JP2022120407A - electromagnetic wave heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加熱物の加熱に用いられる電磁波加熱装置等に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromagnetic wave heating device and the like used for heating an object to be heated.
従来から、食品の加熱など様々な用途に、誘電加熱方式の電磁波加熱装置が利用されている。この方式の電磁波加熱装置では、被加熱物に含まれる誘電体に対し電磁波が照射される。そうすると、電磁波による電界の作用により、誘電体における分子レベルのダイポールが振動し、その振動に伴う誘電損失により発熱が生じて、被加熱物が加熱される。また、他の方式の電磁波加熱装置として、被加熱物に導体成分やイオン物質が含まれる場合には電流により生じる導電(ジュール)損失により、磁性成分が含まれる場合には磁性損失により、被加熱物を加熱する装置がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, dielectric heating type electromagnetic wave heating apparatuses have been used for various purposes such as heating food. In this type of electromagnetic wave heating apparatus, electromagnetic waves are applied to the dielectric contained in the object to be heated. Then, due to the action of the electric field of the electromagnetic wave, the dipole at the molecular level in the dielectric vibrates, and the dielectric loss associated with the vibration generates heat, thereby heating the object to be heated. In addition, as another type of electromagnetic wave heating device, if the object to be heated contains a conductive component or an ionic substance, it can be heated by the conduction (Joule) loss caused by the current, and if the object to be heated contains a magnetic component, by the magnetic loss. There is a device that heats things.
この種の電磁波加熱装置では、電磁波の漏洩対策が必要となる。特許文献1には、誘電加熱装置を囲むケーシングと、ケーシングの記録材進入口及び排出口に共振室とが設けられた定着装置が記載されている。この定着装置では、誘電加熱装置から発せられる電磁波の一部が、記録材以外に照射され、定着器装置内で反射・散乱を繰り返し排出口及び進入口まで到達するが、記録材進入口及び排出口に共振室を設けることにより電波の漏洩を防止できる。 This type of electromagnetic wave heating device requires countermeasures against leakage of electromagnetic waves. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200002 describes a fixing device provided with a casing surrounding a dielectric heating device and resonance chambers at a recording material entrance and a recording material exit of the casing. In this fixing device, a part of the electromagnetic wave emitted from the dielectric heating device is irradiated to other than the recording material, and is repeatedly reflected and scattered in the fixing device, reaching the discharge port and entrance. Leakage of radio waves can be prevented by providing a resonance chamber at the exit.
ところで、電磁波加熱装置では、放射アンテナが配置された内部空間を外部から遮蔽する遮蔽部に対し、導入部及び導出部を設けることで、被加熱物(例えば、接着剤)を含む搬送物が、遮蔽部の内部空間を連続的に通過することが可能となる。そして、連続処理により、多くの被加熱物に対する加熱を短時間で行うことが可能となる。しかし、従来は、導入部から導出部に向かう搬送物の全体が、遮蔽部の内部空間を通過できるようにしている。そのため、搬送物に対して被加熱物が小さい場合でも、遮蔽部の大きさを確保する必要がある。 By the way, in the electromagnetic wave heating device, by providing an introduction part and an extraction part for the shielding part that shields the internal space in which the radiation antenna is arranged from the outside, the transported object including the object to be heated (for example, adhesive) It is possible to continuously pass through the inner space of the shielding part. Further, continuous processing enables heating of many objects to be heated in a short time. However, conventionally, the entire conveyed object from the introduction section to the outlet section is allowed to pass through the inner space of the shielding section. Therefore, even when the object to be heated is smaller than the object to be conveyed, it is necessary to secure the size of the shielding portion.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電磁波を利用して被加熱物を加熱する電磁波加熱装置について、遮蔽部のコンパクト化を図ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to reduce the size of a shielding portion of an electromagnetic wave heating apparatus that heats an object using electromagnetic waves.
上述の課題を解決するべく、第1の発明は、電磁波を利用して被加熱物を加熱する電磁波加熱装置であって、被加熱物を加熱するための電磁波を放射する放射アンテナと、放射アンテナが配置された内部空間を外部から遮蔽し、被加熱物を含む搬送物の導入部及び導出部が形成されて、内部空間では、被加熱物が放射アンテナの対面領域を通過するように、搬送物が導入部から導出部に向かって搬送される遮蔽部とを備え、遮蔽部には、内部空間を外部に連通させる隙間として、対面領域の側方において搬送物の搬送方向に延びる側方隙間が導入部及び導出部の各々に対して繋がった連続隙間が形成されている。 In order to solve the above-described problems, a first invention is an electromagnetic wave heating apparatus for heating an object to be heated using electromagnetic waves, comprising: a radiation antenna for radiating electromagnetic waves for heating the object to be heated; is arranged, and an introduction part and an extraction part for the conveyed object including the object to be heated are formed. a side gap extending in the conveying direction of the article on the side of the facing area as a gap that communicates the internal space with the outside in the shielding section. is connected to each of the lead-in portion and lead-out portion.
第2の発明は、第1の発明において、連続隙間は、搬送方向の上流側の導入部、搬送方向の下流側の導出部、及び、搬送方向に直交する方向の片側の側方隙間を有する少なくとも三方の隙間により構成されている。 In a second aspect based on the first aspect, the continuous gap has an introduction portion on the upstream side in the conveying direction, an outlet portion on the downstream side in the conveying direction, and a side gap on one side in a direction orthogonal to the conveying direction. It is composed of gaps on at least three sides.
第3の発明は、第2の発明において、遮蔽部は、内部空間を片側から区画する第1区画部と、第1区画部との間に連続隙間を形成して第1区画部とは反対側から内部空間を区画する第2区画部とを有し、第1区画部は、搬送方向に直交する方向のもう片側で、第2区画部に支持されている。 In a third aspect based on the second aspect, the shielding portion forms a continuous gap between a first partitioning portion that partitions the internal space from one side and the first partitioning portion and is opposite to the first partitioning portion. and a second partition that partitions the internal space from the side, and the first partition is supported by the second partition on the other side in the direction perpendicular to the conveying direction.
第4の発明は、第1又は第2の発明において、内部空間を搬送される被加熱物に空気を供給する送風機をさらに備え、遮蔽部は、内部空間を片側から区画する第1区画部と、第1区画部との間に連続隙間を形成して第1区画部とは反対側から内部空間を区画する第2区画部とを有し、送風機は、第1区画部に取り付けられている。 A fourth invention is the first invention or the second invention, further comprising an air blower that supplies air to the object to be heated that is conveyed in the internal space, and the shielding portion is a first partition portion that partitions the internal space from one side. and a second partition forming a continuous gap with the first partition to partition the inner space from the side opposite to the first partition, and the blower is attached to the first partition. .
第5の発明は、第4の発明において、第1区画部には、送風機から被加熱物に向かう空気が流れる送風通路が形成され、送風通路には、放射アンテナから放射される電磁波から送風機を遮蔽し、且つ、送風機から被加熱物に向かう空気を通過させるシールド部材が設けられている。 In a fifth aspect based on the fourth aspect, the first partition is formed with a blowing passage through which air flows from the blower toward the object to be heated, and the blowing passage is provided with an electromagnetic wave radiated from the radiating antenna to drive the blower. A shield member is provided that shields and passes air directed from the blower to the object to be heated.
第6の発明は、第4又は第5の発明において、送風機の送風方向が、搬送方向の下流側を向いている。 In a sixth aspect based on the fourth or fifth aspect, the air blowing direction of the blower faces the downstream side in the conveying direction.
第7の発明は、第1乃至第6の何れか1つの発明において、放射アンテナに電磁波を供給する発振器と、発振器の廃熱を利用して、送風機により被加熱物に供給される空気を加熱する廃熱利用部とを備えている。 In a seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects, the air supplied to the object to be heated is heated by the blower using an oscillator that supplies electromagnetic waves to the radiation antenna and the waste heat of the oscillator. and a waste heat utilization unit.
第8の発明は、第1乃至第7の何れか1つの発明において、放射アンテナは、電磁波の共振が生じる共振構造体である。 In an eighth invention according to any one of the first to seventh inventions, the radiating antenna is a resonant structure that causes resonance of electromagnetic waves.
第9の発明は、電磁波を利用して被加熱物を加熱する電磁波加熱装置であって、被加熱物を加熱するための電磁波を放射する放射アンテナと、放射アンテナが配置された内部空間を外部から遮蔽し、被加熱物を含む搬送物の導入部及び導出部が形成されて、内部空間では、被加熱物が放射アンテナの対面領域を通過するように、搬送物が導入部から導出部に向かって搬送される遮蔽部と、遮蔽部に取り付けられて、内部空間を搬送される被加熱物に空気を供給する送風機とを備えている。 A ninth aspect of the invention is an electromagnetic wave heating apparatus for heating an object to be heated using electromagnetic waves, comprising: a radiation antenna for radiating electromagnetic waves for heating the object to be heated; In the internal space, the object to be heated passes through the facing area of the radiant antenna from the introduction part to the exit part. It is provided with a shielding part that is conveyed toward, and an air blower that is attached to the shielding part and supplies air to the object to be heated that is conveyed in the internal space.
第10の発明は、第9の発明において、遮蔽部には、送風機から被加熱物に向かう空気が流れる送風通路が形成され、送風通路には、放射アンテナから放射される電磁波から送風機を遮蔽し、且つ、送風機から被加熱物に向かう空気を通過させるシールド部材が設けられている。 In a tenth aspect based on the ninth aspect, the shielding portion is formed with a blowing passage through which air flows from the blower toward the object to be heated, and the blowing passage shields the blower from electromagnetic waves radiated from the radiation antenna. Also, a shield member is provided for passing air directed from the blower to the object to be heated.
本発明では、搬送物の導入部及び導出部の各々に対し、放射アンテナの対面領域の側方において搬送物の搬送方向に延びる側方隙間が繋がった連続隙間が、遮蔽部に形成されている。そのため、搬送物が外部にはみ出した状態で、導入部から導出部に向かって搬送物を搬送することができる。その際、内部空間において、放射アンテナの対面領域で、被加熱物に対する加熱処理を施すことができる。従って、搬送物の全体が内部空間を通過できるように遮蔽部を大きくする必要がなく、遮蔽部及び電磁波加熱装置のコンパクト化を図ることができる。 In the present invention, the shielding portion is formed with a continuous gap formed by connecting side gaps extending in the conveying direction of the conveyed object on the side of the facing area of the radiation antenna with respect to each of the lead-in portion and the lead-out portion of the conveyed object. . Therefore, the article can be conveyed from the introduction section toward the outlet section while the article protrudes outside. At that time, in the internal space, the object to be heated can be subjected to heat treatment in the area facing the radiation antenna. Therefore, it is not necessary to increase the size of the shield so that the entire transported object can pass through the internal space, and the size of the shield and the electromagnetic wave heating device can be reduced.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態及び変形例は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring drawings. It should be noted that the following embodiments and modifications are examples of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications, or its uses.
本実施形態は、高周波等の電磁波を利用して被加熱物20を加熱する電磁波加熱装置10である。電磁波加熱装置10は、誘電加熱方式の加熱装置である。電磁波加熱装置10で利用される電磁波は、50MHz以上の高周波である。
This embodiment is an electromagnetic
電磁波加熱装置10で加熱される被加熱物20は、高周波を吸収する物質(液体、固体など)を含む。被加熱物20は、厚みが薄い薄物であり、シート状又は膜状を呈する。被加熱物20は、例えば接着剤である。被加熱物20は、シート状で長尺の基材(搬送物)11の表面に塗布又は配置される。被加熱物20は、基材11と共に所定の方向(図1に示す矢印の方向)に搬送されて、高周波による強電界領域を通過する。その際、被加熱物20は、高周波を吸収することで加熱される。なお、被加熱物20は、シート状又は膜状ではなくてもよく、ある程度の厚みがあってもよい。また、被加熱物20が後述する封筒などのシート体に設けられる場合、シート体及び基材11とともに搬送されてもよい。
An
電磁波加熱装置10は、基材11の表面に被加熱物20を塗布又は配置する上流側装置(例えば、接着剤の塗布装置。図示省略)と、少なくとも上流側装置の入口から電磁波加熱装置10の出口までの処理区間において基材11を搬送する搬送機構12とともに、搬送式の処理システムを構成している。搬送機構12は、複数対のローラ13を用いて基材11及び被加熱物20を搬送する(図4参照)。以下では、基材11の搬送方向を「第1方向」と言い、第1方向に直交する方向を「第2方向」と言う(図1等参照)。また、電磁波加熱装置10において、カバー50側を「表側」と言い、基板23側を「裏側」と言う(図1等参照)。
The electromagnetic
[電磁波加熱装置の構成]
電磁波加熱装置10は、図1及び図2に示すように、高周波を発振する発振器21と、被加熱物20を加熱するための高周波を放射する放射アンテナ22と、片面に放射アンテナ22が設けられた基板23と、基板23の放射アンテナ22側を覆うカバー50とを備えている。発振器21には、例えば半導体発振器が用いられる。基板23及びカバー50は、金属製である。基板23は接地されている。基板23及びカバー50は、放射アンテナ22が配置された内部空間40(図3参照)を外部から遮蔽する遮蔽部60に相当する。カバー50は、遮蔽部60の内部空間40を片側(上側)から区画する第1区画部に相当する。基板23は、第1区画部とは反対側(下側)から内部空間40を区画する第2区画部に相当する。基板23とカバー50の間には、平面視における遮蔽部60の外周部において周方向に連続する連続隙間70が形成されている。
[Configuration of electromagnetic wave heating device]
As shown in FIGS. 1 and 2, the electromagnetic
放射アンテナ22は、インターディジタル型の回路により構成されている。放射アンテナ22は、第1櫛歯電極31と、第1櫛歯電極31に隙間を空けて噛み合う第2櫛歯電極32とを備えている。第1櫛歯電極31は、複数の歯部31aにより櫛状に形成されている。第2櫛歯電極32は、複数の歯部32aにより櫛状に形成されている。
The
第1櫛歯電極31は、真っすぐ延びる基部線路31bと、基部線路31bに付け根が接続された複数の歯部31aとを備えている。複数の歯部31aは、互いに平行に設けられている。各歯部31aは、基部線路31bから斜めに延びている。複数の歯部31aは、第1方向に等間隔で配列されている。
The first comb-
第2櫛歯電極32は、真っすぐ延びる基部線路32bと、基部線路32bに付け根が接続された複数の歯部32aとを備えている。基部線路32bは、第1櫛歯電極31の基部線路31bに平行である。複数の歯部32aは、互いに平行に設けられている。第2櫛歯電極32の歯部32aは、第1櫛歯電極31の歯部31aに平行である。各歯部32aは、基部線路32bから斜めに延びている。複数の歯部32aは、第1方向に等間隔で配列されている。
The second comb-
放射アンテナ22では、同一平面内において、複数の歯部31a,32aが、所定の方向(第1方向)に隙間を空けて配列されている。複数の歯部31a,32aが配列された領域(以下、「配列領域」と言う。)は、平面視で帯状の領域である。なお、第1の方向に配列される歯部(導体線路)31a,32aの合計本数は、3本以上であればよく、本実施形態のように10本以上としてもよい。
In the
放射アンテナ22は、第1櫛歯電極31及び第2櫛歯電極32に加え、第1方向における配列領域の一端側で第1櫛歯電極31と第2櫛歯電極32を接続する第1接続線路41と、配列領域の他端側で第1櫛歯電極31と第2櫛歯電極32を接続する第2接続線路42とを備えている。放射アンテナ22は閉回路である。第1接続線路41には、発振器21からの高周波が入力される入力部30が接続されている。入力部30は、例えば同軸コネクタであり、同軸線路を介して発振器21に接続されている。入力部30は、基板23の裏側に設けられている。入力部30に高周波が入力される入力期間に、放射アンテナ22の対面領域(配列領域の上方の領域)では、被加熱物20を加熱するための強電界領域が形成される。強電界領域は、対面領域のうち放射アンテナ22の表側近傍に形成され、平行で厚みが薄い領域となる。
The
放射アンテナ22は、上述の入力期間に、高周波の共振が生じるように構成されている。放射アンテナ22では、各歯部31a,32aで高周波による共振が同時に生じる。歯部31aの長さL1と歯部32aの長さL2とは、伝送される高周波の波長(電気長)をλとした場合に、式1及び式2を用いて設計される(n1、n2は自然数)。隣り合う歯部31aと歯部32aの合計長さは、2m×λ/4で表される(mは自然数)。本実施形態では、歯部31a,32aの長さL1,L2は、ともにλ/4である。なお、第1櫛歯電極31の各歯部31aと第2櫛歯電極32の各歯部32aは、全て同じ長さにしているが、長さを互いに異ならせてもよい。
式1:L1=λ×(2n1-1)/4
式2:L2=λ×(2n2-1)/4
The
Formula 1: L1=λ×(2n 1 −1)/4
Equation 2: L2=λ×(2n 2 −1)/4
放射アンテナ22は、上述の入力期間に、第1方向に隣り合う歯部31a,32aの間で比較的強固な電界結合が生じるように構成されている。具体的に、放射アンテナ22では、複数の歯部31a,32aが第1方向に等間隔で配列され、第1方向に隣り合う歯部31a,32aの距離(隙間の寸法)は、歯部31a,32aの線路幅の5倍以下となっている。この距離は、歯部31a,32aの線路幅の3倍以下としてもよいし、1倍以下としてもよい。なお、第1櫛歯電極31の各歯部31aと第2櫛歯電極32の各歯部32aは、全て同じ線路幅にしているが、線路幅を互いに異ならせてもよい。
The
基板23は、例えば金属製の板材を用いて構成されている。基板23の平面形状は、略矩形である。基板23の長手方向は、第1方向に一致している。基板23の表側には、平面形状が略矩形の凹部24が形成されている。凹部24の長手方向も第1方向に一致している。凹部24には、放射アンテナ22が収容されている。凹部24では、例えば底面に設けられた誘電体(図示省略)によって、放射アンテナ22が浮いた状態で支持されている。放射アンテナ22は、基板23の金属部分から電気的に絶縁されている。基板23の表面のうち凹部24以外の領域は、放射アンテナ22を囲う平坦領域27となっている。平坦領域27の高さ位置は、例えば、放射アンテナ22の上面と同程度又は少し上側あるいは下側となっている。
The
なお、本実施形態では、基板23が、枠状の表側金属板23aと、表側金属板23aの裏面に重ねられた矩形状の裏側金属板23bとにより構成されているが、基板23は、片面に凹部24が形成された1枚の金属板により構成してもよい。また、平坦領域27の表面及び/又は放射アンテナ22の上面には、強電界による放電の発生を抑制するために、高周波を吸収するコーティング(例えば、誘電体のコーティング)を施してもよい。
In this embodiment, the
カバー50は、金属製の筐体である。カバー50は、図2及び図3に示すように、表側から放射アンテナ22を覆う本体部51と、本体部51の全周囲を囲うように本体部51に一体化された外周部52と、本体部51の上面に接続されたダクト部53とを備えている。ダクト部53の外端部には、内部空間40を搬送される被加熱物20に空気を供給する送風機35が取り付けられている。
The
本体部51は、平面視において略矩形状を呈し、例えば凹部24と同程度の平面寸法を有する。本体部51は、凹部24の真上に位置している。本体部51は、下側が開放された箱状に形成されている。図4に示すように、本体部51の内部空間とダクト部53の内部空間とは、互いに繋がっており、送風機35から被加熱物20に向かう空気が流れる送風通路45となっている。
The
外周部52は、本体部51よりも外側の部分であり、平面視において略矩形の枠状を呈する。外周部52は、周方向に亘って、連続隙間70を介して基板23の平坦領域27に対面している。外周部52には、連続隙間70を通じた高周波の漏洩を防止するシールド構造55が全周囲に亘って設けられている。シールド構造55は、例えばチョーク構造55により構成されている。チョーク構造の構造や形状は、特に限定されないが、短絡型λ/4共振チョークを採用することができる。チョーク構造55は、断面視において渦巻状(又はリング形状)の空洞より構成され、放射アンテナ22寄りの位置に開口している。なお、チョーク構造55の寸法は、例えば、断面視の周長が「λ/2×a(aは自然数)」で、深さが「λ/4×b(bは自然数)」となる。λは、チョーク構造55における高周波の電気長である。
The outer
ダクト部53は、基材11の搬送方向(第1方向)において上流側(導入部71側)に配置されている。ダクト部53は、第1方向において下流側に向かって斜め下方に傾斜している。送風機35の送風方向は、第1方向の下流側を向いている。また、本体部51の内面には、複数の風向調節板68が設けられている。各風向調節板68は、例えばルーバーであり、風向を第1方向の下流側に向かせる。これらの構成により、送風機35から送風された空気は、第1方向の下流側に向かって流れ、連続隙間70のうち導出部72から主に外部に排出され、一部は側方隙間73,74から排出される。なお、風向調節板68は省略してもよい。
The
送風通路45には、放射アンテナ22から放射される高周波から送風機35を遮蔽し、且つ、送風機35から被加熱物20に向かう空気を通過させる貫通孔46aが形成された金属製のシールド部材46が設けられている。シールド部材46は、板状に形成されている。シールド部材46は、送風通路45を上流側と下流側に区画するように(上下に区画するように)、本体部51に取り付けられている。シールド部材46には、複数の貫通孔46aが形成されている。各貫通孔46aは、放射アンテナ22から放射される高周波が通過できない大きさに形成されている。
In the
[遮蔽部の構成]
図3及び図4等を参照しながら、遮蔽部60の構成について説明を行う。
[Configuration of Shielding Part]
The configuration of the shielding
遮蔽部60は、内部空間40に放射アンテナ22を収容する筐体であり、基板23及びカバー50により構成されている。遮蔽部60は、導入部71及び導出部72などを設けることで基材11の通過を許容しつつ、内部空間40が遮蔽空間となるように構成されている。内部空間40では、被加熱物20が放射アンテナ22の対面領域を通過するように、基材11が導入部71から導出部72に向かって搬送される。
The shielding
遮蔽部60には、内部空間40を外部に連通させる隙間として、遮蔽部60の側部の全周囲に亘って連続する連続隙間70が形成されている。例えば、遮蔽部60では、カバー50が、基板23に対して浮いた状態になるように、支持部材(図示省略)により支持されている。
The shielding
連続隙間70は、断面視において、基板23の平坦領域27の上面とカバー50の外周部52の下面とにより形成されている。断面視における連続隙間70の隙間寸法(平坦領域27と外周部52との距離)は、例えば遮蔽部60の全周囲に亘って一定である。連続隙間70の隙間寸法の下限値は、基材(搬送物)11が通過可能な寸法であればよい。連続隙間70の隙間寸法の上限値は、外部への高周波漏洩を実質的に阻止できればよく、例えば30mm以下であり、好ましくは10mm以下、さらに好ましくは5mm以下である。
The
連続隙間70は、被加熱物20を含む基材11が導入される導入部71と、基材11が導出される導出部72と、対面領域の両側方において基材11の搬送方向に延びる一対の側方隙間73,74とにより構成されている。連続隙間70は、平面視において放射アンテナ22の対面領域から見て、第1方向の上流側、第1方向の下流側、及び、第2方向の両側方の四方に形成されている。なお、本明細書において対面領域の「側方」とは、搬送方向に直交する方向を意味する。
The
具体的に、導入部71及び導出部72の各々は、基板23の平坦領域27の短辺部分と、その短辺部分に対面する外周部52との間に形成された隙間により構成されている。各側方隙間73,74は、基板23の平坦領域27の長辺部分と、その長辺部分に対面する外周部52との間に形成された隙間により構成されている。各側方隙間73,74は、導入部71と導出部72にそれぞれ繋がっている。
Specifically, each of the lead-in
[処理システムの動作]
電磁波加熱装置10を含めた処理システムの動作について説明を行う。処理システムの電源をONにすると、電磁波加熱装置10及び搬送機構12の各電源がONになる。これにより、搬送機構12により基材11が搬送されると共に、発振器21から高周波が発振される。基材11は、被加熱物20側を表側(図1において上側)に向けて、放射アンテナ22の表側近傍を搬送される。なお、基材11は、被加熱物20側を裏側に向けて搬送してもよい。
[Processing system operation]
The operation of the processing system including the electromagnetic
電磁波加熱装置10では、発振器21から出力された高周波が、第1櫛歯電極31の各歯部31a及び第2櫛歯電極32の各歯部32aに供給される。櫛歯電極31,32の各歯部31a,32aでは、高周波による共振が生じ、各歯部31a,32aの先端が、高周波による定在波の腹部となる。放射アンテナ22では、第1櫛歯電極31の複数の歯部31aにおける定在波の腹部が第1方向に一列に並び、第2櫛歯電極32の複数の歯部32aにおける定在波の腹部が第1方向に一列に並ぶ。
In the electromagnetic
また、第1方向に隣り合う歯部31a,32aの間では、比較的強い電界結合が生じる。これにより、放射アンテナ22の対面領域では、基材11及び被加熱物20の搬送路を含むように強電界領域が形成される。強電界領域を通過する被加熱物20は、誘電成分や導電成分などが高周波により加熱される。これにより、被加熱物20は昇温を経て、所望の物理/化学変化(重合、アニール、乾燥、硬化等)が生じる。
Also, a relatively strong electric field coupling occurs between the
[実施形態の効果等]
本実施形態では、導入部71及び導出部72の各々に対して側方隙間73,74が繋がった連続隙間70が、遮蔽部60に形成されている。そのため、図1に示す幅が狭い基材11だけでなく、図5(a)に示すように、側方隙間73,74から外部にはみ出す大きさの基材11であっても、導入部71から導出部72に向かって基材11を搬送することができる。その際、内部空間40において、放射アンテナ22の対面領域(強電界領域)で、被加熱物20に対する加熱処理を施すことができる。従って、基材11の全体が内部空間40を通過できるように遮蔽部60を大きくする必要がなく、遮蔽部60及び電磁波加熱装置10のコンパクト化を図ることができる。本実施形態は、大判の搬送物11の一部だけに被加熱物20を設ける場合などに有用である。
[Effects of the embodiment, etc.]
In this embodiment, a
なお、図5(a)では、カバー50のうちシールド部材46よりも上側部分の記載を省略している。この点は、図5(b)、図6(a)~(c)、図7(a)~(c)、及び、図8でも同様である。また、白抜きの矢印は、送風機35から被加熱物20へ供給される空気の風向きを表す。
In addition, in FIG. 5A, the illustration of the portion of the
例えば、多数の封筒の各々における口部分に塗布された接着剤を加熱する場合、基材11の幅方向に封筒の縦方向を合わせ、且つ、多数の封筒における接着剤の塗布領域が一列に並ぶように、多数の封筒を基材11により搬送する。この場合に、封筒の縦寸法の分だけ遮蔽部60の内部空間40の広さを確保する必要はない。遮蔽部60は、接着剤の塗布領域に合わせた大きさにすることができる。
For example, when heating the adhesive applied to the mouth portion of each of a large number of envelopes, the longitudinal direction of the envelopes is aligned with the width direction of the
本実施形態では、放射アンテナ22の各歯部31a,32aで高周波の共振が生じ、強電界領域の電界強度が比較的高くなる。ここで、電界が強いほど、高周波は被加熱物20に吸収されやすくなり、被加熱物20を効率的に加熱することができる。従って、共振が生じない場合に比べて、発振器21への投入電力を抑制することができる。特に、本実施形態では、発振器21に半導体発振器を用いることでも、マグネトロンを用いる場合に比べて、低電力で発振器21の運転を行うことができる。その結果、高周波の放射強度を低く抑えることができる。さらに、本実施形態では、連続隙間70に臨むようにチョーク構造55を設けている。ここで、マグネトロンを用いる電子レンジでは、チョーク構造を設けても扉の周囲に隙間を設けることはできない。それに対し、本実施形態では、高周波の共振構造体(放射アンテナ22)と半導体発振器を用いることにより、高周波の放射強度を低く抑えることができ、連続隙間70に向かう高周波は弱くなる。従って、基材(薄物)11を通す連続隙間70を設けても、高周波の漏洩を十分に抑制することができる。さらに、本実施形態において、被加熱物20の寸法に合わせて放射アンテナ22を小型化するほど、ならびに、高周波が被加熱物20に整合(吸収)されるほど、余剰の高周波は低減されるため、高周波漏洩の抑制要求に対して、基材11(薄物)を通す連続隙間70に求められる寸法精度が緩和される。
In this embodiment, high-frequency resonance occurs in the
本実施形態では、送風機35を設けているため、加熱により被加熱物20を乾燥させる場合に、被加熱物20から蒸発した有機溶剤や水分を遮蔽部60の外部に排出することができる。特に、蒸発ガスの排出箇所は連続隙間70であるため、流速が比較的速くなり、被加熱物20から速やかに蒸発ガスを遠ざけることができる。また、内部空間40は蒸発ガス成分がないあるいは少ない乾き空気で常に換気されるため、被加熱物20における蒸発ガス成分の乾き空気への物質移動(蒸発)速度は維持される。本実施形態によれば、電磁波加熱装置10を乾燥装置として用いる場合、被加熱物20を効率的に乾燥させることができる。
In this embodiment, since the
本実施形態では、送風機35の送風方向が第1方向の下流側を向いているため、内部空間40の空気が、導出部72又は側方隙間73,74から外部に排出される。内部空間40の空気は、導入部71からはほとんど排出されない。そのため、例えば、上述の上流側装置に蒸気ガスが当たることを嫌う場合に、遮蔽部60からの排気が上流側装置に到達することが抑制される。もちろん周囲環境に合わせて、シールド部材46の貫通孔46aあるいは風向調節板68の形状によって、所望する排気方向を制御してもよい。
In this embodiment, the blowing direction of the
本実施形態では、風を通し且つ高周波をシールドするシールド部材46が、カバー50内の送風通路45に設けられている。これにより、高周波が送風機35にほとんど到達しないため、高周波による送風機35の故障を回避することができる。さらに、送風通路45の空気の入口を通じての高周波漏洩を抑制することができる。
In the present embodiment, a
[実施形態の変形例1]
本変形例では、連続隙間70が、第1方向の上流側の導入部71、搬送方向の下流側の導出部72、及び、第2方向の片側の側方隙間73からなる三方の隙間により構成されている。連続隙間70は、対面領域から見て三方だけに形成されている。また、図5(b)に示すように、対面領域から見て第2方向のもう片側には、基板23によりカバー50を支持するための支持部材80が設けられている。
[Modification 1 of Embodiment]
In this modified example, the
[実施形態の変形例2]
本変形例では、チョーク構造55の空洞について、図6(a)に示すように、上述の実施形態とは渦巻きの向きが逆になっている。チョーク構造55の空洞は、断面視において、基板23の外周寄りの位置に開口している。
[Modification 2 of Embodiment]
In this modified example, as shown in FIG. 6(a), the spiral direction of the cavity of the
[実施形態の変形例3]
本変形例では、チョーク構造55が、図6(b)に示すように、断面視において直線状のチョーク溝である。なお、図6(b)では、チョーク構造55が、断面視において、放射アンテナ22寄りの位置に開口しているが、基板23の外周寄りの位置に開口していてもよい。
[
In this modified example, the
[実施形態の変形例4]
本変形例では、図6(c)に示すように、外周部52の高さが、上述の実施形態の半分程度である。また、断面視におけるチョーク構造55における空洞の形状は、渦巻き状ではなく、平坦領域27に臨む開口から外側に真っすぐ延びている。
[Modification 4 of Embodiment]
In this modified example, as shown in FIG. 6C, the height of the outer
[実施形態の変形例5]
本変形例では、図7(a)に示すように、カバー50ではなく基板23側に、チョーク構造56が設けられている。チョーク構造56の形状は、直線状としているが、渦巻き状などの他の形状にすることもできる。基板23の厚みは、上述の実施形態に比べて大きい。また、カバー50は、板状に形成されている。
[Modification 5 of Embodiment]
In this modification, as shown in FIG. 7A, a
[実施形態の変形例6]
本変形例では、図7(b)に示すように、カバー50と基板23にそれぞれ、チョーク構造55,56が設けられている。図7(b)では、平面視において、カバー50のチョーク構造55の開口が、基板23のチョーク構造56の開口と同じ位置に形成されているが、基板23のチョーク構造56の開口とはずれた位置に形成されていてもよい。
[Modification 6 of Embodiment]
In this modification, choke
[実施形態の変形例7]
本変形例では、図7(c)に示すように、放射アンテナ22が、カバー50側に設けられて支持されている。放射アンテナ22は、カバー50とは電気的に絶縁されて、支持部材(図示省略)により吊り下げられている。放射アンテナ22は、送風通路45の出口に配置されている。基板23には、放射アンテナ22を収容する凹部24が形成されていない。本変形例では、被加熱物20に対して上側から高周波が照射される。また、通電により発熱する放射アンテナ22の間を空気が通過して、空気が受熱するため、乾燥工程においては、乾燥効率を向上させることができる。
[
In this modification, as shown in FIG. 7C, the
[実施形態の変形例8]
本変形例では、図8に示すように、カバー50のチョーク構造55に複数のスリット59が設けられている。隣り合う複数のスリット59の距離は、例えば電気長λの20分の1程度とすることができる。なお、基板23のチョーク構造56に、カバー50と同様の複数のスリットを設けてもよい(図示省略)。スリット59を設けることで、内部空間で複数モードが生じる際などに、高周波漏洩を効果的に抑制することができる。なお、図8ではシールド部材46の貫通孔46aの記載を省略している。
[Modification 8 of Embodiment]
In this modified example, as shown in FIG. 8, a plurality of
[実施形態の変形例9]
本変形例では、図9に示すように、電磁波加熱装置10が、発振器21の廃熱を利用して、送風機35により被加熱物20に供給される空気を加熱する廃熱利用部90とを備えている。廃熱利用部90は、運転中の発振器21で発生する熱を放熱する放熱部91と、放熱部91を収納して外部から空気を導入する導入口を有するケース92と、ケース92内の空気をダクト部53に供給するための接続流路93とを備えている。放熱部91は、例えば複数の放熱フィンである。接続流路93には送風機(図示省略)が設けられている。なお、接続流路93は、負圧を利用してケース92からダクト部53側に空気を送ることができるように、送風機35の吸入口に接続してもよい。
[Modification 9 of Embodiment]
In this modification, as shown in FIG. 9, the electromagnetic
本変形例によれば、廃熱を利用して熱風乾燥を行うことができる。そのため、少ないエネルギーで被加熱物20を乾燥させることができる。 According to this modification, hot air drying can be performed using waste heat. Therefore, the object to be heated 20 can be dried with less energy.
[実施形態の変形例10]
本変形例では、変形例3のチョーク構造55のバリエーションについて説明を行う。チョーク構造55は、図10(a)及び図10(b)に示すように、平面視におけるカバー50の周方向に亘って連続して設けることができる。図10(a)では、全周に亘ってチョーク構造55の幅を一定にしている。なお、図示はしないが、チョーク構造55の深さ(高さ寸法)は、全周に亘って一定である。
[
In this modified example, variations of the
図10(b)では、周方向においてチョーク構造55の幅を部分的に異ならせており、平面視におけるチョーク構造55は、幅狭部55aと、幅狭部55aに比べて幅が広い幅広部55bとにより構成されている。図10(b)では、幅広部55bが、平面視におけるチョーク構造55の長辺部分にそれぞれ設けられ、内部空間40を挟んで対向している。このように、チョーク構造55の幅を部分的に異ならせることで、共振周波数や共振ポイントを調節することができる。これにより、例えば平面視におけるチョーク構造55の角部で共振が生じないようにチョーク構造55を設計することが可能となる。なお、共振周波数や共振ポイントの調節は、チョーク構造55の深さ(高さ寸法)を部分的に異ならせることにより行ってもよい。
In FIG. 10B, the width of the
また、平面視におけるチョーク構造55は、図10(c)に示すように、途中で途切れた複数のチョーク部55c,55dにより構成されていてもよい。図10(c)では、チョーク構造55が、平面視でI字状の第1チョーク部55cと、平面視でU字状の第2チョーク部55dとにより構成されている。第2チョーク部55dの一端は第1チョーク部55cの一端近傍に位置し、第2チョーク部55dの他端は第1チョーク部55cの他端近傍に位置している。各チョーク部55c,55dの長さは、λ/2に設計される。λは、チョーク部55c,55dにおける高周波の電気長である。なお、本変形例は、チョーク構造55は、断面視において真っすぐな溝であるが、他の断面形状で、平面視において部分的に幅を異ならせたり、平面視において途中で途切れるようにしてもよい。
Further, the
[その他の変形例]
上述の実施形態及び各変形例(以下、「実施形態等」と言う。)では、上側区画部がカバー50で下側区画部が基板23であるが、上側区画部が基板23で下側区画部がカバー50であってもよい。つまり、実施形態に係る電磁波加熱装置10は、上下を反転させてもよい。
[Other Modifications]
In the above-described embodiment and each modification (hereinafter referred to as "embodiment and the like"), the upper partition is the
上述の実施形態では、各櫛歯電極31,32において複数の歯部31a,32aが基部線路31b,32bに対して斜めに設けられているが、複数の歯部31a,32aが基部線路31b,32bに対して垂直に設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態等では、放射アンテナ22において第1櫛歯電極31と第2櫛歯電極32に入力部30が電気的に接続されているが、第1櫛歯電極31と第2櫛歯電極32のうち第1櫛歯電極31だけに入力部30が電気的に接続されていてもよい。この場合、第1櫛歯電極31は高圧側の電極となり、第2櫛歯電極32は接地される。本変形例でも、各歯部31a,32aで高周波の共振が生じて、放射アンテナ22の対面領域に、厚みが薄い強電界領域が形成される。
In the above-described embodiments and the like, the
上述の実施形態等において、電磁波加熱装置10は、基材11上における液体あるいは固体の被加熱物20の加熱を目的とせずに、単に基材11そのものの加熱を目的とした装置であってもよい。また、電磁波加熱装置10は、被加熱物20の搬送を行うことなく、被加熱物20の加熱を行うものであってもよい。
In the above-described embodiments and the like, the electromagnetic
また、電磁波加熱装置10は、図11(a)及び図11(b)に示すように、電磁波加熱装置10は、被加熱物20を加熱するための高周波(電磁波)を放射する放射アンテナ22と、上述の基板23及びケース50を有する遮蔽部60と、遮蔽部60に取り付けられた送風機35とを備えるようにしてもよい。遮蔽部60は、放射アンテナ22が配置された内部空間を外部から遮蔽する。遮蔽部60では、上述の側方隙間73,74の一方が、被加熱物20を含む基材(搬送物)11の導入部となり、他方が導出部となる。遮蔽部60の内部空間では、被加熱物20が放射アンテナ22の対面領域を通過するように、搬送機構12により基材11が導入部73から導出部74に向かって搬送される。また、カバー50は、基板23における各短辺部分に設けられた支持部材80により基板23に支持されている。送風機35は、内部空間を搬送される被加熱物20に空気を供給する。遮蔽部60には、送風機35から被加熱物20に向かう空気が流れる送風通路が形成されている。送風通路には、放射アンテナ22から放射される高周波から送風機35を遮蔽し、且つ、送風機35から被加熱物20に向かう空気を通過させるシールド部材46が設けられている。なお、搬送物11の搬送方向に、図11に示す電磁波加熱装置10を複数台並べて、1つの基材11を通すようにしてもよい。
11(a) and 11(b), the electromagnetic
本発明は、被加熱物の加熱に用いられる電磁波加熱装置等に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to an electromagnetic wave heating device or the like used for heating an object to be heated.
10 電磁波加熱装置
11 基材(搬送物)
20 被加熱物
22 放射アンテナ
23 基板(第2区画部)
40 内部空間
50 カバー(第1区画部)
60 遮蔽部
70 連続隙間
71 導入部
72 導出部
73,74 側方隙間
10 electromagnetic
20 object to be heated 22
40
60
Claims (10)
前記被加熱物を加熱するための電磁波を放射する放射アンテナと、
前記放射アンテナが配置された内部空間を外部から遮蔽し、前記被加熱物を含む搬送物の導入部及び導出部が形成されて、前記内部空間では、前記被加熱物が前記放射アンテナの対面領域を通過するように、前記搬送物が前記導入部から前記導出部に向かって搬送される遮蔽部とを備え、
前記遮蔽部には、前記内部空間を外部に連通させる隙間として、前記対面領域の側方において前記搬送物の搬送方向に延びる側方隙間が前記導入部及び前記導出部の各々に対して繋がった連続隙間が形成されている、電磁波加熱装置。 An electromagnetic wave heating device that heats an object to be heated using electromagnetic waves,
a radiation antenna that radiates electromagnetic waves for heating the object to be heated;
The internal space in which the radiation antenna is arranged is shielded from the outside, and an introduction portion and an extraction portion for a conveyed object including the object to be heated are formed, and in the internal space, the object to be heated is a region facing the radiation antenna. and a shielding section in which the conveyed article is conveyed from the introduction section toward the outlet section so as to pass through,
In the shielding portion, a side gap extending in the conveying direction of the conveyed object on the side of the facing area is connected to each of the introduction portion and the discharge portion as a gap for communicating the internal space to the outside. An electromagnetic wave heating device in which continuous gaps are formed.
前記第1区画部は、前記搬送方向に直交する方向のもう片側で、前記第2区画部に支持されている、請求項2に記載の電磁波加熱装置。 The shielding part forms the continuous gap between a first partitioning part that partitions the internal space from one side and the first partitioning part to partition the internal space from the side opposite to the first partitioning part. and a second compartment to
3. The electromagnetic wave heating device according to claim 2, wherein said first partition is supported by said second partition on the other side of the direction orthogonal to said conveying direction.
前記遮蔽部は、前記内部空間を片側から区画する第1区画部と、前記第1区画部との間に前記連続隙間を形成して前記第1区画部とは反対側から前記内部空間を区画する第2区画部とを有し、
前記送風機は、前記第1区画部に取り付けられている、請求項1又は2に記載の電磁波加熱装置。 further comprising a blower that supplies air to the object to be heated conveyed in the internal space;
The shielding part forms the continuous gap between a first partitioning part that partitions the internal space from one side and the first partitioning part to partition the internal space from the side opposite to the first partitioning part. and a second compartment to
3. The electromagnetic wave heating device according to claim 1, wherein said blower is attached to said first partition.
前記送風通路には、前記放射アンテナから放射される電磁波から前記送風機を遮蔽し、且つ、前記送風機から前記被加熱物に向かう空気を通過させるシールド部材が設けられている、請求項4に記載の電磁波加熱装置。 A blowing passage through which air flows from the blower toward the object to be heated is formed in the first partition,
5. The air-blowing passage according to claim 4, wherein a shield member is provided in the air-blowing passage to shield the air blower from electromagnetic waves radiated from the radiating antenna and pass air from the air blower toward the object to be heated. Electromagnetic wave heating device.
前記発振器の廃熱を利用して、前記送風機により前記被加熱物に供給される空気を加熱する廃熱利用部とを備えている、請求項1乃至6の何れか1つに記載の電磁波加熱装置。 an oscillator that supplies electromagnetic waves to the radiation antenna;
The electromagnetic wave heating according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a waste heat utilization unit that heats the air supplied to the object to be heated by the blower by utilizing the waste heat of the oscillator. Device.
前記被加熱物を加熱するための電磁波を放射する放射アンテナと、
前記放射アンテナが配置された内部空間を外部から遮蔽し、前記被加熱物を含む搬送物の導入部及び導出部が形成されて、前記内部空間では、前記被加熱物が前記放射アンテナの対面領域を通過するように、前記搬送物が前記導入部から前記導出部に向かって搬送される遮蔽部と、
前記遮蔽部に取り付けられて、前記内部空間を搬送される前記被加熱物に空気を供給する送風機とを備えている、電磁波加熱装置。 An electromagnetic wave heating device that heats an object to be heated using electromagnetic waves,
a radiation antenna that radiates electromagnetic waves for heating the object to be heated;
The internal space in which the radiation antenna is arranged is shielded from the outside, and an introduction portion and an extraction portion for a conveyed object including the object to be heated are formed, and in the internal space, the object to be heated is a region facing the radiation antenna. a shielding section through which the conveyed object is conveyed from the introduction section toward the outlet section so as to pass through;
An electromagnetic wave heating device, comprising: an air blower attached to the shielding portion and supplying air to the object to be heated being conveyed in the internal space.
前記送風通路には、前記放射アンテナから放射される電磁波から前記送風機を遮蔽し、且つ、前記送風機から前記被加熱物に向かう空気を通過させるシールド部材が設けられている、請求項9に記載の電磁波加熱装置。 The shielding portion is formed with a blowing passage through which air flows from the blower toward the object to be heated,
10. The air passage according to claim 9, wherein a shield member is provided in said blower passage to shield said blower from electromagnetic waves radiated from said radiation antenna and pass air from said blower toward said object to be heated. Electromagnetic wave heating device.
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JP (1) | JP2022120407A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5474540A (en) * | 1977-11-28 | 1979-06-14 | Ngk Insulators Ltd | Inductive heater accompanying evaporation of large amount of water |
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2021
- 2021-02-05 JP JP2021017282A patent/JP2022120407A/en active Pending
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