JP2010086697A - Microwave drying device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種セラミック形成体の乾燥の他、生ゴミ乾燥、野菜や薬草などの乾燥、或いは、食品粉末や薬品粉末などの造粒乾燥、金属塩水溶液の脱水濃縮及び脱硝脱塩などをマイクロ波を用いて行う乾燥装置に関し、特に、被乾燥物の過乾燥による不具合を防止すると共に、省エネを実現することができる乾燥装置に係わる。 In addition to drying various ceramic formed bodies, the present invention can be used for drying garbage, drying vegetables and herbs, granulating drying of food powders and chemical powders, dehydrating concentration of metal salt aqueous solution and denitration demineralization. The present invention relates to a drying apparatus that uses waves, and particularly relates to a drying apparatus that can prevent a problem due to overdrying of an object to be dried and realize energy saving.
各種セラミック形成体の乾燥の他、生ゴミ乾燥、野菜や薬草などの乾燥、各種粉末の乾燥、或いは、食品粉末や薬品粉末などの造粒乾燥は、大気圧中でマイクロ波電力（本出願では、単に、「マイクロ波」と言う）を照射したり、減圧下でマイクロ波を照射したりして所望の乾燥処理を行っている。 In addition to the drying of various ceramic formed bodies, drying of garbage, drying of vegetables and herbs, drying of various powders, and granulation drying of food powders, chemical powders, etc. are performed at microwave pressure (in this application, Or simply referred to as “microwave”) or by microwave irradiation under reduced pressure.
乾燥工程では、水が活発に蒸発している間は、被乾燥物と被乾燥物に含まれる水が吸収するマイクロ波エネルギーと水が蒸発するときに奪うエネルギーがバランスして、被乾燥物は略一定の温度で推移する。
乾燥がある程度進んで、被乾燥物に含まれる水分量が少なくなると、水の総
蒸発量も少なくなる。
すなわち、総水分量が吸収するマイクロ波エネルギーが小さくなり、水が蒸発するときに奪うエネルギーも小さくなる。
In the drying process, while the water is actively evaporating, the microwave energy absorbed by the object to be dried and the water contained in the object to be dried and the energy taken when the water evaporates are balanced, It changes at a substantially constant temperature.
If the drying proceeds to some extent and the amount of water contained in the material to be dried decreases, the total amount of water evaporation also decreases.
That is, the microwave energy absorbed by the total amount of water is reduced, and the energy taken when the water evaporates is also reduced.
その結果、アプリケータに供給されるマイクロ波が一定であることから、水に吸収されないマイクロ波エネルギーが増大する。
したがって、アプリケータ（乾燥室）内のマイクロ波電界強度が増大して被乾燥物の発熱量が増加する反面、被乾燥物に含まれる水の蒸発量が減少するので、被乾燥物の温度が急上昇する。
As a result, since the microwave supplied to the applicator is constant, the microwave energy that is not absorbed by water increases.
Therefore, while the microwave electric field intensity in the applicator (drying chamber) increases and the heat generation amount of the object to be dried increases, the evaporation amount of water contained in the object to be dried decreases, so that the temperature of the object to be dried is reduced. Soars.
上記のようにして生じた被乾燥物の温度の急上昇が続くと、被乾燥物には焦げや変質、或いは、ひび割れなどの不具合が発生する。
このような不具合を「過乾燥による不具合」と呼ぶことにする。
If the temperature of the object to be dried generated as described above continues to rise rapidly, the object to be dried will suffer from problems such as scorching, alteration, or cracking.
Such a defect is referred to as a “problem caused by overdrying”.
一方、被乾燥物の水分率が１０％〜２０％となったとき、乾燥工程を完了させる場合は、被乾燥物の温度が急上昇するポイントを直接的或いは間接的に検知してマイクロ波の供給を停止する方法が一般的に行われている。
この方法は、加熱ムラが無い場合には、被乾燥物のどこでも同じ温度になるので、温度センサーを被乾燥物の適当な位置に取り付けて、被乾燥物の温度をある一定値にするようにマイクロ波を制御することによって含水率を１０％以下にすることも可能である。
On the other hand, when the moisture content of the object to be dried reaches 10% to 20%, when the drying process is completed, the microwave is supplied by directly or indirectly detecting the point where the temperature of the object to be dried increases rapidly. The method of stopping is generally done.
In this method, when there is no unevenness of heating, the temperature is the same everywhere on the object to be dried. Therefore, a temperature sensor is attached to an appropriate position of the object to be dried so that the temperature of the object to be dried becomes a certain value. It is also possible to control the moisture content to 10% or less by controlling the microwave.
しかしながら、殆どの電子レンジは加熱ムラがあるのでこれに該当するが、温度センサーを取り付けた部分のモニターした温度と他の部分の温度との関係が確立できていない条件では、温度センサーを取り付けた場所が、加熱ムラによって最も加熱される場所から最も加熱され難い場所までのどのレベルの場所になっているかが全く不明であるので、含水率を１０％以下にすることを目指すと、過乾燥による不具合が発生する可能性が大きくなる。
このような乾燥方法で、０％〜１０％の含水率まで乾燥を進めることができるのは、粉体の乾燥装置や造粒乾燥装置の場合がある。
それでも、モニターした温度は、マイクロ波の影響を受けるので、精度が悪く、過乾燥による不具合が発生する可能性も依然としてある。
However, since most microwave ovens have uneven heating, this is the case, but a temperature sensor was installed in a condition where the relationship between the monitored temperature of the part where the temperature sensor was attached and the temperature of the other part could not be established. Since the level of the place from the place most heated by the heating unevenness to the place hard to be heated is completely unknown, when aiming to reduce the water content to 10% or less, The possibility of a malfunction increases.
In such a drying method, it is possible to use a powder drying apparatus or a granulating drying apparatus that can proceed to a moisture content of 0% to 10%.
Nevertheless, the monitored temperature is affected by microwaves, so the accuracy is poor and there is still the possibility of problems due to overdrying.
例えば、造粒乾燥装置のように、粉体を撹拌しながらマイクロ波を照射して乾燥する場合は、粉体の温度測定が重要で、金属のシールド管で熱電対を覆ったシールド形熱電対を粉体の中に埋没させ、マイクロ波が到達できないところで粉体の温度を検知できれば、精度良く温度測定ができる。
しかし、粉体を効率よく造粒乾燥するためには撹拌方法が重要であり、うまく埋没できたとしても、流動する粒子が覆いかぶさる場所にシールド形熱電対を設置して温度測定することになるので、マイクロ波の影響を受けてシールド管表面に誘導電流が流れて発熱する。
For example, when a powder is agitated and dried by microwave irradiation as in a granulation dryer, it is important to measure the temperature of the powder, and a shielded thermocouple with a thermocouple covered with a metal shield tube If the temperature of the powder can be detected where microwaves cannot reach, the temperature can be accurately measured.
However, in order to efficiently granulate and dry the powder, the stirring method is important, and even if it is successfully buried, the temperature will be measured by installing a shielded thermocouple where the flowing particles are covered. Therefore, an induced current flows on the shield tube surface due to the influence of microwaves and heat is generated.
そして、その発熱量は、マイクロ波の浸透深さとマイクロ波の強度むらの状態、粉末固形体の誘電損失係数、粉体量、含水量、粒子間隔、シールド形熱電対との接触状況により一定しない。
したがって、シールド形熱電対で測定する粒子温度は大きな誤差を含むことになるので、過乾燥による不具合が発生する可能性が残る。
And the heat generation amount is not constant depending on the state of microwave penetration depth and microwave intensity unevenness, dielectric loss coefficient of powder solids, powder amount, water content, particle spacing, and contact condition with shield type thermocouple. .
Therefore, the particle temperature measured by the shield type thermocouple includes a large error, so that there is a possibility that a problem due to overdrying occurs.
さらに、マイクロ波が直接熱電対に影響を与えるのを避ける目的で用いるシールド形熱電対はシールド用金属パイプが熱電対の先端部を含めて覆っている関係で、熱容量が大きくなり、被乾燥物の温度変化をモニターするのに数秒から１０数秒の時間遅れが発生することも過乾燥による不具合の可能性を増す。
このようなことから、過乾燥を防止するためには、余裕を見た温度閾値でマイクロ波出力を制御することになるなど、制約条件が生じるので、被乾燥物の性質によっては、含水率１０％以下にする仕様が高価になってしまう。
In addition, shielded thermocouples used for the purpose of avoiding microwaves directly affecting thermocouples have a large heat capacity because the shielding metal pipe covers the thermocouple including the tip of the thermocouple. The occurrence of a time delay of several seconds to several tens of seconds in monitoring the temperature change of the liquid also increases the possibility of malfunction due to overdrying.
For this reason, in order to prevent overdrying, there are constraints such as controlling the microwave output with a temperature threshold with a margin, so depending on the nature of the material to be dried, a moisture content of 10 The specification which makes it below% becomes expensive.
他方、セラミック形成体をマイクロ波で乾燥させる際に、余分なマイクロ波エネルギーによってセラミック形成体が過乾燥になることを防止する手段として、特開２００８−１１０５４１号公報によって既に提案されている。
この過乾燥の防止手段は、マイクロ波の照射領域内に、液体を循環させて過乾燥保護部材を配置して余分なマイクロ波を吸収させ、セラミック形成体が過乾燥になることを防止する構成となっている。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-110541 has already proposed a means for preventing the ceramic formed body from being overdried by excess microwave energy when the ceramic formed body is dried by microwaves.
This overdrying prevention means is configured to circulate a liquid in the microwave irradiation region and arrange an overdrying protection member to absorb excess microwaves and prevent the ceramic formed body from being overdried. It has become.
上記の過乾燥の防止手段は、被乾燥物の過乾燥については防止することができるが、余分はマイクロ波エネルギーを、液体が循環するダミーロード（過乾燥保護部材）によって吸収させるため、省エネには役立たない。
なお、この過乾燥の防止手段は、物質がマイクロ波を吸収する際の性能比較に関する誘電損失係数（εr tanδ）について、（乾燥前の被乾燥物）＞（ダミーロード）＞（乾燥完了の被乾燥物）と言う関係になっていることが必須であるという。
この論法によれば、乾燥がある程度進んだ段階で、ダミーロードが殆どのマイクロ波エネルギーを吸収してしまうことになるので、省エネの見地からはロスの多いものとなる。
Although the above-mentioned means for preventing overdrying can prevent overdrying of an object to be dried, the excess energy is absorbed by a dummy load (overdrying protection member) through which the liquid circulates. Is useless.
This means of preventing overdrying is based on the dielectric loss coefficient (εr tanδ) for the performance comparison when a substance absorbs microwaves: (Dried object before drying)> (Dummy load)> (Dried object) It is indispensable to have a relationship of “dried product”.
According to this reasoning, the dummy load absorbs most of the microwave energy when the drying progresses to some extent, so that it is lossy from the viewpoint of energy saving.
解決しようとする問題点は、被乾燥物の乾燥がある程度進み、水が蒸発するときに奪う潜熱が、被乾燥物が吸収するマイクロ波エネルギーより小さくなったときに生じる被乾燥物の異常温度上昇による不具合を防止することにある。
すなわち、被乾燥物の異常温度上昇に原因する過乾燥により、被乾燥物にひび割れや変質、焦げなどが発生することを防止する。
また、被乾燥物の過乾燥によってアプリケータ内に発生するマイクロ波放電（プラズマ）によって生じる焼損、例えば、被乾燥物、アプリケータの構成物、金属部材や冶工具、マイクロ波回路系の構成物などの焼損を防止する。
さらに、近年の環境問題から省エネ（省力エネルギー）についても重要な解決課題となっている。
The problem to be solved is that the drying of the object to be dried progresses to some extent, and the latent heat gained when the water evaporates becomes smaller than the microwave energy absorbed by the object to be dried, resulting in an abnormal temperature rise of the object to be dried. This is to prevent problems caused by
That is, it is possible to prevent cracking, alteration, scorching, and the like from occurring on an object to be dried due to overdrying caused by an abnormal temperature rise of the object to be dried.
Also, burnout caused by microwave discharge (plasma) generated in the applicator due to overdrying of the material to be dried, for example, the material to be dried, the components of the applicator, the metal member or the tool, the components of the microwave circuit system Prevent burnout.
Furthermore, energy saving (labor saving energy) has become an important solution because of environmental problems in recent years.
上記した課題に鑑み、本発明は第１の発明として、マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波をアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、アプリケータ内の電界強度を検出する電界強度モニターと、この電界強度モニターが出力するモニター信号を予め定めた閾値と比較する比較手段とを備え、前記モニター信号と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。 In view of the above problems, as a first aspect of the present invention, the microwave output from the microwave oscillator is supplied to the applicator, and the object to be dried disposed in the applicator is irradiated with the microwave, thereby the object to be dried. In the microwave drying apparatus for drying the electric field, the electric field intensity monitor for detecting the electric field intensity in the applicator, and a comparison means for comparing the monitor signal output from the electric field intensity monitor with a predetermined threshold value, Proposed is a microwave drying apparatus characterized in that the microwave power supplied to the applicator is controlled when the threshold value has a predetermined relationship.
第２の発明としては、マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を、マイクロ波回路を介してアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、前記マイクロ波回路には、サーキュレータとダミーロードの間に、前記アプリケータから前記マイクロ波発振器に向かうマイクロ波をモニターする反射波モニターを設けて形成したアイソレータを備えると共に、前記反射波モニターによってモニターした反射波電力を予め定めた閾値と比較する比較手段を設け、前記反射波電力と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。 As 2nd invention, the microwave output from the microwave oscillator is supplied to an applicator via a microwave circuit, the to-be-dried object arranged in the applicator is irradiated with the microwave, and the to-be-dried object is In the microwave drying apparatus to be dried, the microwave circuit includes an isolator formed by providing a reflected wave monitor for monitoring a microwave from the applicator to the microwave oscillator between the circulator and the dummy load. A comparison means for comparing the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor with a predetermined threshold value is provided, and the microwave power supplied to the applicator is controlled when the reflected wave power and the threshold value have a predetermined relationship. We propose a microwave drying apparatus characterized by the above-described configuration.
第３の発明としては、マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を、マイクロ波回路を介してアプリケータに供給し、アプリケータ内に配した被乾燥物にマイクロ波を照射し、被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、前記マイクロ波回路には、少なくとも、アイソレータとインピーダンス整合器とを備えると共に、さらに、このマイクロ波回路には、前記マイクロ波発振器から前記アプリケータに向かうマイクロ波をモニターする入力波モニターと、前記アプリケータから前記マイクロ波発振器に向かうマイクロ波をモニターする反射波モニターとを設け、アプリケータ内に被乾燥物を配してマイクロ波を照射し、被乾燥物が乾燥する前に前記インピーダンス整合器を調整し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下になるように設定し、さらに、反射波モニターによってモニターされる反射波電力を予め定めた閾値と比較する比較手段を設け、前記反射波電力と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。 As 3rd invention, the microwave output from the microwave oscillator is supplied to an applicator through a microwave circuit, the to-be-dried object arranged in the applicator is irradiated with the microwave, and the to-be-dried object is In the microwave drying apparatus to be dried, the microwave circuit includes at least an isolator and an impedance matching device, and the microwave circuit further monitors a microwave directed from the microwave oscillator to the applicator. Input wave monitor and a reflected wave monitor for monitoring the microwave from the applicator to the microwave oscillator, the object to be dried is placed in the applicator and irradiated with microwaves, and the object to be dried is dried. Before adjusting the impedance matching unit, the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor Is set to be equal to or less than one fifth of the incident wave power monitored by the incident wave monitor, and further provided with comparison means for comparing the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor with a predetermined threshold, Proposed is a microwave drying apparatus characterized in that the microwave power supplied to the applicator is controlled when the reflected wave power and the threshold value have a predetermined relationship.
上記した第３発明の入射波モニターとしては、マイクロ波発振器とアイソレータとの間に配置した入射波モニターとして、或いは、アイソレータとインピーダンス整合器との間に配置した入射波モニターとして形成することができる。
なお、マイクロ波発振器とアイソレータとの間に入射波モニターを配置すれば、インピーダンス整合器の調節にかかわらず入射波電力をモニターすることができるが、アイソレータとインピーダンス整合器との間に入射波モニターを配置する場合は、インピーダンス整合器を調整した反射波を少なくしなければ、真に近い入射波電力をモニターすることができない。
The incident wave monitor of the third invention described above can be formed as an incident wave monitor disposed between the microwave oscillator and the isolator, or as an incident wave monitor disposed between the isolator and the impedance matching unit. .
If an incident wave monitor is placed between the microwave oscillator and the isolator, the incident wave power can be monitored regardless of the adjustment of the impedance matcher, but the incident wave monitor is between the isolator and the impedance matcher. If the reflected wave adjusted by the impedance matching device is reduced, the incident wave power close to true cannot be monitored.
また、上記した入射波モニターに換えて、マイクロ波発振器の発信管の陽極電流から入射波電力を換算して求める構成とすることもできる。
また、反射波モニターとしては、アイソレータとインピーダンス整合器との間に配置した反射波モニター、または、アイソレータに備える反射波モニターとして形成することができる。
Moreover, it can replace with the above-mentioned incident wave monitor, and can also be set as the structure which calculates | requires incident wave electric power from the anode current of the transmission tube of a microwave oscillator.
Further, the reflected wave monitor can be formed as a reflected wave monitor disposed between the isolator and the impedance matching unit, or a reflected wave monitor provided in the isolator.
第４の発明としては、上記した第３の発明のマイクロ波乾燥装置において、被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。 As a fourth invention, in the microwave drying apparatus according to the third invention described above, the impedance matching device in a state in which the object to be dried does not exist in the applicator or the water content of the object to be dried is the smallest. A microwave drying apparatus characterized in that the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor is set to be one fifth or less of the incident wave power monitored by the incident wave monitor. suggest.
第５の発明としては、上記した第４の発明のマイクロ波乾燥装置において、被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、少なくとも周波数２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚまでの範囲で、反射波モニターによりモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。 According to a fifth invention, in the microwave drying apparatus according to the fourth invention described above, the impedance matching device in a state where the object to be dried is not present in the applicator or the water content of the object to be dried is the smallest. Is adjusted so that the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor is less than one fifth of the incident wave power monitored by the incident wave monitor at least in the frequency range of 2.44 GHz to 2.47 GHz. We propose a microwave drying apparatus characterized by the above-described configuration.
既に説明したように、被乾燥物の乾燥がある程度進むと、被乾燥物に含まれる水量が低下して、水のマイクロ波吸収率が下がる。
これらと相俟って、水の蒸発量が減少し、水が蒸発するときに奪うエネルギーが少なくなる。
このために、水が蒸発するときに奪うエネルギーに比べ被乾燥物が吸収するマイクロ波エネルギーが大きくなると、被乾燥物の温度が急上昇する。
この温度の急上昇が続くと、被乾燥物の内部の水が急激に気化したことによるひび割れや変形、被乾燥物が高温になったことによる変質や焦げなどの不具合が生じる。
これらの不具合は、乾燥が進んで、被乾燥物に含まれる水分量が減少したにも関わらず、初期と同じマイクロ波を供給していたためである。
As already explained, when the object to be dried progresses to some extent, the amount of water contained in the object to be dried decreases and the microwave absorption rate of water decreases.
Combined with these, the amount of water evaporation decreases and less energy is lost when the water evaporates.
For this reason, when the microwave energy absorbed by the object to be dried becomes larger than the energy taken when the water evaporates, the temperature of the object to be dried increases rapidly.
If the temperature continues to rise rapidly, problems such as cracks and deformation due to rapid vaporization of the water inside the object to be dried, and deterioration and scorching due to the object becoming hot have occurred.
These problems are due to the fact that the same microwave was supplied as the initial stage even though the drying progressed and the amount of water contained in the material to be dried decreased.
上記の実情に鑑み、本発明では、乾燥がある程度進んだ段階で、アプリケータ内のマイクロ波を直接的に或いは間接的にモニターし、このモニターにしたがってマイクロ波を制御（減少）することが特徴となっている。 In view of the above circumstances, the present invention is characterized in that the microwave in the applicator is directly or indirectly monitored at a stage where the drying has progressed to some extent, and the microwave is controlled (reduced) according to this monitor. It has become.
そこで、第１の発明では、アプリケータ内の電界強度を検出し、検出したモニター信号を予め定めた閾値と比較し、モニター信号が閾値に対し所定の関係になったときに、アプリケータに供給するマイクロ波の強さを減少制御する構成としてある。 Therefore, in the first invention, the electric field strength in the applicator is detected, the detected monitor signal is compared with a predetermined threshold value, and the monitor signal is supplied to the applicator when the monitor signal has a predetermined relationship with the threshold value. In this configuration, the intensity of microwaves to be controlled is reduced.
したがって、乾燥が進んで、被乾燥物に含まれる水分量が少なくなるに連れて水が吸収するマイクロ波エネルギーが少なくなり、水が蒸発するときに奪うエネルギーも小さくなるが、この段階で、マイクロ波が減少制御されるため、アプリケータ（乾燥室）内のマイクロ波の電界強度が増大しない。
したがって、乾燥がある程度進んでも被乾燥物の温度が急上昇しないから、過乾燥による不具合が生じない。
また、マイクロ波を減少制御させるので、省エネ効果を得ることができる。
Therefore, as the drying progresses and the amount of water contained in the material to be dried decreases, the microwave energy absorbed by the water decreases, and the energy taken away when the water evaporates also decreases. Since the wave is controlled to decrease, the electric field strength of the microwave in the applicator (drying chamber) does not increase.
Therefore, even if the drying progresses to some extent, the temperature of the object to be dried does not rise rapidly, so that there is no problem due to overdrying.
Moreover, since the microwave is controlled to decrease, an energy saving effect can be obtained.
なお、モニター信号を比較する閾値は、例えば、被乾燥物が過乾燥となる直前でモニター信号が達するように閾値として定めることが好ましい。
すなわち、電界強度センサーのモニター信号が上記の閾値を超えると、被乾燥物が過乾燥となることを示す閾値とするから、当該閾値は、被乾燥物の種類やマイクロ波の出力値などを考慮して、数段階的に定めた閾値として予め定めておくことが好ましい。
また、アプリケータに供給するマイクロ波の強さを減少制御する手段は、マイクロ波発振器の出力を制御する他に、複数台のマイクロ波発振器を備える場合には、マイクロ波発振器の運転台数を減らすこともできる。
The threshold for comparing the monitor signals is preferably set as the threshold so that the monitor signal reaches immediately before the material to be dried becomes overdried, for example.
In other words, if the monitor signal of the electric field intensity sensor exceeds the above threshold value, the threshold value indicates that the object to be dried becomes overdried. Thus, it is preferable that the threshold value is determined in advance as several steps.
In addition to controlling the output of the microwave oscillator, the means for reducing the intensity of the microwave supplied to the applicator reduces the number of operating microwave oscillators in the case where a plurality of microwave oscillators are provided. You can also
第２の発明は、サーキュレータとダミーロードの間に反射波モニターを設けて形成したアイソレータをマイクロ波回路に備えたので、反射波電力を精度良く検出することができる。
一般に、マイクロ波発振器からのマイクロ波が直接伝播するマイクロ波回路の主導波管部分は、アプリケータから反射される反射波電力も存在するため定在波が発生する。
したがって、反射波モニターを主導波管部分に配置する場合、定在波の大きさに応じて反射波モニターの指示値に誤差が生ずる。
その指示値も反射波モニターの設置場所を変えると、定在波の影響を直接受けて別の値になるなど指示値の信頼性がなくなる。
In the second aspect of the invention, since the microwave circuit includes an isolator formed by providing a reflected wave monitor between the circulator and the dummy load, the reflected wave power can be detected with high accuracy.
In general, a standing wave is generated in the main waveguide portion of the microwave circuit in which the microwave from the microwave oscillator directly propagates, since there is also reflected wave power reflected from the applicator.
Therefore, when the reflected wave monitor is arranged in the main waveguide portion, an error occurs in the indicated value of the reflected wave monitor according to the magnitude of the standing wave.
If the location of the reflected wave monitor is changed, the indicated value is directly affected by the standing wave and becomes a different value. For example, the indicated value becomes unreliable.
したがって、主導波管部分に反射波モニターを配置する場合は、反射波モニターとアプリケータとの間にインピーダンス整合器を設置し、アプリケータから反射される反射波電力に対し逆位相の波を生じさせて反射波電力を打ち消し、定在波を小さく抑制し、反射波モニターの指示値を真に近づけることが行われている。 Therefore, when a reflected wave monitor is placed in the main waveguide part, an impedance matching device is installed between the reflected wave monitor and the applicator, and a wave having an opposite phase to the reflected wave power reflected from the applicator is generated. Thus, the reflected wave power is canceled, the standing wave is suppressed to be small, and the indicated value of the reflected wave monitor is made close to true.
これに対し、第２の発明では、サーキュレータとダミーロードの間に、反射波モニターを設けた構成のアイソレータをマイクロ波回路に配置しているので、反射波電力がサーキュレータで曲げられてダミーロードに向かい、ダミーロードによって吸収される。
このことから、主導波管部分にどれだけの定在波が発生しても、定在波の影響を受けないから、真値に近い指示値を示す反射波モニターとなる。
また、インピーダンス整合器を配置する必要がない。
On the other hand, in the second invention, an isolator having a reflected wave monitor is arranged between the circulator and the dummy load in the microwave circuit, so that the reflected wave power is bent by the circulator and becomes a dummy load. Opposite, absorbed by dummy load.
Therefore, no matter how much standing wave is generated in the main waveguide portion, it is not affected by the standing wave, so that it becomes a reflected wave monitor showing an indication value close to the true value.
Moreover, it is not necessary to arrange an impedance matching device.
したがって、被乾燥物の乾燥が進むと、アプリケータからマイクロ波回路に伝播する反射波電力が増えるから、アイソレータに設けた前記の反射波モニターによってモニターされる反射波電力が閾値と所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを減少制御することによって、被乾燥物の過乾燥による不具合を防止することができ、同時に、省エネ効果を得ることができる。 Therefore, as the drying of the object to be dried proceeds, the reflected wave power propagating from the applicator to the microwave circuit increases. Therefore, the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor provided in the isolator has a predetermined relationship with the threshold value. When this happens, by reducing the microwave power supplied to the applicator, it is possible to prevent problems due to overdrying of the object to be dried, and at the same time, an energy saving effect can be obtained.
なお、複数台のマイクロ波発振器を備える場合には、自身のマイクロ波発振器が出力したマイクロ波による反射波電力の他に、他のマイクロ波発振器が出力したマイクロ波も、このマイクロ波回路に結合してこのマイクロ波回路内を伝播して発振器の方向に向かうので、前記した反射波モニターによりモニターする反射波電力は、自身の反射波電力と他の発振器からのマイクロ波が結合してこのマイクロ波回路内を伝播して発振器の方向に向かうマイクロ波の総和（これを『他からのマイクロ波を含んだ反射波電力』と称す。）になる。
自身の反射波電力も、他の発振器から結合してマイクロ波回路内に伝播して発振器の方向に向かうマイクロ波も、乾燥が進むに連れて増大するので、前記した反射波モニターによりモニターする他からのマイクロ波を含んだ反射波電力に対し、閾値と比較し、所定の関係が成立したときマイクロ波パワーを減少制御する。
When multiple microwave oscillators are provided, in addition to the reflected wave power from the microwaves output from the own microwave oscillator, the microwaves output from other microwave oscillators are also coupled to this microwave circuit. Therefore, the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor is combined with the reflected wave power of the own oscillator and the microwaves from other oscillators. The sum of microwaves propagating in the wave circuit toward the oscillator (this is called “reflected wave power including microwaves from other sources”).
Since the reflected wave power of the own wave is coupled from other oscillators and propagates in the microwave circuit and travels in the direction of the oscillator, the microwave increases as the drying progresses. The reflected wave power including the microwave from is compared with a threshold value, and when a predetermined relationship is established, the microwave power is controlled to decrease.
第３の発明は、入射波モニター、反射波モニター、インピーダンス整合器をマイクロ波回路に備え、アプリケータ内に配置した被乾燥物が乾燥前にあるときインピーダンス整合器を調節し、反射波モニターによりモニターされる反射波電力が入射波モニターによりモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定することに特徴がある。 According to a third aspect of the present invention, an incident wave monitor, a reflected wave monitor, and an impedance matching unit are provided in a microwave circuit, and the impedance matching unit is adjusted when an object to be dried placed in the applicator is before drying. A characteristic is that the reflected wave power to be monitored is set to be one fifth or less of the incident wave power monitored by the incident wave monitor.
この第３発明においても、アプリケータからマイクロ波回路に伝播する反射波電力が反射波モニターによってモニターされるから、被乾燥物の乾燥が進み、反射波電力が増大すると、第２の発明と同様に、前記した反射波モニターによってモニターされた反射波電力と閾値との所定の関係が成立するから、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを減少制御することによって、被乾燥物の過乾燥による不具合を防止することができる。 Also in the third aspect of the invention, the reflected wave power propagating from the applicator to the microwave circuit is monitored by the reflected wave monitor. Therefore, if the dried object advances and the reflected wave power increases, the same as in the second aspect of the invention. In addition, since the predetermined relationship between the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor and the threshold value is established, by reducing the microwave power supplied to the applicator, problems due to overdrying of the object to be dried can be obtained. Can be prevented.
上記第３の発明では、予めインピーダンス整合器を調節して反射波電力を入射波電力の５分の１以下となるように設定しているので、インピーダンス整合器の調節位置を基準にしてアプリケータに向かうマイクロ波（入射波電力−反射波電力＝透過波電力）を大きくすることができる。 In the third invention, the impedance matching device is adjusted in advance so that the reflected wave power is set to be one fifth or less of the incident wave power. Therefore, the applicator is set based on the adjustment position of the impedance matching device. The microwave (incident wave power-reflected wave power = transmitted wave power) directed to can be increased.
すなわち、被乾燥物に作用するマイクロ波が増加できる分、マイクロ波発振器が出力するマイクロ波を下げることができるので、省エネ効果を得ることができる。
また、予め反射波電力を小さく設定しているので、乾燥が進んだときに反射波モニターによってモニターされる反射波電力の増大分の比率を大きくできるから、閾値の設定が容易となる。
In other words, since the microwaves acting on the object to be dried can be increased, the microwaves output from the microwave oscillator can be lowered, so that an energy saving effect can be obtained.
In addition, since the reflected wave power is set to be small in advance, the ratio of the increase in the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor when drying progresses can be increased, so that the threshold value can be easily set.
第４の発明は、被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定することが特徴となっている。
このように設定すれば、アプリケータ内にどのような被乾燥物を入れても、反射波電力が入射波電力の５分の１以下になるので、異なる被乾燥物を入れる度にインピーダンス整合器を調節する必要がない。
その他は、第３の発明と同様の効果を得ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor is adjusted by adjusting the impedance matching unit in a state where the object to be dried is not present in the applicator or in a state where the moisture content of the object to be dried is the smallest. Is set to be 1/5 or less of the incident wave power monitored by the incident wave monitor.
If set in this way, no matter what object to be dried is put in the applicator, the reflected wave power is 1/5 or less of the incident wave power. There is no need to adjust.
In other respects, the same effects as those of the third invention can be obtained.
第５の発明は、被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、少なくとも周波数２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚまでの範囲で、反射波モニターによりモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定することが特徴となっている。
このように、周波数２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚまでの範囲で、反射波電力を入射波電力の５分の１以下となるように設定しているので、第４の発明と同様に、アプリケータ内に異なる被乾燥物を入れる度にインピーダンス整合器を調節する必要がなく、その上、マイクロ波発振器のマグネトロン、６ロット１２０本の周波数データから推定される周波数管理規格が２．４５ＧＨｚから２．４６５ＧＨｚまでの範囲であることから、消耗品であるマグネトロンを交換してもインピーダンス整合器の調整、調節が不要となる。
According to a fifth aspect of the present invention, the impedance matching device is adjusted in a state where the object to be dried is not present in the applicator or in a state where the moisture content of the object to be dried is the smallest, so that the frequency is at least from 2.44 GHz to 2.47 GHz. In this range, the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor is set to be one fifth or less of the incident wave power monitored by the incident wave monitor.
Thus, since the reflected wave power is set to be 1/5 or less of the incident wave power in the frequency range of 2.44 GHz to 2.47 GHz, the applicator is similar to the fourth invention. It is not necessary to adjust the impedance matching device each time a different object is put in the inside, and the frequency management standard estimated from the frequency data of 120 magnets of the magnetron of the microwave oscillator and 2.45 GHz to 2.45 GHz. Since the range is up to 465 GHz, adjustment and adjustment of the impedance matching unit are not required even if the magnetron which is a consumable item is replaced.
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は、第１実施形態として示したオーブン式のマイクロ波乾燥装置の断面図である。
図示するように、マイクロ波発振器１１は、マイクロ波発振デバイスとしてマグネトロン１２を備え、このマグネトロン１２のアンテナが高周波結合器１３に連結されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the oven-type microwave drying apparatus shown as the first embodiment.
As shown in the figure, the
高周波結合器１３は、サーキュレータ１４、導波管１５など共にマイクロ波回路１６を形成し、導波管１５の一端がアプリケータ１７の壁１７ａの外面に接続されている。
また、アプリケータ１７の壁１７ａの内面には、前記導波管１５に連通させた照射アンテナ１８が設けてある。
なお、サーキュレータ１４には、図示しないダミーロードを設け、これらサーキュレータとダミーロードとでアイソレータを形成している。
The high-
An
The
一方、アプリケータ１７の壁１７ａの内面には、受信アンテナ１９を取り付け、さらに、その壁１７ａの外面には、前記の受信アンテナ１９に連結した同軸導波管変換器２０を取り付け、これら、受信アンテナ１９と同軸導波管変換器２０とで電界強度センサー２１が形成してある。
なお、この電界強度センサー２１によれば、アプリケータ１７内の電界強度信号が同軸導波管変換器２０の同軸端子２０ａより出力されるから、電界強度信号が整流・増幅回路（ダイオードと増幅器を備える）２２によって整流増幅されてメータなどの表示器２３に送られる。
On the other hand, a receiving
According to the electric
上記のように構成したマイクロ波乾燥装置は、マイクロ波発振器１１から出力されたマイクロ波がマイクロ波回路系１６を伝播して照射アンテナ１８からアプリケータ１７内に照射される。
したがって、アプリケータ１７内のターンテーブル２４に載置させた被乾燥物１０にマイクロ波が照射され、被乾燥物１０が乾燥される。
なお、照射アンテナ１８は、指向性や放射方向を制御できるので便利であるが、マイクロ波乾燥装置としての機能上は、必ずしも必要ではなく、無くても被乾燥物１０を乾燥させることができる。
In the microwave drying apparatus configured as described above, the microwave output from the
Therefore, the object to be dried 10 placed on the
The
一方、被乾燥物の乾燥がある程度進むと、被乾燥物１０に含まれる水量が低下するので、水の蒸発量が減少し、水が蒸発するときに奪うエネルギーが少なくなる。
したがって、被乾燥物１０が吸収するマイクロ波エネルギーが減少するため、マイクロ波の電界強度が増加するようになる。
On the other hand, when the material to be dried progresses to some extent, the amount of water contained in the material to be dried 10 decreases, so that the amount of water evaporated decreases and less energy is lost when the water evaporates.
Therefore, the microwave energy absorbed by the material to be dried 10 decreases, and the electric field strength of the microwave increases.
このことから、マイクロ波の電界強度が予め定めた閾値に達するようになるので、そのときに、マイクロ波発振器１１のマイクロ波出力を減少制御する。
具体的には、マイクロ波の電界強度が増加すると、電界強度センサー２１によって検出される電界強度信号が大きくなり、表示器２３の表示が所定表示値（閾値相当の表示値）に達する表示となるから、その表示から被乾燥物１０の乾燥状態を判断し、マイクロ波発振器１１のマイクロ波出力を減少制御する。
これによって、被乾燥物１０の過乾燥による不具合を防止することができる。
From this, the electric field intensity of the microwave reaches a predetermined threshold value, and at that time, the microwave output of the
Specifically, when the electric field intensity of the microwave increases, the electric field intensity signal detected by the electric
Thereby, the malfunction by the overdrying of the to-
図２は、電界強度センサーの他の構成例を示す。
この構成例の電界強度センサー２５は、上記した受信アンテナ１８と同様の受信アンテナ２６と、アプリケータ１７の壁外面に取り付けたパワーモニター２７と、ダミーロード２８とによって構成したあり、パワーモニター２７よって検出した電界強度信号を整流、・増幅回路２２で整流増幅して表示器２３に送り、上記同様に表示器２３の表示から被乾燥物の乾燥状態を判断する。
なお、電界強度センサー２１、２５を構成する受信アンテナ１９、２６は必ずしも備えなくともよい。
FIG. 2 shows another configuration example of the electric field strength sensor.
The electric
Note that the receiving
なお、マイクロ波パワーの減少制御は、表示器２３の表示にしたがってマイクロ波発振器１１の出力を手動制御する他に、整流・増幅回路２２が出力する電界強度信号が所定の閾値に達した時に、マイクロ波発振器１１の出力を電気的に減少制御する制御回路を設けることができる。
In addition to the manual control of the output of the
図３は、第２実施形態として示した連続式（コンベア方式）のマイクロ波乾燥装置の側面図、図４は同マイクロ波乾燥装置の平面図、図５は図３上のＡ−Ａ線に沿って切断した同マイクロ波乾燥装置の断面図である。
この第２実施形態のマイクロ波乾燥装置は、アプリケータ３１がＮｏ．１加熱ゾーン３２〜Ｎｏ．６加熱ゾーン３７を有する構成となっている。
FIG. 3 is a side view of a continuous (conveyor type) microwave drying apparatus shown as the second embodiment, FIG. 4 is a plan view of the microwave drying apparatus, and FIG. 5 is a line AA in FIG. It is sectional drawing of the same microwave drying apparatus cut | disconnected along.
In the microwave drying apparatus of the second embodiment, the
そして、Ｎｏ．１加熱ゾーン３２には、上部に２台のマイクロ波発振器３８、３９を、下部に２台のマイクロ波発振器４０、４１を備え、上部のマイクロ波発振器３８、３９からはマイクロ波回路４２、４３を介し、下部のマイクロ波発振器４０、４１からはマイクロ波回路４４、４５を介してアプリケータ３１のＮｏ．１加熱ゾーン３２にマイクロ波を供給するようにしてある。
なお、マイクロ波回路４２〜４５は、第１実施形態のマイクロ波回路と同じ構成のものである。
And No. In one
The
また、アプリケータ３１の壁３１ａには、Ｎｏ．１加熱ゾーン３２のマイクロ波電界強度を検出する電界強度センサー４６が設けてある。
なお、この電界強度センサー４６は、第１実施形態の電界強度センサー２１或いは２５と同様のもので、この電界強度センサー４６が出力する電界強度信号にしたがってマイクロ波発振器３８〜４１の出力を減少制御する。
この電界強度センサー４６は、第１実施形態の電界強度センサー２１或いは図２に示した電界強度センサー２５と同じ構成のもので、出力する電界強度信号が第１実施形態同様に、整流・増幅回路により整流増幅され、整流増幅された電界強度信号が表示器によって表示されるようになっている。
Further, the
The electric
The electric
その他の加熱ゾーン各々についても同様に、上部に２台、下部に２台のマイクロ波発振器を備え、各マイクロ波発振器からマイクロ波回路系を介して各々の加熱ゾーンにマイクロ波を供給する構成としてあり、また、各加熱ゾーンのマイクロ波電界強度を検出する電界強度センサーが設けてある。 Similarly, each of the other heating zones has two microwave oscillators in the upper part and two in the lower part, and a microwave is supplied from each microwave oscillator to each heating zone via the microwave circuit system. In addition, an electric field strength sensor for detecting the microwave electric field strength of each heating zone is provided.
この第２実施形態のマイクロ波乾燥装置は、被乾燥物１０をコンベアベルト４７に載せて矢印４８の方向に移送し、アプリケータ３１内でマイクロ波を照射し乾燥させる。
また、アプリケータ３１の最初のゾーン、すなわち、Ｎｏ．１加熱ゾーン３２の入り口側と、最後のゾーン、すなわち、Ｎｏ．６加熱ゾーン３７の出口側とにはフィルタゾーン４９を配置し、さらに、それらフィルタゾーン４９の外側にシヤッタ５０が設けてある。
In the microwave drying apparatus according to the second embodiment, the object to be dried 10 is placed on the
In addition, the first zone of the
したがって、被乾燥物１０が入り口側からシヤッタに接近すると、マイクロ波の供給を停止し、シヤッタを開いて被乾燥物１０をアプリケータ３１内に送り、その後、シヤッタを閉めてマイクロ波を供給する。
被乾燥物１０が出口側のシヤッタに接近したときも同様に、マイクロ波の供給を停止してシヤッタを開き、被乾燥物１０を送り出した後、シヤッタを閉めてマイクロ波を供給する。
Therefore, when the object to be dried 10 approaches the shutter from the entrance side, the supply of the microwave is stopped, the shutter is opened, the object to be dried 10 is sent into the
Similarly, when the object to be dried 10 approaches the exit-side shutter, the supply of microwaves is stopped and the shutter is opened. After the object to be dried 10 is sent out, the shutter is closed and the microwave is supplied.
しかしながら、このようにマイクロ波発振器のＯＮ、ＯＦＦを繰り返すと、マグネトロンの寿命を縮めるので、入り口側と出口側にそれぞれに２重のシヤッタを設けることが好ましい。
すなわち、このように設けた２重のシヤッタの入り口側では、外側のシヤッタを開いて被乾燥物１０を内側のシヤッタに向けて送り、続いて、外側のシヤッタを閉めて内側のシヤッタを開き、被乾燥物１０をアプリケータ３１内に送り、その後、内側のシヤッタを閉め、外側のシヤッタを開けるようにシヤッタ動作させる。
出口側のシヤッタも同様のシヤッタ動作となる。
上記のようにシヤッタ動作を繰り返せば、マイクロ波を連続して供給できるので、マグネトロンの寿命に有利となる。
However, if the microwave oscillator is repeatedly turned on and off in this way, the life of the magnetron is shortened, so it is preferable to provide double shutters on the entrance side and the exit side, respectively.
That is, on the entrance side of the double shutter provided in this way, the outer shutter is opened and the object to be dried 10 is sent toward the inner shutter, and then the outer shutter is closed and the inner shutter is opened. The object to be dried 10 is fed into the
The shutter on the exit side has the same shutter operation.
If the shutter operation is repeated as described above, microwaves can be continuously supplied, which is advantageous for the life of the magnetron.
上記した第２実施形態のマイクロ波乾燥装置においても、被乾燥物１０の乾燥が進むと、電界強度センサーの電界強度信号にしたがってマイクロ波発振器の出力パワーが減少制御される。
例えば、Ｎｏ．１加熱ゾーン３２については、電界強度センサー４６が出力する電界強度信号が所定の閾値に達しとき、マイクロ波発振器３８〜４５のマイクロ波出力を減少制御し、被乾燥物１０の過乾燥を防止する。
なお、マイクロ波出力の減少制御については、下部のマイクロ波発振器４０、４１の運転を停止させ、上部のマイクロ波発振器３８、３９を運転すると言うように、運転中のマイクロ波発振器の台数を減少させてもよい。
更に、上記した第２実施形態では、マイクロ波乾燥装置の各々の加熱ゾーンに電界強度センサーを付けたが、必ずしも全ての加熱ゾーンに電界強度センサーを付ける必要は無い。
例えば、前半の３個の加熱ゾーンを１つのブロックとして、Ｎｏ．３加熱ゾーンに設置した電界強度センサーの出力信号で、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の加熱ゾーンのマイクロ波出力を減少制御して、後半の３個の加熱ゾーンはそれぞれの加熱ゾーンに設置した電界強度センサーの出力信号でそれぞれの加熱ゾーンのマイクロ波出力を減少制御させる。
あるいは、例えば、偶数番号のＮｏ．２、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６の加熱ゾーンに電界強度センサーを付けて、Ｎｏ．１とＮｏ．２の加熱ゾーンのマイクロ波出力は、Ｎｏ．２の加熱ゾーンに取り付けた電界強度センサーの出力信号で減少制御させるとか、また、電界強度センサーを付けた加熱ゾーンだけを減少制御させてもよい。
Also in the microwave drying apparatus of the second embodiment described above, when the object to be dried 10 is dried, the output power of the microwave oscillator is controlled to decrease according to the electric field intensity signal of the electric field intensity sensor.
For example, no. For the one
As for the reduction control of the microwave output, the operation of the
Further, in the above-described second embodiment, the electric field strength sensor is attached to each heating zone of the microwave drying apparatus, but it is not always necessary to attach the electric field strength sensor to all the heating zones.
For example, with the first three heating zones as one block, No. 3 The output signal of the electric field strength sensor installed in the heating zone. 1-No. By reducing the microwave output of the three heating zones, the latter three heating zones are controlled to decrease the microwave output of each heating zone by the output signal of the electric field intensity sensor installed in each heating zone.
Or, for example, even number No. 2, no. 4, no. An electric field strength sensor is attached to the heating zone of No. 6, and no. 1 and No. The microwave output of No. 2 heating zone is No. 2. The reduction control may be performed by the output signal of the electric field strength sensor attached to the two heating zones, or only the heating zone to which the electric field strength sensor is attached may be controlled to decrease.
また、このように行うマイクロ波出力の減少制御については、マイクロ波発振器を手動制御してもよく、また、電界強度センサーが出力する電界強度信号が閾値に達しときに動作する制御回路によってマイクロ波発振器を電気的に制御する構成とすることもできる。 As for the reduction control of the microwave output performed in this way, the microwave oscillator may be manually controlled, or the microwave is controlled by a control circuit that operates when the electric field intensity signal output from the electric field intensity sensor reaches a threshold value. A configuration in which the oscillator is electrically controlled may be employed.
図６は第３実施形態として示したオーブン式のマイクロ波乾燥装置の断面図である。
図６において、５１はマイクロ波発振器を示し、このマイクロ波発振器５１が出力するマイクロ波が、高周波結合器５２、サーキュレータ５３、導波管５４からなるマイクロ波回路５５を介してアプリケータ５６に送られる。
なお、アプリケータ５６内にはマイクロ波回路５５に連通させた照射アンテナ５７を設け、また、サーキュレータ５３にはダミーロード（図示省略）が備えてある。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an oven-type microwave drying apparatus shown as the third embodiment.
In FIG. 6,
The
さらに、この第３実施形態では、今１つのマイクロ波発振器５８を設け、このマイクロ波発振器５８が出力するマイクロ波を上記同様のマイクロ波回路５９と照射アンテナ６０とを介してアプリケータ５６内に伝播するようになっている。
上記した第３実施形態は、第１実施形態と同様に、ターンテーブル６１に載せた被乾燥物１０にマイクロ波を照射して乾燥させるが、特に、本実施形態の場合は、マイクロ波回路５５、５９に備えるパワーモニターを電界強度の検出手段として利用する構成としたことに特徴がある。
Furthermore, in the third embodiment, a
In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the object to be dried 10 placed on the
図７、図８は、マイクロ波回路５５、５９の従来例を示した簡略構成図である。
図７のマイクロ波回路は、サーキュレータ５３のアプリケータ側にパワーモニター６２を設けた構成のものである。
なお、サーキュレータ５３には、ダミーロード６３を設けてアイソレータとして構成してある。
7 and 8 are simplified configuration diagrams showing a conventional example of the
The microwave circuit in FIG. 7 has a configuration in which a
The
図７に示すマイクロ波回路は、アプリケータ５６からの反射電力が数％を超えると、パワーモニター６２の入力波電力の指示値も反射波電力の指示値もそれらの誤差が大きくなる。
その上、パワーモニター６２を挿入する位置を変えると、その指示値が変化するので注意が必要である。
In the microwave circuit shown in FIG. 7, when the reflected power from the
In addition, if the position where the
元々、パワーモニター６２は、図８に示すように、スタブチューナー（インピーダンス整合器）６４を使ってアプリケータ５６から反射してマイクロ波発振器５１に向かう反射波に対し、大きさが同じ逆位相の反射波をスタブチューナー６４で作ることにより、アプリケータ５６からの反射波を打ち消し、スタブチューナー６４の入り口において、アプリケータ５６へ向かうマイクロ波の電力をマイクロ波発振器５１が出力するマイクロ波とするためのデバイスである。
但し、通過損失が大きいサーキュレータを使用する場合は、スタブチューナー６４の入り口でのマイクロ波出力は、「マイクロ波発振器５１の出力」から「サーキュレータの通過損失」を引いた値となる。
Originally, as shown in FIG. 8, the
However, when a circulator having a large passage loss is used, the microwave output at the entrance of the
図９は、上記した第３実施形態のマイクロ波乾燥装置に備えたマイクロ波回路５５の第１構成例を示し、アイソレータを構成するサーキュレータ５３とダミーロード６３との間にパワーモニター６２を連結した構成としてある。
このように構成したマイクロ波回路５５は、アプリケータ５６から反射される反射電力が全てダミーロード６３によって吸収されるので、定在波が発生せず、パワーモニター６２の指示値から、反射波電力が精度良くモニターすることができる。
FIG. 9 shows a first configuration example of the
In the
すなわち、マイクロ波回路５５を図９に示すように構成すれば、アプリケータ５６からの反射波電力がパワーモニター６２によって高精度に検出できるから、その検出信号が所定の閾値に達したとき、マイクロ波発振器５１の出力パワーを減少制御すれば、上記同様に被乾燥物の過乾燥による不具合を防ぐことができる。
なお、マイクロ波回路５５について説明したが、マイクロ波回路５９については、従来例と同様の構成にするか、また、図９に示すマイクロ波回路構成とするかは任意である。
That is, if the
Although the
図１０は、マイクロ波回路５５の第２構成例を示す。
この第２構成例は、図９に示すマイクロ波回路において、サーキュレータ５３のアプリケータ５６側にスタブチューナー６４を連結した構成としてある。
このように構成したマイクロ波回路５５は、被乾燥物１０をアプリケータ５６内に配置し、乾燥前にスタブチューナー６４を調整してパワーモニター６２の反射波電力の指示値をゼロにする。
このようにすれば、被乾燥物１０の乾燥が進んで反射波電力が増加すれば、その反射波電力の増加分がパワーモニター６２の表示値より分かるので、閾値の設定が容易となる。
FIG. 10 shows a second configuration example of the
In the second configuration example, a
The
In this way, if the object to be dried 10 is further dried and the reflected wave power increases, the increase in the reflected wave power can be determined from the display value of the
ただし、アプリケータ５６内の所定の位置に、乾燥前の被乾燥物１０を配置してスタブチューナー６４を調節する際に、パワーモニター６２の反射波電力の指示値を必ずしもゼロにする必要はなく、進行波電力の５分の１以下であれば、閾値の設定が比較的容易であることを確認している。
However, when adjusting the
図１１は、マイクロ波回路５５の第３構成例を示す。
この第３構成例は、図９に示したマイクロ波回路において、ダミーロード６３の導波管に小孔６３ａを形成し、パワーモニター６２を省略した構成としてある。
ダミーロード６３の小孔６３ａから漏れ出る僅かなマイクロ波を検波増幅すると、その検波増幅信号値はアプリケータ５６から反射する反射波電力のモニター値となるので、高価なパワーモニター６２を使用しないで、過乾燥による不具合を防ぐことができる。
FIG. 11 shows a third configuration example of the
This third configuration example has a configuration in which a
When a slight microwave leaking from the
図１２はマイクロ波回路５５の第４構成例を示す。
この第４構成例は、図１１のマイクロ波回路５５において、サーキュレータ５３とマイクロ波発振器５１との間にパワーモニター６５を設けると共に、サーキュレータ５３のアプリケータ側にスタブチューナー６４を設けた構成としてある。
このように構成したマイクロ波回路５５は、マイクロ波発振器５１が出力するマイクロ波をパワーモニター６５によって検出できるので、減少制御したマイクロ波をモニターすることができる。
また、万一、サーキュレータ５３が故障したときでも、パワーモニター６５によって反射波電力が検出できるので、サーキュレータ５３の故障診断が可能になる。
FIG. 12 shows a fourth configuration example of the
In the fourth configuration example, in the
Since the
In addition, even if the
図１３はマイクロ波回路５５の第５構成例を示す。
この第５構成例は、図１０に示したマイクロ波回路５５において、サーキュレータ５３とマイクロ波発振器５１との間にパワーモニター６５を設けた構成としてある。
このように構成しても図１２のマイクロ波回路５５と同様の効果を得ることができる。
FIG. 13 shows a fifth configuration example of the
In the fifth configuration example, a
Even if comprised in this way, the effect similar to the
図１４は、マイクロ波回路５５の第６構成例を示す。
この第６構成例は、図８に示したマイクロ波回路５５において、サーキュレータ５３とパワーモニター６２との間に入射波モニターとしてのパワーモニター６５を設けた構成としてある。
このように構成しても図１３のマイクロ波回路５５と同様の効果を得ることができる。
FIG. 14 shows a sixth configuration example of the
In the sixth configuration example, a
Even if configured in this way, the same effect as the
図１５は、マイクロ波回路５５の第７構成例を示す。
この第７構成例は、図８に示したマイクロ波回路５５において、パワーモニター６２に換えて、入射波電力と反射波電力とをモニターすることができる１つのパワーモニター６６を設けた構成としてある。
このように構成しても図１３、図１４のマイクロ波回路５５と同様の効果を得ることができる。
なお、ＰＭ１は入射波電力のモニター信号、ＰＭ２は反射波電力のモニター信号を示す。
FIG. 15 shows a seventh configuration example of the
In the seventh configuration example, in the
Even if comprised in this way, the effect similar to the
Note that PM1 is a monitor signal of incident wave power, and PM2 is a monitor signal of reflected wave power.
上記した第１〜第５構成例のマイクロ波回路５５は、オーブン式のマイクロ波乾燥装置に限らず、図３〜図５に示した連続式（コンベア式）についても同様に実施することができる。
スタブチューナー６４は、インピーダンスをマッチングする機能があればよいから、その他のものであってもよい。
しかし、１台のマイクロ波発振器が５ｋＷ〜１０ｋＷの場合は、信頼性の面からＥＨチューナーが好ましい。
The
Since the
However, when one microwave oscillator is 5 kW to 10 kW, an EH tuner is preferable from the viewpoint of reliability.
図１０、図１２、図１３、図１４、図１５に示すようなスタブチューナー６４を備えるマイクロ波回路５５を装備する第３の実施形態のマイクロ波乾燥装置では、被乾燥物１０をアプリケータ５６内に入れた状態でスタブチューナー６４を調節し、乾燥前の被乾燥物１０を使って、反射波電力を少なくするように設定した。
In the microwave drying apparatus according to the third embodiment equipped with the
しかし、その他に、被乾燥物１０をアプリケータ５６内に入れない状態でスタブチューナー６４を調整し、反射波電力をなくすように設定すれば、アプリケータ５６に被乾燥物１０を入れると、反射波電力が少なくなるように作用するから、省エネに有利なマイクロ波乾燥装置となる。
なお、スタブチューナー６４をこのように使うと、被乾燥物１０の乾燥が進んだとき、反射電力量が被乾燥物１０の無い状態に近づくようになる。
However, in addition, if the
If the
しかしながら、アプリケータ５６内に被乾燥物１０が無いときには、反射電力量が少なくなるように設定されているため、上記のように乾燥が進んで反射電力量が被乾燥物１０の無い状態に近づくと、過乾燥による不具合を防ぐための閾値
の設定が困難になる場合がある。
However, when there is no object to be dried 10 in the
このような場合は、第１の実施形態において説明した電界強度センサー２１や図２に示した電界強度センサー２５を備える。
マイクロ波発振器の全数には、スタブチューナーを設け、被乾燥物の無い状態でマッチング調整し、省エネの目的を達成すると共に、アプリケータ内の電界強度を電界強度センサーでモニターし、マイクロ波パワーの減少制御を行う。
このように構成すれば、省エネの目的と過乾燥による不具合の防止とを達成することができる。
In such a case, the electric
All the microwave oscillators are equipped with stub tuners, and matching adjustment is performed in the absence of an object to be dried to achieve the purpose of energy saving, and the electric field strength in the applicator is monitored by the electric field strength sensor. Reduce control.
If comprised in this way, the objective of energy saving and the prevention of the malfunction by overdrying can be achieved.
また、連続式のマイクロ波乾燥装置や複数のマイクロ波発振器を備えたオーブン式のマイクロ波乾燥装置の場合は、例えば、各加熱ゾーンの１台のマイクロ波発振器は、過乾燥による不具合の防止のために、乾燥前の被乾燥物を使ってスタブチューナーのマッチング調整を行い、その他のマイクロ波発振器については、省エネの目的で、被乾燥物の無い状態でスタブチューナーのマッチング調整するように構成すれば、過乾燥による不具合の防止と省エネとをバランス良く達成することができる。 Further, in the case of an oven-type microwave drying apparatus equipped with a continuous microwave drying apparatus or a plurality of microwave oscillators, for example, one microwave oscillator in each heating zone can prevent problems caused by overdrying. Therefore, stub tuner matching adjustment is performed using the material to be dried before drying, and other microwave oscillators are configured to adjust the matching of the stub tuner in the absence of the material to be dried for the purpose of energy saving. Thus, it is possible to achieve a good balance between prevention of problems due to overdrying and energy saving.
一方、マイクロ波発振器を構成するマグネトロンは、交換する毎にスタブチューナーのマッチング調整が適切かの確認が必要になる。
これは、マグネトロンを同じ無反射条件で動作させても、マグネトロンには製造上のバラツキがあるために、個々のマグネトロンの発振周波数が異なるためである。
すなわち、マグネトロンの発振周波数の変化により波長も変化するので、スタブチューターで形成したインピーダンスも変化しマッチングが崩れてしまうからである。
On the other hand, each time the magnetron constituting the microwave oscillator is replaced, it is necessary to check whether the matching adjustment of the stub tuner is appropriate.
This is because even if the magnetrons are operated under the same non-reflective condition, the oscillation frequency of each magnetron is different due to manufacturing variations.
That is, because the wavelength also changes due to the change in the oscillation frequency of the magnetron, the impedance formed by the stub tutor also changes and the matching is lost.
しかし、アイソレータを備えたマイクロ波乾燥装置では、マグネトロンはほとんど整合状態（無反射状態）で駆動するので、スタブチューナーのインピーダンス変化が問題となる。
しかしながら、実際には、３０ＭＨｚ程度のバラツキが許容されている。
However, in a microwave drying apparatus equipped with an isolator, the magnetron is driven in a substantially matched state (non-reflective state), so that a change in impedance of the stub tuner becomes a problem.
However, in practice, a variation of about 30 MHz is allowed.
したがって、マグネトロンの周波数規格値である２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚの変化範囲に対し、スタブチューナーを再調整する必要がないように、つまり、ブロードの周波数特性を持つように、最初にチューナーを調整し、固定する。
そのため、２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚの周波数範囲で、例えば、反射波電力が進行波電力の５分の１以下になるように、スタブチューナーを調整することが好ましい。
Therefore, the tuner is first adjusted so that it is not necessary to readjust the stub tuner for the change range of 2.44 GHz to 2.47 GHz, which is the frequency standard value of the magnetron, that is, to have a broad frequency characteristic. And fix.
Therefore, it is preferable to adjust the stub tuner so that, for example, the reflected wave power is 1/5 or less of the traveling wave power in the frequency range of 2.44 GHz to 2.47 GHz.
マイクロ波を被乾燥物に照射して乾燥させるマイクロ波乾燥装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a microwave drying apparatus that irradiates an object to be dried with microwaves to dry the object.
１０ 被乾燥物
１１ マイクロ波発振器
１２ マグネトロン
１３ 高周波結合器
１４ サーキュレータ
１５ 導波管
１６ マイクロ波回路
１７ アプリケータ
１８ 照射アンテナ
１９ 受信アンテナ
２０ 同軸導波管変換器
２１ 電界強度センサー
DESCRIPTION OF
Claims (5)
アプリケータ内の電界強度を検出する電界強度モニターと、
この電界強度モニターが出力するモニター信号を予め定めた閾値と比較する比較手段とを備え、
前記モニター信号と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。 In the microwave drying apparatus that supplies the microwave output from the microwave oscillator to the applicator, irradiates the object to be dried arranged in the applicator with the microwave, and dries the object to be dried.
An electric field strength monitor for detecting the electric field strength in the applicator;
Comparing means for comparing the monitor signal output from the electric field intensity monitor with a predetermined threshold value,
A microwave drying apparatus, wherein the microwave power supplied to the applicator is controlled when the monitor signal and the threshold value have a predetermined relationship.
前記マイクロ波回路には、サーキュレータとダミーロードの間に、前記アプリケータから前記マイクロ波発振器に向かうマイクロ波をモニターする反射波モニターを設けて形成したアイソレータを備えると共に、
前記反射波モニターによってモニターした反射波電力を予め定めた閾値と比較する比較手段を設け、
前記反射波電力と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。 In a microwave drying device that supplies microwaves output from a microwave oscillator to an applicator via a microwave circuit, irradiates the object to be dried disposed in the applicator with microwaves, and dries the object to be dried. ,
The microwave circuit includes an isolator formed by providing a reflected wave monitor for monitoring the microwave from the applicator to the microwave oscillator between the circulator and the dummy load.
Comparing means for comparing the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor with a predetermined threshold value,
A microwave drying apparatus, wherein the microwave power supplied to the applicator is controlled when the reflected wave power and the threshold value have a predetermined relationship.
前記マイクロ波回路には、少なくとも、アイソレータとインピーダンス整合器とを備えると共に、
さらに、このマイクロ波回路には、前記マイクロ波発振器から前記アプリケータに向かうマイクロ波をモニターする入力波モニターと、前記アプリケータから前記マイクロ波発振器に向かうマイクロ波をモニターする反射波モニターとを設け、
アプリケータ内に被乾燥物を配してマイクロ波を照射し、被乾燥物が乾燥する前に前記インピーダンス整合器を調整し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下になるように設定し、
さらに、反射波モニターによってモニターした反射波電力を予め定めた閾値と比較する比較手段を設け、
前記反射波電力と閾値とが所定の関係になったとき、アプリケータに供給するマイクロ波パワーを制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。 In a microwave drying device that supplies microwaves output from a microwave oscillator to an applicator via a microwave circuit, irradiates the object to be dried disposed in the applicator with microwaves, and dries the object to be dried. ,
The microwave circuit includes at least an isolator and an impedance matcher,
Further, the microwave circuit includes an input wave monitor that monitors a microwave traveling from the microwave oscillator to the applicator, and a reflected wave monitor that monitors the microwave traveling from the applicator to the microwave oscillator. ,
The object to be dried is placed in the applicator and irradiated with microwaves. The impedance matching unit is adjusted before the object to be dried is dried, and the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor is monitored by the incident wave monitor. Set to be 1/5 or less of the incident wave power
Furthermore, a comparison means for comparing the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor with a predetermined threshold value is provided.
A microwave drying apparatus, wherein the microwave power supplied to the applicator is controlled when the reflected wave power and the threshold value have a predetermined relationship.
被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、反射波モニターによってモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。 In the microwave drying apparatus according to claim 3,
The impedance matching unit is adjusted in a state where the object to be dried is not present in the applicator or in a state where the moisture content of the object to be dried is the smallest, and the reflected wave power monitored by the reflected wave monitor is monitored by the incident wave monitor. A microwave drying apparatus characterized in that it is set to be 1/5 or less of the incident wave power.
被乾燥物がアプリケータ内に存在しない状態、または、被乾燥物の含水量が最も少ない状態で、前記インピーダンス整合器を調節し、少なくとも周波数２．４４ＧＨｚから２．４７ＧＨｚまでの範囲で、反射波モニターによりモニターされる反射波電力が入射波モニターによってモニターされる入射波電力の５分の１以下となるように設定する構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
In the microwave drying device according to claim 4,
The impedance matching device is adjusted in a state where the object to be dried is not present in the applicator or in a state where the moisture content of the object to be dried is the smallest, and the reflected wave is at least in the frequency range of 2.44 GHz to 2.47 GHz. A microwave drying apparatus characterized in that a reflected wave power monitored by a monitor is set to be one fifth or less of an incident wave power monitored by an incident wave monitor.
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