JP3711608B2 - マイクロ波乾燥機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波乾燥機、特にセラミックグリーンシートのような帯状ワークの乾燥に適したマイクロ波乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミックグリーンシートを効率よく加熱乾燥するため、マイクロ波による内部加熱方式を用いたものが知られている。この場合、乾燥室の内部でマイクロ波の定在波が生じ、成膜したシートに均一なマイクロ波出力がかからず、不均一な乾燥状態になる恐れがある。
【０００３】
そこで、マイクロ波の反射材料で形成されたスターラーファンと呼ばれる回転羽根を乾燥室の内部で回転させることにより、マイクロ波に乱流を与え、定在波の発生を防止したものが提案されている（特開平５−３２９８１６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、マイクロ波は、乾燥機のような限られた空間内では、反射，拡散，減衰などを繰り返しながら、負荷（ここではセラミックグリーンシート内の水分）に吸収される。水分は温度によって誘電体損失係数が異なるため、マイクロ波が部分的に吸収されたり、マイクロ波導入用開口部近くで集中して吸収されたり、スターラーファンに近い所に集中したりする。また、乾燥機内の構造によってもマイクロ波の照射，吸収は大きく変化する。
【０００５】
従来のスターラーファンの場合、その羽根の傾斜角度は一定である。そのため、セラミックグリーンシートに対するマイクロ波の照射，吸収が不均一になり、セラミックグリーンシートのシート幅方向に温度差が生じやすく、乾燥むらを発生させることがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ワークに対するマイクロ波の照射，吸収を均一化させ、ワークの乾燥むらを解消できるマイクロ波乾燥機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、マイクロ波を導入する乾燥室の開口部付近に、マイクロ波を乾燥室の内部に反射，拡散させるスターラーファンを設け、マイクロ波によってワークを加熱乾燥するマイクロ波乾燥機において、上記スターラーファンの羽根の傾斜角度を、スターラーファンの回転軸と垂直な面に対して段階的に一枚ずつ違う角度としたものである。
【０００８】
マイクロ波発振機で発生したマイクロ波は導波管を通ってマイクロ波導入用の開口部から乾燥室の内部に照射される。このとき、開口部近傍に配置されたスターラーファンがマイクロ波を反射，拡散させるため、開口部から直接ワークにマイクロ波が照射されるのを防止する。特に、スターラーファンの羽根の角度が段階的に異なるので、ファンの回転に伴い、マイクロ波は乾燥室内にむらなく反射され、ワークに均一に吸収される。その結果、乾燥むらを少なくすることができ、乾燥時間を短縮することが可能である。
【０００９】
上記乾燥室の開口部に、導入されたマイクロ波を反射する反射板を取り付け、反射板の近傍に、反射板から照射されたマイクロ波を乾燥室の内部に反射，拡散させるスターラーファンを取り付けてもよい。この場合、開口部から導入されたマイクロ波は反射板に当たり、スターラーファンの羽根で反射する。そのため、マイクロ波の拡散効率が一層向上し、乾燥むらをより効果的に解消できる。
さらに、スターラーファンの羽根の傾斜角度を、スターラーファンの回転軸と垂直な面に対して１０°〜４５°の範囲内に設定するのが望ましい。この場合には、拡散，反射効率において好ましい結果が得られる。
乾燥室を連続した筒形に形成し、開口部を筒形乾燥室の天井面に形成し、乾燥室にこれを貫通するベルトコンベアを配置し、ワークをベルトコンベアに載せて乾燥室内を搬送する間に加熱乾燥すれば、連続式乾燥機が得られる。
【００１０】
本発明におけるスターラーファンの羽根の枚数は、例えば２〜１０枚の任意の枚数に選定することができる。
スターラーファンの材質は、マイクロ波を反射する材料であればよく、例えばステンレス等の金属が使用される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１，図２は本発明にかかるマイクロ波乾燥機の第１実施例を示し、この乾燥機はセラミックグリーンシートＧの乾燥に使用される。
マイクロ波乾燥機１は連続型乾燥機の例であり、乾燥室２とセラミックグリーンシートＧを水平方向に搬送するベルトコンベア３とを備えている。
【００１２】
乾燥室２は乾燥機１を前後方向に貫通する筒形に形成されており、乾燥室２の中央部上方にマイクロ波発振機４が設けられている。発振機４で発生したマイクロ波は、導波管５を通って乾燥室２の上面に形成された開口部６から乾燥室２内に照射される。
【００１３】
乾燥室２の天井面で、かつ開口部６の近傍には、マイクロ波拡散用のスターラーファン７がその回転軸８を下方向に向けた状態で取り付けられている。スターラーファン７の羽根１１は、開口部６からベルトコンベア３上のセラミックグリーンシートＧに直接マイクロ波が照射されないように、開口部６をほぼ覆っている。スターラーファン７の回転軸８は乾燥機１の上面に取り付けられたモータ９に連結されている。
【００１４】
上記スターラーファン７は、ステンレスなどのマイクロ波を反射する材料で形成されている。図３，図４に示すように、スターラーファン７は中心部に回転軸８に固定されたボス部１０を有し、ボス部１０の周囲には放射状に突出する複数（この例では６本）の羽根１１が固定されている。各羽根１１の先端部は下方に向かって傾斜しており、羽根１１の傾斜角θは、回転軸８と垂直な面（水平面）に対して段階的に一枚ずつ違う角度に設定されている。この例では、傾斜角θが１０°〜３５°まで５°ずつ段階的に異なるように設定されている。
なお、開口部６が乾燥室２の幅方向に長い長孔形状の場合には、スターラーファン７を乾燥室２の幅方向に複数個配列してもよい。
【００１５】
ベルトコンベア３は、その送り側３ａのみが乾燥室２内に配置され、戻り側３ｂは乾燥室２外に配置されている。ベルトコンベア３の前後端部には駆動ローラ２０と従動ローラ２１とが配置されており、駆動ローラ２０を駆動モータ２２で駆動することにより、セラミックグリーンシートＧを矢印Ｘ方向に搬送することができる。乾燥室２内のベルトコンベア３は複数の支持ローラ２３（図２参照）によって支持されており、下方への撓みが規制されている。なお、ベルトコンベア３は、マイクロ波を反射する材料で形成するのが望ましい。
【００１６】
ここで、上記構成よりなるマイクロ波乾燥機１の作動について説明する。
発振機４を駆動してマイクロ波を発生させると、マイクロ波は導波管５を通り、開口部６から乾燥室２内に導入される。開口部６にはスターラーファン７が設けられているため、マイクロ波はスターラーファン７の羽根１１に当たって拡散され、被照射物（ワーク）であるセラミックグリーンシートＧに照射される。これにより、マイクロ波がシートＧ内の水分に吸収され、内部より発熱する。そのため、外部加熱と異なり、セラミックグリーンシートＧの表裏面が均等に加熱され、乾燥効率が向上する。
特に、本乾燥機１では、スターラーファン７の羽根１１の傾斜角θが段階的に一枚ずつ違う角度に設定されているので、マイクロ波の照射方向が拡散し、セラミックグリーンシートＧに対し偏りなく照射される。そのため、シート幅方向に温度差が生じることがなく、乾燥むらの発生を防止できる。
【００１７】
図５は本発明の乾燥機と従来の乾燥機とによるマイクロ波の照射例を示したものである。この場合には、シートを停止させて照射状況を確認した。
従来例では、スターラーファンの羽根の傾斜角が一定（傾斜角θ＝３０°，羽根の枚数＝４枚）であるため、図５（ａ）のように、シート幅方向および進行方向に対してに対してマイクロ波の照射範囲にむらが発生し、均一に照射されていない。これに対し、本発明では、図５（ｂ）のように、照射範囲は帯状になるものの、シート幅方向および進行方向に対して均一に照射されていることがわかる。
表１は、従来の同一傾斜角度のファン羽根を有する場合と、本発明によるファン羽根を有する場合の、セラミックグリーンシートＧの乾燥効率を比較したものである。
【００１８】
【表１】

【００１９】
セラミックグリーンシートＧの元の含水率は約１０％であるが、乾燥後の含水率は本発明の方が従来に比べて１％以上低減され、含水率ばらつき（３σ）では１桁少なくなったことがわかる。このように、スターラーファン７の羽根１１の傾斜角θを段階的に異なる角度に設定した効果が顕著であった。
【００２０】
図６は本発明の第２実施例を示し、第１実施例と同一部品には同一符号を付して説明を省略する。
この実施例は、第１実施例と同様な連続式乾燥機である。乾燥室２の開口部６には、マイクロ波を反射する反射板３０が傾斜状に取り付けられており、乾燥室２の天井面には、反射板３０で反射したマイクロ波を反射，拡散させるためスターラーファン７が設けられている。
【００２１】
この場合には、開口部６から導入されたマイクロ波は全て一旦反射板３０で反射されるので、マイクロ波が直接セラミックグリーンシートＧに照射されるのを確実に防止できる。反射板３０で反射されたマイクロ波は、スターラーファン７方向に向きを変えられ、スターラーファン７によってさらに反射，拡散されるので、セラミックグリーンシートＧにより均一にマイクロ波が吸収され、乾燥むらを解消できる。この実施例では、スターラーファン７が開口部６を覆う大きさにする必要がないので、スターラーファン７を小型化できる。
【００２２】
なお、上記各実施例は本発明のほんの数例を示すに過ぎず、種々変更が可能であることは言うまでもない。
本発明は、連続式乾燥機に限らず、バッチ式乾燥機にも適用可能である。この場合、ワークを乾燥室内に固定してもよいし、乾燥室内で回転駆動されるターンテーブル上に載置し、ワークを回転させながら加熱乾燥してもよい。
また、本発明におけるワーク（被照射物）はセラミックグリーンシートのような連続体に限らず、マイクロ波の照射により内部加熱され、乾燥されるものであれば、如何なる形状、材質であってもよい。
本発明のスターラーファンの羽根形状は、実施例のように一方向に傾斜した羽根に限らず、波板状に傾斜したものでもよく、さらに傾斜角が漸次変化する形状（曲面形状）であってもよい。
また、本発明の乾燥機には、マイクロ波のみを照射して加熱乾燥する場合に限らず、温風やヒータによる輻射熱、近赤外線や遠赤外線などの他の加熱方法を併用してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、マイクロ波導入用の開口部の近傍にスターラーファンを配置したので、開口部から乾燥室の内部に導入されたマイクロ波が、直接ワークに照射されるのを防止する。しかも、スターラーファンの羽根の角度が段階的に異なるので、ファンの回転に伴い、マイクロ波は乾燥室内にむらなく反射され、ワークに均一に吸収される。その結果、乾燥むらを少なくすることができるとともに、乾燥時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるマイクロ波乾燥機の一例の斜視図である。
【図２】図１に示す搬送装置の要部断面図である。
【図３】スターラーファンの斜視図である。
【図４】図３のスターラーファンの平面図である。
【図５】本発明と従来例とによるマイクロ波の照射状態を示す図である。
【図６】本発明のマイクロ波乾燥機の第２実施例の横断面図である。
【符号の説明】
Ｇ セラミックグリーンシート（ワーク）
１ マイクロ波乾燥機
２ 乾燥室
３ ベルトコンベア
４ マイクロ波発振機
６ 開口部
７ スターラーファン
１１ 羽根

Claims (4)

1. マイクロ波を導入する乾燥室の開口部付近に、マイクロ波を乾燥室の内部に反射，拡散させるスターラーファンを設け、マイクロ波によってワークを加熱乾燥するマイクロ波乾燥機において、
   上記スターラーファンの羽根の傾斜角度を、スターラーファンの回転軸と垂直な面に対して段階的に一枚ずつ違う角度としたことを特徴とするマイクロ波乾燥機。
2. 請求項１に記載のマイクロ波乾燥機において、
   上記乾燥室の開口部には、導入されたマイクロ波を反射する反射板が取り付けられ、
   上記反射板の近傍に、反射板から照射されたマイクロ波を乾燥室の内部に反射，拡散させるスターラーファンが取り付けられていることを特徴とするマイクロ波乾燥機。
3. 請求項１または２に記載のマイクロ波乾燥機において、
   上記スターラーファンの羽根の傾斜角度は、スターラーファンの回転軸と垂直な面に対して１０°〜４５°の範囲内に設定されていることを特徴とするマイクロ波乾燥機。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ波乾燥機において、
   上記乾燥室は連続した筒形に形成され、上記開口部は筒形乾燥室の天井面に形成され、乾燥室にはこれを貫通するベルトコンベアが配置され、ワークはベルトコンベアに載って乾燥室内を搬送される間に加熱乾燥されることを特徴とするマイクロ波乾燥機。

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