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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023124749
(43)【公開日】2023-09-06
(54)【発明の名称】マイクロ波乾燥機
(51)【国際特許分類】
F26B 3/347 20060101AFI20230830BHJP
H05B 6/70 20060101ALI20230830BHJP
H05B 6/80 20060101ALI20230830BHJP
H05B 6/78 20060101ALI20230830BHJP
【ＦＩ】
F26B3/347
H05B6/70 E
H05B6/80 Z
H05B6/78 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022044784
(22)【出願日】2022-03-21
(31)【優先権主張番号】P 2022027956
(32)【優先日】2022-02-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り
(71)【出願人】
【識別番号】500360116
【氏名又は名称】西光エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100092923
【弁理士】
【氏名又は名称】石垣 達彦
(74)【代理人】
【識別番号】100187757
【弁理士】
【氏名又は名称】石垣 春樹
(72)【発明者】
【氏名】岡村 邦康
(72)【発明者】
【氏名】辻 浩志
【テーマコード（参考）】
3K090
3L113
【Ｆターム（参考）】
3K090AA20
3K090AB04
3K090CA01
3K090DA01
3K090EA01
3L113AA01
3L113AB06
3L113AC13
3L113AC24
3L113AC67
3L113AC75
3L113BA39
3L113CB16
3L113DA11
(57)【要約】
【課題】載置トレー上に置く被乾燥物の位置に関係なく、載置トレー上のすべての被乾燥物を温度ムラなく良好に乾燥することができる大量生産に対応し得るマイクロ波乾燥機を提供する。
【解決手段】本発明のマイクロ波乾燥機１は、マイクロ波Ｍを発振させるマイクロ波発振装置３と、発振されたマイクロ波Ｍを乾燥室本体５内に導く導波管７と、被乾燥物Ａを載置した載置トレー９をセットし、搬入・搬出するための開口６を少なくとも一つ備えた乾燥室本体５と、を具備しており、上記導波管７は、開口部８を乾燥室本体５の側壁面１３より内方に突出させた状態で設けると共に、開口部８が乾燥室本体５の天井面１５を向くように上記側壁面１３に対する導波管７の垂直取付け角度θを上向きに設定している。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明のマイクロ波乾燥機１は、マイクロ波Ｍを発振させるマイクロ波発振装置３と、発振されたマイクロ波Ｍを乾燥室本体５内に導く導波管７と、被乾燥物Ａを載置した載置トレー９をセットし、搬入・搬出するための開口６を少なくとも一つ備えた乾燥室本体５と、を具備しており、上記導波管７は、開口部８を乾燥室本体５の側壁面１３より内方に突出させた状態で設けると共に、開口部８が乾燥室本体５の天井面１５を向くように上記側壁面１３に対する導波管７の垂直取付け角度θを上向きに設定している。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロ波を発振させるマイクロ波発振装置と、発振されたマイクロ波を乾燥室本体内に導く導波管と、被乾燥物を載置した載置トレーをセットし、搬入・搬出するための開口を少なくとも１つ備えた乾燥室本体と、を具備したマイクロ波乾燥機であって、
上記導波管は、開口部を乾燥室本体の側壁面より内方に突出させた状態で設けると共に、開口部が乾燥室本体の天井面を向くように上記側壁面に対する導波管の垂直取付け角度を上向きに設定したことを特徴とするマイクロ波乾燥機。
上記導波管は、開口部を乾燥室本体の側壁面より内方に突出させた状態で設けると共に、開口部が乾燥室本体の天井面を向くように上記側壁面に対する導波管の垂直取付け角度を上向きに設定したことを特徴とするマイクロ波乾燥機。
【請求項2】
上記載置トレーは、乾燥室本体内に設けられるターンテーブル上にセットされて、回転しながら被乾燥物を乾燥できるように構成されており、
上記導波管の垂直取付け角度は、導波管の開口部の開口中心を通り、導波管の中心軸に沿って延びる伝播中心線と天井面とがなす入射角と、該伝播中心線が乾燥室本体の天井面と交わる交点から上記ターンテーブルの回転中心に向けて延びる反射中心線と天井面とがなす反射角と、が等しくなる角度に設定されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波乾燥機。
上記導波管の垂直取付け角度は、導波管の開口部の開口中心を通り、導波管の中心軸に沿って延びる伝播中心線と天井面とがなす入射角と、該伝播中心線が乾燥室本体の天井面と交わる交点から上記ターンテーブルの回転中心に向けて延びる反射中心線と天井面とがなす反射角と、が等しくなる角度に設定されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波乾燥機。
【請求項3】
上記導波管の垂直取付け角度は、上記入射角が３０°以上５０°以下の範囲になる角度に設定されていることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波乾燥機。
【請求項4】
上記導波管の中心軸回りの垂直軸に対する捩り取付け角度は、導波管の電界作用面を乾燥室本体の対向する側壁面や開閉扉の内壁面に向けることができる範囲内の角度に設定されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機。
【請求項5】
上記導波管の捩り取付け角度は、伝播方向を見て右回りを「＋」としたとき、垂直軸に対して－２０°以上、＋２０°以下の範囲になるように設定されていることを特徴とする請求項４記載のマイクロ波乾燥機。
【請求項6】
上記導波管は、平面視において、該導波管の中心軸がターンテーブルの回転中心を通る向きで上記側壁面に取り付けられており、上記側壁面に対する導波管の水平取付け角度は、上記側壁面に直交し、ターンテーブルの回転中心を通る水平中心線に対する左右の振れ角がそれぞれ５°以上２５°以下の範囲になるように設定されていることを特徴とする請求項２～５のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機。
【請求項7】
上記導波管は、単一の乾燥室本体に対して複数設けられており、近接する二つの導波管のそれぞれの中心軸がターンテーブルの回転中心で交わる導波管の間の水平取付け角度は、１０°以上５０°以下の範囲になるように設定されていることを特徴とする請求項６記載のマイクロ波乾燥機。
【請求項8】
上記導波管は、電界作用面が左右方向を向くように取り付けられた方形導波管であり、
上記側壁面から乾燥室本体内に突出する導波管の電界作用面の近傍には、被乾燥物及び他の側壁面や開閉扉の内壁面を含む構造物が存在しないように導波管が取り付けられていることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機。
上記側壁面から乾燥室本体内に突出する導波管の電界作用面の近傍には、被乾燥物及び他の側壁面や開閉扉の内壁面を含む構造物が存在しないように導波管が取り付けられていることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機。
【請求項9】
上記導波管は、乾燥機本体の取り付けられる側壁面の外側と内側とで分割することができる分割構造を有する導波管であることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機。
【請求項10】
上記乾燥室本体は、上下方向に複数段積み上げることによって構成される段積み構造を有しており、
各段の乾燥室本体に対して、上記一組または複数組のマイクロ波発振装置及び導波管が取り付けられていることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機。
各段の乾燥室本体に対して、上記一組または複数組のマイクロ波発振装置及び導波管が取り付けられていることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、誘電体である被乾燥物にマイクロ波を照射して所定の乾燥状態に乾燥させるマイクロ波乾燥機に係り、特に、マイクロ波発振装置によって発振されたマイクロ波を、乾燥室本体内に導く導波管の取付け位置と取付け角度の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から誘電体である被乾燥物を所定の乾燥状態に乾燥させる装置として、被乾燥物の原料中に含まれる成分を損なうことなく高品質の乾燥状態を得ることができる乾燥装置としてマイクロ波を利用したマイクロ波乾燥機が使用されている。
また、このようなマイクロ波乾燥機による生産性を向上させる構造として、下記の特許文献１に示すようにマイクロ波発振装置と導波管によって構成されるマイクロ波照射装置を乾燥室本体の側壁の一面に設けたものを上下方向に複数段積み重ねた構造のマイクロ波乾燥機も開発されている。
また、このようなマイクロ波乾燥機による生産性を向上させる構造として、下記の特許文献１に示すようにマイクロ波発振装置と導波管によって構成されるマイクロ波照射装置を乾燥室本体の側壁の一面に設けたものを上下方向に複数段積み重ねた構造のマイクロ波乾燥機も開発されている。
【0003】
また、図１６及び図１７に示すように乾燥室本体１０５内に収容される載置トレー１０９上の被乾燥物Ａの温度分布が一様になるように載置トレー１０９を回転させるターンテーブル１１１を備えたマイクロ波乾燥機１０１も開発されている。更に、マイクロ波の加熱ムラに伴う乾燥ムラを少なくするための構成として、複数の導波管１０７Ａ、１０７Ｂの水平取り付け角度を異ならせて設置するようにした構成も試作されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１３－１１３４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記ターンテーブル１１１を採用し、水平取付け角度を異ならせて複数の導波管１０７Ａ、１０７Ｂを設置しても、図１６及び図１７に示すように載置トレー１０９上に被乾燥物Ａを複数並べて配置した場合の被乾燥物Ａの温度分布を調べると、導波管１０７の開口部１０８に近い載置トレー１０９の外周部側で温度が高く、中心部側で温度が低くなるという結果が得られた。
これは、導波管１０７の開口部１０８から放射されたマイクロ波の電界が載置トレー１０９のどの位置に被乾燥物Ａを置くかによって、被乾燥物Ａに作用する電界強度が変わることが関係していると思われる。
これは、導波管１０７の開口部１０８から放射されたマイクロ波の電界が載置トレー１０９のどの位置に被乾燥物Ａを置くかによって、被乾燥物Ａに作用する電界強度が変わることが関係していると思われる。
【0006】
即ち、マイクロ波の電界が、水分を含む誘電体である被乾燥物Ａに作用することにより、被乾燥物Ａは加熱される。
そして、マイクロ波は導波管１０７の開口部１０８からの距離が離れるに従って減衰し、金属面である乾燥室本体１０５の側壁面１１３等に衝突することによって反射する。
その結果、乾燥室本体１０５内では伝播方向に向かうマイクロ波と反射方向に向かうマイクロ波とが干渉するため、被乾燥物Ａが載置された載置トレー１０９上の位置によって電界強度に強弱が発生していた。
そして、マイクロ波は導波管１０７の開口部１０８からの距離が離れるに従って減衰し、金属面である乾燥室本体１０５の側壁面１１３等に衝突することによって反射する。
その結果、乾燥室本体１０５内では伝播方向に向かうマイクロ波と反射方向に向かうマイクロ波とが干渉するため、被乾燥物Ａが載置された載置トレー１０９上の位置によって電界強度に強弱が発生していた。
【0007】
この電界強度の強弱によって被乾燥物Ａには加熱ムラが生じ、この加熱ムラが乾燥後の被乾燥物Ａの温度ムラを招いて、被乾燥物Ａの乾燥品質を低下させる要因になっていた。
具体的には、導波管１０７の開口部１０８付近と乾燥室本体１０５の側壁面１１３の近くで局所的に強い電界が発生するため、載置トレー１０９の外周側の被乾燥物Ａに、その強い電界が作用して被乾燥物Ａの温度が高くなるものと考えられる。一方、載置トレー１０９の中心部側では、外周側の被乾燥物Ａに作用することによってマイクロ波のエネルギーが吸収されて弱くなった電界が作用するため被乾燥物Ａの温度が低くなるものと考えられる。
具体的には、導波管１０７の開口部１０８付近と乾燥室本体１０５の側壁面１１３の近くで局所的に強い電界が発生するため、載置トレー１０９の外周側の被乾燥物Ａに、その強い電界が作用して被乾燥物Ａの温度が高くなるものと考えられる。一方、載置トレー１０９の中心部側では、外周側の被乾燥物Ａに作用することによってマイクロ波のエネルギーが吸収されて弱くなった電界が作用するため被乾燥物Ａの温度が低くなるものと考えられる。
【0008】
本発明は、このような点に基づいてなされたものであってその目的とするところは、乾燥室本体内の載置トレー上に置く被乾燥物の位置に関係なく、載置トレー上のすべての被乾燥物を温度ムラなく良好に乾燥することができる、大量生産に対応し得るマイクロ波乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するべく本発明の請求項１によるマイクロ波乾燥機は、マイクロ波を発振させるマイクロ波発振装置と、発振されたマイクロ波を乾燥室本体内に導く導波管と、被乾燥物を載置した載置トレーをセットし、搬入・搬出するための開口を少なくとも一つ備えた乾燥室本体と、を具備したマイクロ波乾燥機であって、上記導波管は、開口部を乾燥室本体の側壁面より内方に突出させた状態で設けると共に、開口部が乾燥室本体の天井面を向くように上記側壁面に対する導波管の垂直取付け角度を上向きに設定したことを特徴とするものである。
【0010】
また、請求項２によるマイクロ波乾燥機は、請求項１記載のマイクロ波乾燥機において、上記載置トレーは、乾燥室本体内に設けられるターンテーブル上にセットされて、回転しながら被乾燥物を乾燥できるように構成されており、上記導波管の垂直取付け角度は、導波管の開口部の開口中心を通り、導波管の中心軸に沿って延びる伝播中心線と天井面とがなす入射角と、該伝播中心線が乾燥室本体の天井面と交わる交点から上記ターンテーブルの回転中心に向けて延びる反射中心線と天井面とがなす反射角とが等しくなる角度に設定されていることを特徴とするものである。
【0011】
また、請求項３によるマイクロ波乾燥機は、請求項２記載のマイクロ波乾燥機において、上記導波管の垂直取付け角度は、上記入射角が３０°以上５０°以下の範囲になる角度に設定されていることを特徴とするものである。
【0012】
また、請求項４によるマイクロ波乾燥機は、請求項１～３のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機において、上記導波管の中心軸回りの垂直軸に対する捩り取付け角度は、導波管の電界作用面を乾燥室本体の対向する側壁面や開閉扉の内壁面に向けることができる範囲内の角度に設定されていることを特徴とするものである。
【0013】
また、請求項５によるマイクロ波乾燥機は、請求項４記載のマイクロ波乾燥機において、上記導波管の捩り取付け角度は、伝播方向を見て右回りを「＋」としたとき、垂直軸に対して－２０°以上、＋２０°以下の範囲になるように設定されていることを特徴とするものである。
【0014】
また、請求項６によるマイクロ波乾燥機は、請求項２～５のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機において、上記導波管は、平面視において、該導波管の中心軸がターンテーブルの回転中心を通る向きで上記側壁面に取り付けられており、上記側壁面に対する導波管の水平取付け角度は、上記側壁面に直交し、ターンテーブルの回転中心を通る水平中心線に対する左右の振れ角がそれぞれ５°以上２５°以下の範囲になるように設定されていることを特徴とするものである。
【0015】
また、請求項７によるマイクロ波乾燥機は、請求項６記載のマイクロ波乾燥機において、上記導波管は、単一の乾燥室本体に対して複数設けられており、近接する二つの導波管のそれぞれの中心軸がターンテーブルの回転中心で交わる導波管の間の水平取付け角度は、１０°以上５０°以下の範囲になるように設定されていることを特徴とするものである。
【0016】
また、請求項８によるマイクロ波乾燥機は、請求項１～７のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機において、上記導波管は、電界作用面が左右方向を向くように取り付けられた方形導波管であり、上記側壁面から乾燥室本体内に突出する導波管の電界作用面の近傍には、被乾燥物及び他の側壁面や開閉扉の内壁面を含む構造物が存在しないように導波管が取り付けられていることを特徴とするものである。
【0017】
また、請求項９によるマイクロ波乾燥機は、請求項１～８のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機において、上記導波管は、乾燥機本体の取り付けられる側壁面の外側と内側とで分割することができる分割構造を有する導波管であることを特徴とするものである。
【0018】
また、請求項１０によるマイクロ波乾燥機は、請求項１～９のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機において、上記乾燥室本体は、上下方向に複数段積み上げることによって構成される段積み構造を有しており、各段の乾燥室本体に対して、上記一組または、複数組のマイクロ波発振装置及び導波管が取り付けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0019】
上記手段によって以下のような効果が得られる。
先ず、本発明のマイクロ波乾燥機には、マイクロ波を発振させるマイクロ波発振装置と、発振されたマイクロ波を乾燥室本体内に導く導波管と、被乾燥物を載置した載置トレーをセットし、搬入・搬出するための開口を少なくとも１つ備えた乾燥室本体と、を具備している。
更に、上記導波管は、開口部が乾燥室本体の側壁面より内方に突出させた状態で設けられており、開口部が乾燥室本体の天井面を向くように上記側壁面に対する導波管の垂直取付け角度が上向きに設定されている。
先ず、本発明のマイクロ波乾燥機には、マイクロ波を発振させるマイクロ波発振装置と、発振されたマイクロ波を乾燥室本体内に導く導波管と、被乾燥物を載置した載置トレーをセットし、搬入・搬出するための開口を少なくとも１つ備えた乾燥室本体と、を具備している。
更に、上記導波管は、開口部が乾燥室本体の側壁面より内方に突出させた状態で設けられており、開口部が乾燥室本体の天井面を向くように上記側壁面に対する導波管の垂直取付け角度が上向きに設定されている。
【0020】
これにより、載置トレー上に載置された被乾燥物には、導波管の開口部から放射される電界強度が強く加熱され易いマイクロ波の直接波のみではなく、該直接波が天井面に当たって反射することで電界強度が弱まった反射波が多く作用するようになって加熱ムラが小さくなるから、乾燥後の被乾燥物の温度ムラによって生じる乾燥品質のばら付きが低く抑えられるようになる。
【0021】
また、上記載置トレーが、乾燥室本体内に設けられるターンテーブル上にセットされて、回転しながら被乾燥物が乾燥できるように構成されており、上記導波管の垂直取付け角度が、導波管の開口部の開口中心を通り、導波管の中心軸に沿って延びる伝播中心線と天井面とがなす入射角と、該伝播中心線が乾燥室本体の天井面と交わる交点から上記ターンテーブルの回転中心に向けて延びる反射中心線と天井面とがなす反射角と、が等しくなる角度に設定されている場合には、導波管の開口部から放射されたマイクロ波は、上記伝播中心線と反射中心線を通ってターンテーブルの回転中心に至る経路を中心にして、その周囲に拡散するように拡がって作用するから、ターンテーブル上にセットされた載置トレー上の被乾燥物は、ターンテーブルの外周部での過剰な加熱が抑えられ、ターンテーブルの中心部での加熱不足が改善されてターンテーブルの回転中心を基準とする半径方向の温度分布が均一になる。
【0022】
また、上記導波管の垂直取付け角度を、上記入射角が３０°以上５０°以下の範囲になる角度に設定した場合には、上記ターンテーブルの回転中心を基準として拡がるマイクロ波の伝播が最適な状態で実行されるようになる。
また、上記導波管の中心軸回りの垂直軸に対する捩り取付け角度を、導波管の電界作用面を乾燥室本体の対向する側壁面や開閉扉の内壁面に向けることができる範囲内の角度に設定した場合には、導波管の垂直方向あるいは水平方向の取付け位置や乾燥室本体の形状、大きさ等の構造的要因の違い等によって生ずる上記マイクロ波の載置トレー上での放射位置の位置ずれを、上記導波管の垂直方向あるいは水平方向の取付け位置等を変更することなく、導波管の中心軸回りの捩り取付け角度を調整することによって修正することが可能になる。
そして、調整する捩り取付け角度が導波管の電界作用面を乾燥室本体の対向する側壁面や開閉扉の内壁面に向けることができる範囲に設定することによって、導波管の過剰な捩りによって生ずる載置トレー外側での被乾燥物に対するマイクロ波の放射量の増大による温度上昇を抑制して載置トレー全面の温度分布を均一にすることが可能になる。
更に、上記導波管の捩り取付け角度を、伝播方向を見て右回りを「＋」としたとき、垂直軸に対して－２０°以上、＋２０°以下の範囲になるように設定した場合には、上記ターンテーブルの回転中心を基準として拡がるマイクロ波の伝播が偏りなく最適な範囲に保たれるようになる。
また、上記導波管の中心軸回りの垂直軸に対する捩り取付け角度を、導波管の電界作用面を乾燥室本体の対向する側壁面や開閉扉の内壁面に向けることができる範囲内の角度に設定した場合には、導波管の垂直方向あるいは水平方向の取付け位置や乾燥室本体の形状、大きさ等の構造的要因の違い等によって生ずる上記マイクロ波の載置トレー上での放射位置の位置ずれを、上記導波管の垂直方向あるいは水平方向の取付け位置等を変更することなく、導波管の中心軸回りの捩り取付け角度を調整することによって修正することが可能になる。
そして、調整する捩り取付け角度が導波管の電界作用面を乾燥室本体の対向する側壁面や開閉扉の内壁面に向けることができる範囲に設定することによって、導波管の過剰な捩りによって生ずる載置トレー外側での被乾燥物に対するマイクロ波の放射量の増大による温度上昇を抑制して載置トレー全面の温度分布を均一にすることが可能になる。
更に、上記導波管の捩り取付け角度を、伝播方向を見て右回りを「＋」としたとき、垂直軸に対して－２０°以上、＋２０°以下の範囲になるように設定した場合には、上記ターンテーブルの回転中心を基準として拡がるマイクロ波の伝播が偏りなく最適な範囲に保たれるようになる。
【0023】
また、上記導波管を、平面視において、該導波管の中心軸がターンテーブルの回転中心を通る向きで、上記側壁面に取り付け、上記側壁面に対する導波管の水平取付け角度を、上記側壁面に直交しターンテーブルの回転中心を通る水平中心線に対する左右の振れ角がそれぞれ５°以上２５°以下の範囲になるように設定した場合には、同一の側壁面に対して複数の導波管を取り付けることが可能になり、導波管の開口部から放射されるマイクロ波の伝播も、その水平取付け角度に影響を与えることなく円滑に実行されるようになる。
【0024】
また、導波管を、単一の乾燥室本体に対して複数設け、近接する二つの導波管のそれぞれの中心軸がターンテーブルの回転中心で交わる導波管の間の水平取付け角度を、１０°～５０°の範囲になるように設定した場合には、マイクロ波出力を大きくして被乾燥物の乾燥効率を向上させることができる。また、二つの導波管の開口部から放射されるマイクロ波には位相差に変化が生じ、これらが干渉することで定在波が固定されないため、載置トレー上の被乾燥物の温度分布にもばら付きが発生する。そこで、上記導波管の間の水平取付け角度を上記角度の範囲で微調整することで二つの導波管の開口部から放射されるマイクロ波の伝播に対する悪影響を最小限にして、円滑に乾燥が実行されるようになる。
【0025】
また、導波管を、電界作用面が左右方向を向くように取り付けられた方形導波管とし、上記側壁面から乾燥室本体内に突出する導波管の電解作用面の近傍に被乾燥物及び他の側壁面や開閉扉の内壁面を含む構造物が存在しないように導波管を取り付けた場合には、導波管の開口部付近と乾燥室本体の側壁面付近で局所的に発生する強い電界が被乾燥物自体の品温と乾燥室本体内の温度に与える悪影響を防止して、被乾燥物の均一でムラのない高品質の乾燥が実現される。
【0026】
また、乾燥室本体における導波管が取り付けられる側壁面の外側と内側とに分割することができる分割構造の導波管を採用した場合には、メンテナンスが容易になり、分割した一方のみに故障や不具合が生じた場合に、故障ないし不具合が生じているその一方のみを交換、修理、清掃等、メンテナンスすることで、当該故障や不具合を解消することが可能になる。
【0027】
また、上下方向に複数段積み上げることによって構成される段積み構造の乾燥室本体を採用して、各段の乾燥室本体に対して、上記一組または複数組のマイクロ波発振装置及び導波管が取り付けられている場合には、大量の被乾燥物を一挙に乾燥できるようになって被乾燥物の乾燥生産性が向上する。
また、各段の乾燥室本体の側壁面に対して導波管が取り付けられているから、乾燥室本体を段積みする際に、マイクロ波発振装置と導波管が邪魔になることもない。
また、各段の乾燥室本体の側壁面に対して導波管が取り付けられているから、乾燥室本体を段積みする際に、マイクロ波発振装置と導波管が邪魔になることもない。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の第１の実施の形態を示す図で、マイクロ波乾燥機の全体構成の概略を示す概念図である。
【図2】本発明の第１の実施の形態を示す図で、マイクロ波乾燥機の要部を示す斜視図である。
【図3】本発明の第１実施の形態を示す図で、マイクロ波乾燥機の要部を示す正面図である。
【図4】本発明の第１実施の形態を示す図で、マイクロ波乾燥機の要部を示す左側面図である。
【図5】本発明の第１の実施の形態を示す図で、マイクロ波乾燥機の要部を示す平面図である。
【図6】本発明の第１の実施の形態を示す図で、導波管の垂直取付け角度と入射角及び反射角との関係を示す斜視図である。
【図7】本発明の第１の実施の形態を示す図で、導波管の捩り取付け角度を示す斜視図である。
【図8】本発明の第１の実施の形態を示す図で、導波管を二つ取り付けた場合の水平取付け角度と左右の振れ角との関係を示す平面図である。
【図9】本発明の第１の実施の形態を示す図で、導波管内の電界分布と、導波管から放射されたマイクロ波の伝播方向と、マイクロ波の電界の減衰曲線と、を合わせて示す平面図である。
【図10】本発明の第１の実施の形態を示す図で、同上、二つの導波管から放射されたマイクロ波の伝播方向を重ねて示す平面図である。
【図11】本発明の第２の実施の形態を示す図で、乾燥室本体を上下方向に三段積み上げた構成のマイクロ波乾燥機を示す正面図である。
【図12】本発明の第１の実施の形態の測定結果を示す図で、ターンテーブル上の被乾燥物の温度分布と該温度分布のばら付きを示す説明図である。
【図13】１基目の導波管を本発明の態様で設置し、２基目の導波管を水平にし、導波管の中心軸がターンテーブルの回転中心を通らない態様で設置した場合を示す図で、マイクロ波乾燥機の要部を示す正面図である。
【図14】１基目の導波管を本発明の態様で設置し、２基目の導波管を水平にし、導波管の中心軸がターンテーブルの回転中心を通らない態様で設置した場合を示す図で、マイクロ波乾燥機の要部を示す平面図である。
【図15】１基目の導波管を本発明の態様で設置し、２基目の導波管を水平にし、導波管の中心軸がターンテーブルの回転中心を通らない態様で設置した場合を示す図で、ターンテーブル上の被乾燥物の温度分布と該温度分布のばら付きを示す説明図である。
【図16】従来のマイクロ波乾燥機の構造を示す図で、マイクロ波乾燥機の要部を示す正面図である。
【図17】従来のマイクロ波乾燥機の構造を示す図で、マイクロ波乾燥機の要部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、図１～図１０に示す第１の実施の形態と、図１１に示す第２の実施の形態と、の二つの実施の形態を例にとって、本発明のマイクロ波乾燥機について具体的に説明する。
尚、以下の説明では、最初に図１～図１０に示す第１の実施の形態を例にとって、図１に基づいて本発明のマイクロ波乾燥機の全体構成の概略について説明し、続いて図１～図１０に示す第１の実施の形態に基づいて本発明のマイクロ波乾燥機の要部の構成を具体的に説明する。
尚、以下の説明では、最初に図１～図１０に示す第１の実施の形態を例にとって、図１に基づいて本発明のマイクロ波乾燥機の全体構成の概略について説明し、続いて図１～図１０に示す第１の実施の形態に基づいて本発明のマイクロ波乾燥機の要部の構成を具体的に説明する。
【0030】
次に、図１１に示す第２の実施の形態に係るマイクロ波乾燥機について、上記第１の実施の形態との差異を中心に説明し、その後、本発明の態様で導波管を二基設けた場合と、図１３及び図１４に示す態様で導波管を二基設けた場合の測定結果について図１２及び図１５に基づいて説明する。
最後に、上記二つの実施の形態とは部分的構成を異にする本発明の他の実施の形態について言及する。
最後に、上記二つの実施の形態とは部分的構成を異にする本発明の他の実施の形態について言及する。
【0031】
（１）マイクロ波乾燥機の全体構成の概略（図１参照）
本発明のマイクロ波乾燥機１は、マイクロ波Ｍを発振させるマイクロ波発振装置３と、発振されたマイクロ波Ｍを乾燥室本体５内に導く導波管７と、被乾燥物Ａを載置した載置トレー９をセットし、搬入・搬出するための開口６を少なくとも１つ備えた乾燥室本体５と、を具備することによって基本的に構成されている。
そして、本発明では上記導波管７が、開口部８を乾燥室本体５の側壁面１３より内方に突出させた状態で設けると共に、開口部８が乾燥室本体５の天井面１５を向くように上記側壁面１３に対する導波管７の垂直取付け角度θを上向きに設定している。
本発明のマイクロ波乾燥機１は、マイクロ波Ｍを発振させるマイクロ波発振装置３と、発振されたマイクロ波Ｍを乾燥室本体５内に導く導波管７と、被乾燥物Ａを載置した載置トレー９をセットし、搬入・搬出するための開口６を少なくとも１つ備えた乾燥室本体５と、を具備することによって基本的に構成されている。
そして、本発明では上記導波管７が、開口部８を乾燥室本体５の側壁面１３より内方に突出させた状態で設けると共に、開口部８が乾燥室本体５の天井面１５を向くように上記側壁面１３に対する導波管７の垂直取付け角度θを上向きに設定している。
【0032】
また、本実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ａには、セットされた載置トレー９を回転させながら支持するターンテーブル１１と、乾燥室本体５の上記開口６に開閉可能な状態で取り付けられ、閉塞時に乾燥室本体５内に遮蔽空間を形成する開閉扉１７と、乾燥室本体５に対して接続され、乾燥室本体５内の雰囲気を減圧雰囲気にする一例として真空ポンプ等によって構成される減圧装置１９と、外部からエアＱを導入するためのエア導入管路２１と、エアＱの導入と遮断の切替えと導入するエアＱの流量を調整するためのエア調整導入弁２３と、乾燥中の乾燥室本体５内の温度を計測する一例として放射温度計等によって構成される温度センサ２５と、マイクロ波乾燥機１Ａの各種の制御を司る制御装置２９と、が更に備えられている。
【0033】
また、上記開閉扉１７の背面には、乾燥室本体５の開口６を取り囲むように図示しないマイクロ波漏洩防止機構が設けられており、乾燥室本体５内に放射されたマイクロ波Ｍの外部への漏洩が防止されている。また、該マイクロ波漏洩防止機構の一例として外方には、開閉扉１７を閉塞したときのシール性を確保するためのゴムパッキン等によって構成される図示しないシール構造が設けられている。
【0034】
（２）マイクロ波乾燥機の要部の構成（図１～図１０参照）
本発明のマイクロ波乾燥機１を使用して乾燥を行うことのできる被乾燥物Ａとしては、野菜、果物等の食品類の他、工業材料或いは食品や化粧品の添加物材料等、各種用途に使用されているセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）の分散液等、固体または液体の種々の物品が適用可能である。
ここで、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）とは、木材などの植物繊維から得られるバイオマス素材であり、その繊維幅が数ｎｍ～数十ｎｍ程度の繊維物質である。ＣＮＦは、鉄の５倍以上の強度を有し、ガラスの５０分の１程度の低膨張率を有する特性を持つことが知られており、様々な分野への応用が期待されている新素材である。
本発明のマイクロ波乾燥機１を使用して乾燥を行うことのできる被乾燥物Ａとしては、野菜、果物等の食品類の他、工業材料或いは食品や化粧品の添加物材料等、各種用途に使用されているセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）の分散液等、固体または液体の種々の物品が適用可能である。
ここで、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）とは、木材などの植物繊維から得られるバイオマス素材であり、その繊維幅が数ｎｍ～数十ｎｍ程度の繊維物質である。ＣＮＦは、鉄の５倍以上の強度を有し、ガラスの５０分の１程度の低膨張率を有する特性を持つことが知られており、様々な分野への応用が期待されている新素材である。
【0035】
本実施の形態では、被乾燥物Ａとしてシャーレ状の容器に水を入れたものを多数用意し、これらを図２及び図５に示すように円板状のターンテーブル１１上にセットした平面視円形状の載置トレー９に整列させて載置した。
尚、ターンテーブル１１は、図示しない駆動装置から動力を受けてターンテーブル１１の外周側の下面に一例として４個設けられるコロ３１を介して動力が伝達されて、その回転中心Ｃの周りに所定の回転速度で所定の回転方向に回転する。
また、載置トレー９上に整列された被乾燥物Ａの温度は、一例として各容器に設けられた図示しない品温センサ等によって計測できるように構成されている。
尚、ターンテーブル１１は、図示しない駆動装置から動力を受けてターンテーブル１１の外周側の下面に一例として４個設けられるコロ３１を介して動力が伝達されて、その回転中心Ｃの周りに所定の回転速度で所定の回転方向に回転する。
また、載置トレー９上に整列された被乾燥物Ａの温度は、一例として各容器に設けられた図示しない品温センサ等によって計測できるように構成されている。
【0036】
また、本実施の形態では、乾燥室本体５として、幅Ｗが１１２８ｍｍ、奥行きＤが１０００ｍｍ、高さＴが４９９ｍｍの偏平な角箱状の部材を一例として採用しており、乾燥室本体５を構成する天井面１５と底面１６、そして３枚の側壁面１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと開閉扉１７の内壁面は、すべて金属板によって一例として形成されている。
【0037】
また、本実施の形態では、乾燥室本体５の一つの側壁面１３Ａに対して、一例として二つの導波管７Ａ、７Ｂが設けられており、これらの導波管７Ａ、７Ｂは、伝播方向Ｙに長い方形導波管であり、対向する電界作用面３３Ｌ、３３Ｒが左右方向Ｘを向くように、上記一つの側壁面１３Ａに対して取り付けられている。
また、これらの導波管７Ａ、７Ｂは、上記一つの側壁面１３Ａの外側と内側とで分割することができる分割構造を有しており、乾燥室本体５の外部に位置している部分を本体部３５、乾燥室本体５の内部に位置している部分を延長突出部３７としている。
また、これらの導波管７Ａ、７Ｂは、上記一つの側壁面１３Ａの外側と内側とで分割することができる分割構造を有しており、乾燥室本体５の外部に位置している部分を本体部３５、乾燥室本体５の内部に位置している部分を延長突出部３７としている。
【0038】
導波管７の垂直取付け角度θは、図３及び図６に示すように導波管７の開口部８の開口中心Ｏを通り、導波管７の中心軸に沿って延びる伝播中心線Ｌと天井面１５とがなす入射角θ１と、該伝播中心線Ｌと交わる交点Ｂから上記ターンテーブル１１の回転中心Ｃに向けて延びる反射中心線Ｒと天井面１５とがなす反射角θ２と、が等しくなる角度（θ１＝θ２で、θ＝９０°－θ１）に設定されている。
そして、この導波管７の垂直取付け角度θは、上記入射角θ１が３０°以上５０°以下の範囲になる角度、好ましくは入射角θ１が４０°程度になる角度に設定されている。
そして、この導波管７の垂直取付け角度θは、上記入射角θ１が３０°以上５０°以下の範囲になる角度、好ましくは入射角θ１が４０°程度になる角度に設定されている。
【0039】
また、導波管７の中心軸回りの垂直軸Ｖに対する捩り取付け角度αは、主に導波管７の開口部８から放射されるマイクロ波Ｍの載置トレー９上での放射位置に位置ずれが生じた場合に、その位置ずれを修正する目的で使用される調整用の角度である。
そして、上記捩り取付け角度αは、導波管７の電界作用面３３を乾燥室本体５の対向する側壁面１３Ｂや開閉扉１７の内壁面（ターンテーブル１１の駆動装置等乾燥室本体５内の構造物を含む）に向けることができる範囲内の角度に設定されている。
理論的には、捩り取付け角度αを小さくする（導波管７の電界作用面３３を垂直方向に傾ける）ことによって、ターンテーブル１１上にセットした載置トレー９上の外側エリアＡ２の被乾燥物Ａに対するマイクロ波Ｍの放射量が減少して、該外側エリアＡ２の被乾燥物Ａの温度は低くなる。これにより、マイクロ波Ｍのエネルギーが外側エリアＡ２の被乾燥物Ａに吸収されにくくなるので、相対的にターンテーブル１１の回転中心Ｃ付近の中心エリアＡ１の被乾燥物Ａの温度が高くなる。
そして、上記捩り取付け角度αは、導波管７の電界作用面３３を乾燥室本体５の対向する側壁面１３Ｂや開閉扉１７の内壁面（ターンテーブル１１の駆動装置等乾燥室本体５内の構造物を含む）に向けることができる範囲内の角度に設定されている。
理論的には、捩り取付け角度αを小さくする（導波管７の電界作用面３３を垂直方向に傾ける）ことによって、ターンテーブル１１上にセットした載置トレー９上の外側エリアＡ２の被乾燥物Ａに対するマイクロ波Ｍの放射量が減少して、該外側エリアＡ２の被乾燥物Ａの温度は低くなる。これにより、マイクロ波Ｍのエネルギーが外側エリアＡ２の被乾燥物Ａに吸収されにくくなるので、相対的にターンテーブル１１の回転中心Ｃ付近の中心エリアＡ１の被乾燥物Ａの温度が高くなる。
【0040】
しかし、実際には、導波管７Ａ、７Ｂそれぞれの側壁面１３Ａに対する左右方向Ｘと上下方向Ｚにおける取付け位置や乾燥室本体５の形状や大きさ等の構造的要因等によって必ずしもターンテーブル１１の回転中心Ｃが最も温度が高くなるとは限らない。
そして、このような場合に導波管７の捩り取付け角度αを調整することによって、マイクロ波Ｍの載置トレー９上での放射位置の位置ずれが修正できるのである。これにより、ターンテーブル１１の外側エリアＡ２と中心エリアＡ１の被乾燥物Ａの温度差を調整することができるので、上記ターンテーブル１１の回転中心Ｃを基準とする半径方向ｒの温度分布が更に均一になって、乾燥後の被乾燥物Ａの乾燥品質が一層向上するのである。
そして、このような場合に導波管７の捩り取付け角度αを調整することによって、マイクロ波Ｍの載置トレー９上での放射位置の位置ずれが修正できるのである。これにより、ターンテーブル１１の外側エリアＡ２と中心エリアＡ１の被乾燥物Ａの温度差を調整することができるので、上記ターンテーブル１１の回転中心Ｃを基準とする半径方向ｒの温度分布が更に均一になって、乾燥後の被乾燥物Ａの乾燥品質が一層向上するのである。
【0041】
具体的には、上記捩り取付け角度αは上記垂直軸Ｖを基準にして右回りを「＋」、左回りを「－」にした場合に、－２０°以上、＋２０°以下の範囲になるように設定されている。
従って、実際には被乾燥物Ａの温度分布を見ながら被乾燥物Ａの半径方向ｒの温度分布が最も均一になるように捩り取付け角度αを調整しながら決めることになる。因みに、本実施の形態では導波管７の捩り取付け角度αを右回りに１０.５°に設定しており、二つの導波管７Ａ、７Ｂの捩り取付け角度αは、図４に示すように同方向、且つ同じ角度になるように設定されている。
従って、実際には被乾燥物Ａの温度分布を見ながら被乾燥物Ａの半径方向ｒの温度分布が最も均一になるように捩り取付け角度αを調整しながら決めることになる。因みに、本実施の形態では導波管７の捩り取付け角度αを右回りに１０.５°に設定しており、二つの導波管７Ａ、７Ｂの捩り取付け角度αは、図４に示すように同方向、且つ同じ角度になるように設定されている。
【0042】
また、導波管７は、平面視において該導波管７の中心軸がターンテーブル１１の回転中心Ｃを通る向きで、乾燥室本体５の上記側壁面１３Ａに取り付けられている。
そして、上記側壁面１３Ａに対する導波管７の水平取付け角度は、上記側壁面１３Ａに直交し、ターンテーブル１１の回転中心Ｃを通る水平中心線Ｈに対する左右の振れ角β１、β２がそれぞれ５°以上で２５°以下の範囲になるように設定されている。
そして、上記側壁面１３Ａに対する導波管７の水平取付け角度は、上記側壁面１３Ａに直交し、ターンテーブル１１の回転中心Ｃを通る水平中心線Ｈに対する左右の振れ角β１、β２がそれぞれ５°以上で２５°以下の範囲になるように設定されている。
【0043】
ここで、導波管７を２基設ける場合の導波管７の水平取付け角度の設定手順について図１０に基づいて説明する。１基目の導波管７から放射されるマイクロ波Ｍは、乾燥室本体５及び開閉扉１７の内壁面や乾燥室本体５内の構造物（ターンテーブル１１の駆動系や２基目の導波管７を含む）に反射するだけなのでマイクロ波Ｍの定在波は固定される。
一方、２基目の導波管７から放射されるマイクロ波Ｍは、上記１基目の導波管７から放射されるマイクロ波Ｍとは非同期のため、これら２つのマイクロ波Ｍには位相差が生じて、これら２つのマイクロ波Ｍが干渉するためマイクロ波Ｍの定在波は固定されない。
一方、２基目の導波管７から放射されるマイクロ波Ｍは、上記１基目の導波管７から放射されるマイクロ波Ｍとは非同期のため、これら２つのマイクロ波Ｍには位相差が生じて、これら２つのマイクロ波Ｍが干渉するためマイクロ波Ｍの定在波は固定されない。
【0044】
ここで、１基目の導波管７から放射されるマイクロ波Ｍの放射位置となる開口部８の開口中心Ｏと、該開口中心Ｏから延びる伝播中心線Ｌと天井面１５との交点Ｂと、ターンテーブル１１の回転中心Ｃと、の位置関係を決めると、上記交点Ｂからターンテーブル１１の回転中心Ｃに向けて延びる反射中心線Ｒの方向とターンテーブル１１上の被乾燥物Ａとの位置関係が決まる。
そして、上記反射中心線Ｒと天井面１５とがなす反射角θ２によって、理論上はターンテーブル１１上の被乾燥物Ａの半径方向ｒの温度分布が決まることになる。しかし、乾燥室本体５内でのマイクロ波Ｍの反射を考慮した電磁波と熱伝導の解析を実際に行うと、ターンテーブル１１の回転中心Ｃに位置する被乾燥物Ａの温度分布、特にターンテーブル１１の回転中心Ｃが加熱できない場合が生ずる。そこで、上記回転中心Ｃの加熱が確認できないときに上記水平取付け角度の振れ角β１、β２を０°、±５°、±１０°というように変えることでターンテーブル１１の回転中心Ｃが良好に加熱できるように調整する。
そして、上記反射中心線Ｒと天井面１５とがなす反射角θ２によって、理論上はターンテーブル１１上の被乾燥物Ａの半径方向ｒの温度分布が決まることになる。しかし、乾燥室本体５内でのマイクロ波Ｍの反射を考慮した電磁波と熱伝導の解析を実際に行うと、ターンテーブル１１の回転中心Ｃに位置する被乾燥物Ａの温度分布、特にターンテーブル１１の回転中心Ｃが加熱できない場合が生ずる。そこで、上記回転中心Ｃの加熱が確認できないときに上記水平取付け角度の振れ角β１、β２を０°、±５°、±１０°というように変えることでターンテーブル１１の回転中心Ｃが良好に加熱できるように調整する。
【0045】
２基目の導波管７についても同様に、２基目の導波管７から放射されるマイクロ波Ｍの放射位置となる開口部８の開口中心Ｏと、該開口中心Ｏから延びる伝播中心線Ｌと天井面１５との交点Ｂ、ターンテーブル１１の回転中心Ｃとの位置関係を変えずに、上記回転中心Ｃを中心に回転させて２基目の導波管７の上記位置関係を決めて配置する。
しかし、２基目の導波管７は乾燥室本体５に対する位置関係が１基目の導波管７のときと変わっている。そこで、再度電磁波と熱伝導の解析を実際に行ってターンテーブル１１の回転中心Ｃが加熱できるかどうかを確認し、上記回転中心Ｃの加熱が確認できないときに上記水平取付け角度の振れ角β１、β２を０°、±５°、±１０°というように変えることでターンテーブル１１の回転中心Ｃが良好に加熱できるように調整する。
しかし、２基目の導波管７は乾燥室本体５に対する位置関係が１基目の導波管７のときと変わっている。そこで、再度電磁波と熱伝導の解析を実際に行ってターンテーブル１１の回転中心Ｃが加熱できるかどうかを確認し、上記回転中心Ｃの加熱が確認できないときに上記水平取付け角度の振れ角β１、β２を０°、±５°、±１０°というように変えることでターンテーブル１１の回転中心Ｃが良好に加熱できるように調整する。
【0046】
このような手順により設定した導波管７に水平取付け角度の振れ角β１、β２の値を踏まえて、本発明では近接する二つの導波管７Ａ、７Ｂのそれぞれの中心軸がターンテーブル１１の回転中心Ｃで交わる導波管７Ａ、７Ｂの間の水平取付け角度βが、１０°以上５０°以下の範囲になるように設定されている。
因みに、本実施の形態では図５及び図８に示すように導波管７Ａ、７Ｂの左側の振れ角β１を１１.８°、右側の振れ角β２を１６.８°、二つの導波管７Ａ、７Ｂの間の水平取付け角度βをβ＝β１＋β２＝２８.６°に一例として設定している。
因みに、本実施の形態では図５及び図８に示すように導波管７Ａ、７Ｂの左側の振れ角β１を１１.８°、右側の振れ角β２を１６.８°、二つの導波管７Ａ、７Ｂの間の水平取付け角度βをβ＝β１＋β２＝２８.６°に一例として設定している。
【0047】
また、図５、図９及び図１０に示すように導波管７が取り付けられている側壁面１３Ａから乾燥室本体５内に突出している導波管７の延長突出部３７の電界作用面３３の近傍には、被乾燥物Ａ及び他の側壁面１３Ｂ、１３Ｃや開閉扉１７の内壁面を含む構造物が存在しないように導波管７は取り付けられている。
これにより、上記延長突出部３７に近いターンテーブル１１の外周エリアＡ２に位置する被乾燥物Ａや上記構造物に対して局所的に生ずる過剰な加熱が防止できる。
また、導波管７の開口部８から直接放射される伝播方向Ｙに向かうマイクロ波Ｍの直接波Ｍ１ではなく、天井面１５に一度当てて電界強度が弱められたターンテーブル１１の回転中心Ｃに向かうマイクロ波Ｍの反射波Ｍ２を使用することで、ターンテーブル１１の半径方向ｒに並ぶ被乾燥物Ａの温度分布が均一になり、温度ムラのない高品質の乾燥を実現することが可能になる。
これにより、上記延長突出部３７に近いターンテーブル１１の外周エリアＡ２に位置する被乾燥物Ａや上記構造物に対して局所的に生ずる過剰な加熱が防止できる。
また、導波管７の開口部８から直接放射される伝播方向Ｙに向かうマイクロ波Ｍの直接波Ｍ１ではなく、天井面１５に一度当てて電界強度が弱められたターンテーブル１１の回転中心Ｃに向かうマイクロ波Ｍの反射波Ｍ２を使用することで、ターンテーブル１１の半径方向ｒに並ぶ被乾燥物Ａの温度分布が均一になり、温度ムラのない高品質の乾燥を実現することが可能になる。
【0048】
[第２の実施の形態]（図１１参照）
本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ｂは、上述した第１の実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ａを上下方向Ｚに複数段、積み上げた構成のマイクロ波乾燥機である。
従って、ここでは上記第１の実施の形態の説明で述べたマイクロ波乾燥機１Ａ単体の構成については説明を省略し、マイクロ波乾燥機１Ａを積み上げることによって生ずる構成の変更点を中心に説明する。
本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ｂは、上述した第１の実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ａを上下方向Ｚに複数段、積み上げた構成のマイクロ波乾燥機である。
従って、ここでは上記第１の実施の形態の説明で述べたマイクロ波乾燥機１Ａ単体の構成については説明を省略し、マイクロ波乾燥機１Ａを積み上げることによって生ずる構成の変更点を中心に説明する。
【0049】
即ち、本実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ｂは、図１１に示すように乾燥室本体５Ａ、５Ｂ、５Ｃを上下方向Ｚに三段積み上げることによって構成されており、各段の乾燥室本体５Ａ、５Ｂ、５Ｃには、上述した二組のマイクロ波発振装置３Ａ、３Ｂと、二組の導波管７Ａ、７Ｂと、一組のターンテーブル１１と、温度センサ２５と、が備えられている。
また、三つの乾燥室本体５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、縦長の大きなハウジング本体３９の内部スペースを三部屋に仕切ることによって設けられており、ハウジング本体３９の前面開口４１を閉塞する大型のスライド開閉式の一枚の開閉扉４３が設けられている。
また、三つの乾燥室本体５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、縦長の大きなハウジング本体３９の内部スペースを三部屋に仕切ることによって設けられており、ハウジング本体３９の前面開口４１を閉塞する大型のスライド開閉式の一枚の開閉扉４３が設けられている。
【0050】
従って、本実施の形態では乾燥室本体５Ａ、５Ｂ、５Ｃごとの開閉扉１７やマイクロ波漏洩防止機構及びシール構造は設けられておらず、上記一つのハウジング本体３９の前面開口４１を取り囲む形で開閉扉４３の背面との間に一組のマイクロ波漏洩防止機構とシール構造とが設けられている。
そして、このようにして構成される本実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ｂによっても、上記第１の実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ａと同様、導波管７の開口部８周辺において局所的に生ずる過剰な加熱を防止でき、載置トレー９に置く被乾燥物Ａの場所に影響を受けない加熱ムラのない均一な被乾燥物Ａの乾燥が実現できるようになる。
更に、本実施の形態では、一度に乾燥できる被乾燥物Ａの量を多くすることができるから、被乾燥物Ａの乾燥生産性が大幅に向上する。
そして、このようにして構成される本実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ｂによっても、上記第１の実施の形態に係るマイクロ波乾燥機１Ａと同様、導波管７の開口部８周辺において局所的に生ずる過剰な加熱を防止でき、載置トレー９に置く被乾燥物Ａの場所に影響を受けない加熱ムラのない均一な被乾燥物Ａの乾燥が実現できるようになる。
更に、本実施の形態では、一度に乾燥できる被乾燥物Ａの量を多くすることができるから、被乾燥物Ａの乾燥生産性が大幅に向上する。
【0051】
[測定結果]
次に、本発明の態様で導波管７を２基設けた図９及び図１０に示すマイクロ波乾燥機１Ａと、１基目の導波管７を本発明の態様で設置し、２基目の導波管７を水平にし、導波管７の中心軸がターンテーブル１１の回転中心Ｃを通らない態様で、設置した図１３及び図１４に示すマイクロ波乾燥機１０Ａと、を使用して行った二つの測定結果について説明する。
この測定では載置トレー９上に並べた６９個の容器に水を入れてマイクロ波出力１０００Ｗで、１０分、乾燥した場合の被乾燥物Ａである水の温度を計測した。
測定結果は図１２及び図１５に示す通りであり、図１２が図９及び図１０に示す本発明の第１の実施の形態によるマイクロ波乾燥機１Ａを使用した場合の被乾燥物Ａの温度分布と温度分布のばら付きを示している。一方、図１５が上記図１３及び図１４に示すマイクロ波乾燥機１０Ａを使用した場合の被乾燥物Ａの温度分布と温度分布のばら付きを示している。
次に、本発明の態様で導波管７を２基設けた図９及び図１０に示すマイクロ波乾燥機１Ａと、１基目の導波管７を本発明の態様で設置し、２基目の導波管７を水平にし、導波管７の中心軸がターンテーブル１１の回転中心Ｃを通らない態様で、設置した図１３及び図１４に示すマイクロ波乾燥機１０Ａと、を使用して行った二つの測定結果について説明する。
この測定では載置トレー９上に並べた６９個の容器に水を入れてマイクロ波出力１０００Ｗで、１０分、乾燥した場合の被乾燥物Ａである水の温度を計測した。
測定結果は図１２及び図１５に示す通りであり、図１２が図９及び図１０に示す本発明の第１の実施の形態によるマイクロ波乾燥機１Ａを使用した場合の被乾燥物Ａの温度分布と温度分布のばら付きを示している。一方、図１５が上記図１３及び図１４に示すマイクロ波乾燥機１０Ａを使用した場合の被乾燥物Ａの温度分布と温度分布のばら付きを示している。
【0052】
先ず、図１５を見ると載置トレー９の外周エリアＡ２で最も温度が高くなり、中間部で低くなり、中心エリアＡ１で再び上昇して幾分温度が高くなるといった温度分布が得られた。
この場合の初期温度は２３．０℃、平均温度が３９．４℃、平均上昇温度が１６．４℃、標準偏差が３．７℃、相対標準偏差が０．２２８であった。
この場合の初期温度は２３．０℃、平均温度が３９．４℃、平均上昇温度が１６．４℃、標準偏差が３．７℃、相対標準偏差が０．２２８であった。
【0053】
次に、図１２を見ると、載置トレー９の中心で最も温度が高くなり、外周エリアＡ２に向かって中間部では一旦減少後、外周エリアＡ２で再び上昇して幾分温度が高くなるといった温度分布が得られた。
この場合の初期温度は、図１５の場合と同じ２３．０℃であり、平均温度が４４．９℃、平均上昇温度が２１．９℃、標準偏差が１．８℃、相対標準偏差が０．０８０であった。
これにより、２基の導波管７Ａ、７Ｂを本発明の態様で設置した図９及び図１０に示す第１の実施の形態によるマイクロ波乾燥機１Ａを使用した場合の方が、被乾燥物Ａの半径方向ｒの温度分布のばら付きが小さくなり、載置トレー９のどの位置に被乾燥物Ａを置いても必要な乾燥品質が得られることが分かった。
この場合の初期温度は、図１５の場合と同じ２３．０℃であり、平均温度が４４．９℃、平均上昇温度が２１．９℃、標準偏差が１．８℃、相対標準偏差が０．０８０であった。
これにより、２基の導波管７Ａ、７Ｂを本発明の態様で設置した図９及び図１０に示す第１の実施の形態によるマイクロ波乾燥機１Ａを使用した場合の方が、被乾燥物Ａの半径方向ｒの温度分布のばら付きが小さくなり、載置トレー９のどの位置に被乾燥物Ａを置いても必要な乾燥品質が得られることが分かった。
【0054】
一方、図１３及び図１４に示す態様で２基の導波管７Ａ、７Ｂを設置したマイクロ波乾燥機１０Ａを使用した場合の方が、被乾燥物Ａの半径方向ｒの温度分布のばら付きが大きくなり、特に、導波管７Ａ、７Ｂの開口部８に近い載置トレー９の外周エリアＡ２で被乾燥物Ａの乾燥品質に影響を及ぼす局所的で過剰な加熱が生じていることが分かった。
従って、２基の導波管７を同じ乾燥室本体５に設置する場合には、２基の導波管７の両方を本発明の態様で設置した場合の方が、被乾燥物Ａの温度分布のばら付きが小さくなり、局所的で過剰な加熱が生じない良好な乾燥が実行できることが明らかになった。
従って、２基の導波管７を同じ乾燥室本体５に設置する場合には、２基の導波管７の両方を本発明の態様で設置した場合の方が、被乾燥物Ａの温度分布のばら付きが小さくなり、局所的で過剰な加熱が生じない良好な乾燥が実行できることが明らかになった。
【0055】
［他の実施の形態］
本発明のマイクロ波乾燥機１は、上述した二つの実施の形態のものに限定されず、その発明の要旨内での変更が可能である。
例えば、導波管７の数は、二つに限らず、一つでもよいし、三つ以上設けることも可能である。また、導波管７を載置トレー９の中心を基準にして等間隔に複数配置すること等によって載置トレー９の円周方向の温度分布が均一になる場合には、ターンテーブル１１を省略することも可能である。
また、上記実施の形態において設けた減圧装置１９を省略することも可能である。
本発明のマイクロ波乾燥機１は、上述した二つの実施の形態のものに限定されず、その発明の要旨内での変更が可能である。
例えば、導波管７の数は、二つに限らず、一つでもよいし、三つ以上設けることも可能である。また、導波管７を載置トレー９の中心を基準にして等間隔に複数配置すること等によって載置トレー９の円周方向の温度分布が均一になる場合には、ターンテーブル１１を省略することも可能である。
また、上記実施の形態において設けた減圧装置１９を省略することも可能である。
【0056】
また、上記第２の実施の形態のように複数の乾燥室本体５を上下方向Ｚに積み上げる場合、上記第２の実施の形態で述べた三段積みの構成に限らず、乾燥室本体５を二段積みにした構成や四段以上に積み上げた構成であってもよい。
また、導波管７は、側壁面１３の外側と内側とで分割する分割構造に限らず、一体構造の導波管７とすることも可能である。
この他、載置トレー９にセットする容器に対して被乾燥物Ａの温度を計測する温度センサを設ける他、載置トレー９の載置面に対して温度センサを設けることも可能である。また、載置トレー９上の温度分布を知るために実験機のみに上記複数の温度センサを設け、実験機で得られた情報を基に設計した実機については、例えば、最も温度が高くなる位置の温度のみを計測する目的で温度センサを一つ設けることも可能である。
また、導波管７は、側壁面１３の外側と内側とで分割する分割構造に限らず、一体構造の導波管７とすることも可能である。
この他、載置トレー９にセットする容器に対して被乾燥物Ａの温度を計測する温度センサを設ける他、載置トレー９の載置面に対して温度センサを設けることも可能である。また、載置トレー９上の温度分布を知るために実験機のみに上記複数の温度センサを設け、実験機で得られた情報を基に設計した実機については、例えば、最も温度が高くなる位置の温度のみを計測する目的で温度センサを一つ設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本発明のマイクロ波乾燥機は、固定または液体の種々の被乾燥物の乾燥分野で利用でき、特に載置トレーに置く位置に関係なく、常に安定した被乾燥物の乾燥状態が得られる、段積み構造にも対応し得るマイクロ波乾燥機を提供したい場合に利用可能性を有する。
【符号の説明】
【0058】
１ マイクロ波乾燥機
３ マイクロ波発振装置
５ 乾燥室本体
６ 開口
７ 導波管
８ 開口部
９ 載置トレー
１１ ターンテーブル
１３ 側壁面
１５ 天井面
１６ 底面
１７ 開閉扉
１９ 減圧装置
２１ エア導入管路
２３ エア調整導入弁
２５ 温度センサ
２９ 制御装置
３１ コロ
３３ 電解作用面
３５ 本体部
３７ 延長突出部
３９ ハウジング本体
４１ 前面開口
４３ 開閉扉
１０１ マイクロ波乾燥機
１０５ 乾燥室本体
１０７ 導波管
１０９ 載置トレー
１１１ ターンテーブル
１１３ 側壁面
Ａ 被乾燥物
Ａ１ 外周エリア
Ａ２ 中心エリア
Ｍ マイクロ波
Ｍ１ 直接波
Ｍ２ 反射波
θ 垂直取付け角度
θ１ 入射角
θ２ 反射角
Ｂ 交点
Ｑ エア
Ｃ 回転中心
Ｘ 左右方向
Ｙ 伝播方向
Ｚ 上下方向
Ｏ 開口中心
Ｌ 伝播中心線
Ｒ 反射中心線
Ｖ 垂直軸
α 捩り取付け角度
ｒ 半径方向
β 水平取付け角度
β１ （左側の）振れ角
β２ （右側の）振れ角
Ｈ 水平中心線
Ｗ 幅
Ｄ 奥行き
Ｔ 高さ
３ マイクロ波発振装置
５ 乾燥室本体
６ 開口
７ 導波管
８ 開口部
９ 載置トレー
１１ ターンテーブル
１３ 側壁面
１５ 天井面
１６ 底面
１７ 開閉扉
１９ 減圧装置
２１ エア導入管路
２３ エア調整導入弁
２５ 温度センサ
２９ 制御装置
３１ コロ
３３ 電解作用面
３５ 本体部
３７ 延長突出部
３９ ハウジング本体
４１ 前面開口
４３ 開閉扉
１０１ マイクロ波乾燥機
１０５ 乾燥室本体
１０７ 導波管
１０９ 載置トレー
１１１ ターンテーブル
１１３ 側壁面
Ａ 被乾燥物
Ａ１ 外周エリア
Ａ２ 中心エリア
Ｍ マイクロ波
Ｍ１ 直接波
Ｍ２ 反射波
θ 垂直取付け角度
θ１ 入射角
θ２ 反射角
Ｂ 交点
Ｑ エア
Ｃ 回転中心
Ｘ 左右方向
Ｙ 伝播方向
Ｚ 上下方向
Ｏ 開口中心
Ｌ 伝播中心線
Ｒ 反射中心線
Ｖ 垂直軸
α 捩り取付け角度
ｒ 半径方向
β 水平取付け角度
β１ （左側の）振れ角
β２ （右側の）振れ角
Ｈ 水平中心線
Ｗ 幅
Ｄ 奥行き
Ｔ 高さ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】