(57)【要約】【課題】マイクロ波乾燥装置において、被乾燥物の乾燥がある程度進み、水が蒸発するときに奪う潜熱が照射しているマイクロ波エネルギーより小さくなったときに生じる被乾燥物の異常温度上昇によって被乾燥物が過乾燥となり、被乾燥物にひび割れや変質、焦げなどが発生することを防止する。【解決手段】アプリケータ１７の壁１７ａに、受信アンテナ１９と同軸導波管変換器２０とからなる電界強度センサー２１を設け、電界強度センサー２１のモニター信号を整流増幅し、整流増幅したモニター信号をメータなどの表示器２３に供給し、表示器２３の表示が予め定めた表示値（閾値）に達したとき、マイクロ波発振器１１の出力パワーを減少制御する構成としてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波をアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、
アプリケータ内の電界強度を検出する電界強度モニターと、
この電界強度モニターが出力するモニター信号を予め定めた閾値と比較する比較手段とを備え、
前記モニター信号と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項２】
マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を、マイクロ波回路を介してアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、
前記マイクロ波回路には、サーキュレータとダミーロードの間に、前記アプリケータから前記マイクロ波発振器に向かうマイクロ波をモニターする反射波モニターを設けて形成したアイソレータを備えると共に、
前記反射波モニターによってモニターした反射波電力を予め定めた閾値と比較する比較手段を設け、
前記反射波電力と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項３】
マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を、マイクロ波回路を介してアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、
前記マイクロ波回路には、少なくとも、アイソレータとインピーダンス整合器とを備えると共に、
さらに、このマイクロ波回路には、前記マイクロ波発振器から前記アプリケータに向かうマイクロ波をモニターする入力波モニターと、前記アプリケータから前記マイクロ波発振器に向かうマイクロ波をモニターする反射波モニターとを設け、
アプリケータ内に被乾燥物を配してマイクロ波を照射し、被乾燥物が乾燥する前に前記インピーダンス整合器を調整し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下になるように設定し、
さらに、反射波モニターによってモニターした反射波電力を予め定めた閾値と比較する比較手段を設け、
前記反射波電力と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項４】
請求項３に記載したマイクロ波乾燥装置において、
被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項５】
請求項４に記載したマイクロ波乾燥装置において、
被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、少なくとも周波数２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚまでの範囲で、反射波モニターによりモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種セラミック形成体の乾燥の他、生ゴミ乾燥、野菜や薬草などの乾燥、或いは、食品粉末や薬品粉末などの造粒乾燥、金属塩水溶液の脱水濃縮及び脱硝脱塩などをマイクロ波を用いて行う乾燥装置に関し、特に、被乾燥物の過乾燥による不具合を防止すると共に、省エネを実現することができる乾燥装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
各種セラミック形成体の乾燥の他、生ゴミ乾燥、野菜や薬草などの乾燥、各種粉末の乾燥、或いは、食品粉末や薬品粉末などの造粒乾燥は、大気圧中でマイクロ波電力（本出願では、単に、「マイクロ波」と言う）を照射したり、減圧下でマイクロ波を照射したりして所望の乾燥処理を行っている。
【０００３】
乾燥工程では、水が活発に蒸発している間は、被乾燥物と被乾燥物に含まれる水が吸収するマイクロ波エネルギーと水が蒸発するときに奪うエネルギーがバランスして、被乾燥物は略一定の温度で推移する。
乾燥がある程度進んで、被乾燥物に含まれる水分量が少なくなると、水の総
蒸発量も少なくなる。
すなわち、総水分量が吸収するマイクロ波エネルギーが小さくなり、水が蒸発するときに奪うエネルギーも小さくなる。
【０００４】
その結果、アプリケータに供給されるマイクロ波が一定であることから、水に吸収されないマイクロ波エネルギーが増大する。
したがって、アプリケータ（乾燥室）内のマイクロ波電界強度が増大して被乾燥物の発熱量が増加する反面、被乾燥物に含まれる水の蒸発量が減少するので、被乾燥物の温度が急上昇する。
【０００５】
上記のようにして生じた被乾燥物の温度の急上昇が続くと、被乾燥物には焦げや変質、或いは、ひび割れなどの不具合が発生する。
このような不具合を「過乾燥による不具合」と呼ぶことにする。
【０００６】
一方、被乾燥物の水分率が１０％〜２０％となったとき、乾燥工程を完了させる場合は、被乾燥物の温度が急上昇するポイントを直接的或いは間接的に検知してマイクロ波の供給を停止する方法が一般的に行われている。
この方法は、加熱ムラが無い場合には、被乾燥物のどこでも同じ温度になるので、温度センサーを被乾燥物の適当な位置に取り付けて、被乾燥物の温度をある一定値にするようにマイクロ波を制御することによって含水率を１０％以下にすることも可能である。
【０００７】
しかしながら、殆どの電子レンジは加熱ムラがあるのでこれに該当するが、温度センサーを取り付けた部分のモニターした温度と他の部分の温度との関係が確立できていない条件では、温度センサーを取り付けた場所が、加熱ムラによって最も加熱される場所から最も加熱され難い場所までのどのレベルの場所になっているかが全く不明であるので、含水率を１０％以下にすることを目指すと、過乾燥による不具合が発生する可能性が大きくなる。
このような乾燥方法で、０％〜１０％の含水率まで乾燥を進めることができるのは、粉体の乾燥装置や造粒乾燥装置の場合がある。
それでも、モニターした温度は、マイクロ波の影響を受けるので、精度が悪く、過乾燥による不具合が発生する可能性も依然としてある。
【０００８】
例えば、造粒乾燥装置のように、粉体を撹拌しながらマイクロ波を照射して乾燥する場合は、粉体の温度測定が重要で、金属のシールド管で熱電対を覆ったシールド形熱電対を粉体の中に埋没させ、マイクロ波が到達できないところで粉体の温度を検知できれば、精度良く温度測定ができる。
しかし、粉体を効率よく造粒乾燥するためには撹拌方法が重要であり、うまく埋没できたとしても、流動する粒子が覆いかぶさる場所にシールド形熱電対を設置して温度測定することになるので、マイクロ波の影響を受けてシールド管表面に誘導電流が流れて発熱する。
【０００９】
そして、その発熱量は、マイクロ波の浸透深さとマイクロ波の強度むらの状態、粉末固形体の誘電損失係数、粉体量、含水量、粒子間隔、シールド形熱電対との接触状況により一定しない。
したがって、シールド形熱電対で測定する粒子温度は大きな誤差を含むことになるので、過乾燥による不具合が発生する可能性が残る。
【００１０】
さらに、マイクロ波が直接熱電対に影響を与えるのを避ける目的で用いるシールド形熱電対はシールド用金属パイプが熱電対の先端部を含めて覆っている関係で、熱容量が大きくなり、被乾燥物の温度変化をモニターするのに数秒から１０数秒の時間遅れが発生することも過乾燥による不具合の可能性を増す。
このようなことから、過乾燥を防止するためには、余裕を見た温度閾値でマイクロ波出力を制御することになるなど、制約条件が生じるので、被乾燥物の性質によっては、含水率１０％以下にする仕様が高価になってしまう。
【００１１】
他方、セラミック形成体をマイクロ波で乾燥させる際に、余分なマイクロ波エネルギーによってセラミック形成体が過乾燥になることを防止する手段として、特開２００８−１１０５４１号公報によって既に提案されている。
この過乾燥の防止手段は、マイクロ波の照射領域内に、液体を循環させて過乾燥保護部材を配置して余分なマイクロ波を吸収させ、セラミック形成体が過乾燥になることを防止する構成となっている。
【００１２】
上記の過乾燥の防止手段は、被乾燥物の過乾燥については防止することができるが、余分はマイクロ波エネルギーを、液体が循環するダミーロード（過乾燥保護部材）によって吸収させるため、省エネには役立たない。
なお、この過乾燥の防止手段は、物質がマイクロ波を吸収する際の性能比較に関する誘電損失係数（εr tanδ）について、（乾燥前の被乾燥物）＞（ダミーロード）＞（乾燥完了の被乾燥物）と言う関係になっていることが必須であるという。
この論法によれば、乾燥がある程度進んだ段階で、ダミーロードが殆どのマイクロ波エネルギーを吸収してしまうことになるので、省エネの見地からはロスの多いものとなる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００８―１１０５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
解決しようとする問題点は、被乾燥物の乾燥がある程度進み、水が蒸発するときに奪う潜熱が、被乾燥物が吸収するマイクロ波エネルギーより小さくなったときに生じる被乾燥物の異常温度上昇による不具合を防止することにある。
すなわち、被乾燥物の異常温度上昇に原因する過乾燥により、被乾燥物にひび割れや変質、焦げなどが発生することを防止する。
また、被乾燥物の過乾燥によってアプリケータ内に発生するマイクロ波放電（プラズマ）によって生じる焼損、例えば、被乾燥物、アプリケータの構成物、金属部材や冶工具、マイクロ波回路系の構成物などの焼損を防止する。
さらに、近年の環境問題から省エネ（省力エネルギー）についても重要な解決課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した課題に鑑み、本発明は第１の発明として、マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波をアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、アプリケータ内の電界強度を検出する電界強度モニターと、この電界強度モニターが出力するモニター信号を予め定めた閾値と比較する比較手段とを備え、前記モニター信号と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。
【００１６】
第２の発明としては、マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を、マイクロ波回路を介してアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、前記マイクロ波回路には、サーキュレータとダミーロードの間に、前記アプリケータから前記マイクロ波発振器に向かうマイクロ波をモニターする反射波モニターを設けて形成したアイソレータを備えると共に、前記反射波モニターによってモニターした反射波電力を予め定めた閾値と比較する比較手段を設け、前記反射波電力と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。
【００１７】
第３の発明としては、マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を、マイクロ波回路を介してアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、前記マイクロ波回路には、少なくとも、アイソレータとインピーダンス整合器とを備えると共に、さらに、このマイクロ波回路には、前記マイクロ波発振器から前記アプリケータに向かうマイクロ波をモニターする入力波モニターと、前記アプリケータから前記マイクロ波発振器に向かうマイクロ波をモニターする反射波モニターとを設け、アプリケータ内に被乾燥物を配してマイクロ波を照射し、被乾燥物が乾燥する前に前記インピーダンス整合器を調整し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下になるように設定し、さらに、反射波モニターによってモニターされる反射波電力を予め定めた閾値と比較する比較手段を設け、前記反射波電力と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。
【００１８】
上記した第３発明の入射波モニターとしては、マイクロ波発振器とアイソレータとの間に配置した入射波モニターとして、或いは、アイソレータとインピーダンス整合器との間に配置した入射波モニターとして形成することができる。
なお、マイクロ波発振器とアイソレータとの間に入射波モニターを配置すれば、インピーダンス整合器の調節にかかわらず入射波電力をモニターすることができるが、アイソレータとインピーダンス整合器との間に入射波モニターを配置する場合は、インピーダンス整合器を調整した反射波を少なくしなければ、真に近い入射波電力をモニターすることができない。
【００１９】
また、上記した入射波モニターに換えて、マイクロ波発振器の発信管の陽極電流から入射波電力を換算して求める構成とすることもできる。
また、反射波モニターとしては、アイソレータとインピーダンス整合器との間に配置した反射波モニター、または、アイソレータに備える反射波モニターとして形成することができる。
【００２０】
第４の発明としては、上記した第３の発明のマイクロ波乾燥装置において、被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。
【００２１】
第５の発明としては、上記した第４の発明のマイクロ波乾燥装置において、被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、少なくとも周波数２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚまでの範囲で、反射波モニターによりモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。
【発明の効果】
【００２２】
既に説明したように、被乾燥物の乾燥がある程度進むと、被乾燥物に含まれる水量が低下して、水のマイクロ波吸収率が下がる。
これらと相俟って、水の蒸発量が減少し、水が蒸発するときに奪うエネルギーが少なくなる。
このために、水が蒸発するときに奪うエネルギーに比べ被乾燥物が吸収するマイクロ波エネルギーが大きくなると、被乾燥物の温度が急上昇する。
この温度の急上昇が続くと、被乾燥物の内部の水が急激に気化したことによるひび割れや変形、被乾燥物が高温になったことによる変質や焦げなどの不具合が生じる。
これらの不具合は、乾燥が進んで、被乾燥物に含まれる水分量が減少したにも関わらず、初期と同じマイクロ波を供給していたためである。
【００２３】
上記の実情に鑑み、本発明では、乾燥がある程度進んだ段階で、アプリケータ内のマイクロ波を直接的に或いは間接的にモニターし、このモニターにしたがってマイクロ波を制御（減少）することが特徴となっている。
【００２４】
そこで、第１の発明では、アプリケータ内の電界強度を検出し、検出したモニター信号を予め定めた閾値と比較し、モニター信号が閾値に対し所定の関係になったときに、アプリケータに供給するマイクロ波の強さを減少制御する構成としてある。
【００２５】
したがって、乾燥が進んで、被乾燥物に含まれる水分量が少なくなるに連れて水が吸収するマイクロ波エネルギーが少なくなり、水が蒸発するときに奪うエネルギーも小さくなるが、この段階で、マイクロ波が減少制御されるため、アプリケータ（乾燥室）内のマイクロ波の電界強度が増大しない。
したがって、乾燥がある程度進んでも被乾燥物の温度が急上昇しないから、過乾燥による不具合が生じない。
また、マイクロ波を減少制御させるので、省エネ効果を得ることができる。
【００２６】
なお、モニター信号を比較する閾値は、例えば、被乾燥物が過乾燥となる直前でモニター信号が達するように閾値として定めることが好ましい。
すなわち、電界強度センサーのモニター信号が上記の閾値を超えると、被乾燥物が過乾燥となることを示す閾値とするから、当該閾値は、被乾燥物の種類やマイクロ波の出力値などを考慮して、数段階的に定めた閾値として予め定めておくことが好ましい。
また、アプリケータに供給するマイクロ波の強さを減少制御する手段は、マイクロ波発振器の出力を制御する他に、複数台のマイクロ波発振器を備える場合には、マイクロ波発振器の運転台数を減らすこともできる。
【００２７】
第２の発明は、サーキュレータとダミーロードの間に反射波モニターを設けて形成したアイソレータをマイクロ波回路に備えたので、反射波電力を精度良く検出することができる。
一般に、マイクロ波発振器からのマイクロ波が直接伝播するマイクロ波回路の主導波管部分は、アプリケータから反射される反射波電力も存在するため定在波が発生する。
したがって、反射波モニターを主導波管部分に配置する場合、定在波の大きさに応じて反射波モニターの指示値に誤差が生ずる。
その指示値も反射波モニターの設置場所を変えると、定在波の影響を直接受けて別の値になるなど指示値の信頼性がなくなる。
【００２８】
したがって、主導波管部分に反射波モニターを配置する場合は、反射波モニターとアプリケータとの間にインピーダンス整合器を設置し、アプリケータから反射される反射波電力に対し逆位相の波を生じさせて反射波電力を打ち消し、定在波を小さく抑制し、反射波モニターの指示値を真に近づけることが行われている。
【００２９】
これに対し、第２の発明では、サーキュレータとダミーロードの間に、反射波モニターを設けた構成のアイソレータをマイクロ波回路に配置しているので、反射波電力がサーキュレータで曲げられてダミーロードに向かい、ダミーロードによって吸収される。
このことから、主導波管部分にどれだけの定在波が発生しても、定在波の影響を受けないから、真値に近い指示値を示す反射波モニターとなる。
また、インピーダンス整合器を配置する必要がない。
【００３０】
したがって、被乾燥物の乾燥が進むと、アプリケータからマイクロ波回路に伝播する反射波電力が増えるから、アイソレータに設けた前記の反射波モニターによってモニターされる反射波電力が閾値と所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを減少制御することによって、被乾燥物の過乾燥による不具合を防止することができ、同時に、省エネ効果を得ることができる。
【００３１】
なお、複数台のマイクロ波発振器を備える場合には、自身のマイクロ波発振器が出力したマイクロ波による反射波電力の他に、他のマイクロ波発振器が出力したマイクロ波も、このマイクロ波回路に結合してこのマイクロ波回路内を伝播して発振器の方向に向かうので、前記した反射波モニターによりモニターする反射波電力は、自身の反射波電力と他の発振器からのマイクロ波が結合してこのマイクロ波回路内を伝播して発振器の方向に向かうマイクロ波の総和（これを『他からのマイクロ波を含んだ反射波電力』と称す。）になる。
自身の反射波電力も、他の発振器から結合してマイクロ波回路内に伝播して発振器の方向に向かうマイクロ波も、乾燥が進むに連れて増大するので、前記した反射波モニターによりモニターする他からのマイクロ波を含んだ反射波電力に対し、閾値と比較し、所定の関係が成立したときマイクロ波パワーを減少制御する。
【００３２】
第３の発明は、入射波モニター、反射波モニター、インピーダンス整合器をマイクロ波回路に備え、アプリケータ内に配置した被乾燥物が乾燥前にあるときインピーダンス整合器を調節し、反射波モニターによりモニターされる反射波電力が入射波モニターによりモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定することに特徴がある。
【００３３】
この第３発明においても、アプリケータからマイクロ波回路に伝播する反射波電力が反射波モニターによってモニターされるから、被乾燥物の乾燥が進み、反射波電力が増大すると、第２の発明と同様に、前記した反射波モニターによってモニターされた反射波電力と閾値との所定の関係が成立するから、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを減少制御することによって、被乾燥物の過乾燥による不具合を防止することができる。
【００３４】
上記第３の発明では、予めインピーダンス整合器を調節して反射波電力を入射波電力の５分の１以下となるように設定しているので、インピーダンス整合器の調節位置を基準にしてアプリケータに向かうマイクロ波（入射波電力−反射波電力＝透過波電力）を大きくすることができる。
【００３５】
すなわち、被乾燥物に作用するマイクロ波が増加できる分、マイクロ波発振器が出力するマイクロ波を下げることができるので、省エネ効果を得ることができる。
また、予め反射波電力を小さく設定しているので、乾燥が進んだときに反射波モニターによってモニターされる反射波電力の増大分の比率を大きくできるから、閾値の設定が容易となる。
【００３６】
第４の発明は、被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定することが特徴となっている。
このように設定すれば、アプリケータ内にどのような被乾燥物を入れても、反射波電力が入射波電力の５分の１以下になるので、異なる被乾燥物を入れる度にインピーダンス整合器を調節する必要がない。
その他は、第３の発明と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
第５の発明は、被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、少なくとも周波数２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚまでの範囲で、反射波モニターによりモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定することが特徴となっている。
このように、周波数２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚまでの範囲で、反射波電力を入射波電力の５分の１以下となるように設定しているので、第４の発明と同様に、アプリケータ内に異なる被乾燥物を入れる度にインピーダンス整合器を調節する必要がなく、その上、マイクロ波発振器のマグネトロン、６ロット１２０本の周波数データから推定される周波数管理規格が２．４５ＧＨｚから２．４６５ＧＨｚまでの範囲であることから、消耗品であるマグネトロンを交換してもインピーダンス整合器の調整、調節が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は、第１実施形態として示したオーブン式のマイクロ波乾燥装置の断面図である。
図示するように、マイクロ波発振器１１は、マイクロ波発振デバイスとしてマグネトロン１２を備え、このマグネトロン１２のアンテナが高周波結合器１３に連結されている。
【００３９】
高周波結合器１３は、サーキュレータ１４、導波管１５など共にマイクロ波回路１６を形成し、導波管１５の一端がアプリケータ１７の壁１７ａの外面に接続されている。
また、アプリケータ１７の壁１７ａの内面には、前記導波管１５に連通させた照射アンテナ１８が設けてある。
なお、サーキュレータ１４には、図示しないダミーロードを設け、これらサーキュレータとダミーロードとでアイソレータを形成している。
【００４０】
一方、アプリケータ１７の壁１７ａの内面には、受信アンテナ１９を取り付け、さらに、その壁１７ａの外面には、前記の受信アンテナ１９に連結した同軸導波管変換器２０を取り付け、これら、受信アンテナ１９と同軸導波管変換器２０とで電界強度センサー２１が形成してある。
なお、この電界強度センサー２１によれば、アプリケータ１７内の電界強度信号が同軸導波管変換器２０の同軸端子２０ａより出力されるから、電界強度信号が整流・増幅回路（ダイオードと増幅器を備える）２２によって整流増幅されてメータなどの表示器２３に送られる。
【００４１】
上記のように構成したマイクロ波乾燥装置は、マイクロ波発振器１１から出力されたマイクロ波がマイクロ波回路系１６を伝播して照射アンテナ１８からアプリケータ１７内に照射される。
したがって、アプリケータ１７内のターンテーブル２４に載置させた被乾燥物１０にマイクロ波が照射され、被乾燥物１０が乾燥される。
なお、照射アンテナ１８は、指向性や放射方向を制御できるので便利であるが、マイクロ波乾燥装置としての機能上は、必ずしも必要ではなく、無くても被乾燥物１０を乾燥させることができる。
【００４２】
一方、被乾燥物の乾燥がある程度進むと、被乾燥物１０に含まれる水量が低下するので、水の蒸発量が減少し、水が蒸発するときに奪うエネルギーが少なくなる。
したがって、被乾燥物１０が吸収するマイクロ波エネルギーが減少するため、マイクロ波の電界強度が増加するようになる。
【００４３】
このことから、マイクロ波の電界強度が予め定めた閾値に達するようになるので、そのときに、マイクロ波発振器１１のマイクロ波出力を減少制御する。
具体的には、マイクロ波の電界強度が増加すると、電界強度センサー２１によって検出される電界強度信号が大きくなり、表示器２３の表示が所定表示値（閾値相当の表示値）に達する表示となるから、その表示から被乾燥物１０の乾燥状態を判断し、マイクロ波発振器１１のマイクロ波出力を減少制御する。
これによって、被乾燥物１０の過乾燥による不具合を防止することができる。
【００４４】
図２は、電界強度センサーの他の構成例を示す。
この構成例の電界強度センサー２５は、上記した受信アンテナ１８と同様の受信アンテナ２６と、アプリケータ１７の壁外面に取り付けたパワーモニター２７と、ダミーロード２８とによって構成したあり、パワーモニター２７よって検出した電界強度信号を整流、・増幅回路２２で整流増幅して表示器２３に送り、上記同様に表示器２３の表示から被乾燥物の乾燥状態を判断する。
なお、電界強度センサー２１、２５を構成する受信アンテナ１９、２６は必ずしも備えなくともよい。
【００４５】
なお、マイクロ波パワーの減少制御は、表示器２３の表示にしたがってマイクロ波発振器１１の出力を手動制御する他に、整流・増幅回路２２が出力する電界強度信号が所定の閾値に達した時に、マイクロ波発振器１１の出力を電気的に減少制御する制御回路を設けることができる。
【００４６】
図３は、第２実施形態として示した連続式（コンベア方式）のマイクロ波乾燥装置の側面図、図４は同マイクロ波乾燥装置の平面図、図５は図３上のＡ−Ａ線に沿って切断した同マイクロ波乾燥装置の断面図である。
この第２実施形態のマイクロ波乾燥装置は、アプリケータ３１がＮｏ．１加熱ゾーン３２〜Ｎｏ．６加熱ゾーン３７を有する構成となっている。
【００４７】
そして、Ｎｏ．１加熱ゾーン３２には、上部に２台のマイクロ波発振器３８、３９を、下部に２台のマイクロ波発振器４０、４１を備え、上部のマイクロ波発振器３８、３９からはマイクロ波回路４２、４３を介し、下部のマイクロ波発振器４０、４１からはマイクロ波回路４４、４５を介してアプリケータ３１のＮｏ．１加熱ゾーン３２にマイクロ波を供給するようにしてある。
なお、マイクロ波回路４２〜４５は、第１実施形態のマイクロ波回路と同じ構成のものである。
【００４８】
また、アプリケータ３１の壁３１ａには、Ｎｏ．１加熱ゾーン３２のマイクロ波電界強度を検出する電界強度センサー４６が設けてある。
なお、この電界強度センサー４６は、第１実施形態の電界強度センサー２１或いは２５と同様のもので、この電界強度センサー４６が出力する電界強度信号にしたがってマイクロ波発振器３８〜４１の出力を減少制御する。
この電界強度センサー４６は、第１実施形態の電界強度センサー２１或いは図２に示した電界強度センサー２５と同じ構成のもので、出力する電界強度信号が第１実施形態同様に、整流・増幅回路により整流増幅され、整流増幅された電界強度信号が表示器によって表示されるようになっている。
【００４９】
その他の加熱ゾーン各々についても同様に、上部に２台、下部に２台のマイクロ波発振器を備え、各マイクロ波発振器からマイクロ波回路系を介して各々の加熱ゾーンにマイクロ波を供給する構成としてあり、また、各加熱ゾーンのマイクロ波電界強度を検出する電界強度センサーが設けてある。
【００５０】
この第２実施形態のマイクロ波乾燥装置は、被乾燥物１０をコンベアベルト４７に載せて矢印４８の方向に移送し、アプリケータ３１内でマイクロ波を照射し乾燥させる。
また、アプリケータ３１の最初のゾーン、すなわち、Ｎｏ．１加熱ゾーン３２の入り口側と、最後のゾーン、すなわち、Ｎｏ．６加熱ゾーン３７の出口側とにはフィルタゾーン４９を配置し、さらに、それらフィルタゾーン４９の外側にシヤッタ５０が設けてある。
【００５１】
したがって、被乾燥物１０が入り口側からシヤッタに接近すると、マイクロ波の供給を停止し、シヤッタを開いて被乾燥物１０をアプリケータ３１内に送り、その後、シヤッタを閉めてマイクロ波を供給する。
被乾燥物１０が出口側のシヤッタに接近したときも同様に、マイクロ波の供給を停止してシヤッタを開き、被乾燥物１０を送り出した後、シヤッタを閉めてマイクロ波を供給する。
【００５２】
しかしながら、このようにマイクロ波発振器のＯＮ、ＯＦＦを繰り返すと、マグネトロンの寿命を縮めるので、入り口側と出口側にそれぞれに２重のシヤッタを設けることが好ましい。
すなわち、このように設けた２重のシヤッタの入り口側では、外側のシヤッタを開いて被乾燥物１０を内側のシヤッタに向けて送り、続いて、外側のシヤッタを閉めて内側のシヤッタを開き、被乾燥物１０をアプリケータ３１内に送り、その後、内側のシヤッタを閉め、外側のシヤッタを開けるようにシヤッタ動作させる。
出口側のシヤッタも同様のシヤッタ動作となる。
上記のようにシヤッタ動作を繰り返せば、マイクロ波を連続して供給できるので、マグネトロンの寿命に有利となる。
【００５３】
上記した第２実施形態のマイクロ波乾燥装置においても、被乾燥物１０の乾燥が進むと、電界強度センサーの電界強度信号にしたがってマイクロ波発振器の出力パワーが減少制御される。
例えば、Ｎｏ．１加熱ゾーン３２については、電界強度センサー４６が出力する電界強度信号が所定の閾値に達しとき、マイクロ波発振器３８〜４５のマイクロ波出力を減少制御し、被乾燥物１０の過乾燥を防止する。
なお、マイクロ波出力の減少制御については、下部のマイクロ波発振器４０、４１の運転を停止させ、上部のマイクロ波発振器３８、３９を運転すると言うように、運転中のマイクロ波発振器の台数を減少させてもよい。
更に、上記した第２実施形態では、マイクロ波乾燥装置の各々の加熱ゾーンに電界強度センサーを付けたが、必ずしも全ての加熱ゾーンに電界強度センサーを付ける必要は無い。
例えば、前半の３個の加熱ゾーンを１つのブロックとして、Ｎｏ．３加熱ゾーンに設置した電界強度センサーの出力信号で、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の加熱ゾーンのマイクロ波出力を減少制御して、後半の３個の加熱ゾーンはそれぞれの加熱ゾーンに設置した電界強度センサーの出力信号でそれぞれの加熱ゾーンのマイクロ波出力を減少制御させる。
あるいは、例えば、偶数番号のＮｏ．２、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６の加熱ゾーンに電界強度センサーを付けて、Ｎｏ．１とＮｏ．２の加熱ゾーンのマイクロ波出力は、Ｎｏ．２の加熱ゾーンに取り付けた電界強度センサーの出力信号で減少制御させるとか、また、電界強度センサーを付けた加熱ゾーンだけを減少制御させてもよい。
【００５４】
また、このように行うマイクロ波出力の減少制御については、マイクロ波発振器を手動制御してもよく、また、電界強度センサーが出力する電界強度信号が閾値に達しときに動作する制御回路によってマイクロ波発振器を電気的に制御する構成とすることもできる。
【００５５】
図６は第３実施形態として示したオーブン式のマイクロ波乾燥装置の断面図である。
図６において、５１はマイクロ波発振器を示し、このマイクロ波発振器５１が出力するマイクロ波が、高周波結合器５２、サーキュレータ５３、導波管５４からなるマイクロ波回路５５を介してアプリケータ５６に送られる。
なお、アプリケータ５６内にはマイクロ波回路５５に連通させた照射アンテナ５７を設け、また、サーキュレータ５３にはダミーロード（図示省略）が備えてある。
【００５６】
さらに、この第３実施形態では、今１つのマイクロ波発振器５８を設け、このマイクロ波発振器５８が出力するマイクロ波を上記同様のマイクロ波回路５９と照射アンテナ６０とを介してアプリケータ５６内に伝播するようになっている。
上記した第３実施形態は、第１実施形態と同様に、ターンテーブル６１に載せた被乾燥物１０にマイクロ波を照射して乾燥させるが、特に、本実施形態の場合は、マイクロ波回路５５、５９に備えるパワーモニターを電界強度の検出手段として利用する構成としたことに特徴がある。
【００５７】
図７、図８は、マイクロ波回路５５、５９の従来例を示した簡略構成図である。
図７のマイクロ波回路は、サーキュレータ５３のアプリケータ側にパワーモニター６２を設けた構成のものである。
なお、サーキュレータ５３には、ダミーロード６３を設けてアイソレータとして構成してある。
【００５８】
図７に示すマイクロ波回路は、アプリケータ５６からの反射電力が数％を超えると、パワーモニター６２の入力波電力の指示値も反射波電力の指示値もそれらの誤差が大きくなる。
その上、パワーモニター６２を挿入する位置を変えると、その指示値が変化するので注意が必要である。
【００５９】
元々、パワーモニター６２は、図８に示すように、スタブチューナー（インピーダンス整合器）６４を使ってアプリケータ５６から反射してマイクロ波発振器５１に向かう反射波に対し、大きさが同じ逆位相の反射波をスタブチューナー６４で作ることにより、アプリケータ５６からの反射波を打ち消し、スタブチューナー６４の入り口において、アプリケータ５６へ向かうマイクロ波の電力をマイクロ波発振器５１が出力するマイクロ波とするためのデバイスである。
但し、通過損失が大きいサーキュレータを使用する場合は、スタブチューナー６４の入り口でのマイクロ波出力は、「マイクロ波発振器５１の出力」から「サーキュレータの通過損失」を引いた値となる。
【００６０】
図９は、上記した第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路５５の第１構成例を示し、アイソレータを構成するサーキュレータ５３とダミーロード６３との間にパワーモニター６２を連結した構成としてある。
このように構成したマイクロ波回路５５は、アプリケータ５６から反射される反射電力が全てダミーロード６３によって吸収されるので、定在波が発生せず、パワーモニター６２の指示値から、反射波電力が精度良くモニターすることができる。
【００６１】
すなわち、マイクロ波回路５５を図９に示すように構成すれば、アプリケータ５６からの反射波電力がパワーモニター６２によって高精度に検出できるから、その検出信号が所定の閾値に達したとき、マイクロ波発振器５１の出力パワーを減少制御すれば、上記同様に被乾燥物の過乾燥による不具合を防ぐことができる。
なお、マイクロ波回路５５について説明したが、マイクロ波回路５９については、従来例と同様の構成にするか、また、図９に示すマイクロ波回路構成とするかは任意である。
【００６２】
図１０は、マイクロ波回路５５の第２構成例を示す。
この第２構成例は、図９に示すマイクロ波回路において、サーキュレータ５３のアプリケータ５６側にスタブチューナー６４を連結した構成としてある。
このように構成したマイクロ波回路５５は、被乾燥物１０をアプリケータ５６内に配置し、乾燥前にスタブチューナー６４を調整してパワーモニター６２の反射波電力の指示値をゼロにする。
このようにすれば、被乾燥物１０の乾燥が進んで反射波電力が増加すれば、その反射波電力の増加分がパワーモニター６２の表示値より分かるので、閾値の設定が容易となる。
【００６３】
ただし、アプリケータ５６内の所定の位置に、乾燥前の被乾燥物１０を配置してスタブチューナー６４を調節する際に、パワーモニター６２の反射波電力の指示値を必ずしもゼロにする必要はなく、進行波電力の５分の１以下であれば、閾値の設定が比較的容易であることを確認している。
【００６４】
図１１は、マイクロ波回路５５の第３構成例を示す。
この第３構成例は、図９に示したマイクロ波回路において、ダミーロード６３の導波管に小孔６３ａを形成し、パワーモニター６２を省略した構成としてある。
ダミーロード６３の小孔６３ａから漏れ出る僅かなマイクロ波を検波増幅すると、その検波増幅信号値はアプリケータ５６から反射する反射波電力のモニター値となるので、高価なパワーモニター６２を使用しないで、過乾燥による不具合を防ぐことができる。
【００６５】
図１２はマイクロ波回路５５の第４構成例を示す。
この第４構成例は、図１１のマイクロ波回路５５において、サーキュレータ５３とマイクロ波発振器５１との間にパワーモニター６５を設けると共に、サーキュレータ５３のアプリケータ側にスタブチューナー６４を設けた構成としてある。
このように構成したマイクロ波回路５５は、マイクロ波発振器５１が出力するマイクロ波をパワーモニター６５によって検出できるので、減少制御したマイクロ波をモニターすることができる。
また、万一、サーキュレータ５３が故障したときでも、パワーモニター６５によって反射波電力が検出できるので、サーキュレータ５３の故障診断が可能になる。
【００６６】
図１３はマイクロ波回路５５の第５構成例を示す。
この第５構成例は、図１０に示したマイクロ波回路５５において、サーキュレータ５３とマイクロ波発振器５１との間にパワーモニター６５を設けた構成としてある。
このように構成しても図１２のマイクロ波回路５５と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
図１４は、マイクロ波回路５５の第６構成例を示す。
この第６構成例は、図８に示したマイクロ波回路５５において、サーキュレータ５３とパワーモニター６２との間に入射波モニターとしてのパワーモニター６５を設けた構成としてある。
このように構成しても図１３のマイクロ波回路５５と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
図１５は、マイクロ波回路５５の第７構成例を示す。
この第７構成例は、図８に示したマイクロ波回路５５において、パワーモニター６２に換えて、入射波電力と反射波電力とをモニターすることができる１つのパワーモニター６６を設けた構成としてある。
このように構成しても図１３、図１４のマイクロ波回路５５と同様の効果を得ることができる。
なお、ＰＭ１は入射波電力のモニター信号、ＰＭ２は反射波電力のモニター信号を示す。
【００６９】
上記した第１〜第５構成例のマイクロ波回路５５は、オーブン式のマイクロ波乾燥装置に限らず、図３〜図５に示した連続式（コンベア式）についても同様に実施することができる。
スタブチューナー６４は、インピーダンスをマッチングする機能があればよいから、その他のものであってもよい。
しかし、１台のマイクロ波発振器が５ｋＷ〜１０ｋＷの場合は、信頼性の面からＥＨチューナーが好ましい。
【００７０】
図１０、図１２、図１３、図１４、図１５に示すようなスタブチューナー６４を備えるマイクロ波回路５５を装備する第３の実施形態のマイクロ波乾燥装置では、被乾燥物１０をアプリケータ５６内に入れた状態でスタブチューナー６４を調節し、乾燥前の被乾燥物１０を使って、反射波電力を少なくするように設定した。
【００７１】
しかし、その他に、被乾燥物１０をアプリケータ５６内に入れない状態でスタブチューナー６４を調整し、反射波電力をなくすように設定すれば、アプリケータ５６に被乾燥物１０を入れると、反射波電力が少なくなるように作用するから、省エネに有利なマイクロ波乾燥装置となる。
なお、スタブチューナー６４をこのように使うと、被乾燥物１０の乾燥が進んだとき、反射電力量が被乾燥物１０の無い状態に近づくようになる。
【００７２】
しかしながら、アプリケータ５６内に被乾燥物１０が無いときには、反射電力量が少なくなるように設定されているため、上記のように乾燥が進んで反射電力量が被乾燥物１０の無い状態に近づくと、過乾燥による不具合を防ぐための閾値
の設定が困難になる場合がある。
【００７３】
このような場合は、第１の実施形態において説明した電界強度センサー２１や図２に示した電界強度センサー２５を備える。
マイクロ波発振器の全数には、スタブチューナーを設け、被乾燥物の無い状態でマッチング調整し、省エネの目的を達成すると共に、アプリケータ内の電界強度を電界強度センサーでモニターし、マイクロ波パワーの減少制御を行う。
このように構成すれば、省エネの目的と過乾燥による不具合の防止とを達成することができる。
【００７４】
また、連続式のマイクロ波乾燥装置や複数のマイクロ波発振器を備えたオーブン式のマイクロ波乾燥装置の場合は、例えば、各加熱ゾーンの１台のマイクロ波発振器は、過乾燥による不具合の防止のために、乾燥前の被乾燥物を使ってスタブチューナーのマッチング調整を行い、その他のマイクロ波発振器については、省エネの目的で、被乾燥物の無い状態でスタブチューナーのマッチング調整するように構成すれば、過乾燥による不具合の防止と省エネとをバランス良く達成することができる。
【００７５】
一方、マイクロ波発振器を構成するマグネトロンは、交換する毎にスタブチューナーのマッチング調整が適切かの確認が必要になる。
これは、マグネトロンを同じ無反射条件で動作させても、マグネトロンには製造上のバラツキがあるために、個々のマグネトロンの発振周波数が異なるためである。
すなわち、マグネトロンの発振周波数の変化により波長も変化するので、スタブチューターで形成したインピーダンスも変化しマッチングが崩れてしまうからである。
【００７６】
しかし、アイソレータを備えたマイクロ波乾燥装置では、マグネトロンはほとんど整合状態（無反射状態）で駆動するので、スタブチューナーのインピーダンス変化が問題となる。
しかしながら、実際には、３０ＭＨｚ程度のバラツキが許容されている。
【００７７】
したがって、マグネトロンの周波数規格値である２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚの変化範囲に対し、スタブチューナーを再調整する必要がないように、つまり、ブロードの周波数特性を持つように、最初にチューナーを調整し、固定する。
そのため、２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚの周波数範囲で、例えば、反射波電力が進行波電力の５分の１以下になるように、スタブチューナーを調整することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
マイクロ波を被乾燥物に照射して乾燥させるマイクロ波乾燥装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１実施形態として示したオーブン式のマイクロ波乾燥装置の断面図である。
【図２】上記した第１実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えた電界強度センサーの他の構成例を示した断面図である。
【図３】第２実施形態として示した連続式（コンベア方式）のマイクロ波乾燥装置の側面図である。
【図４】第２実施形態のマイクロ波乾燥装置の平面図である。
【図５】図３上のＡ−Ａ線に沿って切断したマイクロ波乾燥装置の拡大断面図である。
【図６】第３実施形態として示したオーブン式のマイクロ波乾燥装置の断面図である。
【図７】マイクロ波乾燥装置に備えられたマイクロ波回路の従来例を示す簡略断面図である。
【図８】マイクロ波乾燥装置に備えられたマイクロ波回路のその他の従来例を示す簡略断面図である。
【図９】第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路の第１構成例を示す簡略断面図である。
【図１０】第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路の第２構成例を示す簡略断面図である。
【図１１】第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路の第３構成例を示す簡略断面図である。
【図１２】第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路の第４構成例を示す簡略断面図である。
【図１３】第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路の第５構成例を示す簡略断面図である。
【図１４】第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路の第６構成例を示す簡略断面図である。
【図１５】第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路の第７構成例を示す簡略断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  被乾燥物
１１  マイクロ波発振器
１２  マグネトロン
１３  高周波結合器
１４  サーキュレータ
１５  導波管
１６  マイクロ波回路
１７  アプリケータ
１８  照射アンテナ
１９  受信アンテナ
２０  同軸導波管変換器
２１  電界強度センサー
【図１】
2010086697.tif 000003
【図２】
2010086697.tif 000004
【図３】
2010086697.tif 000005
【図４】
2010086697.tif 000006
【図５】
2010086697.tif 000007
【図６】
2010086697.tif 000008
【図７】
2010086697.tif 000009
【図８】
2010086697.tif 000010
【図９】
2010086697.tif 000011
【図１０】
2010086697.tif 000012
【図１１】
2010086697.tif 000013
【図１２】
2010086697.tif 000014
【図１３】
2010086697.tif 000015
【図１４】
2010086697.tif 000016
【図１５】
2010086697.tif 000017