JP5462876B2 - 電極コンセントレーターを用いるセラミック生地を乾燥させるための方法 - Google Patents

電極コンセントレーターを用いるセラミック生地を乾燥させるための方法 Download PDF

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Description

関連出願の説明
本出願は２００８年８月２０日に出願された米国特許出願第１２/１９５００２号の下に優先権の恩典を主張する。
本発明はセラミック生地に関し、特に、作製中のセラミック生地を、電極コンセントレーターを用いて乾燥させるためのシステム及び方法に関する。
本明細書に用いられるように、セラミック生地または生地は、高温で焼成されるとセラミック体を形成するセラミック形成成分含有体を指す。生地は、様々なセラミック形成成分とセラミック成分の混合体のようなセラミック成分を含むことができる。様々な成分は、水のような、液体ビヒクルとともに混合し、押出成形してハニカム構造体のような成形品にすることができる。押出成形直後に生地はある程度の水を含み、一般に、耐火材料を形成する高温での焼成の前に、水の少なくともいくらかは除去されなければならず、生地は乾燥されなければならない。
いくつかの場合において、生地が均一には乾燥されないことがある。これは特に、第１の乾燥工程が若干の乾燥不均一性を生じさせ、第２の工程がこの不均一性を補償できないような、２段乾燥プロセスにおいておこる。不均一乾燥は製造損の基になる。
したがって、押出成形セラミック生地の一様(均一)乾燥を達成するためのシステム及び方法が必要とされている。
本発明の一態様は、両端部及びその間の中央部分を有し、初期液体含有量で液体を含有する、セラミック生地の個品を乾燥させる方法である。方法は第１の周波数の電磁放射に、端部を中央部分より強く加熱するように、個品を暴露する工程を含む。方法は第１の周波数とは異なる第２の周波数の電磁放射に、個品の中央部分を端部より強く加熱するように、個品を暴露する工程も含む。
本発明の別の態様は、両端部及びその間の中央部分を有し、初期液体含有量で液体を含有する、セラミック生地の個品を乾燥させる方法である。方法は、端部が中央部分よりも乾燥しているように、個品をある程度乾燥させる工程を含む。方法は、電極系を通して個品を搬送することにより、電極系によって発生された無線周波数(ＲＦ)放射で個品をさらに乾燥させる工程も含む。電極系は、個品が電極系を通して搬送されるときに、個品の端部におけるよりも個品の中央部分において強くＲＦ放射を集中させるように構成された、中央区画を有する。
本発明の別の態様は、両端部及びその間の中央部分を有し、初期液体含有量で液体を含有する、セラミックの個品を乾燥する方法である。方法は第１の周波数の電磁放射に、端部の少なくとも一方を中央部分の第１の中央部温度より高い第１の端部温度に加熱するように、個品を暴露する工程を含む。方法は第１の周波数とは異なる第２の周波数の電磁放射に、中央部分を第１の中央部温度より高い第２の中央部温度に加熱するように、個品を暴露する工程も含む。
本発明の別の態様は、中央部分及び両端部を有し、初期含水量で水を含有する、セラミック生地の個品を乾燥させる方法である。方法は、個品の中央部分からよりも多くの第１の量の水を個品の両端部から除去するように第１の電磁放射による個品の第１の暴露を実施する工程を含む。方法は、個品の両端部からよりも多くの第２の量の水を個品の中央部分から除去するように第２の電磁放射による個品の第２の暴露を実施する工程も含む。
本発明の上記及びその他の利点は、当業者には、以下の明細書の記述、特許請求の範囲及び添付図面を参照することで、さらに深く理解され、認められるであろう。
図１Ａは、押出成形機及び、続いて、マイクロ波(ＭＷ)アプリケーター及び、電極系を含む、ＲＦアプリケーターを有する、２段乾燥システムを備えるセラミック生地形成システムの一例の線描図である。 図１Ｂは、図１Ａと同様であるが、図１ＡのＲＦアプリケーターだけを有する、１段乾燥システムを備える生地形成システムの線描図である。 図１Ｃは、図１Ａと同様の生地形成システムの線描図であるが、第１及び第２のＲＦアプリケーターを有する２段乾燥システムを示し、第１のＲＦアプリケーターはプレーナ電極だけを有し、第２のＲＦアプリケーターは本発明にしたがう電極系を有する。 図２は、押出成形された生地に２段乾燥プロセスを施すための図１Ａの２段乾燥システムの一例の詳細な線描側面図である。 図３は図２の２段乾燥システムの拡大上面図である。 図４は、本発明にしたがう電極コンセントレーターを有する電極系を有するＲＦアプリケーターの一実施形態例の線描上面図である。 図５は図４のＲＦアプリケーターの線描側面図である。 図６は、電極系にＲＦ電圧ＶＲＦを供給するように構成された制御ユニットを有する、図４のＲＦ源の一実施形態例の線描図である。 図７は、電極コンセントレーターに対する断面形状の一例を示す、図４及び図５のＲＦアプリケーターの搬入端の拡大端面図である。 図８Ａは、Ｕ字形電極コンセントレーターを主プレーナ電極に取り付ける方法の一例を示す、図７の電極コンセントレーターの拡大端面図である。 図８Ｂは図８Ａと同様であり、Ｖ字形断面を有する電極コンセントレーターの一実施形態例を示す。 図８Ｃは図８Ａと同様であり、長方形断面を有する電極コンセントレーターの一実施形態例を示す。 図９は、電極コンセントレーターが間隔をおかれた２つの区画からなる一実施形態例を示す、電極系の底面図である。
その例が添付図面に示される本発明の実施形態をここで詳細に参照する。可能であれば必ず、同じかまたは同様の参照数字及び符号が全図面を通して同じかまたは同様の要素を指して用いられる。
セラミック生地は、セラミック形成材料の押出成形品を形成するために、セラミック形成成分、すなわちセラミック前駆体を含む可塑化バッチを、ハニカム構造体を作製するダイのような、ダイを通して押出成形することによって形成することができる。押出成形機を出てくる押出成形品は、押出方向に直交する態様で切断されて、生地個品にされる。この個品自体を直交態様で切断してさらに短寸の個品にすることができる。元の長寸の個品は「ログ」と称される場合がある。押出成形された生地個品は(例えば１０〜２５重量％の)水を含み、生地は最終製品を形成する前に乾燥させる必要がある。
生地は一般にトレイまたは支持体の上におかれ、次いでオーブンまたは「アプリケーター」を通して送られる。マイクロ波(ＭＷ)アプリケーターはマイクロ波放射を印加する。本明細書に用いられるように、マイクロ波放射は約９００ＭＨｚ〜約２５００ＭＨｚの周波数範囲の電磁放射に相当する。ＲＦ(無線周波数)アプリケーターはＲＦ放射を印加する。本明細書に用いられるように、ＲＦ放射は約２７ＭＨｚ〜約３５ＭＨｚの周波数範囲の電磁放射に相当する。ＭＷ放射及びＲＦ放射のいずれもが、量が異なる場合はあっても、生地に吸収される。したがって、いずれの形態の放射によっても水を追い出すことができ、生地の乾いた(またはさらに乾いた)個品が得られる。
生地は、ＭＷ放射及びＲＦ放射に対して透明な材料で構成することができ、同様に、透明ではない別の材料、すなわち、例えばチタン酸アルミニウムすなわち「ＡＴ」を形成する少なくともいくつかのバッチ及び生地に見られるような、黒鉛のようなＭＷ感受性材料、でも構成することができる。ＭＷ感受性材料を含有する生地は乾燥中にホットスポットが発生し易い。
本明細書に開示されるシステム及び方法は、高温での生地の焼成に備えるに十分な程度まで生地を乾燥させる際に生じる、非一様な加熱及び乾燥の発生及び／または強さを低減する。いくつかの既知の乾燥方法は、例えば、第１のＭＷ乾燥工程及び第２のＲＦ乾燥工程を含む。しかし、第１の乾燥工程で生地の個品の全含水量が実質的に低減されたとしても、加熱及び乾燥の非一様性が一般に第２の乾燥工程における一様な加熱及び乾燥を妨げる。第１の乾燥工程の非一様な加熱及び乾燥を考慮せずに第２の工程で生地の乾燥をさらに進めようとすれば個品にクラックが生じ得る。
図１Ａは、押出成形機６及び、押出成形機に続く、ＭＷ乾燥機または「アプリケーター」（第１のアプリケ−タ−）４０及び、ＭＷアプリケーターに続く、電極系１３０を有するＲＦ乾燥機または「アプリケーター」（第２のアプリケ−ター）７０を備える、乾燥システム１０を備える生地形成システム４の一例の線描図である。電極系１３０は主電極１３１Ｅ及び電極コンセントレーター１３１Ｃを有し、以下でさらに詳細に論じられる。図１Ａは、押出成形された生地２０の個品２２を乾燥させるために順次にＭＷ放射及びＲＤ放射のいずれも用いる「２段」乾燥システム１０の一例を示す。
図１Ｂは、図１Ａの生地形成システムと同様の生地形成システム４の線描図であるが、図１ＡのＲＦ乾燥機アプリケーター７０だけを有する乾燥システム１０を示す。そのような乾燥システムは「１段」乾燥システムと称される。
図１Ｃは、図１Ａの生地形成システムと同様の生地形成システム４の線描図であるが、第１のＲＦアプリケーター７０'及び第２のＲＦアプリケーター７０を有する２段乾燥システム１０を示し、第１のＲＦアプリケーター７０'は主電極１３１Ｅだけを有し、第２のＲＦアプリケーター７０は完全な電極系１３０を有する。
本発明は、図１Ａ〜１Ｃに示されるシステムのような１段システムまたは２段システムを含む、様々なタイプの生地形成システム４によって実施することができる。説明のため、ここでは本発明は図１Ａの２段乾燥システム１０の文脈において論じられる。図１Ｂ及び１Ｃのシステムのような、別のタイプの乾燥システム１０への本発明の適用も以下で論じられる。
２段乾燥システム
図２は２段乾燥プロセスを実施するための図１Ａの２段乾燥システムの一例の詳細な線描側面図である。図３は図２の２段乾燥システム１０の上面図である。図１Ａ，図２及び図３の２段乾燥システム１０は、トレイ２４に支持された個品２２を乾燥させるために相異なる２つの周波数(ＭＷ及びＲＦ)の電磁放射を用いる、２段乾燥プロセスを実施する。個品２２はそれぞれ中央部分２２Ｃを間にする両端部２２Ｅを有する。
押出成形機６(図１Ａを見よ)が個品２２を押出成形したばかりのときは、個品２２は水を(例えば１０〜２５重量％)含有し、したがって乾燥させる必要がある。個品２２は一般に、実施形態例において、長さが１５インチ(３８.１ｃｍ)、２５インチ(６３.５ｃｍ)または３２インチ(８１.２８ｃｍ)で、直径が約５インチ(１２.７ｃｍ)の、円筒形とすることができるが、他の寸法及び形状も受け入れることができる。例えば、長さが１２インチ(３０.４８ｃｍ)で、断面が正方形の個品(「ロゲット」)または断面が４インチ(１０.１６ｃｍ)の短軸及び８インチ(２０.３２ｃｍ)の長軸を有する楕円形のログが用いられることがある。生地２０は押出成形機６を用いてセラミック形成材料を押出成形することで作製することができ、押出成形品を切断して個品２２にし、次いで乾燥工程及び焼成工程を実施することができる。焼成後、生地２０は、コージェライトのような、セラミック材料を含み、両端面の間を軸方向に延びる平行セルチャネルを形成する薄い連続多孔質壁をもつハニカム構造を有する、セラミック体に転換している。
セラミック体の他の例にはチタン酸アルミニウム(ＡＴ)を含むセラミック材料がある。そのようなＡＴベースセラミック体は、自動車排出物制御用途のような高温用途に対し、コージェライト体及び炭化ケイ素(ＳｉＣ)体の代替として用いられる。本明細書に説明されるシステム及び方法はＲＦ手法を利用して乾燥させることができる、いずれのタイプの生地２０にも適用される。
図２及び図３の参照を続ければ、乾燥システム１０は搬入端１２及び搬出端１４を有する。Ｙ軸が紙面の外を指している直交座標が参照のために示されている。トレイ２４上の個品２２は、１つないしさらに多くの搬送区画、すなわち搬入区画３０Ｉ，中央区画３０Ｃ及び搬出区画３０Ｏを有する搬送システム３０に沿い、生地行列２６をなして搬送される。個品２２は、ＭＷアプリケーター４０から次いでＲＦアプリケーター７０を順次に通って進むように、搬送システム３０によってＸ方向に搬送される。
ＭＷアプリケーター４０は、搬入端４６，搬出端４８，内部５０，及び周波数がｆＭＷのマイクロ波放射(すなわち、ＭＷまたは「マイクロ波」)５８を発生するＭＷ源５６を有するハウジング４４を備える。ＲＦアプリケーター７０は、搬入端７６，搬出端７８，内部８０，電極系１３０において周波数がｆＲＦの無線波放射(すなわち、「ＲＦエネルギー」または「ＲＦ放射」)８８を発生するＲＦ源８６を有するハウジング７４を備える。
乾燥システム１０の全般的な動作において、押出成形機６(図１)から押出成形された生地２０の切断された個品２２がトレイ２４におかれて、搬入コンベア区画３０Ｉを介して乾燥システム搬入端１２に搬送される。個品２２は搬入端１２において一列に並べられ、次いでＭＷアプリケーター４０の内部５０に送り込まれて、ＭＷ源５６の下方を通過する間にＭＷ放射５８に暴露されることが好ましい。一実施形態例において、ＭＷ放射５８及び個品２２がＭＷ放射に暴露される時間は、個品がＭＷアプリケーター４０を搬出端４８から出る際に、完全にではなく、ある程度乾燥されているように選ばれる。発明者等は、完全乾燥の意味を、セラミック体を構成するセラミック材料を形成するために個品を高温で焼成することができるような、許容できるレベルまで含水量が低減されている状態としている。一実施形態例において、個品２２はＭＷアプリケーター４０を出る際に約７５％乾燥している。それぞれの実施形態例において、ＭＷアプリケーター４０は個品２２を、約５０重量％より強く、さらには約７５重量％より強く、乾燥させる。別の実施形態例において、個品２２は、ＭＥアプリケーター４０を出る際に、約１０重量％より多くの水を含有している。
個品２２は次いで、中央コンベア区画３０Ｃを介してＲＦアプリケーター７０の搬入端７６に搬送されて内部８０に入り、そこでＲＦ源８６の電極系１３０の下方を通過する間にＲＦ放射８８に暴露される。ＲＦアプリケーター７０に入るある程度乾燥された個品２２は、搬出コンベア区画３０Ｏを介して搬出端７８でＲＦアプリケーター７０を出るときには、実質的に(すなわち、完全にまたはほぼ完全に)乾燥されている。ＲＦアプリケーター７０を出る際に個品２２は、一実施形態においては約２重量％未満の水、別の実施形態においては約１重量％の水を含有している。
本明細書で考察される２段乾燥プロセスでは、ＭＷ放射５８への個品２２の暴露による個品２２の乾燥はある程度までしか実施されない。ＭＷ乾燥は個品２２に損傷を与え得る「ホットスポット」を生地に生じさせ得るから、ＭＷアプリケーター４０を用いて個片２２を完全に乾燥させることはしない。これは、黒鉛のようなマイクロ波感受性材料を含有する生地に対して特に成り立つ。さらに、ＭＷ放射５８は、ＲＦ放射ほど深くはセラミックベース生地に浸透しない。
したがって、発明者等は、個品２２が、ＭＷ放射５８を用いてある程度だけ乾燥され、次いでＲＦ放射を用いて実質的に完全に乾燥される、２段乾燥プロセスの使用が有益であることを見いだした。
発明者等は、従来技術のＲＦアプリケーター７０を２段乾燥システム１０に用いた場合、黒鉛造孔剤を含むＡＴ(乾燥時誘電定数＞５及び乾燥時損失係数＞２を有する組合せ)で作製され、ＭＷアプリケーター４０で励起されてある程度乾燥された個品２２は、引き続いてＲＦアプリケーター７０内でさらに乾燥されたときに一様には乾燥されないことを見いだした。詳しくは、そのような個品２２の端部２２Ｅは中央部分２２Ｃより強く加熱され、よって端部が中央部分よりも乾燥していることがわかった。
さらに、いくつかの場合において全体「％乾燥度」は、９８％以上の全体乾燥度が必要であるに対して、９０％〜９３％の間にあることがわかった。ＲＦ乾燥中の個品２２の非一様乾燥の結果、この仕様を満たさない個品が得られた。これは、続いて、２段乾燥システム１０のスループットを下げて、製造コスト及び製品コストを高め、プロセス安定性を低める結果となる。
コンセントレーターを有するＲＦ電極系
非一様ＲＦ乾燥にともなう上述した問題により、発明者等は、ＭＷアプリケーター４０による非一様乾燥をＲＦアプリケーター７０が補償でき、よって２段プロセスで実施的に一様な乾燥が達成され得るように、ＲＦ源８６−特に電極系１３０−への改善を開発するに至った。ここで、電極系１３０への改善により、それがなければ乾燥非一様性を導入するかまたは乾燥不均一性を生じる、いずれの生地乾燥プロセスの補償も可能になることに注意されたい。
図４は、電極系１３０が前述した主電極１３１Ｅ及び電極コンセントレーター１３１Ｃを有するＲＦ源８６を利用する、ＲＦアプリケーター７０の一実施形態例の線描上面図である。図５は、図４のＲＦアプリケーター４０の線描側面図であり、主電極１３１Ｅ及び電極コンセントレーター１３１Ｃの構成の一例を示す。主電極１３１Ｅは軸線ＡＥ及び、その上に電極コンセントレーター１３１Ｃが形成されるかまたはそれに電極コンセントレーターが取り付けられる、下面(近接面)１３２Ｅを有する。電極コンセントレーター１３１Ｃは近接面１３２Ｃを有する。電極系１３０は、ＲＦアプリケーター７０の動作を制御する、制御ユニット１５０に電気的に接続される。制御ユニット１５０の一例が図６に示され、以下でさらに詳細に論じられる。
図５の参照を続ければ、ＲＦアプリケーター７０のハウジング７４は、上面１０２，底面１０３及び側面１０４を有する。ＲＦアプリケーター７０は、搬入端７６に入口部分すなわち「前室」１０６及び搬出端７８に出口部分すなわち「後室」１０８を有する。前室１０６及び後室１０８は、ハウジング上面１０２に隣り合い、ハウジング上面から(例えば約４フィート(約１.２ｍ))隔てられて内部８０内に配置された電極系１３０を有する中央領域１２０に続く。一実施形態例において、前室１０６及び後室１０８の長さは約８フィート(約２.４ｍ)である。
図６に示されるような一実施形態例において、主電極１３１Ｅはプレーナ型で長方形であり、端面１３３Ｅ，側面１３４Ｅ，それぞれが端面を有する両端区画１３５Ｅ及び、両端面の間にあって軸線ＡＥを中心にしている、中央区画１３６Ｅを有する。主電極１３１Ｅは(軸線ＡＥに沿って測った)長さＬＥ及び主電極軸線に垂直に測った幅ＷＥを有する。一実施形態例において、ＬＥ＝１５フィート(約４.６ｍ)及びＷＥ＝４フィート(約１.２ｍ)である。電極コンセントレーター１３１Ｃは、下面１３２Ｃ，端面１３３Ｃ，側面１３４Ｃ長さＬＣ及び幅ＷＣを有する。電極コンセントレーター１３１Ｃの諸元の例は以下で論じられる。
ハウジング７４の底面１０３の一部は電極１３０系の直下にあり、電気接地ＧＲを介して電気的に接地されて−主電極１３１Ｅ及び電極コンセントレーター１３１Ｃとともに−中央領域１２０に大きなキャパシタを形成する、「下部電極」としてはたらく。
制御ユニット１５０は、電極系１３０にＲＦ周波数ＡＣ電圧信号(「ＲＦ電圧」)ＶＲＦを供給するように構成される。この結果、電極系１３０の下方の中央領域１２０の部分領域(「電極領域」)１２２内に実質的に収まるＲＦ可変電場が生じる。電極領域１２２は、縦破線１２３で示されるように、主電極長ＬＥと本質的に同じ長さを有する。電極領域１２２は個品２２のＲＦ乾燥がおこる領域である。
一実施形態例において、制御ユニット１５０は動作可能な態様で中央コンベア区画３０Ｃに接続されて中央コンベア区画３０Ｃの動作を制御する。図６は、電極系１３０にＲＦ電圧ＶＲＦを供給する制御ユニット１５０についての一構成例を示す、ＲＦ源８６の一実施形態例の線描図である。制御ユニット１５０は、昇圧トランス２１０に直接に供給される初期ＡＣ電圧Ｖ１，Ｖ２及びＶ３を送る３本の出力線２０２Ａ，２０２Ｂ及び２０２Ｃを有する３相電源２００(例えば４８０ＶＡＣ)を備える。昇圧トランス２１０は、昇圧トランスに入力電圧Ｖ１，Ｖ２及びＶ３で供給される電圧を昇圧してＡＣトランス出力電圧ＶＴにする。トランス出力電圧ＶＴは、ＡＣ電圧ＶＴを整流してＤＣプレート電圧ＶＲにする、整流器２４０に供給される。プレート電圧ＶＲは、ＤＣ電圧を高周波ＡＣＲＦ電圧ＶＲＦに変換する、ＤＣ/ＡＣコンバータ２５０に供給される。一実施形態例において、ＤＣ/ＡＣコンバータ２５０は発振管(図示せず)を備える発振器回路である。
ここで、制御ユニット１５０のコンポーネントの内の１つないしさらに多くは制御ユニットの外部にあることができ、説明のために制御ユニット内に含めて示されていることに注意されたい。一実施形態例において、ＤＣ/ＡＣコンバータ２５０は高周波ＤＣ/ＡＣコンバータである。制御ユニット１５０の実施形態例において、入力電圧Ｖ１，Ｖ２及びＶ３は等しく、出力電圧ＶＴは出力線２０２Ａ，２０２Ｂ及び２０２Ｃの間を巡回する。
電極コンセントレーター
図４から図７は主電極１３１Ｅ及び電極コンセントレーター１３１Ｃの様々な図面を示す。図７は、電極コンセントレーター１３１Ｃの断面を示す、図６のＲＦアプリケーター７０の端面図である。参照のためにＺ方向に合わせられた中心軸ＡＺが示される。軸ＡＺは主電極下面１３２Ｅに垂直である。図８ＡはＵ字形断面を有する電極コンセントレーター１３１Ｃの一実施形態の拡大端面図である。別の実施形態例において、中央区画１４０は、図８Ｂ及び８Ｃにそれぞれ示されるように、Ｖ字形または長方形の断面を有する。
一実施形態例において、電極コンセントレーター長ＬＣは、１２フィート(約３.７ｍ)≦ＬＣ≦１５フィート(約４.６ｍ)で定められる範囲にあり、一層特定の実施形態の例においては１３フィート(約４.０ｍ)≦ＬＣ≦１４フィート(約４.３ｍ)で定められる範囲にある。さらに、一実施形態例において、電極コンセントレーター幅ＷＣは２８インチ(約７１ｃｍ)≦ＷＣ≦３６インチ(約９１ｃｍ)で定められる範囲にあり、一層特定の実施形態の例においては３０インチ(約７６ｃｍ)≦ＷＣ≦３４インチ(約８６ｃｍ)で定められる範囲にある。
一実施形態例において、電極コンセントレーター１３１Ｃは軸ＡＺに関して対称な形状を有し、軸ＡＺを中心にして電極軸線ＡＥの方向に走る、中央区画１４０を有する。図８ＡのＵ字形実施形態例において、中央区画１４０は主電極下面(近接面)１３２Ｅに対して外側に湾曲している。電極コンセントレーター１３１Ｃの一実施形態例は、湾曲中央区画１４０の両側に、平坦外延区画１４２を有する。
図８Ａに示されるように、中央区画１４０は幅ＷＣＳ及び、外延部分１４２を結ぶ仮想線ＩＭから(軸ＡＺ上で)測った、高さＨＣを有する。一実施形態例において、高さＨＣは１インチ(約２５ｍｍ)≦ＨＣ≦２インチ(約５１ｍｍ)で定められる範囲にあり、特定の実施形態においては約１.１２５インチ(約２８.６ｍｍ)である。一実施形態例において、中心区画１４０は、１５インチ(約３８.１ｃｍ)≦ＲＣ≦２５インチ(約６３.５ｃｍ)で定められる範囲にあり、特定の実施形態においては１９インチ(約４８.３ｃｍ)≦ＲＣ≦２０インチ(約５０.８ｃｍ)で定められる範囲にある、半径ＲＣを有する円弧の切片として定められる。
電極コンセントレーター中央区画幅ＷＣＳは、一実施形態において１０インチ(約２５.４ｃｍ)≦ＷＣＳ≦２０インチ(約５０.８ｃｍ)で定められる範囲にあり、特定の実施形態においては１２インチ(約３０.５ｃｍ)≦ＷＣＳ≦１６インチ(約４０.６ｃｍ)で定められる範囲にあり、一層特定の実施形態においては約１４.２５インチ(約３６.２ｃｍ)である。電極コンセントレーター１３１Ｃは、厚さＴＣが一実施形態例において１/８インチ(約３.１８ｍｍ)≦ＴＣ≦１/４インチ(約６.３５ｍｍ)で定められる範囲にあり、特定の実施形態においては約３/１６インチ(約４.７６ｍｍ)である、アルミニウムでつくられる。
一実施形態例において、それぞれの平坦外延区画１４２に多数のスルーホール１４４が形成され、電極コンセントレーター１３１Ｃは主電極１３１Ｅに下面１３２Ｅでねじまたはボルトによって取り付けられる。
主電極１３１Ｅは大寸であるから、電極コンセントレーター１３１Ｃを一体構造として形成するに十分に大きい金属板(例えばアルミニウム板)を求めることは困難であり得る。したがって、図９を参照すれば、一実施形態例において、電極コンセントレーター１３１Ｃは主電極下面１３２Ｅ上でＸ方向に配列された２個ないしさらに多くの形材１３１ＣＳからなる。一実施形態例において、２個ないしさらに多くの電極コンセントレーター形材は形材間のアーク発生を避けるに十分な間隙Ｇで隔てられる。一実施形態例において、間隙Ｇ≧６インチ(約１５.２ｃｍ)である。一実施形態例において、電極コンセントレーター１３１Ｃは主電極１３１Ｅの全長に沿って両端面１３３Ｅ間を延びる(すなわち、ＬＣ＝ＬＥ)。別の実施形態例においては、主電極の端面１３３Ｅと電極コンセントレーター端面１３３Ｃの間に距離ＤＣＥがとられるように、ＬＣ＜ＬＥである。一実施形態例において、２インチ(約５.１ｃｍ)≦ＤＣＥ≦１２インチ(約３０.５ｃｍ)である。
一実施形態例において、２個ないしさらに多くの電極コンセントレーター形材１３１ＣＳが同じである必要はない。すなわち、一実施形態において、ＲＦ乾燥プロセスを調整するために、寸法が相異なる２個ないしさらに多くの電極コンセントレーター形材１３１ＣＳが用いられる。例えば、ＲＦアプリケーター７０の搬入端７６に最も近い第１の形材１３１ＣＳは、例えば１.１２５インチ(約２.８６ｃｍ)の、第１の高さＨＣ及び、例えば１２インチ(約３０.５ｃｍ)の、中央区画幅長ＷＣＳを有することができ、第２の形材は、例えば２インチ(約５.１ｃｍ)の、第２の高さＨＣ及び、例えば１６インチ(約４０.６ｃｍ)の、中央区画幅ＷＣＳを有することができる。この構成では、個品２２が第１の電極コンセントレーター形材１３１ＣＳの下を搬送されているときに比べて、第２の電極コンセントレーター形材１３１ＣＳの下を搬送されている間は、それぞれの個品２２の中央部分２２Ｃに与えられる加熱が若干強くなるであろう。
第２段におけるＲＦ乾燥に対してＲＦ電極系１３０を用いる２段乾燥プロセスの一実施形態例においては、第１の乾燥段(例えばＭＷ放射暴露)において個品２２の端部２２Ｅが中央部２２Ｃの含水量より１０％〜３０％多い水分を含有するように、個品２２が乾燥される。ＲＦ電極系１３０を用いる第２のＲＦ暴露は、端部２２Ｅ及び中央部分２２Ｃが２％より多くは異ならない含水量を有するように、実施される。
その他の乾燥構成
図１Ａ〜１Ｃに関連して上で論じたように、本発明の乾燥方法は様々な乾燥構成に用いることができる。例えば、ＲＦアプリケーター７０の平電極１３０では乾燥が不均一になるであろう状況において、図１ＢのＲＦベース１段乾燥システム１０内で個品２２を乾燥させることができる。すなわち、乾燥の不均一性を補償するために電極コンセントレーター１３１Ｃを有する電極系１３０が用いられ、電極コンセントレーターには特定の形態の不均一性を補償するように調整される様々な設計パラメータがある。
本発明の乾燥方法は図１Ｃに示されるような２段ＲＦベース乾燥システム１０に対しても用いることができ、第１のＲＦアプリケーター７０'ではプレーナ(主)電極１３１Ｅだけが用いられ、第２のＲＦアプリケーターでは電極コンセントレーター１３１Ｃを有する電極系１３０が用いられる。この構成は、第１の乾燥段において個品の不均一乾燥を生じさせる従来のＲＦアプリケーター７０'でＭＷアプリケーター４０が置き換えられていることを除き、図１Ａの２段乾燥プロセスと同様である。
添付される特許請求の範囲に定められるような本発明の精神または範囲を逸脱することなく、本明細書に説明されるような本発明の実施形態例に様々な改変がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明は本発明のそのような改変及び変形を包含するとされる。
１０ 乾燥システム
１２ 乾燥システム搬入端
１４ 乾燥システム搬出端
２０ 生地
２２ 生地個品
２２Ｃ 個品中央部分
２２Ｅ 個品端部
２４ トレイ
３０ 搬送システム
３０Ｃ 搬送システム中央区画
３０Ｏ 搬送システム搬出区画
３０Ｉ 搬送システム搬入区画
４０ ＭＷアプリケーター
４４ ＭＷアプリケーターハウジング
４６ ＭＷアプリケーター搬入端
４８ ＭＷアプリケーター搬出端
５０ ＭＷアプリケーター内部
５６ ＭＷ源
５８ ＭＷ放射
７０ ＲＦアプリケーター
７４ ＲＦアプリケーターハウジング
７６ ＲＦアプリケーター搬入端
７８ ＲＦアプリケーター搬出端
８０ ＲＦアプリケーター内部
８６ ＲＦ源
８８ ＲＦ放射
１３０ 電極系
１３１Ｃ 電極コンセントレーター
１３１Ｅ 主電極
１４０ 電極コンセントレーター中央区画

Claims (7)

  1. 両端部及び前記端部間の中央部分を有し、初期液体含有量で液体を含有しているセラミック生地品を乾燥させる方法において、前記方法が、
    前記端部を前記中央部分より強く加熱するように、前記生地品を第１の周波数の電磁放射に暴露する工程、及び
    前記生地品の前記中央部分を前記端部より強く加熱するように、前記生地品を前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の電磁放射に暴露する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記第１の電磁放射周波数が９００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの範囲のマイクロ波放射周波数を含み、
    前記第２の電磁放射周波数が２７ＭＨｚ〜３５ＭＨｚの範囲の無線周波数を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記生地品を前記第２の周波数の電磁放射に暴露する前記工程が、
    Ｕ字形、Ｖ字形または長方形の断面を有する電極コンセントレーターを用いて、前記生地品の前記中央部分において前記端部におけるよりも強く前記第２の周波数の電磁放射を集中させる工程、
    をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記生地品を前記第２の周波数の電磁放射に暴露する前記工程が、
    前記生地品が搬送されているときに、前記生地品の上方に位置し、前記生地品に面する中央部分と該中央部分を囲み該中央部分よりも前記生地品から離れた端部を有する電極系を使用するものであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 前記電極系が中央区画を有する主プレーナ電極及び
    該主プレーナ電極に固定され、該電極の中央区画に沿って軸方向に走る円筒形凸面部を有する金属板を少なくとも１枚有する工程、
    をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 両端部及び前記端部間の中央部分を有し、初期液体含有量で液体を含有しているセラミック生地品を乾燥させるシステムにおいて、前記システムが、
    前記端部を前記中央部分より強く加熱するように、前記生地品を第１の周波数の電磁放射に暴露する第1のアプリケ−タ−、及び
    前記生地品の前記中央部分を前記端部より強く加熱するように、前記生地品を前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の電磁放射に暴露する第２のアプリケ−タ−、
    を有することを特徴とするセラミック生地品を乾燥させるシステム。
  7. 前記生地品を前記第２の周波数の電磁放射に暴露する前記第２のアプリケ−タ−が、
    前記生地品の前記中央部分において前記端部におけるよりも強く前記第２の周波数の電磁放射を集中させるためのＵ字形、Ｖ字形または長方形の断面を有する電極コンセントレーターを有することを特徴とする請求項６に記載のセラミック生地品を乾燥させるシステム。
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