(57)【要約】電極構造を有する誘電式の加熱又は乾燥システムであって、電極の平らな中央部分の各側部に沿って、対向する電極へ突出する翼部が配備されており、乾燥されるべき負荷を通る電界の均一性が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥用チャンバーと、電極間に収容された負荷に対し誘電電力を印加する一対の対向電極とを具えており、各電極の表面は平らで、電極の少なくとも一方はその側部に沿って一対の翼部を有しており、翼部の各々は、電極の平らな表面から、対向する電極に向かって突出し、翼部は電極の平らな表面の軸端部に関して対称に配置され、横方向に間隔を有しており、電極が電力を負荷に印加する動作位置にあるとき、翼部は負荷の隣接する外側表面と隣接する位置であり、翼部の各々は、電極の平らな表面から、対向する電極へ向けて突出する長さｄは、２６ｃｍ〜４０ｃｍである誘電乾燥システム。
【請求項２】
誘電乾燥は、高周波乾燥（ＲＦＤ）である請求項１に記載の誘電乾燥システム。
【請求項３】
チャンバー内の圧力を大気圧以下に下げるために、チャンバーへ接続された真空ポンプをさらに含んでおり、誘電乾燥は、高周波真空乾燥（ＲＦＶＤ）である請求項１又は２に記載の誘電乾燥システム。
【請求項４】
翼部の各々は、電極の平らな表面から突出する長さｄは、２９ｃｍ〜３６ｃｍである請求項１乃至３の何れかに記載の誘電乾燥システム。
【請求項５】
翼部は、平らな面の軸方向長さＬＥの８０％以上に形成される請求項１乃至の何れかに記載の誘電乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、改良された電極構造を有する高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ； ＲＦ）加熱及び乾燥システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
誘電式の加熱／乾燥システムは知られており、農業、高分子製造、薬剤、原薬粉末、食品加工、木製品、建築材料その他の産業において、使用されている。誘電式の加熱／乾燥システムを使用する重要産業の１つとして、木製品産業がある。本発明は、特に木製品産業に関して説明するが、必要に応じて適当に変更を加えることにより、他の産業における誘電加熱／乾燥に利用することもできる。
【０００３】
誘電乾燥システム（特に、１９７６年１０月１９日にコッペルマンへ発行された米国特許第３９８６２６８号に開示された木の乾燥システム）において、木材を乾燥チャンバーの中を移動させる場合、電磁エネルギーを放射する少なくとも１つの電力電極（ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、回路を形成する接地電極（ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が、負荷の近傍又は負荷に接触させて配置される。負荷をキルン内に配置し、キルンチャンバーを閉じた後、チャンバー内を負圧にし、電力電極と接地電極を通じて、電力（エネルギー）を負荷に印加することにより、乾燥工程が開始する。
【０００４】
１９９９年８月２４日にブレーカーらに発行された米国特許第５９４２１４６号（その開示は、引用を以て本願への記載加入とする）は、電極コネクタ（電力を負荷に運ぶ要素）の整形が重要であることを示唆し、操作を改善するのに必要な最小曲率を記載している。
【０００５】
誘電乾燥システムに使用される電極は、一般的には、平らな表面が負荷に面している。負荷の内部で最適なＲＦ均一性を得るには、電力電極の長さと幅を無限に大きくせねばならず、これは実用的でない。
【０００６】
電極の側面に、負荷の両側に突出する小さな翼部又はフランジを設けた例があるが、本願発明と比べれば、その効果は実用的な意義はほとんどなかった。
【０００７】
【発明の簡単な記述】
本発明の目的は、加熱及び／又は乾燥されるべき負荷を通る電界が均一となるように改良された電極構造を提供することである。
【０００８】
広義において、本発明は、誘電式の加熱及び／又は乾燥システムに関するもので、該システムは、チャンバーと、電極間に収容された負荷に対し誘電電力（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ）を印加する一対の対向電極とを具えており、各電極の表面は平らで、電極の少なくとも一方はその側部に沿って一対の翼部を有しており、翼部の各々は、電極の平らな表面から、対向する電極に向かって突出し、翼部は横方向に間隔を有しており、電極が負荷に電力を印加する動作位置にあるとき、翼部は負荷の隣接外側表面と隣接する位置にある。
【０００９】
誘電乾燥は、高周波乾燥（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｒｙｉｎｇ； ＲＦＤ）が望ましい。
誘電乾燥は、高周波真空乾燥（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖａｃｕｕｍ ｄｒｙｉｎｇ； ＲＦＶＤ）が望ましい。
翼部の各々は、電極の平らな表面から突出しており、その長さｄは、２６ｃｍ〜４０ｃｍであり、２９〜３６ｃｍが望ましい。
翼部は電極の平らな表面の軸端部（ａｘｉａｌ ｅｎｄｓ）に関して対称の位置であり、平らな面の軸方向長さＬＥの８０％以上に形成されることが望ましい。
【００１０】
【発明の詳細な記述】
本発明は、約２〜９ＭＨｚの適当な全体ＲＦ加熱／乾燥システムに適用することができる。ＲＦ真空乾燥（ＲＦＶＤ）への適用が望ましいが、大気圧で使用することもできる。それゆえ、この明細書で用いられるＲＦなる語は、約２〜９ＭＨｚの周波数での加熱を意味する。
図１に示すように、乾燥用キルン（１０）は、ＲＦ発生器（１１）と、望ましくは、キルン（１０）のチャンバー（１８）から蒸気やガスを引き出す真空システム（１７）とを具えている。
【００１１】
ＲＦ発生器は、接続部（１３）を通じて、チャンバー（１８）内の一対の対向する電極（１２）（１４）へ電力を供給する。各電極（１２）（１４）は平らな表面を有しており、図示の電極（１４）は表面全体が平らであり、電極（１２）の平らな表面は符号（１５）で示している。これらの電極（１２）（１４）は、ＲＦエネルギーを負荷（１６）へ移す。これについては後で詳細に説明する。
【００１２】
図２から明らかなように、電極（１２）の外縁部は丸みがつけられており、前記のブレーカー特許に記載されているように、コーナー部は最小半径ｒの丸みが付けられている。ブレーカー特許の開示は、引用を以て本願への記載加入とする。一般的に、半径ｒは３ｃｍ以上である。
【００１３】
電極（１２）には、その長手方向の側縁に沿って一対のリップ部又は翼部又は突起（２０）（２２）が、対向する電極（１４）に向かって突設されている。
【００１４】
一般的に、翼部（２０）（２２）の各々には、最小半径ｒの丸縁が形成され、電極（１２）の平らな表面（１５）と略直交する方向に、表面（１５）と略直交する方向に長さ「ｄ」だけ突出している。翼部（２０）（２２）の表面は、表面（１５）に対して必ずしも９０度である必要はなく、直角から僅かな角度だけ傾斜していてもよい。重要な要素は、長さｄである。
【００１５】
負荷は、電極（１２）の下方にて、対称となるように中心に配置するのが理想的であり、リップ部又は翼部（２０）（２２）は、負荷（１６）の側面と合理的且つ均一な間隔を有しており、この間隔は、翼部（２０）（又は（２２））の内面と負荷（１６）の隣接面との距離ｂが可及的に最小となることが望ましい。一般的には、この間隔ｂは１０ｃｍ以上であり、１５ｃｍより大きいことが望ましい。距離ｂが小さすぎると、例えば＜１０ｃｍである場合、それら縁部の近傍では加熱が不均一な領域が生じる。距離ｂが大きすぎる（負荷の幅がキルンには小さすぎる）と、チャンバーの余剰空間が無駄であり、実用的には、価格が高くなりすぎる。
【００１６】
負荷の内部で最適なＲＦ均一性を得るには、電力電極の長さと幅を無限に大きくせねばならず、これは明らかに実用的でない。ｂを非常に大きくし、ｄを小さくすると非常に優れた均一性を得ることができるが、チャンバーが大きくなりすぎる。本発明は、チャンバーの幅を小さくするのに有効であるにもかかわらず、ｂの大きな幅広チャンバーに均一性がもたらされる。
【００１７】
各翼部は、製品パッケージ（負荷（１６）））の全長Ｌのほぼ全長を延びている。なお、全長Ｌよりも短い場合でも、長さＬの８０％以上である。電極に設けられる各翼部は、対称に配置され、その軸方向端部位置は、電極の隣接する軸方向端部から同じ距離である。実際に取り付ける場合、翼部（２０）（２２）は電極（１２）の長さＬＥの８０％以上であり、電極（１５）の全長ＬＥが望ましい。
【００１８】
各翼部（２０）（２２）の自由端（２４）は、電極の平らな面から突出しており、その距離ｄは２６ｃｍ〜４０ｃｍ、電界強度の標準偏差が約２．６％以下であることが重要であり、距離ｄは２９ｃｍ〜３６ｃｍ、電界強度の標準偏差が約２．３％以下であることが望ましい。
【００１９】
３次元の電界シミュレーションで、乾燥負荷の水分の均一性を分析したデータを図３に示している。図３に示すデータは、異なる周波数と異なる長さｄを用いて、３次元の電磁界をモデリングすることによって得られたものである。標準偏差の有効最大値は、乾燥負荷中の顕著な濡れスポットに基づいて実験的に求めたものである。
【００２０】
図３から明らかなように、負荷に対する電界強度の標準偏差は、電極のリップ長さｄが約３１〜３３ｃｍのときに最も小さく、その長さｄは、３．７８ＭＨｚ〜６．７８ＭＨｚの高周波を用いたシミュレーションでは最良の長さであることを示している。代表的な乾燥負荷の全体積に対する電界強度の標準偏差は、「均一加熱」に直接関係している。均一加熱は、均一乾燥を得るのに必要である。電界強度の標準偏差が大きいと、乾燥後の製品中に、水分量が少なすぎる領域及び／又は多すぎる領域が生じる。
【００２１】
図３に示されるように、長さｄが２９〜３６ｃｍのときに標準偏差は２．３％以下であり、このｄは、前述したように望ましい範囲である。なお、長さｄが２６〜４０ｃｍのとき、標準偏差は２．６％以下である。
【００２２】
本発明を説明したが、当該分野の専門家であれば、特許請求の範囲に規定された発明の範囲から逸脱することなく変更をなし得ることは、明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の特徴を具えた誘電乾燥キルンの概要図である。
【図２】
対向する一対の電極の略斜視図であって、特別に整形された翼部は、負荷の両側にて、電極の平らな表面から突出している。
【図３】
翼部又はリップ部について、電極の平らな面から突出する量を変化させたときの電界の標準偏差をプロットした図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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