(57)【要約】【課題】従来、共鳴管と音源装置とを組合せ、共鳴管内において粒子速度が大きくなる位置に被乾燥物を配置するようにし、乾燥の効率化を図った音波乾燥装置が提案されている。しかし、共鳴管において粒子速度が大きくなる箇所は非常に限られたエリアでしかないので、被乾燥物を効率よく乾燥させることのできるエリアを広くとることができない。また、共鳴管自体が比較的大きくなってしまい、装置全体の小型化が困難である。【解決手段】音波乾燥器Ａは、空洞部１１と首部１２とを有するヘルムホルツ型共鳴器１０と、音波発生装置１５とを備える。そして、音波発生装置１５が発生した音波によってヘルムホルツ型共鳴器内１０で共鳴を生ぜしめ、首部１２に配された被乾燥物１７を乾燥させる。【選択図】    図１
2004317066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部と首部とを有するヘルムホルツ型共鳴器と、音波発生装置とを備え、
該音波発生装置が発生した音波によって該ヘルムホルツ型共鳴器内で共鳴を生ぜしめ、
該首部に配された被乾燥物を乾燥させる、音波乾燥器。
【請求項２】
該音波発生装置が、該ヘルムホルツ型共鳴器の外側であって該首部に対向する位置に設けられた、請求項１記載の音波乾燥器。
【請求項３】
該音波発生装置が、該ヘルムホルツ型共鳴器の内側に設けられた、請求項１記載の音波乾燥器。
【請求項４】
該首部と連通する空間部を備え、
該被乾燥物が放出した湿気を除去する湿気除去手段を該空間部に設けた、請求項１乃至３のいずれか一の項に記載の音波乾燥器。
【請求項５】
該空間部が両端に開口を有する通路であり、該湿気除去手段が該通路に設けられた送風装置である、請求項４記載の音波乾燥器。
【請求項６】
該湿気除去手段が湿気吸収剤である、請求項４記載の音波乾燥器。
【請求項７】
音波乾燥器を複数台備え、
該複数台の音波乾燥器の各々が請求項１乃至６のいずれか一の項に記載の音波乾燥器であり、
該複数台の音波乾燥器が相互に近接し、
外部に発する音圧を減少させるように各音波乾燥器が発する音波を相互に干渉させる、音波乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音波を利用して被乾燥物を乾燥させる音波乾燥器（装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音波によって被乾燥物を乾燥させる技術が提案されている。かかる技術において、効率のよい乾燥効果を得るためには、空気の粒子速度を大きくすることが有利である。そのために共鳴現象を利用した音波乾燥器（装置）も提案されている。
【０００３】
例えば、共鳴管と音源装置とを組合せ、共鳴管内において粒子速度が大きくなる位置に被乾燥物を配置するようにし、乾燥の効率化を図るものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８３５７号公報（第３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、共鳴管において粒子速度が大きくなる箇所は非常に限られたエリアでしかない。つまり、共鳴管においては、共鳴の節となる箇所において、特に粒子速度が大きくなるのであるが、共鳴管の全長に占める共鳴の節のエリアの割合は非常に小さい。
【０００６】
また、共鳴管自体が比較的大きくなってしまい、装置全体の小型化が困難である。例えば１００Ｈｚの周波数の音波の共鳴を得るために、仮に共鳴管の長さを音波の半波長の長さに設計するとすれば、その長さ（共鳴管の長さ）は約１．７ｍにもなってしまう。
【０００７】
本願発明は、音波の共鳴を利用しながらも、被乾燥物を効率よく乾燥させることのできるエリアを比較的広くとることができ、しかも、全体を小型化することができるような、音波乾燥器（装置）を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願発明にかかる音波乾燥器は、空洞部と首部とを有するヘルムホルツ型共鳴器と、音波発生装置とを備え、該音波発生装置が発生した音波によって該ヘルムホルツ型共鳴器内で共鳴を生ぜしめ、該首部に配された被乾燥物を乾燥させる（請求項１）。
【０００９】
ヘルムホルツ型共鳴器の首部では粒子速度が大きくなることが知られている。そして、首部を比較的広くすることにより、粒子速度の大きいエリア、つまり、効率のよい乾燥が可能となるエリアを広くとることができる。また、ヘルムホルツ型共鳴器は、同一周波数の共鳴を得るに際し、共鳴管よりも小さくすることができる。よって、全体を小型化することができる。
【００１０】
上記音波乾燥器において、該音波発生装置が、該ヘルムホルツ型共鳴器の外側であって該首部に対向する位置に設けられていてもよいし（請求項２）、また、該音波発生装置が、該ヘルムホルツ型共鳴器の内側に設けられていてもよい（請求項３）。
【００１１】
また上記音波乾燥器において、該首部と連通する空間部を備え、該被乾燥物が放出した湿気を除去する湿気除去手段を該空間部に設けてもよい（請求項４）。かかる構成によれば、被乾燥物から放出される湿気を除去することができるので、乾燥の効果を促進させることができる。
【００１２】
上記音波乾燥器において、該空間部が両端に開口を有する通路であり、該湿気除去手段が該通路に設けられた送風装置であってもよいし（請求項５）、該湿気除去手段が湿気吸収剤であってもよい（請求項６）。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、本願発明にかかる音波乾燥装置は、音波乾燥器を複数台備え、該複数台の音波乾燥器の各々が上記の音波乾燥器であり、該複数台の音波乾燥器が相互に近接し、外部に発する音圧を減少させるように各音波乾燥器が発する音波を相互に干渉させる（請求項７）。このように構成することにより、外部への騒音を減少させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施形態たる音波乾燥器および音波乾燥装置を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
まず、図１を参照しつつ、本願発明の一実施形態たる音波乾燥器Ａについて説明する。
【００１６】
図１は音波乾燥器Ａの図であり、（ａ）はその斜観図、（ｂ）はその縦断面図である。
【００１７】
音波乾燥器Ａは、空洞部１１と、首部１２と、通路１３と、ファン（送風装置）１４ａ，１４ｂと、音波発生装置たるスピーカ１５とを備える。この音波乾燥器Ａでは、空洞部１１と首部１２とによってヘルムホルツ型共鳴器１０が構成されている。
【００１８】
首部１２は通路１３に連通している。空洞部１１は首部１２を介して通路１３に連通している。首部１２はその上端が、通路１３の略中央部に接続されている。通路１３は、首部１２と略直交する方向に直線状に伸延している。通路１３の両端には開口１３ａ，１３ｂが形成されており、この開口１３ａ，１３ｂの位置にそれぞれファン１４ａ，１４ｂが設置されている。スピーカ１５は、通路１３の中央位置近傍の内壁面において下向きに設置されている。このようにしてスピーカ１５は、ヘルムホルツ型共鳴器１０の外側であって首部１２に対向する位置に設けられている。図中、符号１６で示すものはスピーカエンクロージャであり、符号１７で示すものは被乾燥物である。
【００１９】
空洞部１１の形状は、縦寸法が０．３ｍ、横寸法が０．６ｍ、奥行寸法が０．６ｍの略直方体である。
【００２０】
首部１２は横断面（図中のＸ−Ｘ線矢視断面）形状が一辺０．２ｍの略正方形であり、長さ（図中の上下方向の寸法）は０．４ｍである。
【００２１】
通路は横断面（図中のＹ−Ｙ線矢視断面）形状が一辺０．２ｍの略正方形であり、長さ（図中の横方向の寸法）は０．８ｍである。
【００２２】
ファン１４ａ，１４ｂは、それぞれ通路１３の両端の開口１３ａ，１３ｂに設けられている。ファン１４ａは、開口１３ａを介して通路１３内の空気が外部に排出されるように回転し、ファン１４ｂは、開口１３ｂを介して外部の空気が通路１３内に取り込まれるように回転する。
【００２３】
スピーカ１５に信号が供給されると、その信号に対応した音波がスピーカ１５から放射される。なお図示しないが、スピーカ１５に供給するための信号を生成する音響装置が設けられている。
【００２４】
首部１２には、被乾燥物１７を配置することができるような配置台（図示せず）が設けられており、被乾燥物１７はその配置台に配置されている。配置台は、音波の伝搬を阻害することがないように、例えば、網状の材料で構成されている。そして、食品、薬品、紙などが、被乾燥物１７として配置台に配置される。
【００２５】
このヘルムホルツ型共鳴器１０の共鳴周波数は約５０Ｈｚである。スピーカ１５には、この共鳴周波数の信号、すなわち５０Ｈｚの信号が供給され、５０Ｈｚの音波がスピーカ１５から放射される。よって、ヘルムホルツ型共鳴器１０において共鳴が生ずる。
【００２６】
このときヘルムホルツ型共鳴器１０においては、首部１２における空気の粒子速度が特に大きくなる。よって、首部１２に配置された被乾燥物１７を効率よく（早く）乾燥させることができる。
【００２７】
被乾燥物１７は、首部１２における空気の振動によって乾燥されてゆく。つまり、被乾燥物１７からは湿気が放出されてゆく。一方、通路１３は首部１２と連通しており、この通路１３内の空気はファン１４ａ，１４ｂによって換気される。よって、被乾燥物１７から放出された湿気は通路１３の開口１３ａを介して外部に放出される。従って首部１２は湿度の低い状態、つまり、被乾燥物１７を乾燥させるのに都合のよい状態に保たれる。
【００２８】
この音波乾燥器Ａでは、首部１２のほぼ全域に渡って、空気の粒子速度の大きなエリアが形成されるので、大きな、または、多くの被乾燥物１７を効率よく乾燥させることができる。また、首部１２の大きさを大きくすれば、より大きな、または、より多くの被乾燥物１７を配置できる。空洞部１１の容積を変えることにより、首部１２の断面積や長さを変えることもできる。被乾燥物１７の形状や寸法に合わせて、粒子速度の大きくなるエリア（首部１２）の広さや形状を、比較的容易に調節できる。
【００２９】
しかも、ヘルムホルツ型共鳴器１０による共鳴現象を利用しているため、同一周波数の共鳴を得るに当たり、他の共鳴手段を用いるよりも小型にすることができる。特に低周波数の音波で乾燥を行うに当たり、共鳴管の共鳴を利用する装置であれば共鳴管がかなり長くなってしまうが、本実施形態の音波乾燥器Ａでは比較的小型にできるので有利である。
【００３０】
また、可聴周波数の音波による乾燥が可能であるから、音波発生装置としては一般に市販されているスピーカを利用できる。すなわち、必ずしも、特別な形態の高価な音波発生装置や超音波発生装置を用いる必要がない。
【００３１】
以上、図１を参照しつつ、本願発明の一実施形態たる音波乾燥器Ａについて説明した。
【００３２】
図１の実施形態では、通路１３の両端の開口１３ａ，１３ｂにそれぞれファン１４ａ，１４ｂを設けているが、１台のみのファンを通路内のいずれかの位置に設けるようにしてもよい。
【００３３】
次に、図２を参照しつつ、本願発明のもう一つの実施形態たる音波乾燥器Ｂについて説明する。
【００３４】
図２は音波乾燥器Ｂの縦断面図である。音波乾燥器Ｂは、空洞部１１と、首部１２と、通路１３と、ファン１４ａ，１４ｂと、スピーカ１５とを備える。空洞部１１と首部１２とによってヘルムホルツ型共鳴器１０が構成されている。このように、図２の音波乾燥器Ｂの構成は、図１の音波乾燥器Ａと多くの点で共通する。
【００３５】
図２の音波乾燥器Ｂが、図１の音波乾燥器Ａと相違する点は、次の点である。すなわち、音波乾燥器Ａでは、スピーカ１５が通路１３の中央位置近傍の内壁面において下向きに設置されているのに対し、音波乾燥器Ｂでは、スピーカ１５が空洞部１１の底面において上向きに設置されている。
【００３６】
つまり、音波発生器Ａでは、スピーカ１５がヘルムホルツ型共鳴器１０の外側であって首部１２に対向する位置に設けられているのに対し、音波乾燥器Ｂでは、スピーカ１５がヘルムホルツ共鳴器１０の内側に設けられているのである。それ以外の点では、音波乾燥器Ｂは音波乾燥器Ａと同様に構成されている。
【００３７】
音波乾燥器Ｂにおいても、５０Ｈｚの音波がスピーカ１５から放射される。すると、ヘルムホルツ型共鳴器１０において共鳴が生じ、空気の粒子速度が特に大きい首部１２に配置された被乾燥物１７が効率よく乾燥される。
【００３８】
以上、図２を参照しつつ、本願発明の一実施形態たる音波乾燥器Ｂについて説明した。
【００３９】
次に、図３を参照しつつ、本願発明のさらにもう一つの実施形態たる音波乾燥器Ｃについて説明する。
【００４０】
図３は音波乾燥器Ｃの縦断面図である。音波乾燥器Ｃは、空洞部１１と、首部１２と、空間部２３と、湿気吸収剤１８と、スピーカ１５とを備える。空洞部１１と首部１２とによってヘルムホルツ型共鳴器１０が構成されている。筒状の空間部２３は、首部１２と連通している。また、首部１２を介して空洞部１１と連通している。このように、図３の音波乾燥器Ｃの構成は、図１の音波乾燥器Ａと多くの点で共通する。
【００４１】
図３の音波乾燥器Ｃが、図１の音波乾燥器Ａと相違する点は、次の点である。すなわち、音波乾燥器Ａでは、通路１３の両端が開口しているのに対し、音波乾燥器Ｃでは空間部２３の両端は閉じている。また、音波乾燥器Ａでは、通路１３にファン１４ａ，１４ｂが設けられているのに対し、音波乾燥器Ｃでは、ファンは設けられておらず、その代わりに、空間部２３内の両端近傍に湿気吸収剤１８が配されている。この湿気吸収剤１８は、例えばシリカゲルのような化学反応によって湿気を吸収するものであってもよい。音波乾燥器Ｃでは、湿気吸収剤１８が空間部２３内で位置ずれをおこさないように、空間部２３中に網目状の仕切部材１９を取り付けている。それ以外の点では、音波乾燥器Ｃは音波乾燥器Ａと同様に構成されている。
【００４２】
音波乾燥器Ｃにおいても、５０Ｈｚの音波がスピーカ１５から放射される。すると、ヘルムホルツ型共鳴器１０において共鳴が生じ、空気の粒子速度が特に大きい首部１２に配置された被乾燥物１７が効率よく乾燥される。
【００４３】
被乾燥物１７から湿気が放出されると、その湿気を空間部２３内に配された湿気吸収剤１８が吸収する。従って首部１２は、湿度の低い状態、つまり、被乾燥物１７を乾燥させるのに都合のよい状態に保たれる。
【００４４】
以上、図３を参照しつつ、本願発明の一実施形態たる音波乾燥器Ｃについて説明した。
【００４５】
次に、図４を参照しつつ、本願発明の一実施形態たる音波乾燥装置Ｄについて説明する。
【００４６】
図４は、音波乾燥装置Ｄの斜観図である。音波乾燥装置Ｄは、同一構造の２台の音波乾燥器Ａ１，Ａ２を有する。それぞれの音波乾燥器Ａ１，Ａ２は、図１の音波乾燥器Ａと同一の構造である。
【００４７】
図１の音波乾燥器Ａにおいて共鳴する音波は、音波乾燥器Ａの外部にも放射され、これが騒音の原因となる可能性がある。図４の音波乾燥装置Ｄでは、この騒音を極力減少させるべく、音波乾燥器Ａ１が放射する音波と、音波乾燥器Ａ２が放射する音波とを相互に干渉させるように構成されている。
【００４８】
すなわち、音波乾燥器Ａ１と音波乾燥器Ａ２とは近接して配置されている。両者の中心間距離Ｌは、共鳴周波数の音波の波長よりも充分に小さい。例えば、距離Ｌは「ｋＬ＜１」の関係を満たすことが望ましい。ここで、「ｋ＝２πｆ／ｃ」であり、「π」は円周率、「ｆ」は共鳴周波数、「ｃ」は音速である。
【００４９】
音波発生器Ａ１のスピーカ１５にも音波発生器Ａ２のスピーカ１５にも５０Ｈｚの信号であって、同一振幅のものが供給される。但し、音波発生器Ａ１のスピーカ１５に供給する信号とは逆位相の信号が、音波発生器Ａ２のスピーカ１５に供給される。よって、音波乾燥器Ａ１が外部に放射する５０Ｈｚの音波と、音波乾燥器Ａ２が外部に放射する５０Ｈｚの音波とは、同一振幅であり相互に逆位相のものとなる。よって、音波乾燥器Ａ１と音波乾燥器Ａ２とが近接していれば、音波乾燥器Ａ１が外部に放射する音波と音波乾燥器Ａ２が外部に放射する音波とは互いに打ち消し合う。つまり、音波乾燥器Ａ１と音波乾燥器Ａ２とが、互いに消音の効果を奏する。よって、音波乾燥装置Ｄからの外部への騒音は極めて小さくなる。
【００５０】
試算によれば、２台の音波乾燥器Ａ１，Ａ２の中心間距離Ｌが「ｋＬ＝０．１」の関係を満たすときは、約１５ｄＢの騒音低減効果を得ることができる。
【００５１】
以上、図４を参照しつつ、本願発明の一実施形態たる音波乾燥装置Ｄについて説明した。
【００５２】
なお、図４の実施形態では、音波乾燥装置Ｄの有する２台の音波乾燥器を同一構造のものとしたが、必ずしも同一構造とする必要はない。また、本実施形態では、音波乾燥装置Ｄの有する２台の音波乾燥器のスピーカに供給する信号を、同一振幅逆位相のものとしたが、必ずしもそのようにする必要はない。また、本実施形態では、音波乾燥装置Ｄが２台の音波乾燥器によって構成されているが、３台以上の音波乾燥器よって構成されていてもよい。
【００５３】
例えば、図５（ａ）のように、近接して配置された４台の音波乾燥器Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４によって音波乾燥装置Ｅを構成してもよい。それぞれの音波乾燥器Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、図１の音波乾燥機Ａと同一の構造である。この場合、音波乾燥器Ａ１と音波乾燥器Ａ３のスピーカ１５には信号Ｓ１を供給し、音波乾燥器Ａ２と音波乾燥器Ａ４のスピーカ１５には信号Ｓ１と同一振幅逆位相の信号（信号Ｓ２）を供給するようにしてもよい。このような形態であっても、各音波乾燥器Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が互いに消音の効果を奏し、音波乾燥装置Ｅからの外部への騒音が小さくなる。試算によれば、互いに隣合う２台の音波乾燥器の中心間距離Ｌが「ｋＬ＝０．１」の関係を満たすものであれば、約３０ｄＢの騒音低減効果を得ることができる。
【００５４】
また、図５（ｂ）のように、近接して配置された３台の音波乾燥器Ａ１，Ａ２，Ａ３によって音波乾燥装置Ｆを構成してもよい。この場合、音波乾燥器Ａ１と音波乾燥器Ａ２のスピーカ１５には信号Ｓ１を供給し、音波乾燥器Ａ３のスピーカ１５には振幅が信号Ｓ１の２倍であり、かつ、位相が信号Ｓ１とは逆位相であるような信号（信号Ｓ３）を供給するようにしてもよい。このような形態であっても、各音波乾燥器Ａ１，Ａ２，Ａ３が互いに消音の効果を奏し、音波乾燥装置Ｆからの外部への騒音が小さくなる。
【００５５】
また、図５（ｂ）のように、近接して配置された３台の音波乾燥器Ａ１，Ａ２，Ａ３によって音波乾燥装置Ｆを構成し、音波乾燥器Ａ１のスピーカ１５には信号Ｓ１を供給し、音波乾燥器Ａ２のスピーカ１５には信号Ｓ１と振幅が同一で位相が１２０度相違する信号Ｓ４を供給し、音波乾燥器Ａ３のスピーカ１５には信号Ｓ１と振幅が同一で位相が２４０度相違する信号Ｓ５を供給するようにしてもよい。このような形態であっても、各音波乾燥器Ａ１，Ａ２，Ａ３が互いに消音の効果を奏し、音波乾燥装置Ｆからの外部への騒音が小さくなる。
【００５６】
また、図５（ａ）（ｂ）の音波乾燥装置Ｅ，Ｆのように、音波乾燥器を平面状に配置するのではなく、立体的に配置してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
本願発明に係る音波乾燥器（装置）によれば、被乾燥物を効率よく乾燥させることのできるエリアを比較的広くとることができ、しかも、音波乾燥器（装置）全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本願発明の一実施形態たる音波乾燥器の図であり、（ａ）はその斜観図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図２】図２は本願発明のもう一つの実施形態たる音波乾燥器の縦断面図である。
【図３】図３は本願発明のさらにもう一つの実施形態たる音波乾燥器の縦断面図である。
【図４】図４は、本願発明の一実施形態たる音波乾燥装置の斜観図である。
【図５】図５は、本願発明の実施形態たる音波乾燥装置の斜観図であり、（ａ）は近接して配置された４台の音波乾燥器によって構成された音波乾燥装置の図であり、（ｂ）は近接して配置された３台の音波乾燥器によって構成された音波乾燥装置の図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ  音波乾燥器
Ｄ，Ｅ，Ｆ  音波乾燥装置
１０  ヘルムホルツ型共鳴器
１１  空洞部
１２  首部
１３  通路
１３ａ，１３ｂ    開口
１４ａ，１４ｂ    ファン
１５  スピーカ
１６  スピーカエンクロージャ
１７  被乾燥物
１８  湿気吸収剤
１９  仕切部材
２３  空間部
【図１】
2004317066.tif 000003
【図２】
2004317066.tif 000004
【図３】
2004317066.tif 000005
【図４】
2004317066.tif 000006
【図５】
2004317066.tif 000007