(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、
前記マイクロ波発振器に接続されケースを有する加熱炉と、
前記マイクロ波発振器と前記加熱炉とのマッチングを図る整合器と、
前記加熱炉内に被加熱物を搬送する搬送手段と、
前記加熱炉からのマイクロ波の反射量を監視する監視手段と、
前記マイクロ波発振器の動作時間を計測するタイマー手段と、
前記監視手段または前記タイマー手段からの信号に基づいて、前記整合器によるマッチングのずれを補償するよう前記搬送手段による被加熱物の搬送速度を制御して、ケース内における被加熱物の搬送速度をマイクロ波発振器の発振周波数が安定するまでは低速とし、マイクロ波発振器の発振周波数が安定した後高速へ上昇させる制御手段と、
を備え、監視手段による監視結果を表示計に表示することを特徴とするマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記監視手段により監視されたマイクロ波の反射量が所定値まで低下したときに前記搬送手段による被加熱物の搬送速度を上昇させるよう制御することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記タイマー手段により計測された前記マイクロ波発振器の動作時間が所定値まで達したときに前記搬送手段による被加熱物の搬送速度を上昇させるよう制御することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記監視手段により監視されたマイクロ波の反射量に応じて前記搬送手段による被加熱物の搬送速度を上昇させるよう制御することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は印刷紙等の被加熱物を乾燥するために用いられるマイクロ波加熱装置に係り、とりわけマイクロ波発振器と加熱炉とのマッチングのずれによる被加熱物の乾燥の不具合を効果的に防止することができるマイクロ波加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から紙やシート等の比較的薄い被加熱物を効率よく加熱させるため、マイクロ波発振器と、このマイクロ波発振器にアイソレータ、パワーモニタ、整合器および連結用導波管を介して接続された導波管形マイクロ波加熱炉とを備えたマイクロ波加熱装置が知られている。このようなマイクロ波加熱装置の導波管形マイクロ波加熱炉において、例えば印刷紙等の被加熱物を乾燥させる場合には、導波管形マイクロ波加熱炉のケースおよび加熱用導波管の直線部の側面に設けられたスロットを通して印刷紙を搬送し、加熱用導波管の複数の直線部を順次通過していく過程で印刷紙にマイクロ波エネルギーを吸収させている。
【０００３】
なお、このようなマイクロ波加熱装置において、印刷紙等の被加熱物を乾燥させる場合には、マイクロ波発振器と導波管形マイクロ波加熱炉との間に設けられた整合器によりマイクロ波発振器と導波管形マイクロ波加熱炉とのマッチングを図り、導波管形マイクロ波加熱炉からのマイクロ波の反射電力を最小化してマイクロ波エネルギーの有効利用がなされるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のマイクロ波加熱装置では、整合器によりマイクロ波発振器と導波管形マイクロ波加熱炉とのマッチングを図っている。しかしながら、このようなマイクロ波加熱装置では、処理開始からの時間経過とともにマッチング状態が徐々に変化していくという現象が見られ、このために被加熱物の十分な乾燥を行うことができないという不具合が発生している。
【０００５】
例えば処理開始後５分経過した段階でマッチングが取れるように整合器を調整した状態で再処理を行った場合には、図６に示すように、処理開始からの時間経過とともに導波管形マイクロ波加熱炉からのマイクロ波の反射電力が徐々に低下していき、所定の時間が経過したときに一定のレベル、すなわち所望のマッチング状態に戻るという経過をたどることが確かめられた。
【０００６】
このようなマッチングのずれが発生する原因は、マイクロ波発振器であるマグネトロンの発振開始からの時間経過とともにマグネトロンの有する空洞共振器の温度が上昇してその寸法を変化させ、これにより発振周波数が変化して結果的にマッチングをずらすことにある。なお、導波管形マイクロ波加熱炉のように一種の共振器のような加熱炉の場合には、わずかな発振周波数の変化によってもマッチングがずれる可能性が高い。
【０００７】
このような原因によって発生するマッチングのずれは、整合器を手動で調整するか、オートチューナを利用して整合器を調整することにより解消することができる。しかしながら、整合器を手動で調整する場合には、処理の度に調整を行わなければならないことから煩雑な作業が必要となり、またオートチューナを利用する場合には、オートチューナが非常に高価なものであることから経済的な採算をとることが難しいという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、簡易かつ安価にマイクロ波発振器と加熱炉とのマッチングのずれによる被加熱物の乾燥の不具合を効果的に防止することができるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、前記マイクロ波発振器に接続されケースを有する加熱炉と、前記マイクロ波発振器と前記加熱炉とのマッチングを図る整合器と、前記加熱炉内に被加熱物を搬送する搬送手段と、前記加熱炉からのマイクロ波の反射量を監視する監視手段と、前記マイクロ波発振器の動作時間を計測するタイマー手段と、前記監視手段または前記タイマー手段からの信号に基づいて、前記整合器によるマッチングのずれを補償するよう前記搬送手段による被加熱物の搬送速度を制御して、ケース内における被加熱物の搬送速度をマイクロ波発振器の発振周波数が安定するまでは低速とし、マイクロ波発振器の発振周波数が安定した後高速へ上昇させる制御手段と、を備え、監視手段による監視結果を表示計に表示することを特徴とするマイクロ波加熱装置である。
【００１０】
本発明によれば、加熱炉内に被加熱物を搬送し、同時にマイクロ波発振器により発振されたマイクロ波を加熱炉内へ供給する。そして、整合器によりマイクロ波発振器と加熱炉とのマッチングを図り、加熱炉からのマイクロ波の反射電力を最小化させるとともに、このマッチングにずれが生じたときには、マッチングのずれを補償するよう搬送手段による被加熱物の搬送速度を制御する。これにより、マッチングのずれによって被加熱物へのエネルギーの吸収効率が小さい場合には、被加熱物の搬送速度を低速にして被加熱物の十分な加熱を行うように制御することができ、このためマイクロ波発振器と加熱炉とのマッチングのずれによる被加熱物の乾燥の不具合を効果的に防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図４は本発明によるマイクロ波加熱装置の一実施の形態を示す図である。
【００１２】
まず、図１により、マイクロ波加熱装置の全体について説明する。図１に示すように、マイクロ波加熱装置はマイクロ波発振器１と、シート状の被加熱物である印刷紙Ｗを加熱する導波管形マイクロ波加熱炉６とを備え、マイクロ波発振器１と導波管形マイクロ波加熱炉６とは、アイソレータ２、パワーモニタ（監視手段）３、整合器４およびテーパ導波管５を介して接続されている。
【００１３】
マイクロ波発振器１はマイクロ波を発振するためのものであり、例えば空洞共振器からなるマグネトロンが用いられる。アイソレータ２は導波管形マイクロ波加熱炉６からのマイクロ波の反射電力を吸収してマイクロ波発振器１を保護するためのものであり、パワーモニタ３は導波管形マイクロ波加熱炉６へのマイクロ波の入射電力および反射電力をモニタするためのものである。またパワーモニタ３には、モニタされた値を表示するための指示計３ａが接続されている。整合器４は、マイクロ波発振器１と導波管形マイクロ波加熱炉６とのマッチングを図り、導波管形マイクロ波加熱炉６からのマイクロ波の反射電力を最小化してマイクロ波エネルギーを有効利用するためのものである。
【００１４】
なお、導波管形マイクロ波加熱炉６は加熱炉収容筐体９に収容されており、この加熱炉収容筐体９には温風ダクト１０を介して温風発生器７が接続されている。温風発生器７は、導波管形マイクロ波加熱炉６を予熱しておくことで被加熱物である印刷紙Ｗから蒸発する水分の結露を防止するものである。また、マイクロ波発振器１、アイソレータ２、パワーモニタ３および温風発生器７等のマイクロ波応用機器は機器収容筐体８に収容されている。
【００１５】
次に、図２および図３により、マイクロ波加熱装置の導波管形マイクロ波加熱炉６について説明する。図２に示すように、導波管形マイクロ波加熱炉６はケース６ａと、ケース６ａ内に配置されテーパ導波管５と同様にマイクロ波を通過できるだけの矩形状の断面を持つ加熱用導波管１３を有している。このうち加熱用導波管１３は、複数の直線部１３ａと、直線部１３ａ間を連結する円弧状の折曲部１３ｂとからなり、これらの直線部１３ａと折曲部１３ｂは、テーパ導波管５から終端のダミーロード１１で終わるまでの経路中に交互に繰り返し形成されている。
【００１６】
また図３に示すように、ケース６ａおよび加熱用導波管１３の直線部１３ａの各々の側面にはスロット１２が設けられている。さらに、このスロット１２を通して印刷紙Ｗを搬送する紙搬送装置（搬送手段）１６が設けられている。
【００１７】
次に、図４により、紙搬送装置による印刷紙Ｗの搬送速度を制御する制御系について説明する。図４に示すように、この制御系は、マイクロ波発振器１の動作時間を計測するタイマー（タイマー手段）１４と、上述したパワーモニタ３および紙搬送装置１６と、タイマー１４およびパワーモニタ３と紙搬送装置１６との間に設けられタイマー１４またはパワーモニタ３のいずれかからの入力信号に基づいて印刷紙Ｗの搬送速度を制御するための制御信号を紙搬送装置１６に出力する制御部（制御手段）１５とからなっている。
【００１８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００１９】
図１乃至図３に示すように、まず導波管形マイクロ波加熱炉６のケース６ａおよび加熱用導波管１３の直線部１３ａの各々の側面に設けられたスロット１２を通過するように印刷紙Ｗがセットされ、紙搬送装置１６により導波管形マイクロ波加熱炉６内に印刷紙Ｗを所定速度で搬送する。
【００２０】
一方、この状態で、マイクロ波発振器１に電源を印加してマイクロ波を発振させ、発振させたマイクロ波をアイソレータ２、パワーモニタ３、整合器４およびテーパ導波管５を介して導波管形マイクロ波加熱炉６内に設けられた加熱用導波管１３に供給する。これにより、印刷紙Ｗは、通過した加熱用導波管１３の直線部１３ａからマイクロ波エネルギーを吸収し、発熱によって所定の乾燥がなされる。なお、印刷紙Ｗに吸収されないで余ったマイクロ波エネルギーはダミーロード１１で吸収される。
【００２１】
次に、マイクロ波発振器１であるマグネトロンの温度上昇が安定するまで、すなわち発振周波数が安定するまでの間に生じるマッチングのずれを補償するための制御方法について述べる。
【００２２】
図５に示すように、まず印刷紙Ｗは低速で搬送される。この間、導波管形マイクロ波加熱炉６からのマイクロ波の反射電力をパワーモニタ３でメータリレー等を利用してモニタし、反射電力が所定値以下になったときに所定の信号を制御部１５に入力する。次に、この入力信号に基づいて、制御部１５は発振周波数が安定したと判断して紙搬送装置１６による印刷紙Ｗの搬送速度を低速から高速に上昇させるようシーケンス制御する。このときの印刷紙Ｗの搬送速度の時間変化を図５に実線で示す。
【００２３】
また別の制御方法として、マイクロ波発振器１であるマグネトロンの発振周波数が安定するまでの時間が実際にはほぼ一定であるという事実を利用し、タイマー１４によりマイクロ波発振器１の動作時間、すなわち発振開始からの時間経過を計測し、発振開始から所定時間が経過したときに所定の信号を制御部１５に入力する。次に、この入力信号に基づいて、制御部１５は発振周波数が安定したと判断して紙搬送装置１６による印刷紙Ｗの搬送速度を低速から高速に上昇させるようシーケンス制御する。なお、このときの印刷紙Ｗの搬送速度の時間変化は図５に実線で示したものと同様である。
【００２４】
さらに別の制御方法として、導波管形マイクロ波加熱炉６からのマイクロ波の反射電力をパワーモニタ３でモニタし、パワーモニタ３でモニタされたマイクロ波の反射電力の連続的な変化量を制御部１５に入力する。そして、この入力信号に基づいて、制御部１５は紙搬送装置１６による印刷紙Ｗの搬送速度をフィードバック制御する。このときの印刷紙Ｗの搬送速度の時間変化の一例を図５に点線で示す。
【００２５】
このように、パワーモニタ３またはタイマー１４を利用して所定の時間（図５のＴ参照）が経過してから印刷紙Ｗの搬送速度を低速から高速に上昇させるよう制御しているので、マッチングのずれによって印刷紙Ｗへのエネルギーの吸収効率が小さい場合には、印刷紙Ｗの搬送速度を低速にして印刷紙Ｗの十分な加熱を行うように制御することができる。このためマイクロ波発振器１と導波管形マイクロ波加熱炉６とのマッチングのずれによる印刷紙Ｗの乾燥の不具合を効果的に防止することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、整合器を手動で調整したり、高価なオートチューナを利用することなく、簡易かつ安価にマイクロ波発振器と加熱炉とのマッチングのずれによる被加熱物の乾燥の不具合を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマイクロ波加熱装置の全体を示す概略図である。
【図２】本発明によるマイクロ波加熱装置の導波管形マイクロ波加熱炉を示す平面図である。
【図３】図２に示す導波管形マイクロ波加熱炉の側面図である。
【図４】本発明によるマイクロ波加熱装置における印刷紙の搬送速度を制御する制御系を示す図である。
【図５】本発明によるマイクロ波加熱装置における印刷紙の搬送速度の制御方法を説明するための図である。
【図６】従来のマイクロ波加熱装置における導波管形マイクロ波加熱炉からのマイクロ波の反射電力の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
１  マイクロ波発振器
３  パワーモニタ
４  整合器
６  導波管形マイクロ波加熱炉
１４  タイマー
１５  制御部
１６  紙搬送装置
【図１】
0003611408.tif 000002
【図２】
0003611408.tif 000003
【図３】
0003611408.tif 000004
【図４】
0003611408.tif 000005
【図５】
0003611408.tif 000006
【図６】
0003611408.tif 000007