(57)【要約】  【課題】幅が広く、肉薄で、マイクロ波損失の大きい被加熱物を均一で効率的に加熱する改善されたマイクロ波加熱装置を提供する。【課題を解決するための手段】  【解決手段】共振空胴１内に、一の方向に一定電界を発生する共振モードのマイクロ波を励起し、この共振空胴１の側壁６の一部にマイクロ波が漏洩する漏洩孔７を設けることによって、空胴１内から、均一な電界の漏洩を発生させ、この漏洩電力を被加熱物Ｗに吸収させるように装置を構成する。この方法により、比較的損失の大きい被加熱物Ｗに対しても、均一で高効率のマイクロ波加熱を行うことが出来る。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空胴内の一定方向に一定の電界を生じるように、空胴の一の側壁に結合された導波管からマイクロ波が空胴内へ導入されるマイクロ波共振空胴を備えたシート状被加熱物のためのマイクロ波加熱装置において、
前記共振空胴の一の側壁に対向する対向側壁が電磁波漏洩孔を備え、
前記シート状被加熱物を前記共振空胴外で、前記電磁波漏洩孔に対向させて、前記一定方向と直角方向に移動させる移送手段をさらに具備することを特徴とするマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記共振空胴を直方体形状としたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記電磁波漏洩孔を一様に配置された多数の孔で構成したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記漏洩孔を複数個の短冊状のスロットで構成したことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記共振空胴をシート状被加熱物の移動方向に複数個並べて配置し、各共振空胴により、順次シート状被加熱物を加熱するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記シート状被加熱物に吸収されなかった漏洩マイクロ波の外部への漏洩を防止するための遮蔽手段をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
加熱されたシートの温度を監視し、その信号をフィードバックしてマイクロ波電力を制御する制御装置をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シート状被加熱物を均一に、効率よく加熱することができるマイクロ波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波は被加熱物を直接昇温させて加熱できるので、急速で効率の高い加熱が可能である。しかしながら、一般に均一に被加熱物を加熱することは難しい。例えば、セラミックグリーンシートをマイクロ波加熱乾燥装置で乾燥させる技術が特許文献１に記載されている。これは、乾燥前のセラミックグリーンシートを、マイクロ波加熱乾燥装置内をベルトに乗せて移送する間に、マイクロ波を照射して乾燥させるものである。しかしながら、一般に、加熱物が薄いシート状の場合には、そのシートの厚さが薄いことから、シートに吸収されるマイクロ波電力が少なくなってくるので、効率よく加熱することはさらに難しくなる。特許文献１に記載されたマイクロ波加熱乾燥装置も同様で、十分に均一で効率的な加熱は期待することができない。このため、マイクロ波による高効率で均一な加熱を望む声が強い。
【特許文献１】特開平７−２９４１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は上記のような従来技術における不都合を解決し、幅が広く、肉薄で、しかも、マイクロ波損失の大きい被加熱物に対しても、均一で効率的な加熱を行うことができる改善されたマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
共振空胴１内に、一の方向に一定電界を発生する共振モードのマイクロ波を励起し、この共振空胴１の側壁６の一部にマイクロ波が漏洩する漏洩孔７を設けることによって、空胴１内から、均一な電界の漏洩を発生させ、この漏洩電力を被加熱物Ｗに吸収させるように装置を構成する。この方法により、比較的損失の大きい被加熱物Ｗに対しても、均一で高効率のマイクロ波加熱を行うことが出来る。
【発明の効果】
【０００５】
本発明においては、被加熱物Ｗを空胴１内に直接挿入せず、空胴１の外部において、漏洩孔７から漏れるマイクロ波を被加熱物Ｗに照射する。漏洩孔７を有する側壁６は、空胴１内に励起されるマイクロ波の共振モード、例えばTM110に殆ど影響を与えない。このため、被加熱物Ｗの幅方向に対し均一な高効率加熱が可能である。また被加熱物Ｗを移動させることによって、移動方向についてもマイクロ波電力が平均化されるので、被加熱物Ｗ全体にわたって均一に加熱できる。共振空胴１内に被加熱物Ｗを直接挿入しないので、被加熱物Ｗによるマイクロ波の損失が大きい場合でも、安定的に、均一で高効率の加熱が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、加熱装置は、直方体形状を持つ金属製の共振空胴１と、共振空胴１にマイクロ波を結合する導波管２と、共振空胴１の下部に配置されるマイクロ波遮蔽部材３と、この遮蔽部材３を通過するようにシート状被加熱物Ｗを移動させる移送手段４とを具備する。図示しないが、導波管２の上流には、マイクロ波の整合を取るための同調器、空胴から反射したマイクロ波がさらに上流へ戻ることを防ぐサーキュレータ、マイクロ波電力を発生するためのマイクロ波発振器等が接続されている。
【０００７】
共振空胴１の第１の側壁（図において上側壁）５の中央に導波管２が結合されて空胴内に例えばTM110モードの電磁界を発生する。共振空胴１の側壁５に平行な共振空胴１の中心軸ｘを長軸と定義すると、このモードの電界は長軸ｘ方向に向かい長軸ｘ方向に対して一定で、この長軸ｘに対し直角な方向ｙで正弦半波状に変化している。この側壁５に平行に対向する第２の側壁（図において下側壁）６には、長軸ｘにほぼ平行に複数のスロット状の漏洩孔７が設けられ、この漏洩孔７から適当な強さのマイクロ波がシート状被加熱物Ｗに向けて漏洩する。側壁６の下部には、これを覆って内側に加熱空間８を形成する箱形の遮蔽部材３が設けられている。遮蔽部材３の、長軸ｘに対し平行で互いに対向する側壁９，１０の対向位置には、共振空胴1の長軸に沿うスロット状の搬入口１１と搬出口１２が設けられている。
【０００８】
共振空胴１内に励起されたマイクロ波は、側壁６に設けた漏洩孔７から加熱空間８内へ長軸ｘ方向に一定の電界を漏洩してシート状被加熱物Ｗを加熱する。側壁６と被加熱物Ｗとの間隔は、漏洩孔７によるマイクロ波電力の強弱によって、加熱が不均一にならないよう、適切な距離に設定される。なお、ここで被加熱物を共振空胴１内に通過させない理由は、空胴内に損失の大きい物体を挿入すると、TM110モードの電界が相当大きく乱されてしまうからである。空胴外で漏洩電界の照射を受ける場合は、TM110モードの電界を殆ど乱さない。
【０００９】
側壁６は、薄い金属板で、空胴１に発生する電界による壁面電流は空胴１の長軸ｘ方向に流れるので、スロット状の漏洩孔７を切ったことによって、この壁面電流を殆ど乱さない。したがって、TM110モードの電磁界は殆ど影響を受けない。側壁６の厚さを適切な値にすることにより、空胴１内に励起されるマイクロ波電力の一部が加熱空間８内へ漏洩し、これが被加熱物Ｗを加熱する。漏洩孔７の幅と側壁６の厚さを適切に設定することにより、漏洩量を調節する。
【００１０】
図６に示す他の実施形態においては、側壁６に比較的小さな丸孔からなる多数の漏洩孔７をほぼ均等に配列した。壁面電流は少し乱れるが、空胴１の共振モードに大きな影響は与えない。マイクロ波はこの漏洩孔７から漏洩し、被加熱物Ｗを加熱する。漏洩孔７の配置や径、側壁６の厚さを適切に設定することにより、漏洩量を調節する。
【００１１】
被加熱物Ｗを加熱する電力は、漏洩孔７によるだけでなく、導波管２から印加するマイクロ波電力によっても調節できる。被加熱物Ｗを移動させる早さは時間当たりの加熱処理量を決める重要なパラメータであるので、この値に応じてマイクロ波電力の値や漏洩孔７の寸法等を定めることになる。
【００１２】
以上、直方体状の空胴１について説明したが、長軸ｘと直角方向に空胴１を切ったときの形は必ずしも長方形である必要はなく、円形、楕円形であってもかまわない。また、図示の実施形態において空胴１の側壁６は平面状であるが、空胴１の断面形状に合わせた適切な形に変形できる。
【００１３】
空胴１内の電界は、被加熱物Ｗの移動方向に対しては正弦半波状に変化しているが、被加熱物Ｗを移動させることによって、被加熱物Ｗの特定の位置からみたマイクロ波電界は平均化されるので、被加熱物Ｗの移動方向ｚに対しても均一な加熱が行われる。
【００１４】
図示しないが、被加熱物Ｗの温度を監視し、その信号をフィードバックしてマイクロ波電力を制御装置で制御すると、被加熱物Ｗは過熱することなく、安定に加熱できる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
この発明は、例えば水等を含浸するシート状の被加熱物であって、マイクロ波損失が大きく、共振空胴に直接入れると空胴内の電界を大きく乱してしまうような物を加熱して乾燥させるための装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】マイクロ波加熱装置の一部を切り欠いた概略的斜視図である。
【図２】共振空胴の概略的斜視図である。
【図３】共振空胴の正面図である。
【図４】共振空胴の縦断面図である。
【図５】共振空胴の横断面図である。
【図６】共振空胴の他の実施形態を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  マイクロ波共振空胴
２  マイクロ波導波管
３  マイクロ波遮蔽部材
４  移送手段
５  共振空胴の第１の側壁
６  共振空胴の第２の側壁
７  マイクロ波漏洩孔
８  加熱空間
９  遮蔽部材の側壁
１０  遮蔽部材の対向側壁
１１  搬入口
１２  搬出口
Ｗ  シート状被加熱物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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