(57)【要約】【解決手段】真空乾燥システムであって、乾燥チャンバー（１０）には、少なくとも２つの真空吸引ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）が、乾燥される被処理物（１６）の中間線（Ａ−Ａ）に関して、一方が上、他方が下となるように配置され、乾燥される被処理物の両側から略対称にガスが引き出されるようにする。乾燥システムは、誘電乾燥式であり、ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）は、被処理物（１６）の対向する側部に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封可能な乾燥チャンバーと、被処理物の乾燥中、乾燥チャンバーからガスと蒸気を引き出すための真空吸引手段を具える真空乾燥システムにおいて、チャンバー内の乾燥作業位置にある被処理物のほぼ水平な中間面より上から、ガスと蒸気が優先的に引き出されるように配置された上側真空排気ヘッダーと、被処理物の中間面より下からガスと蒸気が優先的に引き出されるように配置された少なくとも１つの下側真空排気ヘッダーとからなる２以上の真空吸引用排気ヘッダーを具えており、下側ヘッダーは乾燥チャンバーの底部よりも上に配置されている真空乾燥システム。
【請求項２】
上側真空排気ヘッダーは下側真空排気ヘッダーよりも多くのガスを乾燥チャンバーから引き出すように構成されている請求項１の真空乾燥システム。
【請求項３】
真空乾燥システムは誘電式乾燥システムであり、誘電力を被処理物に印加する一対の水平な電極が対向して配置される請求項１又は２の真空乾燥システム。
【請求項４】
各ヘッダーは、電極の長さ方向に沿って、電極長さの２０％以上を延びている請求項１又は２又は３に記載の真空乾燥システム。
【請求項５】
各ヘッダーは、電極の長さ方向に沿って、電極長さの７０％以上を延びている請求項１、２又は３に記載の真空乾燥システム。
【請求項６】
２以上の真空吸引用排気ヘッダーは、被処理物の第１の長さ方向側部に第１の一対の上側及び下側排気ヘッダーと、被処理物の第１の長さ方向側部とは反対側の第２の長さ方向側部に第２の一対の上側及び下側排気ヘッダーを具えている請求項１、２、３、４又は５に記載の真空乾燥システム。
【請求項７】
上側排気ヘッダーの各々は、電極が被処理物の乾燥作業を行なう位置にあるときの電極間の分離間隔の上３分の１以内の位置であり、下側排気ヘッダーの各々は、電極が被処理物の乾燥作業を行なう位置にあるときの電極間の分離間隔の下３分の１以内の位置である請求項１、２、３、４、５又は６に記載の真空乾燥システム。
【請求項８】
上側排気ヘッダーと下側排気ヘッダーは、被処理物の中心に関して対称に配置される請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の真空乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、被処理物（ｌｏａｄ）に関する真空吸引位置が改良された真空乾燥システムに関する。より具体的には、ラジオ周波数（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）による真空乾燥（ＲＦＶＤ）システムであって、被処理物に関する真空吸引位置が改良された真空乾燥システムに関する。
【０００２】
発明の背景
誘電式乾燥システムは知られており、農業、ポリマー製造、製薬、バルク粉末、食品加工、木材製品、その他産業において、現在使用されているか又は提案されている。これらの誘電乾燥システムを用いた重要な産業の１つは、木材製品産業であり、本発明は特に木材製品産業に関して説明するが、誘電乾燥が行われる産業であれば、適当な変更が必要とされる他の産業に適用することもできる。
【０００３】
誘電乾燥システム（特にＫｏｐｐｅｌｅｍａｎに付与された１９７６年１０月１９日発行の米国特許第３９６８２６８号に記載された木材乾燥方式）では、木材が通る乾燥チャンバーの中には、電磁エネルギーを接地電極に照射して回路を形成する少なくとも１つの電源電極が被処理物の近傍又は被処理物に接触させて配置される。被処理物をキルンの中に配置した後、キルンチャンバーを閉じ、チャンバー内を負圧にし、ＲＦ電力（エネルギー）を電源電極を通じて被処理物に印加することにより、乾燥工程を開始させる。この特許に示される構成では、２つの真空吸引ヘッダーがキルンの上面を通して配備され、一方のヘッダーがキルンの長手方向の各端部に隣接するように配置される。
【０００４】
１９９９年４月１５日に公開されたＷＯ９９／１８４０１（発明者Ｗｏｌｆ）は、Ｋｏｐｐｅｌｍａｎと同様な垂直電極を有するキルンを開示しており、Ｗｏｌｆ特許は乾燥に用いられる作動圧力までチャンバーを吸引した後、一方の電極の背後に配置された被処理物の側の一箇所を真空にする。
【０００５】
１９９２年４月１２日に公開されたＪＰ４１２１５７８（発明者ニシムラ）もまた、真空接続の使用を開示しており、第１のものが屋根を、第２のものがフロアを貫いており、フロアを通る方は、底部からドレンの一部を吸引する役割を有している。
【０００６】
出願人が知っている木材製品産業の誘電乾燥システムでは、チャンバーの上面に配置された１又は２つの真空ヘッダーから真空が引かれる（例えば、上記Ｋｏｐｐｅｌｍａｎ特許に記載された真空ヘッダーを参照）。本発明より以前の産業界では、チャンバーから真空吸引を行なう位置は、ラジオ周波数真空乾燥（ＲＦＶＤ）の如き誘電真空乾燥プロセスの作業性とは関連性を有しないと考えられていた。
【０００７】
発明の要旨
本発明の目的は、乾燥されるべき製品について、より均一な乾燥が行われるように改良された誘電真空乾燥システムを提供することである。
本発明の目的は、より具体的には、製品の乾燥の均一性を向上させる真空吸引システムを提供することである。
【０００８】
広義において、本発明は、密封可能な乾燥チャンバーと、被処理物の乾燥によって発生したガスと蒸気を乾燥チャンバーから引き出すための真空吸引手段を具える真空乾燥システムにおいて、チャンバー内の乾燥位置にある被処理物のほぼ水平な中間面より上方から、ガスと蒸気が優先的に引き出されるように配置された上側排気ヘッダーと、被処理物の中間面より下からガスと蒸気が優先的に引き出されるように配置されたすくなくとも１つの下側排気ヘッダーとからなる２以上の真空吸引用排気ヘッダーを具えており、下側ヘッダーは乾燥チャンバーの底部よりも上に配置されていることを特徴としている。
【０００９】
真空乾燥システムは誘電式が望ましく、誘電力を被処理物に印加する一対の水平な電極が対向して配置されることが望ましい。
上側真空排気ヘッダーは下側真空排気ヘッダーよりも多くのガスを乾燥チャンバーから引き出すように構成されることが望ましい。
【００１０】
各ヘッダーは、電極の長さ方向に沿って、電極長さの少なくとも２０％以上を延びることが望ましい。
各ヘッダーは、電極の長さ方向に沿って、電極長さの少なくとも７０％以上を延びることが望ましい。
２以上の真空吸引用排気部は、被処理物の第１の長さ方向の側部に第１の一対の上側及び下側排気ヘッダーと、被処理物の第１の長さ方向の側部とは反対側の第２の長さ方向側部に第２の一対の上側及び下側排気ヘッダーを具えることが望ましい。
【００１１】
上側排気部の各々は、被処理物の乾燥を行なう位置に電極があるときの電極間の分離間隔の上３分の１以内に配置され、下側排気ヘッダーの各々は、被処理物の乾燥を行なう位置に電極があるときの電極間の分離間隔の下３分の１以内に配置されることが望ましい。
上側排気ヘッダーと下側排気ヘッダーは、被処理物の中心に関して対称に配置されることが望ましい。
誘電真空乾燥は、ラジオ周波数真空乾燥（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｖａｃｕｕｍ Ｄｒｙｉｎｇ； ＲＦＶＤ）であることが望ましい。
【００１２】
被処理物を通る電界密度の均一性が比較的高い乾燥キルンの中で乾燥試験を行ない、その結果を分析すると、幾つかのウエットスポット又はウエット層の形成される方向が、電界の不均一が仮にあったとした場合に予想される方向とは全く異なる方向となることがしばしばあることがわかった。これは、ウエットスポットとＲＦ電界の均一性とは全く関係がないと結論づけられるが、さらなる研究が必要である。しかし、真空ポートの側では、その真空ポートの近傍にウエットスポットが頻繁に存在することがわかった。
【００１３】
（ＲＦＶ製造者が何十年も行なってきた）真空吸引部の位置を変えて、チャンバー上面の単一の位置から真空引きを行なった。出願人が初めて知ったことであるが、上部から底部にかけて、統計的に有意な水分勾配が形成される（上部は底部よりも乾燥している）ことがわかった。
【００１４】
真空ポートの位置が重要であるという仮説をさらに調べるために、真空ポートをチャンバーの床部のすぐ下に配置し、底部の有孔床部の下からだけ、ガスと蒸気を回収した。上面から底部にかけて、さらに統計的に有意性を有する水分勾配が形成された（このとき、底部は上面よりも著しく乾燥している）。
【００１５】
次に、２つの真空ポートを調べた。１つを被処理物の上に、もう１つを被処理物の下に配置し、チャンバーの底部及び上部の両方からガスと蒸気を吸引した。この真空吸引方法では、上部−底部方向の平均乾燥状態はより均一になった。
【００１６】
これらの試験から、乾燥の均一性を向上させるには、キルン内のガスが被処理物の両側から有効に取り出される（平均的にほぼ等しく）ように、真空ポート又は排気部を配置する必要があり、被処理物にウエットスポットが形成されないようにするため、ガスを十分に拡散し続ける必要があり、被処理物の中間平面（電極が乾燥作業位置にあるときの電極間の中間面、又は異なる配置の場合は、乾燥が行われる被処理物の中間高さ）の上と下からガスを別々に取り出す必要のあることがわかった。
【００１７】
この発明の目的の１つは、被処理物の木材から出される水蒸気（相対湿度（ＲＨ）が高い環境）を均一に拡散又は引き出すことである。この発明の理念は、過熱された流れの真空（ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｄ ｓｔｒｅａｍ ｖａｃｕｕｍ； ＳＳＶ）乾燥の均一性を改善するために適用されるものである。しかしながら、ＳＳＶキルンは対流乾燥を採用し、局部的に高湿度条件を制御することがより困難であるため、この状況ではより困難である。
【００１８】
この明細書の中で、「拡散された（ｄｉｆｆｕｓｅｄ）」という語は、乾燥チャンバー内の真空状態が十分に分配されており、乾燥させる製品の全ての露出表面が、ほぼ同じ流速のガスと蒸気の作用を受けることを意味する。
【００１９】
本発明の特徴を含む乾燥キルン（１０）の概略図を図１に示している。キルン（１０）には、被処理物（１６）にエネルギーを供給するための一対の電極（１２）（１４）が配備される。被処理物（１６）は電極と電極の間に受けられ、望ましくはヘッダーの形態をした複数の真空吸引ポートが、チャンバー（１０）の内部で被処理物（１６）の周囲に配置される。これについては、後で詳細に説明する。
【００２０】
真空吸引は、符号（２０）で示される適当な真空ポンプを介して行われる。真空ポンプは、適当な真空ライン（２２）を介して真空ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）に接続される。このようなシステムはまた、一般的に、適当な蒸気凝縮装置（図示せず）を必要とする。
【００２１】
出願人は、図１に示すように、被処理物（１６）の中間平面Ａ−Ａ（電極が被処理物の乾燥作業を行なう位置にあるときは、電極（１２）（１４）の間の中間平面）より上に１又は２以上の真空ヘッダー（１８Ｕ）、下に１又は２以上の真空ヘッダー（１８Ｌ）を配置すると、これまで配置されていた真空ポートの構成と比べて、著しい改良がもたらされることを見出した。ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）の望ましい位置については、後でより詳細に説明する。ヘッダーは、通常は、被処理物（１６）の対向する側部から対称的に吸引を行なえるように配置される。
【００２２】
ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）は、被処理物（１６）のほぼ中間長さに存するように、被処理物（１６）に関して軸方向に配置されるのが好ましい。ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）は、被処理物の対向する側部からほぼ等しく真空吸引を行なえる位置に、被処理物の対向する側部とは間隔をあけて配置される。この結果、ガスが互いに近づいて、ヘッダー（１８Ｕ）及び／又は（１８Ｌ）を通じて出て行くときに、ガスの濃度上昇が起こる傾向があり、ガスは、被処理物から効果的に取り除かれる。
【００２３】
ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）は、望ましくは被処理物（１６）の軸方向（水平方向）長さの略全長に亘って、被処理物の垂直中心線に関して略対称に延びるのが望ましいが、短い長さ、例えば被処理物の軸方向長さの７０％以上の長さでもよい。被処理物が短い場合、ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）の長さを、単一の排気部まで減じることもできるが、一般的には、被処理物（１６）の軸方向長さの約２０％よりも短くはしない。
【００２４】
蒸気は上昇する傾向があるので、上側ヘッダー（１８Ｕ）の方が下側ヘッダー（１８Ｌ）よりも多くのガスを引き出す能力を有することが望ましい。これは、バルブ操作により、下側ヘッダーよりも上側ヘッダーの方の吸引力を大きくすることによって達成することもできるが、例えば上側ヘッダー（１８Ｕ）の孔の数を増やすことにより、下側ヘッダー（１８Ｌ）よりも上側ヘッダー（１８Ｕ）へ流れる抵抗を少なくするこによって達成することが望ましい。下側ヘッダー（１８Ｌ）よりも上側ヘッダー（１８Ｕ）を通る方が約２倍の蒸気を引き出せるようなシステムにすることが望ましい。なお、下側ヘッダーから引き出されるガス量を、上側ヘッダーから引き出されるガス量と同じか又は越える量にした場合でも、従来の真空吸引システムよりも改善されるが、通常は、上側ヘッダーの方がより多くのガスを引き出すことができるように設計される。
【００２５】
ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）の孔（６０）（図２及び図３参照）は、ヘッダー（１８Ｕ）（１８Ｌ）の長さに沿って被処理物に均一な真空（流れ）を作用させるために、一般的には、ヘッダーの長さ方向に間隔があけられている。
【００２６】
下ヘッダーは、通常は、キルン（１０）の床部（１５）の上方に配置され、床部（１５）に蓄積される凝縮物その他液体を排出するために、ドレン（１７）が設けられる。
【００２７】
図２に示す構成では、一対の上ヘッダー（１８Ｕ）は有孔パイプ（４０）（４１）によって形成され、一対の下ヘッダー（１８Ｌ）は有孔パイプ（４２）（４４）によって形成され、上ヘッダーと下ヘッダーは被処理物の各側に１つずつ配置され、被処理物の側部に沿って延びており、ガスは上方及び下方に引き出される。ガスは、被処理物（１６）の各側部から、ほぼ等しい量が引き出されるのが望ましい。
【００２８】
真空吸引ヘッダーの望ましい構成を図３に示している。この構成では、４つの有孔パイプ又はヘッダー（５０）（５２）（５４）（５６）が、被処理物（１６）の周りで対称に配置されている。上ヘッダー（５０）（５２）は上側真空ヘッダー（１８Ｕ）、下ヘッダー（５４）（５６）は下側真空ヘッダー（１８Ｌ）を形成する。ポンプ（２０）により、適当なダクトを通じて、ヘッダー（５０）（５２）（５４）（５６）の各々に吸引力が作用する。前述したように、被処理物の両側からガスが効果的に引き出される（平均的にほぼ等しい）ようにするために、ヘッダーの数を４つよりも多くすることが重要であり、これにより、ガスの拡散は十分に行われ、被処理物にウエットスポットの形成が防止されることは明らかであろう。
【００２９】
図３に示されるように、被処理物（１６）の各側には、上側真空排気部（１８Ｕ）と下側真空排気部（１８Ｌ）の一対の真空排気部がある。図示の例では、被処理物の左側にヘッダー（５０）（５４）、被処理物（１６）の右側にヘッダー（５２）（５６）がある。
【００３０】
ラジオ周波数乾燥（ＲＦＤ）が用いられるとき、ヘッダー（１８Ｕ）（上側ヘッダー（４０）（４１）（５０）（５２））は、高さｈを１／３にした位置であって中間面ＡＡより上方の位置（平面（２４）（図２参照））より高く配置され、下側真空排気部又は吸引部（１８Ｌ）（下側ヘッダー（４２）（４４）（５４）（５６））は、高さｈを１／３にした位置であって中間面ＡＡより下方の位置（平面（２６）（図２参照））より低く配置されることが望ましい。
【００３１】
ヘッダー（４０）（４１）（４２）（４４）（５０）（５２）（５４）（５６）の各々は、被処理物のほぼ全体に真空吸引力が作用するように、被処理物とは十分な間隔があけられている。つまり、個々の小さな領域に真空吸引力が集中するほどにまで接近しないように、一般的には被処理物（１６）から約１フィート以上離れるようにしているので、被処理物から離れたところの空気の流れは分散される。真空ヘッダーの目的は、木材から発生する蒸気を取り除くだけではなく、木材から離れたところにある蒸気を引き出すことでもある。これは、例えば、木材表面への水分移動のように、凝縮その他の機構によって木材にウエットスポットが生成しないようにするためである。
【００３２】
本発明の具体例で使用したキルンは、内部チャンバーの総容積が１６５ｍ３、被処理物の最大容量は３０ｍ３であり、真空の流れは１３ｍ３／分である。円筒形状のヘッダーは被処理物（１６）に関して対称に配置され、電極（１２）の長さに相当する長さである。各ヘッダーは断面積が約４６ｃｍ２であり、ヘッダー（５０）（５２）（５４）（５６）の約１２０個の孔（６０）の合計断面積は約３８ｃｍ２である。この実施例では、孔の直径は０．７５ｃｍであり、吸引用ヘッダーの全長に対して３０ｃｍ離れて配置される。
【００３３】
孔（６０）の形状は重要ではなく、例えば、円形孔（図３）、溝（図２）、さらにはヘッダーの長さと同じ連続溝の如く、適当な形状であってよい。孔（又は溝）（６０）のサイズ又はそれらの分布は一様である必要はなく、例えば、幾つかの孔又は溝（６０）を他のものより大きな断面積とし、及び／又は、幾つかの孔又は溝（６０）を他のものと互いに近い断面積にすることもできる。しかしながら、被処理物からヘッダーへの流れの拡散が維持されるように、そして、ほぼ同じ蒸気流／吸引状態がキルン表面の木材処理品に作用するようにするため、被処理物（１６）に関しても、またヘッダーのどの孔（又は溝）に関しても、孔（６０）の大きさと位置を統一することが重要である。
【００３４】
特定の孔の場合、圧力損失によって、該孔を通る流れが、吸引源により近い孔を通る流れよりも実質的に低下することがある。それゆえ、ヘッダーに沿って、また被処理物に沿って、真空吸引力の均一な分布を維持するために、貫通孔の面積及び孔の位置を、ヘッダーの中の孔位置の圧力と一致させることにより、孔の中を通る流れを所望通りにすることができる。一般的に、孔の合計面積は、ヘッダーの合計断面積よりも小さい。
【００３５】
上側真空排気ヘッダー（１８Ｕ）と下側真空排気ヘッダー（１８Ｌ）を結合することも可能であり、第１のヘッダー結合体を被処理物（１６）の長い方の側面の電極（１２）（１４）間の中間平面に沿って延びるようになし、第２のヘッダー結合体を、乾燥される被処理物（１６）の反対側の長い方の側面の電極（１２）（１４）間の中間平面に沿って延びるようにすることもできる。ヘッダー結合体の各々は、中間面よりも上から優先的にガスと蒸気を引き出すための上部開口と、中間面よりも下から優先的にガスと蒸気を引き出すための下部開口とを有している。
【００３６】
電極を中空構造にすれば、真空ヘッダーを電極の中に配備することができ、孔は被処理物に面して形成される。この例は、上ヘッダーを下ヘッダーとは反対側に形成するために用いられることが多い。
【００３７】
図示のヘッダーは、連続した長さのヘッダーであるが、所望により、短い複数の各ヘッダーを真空源に接続して作ることもできる。しかしながら、長さの短いヘッダーの場合、図示のヘッダーの１つと置き換えて、共通の長軸線に沿って軸方向に間隔をあけて配置することが望ましい。
【００３８】
真空乾燥分野の専門家であれば、代表的なＲＦＶＤと同等以上の容積をもつ非誘電バッチ式の真空乾燥プロセスに対しても有効であることは明らかであろう。
【００３９】
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形をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の特徴を含む誘電式乾燥キルンの概要図である。
【図２】
被処理物の乾燥工程を説明する図で、被処理物の中間面又は電極間の間隔を示す断面図である。
【図３】
本発明と共に用いられる真空吸引ヘッダーの望ましい形態を示す概要図である。
【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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