JPS60146489A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、糸状、ロッド状、パイプ状のプラスチック等
誘電体のマイクロ波誘電加熱装置に関するものである。

〔従来技術〕

この種のプラスチックスを製造するには、架橋、延伸、
熱セットなどのための加熱処理が必要であって、蒸気加
熱、電気加熱などの方法がとられているが、均一にかつ
高速に加熱するには、物質の内部から加熱できるマイク
ロ波誌電加熱を利用するのが良い。

従来のマイクロ波誘電加熱方式には、例えば、第１図（
斜視図）および第２図（断面図）に示すようなものがあ
った。図において、（１）は糸状のプラスチック、（２
）は、例えば銅製の円筒、（３）は、例えば銅製の端板
、（４）は糸状のプラスチックの通過孔、（５）は上記
円筒に接続さむた導波管、（６）はマイクロ波発振器（
図示せず）との接続フランジ、（７）はマイクロ波発振
器からのマイクロ波を上記円筒内に導入するために、上
記円筒に開孔された結合孔である。

マイクロ波をマイクロ波発振器から導波管（５）を通じ
て、結合孔（７）から円筒（２）と端板（３）で囲まれ
た円筒空胴共振器の中へ供給するとき、円筒（２）の直
径を適当に選んでＴＭｏ＋ｏモードを励振させると、そ
の中心軸上に比較的強い電界が生じる。

糸状のプラスチック（１）は、端板（３）の中心に設け
られた通過孔（４）を通じて、円筒空胴共振器のほぼ中
心軸上を通過するので、その電界によって連続的に誘電
加熱される。しかしながら、誘電損失の小さいポリエチ
レンや、極めて細い糸などの誘電体を加熱する場合、マ
イクロ波の吸収率が小さいため、加熱効率が極めて悪い
という欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、上記従来の欠点に鑑みてなされたものでマ
イクロ波の吸収率の小さいプラスチックや極めて細い糸
でも効率良く加熱できるマイクロ波加熱装置を提供する
ものである。

〔発明の実施例〕

第８図にこの発明の一実施例を示す。図において、（８
）は金属製の円筒状の筒で、円筒空調の両端から内部へ
電界の方向に向けて対向するように突出している。

他の構成は第１図と同様である。円筒（２）の直径は、
ＴＭＯＩＯモードの共振条件を満す寸法である。

マイクロ波は、マイクロ波発振器から導波管（５）を通
じて、結合孔（７）から円筒空胴共振器内に供給さむ、
その中心軸上に、集中した極めて強い電界を形成する。

第４図および第５図は、それぞれ円筒空胴共振器の中心
軸（Ｚ軸）上における電界強度（Ｅｚ）の分布および半
径方向の電界分布を示すものであり、従来の円筒空胴共
振器の電界分布は曲Ｈａで示し、この発明による円筒空
胴共振器の電界分布は曲線すで示す。第５図かられかる
ように、この発明による円筒空胴共振器の電界は、円筒
状の筒（８）の断面の大きさの範囲内に比較的、均一に
集中しているので、従来の円筒空胴共振器の電界より強
いことがわがる。

ところで、糸状のプラスチックをこの円筒空胴共振器の
中心軸上を通過させたとき、吸収されるマイクロ波電力
（Ｐｄ）は次式であられされる。

Ｐｄ　＝−ｇ”　ｍＥｏＥｒ’ＬａｎδπｈｏＪＥ”ｚ
　ｄｚただし、上式においてωはマイクロ波の角周波数
、Ｅｏは真空の誘電率、Ｅｒ′はプラスチックの比誘電
率、ｔａｎＪはプラスチックの力率、γ０は糸の半径で
ある。従ってマイクロ波の吸収は上式の積分項が大きい
程、大きくなる。

第６図は円筒空胴共振器の長さくＩＩ）を５９ｍ、円筒
状の筒（８）の内半径（ａ）を５ｕ１共振周波数を約８
．０００′／ ＭＨｚに形成した場合、円筒状の筒（８）の先端間の距
離Ｃ）と上記積分項の大きさの関係を示すグラフである
。

１が０．２から０．８の間で、この発明の円筒空胴共振
器の方が従来の円筒空胴共振器に比べ、１，７倍以上、
マイクロ波の吸収が大きいことがわかる。

この特性はＴＭｏ＋ｏモードの空胴共振器では他の共振
周波数や形状のものでも、はぼ同様である。また、円筒
状の筒（８）の内半径をマイクロ波が通過できない大き
さ、すなわち次式で表わされる値以下にすることによっ
て、電波が円筒空胴共振器から外へ漏れなくすることが
できる。

ａ＝Ａ／８，４１　ＶＴ７ ただし、λはマイクロ波の自由空間波長である。

第７図は、この発明の他の実施例を示すもので、マイク
ロ波の吸収率の少ないポリエチレンや、極めて細い糸な
どの誘電体（１）を加熱する場合、空胴共振器（９）か
ら反射してくるマイクロ波を吸収するためのアイソレー
タαＯを、マイクロ波発振器αυと、空胴共振器（９）
との間に導入し、上記マイクロ波発振器ａηの出力の安
定をはかり、上記誘電体を品質良く安定に加熱すること
が出来る。

以上の説明では円筒空胴共振器でＴ　Ｍ　ｏ　ｌｏモー
ドを励振させた場合を示したが、こねに限らすＴＭｍｎ
ｓモードを励振させても同様の効果がある。

また、上記実施例では円筒状空胴共振器について述べた
が、円筒状の他に例えば断面が楕円、まゆ形、矩形の筒
状のもの、あるいは球状、楕円体状のもの等、各種の形
状の空胴共振器を用いてもよい。更に、上記実施例では
、円筒状の筒を突出させた例について示したが、筒の外
径、内径は軸方向で異なるものでも良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば空胴共振器の両端から
内部へ、電界の方向に向けて一対の金属製の筒を対向す
るように突出させたので、マイクロ波の電界を空胴共振
器の中心軸上に極めて強く集束でき、マイクロ波の吸収
の小さいポリエチレンのようなプラスチックや、極めて
細い糸でも、効率良く誘電加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の繊維のマイクロ波加熱装置を示す斜視図
、第２図は、第１図に示すマイクロ波加熱装置の縦断面
図、第３図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第４
図はこの発明の一実施例における中心軸上の電界強度を
従来例と対比して示す特性図、第５図はこの発明の一実
施例における半径方向の電界強度を従来例と対比して示
す特性図、第６図はこの発明の一実施例における空胴共
振器の９極間隔とマイクロ波の吸収電力との関係を示す
特性図、第７図はこの発明の池の実施例を示すマイクロ
波加熱装置のブロック図である。 図中、（１）・・・糸状のプラスチック、（２）・、・
円筒、（３）・・・端板、（４）・・・糸状のプラスチ
ックの通過孔、（５）・・・導波管、（６）・・・接続
フランジ、（７）・・・結合孔、（８）・・・金属製の
円筒状の筒、（９）・・・空調共振器、α１・・・アイ
ソレータ、Ｑつ・・・マイクロ波発振器。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第１図 第２図 第３図 第４図 ； 中ｌこＶ・うの距術Ｌ　（初吋イ直） 第す図 中＋ヒ＼θ・うの１巨爵Ｗ 初 第７図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）空胴共振器の両端から内部へ電界の方向に向けて
   一対の金属製の筒を対向するように突出させ、空胴共振
   器の側壁に結合孔を開け、その結合孔を介して空胴共振
   器内にマイクロ波を導く為の導波管を備え、糸状、ロッ
   ド状、パイプ状、テープ状あるいはフィルム状等の誘電
   体を上記両筒を経由して上記空胴共振器を通過させなが
   ら加熱することを特徴とするマイクロ波加熱装置。
2. （２）対向する金属製の筒の先端間の距離値）と、空胴
   共振器長（１）との比Ｃｇ／ｌ’）が、０．２以上０．
   ８以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のマイクロ波加熱装置。
3. （３）筒の内半径を次式で与えられる値以下にする仁と
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波加
   熱装置。 ａ　＝　Ａ　／　８，４１７石７ ただし、λはマイクロ波の自由空間波長、Ｅｒ′は誘電
   体の比誘電率である。
4. （４）空胴共振器を円筒状に形成した特許請求の範囲第
   １項ないし第８項のいずれかに記載のマイクロ波加熱装
   置。
5. （５）マイクロ波の反射波を吸収するためのアイソレー
   タを具備したことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第４項のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。