JPS6361760B2 - - Google Patents

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JPS6361760B2
JPS6361760B2 JP9543384A JP9543384A JPS6361760B2 JP S6361760 B2 JPS6361760 B2 JP S6361760B2 JP 9543384 A JP9543384 A JP 9543384A JP 9543384 A JP9543384 A JP 9543384A JP S6361760 B2 JPS6361760 B2 JP S6361760B2
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heating
microwave
waveguide
electric field
reflector
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(a) 発明の目的 〔発明の技術分野〕 本発明は、棒状もしくは線状のプラスチツク、
ガラス、セラミツクス等のような細長い誘電体
を、マイクロ波を利用して均一に連続高速加熱す
る方法に関する。 〔従来技術とその問題点〕 樹脂製品や各種繊維製品の製造工程中におい
て、熱処理乾燥あるいは化学処理のために種々の
材料を加熱する工程がある。 従来は、加熱空気を熱の媒体とした熱風式加熱
装置や溶融した塩類の中に入れて加熱する塩浴加
熱装置、あるいは熱線により加熱する赤外線加熱
装置などが使用されていた。 これ等の方法はいずれも、材料の表面から熱の
伝導により、熱が芯部に達する機構であるため、
加熱加工工程の速度は、材料の熱伝導速度より早
くすることは出来ない。また材料表面の方が内部
より高温度となる上、材料表面は、必要以上に長
時間高温度に晒されることは言うまでもない。 これ等の方法に比して、マイクロ波加熱による
方法は、材料そのものがマイクロ波の照射により
発熱するため、表面から内部まで均一に加熱され
る。また熱伝達のための時間は不要であるから、
急速度に昇温させることが出来るのも大きな特長
である。 プラスチツクやセラミツクス等の誘電体材料
が、マイクロ波エネルギーを吸収して発熱する時
の発熱量は、次式による。 P=0.556・εr・tanδ・f・E2×10-12〔W/cm3
…(1) ここで、 P:単位体積当りの発熱量〔W/cm3・sec〕 εr:誘電体の比誘電率 tanδ:誘電体の力率 f:マイクロ波の周波数〔Hz〕 E:マイクロ波の電界強度〔V/cm〕 (1)式中のεr及びtanδは、加熱しようとする材料
の電気的性質であつて、材料によつて異なつた値
をもつている。 我国でマイクロ波加熱に利用されている電磁波
の周波数は、2450MHzであるので、上式に2450×
106を代入すると、εr・tanδの値次第によつては、
電界強度Eの値は小さくても充分なる加熱速度を
得ることが出来る。例えば家庭で使用されている
電子レンジでは、電界強度は50V/cm以下である
が、加熱しようとする材料のほとんどが水分であ
るので、容易に発熱する。水の25℃に於けるεr≒
76、tanδ≒0.16であるので、εr・tanδを誘電体損
失とすると、25℃に於ける水の誘電体損失は
12.16となる。 しかしながら、ナイロンの如き一般的なプラス
チツクに於いては、εr・tanδの値は0.025と、水
に比較して約1/450も小さい。このため、実用に
供することの出来るマイクロ波加熱装置のマイク
ロ波電界強度は、500V/cm〜1000V/cm程度の
強い電界をもたせねばならない。これは非常に困
難なことで、ちなみにJISに規定されるWRJ−2
導波管内に1kWのマイクロ波電力を供給した場
合の最大電界強度点の電界強度は、124V/cmし
かならないことからも類推出来よう。 第1図イは、JISのWRJ−2矩形導波管で、同
図ロは、同導波管内の電界強度分布を示す。同図
に示す矩形導波管の断面寸法は、長辺aは約109
mmで短辺b寸法は約45mmとなつているが、長辺a
の寸法を小さくすると管内波長が長くなり、2a
=λの寸法以下では、マイクロ波を伝送出来なく
なるので、むやみに小さく出来ない。 短辺bの寸法は、管内波長に影響しないので小
さくすることは出来る。これを利用して短辺bを
10mmにすると、1kW送電時の電界強度は、約
290V/cmとなるが、必要とする500V/cm以上の
電界強度は得られない。 このため第2図イに示す如く、TMO1モード
の円形導波管の電気力線の密度が最も大きい中心
部に加熱材料を配置し、管軸方向に加熱材料を移
動して加熱させる方法が一般的に取られている。
しかしこのTMO1モードは、同図ロのように電
気力線が放射状となつているので、太めの加熱材
料を加熱すると中心部が高温度となり、表面部は
低温度となることは避けられない上に、更に加熱
材料を常に導波管の中心軸位置に正確に保持する
ことが必須条件となる。直径2mm以下のプラスチ
ツク線を連続的に加熱する場合には、プラスチツ
ク線が振動して、最大電界強度位置からずれて線
方向の加熱むらが発生することがあり、TMO1
モードを使用する限りこの欠点は解決出来ない。 〔本発明の技術的課題〕 本発明の技術的課題は、均一加熱に適する矩形
導波管においても、以上のような欠点をなくして
マイクロ波損失の少ない線状の細長い誘電体を効
率的に加熱出来るようにすると共に、オンライン
で温度管理及び温度制御が可能なようにすること
にある。 (b) 発明の構成 〔発明の技術的手段〕 この技術的課題を解決するために講じた本発明
による技術的手段は、整合器、矩形のマイクロ波
加熱用導波管、移相器、反射器及び無反射終端器
の順に接続し、整合器と反射器を調節して、前記
マイクロ波加熱用導波管内をマイクロ波の共振状
態とし、かつマイクロ波加熱用導波管内の電界位
置を、移相器により調節する方法を採つている。 〔技術的手段の作用〕 本発明の技術的手段によれば、マイクロ波加熱
用導波管の電波導入口側に整合器が接続され、電
波出口側に移相器を介して反射器が接続されてい
る。そして、マイクロ波加熱用導波管内に加熱材
料を通過させながら、マイクロ波発生器からマイ
クロ波加熱用導波管内にマイクロ波を供給するこ
とで、加熱材料の加熱が連続的に行われる。 このとき、反射器を調節して、加熱材料に吸収
されないで通過して来たマイクロ波を反射させ、
かつ整合器により、該反射電波がマイクロ発生器
側に戻らないように調節することで、導波管内が
共振状態となり、導波管の中央部で、十分な温度
が得られる。したがつて矩形導波管によつても、
マイクロ波吸収の悪い物質でも十分加熱できる。
水分が多くマイクロ波吸収の良い物質の場合は、
反射器や整合器の調節で、反射量を低下させる
か、反射器や整合器が機能しない状態とすること
で、容易に加熱材料に適した温度条件を得ること
ができ、各種の加熱材料を効率的に加熱できる。 また移相器を調節して、加熱位置を最も高い電
界強度とすることができ、最適な加熱条件が得ら
れる。特にこの電界強度の高い位置付近に温度検
出器を設け、加熱材料の温度を瞬時に検出して、
マイクロ波発生器側にフイードバツクすること
で、即時に加熱材料の加熱温度を制御し、常時一
定の加熱温度を得ることが可能となる。 〔発明の実施例〕 次に本発明による線状誘電体の連続加熱方法が
実際上どのように具体化されるかを実施例で説明
する。第3図は、本発明による線状誘電体の連続
加熱方法を実施する装置の一例を示す斜視図であ
る。1はマイクロ波電力発生器である。2はマイ
クロ波電力計で、導波管内の入射電力と反射電力
を同時に測定出来る。3は整合器で、反射電力を
少なくするためのもので、3スタブ整合器、スラ
グ整合器、EH整合器などがあるが、損失の少な
いものであればどれでもよい。4はマイクロ波加
熱用導波管で、第4図に詳細を示す。5は移相器
で、管内波長の1/4〜1/2を移相出来るものを設け
る。6は反射器で、マイクロ波発生器から進行し
てくる入射電力の一部を反射するもので、無反射
の状態から電圧定在波比で5以上迄連続的に可変
出来るものが望ましい。7は無反射終端器で、余
剰マイクロ波を吸収する。8は線状の細長いマイ
クロ波加熱材料で、マイクロ波加熱用導波管4内
において、矢印方向に定速度で引つ張られて走行
する。 このようにマイクロ波電力発生器1、マイクロ
波電力計2、整合器3、マイクロ波加熱用導波管
4、移相器5、反射器6、無反射終端器7の順に
接続する。そしてマイクロ波加熱用導波管4内
に、マイクロ波電力発生器1からマイクロ波を供
給した状態で、マイクロ波加熱用導波管4内に加
熱材料8を挿通し走行させることで、加熱材料8
の連続加熱が行われる。 第4図は、マイクロ波加熱用導波管4の詳細を
示すもので、イは平面図、ロは正面図である。こ
の実施例は、基本的には矩形導波管を使用し、イ
図に破線で示すように入射波の進行と共に短辺b
の寸法が小さくなるように作るか、あるいは第5
図イ,ロのように管内中央部に凸部9を2個所対
向させたリツジ管にして、リツジ9,9間の空間
寸法Cを徐々に小さくする。そしてマイクロ波加
熱用導波管4の中央部4cで最も狭く、以後再び
b寸法あるいはリツジ間のC寸法が広くなり、や
がて、基本のa:b=2:1の寸法となるように
形成する。 マイクロ波加熱用導波管4は、電波の導入口4
a及び出口4bが、それぞれ90度に曲げられて整
合器3と移相器5に接続されている。マイクロ波
加熱用導波管4の両端部には、第3図に示すよう
に、加熱材料8の通る孔10があけてあり、必要
とあれば電波漏洩を防ぐトラツプを設ける。 さて、このように構成された装置のマイクロ波
発生器1よりマイクロ波電力を送電すると、反射
器6が無反射の状態では、マイクロ波加熱用導波
管4のb寸法(又はC寸法)の最狭部4cは、先
に説明したように1kW送電時に於いて200〜
250V/cm程度となる。進行して来るマイクロ波
電力の一部は加熱材料8に吸収されるが、残りは
無反射終端器7に全て吸収される。 このままでは、先に述べたようにεr・tanδの大
きなものは充分加熱出来るが、εr・tanδの小さい
ものに対しては、エネルギー効率が悪く実用的で
はない。 このような場合に、反射器6によつて、加熱材
料8に吸収されずに通過して来るマイクロ波の適
当量を反射させてやると、マイクロ波発生器1か
ら反射器6の間の導波管内には、入射波と反射波
によつて出来る定在波が固定した電界の波状分布
をつくる。導波管内の定在波の位置は、移相器5
によつて任意に変えられるので、マイクロ波加熱
用導波管の最狭部4cに設けられたマイクロ波検
波器11の振れが最大となるように移相器5を調
整すると、マイクロ波加熱用導波管の最狭部4c
を無反射の場合より更に高い電界強度とすること
が出来、その電界強度は、反射器6の反射量を可
変することにより変えることができる。 しかしこのままでは、反射されたマイクロ波電
力は、マイクロ波発生器1に戻つてしまうので、
反射器6を全反射にセツトしたところで、無反射
時の電界強度に比べて高々1.4倍にしかならない
が、マイクロ波電力計2の反射電力が最少となる
よう整合器3を調整すると、様子は一変する。即
ちこの時には、整合器3、マイクロ波加熱用導波
管4、移相器5、及び反射器6の間は、共振状態
となる。 そしてこの時のQは、反射器6の反射量によつ
て可変出来る。共振時のマイクロ波加熱用導波管
最狭部4cの電界強度は、無反射時の電界強度の
4倍以上にすることも出来るので、マイクロ波吸
収の少ない物質でも充分に加熱することができ
る。 第3図の如く構成した装置により加熱実験を行
なつた結果、下表の値を得た。なお加熱材料はナ
イロンである。
(a) Object of the invention [Technical field of the invention] The present invention relates to a rod-shaped or wire-shaped plastic;
This invention relates to a method for uniformly and continuously heating elongated dielectric materials such as glass and ceramics at high speed using microwaves. [Prior art and its problems] During the manufacturing process of resin products and various textile products, there is a process of heating various materials for heat treatment drying or chemical treatment. Conventionally, hot air heating devices that use heated air as a heat medium, salt bath heating devices that heat molten salts, and infrared heating devices that heat with hot wire have been used. In all of these methods, heat reaches the core by conduction from the surface of the material, so
The speed of the heat processing process cannot be faster than the rate of heat conduction of the material. Furthermore, it goes without saying that the surface of the material is at a higher temperature than the inside, and the surface of the material is exposed to high temperatures for a longer time than necessary. Compared to these methods, the microwave heating method heats the material itself uniformly from the surface to the inside because the material itself generates heat due to microwave irradiation. Also, since no time is required for heat transfer,
Another great feature is that the temperature can be raised rapidly. The amount of heat generated when a dielectric material such as plastic or ceramic absorbs microwave energy is determined by the following formula. P=0.556・εr・tanδ・f・E 2 ×10 -12 [W/cm 3 ]
…(1) Here, P: Calorific value per unit volume [W/cm 3 sec] εr: Relative permittivity of dielectric tan δ: Power factor of dielectric f: Microwave frequency [Hz] E: Microwave Wave electric field strength [V/cm] εr and tanδ in equation (1) are the electrical properties of the material to be heated, and have different values depending on the material. The frequency of electromagnetic waves used for microwave heating in Japan is 2450MHz, so in the above formula, 2450×
Substituting 10 6 , depending on the value of εr・tanδ,
Even if the value of the electric field strength E is small, a sufficient heating rate can be obtained. For example, in a microwave oven used at home, the electric field strength is less than 50 V/cm, but since most of the material being heated is water, it easily generates heat. εr≒ of water at 25℃
76, tanδ≒0.16, so if εr・tanδ is the dielectric loss, the dielectric loss of water at 25℃ is
It becomes 12.16. However, in common plastics such as nylon, the value of εr·tanδ is 0.025, which is about 1/450 smaller than that of water. Therefore, a microwave heating device that can be put to practical use must have a strong microwave field strength of about 500 V/cm to 1000 V/cm. This is extremely difficult, and by the way, WRJ-2 specified in JIS
This can be inferred from the fact that when 1 kW of microwave power is supplied into a waveguide, the electric field strength at the maximum electric field strength point is only 124 V/cm. Figure 1A shows a JIS WRJ-2 rectangular waveguide, and Figure 1B shows the electric field strength distribution within the waveguide. The cross-sectional dimensions of the rectangular waveguide shown in the figure are approximately 109 on the long side a.
mm, the short side b dimension is approximately 45 mm, but the long side a
If the dimensions of 2a are reduced, the wavelength within the tube becomes longer
If the size is less than λ, microwaves cannot be transmitted, so it cannot be made unnecessarily small. The dimension of the short side b can be made small since it does not affect the wavelength within the tube. Using this, short side b
When the diameter is 10 mm, the electric field strength when transmitting 1 kW is approximately
The electric field strength is 290V/cm, but the required electric field strength of 500V/cm or more cannot be obtained. For this reason, as shown in Figure 2 A, a common method is to place the heating material at the center of the TMO1 mode circular waveguide, where the density of electric lines of force is highest, and to heat it by moving the heating material in the tube axis direction. It is taken as a target.
However, in this TMO1 mode, the electric lines of force are radial as shown in the figure (b), so when heating a thick heating material, the center will inevitably become high in temperature and the surface will inevitably become low in temperature. Furthermore, it is essential to always maintain the heating material accurately at the central axis position of the waveguide. When continuously heating a plastic wire with a diameter of 2 mm or less, the plastic wire may vibrate and deviate from the maximum electric field strength position, causing uneven heating in the wire direction.
This drawback cannot be solved as long as modes are used. [Technical Problem of the Present Invention] The technical problem of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and efficiently create a linear, elongated dielectric material with low microwave loss even in a rectangular waveguide suitable for uniform heating. The purpose is to enable heating and to enable online temperature management and temperature control. (b) Structure of the Invention [Technical Means of the Invention] The technical means of the present invention taken to solve this technical problem include a matching box, a rectangular microwave heating waveguide, a phase shifter, and a reflector. the microwave heating waveguide and the reflection-free terminator in this order, adjust the matching device and the reflector to bring the inside of the microwave heating waveguide into a microwave resonant state, and adjust the electric field position within the microwave heating waveguide. A method of adjustment using a phase shifter is adopted. [Operation of technical means] According to the technical means of the present invention, a matching box is connected to the radio wave inlet side of the microwave heating waveguide, and a reflector is connected to the radio wave outlet side via a phase shifter. has been done. The heating material is continuously heated by supplying microwaves from the microwave generator to the microwave heating waveguide while passing the heating material through the microwave heating waveguide. At this time, the reflector is adjusted to reflect the microwaves that have passed through without being absorbed by the heating material.
In addition, by adjusting the reflected radio wave so that it does not return to the micro-generator side using a matching device, the inside of the waveguide becomes in a resonant state, and a sufficient temperature can be obtained at the center of the waveguide. Therefore, even with a rectangular waveguide,
Even substances with poor microwave absorption can be heated sufficiently.
In the case of substances with high water content and good microwave absorption,
By adjusting the reflector or matching device to reduce the amount of reflection or making the reflector or matching device inoperable, you can easily obtain temperature conditions suitable for the heating material, making it possible to use various heating materials. Can be heated efficiently. Furthermore, by adjusting the phase shifter, the heating position can be set to the highest electric field strength, thereby obtaining optimal heating conditions. In particular, a temperature detector is installed near the location where the electric field strength is high, and the temperature of the heated material is instantly detected.
By feeding back to the microwave generator side, it is possible to immediately control the heating temperature of the heating material and to obtain a constant heating temperature at all times. [Embodiments of the Invention] Next, how the method for continuously heating a linear dielectric material according to the present invention is actually implemented will be explained using Examples. FIG. 3 is a perspective view showing an example of an apparatus for carrying out the method of continuously heating a linear dielectric according to the present invention. 1 is a microwave power generator. 2 is a microwave power meter that can simultaneously measure the incident power and reflected power within the waveguide. Reference numeral 3 denotes a matching device, which is used to reduce reflected power, and includes a 3-stub matching device, a slug matching device, an EH matching device, etc., but any device with low loss may be used. 4 is a waveguide for microwave heating, the details of which are shown in FIG. 5 is a phase shifter that can shift the phase by 1/4 to 1/2 of the tube wavelength. Reference numeral 6 denotes a reflector, which reflects a part of the incident power propagating from the microwave generator, and is preferably one that can be continuously varied from a non-reflecting state to a voltage standing wave ratio of 5 or more. 7 is a non-reflection terminator that absorbs excess microwaves. Reference numeral 8 denotes a long and thin linear microwave heating material, which is stretched and runs at a constant speed in the direction of the arrow within the microwave heating waveguide 4. In this way, the microwave power generator 1, the microwave power meter 2, the matching box 3, the microwave heating waveguide 4, the phase shifter 5, the reflector 6, and the non-reflection terminator 7 are connected in this order. Then, by passing the heating material 8 through the microwave heating waveguide 4 while supplying microwaves from the microwave power generator 1 into the microwave heating waveguide 4, the heating material 8
continuous heating is performed. FIG. 4 shows details of the microwave heating waveguide 4, with A being a plan view and B being a front view. This embodiment basically uses a rectangular waveguide, and as the incident wave progresses, the short side b
or make the fifth dimension smaller.
As shown in Figures A and B, the tube is made into a rigid tube with two opposing protrusions 9 in the center of the tube, and the space dimension C between the ribs 9 is gradually reduced. Then, the microwave heating waveguide 4 is formed to be narrowest at the center part 4c, and thereafter the b dimension or the C dimension between the ridges becomes wider again, and eventually becomes the basic dimension of a:b=2:1. . The microwave heating waveguide 4 is a radio wave introduction port 4.
a and the outlet 4b are bent at 90 degrees and connected to the matching device 3 and the phase shifter 5, respectively. As shown in FIG. 3, both ends of the microwave heating waveguide 4 are provided with holes 10 through which the heating material 8 passes, and if necessary, a trap is provided to prevent radio wave leakage. Now, when microwave power is transmitted from the microwave generator 1 of the device configured as described above, when the reflector 6 is in a non-reflecting state, the b dimension (or C dimension) of the microwave heating waveguide 4 will change. As explained earlier, the narrowest part 4c is 200 ~
It will be about 250V/cm. A portion of the advancing microwave power is absorbed by the heating material 8, while the rest is completely absorbed by the non-reflection terminator 7. In this state, as mentioned above, objects with large εr and tan δ can be heated sufficiently, but for objects with small εr and tan δ, the energy efficiency is poor and it is not practical. In such a case, if the reflector 6 reflects an appropriate amount of microwaves that pass through without being absorbed by the heating material 8, the conduction between the microwave generator 1 and the reflector 6 will be improved. Inside the wave tube, standing waves created by incident waves and reflected waves create a fixed wavy distribution of electric field. The position of the standing wave in the waveguide is determined by the phase shifter 5.
The phase shifter 5 can be changed arbitrarily by the waveguide for microwave heating, so if the phase shifter 5 is adjusted so that the deflection of the microwave detector 11 provided at the narrowest part 4c of the waveguide for microwave heating is maximized, the waveguide for microwave heating Narrowest part 4c of waveguide
The electric field strength can be made higher than that in the case of no reflection, and the electric field strength can be changed by varying the amount of reflection of the reflector 6. However, if this continues, the reflected microwave power will return to the microwave generator 1.
When the reflector 6 is set to total reflection, the electric field strength is only 1.4 times the electric field strength when there is no reflection, but if the matching box 3 is adjusted so that the reflected power of the microwave power meter 2 is minimized, the situation changes. It changes completely. That is, at this time, the matching device 3, microwave heating waveguide 4, phase shifter 5, and reflector 6 are in a resonant state. Q at this time can be varied depending on the amount of reflection from the reflector 6. The electric field strength of the narrowest part 4c of the waveguide for microwave heating during resonance can be more than four times the electric field strength when there is no reflection, so even materials with low microwave absorption can be sufficiently heated. . As a result of conducting a heating experiment using the apparatus constructed as shown in FIG. 3, the values shown in the table below were obtained. Note that the heating material is nylon.

【表】 上記の値は、従来の矩形TEO1モードの加熱導
波管のみを使用した装置に比較すれば、数倍少な
い電力で所定温度に達しているので、実用範囲に
入つてはいるが、いま一つ不満足と考えている。
これは、移相器、整合器、反射器のそれぞれのマ
イクロ波損失が大きい為で、今後これらの機器の
高性能化により、上記マイクロ波電力の1/2以下
で同じ性能を得られるものと考えている。 (c) 発明の効果 以上説明した本発明による線状誘電体の連続加
熱方法の利点を整理すると、 1 矩形導波管のTE10モードを使用するので、
円形導波管のTMO1モードを使用する場合よ
り均一加熱出来る。 2 反射器により反射量を変え、整合器で整合を
取ると、マイクロ波加熱時の電界強度を任意に
調節出来ることにより、εr・tanδの大なるもの
から小さなものまで、1台の装置で加熱でき
る。 3 高電界が得られるので、マイクロ波加熱用導
波管の長さを短く出来る上、移相器で最高電界
位置を変えられる。 上記3点の内、3項は特に有用である。その理
由は、マイクロ波電界中を通過する誘電体の到達
加熱温度は、線状の誘電体の任意の1点がマイク
ロ波電界中を通過する間に、(1)式によつて吸収し
たマイクロ波のエネルギーの総量に比例するの
で、電界強度の低い装置では、必要温度に達する
まで長時間にわたつて加熱材料を電界中に入れて
おかなければならない。このことは、長いマイク
ロ波加熱用導波管を用意するか、あるいは加熱材
料を非常にゆつくりと送ることを意味する。これ
は、加熱材料の温度を測定したい場合に特に問題
となる。何故ならば、マイクロ波出力や材料の送
り速度を故意に変更した時を考えると判るが、温
度変化の情報は、加熱材料がマイクロ波加熱用導
波管の中を通過して、温度測定の点に達する迄の
時間遅れで得られるためである。 このような装置では、温度測定器の電気量によ
つてマイクロ波出力を制御して、一定の加熱温度
を得るような自動制御構成とすることは非常に困
難である。ところが本発明の方法では、充分なる
電界強度が得られるので、マイクロ波加熱の行わ
れる部分の長さは、1/2〜1波長の長さで充分で
ある上、最高電界位置が移相器により調節出来る
ので、マイクロ波加熱用導波管の中央部より多少
移相器側に寄つた所に小孔をあけ、加熱材料表面
より出る赤外線を赤外線放射温度計で捕らえ、こ
の部位の温度が最高温度を示すよう移相器で調節
すると、マイクロ波加熱される位置と温度測定点
が非常に近接出来るので、温度変化の情報の遅れ
時間はほとんど無く、直接赤外線放射温度計の電
気出力をマイクロ波出力の制御に負帰還して、加
熱材料の温度が一定となるように制御することが
出来る。
[Table] The above values are within the practical range, as they reach the specified temperature with several times less power than a conventional rectangular TEO1 mode device that uses only a heating waveguide. I feel that I am still unsatisfied.
This is because the microwave losses of the phase shifter, matching device, and reflector are large, and as these devices become more sophisticated in the future, it is expected that the same performance can be obtained with less than half the microwave power mentioned above. thinking. (c) Effects of the invention The advantages of the continuous heating method for a linear dielectric according to the present invention explained above are summarized as follows: 1. Since the TE10 mode of the rectangular waveguide is used,
Heating can be more uniform than when using the circular waveguide TMO1 mode. 2 By changing the amount of reflection with a reflector and matching with a matching box, the electric field strength during microwave heating can be adjusted arbitrarily, allowing heating from large to small εr/tanδ with one device. can. 3. Since a high electric field can be obtained, the length of the waveguide for microwave heating can be shortened, and the maximum electric field position can be changed using a phase shifter. Among the above three points, the third one is particularly useful. The reason for this is that the heating temperature reached by a dielectric passing through a microwave electric field is determined by the amount of heat absorbed by any one point of a linear dielectric while passing through a microwave electric field, according to equation (1). Since it is proportional to the total amount of wave energy, in devices with low electric field strengths, the heated material must be kept in the electric field for a long time until the required temperature is reached. This means either providing long microwave heating waveguides or delivering the heating material very slowly. This is a particular problem when it is desired to measure the temperature of a heated material. This is because when we consider the case when the microwave output or material feeding speed is intentionally changed, information on temperature changes is obtained when the heated material passes through the microwave heating waveguide and the temperature is measured. This is because it is obtained by the time delay until reaching the point. In such a device, it is very difficult to provide an automatic control configuration that controls the microwave output based on the electrical quantity of the temperature measuring device to obtain a constant heating temperature. However, in the method of the present invention, sufficient electric field strength can be obtained, so that the length of the part where microwave heating is performed is sufficient to be 1/2 to 1 wavelength, and the maximum electric field position is at the phase shifter. Therefore, a small hole is made in a part of the waveguide for microwave heating that is slightly closer to the phase shifter than the center part, and the infrared radiation emitted from the surface of the heating material is captured by an infrared radiation thermometer, and the temperature of this part is measured. When adjusted with a phase shifter to indicate the maximum temperature, the microwave heated position and the temperature measurement point can be brought very close together, so there is almost no delay time for information on temperature changes, and the electrical output of the infrared radiation thermometer can be directly The temperature of the heating material can be controlled to be constant by providing negative feedback to the control of the wave output.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は矩形導波管とその内部における電界分
布を示す図、第2図は円形導波管とその内部にお
ける電界分布を示す図、第3図は本発明による線
状誘電体の連続加熱方法の実施例を示す斜視図、
第4図は同実施例で使用される矩形導波管の一例
を示す平面図と正面図、第5図は該矩形導波管の
他の実施例を示す断面図とその内部における電界
分布を示す図である。 図において、1はマイクロ波電力発生器、2は
マイクロ電力計、3は整合器、4は矩形導波管、
4cは該矩形導波管の最狭部、aは長辺、bは短
辺、5は移相器、6は反射器、7は無反射終端
器、8は加熱材料、9はリツジ、10は加熱材料
の導入・導出孔をそれぞれ示す。
Fig. 1 is a diagram showing a rectangular waveguide and the electric field distribution inside it, Fig. 2 is a diagram showing a circular waveguide and the electric field distribution inside it, and Fig. 3 is a diagram showing the continuous heating of a linear dielectric material according to the present invention. a perspective view illustrating an embodiment of the method;
FIG. 4 is a plan view and a front view showing an example of a rectangular waveguide used in the same embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rectangular waveguide and the electric field distribution inside it. FIG. In the figure, 1 is a microwave power generator, 2 is a micropower meter, 3 is a matching box, 4 is a rectangular waveguide,
4c is the narrowest part of the rectangular waveguide, a is the long side, b is the short side, 5 is a phase shifter, 6 is a reflector, 7 is a non-reflection terminator, 8 is a heating material, 9 is a ridge, 10 indicate the introduction and outlet holes for the heating material, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 整合器、矩形のマイクロ波加熱用導波管、移
相器、反射器及び無反射終端器の順に接続し、整
合器と反射器を調節して、前記マイクロ波加熱用
導波管内をマイクロ波の共振状態とし、かつマイ
クロ波加熱用導波管内の電界位置を、移相器によ
り調節することを特徴とするマイクロ波による細
長い誘電体の連続加熱方法。
1 Connect a matching box, a rectangular waveguide for microwave heating, a phase shifter, a reflector, and a non-reflection terminator in this order, and adjust the matching box and reflector to make the inside of the microwave heating waveguide 1. A method for continuously heating a long and narrow dielectric material using microwaves, characterized by bringing the waves into a resonant state and adjusting the electric field position within a waveguide for microwave heating using a phase shifter.
JP9543384A 1984-05-12 1984-05-12 Method of continuously heating slender dielectric unit Granted JPS60240094A (en)

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