫・殺卵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る穀類の殺虫・殺卵装置の構成図である。
【図２Ａ】マイクロ波発生装置（マグネトロン）とマイクロ波伝送回路（導波管）が接続されているマイクロ波照射室の斜視図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ方向の矢視断面図である。
【図３】精白米がパイプに投入された状態のマイクロ波照射室周辺の様子を上方から下方に向かって透視した透視図である。
【図４】（ａ）はマイクロ波伝送回路（導波管）６ａと６ｃの中心軸を含む平面上の電界分布図であり、（ｂ）はマイクロ波照射室（アプリケータ）とパイプの共通の中心軸を含み、マイクロ波伝送回路の中心軸と平行である平面上の電界分布図であり、（ｃ）はマイクロ波伝送回路６ｂと６ｄの中心軸を含む平面上の電界分布図であり、（ｄ）はマイクロ波照射室とパイプの共通の中心軸を含み、マイクロ波伝送回路の中心軸と自身の法線が平行になる平面上の電界分布図である。
【図５】精白米の殺虫・殺卵の、精白米の温度とその温度の保持時間の関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明の実施形態に係る穀類の殺虫・殺卵装置１の構成図を示す。殺虫・殺卵装置１は、穀類全般、例えば、米、大豆、小豆、コーン、麦等に適用することができるが、実施形態では、お米の特に精白米を例に説明する。
【００１５】
殺虫・殺卵装置１は、ユニット部２を有している。ユニット部２を複数個、並列に配置する（Ｎユニット化する）ことで、処理能力を容易にＮ倍化することができる。
【００１６】
ユニット部２それぞれには、精白米が連続的に通過するパイプ４と、パイプ４を覆うマイクロ波照射室（アプリケータ）３と、マイクロ波を発生させる複数のマイクロ波発生装置（マグネトロン）５（５ａ、５ｂ）と、発生したマイクロ波をアプリケータ３へ伝送する複数のマイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ、６ｂ）と、マイクロ波によって加熱されパイプ４から出てきた精白米の温度を検出する米温度検出装置７と、精白米をパイプ４から連続的に排出する排出機構８が設けられている。マイクロ波の周波数としては、２．４５ＧＨｚを用いることができる。
【００１７】
パイプ４は、上端から導入された精白米が内部を降下するように上下方向に立てられている。パイプ４は、マイクロ波を透過させる材料、例えば、テフロン（登録商標）や石英等で作製されている。
【００１８】
米温度検出装置７としては、米の表面温度と内部温度とは略等しくなることから、米の表面温度を検出する赤外線温度計を用いることができる。また、アプリケータ３の外側であれば、熱電対等を用いることもできる。
【００１９】
排出機構８は、パイプ４の下端側に配置され、パイプ４を降下してくる精白米の降下速度（排出速度）を調整する速度調整機構として機能する。この降下速度は、精白米の自由落下速度よりも小さく設定され、処理中には、精白米は、降下速度で降下しながらも上からの供給分によってパイプ４のマイクロ波が照射される高さ以上にまで充填された状態を保っている。なお、排出機構８（速度調整機構）としては、ロータリバルブ等を用いることができる。
【００２０】
アプリケータ３には、複数のマイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ、６ｂ）が接続され、マイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ、６ｂ）から伝送されたマイクロ波をパイプ４の側面に向けて照射する。パイプ４に向けて照射されたマイクロ波は、パイプ４を透過し、パイプ４内に充填された精白米に吸収され、精白米が加熱・昇温される。精白米はパイプ４の内側の形状に沿って充填されるので、常時、等量の精白米が加熱され、降下方向に対して均一に加熱することができる。また、複数のマイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ、６ｂ）のアプリケータ３に接続されている方向が互いに異なっているので、パイプ４に対して、複数の方向からマイクロ波を照射でき、これによっても精白米を降下方向の垂直方向に対して均一に加熱することができる。一方、パイプ４は、マイクロ波は透過しても、水蒸気は透過しないので、加熱された精白米から水蒸気が出ても、水蒸気は精白米周辺の雰囲気に留まるので、乾燥が促進されることはなく、再び精白米に吸収され、精白米内部の水分は保たれる。
【００２１】
そして、降下速度を遅くすると、精白米へのマイクロ波の照射時間を実質的に長くでき、加熱時間を長くできるので、精白米の温度を高くすることができる。逆に、降下速度を速くすると、精白米へのマイクロ波の照射時間を短くでき、加熱時間を短くできるので、降下速度が遅い場合よりも、精白米の温度を低くすることができる。精白米を含め穀類全般の害虫を殺虫・殺卵可能な穀類の温度は、後記で詳述するが６０〜８０℃の温度範囲内であるので、この温度範囲になるように、降下速度を排出機構８によって調整することになる。なお、この調整を、中央制御装置９によるフィードバック制御で行ってもよい。まず、中央制御装置９は、予め６０〜８０℃の温度範囲内で目標温度を記憶しておく。中央制御装置９は、米温度検出装置７が検出した精白米の温度を取得する。中央制御装置９は、ＰＩＤ制御等を行い、検出された精白米の温度が目標温度に一致するように、排出機構８の降下速度（ロータリバルブであれば回転速度）を決定し、決定した降下速度になるように排出機構８を制御する。なお、精白米の温度調整をするためには、排出機構８の降下速度を調節するだけでなく、マイクロ波発生装置（マグネトロン）５（５ａ、５ｂ）のマイクロ波の出力を調整してもよく、これらを合わせて調整してもよい。ちなみに、排出機構８の排出速度の変化に応じて、米投入機構１１も投入速度を能動的又は受動的に調整できるようにするのが好ましい。米投入機構１１としては、定量供給ホッパなどを用いることができる。
【００２２】
ユニット部２の前段には、精白米を予備加熱装置１２さらにユニット部２へ投入するための米投入機構１１と、予備加熱装置１２とが設けられている。予備加熱装置１２は、ユニット部２、特にパイプ４へ投入される精白米の温度を、常時一定にするために用いられ、精白米がパイプ４に導入される前に、精白米の温度を６０〜８０℃の温度範囲より低い５０℃以下の範囲内で昇温させる。具体的には、日間の温度差や、年間の温度差が大きい場合に用いられる。例えば、年間の温度差が大きく、夏場は、マイクロ波の照射によって６０〜８０℃の温度範囲に精白米の温度が上昇しても、冬場は、夏場と同様のマイクロ波の照射ではその温度範囲まで温度が上昇し難く、マイクロ波発生装置（マグネトロン）５のマイクロ波の出力を大きくしたり、排出機構８の降下速度を低下させたりしなければならない。予備加熱装置１２によれば、パイプ４へ投入される精白米の温度の変動幅を小さくできる。
【００２３】
ユニット部２の後段には、表面改質装置１３と、貯蔵温度調整機構（密閉容器）１４と、計量器１５と、精白米を貯蔵庫へ排出する排出機構１６を有している。
【００２４】
表面改質装置１３は、精白米がパイプ４から排出機構８を通過後に、米温度検出装置７で検出された精白米の表面温度以上の温度の水蒸気を精白米に吹き付ける高温蒸気噴付装置を有している。排出機構８から表面改質装置１３へは、マイクロ波加熱された精白米が送られてくるが、この加熱されて高温状態の精白米に、高温蒸気を吹き付けることにより、精白米をひび割れ・胴割れさせることなく、精白米表面のみを糊状化しつやを出す表面改質をすることができる。なお、表面改質装置１３は、殺虫・殺卵装置１にとって必需の装置ではなく、精白米が高温になっていることを利用して容易に表面改質ができるという付加価値的機能を提案したものである。したがって、表面改質が不要であれば、表面改質装置１３は当然省くことができる。
【００２５】
貯蔵温度調整機構（密閉容器）１４は、精白米がパイプ４から排出機構８、表面改質装置１３を通過後に、精白米の温度が所定の温度４０℃以下に低下するまで、精白米を密閉する。排出機構８や表面改質装置１３から送られてきた精白米は、６０℃以上に加熱されている。この状態で、大気中に放置すると精白米の乾燥が促進し、ひび割れ、胴割れが発生する。これを防止するために、精白米からの水分が大気中に逃げないように、精白米を貯蔵温度調整機構（密閉容器）１４内で密閉したまま、貯蔵可能な温度である４０℃以下に自然冷却する。この冷却により精白米から蒸発した水分は、再び、精白米に戻ってゆき、精白米からの蒸発自体も抑制することができる。なお、表面が濡れたままだと、カビの原因となるので、余分な水分が生じたままにしないで水分管理を行う。
【００２６】
計量器１５は、４０℃以下に自然冷却された精白米を計量する。これにより、排出機構１６を通り貯蔵庫（図示省略）へ運ばれる精白米を正確に計量することができる。
【００２７】
図２Ａに、マイクロ波照射室（アプリケータ）３の斜視図を示す。アプリケータ３には、複数（図２Ａでは４個）のマイクロ波発生装置（マグネトロン）５（５ａ〜５ｄ）それぞれに複数（図２Ａでは４本）のマイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ〜６ｄ）が接続されている。
【００２８】
アプリケータ３は、金属製で、外形が直方体になっている。サイズとしては、例えば、２９９ｍｍ×２１４ｍｍ×１０００ｍｍｈとすることができる。また、アプリケータ３の基本構造は箱型であり、アプリケータ３は、上蓋３ａと、筒３ｂと、底蓋３ｃとを有している。上蓋３ａの中央には、精白米が投入される投入口１７が設けられている。上蓋３ａの外形と投入口１７の形状は長方形（矩形）になっている。投入口１７には、この部分からマイクロ波が漏洩しないように金属メッシュが設けられている。金属メッシュの目の大きさは米粒が楽々に通過できる５ｍｍ□程度にすることができる。
【００２９】
なお、構造の理解を容易にするために、座標を設定している。座標原点は上蓋３ａの中央に設定されている。上蓋３ａの長方形の長辺の方向と平行にＸ軸を設定している。上蓋３ａの長方形の短辺の方向と平行にＺ軸を設定している。上蓋３ａの法線の方向と平行にＹ軸を設定している。なお、上蓋３ａの外形と投入口１７の形状は矩形でよく長方形に限らず正方形でもよい。また、底蓋３ｃの外形は、上蓋３ａの外形と略合同になっている。
【００３０】
アプリケータ３の筒３ｂの軸方向に垂直な断面の外周形状及び内周形状はともに長方形（矩形）になっている。この長方形（矩形）の対向する２辺（長辺に対応）を構成する側面（Ｘ−Ｙ面）それぞれに、複数の導波管６（６ａ〜６ｄ）が配置されている。アプリケータ３の上方から下方への方向に見た場合、導波管６ａと６ｃがアプリケータ３に接続されている方向が、導波管６ｂと６ｄがアプリケータ３に接続されている方向と異なっている。このことにより、精白米の均一加熱を可能にしている。
【００３１】
また、アプリケータ３に接続されている導波管６（６ａ〜６ｄ）の高さ（高さ位置）は、互いに異なっている。具体的に、導波管６ａが一番高く、次に導波管６ｂが高く、３番目に導波管６ｃが高く、導波管６ｄが一番低くなっている。高さを変えることで、導波管６（６ａ〜６ｄ）に接続されたマグネトロン５（５ａ〜５ｄ）が互いに干渉するのを防止している。
【００３２】
複数の導波管６（６ａ〜６ｄ）はそれぞれ、継ぎ手板１８を介してアプリケータ３の筒３ｂに接続されている。継ぎ手板１８については後記するが、導波管６（６ａ〜６ｄ）の高さを変えずに、Ｘ軸方向に接続位置を変更させるために用いている。具体的に、導波管６（６ａ〜６ｄ）は、Ｘ−Ｙ面に向かってＸ−Ｙ面の左側よりに配置されている。すなわち、導波管６（６ａ、６ｃ）の中心軸は、Ｘ−Ｙ面のＹ軸方向の中心線からＸ軸の負方向に例えば５２ｍｍ離れており、導波管６（６ｂ、６ｄ）の中心軸は、Ｘ−Ｙ面のＹ軸方向の中心線からＸ軸の正方向に例えば５２ｍｍ離れている。この離す距離５２ｍｍを調整することにより精白米をより均一に加熱することができる。
【００３３】
図２Ｂに、図２ＡのＡ−Ａ方向の矢視断面図を示す。アプリケータ３には、パイプ４が収納されている。パイプ４は切断面に対して略対称になっており、パイプ４のサイズとしては、例えば、内寸１５５ｍｍ×７０ｍｍ×１０００ｍｍｈとすることができる。そして、精白米の降下速度を１０００ｍｍ／分とすると、処理能力は１つのユニット部２当り約５５６ｋｇ／ｈｒとなる。パイプ４の軸方向（上下方向）に垂直な断面の内周形状と外周形状はともに長方形（矩形）になっている。この長方形（矩形）の対向する２辺を構成する１側面に向けて、導波管６（６ａ、６ｃ）の開口端６Ａが配置されている。図示は省略したが、導波管６（６ｂ、６ｄ）の開口端６Ａは、対向する２辺を構成する他の１側面に向けて対置されている。開口端６Ａの高さ（高さ位置）は、導波管６ａ、６ｃ毎に異なっている。なお、パイプ４の側面とアプリケータ３とで囲まれた空間と、導波管６内の空間とは、閉空間になっており、外部からゴミ等が入り込むことはない。よって、マイクロ波発生装置５もゴミ等にさらされることはない。このため、クリーニングについても、精白米の接するパイプ４の内側をクリーニングすることで、この殺虫・殺卵装置１を衛生的に保つことができる。そして、このパイプ４の内壁のクリーニングは、その構造が単純であるため容易である。
【００３４】
パイプ４は上端と下端とが開口しており。パイプ４の上端の開口には、投入口１７が設けられ、パイプ４の下端の開口には、排出口１９が設けられている。排出口１９には、投入口１７と同様の金属メッシュが設けられている。精白米は、投入口１７から投入され、パイプ４を上端から下端へ降下し、排出口１９から排出される。精白米は、パイプ４を降下しながら、導波管６（６ａ、６ｃ）の開口端６Ａから放射され、パイプ４を透過してきたマイクロ波を吸収し、加熱・昇温する。
【００３５】
パイプ４は、上方から透視してアプリケータ３の中央に配置されている。パイプ４は、その上端と下端を、アプリケータ３の上蓋３ａと底蓋３ｃにそれぞれ固定された支持部２１によって支持されている。また、パイプ４の側面は、スペーサ２２を介してアプリケータ３の筒３ｂから支持されている。スペーサ２２によって、アプリケータ３に接続されている導波管６（６ａ、６ｃ）の開口端６Ａは、対向するパイプ４の側面から離れて配置される。このように離れることで、導波管６（６ａ、６ｃ）の開口端６Ａから広がりながら放射されたマイクロ波をパイプ４に照射することができるので、パイプ４におけるマイクロ波の強度が均一化され、精白米を均一に加熱することができる。
【００３６】
図３に、精白米２３がパイプ４に投入された状態のアプリケータ３周辺を上方から透視した様子を示す。精白米２３は、パイプ４を降下しながらも、パイプ４の内壁に沿った形状に充填されている。このため、Ｚ軸方向の精白米の厚さは、パイプ４の内側形状の長方形の短辺の長さ（対向する長辺間の距離）に等しく、常に一定になっている。また、Ｘ軸方向の精白米の幅は、パイプ４の内側形状の長方形の長辺の長さに等しく、常に一定になっている。パイプ４内の精白米の密度も、高さに応じて、常時一定になっている。ここに、一定のマイクロ波を照射すれば、精白米が、降下して、時々刻々精白米が入れ替わっても、常時、均一に加熱を行うことができる。また、加熱された精白米は、パイプ４内の隅々まで満たし、かつ、四方をパイプ４で囲まれているので、余分な空間がなく、精白米から発生した蒸気が四散し、乾燥することがない。蒸気は上方に上っても、パイプ４内、上方の加熱されていない精白米に結露・吸着し、水分が外界に逃げることはない。蒸気がこもることで、蒸気の熱によって効率よく加熱が促進されることにもなる。
【００３７】
また、Ｚ軸方向の精白米の厚さは、バルクとしての精白米のマイクロ波の電力半減深さの略２倍に設定している。Ｚ軸方向の精白米の厚さは、パイプ４の内側形状の長方形の短辺の長さ（対向する長辺間の距離）に等しく、例えば、７０ｍｍに設定している。これは、精白米のマイクロ波電力の半減深さが、２．４５ＧＨｚで実験した結果から、３５ｍｍ程度であったことに基づいている。すなわち、精白米のマイクロ波電力の半減深さ（３５ｍｍ）の２倍の７０ｍｍ（３５ｍｍ×２＝７０ｍｍ）を、Ｚ軸方向の精白米の厚さに設定している。これによれば、Ｚ軸方向の両側から同じ強度でマイクロ波を照射した場合、精白米の分布している範囲におけるＺ方向（精白米の厚さ方向）のマイクロ波の電界分布を略均一にすることができる。そして、精白米を、厚さ方向においても均一に加熱・昇温させることができる。
【００３８】
また、上方から透視すると、Ｚ軸（パイプ４の内側形状の長方形の対向する２辺（長辺）それぞれの中心を通る共通の法線）から、アプリケータ３に接続されている導波管６（６ａ、６ｂ）の開口端６Ａの上下方向の中心線が、間隔Ｄａ、Ｄｂ離れている。もし、間隔Ｄａ、Ｄｂがゼロであったとすると、Ｘ座標でゼロの中央部の加熱温度が高くなる。そこで、均一に加熱、つまり均一照射するために、間隔ＤａをＸ軸の負の方向に設け、間隔ＤｂをＸ軸の正の方向に設け、中心から±方向に外している。間隔Ｄａ、Ｄｂとしては、例えば、５２ｍｍに設定することができる。なお、最適な間隔Ｄａ、Ｄｂは、アプリケータ３や、パイプ４や、導波管６の形状や、穀類の種類によって変動すると考えられる。そこで、簡便に間隔Ｄａ、Ｄｂを調整するために継ぎ手板１８を設けている。すなわち、導波管６（６ａ、６ｂ）は継ぎ手板１８の開口に合わせて接続されるところ、その開口位置の異なる継ぎ手板１８に取り替えることで、簡便に間隔Ｄａ、Ｄｂを調整することができる。そして、アプリケータ３の筒３ｂには、継ぎ手板１８の開口の位置が変わっても、開口端６Ａが確保されるように大きな開口を設けておく。
【００３９】
図４に、アプリケータ３及びパイプ４のマイクロ波の電界分布のシミュレーション結果を示す。パイプ４内には精白米２３が充填されているとしている。また、バルクとしての精白米の比誘電率：ｒを６０とし（ｒ＝６０）、誘電正接ｔａｎδを０．１としている（ｔａｎδ＝０．１）。図４（ａ）は、導波管６ａと６ｃの中心軸を含む平面上の電界分布図である。斜線部は、強電界領域２４を示している。これより、強電界領域２４が、パイプ４の上端から下端まで略均一に分布していることがわかる。精白米がパイプ４の上端から下端まで降下すると、スムーズに昇温できる。図４（ｂ）は、Ｙ軸（パイプ４の中心軸）とＺ軸を含む平面上の電界分布図である。ここでも、強電界領域２４が、パイプ４の上端から下端まで略均一に分布し、精白米がパイプ４の上端から下端まで降下すると、スムーズに昇温できる。図４（ｃ）は、導波管６ｂと６ｄの中心軸を含む平面上の電界分布図である。ここでも、強電界領域２４が、パイプ４の上端から下端まで略均一に分布し、精白米がパイプ４の上端から下端まで降下すると、スムーズに昇温できる。図４（ｄ）は、Ｙ軸（パイプ４の中心軸）とＸ軸を含む平面上の電界分布図である。ここでも、強電界領域２４が、パイプ４の上端から下端まで略均一に分布し、精白米がパイプ４の上端から下端まで降下すると、スムーズに昇温できる。そして、精白米は、パイプ４のどこを降下しても、同程度に強電界領域２４を通過するので、パイプ４の下端では、均一な温度に加熱された精白米を排出することができる。そして、害虫を漏れなく殺虫・殺卵することができる。
【００４０】
図５に、精白米の殺虫・殺卵の、精白米の温度とその温度の保持時間の関係を示す。この関係は、実施形態の殺虫・殺卵装置１（図１参照）より小規模の装置（バッチ式）で求めている。精白米の温度は４５℃から５℃おきに７５℃まで試験した。精白米の温度が８０℃以上になると、精白米にひび割れが発生し食味を損なうことから、８０℃以上では試験しなかった。到達時間は、それぞれの精白米の温度に到達するまでの時間を示している。マイクロ波の電力を一定としているので、精白米の温度が高くなる程到達時間も長くなっている。保持時間は、それぞれの精白米の温度に到達した後、その精白米の温度に保持した時間である。害虫にはコクゾウ虫を用い、殺虫の効果の有無の判定は、精白米の加熱後に精白米に混ぜたコクゾウ虫の成虫が死滅したか否かを目視にて判定することにより行った。殺卵の効果の有無の判定は、コクゾウ虫の卵が産み付けられた精白米を用い、精白米の加熱後にその精白米に対して培養試験を行い、コクゾウ虫の成虫が生まれてくるか否かを判定することにより行った。
【００４１】
これより、図５に示すように、精白米の温度が５５℃以下では、保持時間が６秒以下では、殺虫・殺卵の効果が得られなかった（×）。精白米の温度が６０℃以上では、保持時間が１秒以上で、殺虫・殺卵の効果が得られた（○）。
【００４２】
例えば、精白米の温度が６０℃で保持時間が１秒の状況を実施形態の殺虫・殺卵装置１（図１参照）に当てはめると、パイプ４の下端付近で、精白米の温度が最高温度の６０℃になり、殺虫・殺卵が行われ、直後（１秒後）にパイプ４から排出され冷却された状況となる。
【００４３】
また、精白米の温度が７５℃で保持時間が１秒の状況を実施形態の殺虫・殺卵装置１（図１参照）に当てはめると、パイプ４の中間付近で、精白米の温度が６０℃になり、殺虫・殺卵が行われはじめ、略７．２秒後（７．２＝１７．９（７５℃の到達時間）−１０．７（６０℃の到達時間））パイプ４の下端付近で、精白米の温度が最高温度の７５℃になり、直後（１秒後）にパイプ４から排出され冷却された状況となる。
【００４４】
なお、精白米の温度５０℃と５５℃の試験結果から、同じ保持時間でも、殺卵の効果はあっても（○）、殺虫の効果は得られない（×）場合が見られ、その逆は見られなかった。これより、マイクロ波加熱の場合、精白米内部からの発熱があるため、精白米に混在している害虫よりも、米粒内部に産み付けられている害虫卵の方が駆除しやすいことがわかる。
【００４５】
本実施形態では、パイプ４は角型を例示したがその他の断面形状、例えば円形でもかまわない。殺虫・殺卵装置１が適用される場所に特に制限はないが、例えば、精米施設において、殺虫・殺卵装置１が併設され、精米機で精米された精白米が、連続して殺虫・殺卵装置１にかけられて殺虫・殺卵される。この殺虫・殺卵され精白米が、市場に流通することになる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 殺虫・殺卵装置
２ ユニット部
３ マイクロ波照射室
３ａ 上蓋
３ｂ 筒
３ｃ 底蓋
４ パイプ
５、５ａ〜５ｄ マイクロ波発生装置（マグネトロン）
６、６ａ〜６ｄ マイクロ波伝送回路（導波管）
６Ａ 導波管の開口端
７ 米温度検出装置
８ 排出機構（速度調整機構、ロータリバルブ）
９ 中央制御装置
１１ 米投入機構
１２ 予備加熱装置
１３ 表面改質装置
１４ 貯蔵温度調整機構（密閉容器）
１５ 計量器
１６ 排出機構（貯蔵庫へ）
１７ 投入口
１８ 継ぎ手板
１９ 排出口
２１ 支持部
２２ スペーサ
２３ 精白米（穀類）
２４ 強電界領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精白米等の穀類に混在している害虫を駆除する穀類の殺虫・殺卵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯蔵穀類中の害虫防除として採用されてきた臭化メチル（ＣＨ３Ｂｒ）は、高い殺虫効果が得られるものの、オゾン層破壊物質に指定されており、現在は使用が禁止されている。このため、臭化メチルに代わる害虫防除として、貯蔵穀類を真空容器内に投入し、真空状態にさせたあと炭酸ガスを高圧に導入し、穀類中に混在している害虫に炭酸ガスを吸収させ、害虫の不活性化、若しくは死滅させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、臭化メチルに代わる害虫防除として、マイクロ波を使った害虫駆除が提案されている。例えば、乾燥野菜類における殺虫・殺卵処理法として、ベルトコンベア上でマイクロ波加熱処理と熱風加熱処理を行い害虫の殺虫・殺卵を行う装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、マイクロ波を使った貯蔵穀類中の害虫駆除として、穀類の組織を損なわない程度に、害虫の混在する穀物にマイクロ波を照射し乾燥させることを特徴とする害虫の防除方法が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４２８３０号公報
【特許文献２】特開昭５６−２９９４２号公報
【特許文献３】特開昭５１−８５９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した炭酸ガスを高圧になるまで導入するいわゆる高圧炭酸ガス法では、その高圧が３０気圧（３ＭＰａ）以上に達することから、堅牢な耐圧容器を要し装置が大掛かりなものになり、バッチ処理のため処理能力を容易に向上させることが困難であった。さらに、精白米内部に産み付けられた害虫の卵を駆除できない場合があった。
【０００７】
一方、マイクロ波を使った害虫駆除では、穀類の内部が加熱されるため、精白米内部に産み付けられた害虫の卵を駆除可能と考えられる。ただ、特許文献２の乾燥野菜類の殺虫・殺卵処理法では、ベルトコンベアを採用した連続処理方式で厚みがばらつき易く、また、片面側からのマイクロ波照射で偏って加熱され易く、被処理物の均一加熱に難があるので、熱風乾燥工程が取り入れられている。つまり、最初に熱風乾燥を行い、被処理物表面にいる害虫を温度の低い深部側に移動させ、深部に移動した害虫をマイクロ波による内部加熱で駆除する。ただ、熱風乾燥工程は、マイクロ波照射工程に比べ、被処理物の加熱に時間を要し、処理能力を向上させ難かった。
【０００８】
また、特許文献３の穀類の害虫の防除方法では、マイクロ波照射後に乾燥させることで殺虫・殺卵効果を得ている。精白米の場合、貯蔵する前、特に、直前に、殺虫・殺卵処理することが要求されるが、処理される精白米（精米）は既に水分調整されたものであり、マイクロ波処理による乾燥の進行は胴割れの原因になるので抑制しなければならない。
前記より、害虫の卵を駆除するにはマイクロ波の照射が有効であるが、被処理物（穀類）を連続処理しながら、均一加熱することができず、処理能力を向上させることができなかった。また、加熱に伴う乾燥を抑制しなければならなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、穀類にマイクロ波を照射して均一加熱しながら、乾燥させることなく連続処理できる殺虫・殺卵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上端から導入された穀類が内部を降下するように立てられ、マイクロ波を透過させるパイプと、
前記パイプの下端に配置され、前記穀類の降下速度を調整する速度調整機構と、
マグネトロンで発生した前記マイクロ波を伝送する導波管と、
前記導波管から伝送された前記マイクロ波を前記パイプの側面に向けて照射するアプリケータとを有する穀類の殺虫・殺卵装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、穀類にマイクロ波を照射して均一加熱しながら、乾燥させることなく連続処理できる殺虫・殺卵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る穀類の殺虫・殺卵装置の構成図である。
【図２Ａ】マイクロ波発生装置（マグネトロン）とマイクロ波伝送回路（導波管）が接続されているマイクロ波照射室の斜視図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ方向の矢視断面図である。
【図３】精白米がパイプに投入された状態のマイクロ波照射室周辺の様子を上方から下方に向かって透視した透視図である。
【図４】（ａ）はマイクロ波伝送回路（導波管）６ａと６ｃの中心軸を含む平面上の電界分布図であり、（ｂ）はマイクロ波照射室（アプリケータ）とパイプの共通の中心軸を含み、マイクロ波伝送回路の中心軸と平行である平面上の電界分布図であり、（ｃ）はマイクロ波伝送回路６ｂと６ｄの中心軸を含む平面上の電界分布図であり、（ｄ）はマイクロ波照射室とパイプの共通の中心軸を含み、マイクロ波伝送回路の中心軸と自身の法線が平行になる平面上の電界分布図である。
【図５】精白米の殺虫・殺卵の、精白米の温度とその温度の保持時間の関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明の実施形態に係る穀類の殺虫・殺卵装置１の構成図を示す。殺虫・殺卵装置１は、穀類全般、例えば、米、大豆、小豆、コーン、麦等に適用することができるが、実施形態では、お米の特に精白米を例に説明する。
【００１５】
殺虫・殺卵装置１は、ユニット部２を有している。ユニット部２を複数個、並列に配置する（Ｎユニット化する）ことで、処理能力を容易にＮ倍化することができる。
【００１６】
ユニット部２それぞれには、精白米が連続的に通過するパイプ４と、パイプ４を覆うマイクロ波照射室（アプリケータ）３と、マイクロ波を発生させる複数のマイクロ波発生装置（マグネトロン）５（５ａ、５ｂ）と、発生したマイクロ波をアプリケータ３へ伝送する複数のマイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ、６ｂ）と、マイクロ波によって加熱されパイプ４から出てきた精白米の温度を検出する米温度検出装置７と、精白米をパイプ４から連続的に排出する排出機構８が設けられている。マイクロ波の周波数としては、２．４５ＧＨｚを用いることができる。
【００１７】
パイプ４は、上端から導入された精白米が内部を降下するように上下方向に立てられている。パイプ４は、マイクロ波を透過させる材料、例えば、テフロン（登録商標）や石英等で作製されている。
【００１８】
米温度検出装置７としては、米の表面温度と内部温度とは略等しくなることから、米の表面温度を検出する赤外線温度計を用いることができる。また、アプリケータ３の外側であれば、熱電対等を用いることもできる。
【００１９】
排出機構８は、パイプ４の下端側に配置され、パイプ４を降下してくる精白米の降下速度（排出速度）を調整する速度調整機構として機能する。この降下速度は、精白米の自由落下速度よりも小さく設定され、処理中には、精白米は、降下速度で降下しながらも上からの供給分によってパイプ４のマイクロ波が照射される高さ以上にまで充填された状態を保っている。なお、排出機構８（速度調整機構）としては、ロータリバルブ等を用いることができる。
【００２０】
アプリケータ３には、複数のマイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ、６ｂ）が接続され、マイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ、６ｂ）から伝送されたマイクロ波をパイプ４の側面に向けて照射する。パイプ４に向けて照射されたマイクロ波は、パイプ４を透過し、パイプ４内に充填された精白米に吸収され、精白米が加熱・昇温される。精白米はパイプ４の内側の形状に沿って充填されるので、常時、等量の精白米が加熱され、降下方向に対して均一に加熱することができる。また、複数のマイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ、６ｂ）のアプリケータ３に接続されている方向が互いに異なっているので、パイプ４に対して、複数の方向からマイクロ波を照射でき、これによっても精白米を降下方向の垂直方向に対して均一に加熱することができる。一方、パイプ４は、マイクロ波は透過しても、水蒸気は透過しないので、加熱された精白米から水蒸気が出ても、水蒸気は精白米周辺の雰囲気に留まるので、乾燥が促進されることはなく、再び精白米に吸収され、精白米内部の水分は保たれる。
【００２１】
そして、降下速度を遅くすると、精白米へのマイクロ波の照射時間を実質的に長くでき、加熱時間を長くできるので、精白米の温度を高くすることができる。逆に、降下速度を速くすると、精白米へのマイクロ波の照射時間を短くでき、加熱時間を短くできるので、降下速度が遅い場合よりも、精白米の温度を低くすることができる。精白米を含め穀類全般の害虫を殺虫・殺卵可能な穀類の温度は、後記で詳述するが６０〜８０℃の温度範囲内であるので、この温度範囲になるように、降下速度を排出機構８によって調整することになる。なお、この調整を、中央制御装置９によるフィードバック制御で行ってもよい。まず、中央制御装置９は、予め６０〜８０℃の温度範囲内で目標温度を記憶しておく。中央制御装置９は、米温度検出装置７が検出した精白米の温度を取得する。中央制御装置９は、ＰＩＤ制御等を行い、検出された精白米の温度が目標温度に一致するように、排出機構８の降下速度（ロータリバルブであれば回転速度）を決定し、決定した降下速度になるように排出機構８を制御する。なお、精白米の温度調整をするためには、排出機構８の降下速度を調節するだけでなく、マイクロ波発生装置（マグネトロン）５（５ａ、５ｂ）のマイクロ波の出力を調整してもよく、これらを合わせて調整してもよい。ちなみに、排出機構８の排出速度の変化に応じて、米投入機構１１も投入速度を能動的又は受動的に調整できるようにするのが好ましい。米投入機構１１としては、定量供給ホッパなどを用いることができる。
【００２２】
ユニット部２の前段には、精白米を予備加熱装置１２さらにユニット部２へ投入するための米投入機構１１と、予備加熱装置１２とが設けられている。予備加熱装置１２は、ユニット部２、特にパイプ４へ投入される精白米の温度を、常時一定にするために用いられ、精白米がパイプ４に導入される前に、精白米の温度を６０〜８０℃の温度範囲より低い５０℃以下の範囲内で昇温させる。具体的には、日間の温度差や、年間の温度差が大きい場合に用いられる。例えば、年間の温度差が大きく、夏場は、マイクロ波の照射によって６０〜８０℃の温度範囲に精白米の温度が上昇しても、冬場は、夏場と同様のマイクロ波の照射ではその温度範囲まで温度が上昇し難く、マイクロ波発生装置（マグネトロン）５のマイクロ波の出力を大きくしたり、排出機構８の降下速度を低下させたりしなければならない。予備加熱装置１２によれば、パイプ４へ投入される精白米の温度の変動幅を小さくできる。
【００２３】
ユニット部２の後段には、表面改質装置１３と、貯蔵温度調整機構（密閉容器）１４と、計量器１５と、精白米を貯蔵庫へ排出する排出機構１６を有している。
【００２４】
表面改質装置１３は、精白米がパイプ４から排出機構８を通過後に、米温度検出装置７で検出された精白米の表面温度以上の温度の水蒸気を精白米に吹き付ける高温蒸気噴付装置を有している。排出機構８から表面改質装置１３へは、マイクロ波加熱された精白米が送られてくるが、この加熱されて高温状態の精白米に、高温蒸気を吹き付けることにより、精白米をひび割れ・胴割れさせることなく、精白米表面のみを糊状化しつやを出す表面改質をすることができる。なお、表面改質装置１３は、殺虫・殺卵装置１にとって必需の装置ではなく、精白米が高温になっていることを利用して容易に表面改質ができるという付加価値的機能を提案したものである。したがって、表面改質が不要であれば、表面改質装置１３は当然省くことができる。
【００２５】
貯蔵温度調整機構（密閉容器）１４は、精白米がパイプ４から排出機構８、表面改質装置１３を通過後に、精白米の温度が所定の温度４０℃以下に低下するまで、精白米を密閉する。排出機構８や表面改質装置１３から送られてきた精白米は、６０℃以上に加熱されている。この状態で、大気中に放置すると精白米の乾燥が促進し、ひび割れ、胴割れが発生する。これを防止するために、精白米からの水分が大気中に逃げないように、精白米を貯蔵温度調整機構（密閉容器）１４内で密閉したまま、貯蔵可能な温度である４０℃以下に自然冷却する。この冷却により精白米から蒸発した水分は、再び、精白米に戻ってゆき、精白米からの蒸発自体も抑制することができる。なお、表面が濡れたままだと、カビの原因となるので、余分な水分が生じたままにしないで水分管理を行う。
【００２６】
計量器１５は、４０℃以下に自然冷却された精白米を計量する。これにより、排出機構１６を通り貯蔵庫（図示省略）へ運ばれる精白米を正確に計量することができる。
【００２７】
図２Ａに、マイクロ波照射室（アプリケータ）３の斜視図を示す。アプリケータ３には、複数（図２Ａでは４個）のマイクロ波発生装置（マグネトロン）５（５ａ〜５ｄ）それぞれに複数（図２Ａでは４本）のマイクロ波伝送回路（導波管）６（６ａ〜６ｄ）が接続されている。
【００２８】
アプリケータ３は、金属製で、外形が直方体になっている。サイズとしては、例えば、２９９ｍｍ×２１４ｍｍ×１０００ｍｍｈとすることができる。また、アプリケータ３の基本構造は箱型であり、アプリケータ３は、上蓋３ａと、筒３ｂと、底蓋３ｃとを有している。上蓋３ａの中央には、精白米が投入される投入口１７が設けられている。上蓋３ａの外形と投入口１７の形状は長方形（矩形）になっている。投入口１７には、この部分からマイクロ波が漏洩しないように金属メッシュが設けられている。金属メッシュの目の大きさは米粒が楽々に通過できる５ｍｍ□程度にすることができる。
【００２９】
なお、構造の理解を容易にするために、座標を設定している。座標原点は上蓋３ａの中央に設定されている。上蓋３ａの長方形の長辺の方向と平行にＸ軸を設定している。上蓋３ａの長方形の短辺の方向と平行にＺ軸を設定している。上蓋３ａの法線の方向と平行にＹ軸を設定している。なお、上蓋３ａの外形と投入口１７の形状は矩形でよく長方形に限らず正方形でもよい。また、底蓋３ｃの外形は、上蓋３ａの外形と略合同になっている。
【００３０】
アプリケータ３の筒３ｂの軸方向に垂直な断面の外周形状及び内周形状はともに長方形（矩形）になっている。この長方形（矩形）の対向する２辺（長辺に対応）を構成する側面（Ｘ−Ｙ面）それぞれに、複数の導波管６（６ａ〜６ｄ）が配置されている。アプリケータ３の上方から下方への方向に見た場合、導波管６ａと６ｃがアプリケータ３に接続されている方向が、導波管６ｂと６ｄがアプリケータ３に接続されている方向と異なっている。このことにより、精白米の均一加熱を可能にしている。
【００３１】
また、アプリケータ３に接続されている導波管６（６ａ〜６ｄ）の高さ（高さ位置）は、互いに異なっている。具体的に、導波管６ａが一番高く、次に導波管６ｂが高く、３番目に導波管６ｃが高く、導波管６ｄが一番低くなっている。高さを変えることで、導波管６（６ａ〜６ｄ）に接続されたマグネトロン５（５ａ〜５ｄ）が互いに干渉するのを防止している。
【００３２】
複数の導波管６（６ａ〜６ｄ）はそれぞれ、継ぎ手板１８を介してアプリケータ３の筒３ｂに接続されている。継ぎ手板１８については後記するが、導波管６（６ａ〜６ｄ）の高さを変えずに、Ｘ軸方向に接続位置を変更させるために用いている。具体的に、導波管６（６ａ〜６ｄ）は、Ｘ−Ｙ面に向かってＸ−Ｙ面の左側よりに配置されている。すなわち、導波管６（６ａ、６ｃ）の中心軸は、Ｘ−Ｙ面のＹ軸方向の中心線からＸ軸の負方向に例えば５２ｍｍ離れており、導波管６（６ｂ、６ｄ）の中心軸は、Ｘ−Ｙ面のＹ軸方向の中心線からＸ軸の正方向に例えば５２ｍｍ離れている。この離す距離５２ｍｍを調整することにより精白米をより均一に加熱することができる。
【００３３】
図２Ｂに、図２ＡのＡ−Ａ方向の矢視断面図を示す。アプリケータ３には、パイプ４が収納されている。パイプ４は切断面に対して略対称になっており、パイプ４のサイズとしては、例えば、内寸１５５ｍｍ×７０ｍｍ×１０００ｍｍｈとすることができる。そして、精白米の降下速度を１０００ｍｍ／分とすると、処理能力は１つのユニット部２当り約５５６ｋｇ／ｈｒとなる。パイプ４の軸方向（上下方向）に垂直な断面の内周形状と外周形状はともに長方形（矩形）になっている。この長方形（矩形）の対向する２辺を構成する１側面に向けて、導波管６（６ａ、６ｃ）の開口端６Ａが配置されている。図示は省略したが、導波管６（６ｂ、６ｄ）の開口端６Ａは、対向する２辺を構成する他の１側面に向けて対置されている。開口端６Ａの高さ（高さ位置）は、導波管６ａ、６ｃ毎に異なっている。なお、パイプ４の側面とアプリケータ３とで囲まれた空間と、導波管６内の空間とは、閉空間になっており、外部からゴミ等が入り込むことはない。よって、マイクロ波発生装置５もゴミ等にさらされることはない。このため、クリーニングについても、精白米の接するパイプ４の内側をクリーニングすることで、この殺虫・殺卵装置１を衛生的に保つことができる。そして、このパイプ４の内壁のクリーニングは、その構造が単純であるため容易である。
【００３４】
パイプ４は上端と下端とが開口しており。パイプ４の上端の開口には、投入口１７が設けられ、パイプ４の下端の開口には、排出口１９が設けられている。排出口１９には、投入口１７と同様の金属メッシュが設けられている。精白米は、投入口１７から投入され、パイプ４を上端から下端へ降下し、排出口１９から排出される。精白米は、パイプ４を降下しながら、導波管６（６ａ、６ｃ）の開口端６Ａから放射され、パイプ４を透過してきたマイクロ波を吸収し、加熱・昇温する。
【００３５】
パイプ４は、上方から透視してアプリケータ３の中央に配置されている。パイプ４は、その上端と下端を、アプリケータ３の上蓋３ａと底蓋３ｃにそれぞれ固定された支持部２１によって支持されている。また、パイプ４の側面は、スペーサ２２を介してアプリケータ３の筒３ｂから支持されている。スペーサ２２によって、アプリケータ３に接続されている導波管６（６ａ、６ｃ）の開口端６Ａは、対向するパイプ４の側面から離れて配置される。このように離れることで、導波管６（６ａ、６ｃ）の開口端６Ａから広がりながら放射されたマイクロ波をパイプ４に照射することができるので、パイプ４におけるマイクロ波の強度が均一化され、精白米を均一に加熱することができる。
【００３６】
図３に、精白米２３がパイプ４に投入された状態のアプリケータ３周辺を上方から透視した様子を示す。精白米２３は、パイプ４を降下しながらも、パイプ４の内壁に沿った形状に充填されている。このため、Ｚ軸方向の精白米の厚さは、パイプ４の内側形状の長方形の短辺の長さ（対向する長辺間の距離）に等しく、常に一定になっている。また、Ｘ軸方向の精白米の幅は、パイプ４の内側形状の長方形の長辺の長さに等しく、常に一定になっている。パイプ４内の精白米の密度も、高さに応じて、常時一定になっている。ここに、一定のマイクロ波を照射すれば、精白米が、降下して、時々刻々精白米が入れ替わっても、常時、均一に加熱を行うことができる。また、加熱された精白米は、パイプ４内の隅々まで満たし、かつ、四方をパイプ４で囲まれているので、余分な空間がなく、精白米から発生した蒸気が四散し、乾燥することがない。蒸気は上方に上っても、パイプ４内、上方の加熱されていない精白米に結露・吸着し、水分が外界に逃げることはない。蒸気がこもることで、蒸気の熱によって効率よく加熱が促進されることにもなる。
【００３７】
また、Ｚ軸方向の精白米の厚さは、バルクとしての精白米のマイクロ波の電力半減深さの略２倍に設定している。Ｚ軸方向の精白米の厚さは、パイプ４の内側形状の長方形の短辺の長さ（対向する長辺間の距離）に等しく、例えば、７０ｍｍに設定している。これは、精白米のマイクロ波電力の半減深さが、２．４５ＧＨｚで実験した結果から、３５ｍｍ程度であったことに基づいている。すなわち、精白米のマイクロ波電力の半減深さ（３５ｍｍ）の２倍の７０ｍｍ（３５ｍｍ×２＝７０ｍｍ）を、Ｚ軸方向の精白米の厚さに設定している。これによれば、Ｚ軸方向の両側から同じ強度でマイクロ波を照射した場合、精白米の分布している範囲におけるＺ方向（精白米の厚さ方向）のマイクロ波の電界分布を略均一にすることができる。そして、精白米を、厚さ方向においても均一に加熱・昇温させることができる。
【００３８】
また、上方から透視すると、Ｚ軸（パイプ４の内側形状の長方形の対向する２辺（長辺）それぞれの中心を通る共通の法線）から、アプリケータ３に接続されている導波管６（６ａ、６ｂ）の開口端６Ａの上下方向の中心線が、間隔Ｄａ、Ｄｂ離れている。もし、間隔Ｄａ、Ｄｂがゼロであったとすると、Ｘ座標でゼロの中央部の加熱温度が高くなる。そこで、均一に加熱、つまり均一照射するために、間隔ＤａをＸ軸の負の方向に設け、間隔ＤｂをＸ軸の正の方向に設け、中心から±方向に外している。間隔Ｄａ、Ｄｂとしては、例えば、５２ｍｍに設定することができる。なお、最適な間隔Ｄａ、Ｄｂは、アプリケータ３や、パイプ４や、導波管６の形状や、穀類の種類によって変動すると考えられる。そこで、簡便に間隔Ｄａ、Ｄｂを調整するために継ぎ手板１８を設けている。すなわち、導波管６（６ａ、６ｂ）は継ぎ手板１８の開口に合わせて接続されるところ、その開口位置の異なる継ぎ手板１８に取り替えることで、簡便に間隔Ｄａ、Ｄｂを調整することができる。そして、アプリケータ３の筒３ｂには、継ぎ手板１８の開口の位置が変わっても、開口端６Ａが確保されるように大きな開口を設けておく。
【００３９】
図４に、アプリケータ３及びパイプ４のマイクロ波の電界分布のシミュレーション結果を示す。パイプ４内には精白米２３が充填されているとしている。また、バルクとしての精白米の比誘電率：ｒを６０とし（ｒ＝６０）、誘電正接ｔａｎδを０．１としている（ｔａｎδ＝０．１）。図４（ａ）は、導波管６ａと６ｃの中心軸を含む平面上の電界分布図である。斜線部は、強電界領域２４を示している。これより、強電界領域２４が、パイプ４の上端から下端まで略均一に分布していることがわかる。精白米がパイプ４の上端から下端まで降下すると、スムーズに昇温できる。図４（ｂ）は、Ｙ軸（パイプ４の中心軸）とＺ軸を含む平面上の電界分布図である。ここでも、強電界領域２４が、パイプ４の上端から下端まで略均一に分布し、精白米がパイプ４の上端から下端まで降下すると、スムーズに昇温できる。図４（ｃ）は、導波管６ｂと６ｄの中心軸を含む平面上の電界分布図である。ここでも、強電界領域２４が、パイプ４の上端から下端まで略均一に分布し、精白米がパイプ４の上端から下端まで降下すると、スムーズに昇温できる。図４（ｄ）は、Ｙ軸（パイプ４の中心軸）とＸ軸を含む平面上の電界分布図である。ここでも、強電界領域２４が、パイプ４の上端から下端まで略均一に分布し、精白米がパイプ４の上端から下端まで降下すると、スムーズに昇温できる。そして、精白米は、パイプ４のどこを降下しても、同程度に強電界領域２４を通過するので、パイプ４の下端では、均一な温度に加熱された精白米を排出することができる。そして、害虫を漏れなく殺虫・殺卵することができる。
【００４０】
図５に、精白米の殺虫・殺卵の、精白米の温度とその温度の保持時間の関係を示す。この関係は、実施形態の殺虫・殺卵装置１（図１参照）より小規模の装置（バッチ式）で求めている。精白米の温度は４５℃から５℃おきに７５℃まで試験した。精白米の温度が８０℃以上になると、精白米にひび割れが発生し食味を損なうことから、８０℃以上では試験しなかった。到達時間は、それぞれの精白米の温度に到達するまでの時間を示している。マイクロ波の電力を一定としているので、精白米の温度が高くなる程到達時間も長くなっている。保持時間は、それぞれの精白米の温度に到達した後、その精白米の温度に保持した時間である。害虫にはコクゾウ虫を用い、殺虫の効果の有無の判定は、精白米の加熱後に精白米に混ぜたコクゾウ虫の成虫が死滅したか否かを目視にて判定することにより行った。殺卵の効果の有無の判定は、コクゾウ虫の卵が産み付けられた精白米を用い、精白米の加熱後にその精白米に対して培養試験を行い、コクゾウ虫の成虫が生まれてくるか否かを判定することにより行った。
【００４１】
これより、図５に示すように、精白米の温度が５５℃以下では、保持時間が６秒以下では、殺虫・殺卵の効果が得られなかった（×）。精白米の温度が６０℃以上では、保持時間が１秒以上で、殺虫・殺卵の効果が得られた（○）。
【００４２】
例えば、精白米の温度が６０℃で保持時間が１秒の状況を実施形態の殺虫・殺卵装置１（図１参照）に当てはめると、パイプ４の下端付近で、精白米の温度が最高温度の６０℃になり、殺虫・殺卵が行われ、直後（１秒後）にパイプ４から排出され冷却された状況となる。
【００４３】
また、精白米の温度が７５℃で保持時間が１秒の状況を実施形態の殺虫・殺卵装置１（図１参照）に当てはめると、パイプ４の中間付近で、精白米の温度が６０℃になり、殺虫・殺卵が行われはじめ、略７．２秒後（７．２＝１７．９（７５℃の到達時間）−１０．７（６０℃の到達時間））パイプ４の下端付近で、精白米の温度が最高温度の７５℃になり、直後（１秒後）にパイプ４から排出され冷却された状況となる。
【００４４】
なお、精白米の温度５０℃と５５℃の試験結果から、同じ保持時間でも、殺卵の効果はあっても（○）、殺虫の効果は得られない（×）場合が見られ、その逆は見られなかった。これより、マイクロ波加熱の場合、精白米内部からの発熱があるため、精白米に混在している害虫よりも、米粒内部に産み付けられている害虫卵の方が駆除しやすいことがわかる。
【００４５】
本実施形態では、パイプ４は角型を例示したがその他の断面形状、例えば円形でもかまわない。殺虫・殺卵装置１が適用される場所に特に制限はないが、例えば、精米施設において、殺虫・殺卵装置１が併設され、精米機で精米された精白米が、連続して殺虫・殺卵装置１にかけられて殺虫・殺卵される。この殺虫・殺卵され精白米が、市場に流通することになる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 殺虫・殺卵装置
２ ユニット部
３ マイクロ波照射室
３ａ 上蓋
３ｂ 筒
３ｃ 底蓋
４ パイプ
５、５ａ〜５ｄ マイクロ波発生装置（マグネトロン）
６、６ａ〜６ｄ マイクロ波伝送回路（導波管）
６Ａ 導波管の開口端
７ 米温度検出装置
８ 排出機構（速度調整機構、ロータリバルブ）
９ 中央制御装置
１１ 米投入機構
１２ 予備加熱装置
１３ 表面改質装置
１４ 貯蔵温度調整機構（密閉容器）
１５ 計量器
１６ 排出機構（貯蔵庫へ）
１７ 投入口
１８ 継ぎ手板
１９ 排出口
２１ 支持部
２２ スペーサ
２３ 精白米（穀類）
２４ 強電界領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端から導入された穀類が内部を降下するように立てられ、マイクロ波を透過させるパイプと、
前記パイプの下端に配置され、前記穀類の降下速度を調整する速度調整機構と、
マグネトロンで発生した前記マイクロ波を伝送する導波管と、
前記導波管から伝送された前記マイクロ波を前記パイプの側面に向けて照射するアプリケータとを有することを特徴とする穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項２】
前記導波管は、複数本設けられ、
前記パイプの上端から下端への方向に見た場合、複数の前記導波管が前記アプリケータに接続されている方向が互いに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項３】
前記パイプの軸方向に垂直な断面の内周形状は略矩形であり、
前記矩形の対向する２辺を構成する前記側面それぞれに向けて、複数の前記導波管が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項４】
前記矩形の対向する前記２辺間の距離は、前記穀類の前記マイクロ波の電力半減深さの略２倍になっていることを特徴とする請求項３に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項５】
前記アプリケータに接続されている前記導波管の開口端は、対向する前記パイプの前記側面から離れていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項６】
前記パイプの上端から下端への方向に見た場合、前記矩形の対向する前記２辺それぞれの中心を通る共通の法線から、前記アプリケータに接続されている前記導波管の開口端の上下方向の中心線が離れていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項７】
前記アプリケータに接続されている前記導波管の開口端の高さが、複数の前記導波管毎に異なっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項８】
前記穀類は精白米であり、
前記精白米を前記パイプの内部を降下させながら前記精白米に前記マイクロ波を照射して昇温し、前記精白米の表面温度を６０〜８０℃の範囲内で所定秒間以上保持することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項９】
前記穀類が前記パイプに導入される前に、前記精白米の表面温度を５０℃以下の範囲内で昇温させる予備加熱装置を有することを特徴とする請求項８に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項１０】
前記穀類は精白米であり、
前記精白米が前記パイプを通過後に、前記精白米の表面温度以上の温度の蒸気を前記精白米に吹き付ける高温蒸気噴付装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項１１】
前記穀類は精白米であり、
前記精白米が前記パイプを通過後に、前記精白米の表面温度が所定の温度以下に低下するまで、前記精白米を密閉する密閉容器を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項１】
上端から導入された穀類が内部を降下するように立てられ、マイクロ波を透過させるパイプと、
前記パイプの下端に配置され、前記穀類の降下速度を調整する速度調整機構と、
マグネトロンで発生した前記マイクロ波を伝送する導波管と、
前記導波管から伝送された前記マイクロ波を前記パイプの側面に向けて照射するアプリケータとを有することを特徴とする穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項２】
前記導波管は、複数本設けられ、
前記パイプの上端から下端への方向に見た場合、複数の前記導波管が前記アプリケータに接続されている方向が互いに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項３】
前記パイプの軸方向に垂直な断面の内周形状は略矩形であり、
前記矩形の対向する２辺を構成する前記側面それぞれに向けて、複数の前記導波管が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項４】
前記矩形の対向する前記２辺間の距離は、前記穀類の前記マイクロ波の電力半減深さの略２倍になっていることを特徴とする請求項３に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項５】
前記アプリケータに接続されている前記導波管の開口端は、対向する前記パイプの前記側面から離れていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項６】
前記パイプの上端から下端への方向に見た場合、前記矩形の対向する前記２辺それぞれの中心を通る共通の法線から、前記アプリケータに接続されている前記導波管の開口端の上下方向の中心線が離れていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項７】
前記アプリケータに接続されている前記導波管の開口端の高さが、複数の前記導波管毎に異なっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項８】
前記穀類は精白米であり、
前記精白米を前記パイプの内部を降下させながら前記精白米に前記マイクロ波を照射して昇温し、前記精白米の表面温度を６０〜８０℃の範囲内で所定秒間以上保持することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項９】
前記穀類が前記パイプに導入される前に、前記精白米の表面温度を５０℃以下の範囲内で昇温させる予備加熱装置を有することを特徴とする請求項８に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項１０】
前記穀類は精白米であり、
前記精白米が前記パイプを通過後に、前記精白米の表面温度以上の温度の蒸気を前記精白米に吹き付ける高温蒸気噴付装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【請求項１１】
前記穀類は精白米であり、
前記精白米が前記パイプを通過後に、前記精白米の表面温度が所定の温度以下に低下するまで、前記精白米を密閉する密閉容器を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の穀類の殺虫・殺卵装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−４５３０３（Ｐ２０１１−４５３０３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７１７６（Ｐ２００９−１９７１７６）
【出願日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【出願人】（０００２３３２２８）日立協和エンジニアリング株式会社 (35)
【出願人】（０００００１８１２）株式会社サタケ (223)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【出願人】（０００２３３２２８）日立協和エンジニアリング株式会社 (35)
【出願人】（０００００１８１２）株式会社サタケ (223)
【Ｆターム（参考）】
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