JP4992094B2 - Microwave dryer - Google Patents
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Description
本発明は、木材、食品、薬品、陶磁器その他、自動車部品であるセラミックハニカムなどの被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置に関する。 The present invention relates to a microwave drying apparatus for drying an object to be dried such as wood honeycomb, food, medicine, ceramics, and other ceramic honeycombs that are automobile parts.
自動車部品であるハニカムは、セラミック製品として仕上げられるが、その生産工程には押し出し成形されたハニカム製品の乾燥工程が含まれる。
そして、この乾燥工程には、乾燥時間が早く乾燥率の高いマイクロ波乾燥装置が使用されている。
A honeycomb which is an automobile part is finished as a ceramic product, and the production process includes a drying process of the extruded honeycomb product.
In this drying process, a microwave drying apparatus having a fast drying time and a high drying rate is used.
図6は、押し出し成形されたハニカム製品10を示し、図7は上記のハニカム製品10をマイクロ波乾燥装置により乾燥する状態を示す説明図である。
FIG. 6 shows the
押し出し成形されたハニカム製品10には、27%程度の水分が含まれているが、乾燥室11内でマイクロ波電力を照射して脱水し、5%程度の含水状態まで乾燥させる。
なお、このように乾燥させたハニカム製品10は、その後、脱脂工程や燒結工程などを経てセラミックハニカムとして完成する。
The
The
一方、上記のように行なうマイクロ波乾燥では、ハニカム製品10の内部温度上昇に比べ外部の温度上昇が遅れる。
すなわち、図7(B)に示すように、筒軸方向では内部と外部とで△TLの温度差が表われ、また、図7(C)に示すように、直径方向では内部と外部とで△TRの温度差が表われる。
このため、ハニカム製品10の内部に対し外部の乾燥が遅れ、これが原因してハニカム製品10に発生する乾燥収縮により引張り応力が作用し、クラックが発生したり、外壁しわ、変形などが生ずる。
On the other hand, in the microwave drying performed as described above, the external temperature rise is delayed as compared with the internal temperature rise of the
That is, as shown in FIG. 7B, a temperature difference of ΔTL appears between the inside and outside in the cylinder axis direction, and as shown in FIG. 7C, between the inside and outside in the diameter direction. A temperature difference of ΔTR appears.
For this reason, the external drying is delayed with respect to the inside of the
図8は、マイクロ波乾燥したときのハニカム製品10の温度と時間との関係を実験によって求めた特性図であり、TCはハニカム製品10の中心温度、TMはハニカム製品10の中間温度、TSはハニカム製品10の外周温度を示す特性曲線である。
図9は、マイクロ波乾燥したときのハニカム製品10の残存水分と時間との関係を実験によって求めた特性図であり、WCは中心水分、WMは中間水分、WSは外周水分を示す特性曲線である。
その他、WDは水分差(WS−WC)を示す特性曲線である。
Figure 8 is a characteristic diagram obtained by experiment the relationship between the temperature and time of the
FIG. 9 is a characteristic diagram in which the relationship between the remaining moisture and time of the
In addition, WD is a characteristic curve indicating a moisture difference (WS-WC).
この実験では、サンプル条件として、直径R=150mm、長さL=220mm、質量920g、初期水分約27%のハニカム製品10を用いた。
また、乾燥条件としては、12kWバッチ式マイクロ波乾燥装置を用い、マイクロ波出力8kW(2kW×4)、排気9m/S、蒸気、熱風なしとして行った。
さらに、中心温度TC、中間温度TM,外周温度TSはファイバー温度計を使用して測定し、また、中心水分WC,中間水分WM、外周水分WSは、図10(A)、(B)に示すように、ハニカム製品10の各部所10C、10M、10Sの水分を測定器によって測定した。
In this experiment, a
As drying conditions, a 12 kW batch type microwave drying apparatus was used, with a microwave output of 8 kW (2 kW × 4), exhaust of 9 m / S, steam, and no hot air.
Further, the center temperature TC, the intermediate temperature TM, and the outer peripheral temperature TS are measured using a fiber thermometer, and the center moisture WC, the intermediate moisture WM, and the outer periphery moisture WS are shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B). As described above, the moisture of each
図8に示す特性図から分かる通り、ハニカム製品10の中心温度TC、中間温度TM、外周温度TSよも100℃まで上昇して一定となる。
また、外周は中心と中間に比べ100℃に達するまでの時間が長い。つまり、外周は中心と中間に比べて温度上昇が遅れる。
さらに、図9に示す特性図から分かるように、中心水分WC、外周水分WSともに温度90℃付近から一定の割合で低下する。
つまり、中心と外周の水分の差がほぼ一定となる定率乾燥期間にはいる。
As can be seen from the characteristic diagram shown in FIG. 8, the center temperature TC, the intermediate temperature TM, and the outer peripheral temperature TS of the
Further, the time required for the outer periphery to reach 100 ° C. is longer than the center and the middle. That is, the temperature rise is delayed in the outer periphery as compared with the center and the middle.
Further, as can be seen from the characteristic diagram shown in FIG. 9, both the central moisture WC and the outer circumferential moisture WS decrease from a temperature of about 90 ° C. at a constant rate.
That is, the constant rate drying period in which the difference in moisture between the center and the outer periphery is substantially constant.
このように、マイクロ波乾燥では、中心温度TCに対して外周温度TSの温度上昇が遅れるために、一定の水分差が生じ、既に述べたように、乾燥収縮による引張り作用が発生し、ハニカム製品10にクラック、しわ、変形などが発生することになる。
Thus, in microwave drying, since the temperature rise of the outer peripheral temperature TS is delayed with respect to the center temperature TC, a certain moisture difference occurs, and as described above, a tensile action due to drying shrinkage occurs, and the
解決しようとする問題点は、マイクロ波乾燥するハニカム製品にはクラック、しわ、変形などが生ずる点にある。
したがって、本発明では、このような問題を解決することができるマイクロ波乾燥装置を提供することを目的とする。
The problem to be solved is that cracks, wrinkles, deformation and the like occur in the honeycomb product to be microwave dried.
Therefore, an object of the present invention is to provide a microwave drying apparatus that can solve such problems.
上記した目的を達成するため、本発明は、マイクロ波電力を照射する乾燥室を有し、乾燥室内で被乾燥物を脱水して乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、前記乾燥室の内壁温度を昇温させる内壁昇温手段と、前記乾燥室内に水蒸気または熱風を供給して室内温度を昇温させる室内昇温手段とを設け、前記マイクロ波電力を前記被乾燥物に照射すると共に、前記内壁温度及び前記室内温度を沸点温度または沸点温度に近い温度に昇温させることで、前記被乾燥物の熱の出入りをなくし、当該被乾燥物を乾燥させることを特徴とするまマイクロ波乾燥装置を提案する。 To achieve the above object, the present invention has a drying chamber for irradiating microwave power, in a microwave drying apparatus and drying the dehydrated matter to be dried in a drying chamber, the temperature of the inner wall temperature of the drying chamber An inner wall temperature raising means for heating, and an indoor temperature raising means for raising the room temperature by supplying steam or hot air into the drying chamber , irradiating the object to be dried with the microwave power, and the inner wall temperature In addition, a microwave drying apparatus is proposed in which the room temperature is raised to a boiling point temperature or a temperature close to the boiling point temperature, thereby eliminating the heat input and output of the object to be dried and drying the object to be dried. To do.
さらに、本発明に備える内壁昇温手段としては、電熱手段、水蒸気手段、温水又は熱風手段などが使用できる他、これら手段の組合せ手段として構成することができる。 Further, as the inner wall temperature raising means provided in the present invention, electric heating means, water vapor means, hot water or hot air means can be used, and it can be configured as a combination means of these means.
第1の発明のマイクロ波乾燥装置は、内壁が沸点温度または沸点温度に近い温度になっている乾燥室内で被乾燥物をマイクロ波乾燥させる。
このことから、被乾燥物には放射熱による熱の出入りがないから、被乾燥物の内部と外部とがマイクロ波加熱によってほぼ同速度で温度上昇する。
したがって、被乾燥物の外部が内部に対して遅れて温度上昇することがないので、クラック、しわ、変形などがほとんど発生しない。
The microwave drying apparatus according to the first aspect of the present invention microwaves an object to be dried in a drying chamber whose inner wall is at a boiling point temperature or a temperature close to the boiling point temperature.
For this reason, since the object to be dried has no heat input and output due to radiant heat, the inside and outside of the object to be dried rise in temperature at substantially the same speed by microwave heating.
Therefore, since the temperature of the outside of the object to be dried does not delay with respect to the inside, cracks, wrinkles, deformation and the like hardly occur.
被乾燥物からの熱の放出は、熱の伝導、対流、放射によって行なわれるが、熱の伝導は極少となるので無視でき、また、熱の放射についても上記したように乾燥室の内壁温度を上げることによって防止することができる。 Heat is released from the object to be dried by heat conduction, convection, and radiation, but heat conduction is negligible and can be neglected. It can be prevented by raising.
そして、熱の対流については、乾燥室内に水蒸気または熱風を送り、乾燥室内を沸点温度またはこの沸点温度に近い温度状態に保つことによって熱の対流による熱放出を防止することができる。
このことから、室内昇温手段を付加構成するれば、被乾燥物の内外を一層均一に温度上昇させることができる。
Then, the thermal convection, feeding steam or hot air in the drying燥室, the drying chamber can be prevented heat release by heat convection by maintaining a temperature state close to the boiling point temperature or the boiling point temperature.
This either et al, in Rure be added constituting a chamber UchiNoboru raising means can be more uniformly increase in temperature inside and outside of the material to be dried.
上記した内壁昇温手段は、電熱手段、水蒸気手段、温水又は熱風手段などのいずれかの手段でも構成することができるが、これら各手段の組合せ手段としてもよい。 The above inner wall temperature raising means can be constituted by any means such as electric heating means, water vapor means, hot water or hot air means, but may be a combination means of these means.
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図1は、ハニカム製品を乾燥させるマイクロ波乾燥装置として実施した第1実施形態を示す概略構成図である。
図示する如く、このマイクロ波乾燥装置20は、マイクロ波発振器21から送られるマイクロ波電力をマイクロ波立体回路22とマイクロ波窓23を介して乾燥室24内に供給する。
また、このマイクロ波乾燥装置20は、乾燥室24の内壁25と中壁26との間にヒーター27を設け、中壁26と外壁28との間に断熱材29が設けてある。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment implemented as a microwave drying apparatus for drying a honeycomb product.
As shown in the figure, the
In the
そして、上記のヒーター27は制御回路30によって給電制御し、ステンレス製の内壁25を昇温させる。
具体的には、内壁25が沸点温度(100℃)となるようにヒーター加熱によって昇温させる。
なお、内壁25の温度は温度センサー31によって検出し、沸点温度を保つように制御回路30を制御する。
The
Specifically, the temperature is raised by heater heating so that the
The temperature of the
また、上記のマイクロ波乾燥装置20は、水蒸気供給機32から乾燥室24内に水蒸気を送り、乾燥室24の室内温度を上昇させるようにしてある。
この室内温度は好ましくは沸点温度(100℃)を保つようにする。
In addition, the
This room temperature is preferably kept at the boiling point temperature (100 ° C.).
上記のように構成したマイクロ波乾燥装置20は、乾燥室24の内壁25がヒーター加熱によって沸点温度となっており、また、乾燥室24内が水蒸気によって沸点温度となっていることから、マイクロ波加熱されるハニカム製品10からは熱の出人りがない。
つまり、ハニカム製品10の外方から伝達される熱による昇温に対し、マイクロ波加熱による内部からの昇温が早いため、ハニカム製品10には外周からの熱の出人りがない。
In the
That is, since the temperature rise from the inside by the microwave heating is faster than the temperature rise by the heat transmitted from the outside of the
具体的には、マイクロ波加熱されたハニカム製品10から放出される熱量をQとすれば、Q=Qc+Qr=0となる。
ただし、Qcは対流として放出される熱量、Qrは放射として放出される熱量である。
ここで、Qcは乾燥室24内の昇温によって防止されてQc=0となり、Qrは内壁25の昇温によって防止されてQr=0となる。
Specifically, if the amount of heat released from the microwave-heated
However, Qc is the amount of heat released as convection, and Qr is the amount of heat released as radiation.
Here, Qc is prevented by the temperature rise in the
この結果、このマイクロ波乾燥装置20によれば、ハニカム製品10の内部と外部とがマイクロ波加熱によって均等に温度上昇することから、内外部の温度差に原因する引張り作用が発生しない。
この結果、ハニカム製品10にはクラック、しわ、変形などがほとんど発生しない。
As a result, according to this
As a result, the
図2は、第2実施形態として示したマイクロ波乾燥装置40の概略構成図である。
本実施形態では、乾燥室24の内壁25と中壁26との間に水蒸気を通す発熱パイプ41を設け、この発熱パイプ41に水蒸気供給機42から水蒸気を送り、内壁25を沸点温度に昇温させる構成としてある。
なお、その他は図1に示したマイクロ波乾燥装置と同様の構成である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
In the present embodiment, a heat generating pipe 41 through which water vapor passes is provided between the
The rest of the configuration is the same as that of the microwave drying apparatus shown in FIG.
図3は、第3実施形態として示したマイクロ波乾燥装置50の概略構成図である。
本実施形態では乾燥室24の内壁25と中壁26との間に温水槽51を設け、この温水槽51に温水供給機52から送った温水によって内壁25を沸点温度に保つ構成となっている。
なお、その他は図1に示したマイクロ波乾燥装置と同様の構成である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
In the present embodiment, a
The rest of the configuration is the same as that of the microwave drying apparatus shown in FIG.
図2の実施形態では内壁昇温手段として水蒸気を利用し、図3の実施形態では内壁昇温手段として温水を利用した昇温手段となっているが、このような昇温手段の他にも熱風を利用した昇温手段によって構成することができる。
なお、このような内壁昇温手段は、内壁25を正確に沸点温度に保つ必要がなく、100℃±10℃程度の内壁温度とすることができればよい。
In the embodiment shown in FIG. 2, water vapor is used as the inner wall temperature raising means, and in the embodiment shown in FIG. 3, the temperature raising means uses hot water as the inner wall temperature raising means. It can be constituted by a temperature raising means using hot air.
Such an inner wall temperature raising means does not need to keep the
また、乾燥室24の室温を上げる室内昇温手段についても水蒸気を利用したものにかぎらず、熱風を利用した昇温手段としてもよく、さらに、室内温度については100℃±10℃程度とすることが好ましい。
Further, the room temperature raising means for raising the room temperature of the drying
図4は本発明の応用例として示したマイクロ波乾燥装置の概略図、図5は、本応用例で使用する容状体の斜視図である。
本応用例では、浸水性のある蓋付の容状体61を設け、ハニカム製品10をこの容状体61に入れた状態でマイクロ波乾燥する構成となっている。
FIG. 4 is a schematic view of a microwave drying apparatus shown as an application example of the present invention , and FIG. 5 is a perspective view of a container used in this application example .
In this application example, a
具体的には、容状体61(蓋体61aを含む)に含水させる。
そして、ハニカム製品10を容状体61に入れて蓋体61aを覆せた状態でマイクロ波乾燥装置60の乾燥室62に内装し、マイクロ波乾燥させる。
Specifically, the container 61 (including the
Then, the
この応用例では、含水させた容状体61がマイクロ波加熱によって昇温し、また、それに伴って容状体内も昇温するため、ハニカム製品10の内外部が同時に温度上昇する。
この結果、ハニカム製品10には、クラック、しわ、変形などがほとんど生じない。
In this application example , the water-containing
As a result, the
なお、容状体61には通気孔61bを設けることが好ましいが、ただ、通気性のある材料で容状体61を構成する場合は、必ずしも通気孔61bを設けなくてもよい。
さらに、容状体61は、浸水性があればよいから、紙材などでも構成することができる。
また、容状体61を使用する本応用例では、通常のマイクロ波乾燥装置を用いることができる。
In addition, although it is preferable to provide the
Furthermore, since the
Moreover, in this application example using the
セラミックハニカムの生産工程で行なわれるハニカム製品の乾燥の他、木材、食品、薬品、陶磁器などの乾燥装置としても実施することができる。 In addition to drying honeycomb products performed in the ceramic honeycomb production process, the present invention can also be implemented as a drying device for wood, food, chemicals, ceramics, and the like.
10 ハニカム製品
20 マイクロ波乾燥装置
24 乾燥室
25 内壁
26 中壁
27 ヒーター
32 水蒸気供給機
40 マイクロ波乾燥装置
41 発熱パイプ
42 水蒸気供給機
50 マイクロ波乾燥装置
51 温水槽
52 温水供給機
60 マイクロ波乾燥装置
61 容状体
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記乾燥室の内壁温度を昇温させる内壁昇温手段と、
前記乾燥室内に水蒸気または熱風を供給して室内温度を昇温させる室内昇温手段とを設け、
前記マイクロ波電力を前記被乾燥物に照射すると共に、
前記内壁温度及び前記室内温度を沸点温度または沸点温度に近い温度に昇温させることで、前記被乾燥物の熱の出入りをなくし、当該被乾燥物を乾燥させることを特徴とするマイクロ波乾燥装置。 In a microwave drying apparatus that has a drying chamber for irradiating microwave power and dehydrates and dries the object to be dried in the drying chamber
The inner wall Atsushi Nobori means for raising the temperature of the inner wall temperature of the drying chamber,
Providing an indoor temperature raising means for raising the room temperature by supplying steam or hot air into the drying chamber ;
Irradiating the object to be dried with the microwave power,
A microwave drying apparatus characterized in that, by raising the inner wall temperature and the room temperature to a boiling point temperature or a temperature close to the boiling point temperature, heat to and from the dried object is eliminated and the dried object is dried. .
前記内壁昇温手段が、電熱手段、水蒸気手段、温水又は熱風手段のいずれかの手段或いはこれらの組合せ手段からなることを特徴とするマイクロ波乾燥装置。 In the microwave drying device according to claim 1,
The microwave drying apparatus characterized in that the inner wall temperature raising means comprises any means of electric heating means, water vapor means, hot water or hot air means, or a combination means thereof.
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