JP6114753B2 - マイクロ波加熱装置および焼成設備 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態のマイクロ波加熱装置1の概略構造を説明する。
図1において、符号2は、本実施形態のマイクロ波加熱装置1のカバーケースを示している。このカバーケース2は、内部が中空な空間2hとなっている。このカバーケース2内の空間2hが、被加熱対象物mにマイクロ波を照射して、被加熱対象物mを加熱する加熱室である。
図1に示すように、カバーケース2の上部には、マイクロ波発生手段5が複数設けられている。このマイクロ波発生手段5は、マイクロ波放出口から放出されたマイクロ波がカバーケース2内に照射されるように配設されている。具体的には、マイクロ波発生手段5は、マイクロ波放出口が下方を向いた状態となるように配設されている。つまり、マイクロ波発生手段5は、マイクロ波放出口からマイクロ波を放出すると、そのマイクロ波がカバーケース2内を上方から下方に向かって進行するように設けられているのである。
図1に示すように、カバーケース2の側面には、その内部と外部との間を連通する開口2a,2bが設けられており、この開口2a,2bを通って空間2h内を貫通するように搬送手段である搬送コンベア10が配設されている。この搬送コンベア10は被加熱対象物mを搬送するものであり、開口2aから被加熱対象物mを空間2h内に搬入し、加熱された被加熱対象物mを開口2bを通して空間2hから搬出するように設けられている。
ここで、搬送コンベア10のベルト11をステンレス板などの金属板とした場合、マイクロ波加熱装置1による被加熱対象物mの加熱を適切に行えない可能性がある。例えば、複数の被加熱対象物mをベルト11上に載せた場合、位置によって加熱状態に大きな差ができ、加熱後の被加熱対象物m間で温度差が大きくなる可能性がある。しかし、本実施形態のマイクロ波加熱装置1では、上述したように、カバーケース2内に遮蔽部材15と回転手段20とを設けることによって、搬送コンベア10のベルト11を金属板とした場合でも、マイクロ波加熱装置1による被加熱対象物mの加熱を適切に行うことができるようにしている。以下、遮蔽部材15と回転手段20について説明する。
図1に示すように、カバーケース2において、カバーケース2の上面と搬送コンベア10のベルト11上面との間には、遮蔽部材15が設けられている。この遮蔽部材15は、板状の部材であって、搬送コンベア10のベルト11上面と略平行となるように配設されている。
図1に示すように、カバーケース2の上面と遮蔽部材15の間には、回転部材20が設けられている。この回転部材20は、回転軸21と、その回転軸21の先端に設けられた複数の回転翼22を備えている。
また、被加熱対象物mに対してマイクロ波を均一に照射する効果を高くする上では、カバーケース2内に、水などのマイクロ波を吸収する液体を流す流体流路を設けておくことが好ましい。
上述した例では、ベルト11を有する搬送コンベア10を搬送手段として使用した例を説明した。かかる搬送コンベア10が搬送手段の場合、ベルト11上に載せた状態で被加熱対象物mを搬送するので、被加熱対象物mを安定して搬送することができる。しかも、搬送手段の構造が簡単になるので、設備の構造も簡単な構造とすることができるという利点が得られる。しかし、搬送手段は、ベルト11を有する搬送コンベア10に限定されず、他の方法で被加熱対象物mを保持して搬送する搬送手段を採用してもよい。例えば、被加熱対象物mを載せるプレートを複数連結して搬送手段としたり、被加熱対象物mを挟んだりして保持する保持具を備えたものを搬送手段としたりしてもよい。この場合でも、プレートや保持具として金属製のものを使用する場合には、上述したような構造を採用すれば、被加熱対象物mの加熱を適切に行うことができる。
上記のごとき構造を有するマイクロ波加熱装置1では、カバーケース2に開口2a,2bが設けられているので、この開口2a,2bを通してマイクロ波が外部に漏れる可能性がある。したがって、カバーケース2に開口2a,2bには、マイクロ波の漏洩を防止するマイクロ波遮断部材2cを設けておくことが好ましい。また、搬送コンベア10のベルト11とカバーケース2の幅方向の内面との間には隙間が形成されているので、この隙間を通して、搬送コンベア10のベルト11の下方にもマイクロ波が透過する可能性がある。そこで、図1に示すように、搬送コンベア10において、上方に位置するベルト11と下方に位置するベルト11の間に、マイクロ波遮断部材2cと同等の構造を有するマイクロ波遮断部材2dを設けておくことが好ましい。すると、上方に位置するベルト11とカバーケース2の幅方向の内面との間を透過したマイクロ波が、マイクロ波遮断部材2dよりも下方にまで漏れることを防止することができる。
(1)カバーケース
カバーケースは、内部の空間が、長さ1500mm、幅952mmであり、天板を移動させることによって、後述するコンベアベルトのベルト面からの高さを300mm〜500mmの範囲で変更可能なものを使用した。
マイクロ波発生手段には、マイクロ波発生器(日立協和エンジニアリング株式会社製、型番:2M130)を使用した。このマイクロ波発生器は、そのマイクロ波発振口(導波管口)の中心軸を含む面(対称面)を挟んでほぼ面対称となるように、2方向にマイクロ波を放出するものである。各方向においてマイクロ波が放出される領域は、マイクロ波発振口の中心軸方向では中心軸に対して約12度〜74度の範囲かつその中心軸と直交する方向では約12度の範囲であると推定される。本実施例および比較例1、2では、上記マイクロ波発生器をカバーケース上面に6台配置した。6台のマイクロ波発生器は、本実施例および比較例2では図7(A)に示すように配置し、比較例1では図7(B)に示すように配置した。
回転部材は、同じ形状の回転翼を有するものを4台設けた。4台の回転部材は、カバーケースの長手方向に沿って2台ずつ、2列に並ぶように配設した。なお、回転翼同士が干渉しないように、隣接する回転翼が互いに段違いとなるように配設した(図1参照)。各回転部材は、回転軸と直交する方向の全長が580mmであり、長さ280mm、幅100mmの板状の回転翼を有するものを使用した。なお、回転部材の回転翼は、回転軸が鉛直となるように配設した状態で、その上面が水平方向に対して約15度となるように設けた。また、回転翼が下方に位置する回転部材(下方回転部材)は、遮蔽部材の上面から回転翼までの距離が50mm(回転翼は角度をつけているので実質の隙間は20mm程度)となるように配置した。また、回転翼が上方に位置する回転部材は、その回転翼と下方回転部材の回転翼との上下間隔は100mm(実質の翼間は40mm程度)となるように配置した。
遮蔽部材は、アルミ製板材であり、カバーケースの長手方向(コンベア進行方向)の長さが1500mm、幅が952mmの板材である。この遮蔽部材を、搬送手段であるコンベアベルトのベルト面から150mmの位置に配設した。遮蔽部材には、幅30mmのスリットが、カバーケースの長手方向(コンベア進行方向)に沿って30mmピッチで形成されている。なお、各スリットは、カバーケースの幅方向に沿って、遮蔽部材におけるカバーケースの幅方向の端部から50mmを除いた位置まで形成されている。つまり、各スリットは、遮蔽部材の軸方向の長さが852mmとなるように形成されている。
カバーケースの幅方向の各内面近傍には、流体流路としてガラス管(外径10mm、内径約8mm)を設置した。ガラス管は、その上端の高さが被加熱対象物の上端と同じ高さ(ベルト上面から16mm)となるように設置した。なお、ガラス管は、カバーケースの長手方向の全長に位置するように配置した。
非磁性ステンレスベルトを有するベルトコンベアを使用した。これは、ベルトがマイクロ波によって加熱されることを防ぎ、ベルトからの伝熱による被加熱対象物の加熱の影響を除去した状態で試験するためである。ベルトコンベアは、ベルト上面が水平となるように配置した。ベルトコンベアの上面からカバーケースの天板までの距離は、各実験で最適な加熱状態となるように調整した。なお、ベルトコンベアの上面からカバーケースの天板までの距離を、350mm〜410mmにすれば、各条件での最適な加熱状態とすることができた。
マイクロ波発生器の出力:総出力(6台合計約6Kw)
照射したマイクロ波:周波数2.455GHz(波長 約12cm)
回転部材の回転速度:88rpm(88回/分)
配管内の流体の流量:流体(水)の流量0.01m3/s(10L/分)
搬送手段の搬送速度:7mm/s
(1)流体通路を設けない場合
天板からベルト上面までの距離:500mm
搬送手段の搬送速度:8m/s
(2)流体通路を設ける場合A
天板からベルト上面までの距離:500mm
搬送手段の搬送速度:8m/s
流体通路(ガラス管)の設置高さ:+50mm
(3)流体通路を設ける場合B
天板からベルト上面までの距離:400mm
搬送手段の搬送速度:7m/s
流体通路(ガラス管)の設置高さ:0mm
5 マイクロ波発生手段
10 搬送コンベア
11 ベルト
15 遮蔽部材
15h スリット
20 回転部材
22 回転翼
31 配管
m 被加熱対象物
Claims (8)
- 被加熱対象物を搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送される前記被加熱対象物に対してマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、
前記被加熱対象物と前記マイクロ波発生手段との間に設けられた、該マイクロ波発生手段から照射されるマイクロ波を反射しうる回転翼を有する回転部材と、
該回転部材と前記被加熱対象物との間に設けられた、前記マイクロ波を反射しうる遮蔽部材と、を備えており、
前記搬送手段は、
前記被加熱対象物を保持する保持部材が金属製であり、
前記遮蔽部材には、
前記搬送手段が前記被加熱対象物を搬送する方向と交差する方向に沿って延びた、前記マイクロ波を通過させるマイクロ波透過部が設けられていることを特徴とするマイクロ波加熱装置。 - 前記遮蔽部材は、
前記搬送手段において、前記マイクロ波が照射される領域全体を覆うように設けられていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。 - 前記遮蔽部材のマイクロ波透過部は、
該遮蔽部材を貫通するように形成されたスリットであり、
該スリットは、
前記搬送手段によって前記被加熱対象物が搬送される方向の幅が、前記マイクロ波の波長の1/4の長さとなるように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。 - 前記搬送手段が、
前記被加熱対象物を上面に載せて搬送する金属製のベルトを有するベルトコンベアであ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加熱装置。 - 前記搬送手段における前記被加熱対象物を搬送する部分を覆うようにカバーケースが設けられており、
前記マイクロ波発生手段は、
前記カバーケース内にマイクロ波を供給するように設けられており、
前記遮蔽部材は、
前記マイクロ波発生手段と前記搬送手段との間に位置するように、前記カバーケース内に設けられており、
前記カバーケース内には、
前記遮蔽部材に対して前記マイクロ波発生手段と反対側に、液体を流す流体流路が設けられており、
該流体流路は、
前記搬送手段によって搬送される前記被加熱対象物と前記カバーケースの内面との間に、前記搬送手段によって搬送される前記被加熱対象物の移動方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。 - 前記流体流路は、
前記マイクロ波を吸収または透過する素材によって形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。 - 被焼成対象物を予備加熱してから焼成する焼成設備であって、
該焼成設備が、
前記被焼成対象物を搬送する搬送手段と、
該搬送手段による前記被焼成対象物の搬送経路に設けられた、前記被焼成対象物を予備加熱する予備加熱装置と、
該搬送手段による前記被焼成対象物の搬送経路に設けられた、該予備加熱装置によって予備加熱された前記被焼成対象物を焼成する焼成装置と、を備えており、
前記搬送手段は、
前記被焼成対象物を保持する保持部材が金属製であり、
前記予備加熱装置が、
請求項1〜6のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置であることを特徴とする焼成設備。 - 前記搬送手段が、
前記被焼成対象物を上面に載せて搬送する金属製のベルトを有するベルトコンベアであることを特徴とする請求項7に記載の焼成設備。
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