JP5208968B2 - 隆起し折れ曲がった導波管アプリケータ - Google Patents

Description

［発明の背景］
本発明はマイクロ波による加熱、乾燥そして硬化に一般的に関するものであり、特にコンベアで運ばれる材料を加熱、乾燥あるいは硬化するための隆起し折れ曲がった導波管アプリケータに関するものである。

スロットのある導波管はマイクロ波エネルギーが連続した導波管内を反対方向に流れるように直列で並んで配置されそして接続されており、このような折れ曲がったアプリケータは導波管内のスロットを通してコンベアで運ばれる材料を加熱し、乾燥し、あるいは硬化するために使用される。従来の長方形の折れ曲がった導波管では、スロットを通る連続する導波管間の係合は材料の加熱、乾燥、硬化の効果、均一性そして制御性を減らす。他の問題は導波管の壁に小孔を開けそして思わぬ反射を起こすスロットの隅での放電である。

このように、アプリケータを通ってコンベアで運ばれる織物、発泡体あるいは敷物のような材料を加熱し、乾燥し、あるいは硬化するために使用されるマイクロ波アプリケータの必要性がある。

［発明の概要］
この必要性およびその他は本発明の特徴を実施するマイクロ波アプリケータによって満足される。１つの観点で、マイクロ波アプリケータは第１端部および第２端部そして両端部の間のアプリケータ部分からなる折れ曲がった導波管を含む。向かい合う頂部および底部側面をもつ複数の導波管送路が、一般的に長方形の内部断面を形成するために、頂部および底部側面の間に配置するスロットをもつ１対の向かい合うスロットのある側面に接続されている。導波管送路は一列に並んだスロットで横に並んで配置される。折れ曲がった導波管の第１端部に係合するマイクロ波エネルギー源は第２端部に折れ曲がった導波管を通して流れるマイクロ波エネルギーを供給する。導波管曲部はマイクロ波エネルギーが連続する導波管送路に反対の方向に流れるように導波管送路を接続する。アプリケータ部分の一列に並んだスロットを通って延びるコンベアは材料をマイクロ波エネルギーに曝すためにアプリケータ部分に運ぶ。連続する導波管送路の対面しているスロットのある側面の間に配置されたトンネルは材料が連続する送路を進むにつれ曝されるために材料を閉じ込める。導波管送路は、マイクロ波エネルギーを導波管送路のスロットのある側面のスロットで弱めるために、一般的に長方形内部断面の頂部あるいは底部側面へスロットのある側面の接続点に形成される導波管送路の隅から内部に突き出た導電性隆起部を含む。隆起部はマイクロ波エネルギーを導波管送路のスロットで弱める。

他の観点で、マイクロ波アプリケータは導波管の第１および第２端部間のアプリケータ部分をもつ折れ曲がった導波管からなる。アプリケータ部分は横に並んで配置されるいくつかの導波管送路からなる。導波管送路の向かい合う一列に並んだスロットは材料をそこを通して前進させる。折れ曲がった導波管の第１端部に係合するマイクロ波エネルギー源は、アプリケータ部分を通って前進する材料を加熱するため、第２端部に折れ曲がった導波管を通してマイクロ波エネルギーを供給する。マイクロ波エネルギーの流れに垂直な平面の導波管送路の内部の断面は導波管送路の第１両側面のスロットでマイクロ波エネルギーを弱めるため一般的に十字型である。

なお他の観点で、マイクロ波アプリケータは第１および第２端部をもつ折れ曲がった導波管からなる。２つの端部間のアプリケータ部分は並んで配置されるいくつかの導波管送路からなる。導波管送路の第１両側面の向かい合うスロットは一列に並んでいる。最も外側の導波管送路の最も外側のスロットはアプリケータで曝される材料のための入口および出口スロットを形成する。折れ曲がった導波管の第１端部に係合されるマイクロ波エネルギー源は導波管を通ってその第２端部にマイクロ波エネルギーの流れを供給する。導波管曲部はマイクロ波エネルギーが連続する導波管送路で反対方向へ流れるように直列で導波管送路を接続する。コンベアは入口そして出口スロットを通してアプリケータ部分内に材料を運ぶために一列に並んだスロットを通して延びる。連続する導波管送路の対面している第１両側面間に配置されるトンネルは導波管送路間を運ばれる材料を閉じ込める。入口および出口スロットの周囲のチョークはスロットを通るマイクロ波エネルギーの漏洩を減らす。導波管送路は異なる長方形の内部断面の４つの隅で内部に突き出る隆起部をもつ一般的に長方形である内部断面をもつ。

本発明の観点そして特徴は、その利点と同様に、次の説明、付帯する特許請求範囲、付帯する図面を参照してより良く理解される。

本発明の特徴を実施する折れ曲がった導波管アプリケータの等角図である。 図１のライン２−２に沿った導波管アプリケータの断面図である。 図１の導波管アプリケータで使用可能な導波管曲部の等角図である。 図１の隆起した導波管および導波管曲部の間の経過部に使用される段のある変成器の等角図である。 図２の導波管送路の１つの断面の拡大図である。

［本発明の詳細な説明］
本発明の特徴を実施する折れ曲がった導波管アプリケータは図１および図２に示される。示されるアプリケータ１０は横に並んで配置される５つの導波管送路１２の配列から構成されるが、しかし他の数の導波管送路が使用されうる。各導波管送路の長さの大部分を走るスロット１４は一列になっておりそして、例えば、コンベヤの手段によりアプリケータを出入りする材料のための通路を形成する。コンベアはマイクロ波放射線に対して比較的散乱の少ない材料で作られた好ましくはベルトあるいはチェーンのコンベアである。アプリケータは標準的な工業用マイクロ波振動数、例えば、９１５ＭＨｚあるいは２４５０ＭＨｚで操作されるマグネトロンのようなマイクロ波エネルギー１８源によってエネルギーを与えられる。マグネトロンは折れ曲がったアプリケータの第１端部２０にマイクロ波エネルギーを注入する。導波管曲部２２はマイクロ波エネルギーが第１端部でマイクロ波源からアプリケータの第２端部２４へ連続する導波管送路を反対方向に通して流れるように直列で連続する導波管送路を接続する。折れ曲がったアプリケータは移動する波の操作を提供するために擬似水負荷のように整合インピーダンス２６内の第２端部で望ましくは終端する。代わりに、折れ曲がったアプリケータは継続する波の操作のために短い回路で第２端部で終端することができる。

向いあっている導波管送路の一列に並んだスロット１４は連続する導波管送路間のトンネル２８によって４つの側面で取り囲まれる。９１５ＭＨｚのマイクロ波周波数に対して、送路は約５ｃｍ（２インチ）だけ分離される。共振チョーク３０および端部チョーク３２のようなチョークはアプリケータからの漏洩を防ぐため入口および出口スロット３４、３５（最も外側の導波管送路の最も外側のスロット）に配置される。この実施例で示される共振チョークは、それぞれが反対側の端部で短い回路で終端されることを除いては、導波管送路に構造的に同一である。

図２および５の断面図に示されるように、導波管送路１２は隆起した長方形の導波管によって形成される。導波管送路のスロットのある側面３６、３６’は同方向の第１平面３８、３８’にある。頂部および底部側面４０、４０’は第１平面に垂直である同方向の第２平面４２、４２’にある。横断平面は第１そして第２平面およびマイクロ波エネルギーの流れに垂直である平面に長方形の内部断面４４（図２および５の図面の平面）を形づくる。導電性導波管隆起部４６は長方形の４つの隅４８のそれぞれで内部に突き出る。隆起部は一般的にＬ型の壁によって形成される。Ｌ型の隆起壁の長い枝部５０は導波管送路の頂部あるいは底部側面に繋がる；短い側面５１は相応するスロット壁に繋がる。

図１、２そして５に示すように、導波管送路はシート状の金属で形成される。導波管送路の中空内部断面は頂部および底部側面の間に延びた１つの十字の腕そしてスロットのある側面間に延びた他の腕で十字を型どられる。導波管送路の異なった長方形の内部に突き出た導電性隆起はスロットから離れるマイクロ波エネルギーを中心領域に集中させる。これはスロットで電場の強度を弱め、その尖った隅５２は、もし電場の強度が弱められなければ放電に適した高い電場勾配を生じる。しかし、隆起した突き出し部はスロットで電場を減少するので、トンネル２８は正しい角度で導波管のスロットのある側面に適合する。さらに放電の影響を最小にするために、導波管の隆起は平坦なピーク５４および低い電場勾配を形成するために面取りをするかあるいは斜角をつけることによって端面を切られる。スロットで電場の強度を弱めることによって、隆起した導波管構造はまた隣接の導波管送路内へスロットを通すマイクロ波エネルギーの漏洩を減らす。言い替えれば、スロットで電場を弱めることは効果的に隣接の導波管放路間の絶縁を増加しそしてスロット間の相互の漏れを減らす。この方法で、スロットのある折れ曲がった導波管のマイクロ波は長い、連続した導波管と同様な波の挙動をする。

導波管曲部２２はより詳細に図３に示される。各曲部は１つの導波管送路から隣接の連続する送路へ１８０°マイクロ波エネルギーの流れの方向を変える。曲部は一般的に長方形の断面をもちそして反射を最低にするために曲部内に異なる深さに挿入される任意の同調バー５６を含む。長方形の導波管曲部は各端部で段の付いた変成器５８を通して隆起した導波管送路に接続される。図４に示される段の付いた変成器は３つの段を含む。導波管曲部の端部に接続する第１段６０は導波管曲部の端部に整合する長方形の断面をもつ。第３段６２はそれが接続される導波管送路に整合する十字型断面をもつ。中央の第２段６４は１つの断面から他の断面への移り変わりを提供するために第１段と第３段の間に幾何学的に断面をもつ。これは曲部を一般的に長方形であることを許容しそして製造を容易にする。また、図４に示されるように、隆起突出部のピーク６６は円錐形よりむしろ円形である。これは電場勾配が導波管送路の隆起部で同様に弱められる他の方法を単に示している。勿論、導波管が円錐形のピークをもつならば整合する変成器をまたもち、そしてもし導波管が丸形のピークをもつならばそのような変成器をもつ。

結果としての折れ曲がったアプリケータは便利に操作される。図２に示されるように、コンベア１６は導波管送路に一列に並んだスロットによって形成される通路７２を通るコンベア方向７０で加熱、乾燥あるいは硬化される発泡体、敷物、あるいは織物のような材料６８を運ぶ。アプリケータのコンベア方向を横切って流れるマイクロ波エネルギーはアプリケータを通って進むにつれ材料を加熱する。

本発明はいくつかの望ましいバージョンを参照して詳細に記述されたけれども、他のバージョンが可能である。例えば、導波管送路は詳細に示された特別のシート状金属構造の代わりに、隆起部を形成するために４つの隅に取り付けられる導電性の固体バー、中空の挿入体あるいはL型腕木で標準的長方形導波管を作ることができる。他の例として、変成器は導波管送路と曲部間の移り変わりを提供する３つの段よりも多くを含むことができる。これらのいくつかの例が提案するように、特許請求の範囲は詳細に記述された実施例のバージョンに制約されことを意味していない。

１０ アプリケータ
１２ 導波管送路
１４ スロット
１６ コンベア
１８ マイクロ波エネルギー源
２０ 第１端部
２２ 導波管曲部
２４ 第２端部
２６ 整合インピーダンス
２８ トンネル
３０ 共振チョーク
３２ 端部チョーク
３４ 入口スロット
３５ 出口スロット
３６、３６’ スロットのある側面
３８、３８’ 第１平面
４０ 頂部側面
４０’ 底部側面
４２、４２’ 第２平面
４４ 内部断面
４６ 隆起部
４８ 隅
５０ 長い枝部
５１ 短い側面
５２ 尖った隅
５４ 平坦なピーク
５６ 同調バー
５８ 変成器
６０ 第１段
６２ 第３段
６４ 第２段
６６ ピーク
６８ 材料
７０ コンベアの方向
７２ 通路

Claims (4)

1. 第１端部、第２端部及び横に並んで配置される複数の導波管送路からなり、前記第１端部と第２端部の間がアプリケータ部分として構成され、材料を前記導波管送路を通して前進させる導波管送路の向かい合う第１側面に一列に並んで設けられたスロットを含む折れ曲がった導波管と、
   前記第２端部に折れ曲がった導波管を通して流れるマイクロ波エネルギーを供給するために、折れ曲がった導波管の前記第１端部に係合し、前記アプリケータ部分を通して前進する材料を加熱するマイクロ波エネルギー源と、
   マイクロ波エネルギーが連続する導波管送路に反対の方向に流れるように直列に導波管送路を接続する導波管曲部と、を備え、
   前記折れ曲がった導波管が長方形の内部断面および２つの連続する導波管送路に接続するために、折れ曲がった導波管の反対側の端部の位置に、段のある変成器をさらに含み、
   該段のある変成器が長方形から段で変わる内部断面をもつと共に、
   マイクロ波エネルギーの流れに垂直な平面の導波管送路の内部断面が、前記導波管曲部の内部断面と整合するように十字型に形成されている、
   ことを特徴とするマイクロ波アプリケータ。
2. 前記導波管送路の第１側面が第１の同方向平面内にあり、かつ、該導波管送路が、第１の平面に垂直である第２の同方向平面内にある向かい合う第２側面、および第１側面の１つと第２側面の１つの間に取り付けられる４つのＬ型の壁をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波アプリケータ。
3. 前記Ｌ型の壁が円形の頂点をもつことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ波アプリケータ。
4. 前記Ｌ型の壁が円錐の頂点をもつことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ波アプリケータ。

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