(57)【要約】  閉塞製品の電磁（ＥＭ）乾燥が提供され、閉塞領域のいずれかにおいて、非閉塞領域よりも多くのＥＭ放射線を散逸させる、軸方向に不均一なＥＭ放射線場を、前記製品に施すステップを含む。ＥＭ放射線場は、供給導波路およびコンベヤ経路を含む設定可能なアプリケータシステムにより提供される。供給導波路は、設定可能なスロットを含む。設定可能なアプリケータシステムは、運搬経路に沿った製品の位置の関数として、各製品の縦軸に沿って各製品により散逸されるＥＭ放射線量を選択的に変動させるように設定することができ、それによりＥＭ乾燥プロセスが向上する。
2010524715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を乾燥させる方法であって、前記物品は、縦軸と、軸方向に延在する複数のセルチャネルとを有するハニカム構造物を備え、前記方法は、
無機セラミック形成閉塞材料を、前記セルチャネルの少なくとも１つのサブセットに挿入して、複数の閉塞部を備える前記ハニカム構造物の閉塞領域を形成するステップであって、前記閉塞領域は、前記ハニカム構造物の非閉塞領域に隣接する、ステップと、
前記閉塞領域により散逸したＥＭ放射線が前記非閉塞領域により散逸したＥＭ放射線よりも大きくなるように、前記閉塞領域に、前記非閉塞領域よりも多くのＥＭ放射線を施すステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ハニカム構造物は、無機セラミック形成材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハニカム構造物は、焼成セラミック材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
縦軸、閉塞領域、および中央の非閉塞領域を有する少なくとも１つのセラミック系ハニカム構造物のＥＭ乾燥のためのアプリケータシステムであって、
前記少なくとも１つのハニカム構造物を収容するように構成される内部を有する乾燥オーブンと、
前記乾燥オーブン内部を通過し、運搬経路に沿って前記内部を通って各ハニカム構造物を運搬するように構成されるコンベヤと、
前記運搬経路と相対的に配置された複数の設定可能なＥＭ放射線源であって、前記閉塞領域を選択的にＥＭ放射線場に供し、前記閉塞領域のそれぞれに、前記中央の非閉塞領域よりも多くのＥＭ放射線を散逸させるように、それぞれの設定可能なＥＭ放射線源は、そこからのＥＭ放射線の放出を防止するために取り除かれることが可能である、複数の設定可能なＥＭ放射線源と、
を備えるアプリケータシステム。
【請求項５】
縦軸と、中央の非閉塞領域を取り囲む閉塞端部とを有する、少なくとも１つのセラミックハニカム構造物を乾燥させる方法であって、
内部および前記内部を通る運搬経路を有する乾燥オーブンを提供するステップであって、前記オーブンは、それに関連付けられた、前記運搬経路に沿って配置された複数の調節可能なＥＭ放射線源を有し、ＥＭ源はそれぞれ、前記運搬経路と相対的に設定可能であり、それぞれ、ＥＭ放射線の放出を防止するために取り除かれることが可能である、ステップと、
前記運搬経路に沿ってそれぞれのハニカム構造物を運搬する間、閉塞端部のいずれかにより散逸するＥＭ放射線の量が中央の非閉塞領域により散逸するＥＭ放射線の量よりも大きくなるように、前記ハニカム構造物を、前記中央の非閉塞領域よりも前記閉塞端部において選択的により多くのＥＭ放射線に供するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｄｒｙｉｎｇ  ｏｆ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｍｉｘｔｕｒｅ（セラミック形成混合物の選択的電磁乾燥のための方法およびアプリケータ）」と題する、２００７年３月３０日出願の米国仮特許出願第６０／９２１，２１５号の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、セラミック形成混合物を含む物品に関し、より具体的には、無機セラミック形成混合物を含む物品の選択的電磁乾燥に関する。
【背景技術】
【０００３】
平方センチメートルあたり約１０分の１から１００セル以上の横方向断面セル密度を有するハニカム構造物には、固形微粒子濾過体および固定熱交換器として等、多くの用途がある。そのような用途では、そのそれぞれの端部の一方または両方を連結する等により、その構造物の選択されたセルを封止または閉塞する必要がある。「封止された」という用語および他の対応する文法的な形、すなわち、封止剤、封止等は、本明細書において、セルの開いた横方向の断面領域を閉鎖する、多孔性および非多孔性両方の方法を指すように使用される。
【０００４】
そのようなフィルタおよび熱交換器の大量生産のためには、選択されたセルチャネル端部を、可能な限り急速かつ安価に封止できることが極めて望ましい。これらの選択されたセルの封止は、選択されたセルチャネルの開いた端部内に閉塞材料を挿入した後、閉塞されたフィルタを乾燥させることを含む。乾燥のための従来の方法は、電磁（ＥＭ）乾燥（例えば、マイクロ波を使用）、および従来の熱風乾燥を含んでいた。後者は、乾燥オーブン内で生素地等の高空隙率の製品を乾燥させ、選択されたセルチャネルの開いた端部を閉塞し、閉塞した製品を再び乾燥させることを含む。このプロセスは、焼成品に対しても実行することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この熱風乾燥プロセスは、チャネルの壁内の亀裂および応力破壊、ならびに構造的完全性が低下した濾過体をもたらすことが多い。さらに、これらの従来技術は、比較的高価であるとともにやたらと時間がかかる。さらに、既存のマイクロ波乾燥器は、一般にセラミック構造に均一なマイクロ波出力を適用するように設計される。これは、湿った閉塞した端部を加熱する一方で、製品のすでに乾燥した、または焼成された領域も加熱する。これは非効率的であり、また製品を過熱する傾向もあり、構造的損傷につながり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、本明細書において「未完セラミック品」または単に「製品」と称される、無機セラミック形成混合物を少なくとも部分的に含む物品の選択的な電磁乾燥に関する。物品は、軸方向の質量の変動を有するモノリスを含む。いくつかの実施形態において、モノリスはハニカム構造物であり、ハニカム構造物は、無機セラミック形成混合物から構成され、またはセラミックから構成され、またはその両方から構成され、これらの実施形態のいくつかにおいて、ハニカム構造物は、無機セラミック形成混合物で閉塞されている。いくつかの実施形態において、ハニカム構造物は、無機セラミック形成混合物で閉塞され、ハニカム構造物は、無機セラミック形成バッチ混合物の押出モノリスである。別の実施形態において、ハニカム構造物は、無機セラミック形成混合物で閉塞され、ハニカム構造物は、焼成セラミックモノリスである。例えば、乾燥サイクル時間を削減し、構造への損傷を回避するために、ディーゼルエンジン用のセラミックハニカム製微粒子捕集装置等の押出型物品の閉塞領域の向上したＥＭ乾燥を提供する方法およびアプリケータが本明細書に開示される。
【０００７】
本発明の一態様は、縦軸と、その中を軸方向に延在する複数のセルチャネルとを有するハニカム構造物を備えた未完セラミック品を乾燥させる方法であり、各セルチャネルは、反対側の第１および第２のチャネル端部を有する。この方法は、閉塞材料を、第１および第２のチャネル端部の少なくとも１つのサブセットに挿入して、それぞれ、非閉塞中央領域を取り囲む第１および第２の閉塞部を構成する複数の閉塞部を形成するステップを含む。この方法はまた、閉塞端部のいずれにより散逸したＥＭ放射線も、非閉塞中央領域により散逸したＥＭ放射線よりも大きくなるように、閉塞端部に、非閉塞中央領域よりも多くのＥＭ放射線を施すステップを含む。
【０００８】
本発明の他の態様は、縦軸、閉塞領域、および非閉塞領域を有するハニカム構造物を備えた、少なくとも１つの未完セラミック品のＥＭ乾燥のための、設定可能なアプリケータシステムである。このシステムは、少なくとも１つの未完セラミック品を収容するように構成される内部を有する乾燥オーブンを含む。コンベヤが、乾燥オーブン内部を通過し、運搬経路に沿って、オーブン内部を通って未完セラミック品を運搬するように構成される。例示的な実施形態において、運搬経路は、運搬されるセラミック品の縦軸に実質的に垂直である。このシステムは、運搬経路と相対的に配置される複数の設定可能なＥＭ放射線源を含む。設定可能なＥＭ源は、そこからのＥＭ放射線の放出を防止するために、取り除くことができる。したがって、設定可能なＥＭ源は、閉塞領域のいずれもが、非閉塞領域よりも多くのＥＭエネルギーを散逸するように、閉塞領域を、非閉塞中央領域よりも多くのＥＭ放射線に選択的に供するように設定され得る。
【０００９】
本発明の他の態様は、縦軸、閉塞端部、および中央の非閉塞領域を有するハニカム構造物を備える、少なくとも１つの未完セラミック品を乾燥させる方法である。この方法は、内部およびその内部を通る運搬経路を有する乾燥オーブンを提供するステップを含む。オーブンは、それに関連付けられた、運搬経路と相対的に配置される複数の設定可能なＥＭ放射線源を含む。設定可能なＥＭ源は、それぞれ、ＥＭ放射線の放出を防止するために、取り除くことができる。この方法はまた、運搬経路に沿ってそれぞれの未完セラミック品を運搬する間、閉塞端部のいずれにより散逸するＥＭ放射線の量も、非閉塞領域により散逸するＥＭ放射線の量よりも大きくなるように、そのセラミック品に、中央の非閉塞領域よりも閉塞端部において選択的により多くのＥＭ放射線を施すステップを含む。
【００１０】
本発明の他の態様は、それぞれ、縦軸、閉塞領域が取り付けられた端部、および中央の非閉塞領域を有する未完セラミック品をＥＭ乾燥させるための設定可能なアプリケータシステムである。このシステムは、少なくとも１つの未完セラミック品を収容するように構成される内部を有する乾燥オーブンを含む。コンベヤは、乾燥オーブン内部を通過するよう配置され、オーブン内部を通って、運搬経路に沿ってセラミック品を運搬するように構成される。複数の設定可能なＥＭ放射線源は、運搬経路に沿って、かつその上方に配置され、各設定可能なＥＭ放射線源は、ＥＭ放射線の放出を防止するために取り除くことができる。設定可能なＥＭ放射線源は、運搬経路位置の関数として、各製品の縦軸に沿って各製品により散逸するＥＭ放射線の量を選択的に変動させることを可能にする。
【００１１】
本発明のこれらの利点および別の利点は、以下に記載される明細書、請求項および添付の図面を参照することにより、当業者にさらに理解され認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】濾過体としての使用に好適な押出ハニカム構造物であって、複数の端部開放セルチャネルを有する第１の端部を含むハニカム構造物の斜視図である。
【図２】セルチャネルの第１のサブセットが閉塞され、セルチャネルの第２のサブセットが端部開放型であるハニカム構造物の斜視図である。
【図３】セルチャネルの第１のサブセットが端部開放型であり、セルチャネルの第２のサブセットが閉塞された、第２の端部を含むハニカム構造物の側面図である。
【図４】本発明のシステムおよび方法を使用して乾燥される、閉塞ハニカム構造物を含む未完セラミック品を形成するための、単一焼成または二重焼成プロセスのフローチャートである。
【図５Ａ】生素地ハニカム構造物、上部圧盤、および下部圧盤の断面側面図であり、上部圧盤は開始位置に位置している。
【図５Ｂ】生素地ハニカム構造物ならびに上部圧盤および下部圧盤の断面側面図であり、閉塞材料がセルチャネルの第２のサブセット内に挿入されている。
【図６】図５Ｂの領域ＩＶの拡大断面側面図である。
【図７】積分ＥＭ出力散逸（ＩＤ）対製品の軸方向長さのプロットであり、本発明による不均一ＩＤの性質を示しており、非閉塞中央領域によるものより大きなＥＭエネルギーが閉塞端部により散逸している。
【図８】本発明の効果の例示的な実施形態を示す概略図であり、閉塞端部は、中央の非閉塞領域よりも大きなＥＭ放射線量に曝露されている。
【図９】本発明による設定可能なアプリケータの例示的な実施形態の概略平面図である。
【図１０】乾燥オーブンの内部を通って運搬されている製品を示す、図９のアプリケータの側面図である。
【図１１】図９のアプリケータの端面図である。
【図１２】オーブン内部に存在するその下にある製品と相対的な設定可能なスロットを示す、供給導波路の導波路セクションの拡大概略図である。
【図１３】その中で処理される製品の効率的な乾燥を達成するための、性能指数計算に基づく設定可能なアプリケータシステムの設定の設定方法の例示的な実施形態のフロー図である。
【図１４】図１３のフロー図における性能指数ＦＭの計算の例示的な実施形態のフロー図である。
【図１５】異なるマトリックス−閉塞部材料の組合せを有する製品を乾燥させるための設定可能なアプリケータの設定のために、性能指数計算を使用する方法の例示的な実施形態のフロー図である。
【図１６】第１の製品マトリックス−閉塞部材料の組合せに対する、４つの異なるスロット設定での、軸方向の製品長さ（インチ）の関数としての積分出力散逸（ＩＤ）のコンピュータシミュレーションプロットである。
【図１７】乾燥オーブン内の縦方向位置の関数としての、積分出力散逸のコンピュータシミュレーションプロットであり、第１のマトリックス−閉塞部の組合せに対し、４つの異なるスロット設定で乾燥オーブン内部を通って移動する製品の、軸方向出力散逸分布を示し、また、各品における軸方向に散逸したＥＭ放射線の量が、異なるスロット設定に対して、製品の縦方向位置の関数として変動する様子を示している。
【図１８】図１６と同じであるが、第２のマトリックス−閉塞部の組合せに対するものである。
【図１９】図１７と同じであるが、第２のマトリックス−閉塞部の組合せに対するものである。
【図２０】３つの異なるマトリックス−閉塞部の組合せに対する、性能指数（ＦＭ）対スロット設定のコンピュータシミュレーションプロットであり、特定のスロット設定が、異なる種類の製品を乾燥させるために最も効率的な設定に対応する性能指数ＦＭを有する例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書において、説明のために、「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、「前」、「鉛直」、「水平」という用語、およびこれらの派生語は、図１に方向付けられているように本発明に関連するものとする。しかし、本発明は、明示的にこれに反することを指定しない限り、様々な代替の方位およびステップの順番をとり得ることを理解されたい。また、添付の図面に示される、また以下の明細書において説明される特定のデバイスおよびプロセスは、添付の請求項に定義される本発明の概念の例示的な実施形態であることも理解されたい。したがって、本明細書において開示される実施形態に関連した特定の寸法および他の物理的特徴は、請求項が明示的に別途言明していない限り、限定するものとみなされるべきではない。
【００１４】
図１は、軸方向を画定する縦軸Ａ１、および軸長さＬを有するハニカム構造物１２を利用して製造され得る固形微粒子濾過体（「フィルタ」）の形態の製品１０を示す。ハニカム構造物１２は、外壁１５により囲まれた交差する薄い多孔質壁１４のマトリックスを含み、図示された例では円形断面構成で提供されている。したがって、ハニカム構造物１２は、「マトリックス」とも称される。壁１４は、第１の端面１８と、反対側の第２の端面２０との間にわたって延在し、同じく製品１０の端面１８、２０の間に延在し、かつそこで開いている、多数の隣接した中空の通路すなわちセルチャネル２２を形成する。したがって、各セルチャネル２２は、端面１８に第１のチャネル端部２３Ａ、および端面２０に第２のチャネル端部２３Ｂを有する。
【００１５】
製品１０のいくつかの実施形態（図２および図３）を形成するように、チャネルセル２２の第１のサブセット２４が第１の端面２０のチャネル端部２３Ａで封止され、チャネルセル２２の第２のサブセット２６が製品１０の第２の端面１８のチャネル端部２３Ｂで封止されることにより、各セルチャネル２２の一方のチャネル端部２３Ａまたは２３Ｂが封止される。いくつかの実施形態において、端面１８、２０のいずれかを、得られるフィルタの入口面として使用してもよい。チャネル端部２３Ａおよび２４Ａを封止（「閉塞」）するために使用される材料は、好ましくは、例えば無機粉末、水、および有機物で構成される、セラミック形成ペーストを含む。いくつかの実施形態において、製品における閉塞材料は、全体の構造の約５体積％を構成し得る。ハニカム構造物１２および閉塞材料は、乾燥および焼成されてフィルタを形成する。
【００１６】
フィルタの操作において、汚染された流体（液体または気体）は、入口面に対して加圧下で供給され、入口面において開いた端部を有するそれらのセルを通ってフィルタ内に進入する。これらのセルは反対側の端面、すなわち濾過体の出口面では封止されているため、汚染された流体は、薄い多孔質壁１４から、入口面では封止され出口面では開いている隣接するセル内に押し通される。壁における多孔質の開口を通過するには大きすぎる流体中の固形微粒子汚染物質は残留し、浄化された流体が出口セルを通してフィルタを出て、使用可能な状態となる。
【００１７】
製品の形成
いくつかの実施形態において、本発明の乾燥プロセスは、湿った、好ましくは水性のセラミック形成前駆体混合物を、押出ダイを通して押し出して湿ったログを形成するステップ（ステップ３０、図４）、押出ステップ中に形成された湿ったログを、複数の分割された部分に切断するステップ（ステップ３２、図４）、および生素地ハニカム形態（生素地ハニカムログ）を形成するように、分割された部分を乾燥させるステップ（ステップ３４、図４）を含む、全体的なプロセス内に組み込むことができる。水性セラミック前駆体混合物は、好ましくは、セラミック（例えばコージエライトまたはチタン酸アルミニウム等）形成無機前駆体材料、グラファイトまたはデンプン等の任意選択の細孔形成剤、結合剤、潤滑剤、およびビヒクルのバッチ混合物を含む。無機バッチ成分は、焼成後に主焼結相組成（例えばコージエライトまたはチタン酸アルミニウムの主焼結相組成等）を有する多孔質セラミックを提供し得る無機成分の、任意の組合せであって差し支えない。
【００１８】
例示的な一実施形態において、無機バッチ成分は、酸化マグネシウム源、アルミナ形成源、およびシリカ源から選択することができる。バッチ成分は、焼成時に、主にコージエライトを含む、またはコージエライト、ムライト、および／もしくはスピネルの混合物を含むセラミック物品を生成するようにさらに選択される。一例であり、限定するものではないが、一態様において、無機バッチ成分は、少なくとも約９０重量％のコージエライト、またはより好ましくは９３重量％のコージエライトを含むセラミック物品を提供するように選択することができる。例示的な一実施形態において、コージエライト含有ハニカム物品は、酸化物の重量パーセントに基づき特徴付けると、約４９重量パーセントから約５３重量パーセントのＳｉＯ２、約３３重量パーセントから約３８重量パーセントのＡｌ２Ｏ３、および、約１２重量パーセントから約１６重量パーセントのＭｇＯから実質的に成る。このために、例示的な無機コージエライト前駆体粉末バッチ組成物は、好ましくは、約３３重量パーセントから約４１重量パーセントの酸化アルミニウム源、約４６重量パーセントから約５３重量パーセントのシリカ源、および約１１重量パーセントから約１７重量パーセントの酸化マグネシウム源を含む。コージエライトを形成するために好適である、例示的な非限定的な無機バッチ成分混合物は、米国特許第３，８８５，９７７号、同第５，２５８，１５０号、米国特許出願公開第２００４／０２６１３８４号および同第２００４／００２９７０７号、ならびに米国再発行特許発明第３８，８８８号の各明細書に開示されている。
【００１９】
無機セラミックバッチ成分は、酸化物、水酸化物等の合成により生成された材料であって差し支えない。あるいは、それらは、粘土、タルク、またはこれらの任意の組合せ等の天然素材鉱物であっても差し支えない。このように、本発明は、いかなる特定の種類の粉末または原材料にも限定されず、したがって最終セラミック体において望まれる特性に応じて選択され得ることを理解されたい。
【００２０】
プロセスは、生素地ハニカムログを所望の長さの生素地ハニカム構造物に切断または分割するステップ（ステップ３６、図４）、およびその後、切断ステップ３６の間に形成される粉塵３８、すなわち生素地セラミック前駆体切断粉塵を、生素地ハニカム構造物から除去するステップをさらに含む。粉塵は、壁に対する閉塞材料の付着性を向上させるため、またハニカム構造物の端部に対するマスクの付着性を向上させるために除去される。粉塵除去ステップは、好ましくは、ハニカム構造物のセル通路２２に高速エアを通過させて、いかなる切断粉塵も押し出し除去することにより達成される。この時点で、ハニカム構造物１２を、焼成し（二重焼成プロセスのステップ４１）、次いで後述するように閉塞して差し支えない。単一焼成プロセスにおいては、ハニカム構造物１２には、マスキングステップ４０の後に焼成ステップ４１を施さない。
【００２１】
チャネル端部の閉塞および乾燥
いくつかの実施形態において、各ハニカム構造物１２の各端面１８、２０を、次いで好適なマスクでマスキングし（４０）、選択されたセル通路２２には、チャネル端部２３Ａまたは２３Ｂにおいて閉塞材料を装填し、セルチャネルの選択された一方において閉塞部４２を形成し、後述されるように、閉塞された生素地ハニカム構造物を形成する。この未完セラミック品（ここでは、閉塞された生素地（または焼成された）ハニカム構造物）は、次いで、閉塞された生素地（または焼成された）ハニカム構造物を、以下により詳細に説明されるように、本発明に従い非閉塞領域に対してよりも閉塞領域に対して多くのＥＭ放射線が（したがって非閉塞中央領域に対するよりも閉塞端部に対してより多くのＥＭ放射線を）ハニカム構造物に施されるＥＭエネルギー場に曝露することにより、乾燥させる（ステップ４４、図４）。乾燥した、閉塞されたハニカム構造物は、次いでさらに焼結のために焼成し（ステップ４６、図４）、焼成されたセラミック物品を形成してもよい。この全体的なプロセスのいくつかのステップは、当業者に既知であり、したがって、押出ステップ３０、一次切断ステップ３２、乾燥ステップ３４、二次切断ステップ３６、およびマスキングステップ４０は、本明細書で詳細には記載しない。
【００２２】
ハニカム構造物１２を閉塞するステップは、好ましくは水希釈セラミック形成溶液を含むスラリー等の流動性閉塞セメント材料を、閉塞マスクにより決定される選択されたセルチャネル２２内に装填または他の手法で導入するステップを含む。閉塞マスクは、例えば、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ，  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ａ  Ｐｌｕｇｇｉｎｇ  Ｍａｓｋ  Ｆｏｒ  Ａ  Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ（ハニカム基板用閉塞マスクを製造するための装置、システムおよび方法）」と題する、２００５年１１月２０日出願の米国特許出願第１１／２８７，０００号に教示される方法により形成することができ、この出願は、参照することにより本明細書に組み込まれる。閉塞プロセス（ステップ４２、図４）の一実施例を、図５Ａおよび図５Ｂに示すが、これは、固定底部圧盤４８および可動頂部圧盤またはピストン５０を利用するものである。圧盤４８、５０を用いたこの構成は例示のみを目的としており、固定頂部圧盤および可動底部圧盤、または可動頂部および底部圧盤を利用する等、セルチャネル２２に装填またはこれを閉塞するための別の方法が利用され得ることに留意されたい。図示された実施例では、閉塞材料は、概して構造１２の端面２０の形状を有するセメントパティ５２の形態で提供される。パティ５２は、底部圧盤４８と生素地ハニカム構造物１２の第２の端面２０との間に置かれる。次いで、閉塞材料またはセメントパティ５２の少なくとも一部を、セルチャネル２２のマスキングされていない開いた端部内に押し込み、それにより複数の閉塞部５６を選択されたセルチャネル２２内に形成するように、頂部圧盤またはピストン５０が、図５Ｂに示され、方向矢印５４で表される方向に移動される。
【００２３】
閉塞部５６は、セルチャネル２２の適正な閉塞およびＥＭ乾燥ステップ４４中の閉塞部５６の適正な乾燥を提供するために、例示的な実施形態において０．５ｍｍから２０ｍｍの間であり得る深さ「ｄ」を有するように、より好ましくは、０．５ｍｍと１２ｍｍとの間の深さ「ｄ」を有するように、また最も好ましくは、０．５ｍｍと９ｍｍとの間の深さ「ｄ」を有するように提供される。端面１８および２０において閉塞部５６により塞がれるハニカム構造物１２の２つの端部は、本明細書において、中央の非閉塞領域５８を取り囲む閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂと称される。
【００２４】
閉塞部５６を形成するためのセメント５２の装填挿入ステップが完了した後、構造１２の端部１８および２０からマスクを除去することが好ましい。本明細書において、パティの使用による閉塞が説明されているが、閉塞ステップは、例えば、米国特許第４，８１８，３１７号、２００５年１１月５日出願の国際特許出願第ＵＳ０５／０４２６７２号、米国特許第４，４２７，７２８号、同第４，５５７，６８２号、同第４，５５７，７７３号、同第４，７１５，８０１号、および同第５，０２１，２０４号の各明細書に教示されるような、任意の既知の閉塞方法により実施してもよい。好適な閉塞材料は、生素地ハニカム構造物と同じかもしくは類似の組成のものであり得る、または、必要に応じて、Ｐｉｔｃｈｅｒによる米国特許第４，３２９，１６２号およびＰａｉｓｌｅｙによる米国特許第ＵＳ４，２９７，１４０号の各明細書に記載のものであり得る。
【００２５】
本発明の例示的な一実施形態において、ハニカム構造物１２は、低損失マトリックスおよび高損失閉塞材料か、または高損失マトリックスおよび高損失閉塞材料のいずれかを含む。高損失材料は、例えば、グラファイト、ＴｉＯ２、ＳｉＣおよび／または水を含む。低損失材料は、例えば、比較的少量のＴｉＯ２、ＳｉＣおよび／または水を含むか、または全く含まない。例示的な一実施形態において、高損失マトリックスは乾燥した生素地ハニカム構造物であり、高損失閉塞材料は湿っている。他の例示的な実施形態において、低損失マトリックスは焼成品であり、高損失閉塞材料は湿っている。例示的な一実施形態において、「高損失」は、ε’’＞０．０２であり、「低損失」はε’’≦０．０２（ε’’は材料の誘電損失）である。マトリックスと閉塞材料の３つの例示的な（第１、第２、および第３の）組合せを分析した。１型および２型マトリックス材料はどちらも高損失であり、３型マトリックス材料は低損失であった。Ａ型およびＢ型閉塞材料はどちらも高損失であった。第１の組合せは１型−Ａ型であり、第２の組合せは２型−Ｂ型であり、第３の組合せは３型−Ａ型であった。
【００２６】
閉塞端部の向上したＥＭ乾燥
本発明は、閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂにおける湿った閉塞部５６が加熱されて、その中の水を蒸発させる一方で、製品１０の比較的乾燥した別の部分（すなわち、中央の非閉塞領域５８）は実質的に加熱されない、すなわちその中またはその上で水を凝縮させない程度にのみ加熱され、また好ましくは、亀裂発生または別の望ましくない効果を引き起こす程に加熱されない、向上した閉塞部乾燥プロセスを含む。さらに、湿った閉塞部５６と乾燥したマトリックスとの接触は、マトリックスへの水分の勾配を生じ得るため、本発明の例示的な一実施形態において、吸収された水も同様にマトリックスから除去される。
【００２７】
したがって、本発明のＥＭ乾燥ステップ４４は、ハニカム構造物１２に、中央の非閉塞領域５８と比較して閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂにおいてより多くのＥＭエネルギーを施すステップを含む。例示的な一実施形態において、これは、閉塞端部により散逸するＥＭエネルギー量を、非閉塞領域により散逸するＥＭエネルギー量よりも実質的に大きくなるように、中央の非閉塞領域５８よりも閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂにおいてより大きい、軸方向に不均一なＥＭエネルギー分布を製品１０に施すことにより達成される。例示的な一実施形態において、ＥＭエネルギーは、マイクロ波放射の形態で提供される。しかし、赤外線放射または高周波（ＲＦ）放射等、ＥＭエネルギーの別の好適な形態を利用してもよい。
【００２８】
図７は、本発明に従う、理想的な積分ＥＭ出力散逸（「積分散逸ＩＤ」）（任意単位）対製品の軸方向長さ（Ｌの単位）のプロットである。ハニカム構造物１２の閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂは、参照のために、破線として概略的に示されている。ＩＤプロットは、ハニカム構造物１２の閉塞端部部分５７Ａおよび５７Ｂに対応する２つのピークＰＡおよびＰＢを含み、中央領域Ｍは、ピークよりも低いＩＤ値を有する。ピークＰＡおよびＰＢは、閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂにおいて製品１０に送達された相対平均出力を示し、一方Ｍは、非閉塞領域５８における平均出力散逸を示す。構造の別の部分よりも端部分５７Ａおよび５７Ｂに対するより大きい曝露を提供する、軸方向に不均一なＥＭ放射線場は、閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂにおける閉塞部５６の乾燥により効率的であることが、本発明者らにより見出された。図８は、本発明の効果の例示的な実施形態を示す概略図であり、図７のプロットに示されるＥＰＤを形成する、軸方向に不均一なＥＭ放射線場１１０を使用して、閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂは、中央の非閉塞領域よりも大きいＥＭ放射線量に曝露されている。
【００２９】
以下に詳細に説明されるように、多くの製品を一度に乾燥させるために使用されるアプリケータを伴うある場合において、ＥＭ放射線場１１０は、アプリケータの幾何学的形状、使用されるＥＭ周波数、および関連パラメータの比較的複雑な関数であることが多い。したがって、本発明による製品１０の向上したＥＭ乾燥を実行するための、軸方向に不均一な場として図８に概略的に表される、比較的複雑なＥＭ場１１０を形成するアプリケータシステムおよび方法を、以下に説明する。
【００３０】
軸方向に不均一なＥＭ曝露を使用した、製品１０における閉塞部５６のＥＭ乾燥は、生素地ハニカム構造物および閉塞部５６の比較的迅速で均一な加熱をもたらす。これは、従来の乾燥手法と比較して、乾燥ステップ４４の間、閉塞部の収縮を低減し、生素地ハニカム構造物１２の多孔質壁１４に作用する熱応力を低下させる。多孔質壁１４に作用する応力のこの低減は、得られる焼成物品のより高い構造的完全性をもたらす。閉塞部５６は、好ましくは、閉塞部５６の含水量が１００％閉塞部湿重量の５０％未満となるまで、より好ましくは、１００％閉塞部湿重量の１０％未満となるまで、最も好ましくは、１００％閉塞部湿重量の約５％未満となるまで、マイクロ波エネルギーに曝露される（１００％閉塞部湿重量は、マイクロ波エネルギーに曝露される前の閉塞部５６の含水量として定義される）。
【００３１】
好ましくは、ＥＭ放射線はマイクロ波エネルギーの形態で提供され、好ましくは、約３ＭＨｚから約３ＧＨｚの範囲内、より好ましくは、約２７ＭＨｚから約２．４５ＧＨｚの範囲内、最も好ましくは、約９１５ＭＨｚから約２．４５ＧＨｚの範囲内である。さらに、ＥＭ乾燥ステップ４４は、閉塞された生素地ハニカム構造物を、好ましくは０．０００１ｋＷ／ｉｎ３（約１６．４ｃｍ3）と１．０ｋＷ／ｉｎ３の間、より好ましくは、０．００１ｋＷ／ｉｎ３と約１．０ｋＷ／ｉｎ３の間の範囲内の単位体積あたりの出力レベルに曝露するステップを含む。さらに、上述のエネルギーは、好ましくは、閉塞された生素地ハニカム構造物に、６０分以内の間、より好ましくは、５分以内の間、施される。マイクロ波乾燥等のＥＭ乾燥は、米国特許第６，７０６，２３３号および米国特許出願公開第２００４／００７９４６９号の各明細書で説明されており、これらの特許および特許出願公開は、参照することにより本明細書に組み入れられる。
【００３２】
例示的なアプリケータシステム
本発明の一態様は、閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂを乾燥させる一方、非閉塞中央領域５８を過熱しないようにするために、不均一なＥＭ放射線曝露を製品１０（閉塞されたハニカム構造物１２）の軸に沿って使用する、設定可能なアプリケータシステムに関する。その方法は、概して、閉塞端部におけるＥＭ出力散逸の、乾燥マトリックス領域における同等のＥＭ出力散逸に対する比により識別および説明される。このアプリケータシステムは、製品がアプリケータシステムを通って移動する際の製品の加熱速度（ＥＭ出力散逸）を制御するように設定可能である。
【００３３】
本発明において、「設定可能」とは、必ずしも、製品が運搬経路に沿って移動する際に既存の設定に対する変更を行うことができることを暗示するものではない。現代のアプリケータに対し設定変更を行うことは、数日またはさらに数週間を必要とし得る設計、構築、および設置ステップが関与する、時間のかかるプロセスとなり得ることが、当業者には理解および認識される。そのような時間のかかるプロセスは、本発明により回避することができ、これにより、例えば、製品の効率的な乾燥のためのアプリケータの設定作業から当て推量を排除することで、産業的価値を提供することができる。
【００３４】
本発明の例示的な一実施形態は、上述のような閉塞端部の向上したＥＭ乾燥を実行するよう構成される、設定可能なアプリケータシステムである。以下に詳細に説明されるように、本発明の一態様は、アプリケータ内の適切なＥＭ条件を確立することにより、製品１０の効率的な（最適でないとしても）ＥＭ乾燥を実行するように設定可能なアプリケータを設定する方法である。設定可能なアプリケータシステム２００は、製品１０がシステムを通って移動する際に、システムの乾燥特性がコンベヤ経路に沿って選択的に変動され得るように設定可能である。
【００３５】
図９は、本発明による設定可能なアプリケータシステム２００の例示的な実施形態の概略平面図である。図１０は、図９の設定可能なアプリケータシステムの概略側面図であり、一方図１１は、設定可能なアプリケータシステムの端面図である。図９、図１０、および図１１のそれぞれは、参照のためにデカルト座標を含む。
【００３６】
図９から図１１を参照すると、アプリケータシステム２００は、対向する側壁２１４、２１６、対向する側壁２１８および２２０、対向する上部（天井）および下部（床）壁２２２および２２４により画定される内部領域２１２を有する乾燥オーブン２１０を含む。乾燥オーブン２１０はまた、それぞれオーブン内部２１２に開放された、側壁２１６に形成された入口開口部（「入口」）２３０、および側壁２１４に形成された出口開口部（「出口」）２３２を含む。内部領域２１２は、上述のように乾燥を必要とする多くの製品１２を収容する。
【００３７】
アプリケータシステムはまた、乾燥プロセス中、ハニカム構造物１２をコンベヤ経路（方向）２４２に沿って入口２３０からオーブン内部２１２に、またオーブン内部から出口２３２の外に運搬するための、コンベヤ２４０を含む。コンベヤ方向２４２は、例示のために、Ｚ方向にあるように示されている。ハニカム構造物１２は、Ｘ方向に配置されたその中心軸Ａ１を有し、これは、ハニカム構造物がオーブン内部２１２を通って運搬される際、コンベヤ方向２４２に垂直である。
【００３８】
アプリケータシステム２００はまた、Ｘ−Ｚ平面内に存在するように、オーブン内部２１２内において天井２２２に隣接して配置された蛇行した供給導波路２５０を含む。供給導波路２５０は、マイクロ波放射源等のＥＭ放射線源２５３に操作可能に結合された入力端部２５２を含む。供給導波路２５０は、コンベヤ方向２４２に垂直に存在する多くのセクション２５４（例えば、２５４Ａ、２５４Ｂ、２５４Ｃ、および２５４Ｄと標示された４つのセクション）を含む（ただし別の実施形態において、セクション２５４は、コンベヤ方向２４２に平行に存在し得る）。導波路セクション２５４は、それぞれ、１つ以上のスロット２６０（関連した導波路セクションに対応して２６０Ａ、２６０Ｂ、２６０Ｃ、および２６０Ｄとして標示）を含む。スロット２６０は、図１２の拡大概略図に示されるように、Ｘ方向、すなわちコンベヤ方向２４２と平行な方向に設定可能である（ただし、別の実施形態において、好ましくは、スロット２６０が製品の縦軸に垂直である限り、スロット２６０は運搬方向２４２に垂直に存在し得る）。スロット２６０は、ＥＭ放射線源２５３により、入力端部２５２において供給導波路２５０内に入力されたＥＭ放射線に対して、波長λのＥＭ放射線２７０の設定可能な源として機能する。また、１つ以上のスロット２６０を取り除いて、取り除かれたスロットからオーブン内部２１２内にＥＭ放射線が放射することを防止することができる。
【００３９】
４つの導波路セクション２５４（すなわち２５４Ａ、２５４Ｂ、２５４Ｃ、および２５４Ｄ）を有する所与の設定における（開いている）スロットの数を説明する簡単な表記法は、「ｎＡ−ｎＢ−ｎＣ−ｎＤ」であり、ここで、ｎＡ、ｎＢ、ｎＣ、およびｎＤは、それぞれ、対応する導波路セグメントに対する開いているスロットの数を表す。したがって、全て開いているスロットを有する図９から図１１の設定可能なアプリケータシステム２００の場合、スロット配置は「２−２−２−２」と説明される。ここでも、各導波路は、１つ以上の設定可能なスロットを有することができる。例示のために、セグメントあたり２つのスロットが示されている。
【００４０】
製品１０および乾燥オーブン２１０に関連する多くの幾何学的パラメータが、後述のように本発明において使用される。第１の幾何学的パラメータＤ１は、側壁２１８および２２０と、それぞれに対応するハニカム構造物端面１８および２０との間の間隔である。第２のパラメータＤ２は、隣接する製品との間の間隔である。第３のパラメータＤ３は、それぞれ対応する製品の端面１８および２０との相対的なスロット２６０のＸ方向における間隔である。スロット間隔Ｄ３は、図１２に示されるように、スロットを設定する際に、Ｘ方向に調節することができる。他の幾何学的パラメータは、ハニカム構造物１２と天井２２２との間の距離である「ヘッドスペース」Ｄ４である。他の入力パラメータは、ＴＭまたはＴＥのいずれかであるＥＭ放射偏光Ｐである。
【００４１】
効率的なＥＭ乾燥のためのアプリケータシステム設定
特にスロット２６０の数およびコンベヤ経路２４２との相対的な位置を調節することにより設定可能なアプリケータシステム２００の設定を変更すると、製品１０における異なるＥＭ出力散逸がもたらされ、したがって、製品に対するシステムの異なる乾燥能力がもたらされる。製品１０の乾燥において最も効果的である特定のアプリケータシステム設定は、処理される製品１０の特定の種類だけでなく、アプリケータシステム設計および調節可能なパラメータの数（すなわち、システムの自由度）に依存する。
【００４２】
これに関して、本発明者らは、アプリケータシステムの設定のある態様における小さな変化が、閉塞部乾燥プロセスの効率に意味深い変化をもたらし得ることを発見した。さらに、製品の乾燥に効率的なアプリケータ設定を決定するために、時間がかかり、製品の消費が大きく、またしばしば不正確な経験的方法に頼るのではなく、本発明は、製品の１つ以上の種類に基づく製品の乾燥プロセスの効率に関連するある主要な入力パラメータを利用して性能指数ＦＭを生成する、ＥＭシミュレーションおよびコンピュータモデリングに基づき、設定可能なアプリケータを設定するより高度な手法を使用する。様々な考えられる設定に基づき性能指数ＦＭの組Ｓ１｛ＦＭ｝、Ｓ２｛ＦＭ｝、Ｓ３｛ＦＭ｝…ＳＮ｛ＦＭ｝の数Ｎを計算することにより、処理される特定の種類（複数を含む）の製品（複数を含む）に対する効率的なアプリケータ設定を確立することができる。
【００４３】
本発明のこの最適化ベースの手法は、１つ以上の種類の製品（例えば、閉塞部−マトリックス材料の組合せ）が、設定可能なアプリケータシステム２００により処理される場合に特に有益である。後述する本発明の一態様は、その乾燥特性が入口端から出口端へコンベヤ経路に沿って選択的に変化するように、設定可能なアプリケータシステム２００を「調整」することである。これは、その閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂがより乾燥した場合（出口２３２で、またはその付近で）よりも、それらの端部が湿っている（入口２３０で、またはその付近で）場合、製品はそれらの端部の強い照射に対しより影響を受けやすい可能性があるということを利用している。
【００４４】
図１３は、単一の閉塞部−マトリックス材料の組合せを有する製品の乾燥に最も好適な、設定可能なアプリケータシステム２００に対する設定を選択する、一般的なコンピュータモデリングに基づく方法の概略を示す第１のフロー図３００である。フロー図３００は、開始ステップ３０２で始まり、前述のＥＭ周波数の一つに対応する波長等のＥＭ放射線２７０の波長λの選択を含むステップ３０４に進む。次いで、ステップ３０６は、製品１０を構成する材料の確認、および製品の誘電特性の入力を含む。これは、マトリックス、ならびに閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂの閉塞部５６の両方の誘電特性（すなわち、誘電率および誘電損失）の入力を含む。一例として、マトリックス材料の誘電率は、１．２から約７０であり得、この値は材料が焼成されているか生素地であるかに依存する。マトリックス材料の誘電損失は、０．００１から約４０であり得る。一例として、閉塞材料の誘電率は、８から約１００であり得る。閉塞材料の誘電損失は、約７から約４０であり得る。アプリケータシステム２００は、最終的には、Ｎ＞１の数の異なる種類の製品１２（例えば、異なる閉塞部−マトリックス材料の組合せから形成された製品等）を処理する必要がある。フロー図３００は、単一の閉塞材料の組合せを処理するためのものである。Ｎ＞１の数の異なる閉塞部−マトリックス材料の組合せを処理する方法は、別途以下に詳述される。
【００４５】
次のステップ３０８において、設定可能なアプリケータシステム２００に対する初期設定が設定される。フロー図の後続の過程において、アプリケーション設定がリセットされる。これは、上述の乾燥器設定パラメータに対する値の設定を含む。例示的な実施形態において、Ｄ１は約λ／４、Ｄ２＜３λ／４、Ｄ３＜＋／−λ、およびＤ４は約λ／４である。偏光は、９１５ＭＨｚでＴＭであった。本発明のコンピュータに基づく最適化手法におけるスロット設定の設定および再設定は数秒しかかからず、一方、スロット設定を物理的に設定および再設定して経験的に最適化の実験を行うには、数週間を要する可能性があることに留意されたい。
【００４６】
あるスロット設定により、幾分予測可能に製品が加熱されることを述べることはできるであろう。例えば、スロット設定０−０−０−ｎＤ設計は、概して、急速な初期加熱を提供し、次いで製品が出口２３２に向かって移動するにつれて低減する。一方、スロット設定ｎＡ−０−０−０は、概して、緩やかな加熱速度を提供し、製品が出口２３２で乾燥オーブンを出る際に出力のほとんどが製品に入射する。しかし、一般的に言えば、異なる種類の製品の材料、および、製品がそこを通って移動する際のオーブン内部２１２に存在する比較的複雑な三次元（「３Ｄ」）ＥＭ放射線場分布に対し、どのアプリケータ設定により最も効果的に製品が乾燥されるかは、すぐには明らかでない。したがって、本発明は、選択されたアプリケータ設定（および特にスロット設定）を、効率的な製品の乾燥と関連した、オーブン内部に形成される選択されたＥＭ放射線場パターンに関連付けることを目指している。
【００４７】
ハニカム構造物１２の閉塞部乾燥において、非閉塞中央領域５８を構成するマトリックス材料は、損失が非常に低いことが多い。これは、そのようなハニカム構造物の非閉塞中央領域５８のすぐ上に配置されたスロットは、オーブン２１０の金属製の対向壁に面する傾向があり、これは極めて大きな反射ＥＭ出力をもたらすことを意味する。したがって、例示的な一実施形態において、この領域を直接照射するスロット２６０は、このハニカム構造物領域が、ＥＭ放射線で直接照射されないように移動される（すなわち、Ｄ３が調節される）か、または遮蔽される。
【００４８】
次のステップ３１０は、一般に所与の閉塞部−マトリックス材料の組合せに対する所与のアプリケータ設定の乾燥効率を表す、性能指数ＦＭの計算を含む。性能指数ＦＭの計算に関与する詳細を、フロー図４００と関連して以下に説明する。所与のスロット設定に対して性能指数が得られたら、この方法は、性能指数ＦＭの組ＳＮ｛ＦＭ｝を生成するのに十分な性能指数が計算されたかを尋ねるクエリステップ３１２に進む。異なるシステム設定を表すためにより多くの性能指数が必要である場合（通常、組Ｓ｛ＦＭ｝に対し６個から１２個のＦＭ値で十分である）、この方法は、ステップ３０８に戻り、アプリケータ設定が再設定される。これは、例えば、スロット設定等のアプリケーション設定パラメータの１つの調節を含み得る。
【００４９】
一般的に言えば、まず波長および偏光を固定することが好ましい。好ましくは、次に乾燥器の幾何学的パラメータが決定され、最終的にスロット（数および配置）が決定される。
【００５０】
十分に大きい組Ｓ｛ＦＭ｝を形成するために適した数の性能指数ＦＭが得られたら、ステップ３１４において、所与の組Ｓ｛ＦＭ｝に対するＦＭの値が比較される。概して、組内の最も小さいＦＭの値は、製品の乾燥のために最も好ましいアプリケータシステム配置に対応する。しかし、選択の閾値ＴＨ未満のＦＭの値が、好適なアプリケータシステム設定に対応するとして特定され得る。一実施例において、ＴＨ＝０．５である。
【００５１】
最小ＦＭが確立されたら、設定可能なアプリケータシステム２００は、最小ＦＭ（「Ｍｉｎ［Ｓ｛ＦＭ｝］」）に対応する、または代替として、閾値ＴＨ未満の対応するＦＭの値を有する設定の１つに対応する設定を有するように設定される。
【００５２】
図１４は、フロー図３００におけるステップ３１０の性能指数ＦＭが各アプリケータシステム設定に対しどのように計算されるのかを示す、例示的な一実施形態を示すフロー図４００である。ステップ４０２において、オーブン内部２１２におけるＥＭエネルギーの分布を計算するために、フロー図３００の入力パラメータの全てが使用される。例示的な一実施形態において、計算は、有限差分時間領域法または他の三次元ＥＭ場解法を使用してマクスウェルの方程式を解く。これに関して、ＸＦＤＴＤ（商標）、ＣＳＴ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｔｕｄｉｏ（商標）、またはＨＦＳＳ（商標）等、市販のソフトウェアが多数ある。
【００５３】
ＥＭ場分布のコンピュータシミュレーションを実行する際、発明者らは、ＥＭ源２５３により生成されるマイクロ波放射線２７０に１Ｗの入力を使用し、供給導波路２５０の入力端部２５２に入力した。入力の一部は製品１０において散逸し、残りは反射した。シミュレーションにおいては、いかなる金属表面も電気的に完全導体である（すなわち、ＥＭ出力損失の源とならない）と仮定することができる。ステップ４０４の結果は、オーブン内部２１２における３Ｄ定常状態ＥＭ場分布である。
【００５４】
次のステップ４０６は、「閉塞部対マトリックス」比ＰＴＭの計算を含み、これはＰＴＭ＝＜ＰＰ＞／＜ＰＭ＞と定義され、式中、＜ＰＰ＞は、閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂにおいて散逸したＥＭ出力の量の体積加重平均であり、＜ＰＭ＞は、マトリックスにおいて散逸したＥＭ出力の量の体積加重平均である。閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂの効率的乾燥のためには、この比は可能な限り高くなければならない。
【００５５】
ＰＴＭの理論的最大値はＰＴＭＴＨであり、ＰＴＭＴＨ＝ＰＰＴＨ／ＰＭＴＨにより得られ、式中、ＰＰＴＨは、閉塞領域における熱容量および水の気化熱として計算され、乾燥マトリックス材料の熱容量ＰＭＴＨに対する。ＰＴＭＴＨの例示的な理論値は、第１、第２、および第３のマトリックス−閉塞部の組合せに対し、それぞれ９．６、１３．１、および１６．８である。ＰＴＭＴＨの値は、常に１より大きくなければならない。
【００５６】
次のステップ４０８は、製品において散逸したＥＭ出力ＰＴの総量の計算を含む。これは、３Ｄ出力散逸の体積積分により得られる。これはまた、総反射出力ＰＲ＝１−ＰＴを生成する。
【００５７】
次のステップ４１０において、理論的最大値ＰＴＭＴＨに対する計算されたＰＴＭの偏差が、ＰＴＭＤ＝（ＰＴＭＴＨ−ＰＴＭ）／ＰＴＭＴＨの関係から計算される。
【００５８】
次のステップ４１２において、性能指数ＦＭが、ＦＭ＝α（ＰＴＭＤ）＋ＰＲ＝（ＰＴＭＤ／１．８８）＋ＰＲの関係から計算される。ＰＴＭＤおよびＰＲの値は、性能指数ＦＭに対し同等の影響を有する。唯一の例外は、ＰＲ＞５０％である場合を含む。実用的見地からは、そのような場合はＰＲ＝１とセットすることにより除外される。
【００５９】
例示的な一実施形態において、１／αは、約１．８と約１．９の間である。マトリックス−閉塞部の３型−Ａ型の組合せに対応する最悪の場合を考慮すると、製品１０は、ＦＭに対し０．５の値だけ寄与するため、１／α＝１．８８の値が導出される。つまり、最悪の場合ＰＴＭ＝１を考えてみる。するとＰＴＭＤ＝（１６．８−１）／１６．８＝０．９４である。ＰＴＭＤ＝０．５（またはＦＭに対し５０％の寄与）とするためには、０．９４を１．８８で割る。また、最悪の場合を考慮した場合、ＰＲ＝０．５（または３ｄＢ）である。これは、最悪の場合ＦＭ＝１であることを意味する。つまり、効率的な閉塞部乾燥のためには、ＦＭは１未満でなければならず、ＦＭの値が小さい程、閉塞部乾燥のための関連したアプリケータ設定がより良い。
【００６０】
図１５は、本発明の方法の例示的な一実施形態を示すフロー図５００であり、閉塞部乾燥のために最も効率的なアプリケータ設定は、多数の異なるマトリックス−閉塞部材料の組合せに基づき選択される。
【００６１】
最初の開始ステップ５０２の後、この方法は整数ＮをＮ＝１にセットするステップ５０４に進む。次いで、この方法は、製品Ｎに対する異なる入力パラメータがステップ３０４および３０６において特定され入力される、図１３のフロー図３００に概説される方法の実行を含むステップ５０６に進む。
【００６２】
次いでステップ５０６においてフロー図３００および４００の方法が実行され、第１のマトリックス−閉塞部の組合せ（製品１）に対する性能指数ＦＭの第１の組Ｓ１｛ＦＭ｝に至る。次のステップ５０８は、マトリックス−閉塞部材料の異なる組合せを考慮する必要があるかを尋ねる。回答が、はいである場合、この方法はＮを１ずつ増加させるステップ５１０に進み、次いでステップ５０６に戻り、フロー図３００および４００の方法が、第２（Ｎ＝２）のマトリックスの組合せ（製品２）に対し繰り返される。マトリックス−閉塞部材料のＮ個の異なる組合せに対し、性能指数ＦＭの十分な組（Ｎ組）Ｓ１｛ＦＭ｝、Ｓ１｛ＦＭ｝、…ＳＮ｛ＦＭ｝が得られたら、ステップ５１２において、この方法は、Ｎ組全てのＳ１｛ＦＭ｝、Ｓ１｛ＦＭ｝、…ＳＮ｛ＦＭ｝におけるＦＭの異なる値を比較して、ＦＭの最小値があるかを決定し、それにより、Ｎ個のマトリックス−閉塞部の全ての組合せに対する最適アプリケータ設定を示す。あるいは、この方法は、フロー図３００（図１３）のステップ３１４と関連して上述したように、ある閾値ＴＨ（例えばＴＨ＝０．５）未満の性能指数に対応する設定があるかを問い合わせる。
【００６３】
シミュレーション結果
図１６は、上述のアプリケータシステム２００に対する異なるスロット設定についてコンピュータモデリングにより推定された、１０に沿った軸方向位置（インチ）の関数としての積分ＥＭエネルギー散逸分布（「積分散逸」ＩＤ）のプロットである。図１７は、コンベヤ経路２４２に沿った各製品の縦方向位置の関数としての積分散逸ＩＤをプロットしており、各製品に対する軸方向ＩＤも示している。図１６および図１７のプロットに対し使用されたマトリックス−閉塞部組成物は、１型−Ａ型である。
【００６４】
コンベヤ経路２４２に沿って製品に提供される出力の量は、その製品に対する加熱および乾燥速度を決定する。スロット２６０の設定を変更することにより、傾斜率を変更することができる。図１７において、スロット設定のいくつか（例えば０−０−０−４）は、閉塞端部５７Ａおよび５７Ｂに対応する製品の端部における有意なＩＤを提供しないことに留意されたい。一方、スロット設定２−２−０−０は、オーブン内部２１２の出口端部２３２に向かう製品の端部において有意なＩＤを提供する。
【００６５】
図１８および図１９は、それぞれ図１６および図１７に類似しているが、ただし、マトリックス−閉塞部組成は２型−Ｂ型であった。ここでも、２−２−０−０設定は、製品の端部において最も大きなＩＤを提供することを示している。
【００６６】
図２０は、様々な異なるスロット設定、ならびに第１、第２、および第３のマトリックス−閉塞部材料の組合せに対する、アプリケータシステム２００の性能指数ＦＭをプロットしている。以下の表１は、図２０にプロットされた性能指数の計算に使用されたパラメータの詳細を列挙している。
【００６７】
2010524715.tif 000003
データは、０−２−２−４または２−２−２−４のいずれかのアプリケータ設定が、３つの材料組成に対し最善の結果を提供することを示している。異なる材料組成に対しＦＭの最小値を有する設定は、アプリケータシステムを通過する製品１２に対し最も効率的な閉塞部乾燥を提供するとみなされる。ＦＭ＞１の性能指数（アスタリスクで示されている）を有するそれらのアプリケータ設定は許容できないとみなされることに留意されたい。これにより、さもなくば経験的に排除するには望ましくない長い時間を要する可能性のある、ある特定のアプリケータ設定を排除することが非常に容易（かつ迅速）になる。
【００６８】
添付の請求項に定義される本発明の精神または範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された本発明の好ましい実施形態に様々な修正を行うことができることが、当業者に明らかであろう。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれと同等のものの範囲内に含まれる限り、本発明の修正および変型を包含することが意図される。
【図１】
2010524715.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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