JPS6247197Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は導波管の加熱部にマイクロ波を供給
し、その加熱部に被加熱体を供給することによつ
て誘電加熱により被加熱物を加熱する誘電加熱装
置に関する。

マイクロ波の誘電加熱装置は家庭用の電子レン
ジに用いられ、また工業用には例えばゴムの加硫
などに広く用いられている。誘電加熱の原理は被
加熱物である誘電体の電気双極子が高周波電磁界
によつて反転を繰返すことにより衝突発熱する現
象であつて、これは外部より被加熱物を加熱する
のとは異なり、被加熱物の内部から加熱するもの
である。被加熱物の単位体積中に発する熱エネル
ギーは毎秒次の式で示される。

Ｐ＝５／９εtanδ××（Ｖ／ｄ）^２ ×10^-12〔Ｗ／cm²〕 εは被加熱物の比誘電率、はマイクロ波の周
波数（Hz）、tanδは物質の誘電正接、Ｖは電極間
電圧（ボルト）、ｄは電極間間隔（cm） 工業用誘電加熱装置は一般に第１図に示すよう
に構成されている。即ちマイクロ波発生器１１よ
りのマイクロ波は導波管１２を通じアイソレータ
１３で入出力が分離され、更に導波管１２を通じ
て加熱部１４に供給される。加熱部１４の終端を
短絡する場合は加熱部１４の入力側に整合器１５
を設ける必要があり、短絡しない場合は水負荷１
６に余つた電磁波を吸収させる。この場合は整合
器１５は不用となる。被加熱物は加熱部１４内で
バツチ的に処理される場合やベルトコンベヤのよ
うに連続的に加熱部内を通過して処理する場合が
ある。

加熱部１４は方形波導波管構造とされ、例えば
第２図に示すように方形導波管の長辺ａは短辺ｂ
の２倍に選定され、使用波長λに対しては長辺ａ
はλとλ／２との間に選定され、短辺ｂはλ／２より小
と される。基本波TE₁₀モードで励振される。この
場合第２図の曲線１７に示すように管軸と直角な
面内の電界分布は長辺ａの中央部で最大となる。
従つて例えば第３図Ａに示すように方形導波管の
加熱部１４内をその管軸に沿つて長辺ａの中央部
位置で被加熱体１８を移動させて誘電加熱を行
い、或は第３図Ｂに示すように加熱部１４を長辺
の中央部を管軸と直角方向に被加熱物１８を通過
させ、加熱部１４内を通る際に加熱が行われるよ
うにされる。

導波管内の電界強度の高い点を何回も被加熱物
が通過するように例えば第４図に示すように導波
管を繰返し折返して加熱部１４とし、被加熱物１
４を管軸と直角に各折返された導波管を通過する
ようにしたものもある。また第５図に示すように
導波管１４ａ乃至１４ｂを順次隣接して並べ、こ
れら導波管の長手方向にそれぞれ仕切板１９を管
軸と直角に一定間隔で配列し、これら導波管１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに隣接するものを矢
印で示すように電磁波を互に逆方向に伝搬させ、
このような各櫛形導波管により管内進行波の節と
腹との位置を固定し、見かけ上管内波長を短縮
し、つまり電界強度の強い部分を近接して配列
し、このような櫛形導波管の管軸と直角方向に被
加熱物１８を加熱部１４内に通過させるものもあ
る。

第４図に示した加熱部１４はその導波管の折曲
げ部において損失が比較的大きく、従つて導波管
の長さを長くすることができなかつた。

被加熱物１８のtanδが小さい時は、被加熱物
を加熱するとtanδが大きくなることを利用し
て、例えば第６図に示すように加熱部１４を上下
からフード２１，２２で挾み、その下側フード２
１より熱風や加温窒素ガスなどの加熱気体２３を
加熱部１４内に送り、上側フード２２より加熱部
１４を通過した気体２３を集め、これを加熱して
再び下側フード２１へ供給するように循環させて
被加熱物１８の温度を上げることがある。加熱部
１４には上下方向に熱風を通す小さな孔を多数開
けてある。このような加熱を行う場合は加熱部１
４内において被加熱物の加熱状態を外部から見る
ことはできない。

この考案の目的は損失が少なく、比較的小さな
設置場所に設けることができ、効率よく加熱する
ことができる誘電加熱装置を提供することにあ
る。

第７図はこの考案による誘電加熱装置に用いら
れる加熱部の一例を示し、この加熱部１４はほぼ
方形の導波管１４ａが２段以上に螺旋状に折曲げ
られて構成され、かつ導波管１４ａの長辺ａは螺
旋の中心軸２４とほぼ平行し、磁界伝搬面は螺旋
の軸心２４とほぼ平行している。例えば図におい
ては導波管１４ａの上側の一端２５よりマイクロ
波が供給され、導波管１４ａの下端２６は図に示
してないが短絡板で塞がれている。

導波管１４ａの長辺ａのほぼ中央において導波
管内をこれに沿つて被加熱物が通る案内手段が設
けられる。この案内手段として、この例において
は長辺ａの1/2の位置において短辺ｂと平行した
案内板２７が導波管１４ａの管軸に沿つて螺旋状
に下端２６まで形成されている。この案内板２７
はマイクロ波によつて誘電加熱されないように例
えば四弗素樹脂のようなtanδの小さい薄板又は
薄膜などがあり、螺旋状導波管１４ａをその管軸
に沿つて上下に２分したもので上下から薄板状の
案内板２７を挾んで案内板２７が保持される。こ
の案内板２７上を被加熱物がその重量によつて自
然落下、つまり滑り落ちながらこの加熱部１４内
を進み、その間に加熱される。その際に被加熱物
の進行を容易にするために加熱部１４全体に振動
を与えるこもできる。被加熱物としては糸やテー
プのような連続してない非連続物で小さな小片や
ペレツト，粉状のもので海産物やマカロニなどの
乾燥やゴムパツキン類などの加硫シリカゲルの再
生などに用いることができる。

加熱部１４の内部を観察するためこの導波管１
４ａの外周面に長辺ａの中央部に管軸方向に沿つ
たスリツト状ののぞき孔２８を形成することがで
きる。のぞき孔２８は長辺ａのほぼ中央位置であ
れば加熱部１４の任意の個所に設けることができ
る。各のぞき孔２８に対し、その外側に４分の１
波長のスタツブを付けてマイクロ波の漏を少なく
することもできる。加熱部１４を通過した被加熱
物を取出すため、図に示してない加熱部１４の下
端２６の短絡板又は周壁に被加熱物が通過する孔
が設けられている。被加熱体に対して外部加熱を
併せて行うことができ、そのために例えば加熱部
１４の下端の導波管１４ａの短辺ｂの位置におい
て1/4波長突出した送風管２９を設け、この送風
管２９より導波管１４ａ内に熱風や加熱窒素ガス
などを導波管１４ａに沿つて送り出すようにする
ことができる。

この考案による誘電加熱装置の加熱部として第
７図に示したように定在波形に構成する場合に限
らず、進行波形に構成してもよい。例えば第８図
に示すように導波管１４ａを前述と同様に螺旋状
に折曲げ、かつその長辺ａが螺旋の中心軸とほぼ
平行するようにするが、その導波管１４ａに沿つ
てその内部に仕切り板１９が配列され、この導波
管１４ａ内に進行波が生じるようにされる。導波
管１４ａの長辺ａの中心部において管軸に沿つて
仕切り板１９を貫通してパイプ状の案内手段２７
が設けられ、このパイプ状の案内手段２７内に被
加熱物が通されるようにする。

第９図に示すように加熱部１４の外周壁の一部
を螺旋の中心軸２４と平行した軸３１を中心に開
閉自在の蓋３２とし、この蓋３２を開いて使用前
の準備や清掃などを容易にできるようにすること
もできる。このような加熱部１４を作るには例え
ば銅合金，アルミニウムなどの鋳物から加熱部１
４の内周筒３３と螺旋部３４とを一体に機械加工
して作り、これが内部に入るように筒状外周壁３
５内に挿入すればよい。また必要に応じて中心軸
２４を通る面３６によつて左右に２分した縦割の
二つの部分を組合わせるようにしてもよい。導波
管１４ａを螺旋状に折曲げるが、その螺旋の一段
の形状は円形の場合に限らず多角状、或は楕円状
にしてもよく、或は裾が広がるように、即ち各段
の径が漸次大になるようにしてもよい。更にこの
ように螺旋状に折曲げた導波管の径が異なるもの
の複数個を同軸心的に配置してもよい。

以上述べたようにこの考案による誘電加熱装置
によれば導波管が螺旋状に折曲げられて加熱部と
して構成されているため、その導波管を伝搬する
マイクロ波の損失が少なく、導波管１４ａの全長
を長くするとができ、被加熱体を効率的に加熱す
ることができ、しかも螺旋状に積重ねるように折
曲げてあるため設置場所が小さくてすむ。

定在波形に構成する場合においては第７図に示
したように加熱部１４の外周壁の任意の部分にお
いて内部を観察することができるように構成で
き、しかも熱風による外部加熱を併せ行うことも
容易である。なお進行波形に構成する場合におい
て外部加熱を行うには第８図に示すように加熱部
の内周壁の各仕切り板間隔ごとに熱風供給用小孔
３７を開け、外周壁に各仕切り板の間において排
気孔３８を開け、外周壁と同心的にその外側に回
収用の筒体３９を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工業用誘電加熱装置の一般的構成を示
すブロツク図、第２図は方形導波管加熱部の電界
分布を示す図、第３図は方形導波管加熱部と被加
熱物の通過状態を示す図、第４図及び第５図はそ
れぞれ従来の加熱部を示す図、第６図は従来の加
熱部に外部加熱を施した状態を示す正面図、第７
図はこの考案による誘電加熱装置の加熱部の一例
を示す斜視図、第８図はこの考案を進行波形に適
用した場合の加熱部の一例を示す斜視図、第９図
は外周壁の一部を開閉蓋とした例を示す斜視図で
ある。 １１……マイクロ波発生器、１２……導波管、
１４……加熱部、１４ａ……導波管、２７……案
内手段、２８……のぞき孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 導波管の加熱部にマイクロ波を供給し、その加
   熱部に被加熱物を通過させてその被加熱物を誘電
   加熱する誘電加熱装置において、方形状の導波管
   がその長辺を中心軸とほぼ平行として２段以上の
   螺旋状に折曲げられて前記加熱部が構成され、そ
   の加熱部はTE₁₀モードで励振され、かつ磁界伝
   搬面が前記螺旋の中心軸に対しほぼ平行し、その
   導波管の長辺のほぼ中央部においてその導波管内
   にこれに沿つて被加熱物を通す案内手段が設けら
   れている誘電加熱装置。