セラミック製品を製造するトレーアセンブリ及び方法
セラミック製品を製造するトレーアセンブリ及び方法が提供される。１つの実施形態では、トレーアセンブリ（１２０）は、セラミック製品（１１２）を支持して、該セラミック製品がマイクロ波乾燥装置（１３２）をマイクロ波乾燥プロセス中に通過するように機能することができる支持面（１２９）を有するトレー本体（１２２）と、そして前記トレー本体（１２８）に装着されるマイクロ波結合カバー（１２４）と、を含む。前記マイクロ波結合カバー（１２４）は、前記セラミック製品（１１２）の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込む。前記マイクロ波結合カバー（１２４）は、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバー（１２４）が装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバー（１２４）が前記マイクロ波乾燥プロセス中に装着されている前記セラミック製品（１１２）に結合するような誘電率を有する。これらの方法では、前記セラミック製品を、該セラミック製品が約４０％〜６０％乾燥したときに回転させることができる。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１０年２月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／３０８，０８５号の優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は概して、セラミック製品を乾燥させ、そして製造することに関するものであり、特にセラミック成形品またはセラミック製品を、マイクロ波照射を用いて乾燥させ、そして製造するトレーアセンブリ及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ波加熱を利用して水分を、水分を含んだセラミック成形品またはセラミック製品から、マイクロ波エネルギーを乾燥対象のセラミック材料に直接加えることにより除去することができる。しかしながら、マイクロ波乾燥装置の内部、及びセラミック製品の内部に存在する種々のモードから生じる照射電磁界の根本的な不均一性から、種々の非常に難しい解決課題が、乾燥の際に生じている。例えば、マイクロ波加熱を利用する乾燥プロセスから、マイクロ波乾燥トレー上に、またはトレーアセンブリ上に載置された不均一に乾燥したセラミック製品が製造されて、セラミック製品の幾つかの内側部分を完全には乾燥させることができず（すなわち、低温領域）、かつ他の部分を過剰に加熱してしまっている（すなわち、高温領域）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、セラミック製品を製造する別のトレーアセンブリ及び方法が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
更に別の特徴及び利点は、以下に続く詳細な説明において記述され、そして部分的には、この技術分野の当業者が当該説明から容易に理解することができる、または実施形態を、以下に続く詳細な説明、請求項だけでなく添付の図面を含む本明細書に記載の通りに実施することにより認識される。
【０００６】
本明細書において記載される種々の実施形態は概して、セラミック製品を乾燥させる別のトレーアセンブリ及び方法に関するものであり、これらのトレーアセンブリ及び方法によって、セラミック製品の軸方向中心表層の低温領域を減らすことができる。低温領域は、マイクロ波乾燥プロセス中のマイクロ波エネルギーのマイクロ波結合効率が低いことにより、またはマイクロ波結合が不均一になることにより形成される可能性がある。本明細書において記載される種々の実施形態は、セラミック製品に結合するマイクロ波エネルギーを大きくして、セラミック製品内の更に均一な乾燥を可能にする。「ｃｅｒａｍｉｃ ａｒｔｉｃｌｅ（セラミック製品）」という用語を本明細書において用いて、乾燥前、乾燥中、または乾燥後のセラミック成形品またはセラミック製品を指すようにしている。
【０００７】
１つの実施形態では、トレーアセンブリは、セラミック製品を支持して、該セラミック製品がマイクロ波乾燥装置をマイクロ波乾燥プロセス中に通過するように機能することができる支持面を有するトレー本体と、そして前記トレー本体に装着されるマイクロ波結合カバーと、を含む。前記マイクロ波結合カバーは、前記セラミック製品の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込む。前記マイクロ波結合カバーは、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーが前記マイクロ波乾燥プロセス中に装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有する。
【０００８】
別の実施形態では、トレーアセンブリは、トレー本体と、そしてマイクロ波結合インサートと、を含む。前記トレー本体は、セラミック製品を支持するように機能することができる支持面を有する。前記マイクロ波結合インサートは、前記トレー本体の前記支持面よりも下方に配置され、そして前記セラミック製品の少なくとも一部を取り囲む。前記マイクロ波結合インサートは、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーがマイクロ波乾燥プロセス中に装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有する。
【０００９】
更に別の実施形態では、セラミック製品を製造する方法は、吸水セラミック材料を押出成形装置で押し出し成形する工程と、押し出し成形後の前記吸水セラミック材料を切断してセラミック製品を形成する工程と、そして前記セラミック製品をトレー本体の上に載置する工程であって、該トレー本体に、前記セラミック製品の少なくとも一部を覆うように構成されるマイクロ波結合カバーが装着される、前記載置する工程と、を含む。前記方法は更に、前記セラミック製品に、少なくとも前記マイクロ波結合カバーを介してマイクロ波照射を行なう工程を含む。前記マイクロ波結合カバーは、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーが装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有する。前記セラミック製品にマイクロ波照射を行なった後、前記セラミック製品が目標乾燥度になったときに、前記セラミック製品を前記トレー本体から取り外すことができ、そして次に、前記トレー本体及び前記マイクロ波結合カバーを前記押出成形装置に戻すことができる。
【００１０】
これまでの概要説明、及び以下の詳細な説明は共に、本開示の種々の実施形態を提示するものであり、そして本明細書において権利請求するこれらの実施形態の本質及び特徴を理解するための概要または枠組みを提供するものであることを理解されたい。添付の図面を取り込んで、本明細書において開示される種々の実施形態を更に深く理解することができるようにしており、そして添付の図面は本明細書の一部に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本開示の種々の実施形態を示し、そして説明と併せて、本明細書において記載されるこれらの実施形態の原理及び動作を説明するために利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なセラミック製品製造システムの模式図である。
【図２Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレー本体を斜めから眺めた模式図である。
【図２Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態によるセラミック製品及び例示的なトレー本体を斜めから眺めた模式図である。
【図２Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレー本体、セラミック製品、及びマイクロ波結合カバーを斜めから眺めた模式図である。
【図３Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図３Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図３Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方斜めから眺めた模式図である。
【図４Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図４Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図４Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図５Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図５Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図５Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図６Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図６Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図６Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図７Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図７Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図７Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図８Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図８Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図８Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図９Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図９Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図９Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図１０Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図１０Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図１０Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図１１Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図１１Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図１１Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図１２】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による照射マイクロ波の媒質、及びマイクロ波結合カバーの媒質、セラミック製品の媒質、及びトレー本体の媒質の模式図である。
【図１３】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態によるセラミック製品を乾燥させる方法のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、セラミック製品を製造し、そして乾燥させるトレーアセンブリの種々の実施形態について詳細に説明するが、これらの実施形態の例は、添付の図面に示されている。可能な限り、同じ参照番号を、これらの図面全体を通じて使用して、同じ、または同様の構成要素を指すこととする。
【００１３】
本明細書において説明されるように、トレーアセンブリは普通、トレー本体と、そしてマイクロ波結合カバーと、を備えることができる。マイクロ波結合カバーは、マイクロ波乾燥装置によって供給されてセラミック製品（例えば、セラミックハニカム構造）に結合するマイクロ波エネルギーを大きくして、セラミック製品を効率的に加熱し、そして乾燥させるように機能することができる。結合マイクロ波エネルギーの量を大きくすることにより、より均一な乾燥、及びより短い乾燥時間を実現することができる。更に、本明細書において記載される実施形態は、均一な乾燥を、２回以上の工程（例えば、１回のマイクロ波乾燥工程、及び１回の従来の乾燥工程）ではなく、１回の工程のみで行なうことができる能力だけでなく、複数の品数のセラミック製品を乾燥させる能力を実現する。
【００１４】
次に、図１を参照するに、例示的なセラミック製品製造システム１００が図示されている。システム１００は普通、押出成形装置１０２と、ソー切断装置１０８と、コンベヤシステム１３０と、そしてマイクロ波乾燥装置１３２と、を備えることができる。本明細書において記載される実施形態は、図１に図示されるシステム１００に限定されず、かつより多くの、またはより少ない構成要素群を有する他のシステムを利用することができることを理解されたい。吸水セラミック材料１０４の形態の押出成形品は、押出成形装置１０２によって所望の押し出し速度で、矢印Ａで示す方向に処理することができる。吸水セラミック材料１０４は、ソー切断装置１０８の方に向かって第１ベアリングシステム１０６によって搬送することができる。
【００１５】
ソー切断装置１０８は、吸水セラミック材料１０４を切断して、所望の長さを有するセラミック製品群１１２とするように機能することができる。ソー切断装置１０８はコントローラ１０９を備えることができ、コントローラ１０９は、押出成形品の速度を入力として受信し、そしてブレード１１０を適正な速度に制御することにより、セラミック材料１０４を切断して所望の長さのセラミック製品群１１２とする。これらのセラミック製品１１２は、第２ベアリングシステム１１４のコンベヤシステム１３０（例えば、ベルト式コンベヤシステムまたはチェーン式コンベヤシステム）の方に向かって搬送することができる。第１及び第２ベアリングシステム１０６，１１４は、エアベアリングシステムとすることにより、吸水セラミック材料１０４及びセラミック製品群１１２それぞれの変形を最小限にすることができる。システム１００が２つのベアリングシステムを使用する様子が示されているが、種々の実施形態では、より多くの、またはより少ないベアリングシステムを利用することができる。更に、コンベヤシステム１３０は、セラミック製品群を、マイクロ波乾燥装置１３２を通るように搬送する何れの適切なシステムも備えることができる。従って、セラミック材料を、セラミック製品製造システム１００を通るように搬送するために使用されるコンベヤシステムまたはベアリングシステムの種類については、特定の制限はないものとする。
【００１６】
コンベヤシステム１３０上に配置されるのは、１つ以上のセラミック製品１１２を第２ベアリングシステム１１４から受け入れるように機能することができる１つ以上のトレーアセンブリ１２０である。以下に更に詳細に説明するように、トレーアセンブリ１２０は、トレー本体１２２と、そしてマイクロ波結合カバー１２４と、を備えることができる。トレーアセンブリ１２０の特定の実施形態によって異なるが、マイクロ波結合カバー１２４は、セラミック製品をトレー本体１２２上に載置した後に、トレー本体１２２の上に配置することができる。
【００１７】
セラミック製品１１２をトレーアセンブリ１２０の上に、または内部に保持した後、コンベヤシステム１３０は次に、トレーアセンブリ１２０をマイクロ波乾燥装置１３２の方に向かって、矢印Ｂで示す方向に搬送する。マイクロ波乾燥装置１３２は、マイクロ波発生源（図示せず）と、マイクロ波チャンバ１３３と、そして導波路アセンブリ（図示せず）と、を備えることができる。マイクロ波チャンバ１３３は普通、側壁群１３４と、上面１３５と、そして底面１３６と、を備える。１つの実施形態では、側壁群１３４、上面１３５、及び底面１３６は、マイクロ波不透過性の非磁性材料により形成することができ、この非磁性材料は、高い電気伝導度及び高い耐酸化性を示す。マイクロ波チャンバ１３３の上面１３５、底面１３６、及び側壁群１３４の各々は、内側シェル及び外側シェルを備えることができ、この場合、絶縁層（例えば、繊維ガラスまたは同等の絶縁材料）が内側シェルと外側シェルとの間に配置される。マイクロ波チャンバ１３３は、セラミック製品群１１２及びトレーアセンブリ群１２０がマイクロ波チャンバ１３３の内部を通過するように構成することができる。図示されないが、マイクロ波乾燥装置１３２は更に、入口壁及び出口壁を含むことができ、これらの壁に開口部を設けることにより、トレーアセンブリ群１２０、セラミック製品群１１２、及びコンベヤシステム１３０を、マイクロ波乾燥装置１３２内に移動させ、そしてマイクロ波乾燥装置１３２から移動させることができる。これらの開口部のサイズは、マイクロ波エネルギーが、マイクロ波チャンバ１３３から漏洩することができないように決定される必要がある。開閉動作を行なう入口ゲート及び出口ゲート（図示せず）を更に利用して、マイクロ波エネルギーの漏洩を防止することができる。マイクロ波乾燥装置１３２は、マイクロ波チャンバ１３３を１つだけ有するものとして図示されているが、種々の実施形態では、複数の対応するマイクロ波発生源を有する複数のマイクロ波チャンバを利用することができる。
【００１８】
マイクロ波発生源により生成されるマイクロ波エネルギーの周波数は、特定のマイクロ波乾燥用途によって変えることができる。１つの実施形態では、マイクロ波発生源は、約１０ＭＨｚ〜約１００ＧＨｚの範囲の周波数、そして幾つかの実施形態では、約２０ＭＨｚ〜約６ＧＨｚの範囲、または約９００ＭＨｚ〜約２．４９ＧＨｚの範囲の周波数を有するマイクロ波エネルギーを生成するように機能することができる。更に、マイクロ波発生源（または、複数のマイクロ波チャンバを有する実施形態における複数の発生源）は、マイクロ波エネルギーの周波数を、マイクロ波乾燥プロセス中の異なる時点で変えるように構成することができる。
【００１９】
図２Ａ〜２Ｃは、例示的なトレーアセンブリ１２０の構成要素群の斜視図を描いている。まず、図２Ａを参照するに、トレーアセンブリ１２０は、半円筒溝１２９を有するトレー本体１２２を含み、この半円筒溝１２９は、トレー本体の長手方向軸と平行に、矢印Ｃで示す長さ方向に沿って延びる長手方向軸を有する。トレー本体１２２は、マイクロ波照射を受けると温度が上昇する材料により作製することができる。溝１２９は、半円筒構造を有するものとして図示されているが、種々の実施形態は当該半円筒構造に限定されない。当該溝は、乾燥対象のセラミック製品の輪郭に一致する何れかの形状とすることができる。例えば、当該溝は、矩形形状を有するセラミック製品を収容する矩形状とすることができる。他の実施形態では、溝の形状は、乾燥対象のセラミック製品の輪郭に一致しなくてもよい。
【００２０】
溝１２９は更に、複数の排水孔１２７を含むことができ、これらの排水孔１２７によって、吸水セラミック製品内の液体をトレー本体１２２から排出することができるだけでなく、蒸気を逃がすことができる。これらの排水孔は、セラミック製品の乾燥時間をより短くすることができる。溝１２９は、溝が液体及び蒸気をトレー本体から逃がすことができる他の構造を有することができるので、図２Ａに示す複数の排水孔１２７に限定されない。例えば、１つの実施形態の溝は、液体及び蒸気が通り抜けることができる開口部群を有するふるい（ｓｃｒｅｅｎ）として構成することができる。他の構造を用いることもできる。
【００２１】
図示の実施形態では、トレーアセンブリ１２０は更に、トレー本体１２２の底部に接続される絶縁体１２５を備える。絶縁体１２５は、照射されるマイクロ波を透過する材料であり、かつトレーアセンブリ１２０をコンベヤシステムから乾燥プロセス中に熱的に絶縁するように作用する材料により作製することができる。絶縁体１２５は、例えばＬｅｘａｎ（レキサン）またはＴｅｆｌｏｎテフロン（登録商標）により作製することができる。他の絶縁材料を利用することもできることを理解されたい。
【００２２】
図２Ｂは、トレー本体１２２上にセラミック製品１１２を載置した状態のトレー本体１２２を示している。図２Ｂに示すセラミック製品１１２は、円筒形セラミックフィルタとして構成される。セラミック製品群は、他の幾何学的構造（例えば、矩形構造）を有することができる。セラミック製品１１２は、トレー本体１２２上に載置することにより、当該セラミック製品が溝１２９内に配置され、かつ矢印Ｄで示すセラミック製品軸が、トレー本体の長手方向軸Ｃと略平行になる。コンベヤに沿ったトレー本体１２２（及び、トレーアセンブリ１２０）の移動方向は、矢印Ｂで示すコンベヤ移動軸に沿った方向とすることができ、このコンベヤ移動軸はトレー本体の長手方向軸Ｃに直交する（図１参照）。
【００２３】
図２Ｃは、セラミック製品１１２がトレーアセンブリ１２０内に配置された状態のトレーアセンブリ１２０を示している。マイクロ波結合カバー１２４は、トレー本体１２２の上に配置されて、セラミック製品１１２がマイクロ波結合カバー１２４によって上方から包み込まれるようになる。矢印Ｅで示す結合部（ｃｏｕｐｌｅｒ）の長手方向軸は、セラミック製品の長手方向軸Ｄと略一直線上に位置するようにする（すなわち、共通とする）ことができる。図２Ｃに示すマイクロ波結合カバー１２４は、セラミック製品１１２の長さよりも短い長さを有する。以下に更に詳細に説明するように、マイクロ波結合カバー１２４の長さは、特定の乾燥用途によって変えることができ、かつセラミック製品を上面、底面、及び／又は側面から包み込むことができる。次に、トレーアセンブリ群及び関連する方法の種々の実施形態について、以下に説明する。
【００２４】
次に、図３Ａ〜３Ｃを参照するに、例示的なトレーアセンブリ２２０、及びトレーアセンブリ１２０内に配置されるセラミック製品１１２が、前面図、側面図、及び斜視図でそれぞれ示されている。トレーアセンブリ２２０は、半円筒形マイクロ波結合カバー２２４と、そしてトレー本体２２２と、を備える。トレー本体の上に配置されるマイクロ波結合カバーを利用して、当該マイクロ波結合カバーが図２Ｃに示すように、セラミック製品を上方から覆うようにするのではなく、図３Ａ〜３Ｃに示すマイクロ波結合カバーは、トレー本体２２２の支持面２２６よりも下方に配置されるマイクロ波結合インサート２２４として構成される。セラミック製品１１２は、半円筒状支持面２２６の上で直接支持されるようにすることができる、または図３Ｃに示す任意のスペーサ群２２７を使用して間接的に支持されるようにすることができる。１つの実施形態では、マイクロ波結合インサート２２４がトレー本体２２２と一体化されるのに対し、別の実施形態では、マイクロ波結合インサート２２４は、トレー本体２２２から取り外すことができることにより、種々の材料から成るトレーインサートを必要に応じて、交換のためにトレー本体２２２に取り付け、そしてトレー本体２２２から取り外すことができる。この構成の実施形態は、セラミック製品が約４０％〜６０％乾燥したときにセラミック製品を１８０°だけ回転させる前に、マイクロ波結合カバーを取り外す工程を無くす利点をもたらすことができ、これについては、以下に詳細に説明する。マイクロ波結合インサート２２４は、上面（例えば、図２Ｃに示すように）との結合ではなく、セラミック製品１１２の下側半分の少なくとも一部との結合を高めることができるので、セラミック製品への容易な接近が可能となる。１つの実施形態では、セラミック製品１１２は手作業により、またはロボットにより回転させることができる。別の実施形態では、セラミック製品１１２を回転させるのではなく、マイクロ波結合インサート２２４を自動的に、かつ機械的に回転させることができることにより、当該マイクロ波結合インサート２２４が、セラミック製品１１２の上側半分の少なくとも一部を包み込んで、当該少なくとも一部がマイクロ波照射を継続して受けるようにすることができる。
【００２５】
図３Ａ〜３Ｃに図示される実施形態では、マイクロ波結合インサート２２４は、セラミック製品１１２の全長を（長手方向に）包み込む（すなわち、下側半分の全部分を）。しかしながら、マイクロ波結合カバーの長さは、セラミック製品の長さよりも短くすることができる（図４Ａ〜４Ｃ、図５Ａ〜５Ｃを参照）。マイクロ波エネルギーをセラミック製品１１２に効果的に結合させるために、マイクロ波結合カバー２２４の長さは、幾つかの実施形態では、λｇを、マイクロ波がセラミック製品１１２内を伝搬するときの、マイクロ波乾燥装置によって生成される照射マイクロ波の波長とした場合に、λｇよりも長くするか、またはλｇに等しくする。セラミック製品１１２の厚さは、幾つかの実施形態では、約λｇ／８〜約λｇ／２とすることにより、図１２を参照して以下に詳細に説明するように、最適なマイクロ波結合が確保される。
【００２６】
蒸気及び空気が吸水セラミック製品１１２から乾燥プロセス中に自由に流出することができるようにするために、マイクロ波結合カバー２２４は、ギャップ１２３がマイクロ波結合カバー２２４（だけでなく、トレー本体材料）とセラミック製品１１２との間に形成されるように配置し、かつ構成することができる。これは、例えば任意のスペーサ群２２７を使用することにより可能になる。マイクロ波結合カバー２２４によるインピーダンス整合が劣化することが絶対にないようにするために、セラミック製品１１２とマイクロ波結合カバー２２４との間の距離は、λ０を、マイクロ波が空気中を伝搬するときにマイクロ波乾燥装置によって利用される照射マイクロ波の波長とした場合に、約λ０／１０未満とする必要がある。この距離では、ギャップ１２３を、照射マイクロ波が透過する。
【００２７】
マイクロ波結合カバーの材料によって当該カバーが、マイクロ波結合部（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｃｏｕｐｌｅｒ）として機能することができ、このマイクロ波結合部は、セラミック製品に結合するマイクロ波エネルギーの量を増大させる。別の表現をすると、マイクロ波結合カバーの材料によって、空気とセラミック製品とのインピーダンス整合を高めることができる。１つの材料をマイクロ波結合カバーに関して選択するに当たって、選択される材料の誘電率は、セラミック製品を取り囲む空気の誘電率（εＯ）と乾燥後のセラミック製品の誘電率（εＲ２Ｄ）との中間に設定する必要がある。吸水セラミック製品の誘電率ではなく、乾燥後のセラミック製品の誘電率を考慮に入れることにより、セラミック製品が乾燥した後の表面近傍のセラミック製品の領域の過熱状態を軽減し易くすることができる。「ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ（誘電率）」とは、本明細書において使用されるように、実数部及び虚数部を含む誘電率を指している。
【００２８】
一例として、かつ限定ではないが、空気の誘電率を１とした場合に、誘電率の実数部が約８である材料が、乾燥状態での誘電率が１５であるセラミック製品に関して選択される。マイクロ波結合カバーの誘電率の虚数部は、非ゼロ値であると、セラミック製品との結合を高めることができるのではなく、カバーが加熱されてしまうので（例えば、サセプタ材料を加熱するときに）、略ゼロにする必要がある。更に、かなり電気伝導度の高いカバーは、セラミック製品を電磁エネルギーから遮蔽する。従って、誘電率の虚数部は約０．０１未満にする必要がある。一例として、かつ限定ではないが、誘電率の実数部が約８であり、かつ虚数部が略ゼロである材料は、多孔率が約２％未満であるアルミナ（例えば、誘電率が８．０９−ｊ０．００８で表わされるアルミナ材料）とすることができる。マイクロ波結合カバーの要求誘電率は、異なる種類のセラミック製品に対応して異なる可能性があるので、種々の誘電率及び多孔率を有する異なる材料を、処理対象のセラミック材料の種類に応じて利用することができる。一例として、かつ限定ではないが、マイクロ波結合カバーの材料例として、これらには限定されないが、アルミナ、マグネシア、スピネル、窒化珪素、及び窒化アルミニウムを挙げることができる。一般的に、誘電率の実数部は、特定のセラミック製品の場合、５〜１０の範囲に収める必要がある。
【００２９】
以下に更に詳細に説明するように、本明細書において記載されるマイクロ波結合カバーは、セラミック製品に結合するマイクロ波エネルギー量を大きくし、これにより、セラミック製品（例えば、乾燥後に吸水領域を有するセラミック製品）の品質を高めることができることにより、歩留まりを向上させることができる。更に、セラミック製品を効果的に乾燥させるために要する時間の長さは、より少ない量のマイクロ波エネルギーしか反射されない、または消散されないので、短くすることができ、エネルギーコストを節約することができる。
【００３０】
次に、図１２を参照するに、トレー本体１１２２の媒質、セラミック製品１１１２の媒質、マイクロ波結合カバー１１２４の媒質、及び空気中を伝搬するマイクロ波１１４０の媒質の模式図が描かれている。一例として、かつ限定ではないが、以下に提示されるのは、図１２に示す種々の媒質の電磁特性であり、マイクロ波結合カバー１１２４は、約４インチの長さ（図１２に示す水平方向の）、約１インチの厚さ（図１２に示す垂直方向の）を有するアルミナにより作製され、そしてギャップ１１２３は約０．４インチである。ηは、媒質のインピーダンスを表わし、当該インピーダンスは、透磁率μ＝μ０μＲ（μ０は自由空間の透磁率）と誘電率ε＝ε０εＲ（ε０は自由空間の誘電率）との比の平方根である：
【数１】
【００３１】
添え字０，１，２，及び３は、空気の媒質、マイクロ波結合カバーの媒質、セラミック製品の媒質、及びトレー本体の媒質をそれぞれ表わしている。更に、添え字「Ｄ」及び「Ｗ」は、セラミック製品の乾燥状態及び吸水状態を表わしている。反射係数Γに添え字を用いて、２つの媒質の間の境界であることを示唆している。例えば、Γ０１は、空気とマイクロ波結合カバーとの間の境界であることを意味する。上記電磁特性は更に、次式によって定義することができる：
【数２】
【数３】
【００３２】
μ０＝４π×１０−７，Ｈｍ−１、及び
ε０＝８．８５４×１０−１２，Ｆｍ−１
以下の電磁特性は、例示のみを目的に一例として以下に提示される。本明細書において記載される種々の実施形態は、決して以下の電磁特性に限定されることはない。この例では、マイクロ波結合カバーはアルミナ材料を含む。例示的な特性は、以下の通りである：
・空気：ε０，μ０，η０＝３７７Ω，Γ０１＝−０．５，Γ０２Ｄ＝−０．５９，及びΓ０２Ｗ＝−０．７５；
・マイクロ波結合カバー：εＲ１＝９，μＲ１＝１，η１＝１２６Ω，Γ１２Ｄ＝−０．１３，Γ１２Ｗ＝−０．４１；
・乾燥状態のセラミック製品：εＲ２Ｗ＝１５，μＲ２Ｄ＝１，η２Ｄ＝９７Ω，Γ２Ｄ３＝０．５２；
・吸水状態のセラミック製品：εＲ２Ｗ＝５０，μＲ２Ｗ＝１，η２ＤＷ＝５３Ω，Γ２Ｗ３＝０．５２；及び
・トレー本体：εＲ３＝１．５，μＲ３＝１，η３＝３０７Ω，Γ３０＝０．１９
【００３３】
上に挙げた反射係数から、アルミナ製マイクロ波結合カバーが、入射する電磁波のインピーダンス整合を高めることができ、これによって今度は、セラミック製品の中央表層領域（すなわち、セラミック製品の最外周の中央部分）の結合効率及び加熱を高めることができることが分かる。以下の２つの例では更に、上記特性を有するマイクロ波結合カバーにより得られる結合効果が高くなることを示す。
【００３４】
例１：乾燥セラミック製品−乾燥プロセスの終了近傍
セラミック製品及びトレーアセンブリの方に向かって誘導される入射電磁波の入力電力が１００Ｗであると仮定すると、Γ０１＝−０．５の反射係数を有するアルミナ製マイクロ波結合カバーは、電力の４０％を反射することにより、５０Ｗの電力をアルミナ製マイクロ波結合カバーに結合させる。この５０Ｗの電力のうち、８７％がセラミック製品に直接結合する（５０Ｗ＊（１−Γ１２）＝４３．５Ｗ）。同様の分析を行なうことにより、マイクロ波結合カバー１２４が無い状態では、セラミック製品に直接結合する電力が入力電力の４１％に過ぎないことが分かる（１００Ｗ＊（１−Γ０２）＝４１Ｗ）。従って、セラミック製品に結合する電力は、マイクロ波結合カバーを設けない場合には、より小さくなる。複数の１００Ｗマイクロ波アプリケータを有するマイクロ波乾燥装置を通過する時間を含む約２０分の乾燥時間に亘ってこの利点を足し合わせた効果は極めて大きい。
【００３５】
例２：吸水セラミック製品−乾燥プロセスの開始時
上の例におけるように、マイクロ波乾燥装置は、１００Ｗの照射電磁波をセラミック製品の方に向かって伝搬させるように構成される。アルミナ製マイクロ波結合カバーが、トレーアセンブリ内で現われる上記特性を有する場合、１００Ｗのうちの約４０％（５０Ｗ）がアルミナ製マイクロ波結合カバーに結合することになる。この５０Ｗのうち、５９％がセラミック製品に直接結合する（５０Ｗ＊（１−Γ１２）＝２９．５Ｗ）。同様の分析を行なうことにより、アルミナ製マイクロ波結合カバーが無い状態では、セラミック製品に直接結合する電力が、１００Ｗの入力電力の２５％に過ぎないことが分かる。従って、マイクロ波結合カバーを設けない場合よりも設ける場合の方が、凡そ、約４．５％だけ優れている。この場合も同じように、幾つかの１００Ｗマイクロ波アプリケータを通過する約２０分の乾燥時間に亘ってこの利点を足し合わせた効果は極めて大きい。
【００３６】
２つの例を参照して上に説明したように、マイクロ波結合カバーは、マイクロ波エネルギーのうち、セラミック製品に結合するエネルギーが占める百分率割合を上昇させる。結合がこのように大きくなると、乾燥時間を短くすることができ、かつ例えば、対流乾燥炉のような更に別の乾燥炉を必要とすることなく、低温領域の乾燥度を更に高めることができる。
【００３７】
図１３のフローチャートだけでなく図１を参照しながら、次に、セラミック製品１１２を、図１に示す例示的なセラミック製品製造システムを使用して製造する方法について、更に詳細に説明する。セラミック製品１１２を押出成形品１０４から切り出した（ブロック１３１０）後、セラミック製品１１２を第２ベアリングシステム１１４からトレー本体１２２に移載して、セラミック製品１１２が、マイクロ波結合カバー１２４によって少なくとも部分的に覆われるようにする（ブロック１３２０）。マイクロ波結合カバー１２４は、トレー本体１２２の上に何れかの適切な方法により、例えば手作業により、またはロボットにより配置することができる。マイクロ波結合カバーが、例えば図３Ａ〜３Ｂに示すインサート２２４及びトレー本体２２２のような、トレー本体内に配置されるマイクロ波結合カバーインサートとして構成される実施形態では、マイクロ波カバーをトレー本体の上に配置する必要はない。
【００３８】
セラミック製品１１２がトレーアセンブリ１２０内に収納された後、コンベヤシステム１３０は、トレーアセンブリ１２０を、複数のマイクロ波アプリケータ及びチャンバを有することができるマイクロ波乾燥装置１３２の方に向かって搬送する（ブロック１３３０）。１つの実施形態では、これらのトレーアセンブリ１２０は、マイクロ波乾燥装置１３２を通って固定速度で搬送される。次に、ブロック１３４０では、セラミック製品１１２にマイクロ波エネルギーをマイクロ波乾燥装置内で入力する。
【００３９】
セラミック製品がブロック１３５０において、約４０％未満しか乾燥していない場合、プロセスはＮ経路を採って、ブロック１３４０に戻ることにより、セラミック製品に引き続き、マイクロ波エネルギーを入力することができる。マイクロ波カバー１２４は、セラミック製品１１２のほぼ上側半分または下側半分しか覆うことができないので、セラミック製品の上側部分または下側部分にしか、マイクロ波カバー１２４によって得られる結合効率が高いという利点をもたらすことができない。従って、セラミック製品がブロック１３５０において、約４０％〜約６０％乾燥する場合、プロセスはＹ経路を採ってブロック１３６０に進み、このブロック１３６０では、セラミック製品１１２を、セラミック製品１１２の軸回りに１８０°回転させて、セラミック製品１１２のうちのこれまでに照射を受けていない部分がこの時点で、照射を受けて、マイクロ波カバー１２４によって得られる結合効率が高いという利点をもたらすことができるようにする。セラミック製品１１２は、特定の時間が経過した後に、特定の種類のセラミック製品をマイクロ波乾燥装置１３２内に、当該製品が約４０％〜６０％乾燥するまで残留させる必要がある時間長を示す履歴データに基づいて、マイクロ波乾燥装置１３２内で回転させてもよい。別の実施形態では、セラミック製品１１２の乾燥度はセンサ（図示せず）によってモニタリングすることができる。
【００４０】
マイクロ波結合カバー１２４がセラミック製品１１２の上側部分を包み込む実施形態では、セラミック製品は、まずマイクロ波結合カバー１２４をトレー本体１２２から取り外して、セラミック製品１１２への接近を可能にすることにより回転させることができる。次に、セラミック製品１１２を回転させることができ、そしてマイクロ波結合カバー１２４を再度、トレー本体１２２の上に配置することができる。セラミック製品１１２の回転は、手作業により、またはロボットにより行なうことができる。マイクロ波結合カバーがマイクロ波結合インサート（例えば、図３Ａ〜３Ｃのインサート２２４）として構成され、かつセラミック製品を支持面の下方から包み込む実施形態では、セラミック製品１１２は、マイクロ波結合インサートの取り外しを必要とすることなく直接回転させることができる。回転後、目標乾燥度にブロック１３６０において達するまで、セラミック材料に追加のマイクロ波照射を行なうことができる。
【００４１】
トレーアセンブリ１２０及び当該トレーアセンブリ１２０内に収納されるセラミック製品１１２がマイクロ波乾燥装置１３２から出て行った後、マイクロ波結合カバー１２４をトレーアセンブリ１２０から取り外すことができ（または、取り外さなくてもよく）、そしてブロック１３７０において、セラミック製品１１２をトレー本体１２２から取り外すことができる。このプロセスは、手作業により、またはロボットにより行なうことができる。トレー本体１２２及びマイクロ波結合カバー１２４は、ブロック１３８０において押出成形品１０４の後端側に達していない場合（Ｎ経路）に、更に別の吸水セラミック製品１１２を受け入れるために乾燥プロセスの開始段階に戻るように搬送する（例えば、１つ以上のコンベヤシステムによって）ことができる、またはブロック１３８０において押出成形品１０４の後端側に達している場合（Ｙ経路）にオフライン位置に返すことができる（ブロック１３９０）。
【００４２】
次に、種々の構造を有するトレーアセンブリ群、及びこれらのアセンブリに装着されるセラミック製品を製造する方法の更に別の実施形態について説明する。種々の実施形態は、各種変形及び変更を行なうことが可能であることから、本明細書において例示され、かつ説明されるトレーアセンブリ構造に限定されない。
【００４３】
図４Ａ〜４Ｃは、マイクロ波結合カバーが、トレー本体３２２内に配置され、かつセラミック製品１１２の下側半分の少なくとも一部を覆うように機能することができるマイクロ波結合インサート３２４として構成される実施形態を示している。図３Ａ〜３Ｃを参照して上に説明したように、マイクロ波結合インサート３２４は、トレー本体３２２と一体化することができる、またはトレー本体３２２から取り外すことができる。マイクロ波結合インサート３２４の長さは、図３Ａ〜３Ｃに示すマイクロ波結合インサートの長さよりも短い。
【００４４】
マイクロ波エネルギー結合効率を最適に向上させるために、マイクロ波結合インサート３２４（または、本明細書において記載され、かつ例示される実施形態の上部カバー）の長さは、セラミック製品１１２内を伝搬する照射マイクロ波の波長であるλｇよりも長くするか、またはλｇに等しくする必要がある。例えば、セラミック製品内を伝搬する照射マイクロ波の波長が４インチである場合、マイクロ波結合インサート３２４の長さは、４インチよりも長くするか、または４インチに等しくする必要がある。上に説明したように、図示のマイクロ波結合インサート３２４の厚さは、幾つかの実施形態では、約λｇ／８〜約λｇ／２であり、そしてギャップ１２３を約λｏ／１０とすることにより、最適なマイクロ波結合効率を得る。マイクロ波結合インサートまたはカバーの長さを、セラミック製品の全長である長さよりも短くすると、マイクロ波結合インサートまたはカバーを製造するために必要な材料の量を減らすだけでなく、インサートまたはカバーの合計重量を減らすことができるという利点をもたらすことができる。
【００４５】
次に、図５Ａ〜５Ｃを参照するに、２つのマイクロ波結合インサートを有するトレーアセンブリ４２０が図示されている。マイクロ波結合インサート４２４（すなわち、第１マイクロ波結合インサート）は、セラミック製品１１２の第１部分を覆うことができ、そして更に別のマイクロ波結合インサート４２８（すなわち、第２マイクロ波結合インサート）は、セラミック製品の第２部分を包み込むことができる。第１及び第２部分は、セラミック製品１１２の第１及び第２端部に近接するものとして図示されている。しかしながら、マイクロ波結合カバー４２４，４２８は、セラミック製品１１２の他の部分を覆っていてもよい。同じとすることができる、または互いに異ならせることができる第１及び第２マイクロ波結合インサート４２４，４２８の長さは、上に説明したように、λｇと等しくするか、またはλｇよりも長くする必要がある。
【００４６】
図６Ａ〜６Ｃは、マイクロ波結合カバー５２４を有するトレーアセンブリ５２０がセラミック製品１１２を上方から包み込む実施形態を示している。マイクロ波結合カバー５２４は、半円筒形を有し、そしてセラミック製品１１２の上側半分全体を覆うように機能することができる。図示のマイクロ波結合カバー５２４は、セラミック製品１１２の輪郭に略一致する半円筒形を有するが、種々の実施形態はこの形状に限定されない。マイクロ波結合カバー５２４は、トレー本体１２２に直接取り付けることにより支持されるようにすることができる、または例えばＬｅｘａｎ（レキサン）またはＴｅｆｌｏｎ「テフロン」により作製される任意のマイクロ波透過スペーサ群（図示せず）を使用することにより間接的に支持されるようにすることができる。上に説明したように、図６Ａ〜６Ｃに示すマイクロ波結合カバー５２４は、セラミック製品１１２を回転させ、そしてトレー本体１２２から乾燥プロセスの終了時点で取り外すときに、トレー本体１２２から取り外すことができる。
【００４７】
次に、図７Ａ〜７Ｃを参照するに、トレー本体１２２の上に配置されるセラミック製品１１２の長さの一部を覆うマイクロ波結合カバー１２４を有するトレーアセンブリ１２０が図示されている。図７Ａ〜７Ｃは、図２Ｃに示す実施形態を描いている。図７Ａ〜７Ｃに示すマイクロ波結合カバー１２４の長さは、図６Ａ〜６Ｃに示すマイクロ波結合カバー５２４の長さよりも短い。マイクロ波結合カバー１２４は、セラミック製品１１２の上側半分の少なくとも一部を包み込むように機能することができる。図４Ａ〜４Ｃを参照して上に説明したように、マイクロ波結合カバー１２４の長さは、λｇよりも長くするか、またはλｇと等しくすることにより、マイクロ波エネルギー結合効率を最適に向上させる必要がある。
【００４８】
図８Ａ〜８Ｃは、セラミック製品１１２の長さ全体を完全に包み込む円筒形マイクロ波結合カバー６２４を有する例示的なマイクロ波トレーアセンブリ６２０を示している。別の実施形態では、マイクロ波結合カバー６２４は、セラミック製品１１２の一部のみを完全に包み込むようにしてもよい。セラミック材料１１２は、支持面６２６で直接支持されるようにすることができる（図８Ａ）、または任意のスペーサ群６２７を用いて間接的に支持されるようにすることができる（図８Ｃ）。図示のマイクロ波結合カバー６２４は、上に説明したこれらのマイクロ波結合カバーと同じ特性を有することができる。セラミック製品を完全に包み込むマイクロ波結合カバーによって、セラミック製品が約４０％〜６０％乾燥したときにセラミック製品を回転させる工程を削除することができるが、その理由は、セラミック製品の上側半分及び下側半分の両方がマイクロ波結合カバーで覆われるからである。
【００４９】
材料及び重量の低減を可能にするだけでなく、マイクロ波結合カバーのセラミック製品１１２の周りの空気流を増やすために、図９Ａ〜９Ｃに示すトレーアセンブリ７２０は、上に説明した結合材料により作製され、かつ軸方向に延びる複数の結合用帯状体７２８を有するマイクロ波結合カバー７２４を備えている。これらの結合用帯状体７２８は、マイクロ波結合カバー７２４が、セラミック製品１１２の少なくとも一部を完全に包み込むように配置することができる。セラミック製品１１２は、支持面７２６で直接支持されるようにすることができる（図９Ａ）、または任意のスペーサ群７２７を用いて間接的に支持されるようにすることができる（図９Ｃ）。これらの結合用帯状体７２８は、コネクタ群（図示せず）を用いて保持することができ、これらのコネクタは、照射マイクロ波を透過することができるので、所望形状を有するマイクロ波結合カバーを実現することができる。図９Ａ〜９Ｃに示すトレーアセンブリ７２０を使用して乾燥させたセラミック製品は、セラミック製品が約４０％〜６０％乾燥したときに、僅かに回転させるだけで済む。これは、セラミック製品の両端を把持し、そして僅かに回転させることにより、またはマイクロ波結合カバー７２４を僅かに回転させることにより行なうことができる。これらの結合用帯状体は、セラミック製品の上部または底部を覆う実施形態において利用することもできる。
【００５０】
次に、図１０Ａ〜１０Ｃを参照するに、内側カバー８２４として構成されるマイクロ波結合カバーと、そして外側カバー８２８として構成される更に別の結合カバーと、を有するトレーアセンブリ８２０が図示されている。図示の連続的に対向するカバー８２４，８２８は、約λ０／１０未満のギャップ１２５を挟んで分離されるので、空気流を流すことができ、かつそれぞれのカバー８２４，８２８における凝結を防止する。しかしながら、内側カバー８２４及び外側カバー８２８は、これらのカバーが互いに接触するようにトレー本体１２２の上に配置してもよい。図２Ａ〜２Ｃに関して上に説明したように、連続的に対向するカバー８２４，８２８は、トレー本体１２２で直接支持されるようにするか、または間接的に支持されるようにすることができる。内側カバー８２４及び外側カバー８２８は、異なる結合材料により、または異なる多孔率及び誘電率を有する同様の材料により作製することができ、そして図２Ｄを参照して上に説明したように、セラミック製品１１２に結合するマイクロ波エネルギーを大きくするように選択することができる。
【００５１】
図１１Ａ〜１１Ｃは更に、２つのマイクロ波結合カバーを有するトレーアセンブリ９２０を示している。マイクロ波結合カバー９２４（すなわち、第１マイクロ波結合カバー）は、セラミック製品１１２の第１部分を包み込むことができ、そして更に別のマイクロ波結合カバー９２８（すなわち、第２マイクロ波結合カバー）は、セラミック製品の第２部分を包み込むことができる。第１及び第２部分は、セラミック製品１１２の第１及び第２端部に近接するものとして図示されている。しかしながら、図５Ａ〜５Ｃに示すマイクロ波結合インサート４２４，４２８について上に説明したように、マイクロ波結合カバー９２４，９２８は、セラミック製品１１２の他の部分を覆っていてもよい。同じとする、または互いに異ならせることができる第１及び第２マイクロ波結合カバー９２４，９２８の長さは、上に説明したように、λｇと等しくするか、またはλｇよりも長くする必要がある。上に説明したように、第１及び第２マイクロ波結合カバー９２４，９２８は、トレー本体１２２で直接支持されるようにするか、または間接的に支持されるようにすることができる。
【００５２】
本明細書において記載されるトレーアセンブリ及び方法は、例えばセラミックハニカム構造のようなセラミック製品を乾燥させるために特に適している。ｄｒｙｉｎｇ（乾燥させる）とは、本明細書において使用されているように、セラミック製品の液体含有率を目標乾燥度値にまで低下させることを指す。本明細書において記載される種々の実施形態は、セラミック製品へのマイクロ波結合効率を、空気とセラミック製品とのインピーダンス整合を容易にする１つ以上のマイクロ波結合カバーを使用することにより向上させることができる。種々の実施形態は、乾燥後のセラミック材料の品質を、吸水スポット及び／又はホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）がセラミック製品内に形成されるのを低減する、または無くすことにより向上させることができる。更に、種々の実施形態は、セラミック製品をマイクロ波乾燥装置内に残留させるために必要な時間、及びセラミック製品を完全に乾燥させるために、または目標の乾燥度を達成するために必要なマイクロ波エネルギーの量の両方を低減することができる。
【００５３】
この技術分野の当業者であれば、種々の変形及び変更を本明細書において記載される実施形態に、請求の対象となる主題の思想及び範囲から逸脱しない限り加えることができることを理解することができるであろう。従って、このような変形及び変更が添付の請求項、及びこれらの請求項の均等物の範囲に含まれるのであれば、本明細書は、本明細書において記載される種々の実施形態の変形及び変更を包含するものとする。
【符号の説明】
【００５４】
１００ セラミック製品製造システム
１０２ 押出成形装置
１０４ 吸水セラミック材料、押出成形品
１０６ 第１ベアリングシステム
１０８ ソー切断装置
１０９ コントローラ
１１０ ブレード
１１２，１１１２ セラミック製品
１１４ 第２ベアリングシステム
１２０，２２０，４２０，５２０，６２０，７２０，８２０，９２０ トレーアセンブリ
１２２，２２２，３２２，１１２２ トレー本体
１２３，１１２３ ギャップ
１２４，２２４，４２４，４２８，５２４，６２４，７２４，９２４，９２８，１１２４ マイクロ波結合カバー
１２５ 絶縁体
１２７ 排水孔
１２９ 半円筒溝
１３０ コンベヤシステム
１３２ マイクロ波乾燥装置
１３３ マイクロ波チャンバ
１３４ 側壁
１３５ 上面
１３６ 底面
２２４，３２４，４２４，４２８ マイクロ波結合インサート
２２６，６２６，７２６ 支持面
２２７，６２７，７２７ スペーサ
７２８ 結合用帯状体
８２４ 内側カバー
８２８ 外側カバー
１１４０ マイクロ波
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１０年２月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／３０８，０８５号の優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は概して、セラミック製品を乾燥させ、そして製造することに関するものであり、特にセラミック成形品またはセラミック製品を、マイクロ波照射を用いて乾燥させ、そして製造するトレーアセンブリ及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ波加熱を利用して水分を、水分を含んだセラミック成形品またはセラミック製品から、マイクロ波エネルギーを乾燥対象のセラミック材料に直接加えることにより除去することができる。しかしながら、マイクロ波乾燥装置の内部、及びセラミック製品の内部に存在する種々のモードから生じる照射電磁界の根本的な不均一性から、種々の非常に難しい解決課題が、乾燥の際に生じている。例えば、マイクロ波加熱を利用する乾燥プロセスから、マイクロ波乾燥トレー上に、またはトレーアセンブリ上に載置された不均一に乾燥したセラミック製品が製造されて、セラミック製品の幾つかの内側部分を完全には乾燥させることができず（すなわち、低温領域）、かつ他の部分を過剰に加熱してしまっている（すなわち、高温領域）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、セラミック製品を製造する別のトレーアセンブリ及び方法が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
更に別の特徴及び利点は、以下に続く詳細な説明において記述され、そして部分的には、この技術分野の当業者が当該説明から容易に理解することができる、または実施形態を、以下に続く詳細な説明、請求項だけでなく添付の図面を含む本明細書に記載の通りに実施することにより認識される。
【０００６】
本明細書において記載される種々の実施形態は概して、セラミック製品を乾燥させる別のトレーアセンブリ及び方法に関するものであり、これらのトレーアセンブリ及び方法によって、セラミック製品の軸方向中心表層の低温領域を減らすことができる。低温領域は、マイクロ波乾燥プロセス中のマイクロ波エネルギーのマイクロ波結合効率が低いことにより、またはマイクロ波結合が不均一になることにより形成される可能性がある。本明細書において記載される種々の実施形態は、セラミック製品に結合するマイクロ波エネルギーを大きくして、セラミック製品内の更に均一な乾燥を可能にする。「ｃｅｒａｍｉｃ ａｒｔｉｃｌｅ（セラミック製品）」という用語を本明細書において用いて、乾燥前、乾燥中、または乾燥後のセラミック成形品またはセラミック製品を指すようにしている。
【０００７】
１つの実施形態では、トレーアセンブリは、セラミック製品を支持して、該セラミック製品がマイクロ波乾燥装置をマイクロ波乾燥プロセス中に通過するように機能することができる支持面を有するトレー本体と、そして前記トレー本体に装着されるマイクロ波結合カバーと、を含む。前記マイクロ波結合カバーは、前記セラミック製品の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込む。前記マイクロ波結合カバーは、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーが前記マイクロ波乾燥プロセス中に装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有する。
【０００８】
別の実施形態では、トレーアセンブリは、トレー本体と、そしてマイクロ波結合インサートと、を含む。前記トレー本体は、セラミック製品を支持するように機能することができる支持面を有する。前記マイクロ波結合インサートは、前記トレー本体の前記支持面よりも下方に配置され、そして前記セラミック製品の少なくとも一部を取り囲む。前記マイクロ波結合インサートは、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーがマイクロ波乾燥プロセス中に装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有する。
【０００９】
更に別の実施形態では、セラミック製品を製造する方法は、吸水セラミック材料を押出成形装置で押し出し成形する工程と、押し出し成形後の前記吸水セラミック材料を切断してセラミック製品を形成する工程と、そして前記セラミック製品をトレー本体の上に載置する工程であって、該トレー本体に、前記セラミック製品の少なくとも一部を覆うように構成されるマイクロ波結合カバーが装着される、前記載置する工程と、を含む。前記方法は更に、前記セラミック製品に、少なくとも前記マイクロ波結合カバーを介してマイクロ波照射を行なう工程を含む。前記マイクロ波結合カバーは、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーが装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有する。前記セラミック製品にマイクロ波照射を行なった後、前記セラミック製品が目標乾燥度になったときに、前記セラミック製品を前記トレー本体から取り外すことができ、そして次に、前記トレー本体及び前記マイクロ波結合カバーを前記押出成形装置に戻すことができる。
【００１０】
これまでの概要説明、及び以下の詳細な説明は共に、本開示の種々の実施形態を提示するものであり、そして本明細書において権利請求するこれらの実施形態の本質及び特徴を理解するための概要または枠組みを提供するものであることを理解されたい。添付の図面を取り込んで、本明細書において開示される種々の実施形態を更に深く理解することができるようにしており、そして添付の図面は本明細書の一部に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本開示の種々の実施形態を示し、そして説明と併せて、本明細書において記載されるこれらの実施形態の原理及び動作を説明するために利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なセラミック製品製造システムの模式図である。
【図２Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレー本体を斜めから眺めた模式図である。
【図２Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態によるセラミック製品及び例示的なトレー本体を斜めから眺めた模式図である。
【図２Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレー本体、セラミック製品、及びマイクロ波結合カバーを斜めから眺めた模式図である。
【図３Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図３Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図３Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方斜めから眺めた模式図である。
【図４Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図４Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図４Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図５Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図５Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図５Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図６Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図６Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図６Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図７Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図７Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図７Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図８Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図８Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図８Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図９Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図９Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図９Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図１０Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図１０Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図１０Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図１１Ａ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を前方から眺めた模式図である。
【図１１Ｂ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を側方から眺めた模式図である。
【図１１Ｃ】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による例示的なトレーアセンブリ及びセラミック製品を斜めから眺めた模式図である。
【図１２】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態による照射マイクロ波の媒質、及びマイクロ波結合カバーの媒質、セラミック製品の媒質、及びトレー本体の媒質の模式図である。
【図１３】本明細書において示され、かつ記載される１つ以上の実施形態によるセラミック製品を乾燥させる方法のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、セラミック製品を製造し、そして乾燥させるトレーアセンブリの種々の実施形態について詳細に説明するが、これらの実施形態の例は、添付の図面に示されている。可能な限り、同じ参照番号を、これらの図面全体を通じて使用して、同じ、または同様の構成要素を指すこととする。
【００１３】
本明細書において説明されるように、トレーアセンブリは普通、トレー本体と、そしてマイクロ波結合カバーと、を備えることができる。マイクロ波結合カバーは、マイクロ波乾燥装置によって供給されてセラミック製品（例えば、セラミックハニカム構造）に結合するマイクロ波エネルギーを大きくして、セラミック製品を効率的に加熱し、そして乾燥させるように機能することができる。結合マイクロ波エネルギーの量を大きくすることにより、より均一な乾燥、及びより短い乾燥時間を実現することができる。更に、本明細書において記載される実施形態は、均一な乾燥を、２回以上の工程（例えば、１回のマイクロ波乾燥工程、及び１回の従来の乾燥工程）ではなく、１回の工程のみで行なうことができる能力だけでなく、複数の品数のセラミック製品を乾燥させる能力を実現する。
【００１４】
次に、図１を参照するに、例示的なセラミック製品製造システム１００が図示されている。システム１００は普通、押出成形装置１０２と、ソー切断装置１０８と、コンベヤシステム１３０と、そしてマイクロ波乾燥装置１３２と、を備えることができる。本明細書において記載される実施形態は、図１に図示されるシステム１００に限定されず、かつより多くの、またはより少ない構成要素群を有する他のシステムを利用することができることを理解されたい。吸水セラミック材料１０４の形態の押出成形品は、押出成形装置１０２によって所望の押し出し速度で、矢印Ａで示す方向に処理することができる。吸水セラミック材料１０４は、ソー切断装置１０８の方に向かって第１ベアリングシステム１０６によって搬送することができる。
【００１５】
ソー切断装置１０８は、吸水セラミック材料１０４を切断して、所望の長さを有するセラミック製品群１１２とするように機能することができる。ソー切断装置１０８はコントローラ１０９を備えることができ、コントローラ１０９は、押出成形品の速度を入力として受信し、そしてブレード１１０を適正な速度に制御することにより、セラミック材料１０４を切断して所望の長さのセラミック製品群１１２とする。これらのセラミック製品１１２は、第２ベアリングシステム１１４のコンベヤシステム１３０（例えば、ベルト式コンベヤシステムまたはチェーン式コンベヤシステム）の方に向かって搬送することができる。第１及び第２ベアリングシステム１０６，１１４は、エアベアリングシステムとすることにより、吸水セラミック材料１０４及びセラミック製品群１１２それぞれの変形を最小限にすることができる。システム１００が２つのベアリングシステムを使用する様子が示されているが、種々の実施形態では、より多くの、またはより少ないベアリングシステムを利用することができる。更に、コンベヤシステム１３０は、セラミック製品群を、マイクロ波乾燥装置１３２を通るように搬送する何れの適切なシステムも備えることができる。従って、セラミック材料を、セラミック製品製造システム１００を通るように搬送するために使用されるコンベヤシステムまたはベアリングシステムの種類については、特定の制限はないものとする。
【００１６】
コンベヤシステム１３０上に配置されるのは、１つ以上のセラミック製品１１２を第２ベアリングシステム１１４から受け入れるように機能することができる１つ以上のトレーアセンブリ１２０である。以下に更に詳細に説明するように、トレーアセンブリ１２０は、トレー本体１２２と、そしてマイクロ波結合カバー１２４と、を備えることができる。トレーアセンブリ１２０の特定の実施形態によって異なるが、マイクロ波結合カバー１２４は、セラミック製品をトレー本体１２２上に載置した後に、トレー本体１２２の上に配置することができる。
【００１７】
セラミック製品１１２をトレーアセンブリ１２０の上に、または内部に保持した後、コンベヤシステム１３０は次に、トレーアセンブリ１２０をマイクロ波乾燥装置１３２の方に向かって、矢印Ｂで示す方向に搬送する。マイクロ波乾燥装置１３２は、マイクロ波発生源（図示せず）と、マイクロ波チャンバ１３３と、そして導波路アセンブリ（図示せず）と、を備えることができる。マイクロ波チャンバ１３３は普通、側壁群１３４と、上面１３５と、そして底面１３６と、を備える。１つの実施形態では、側壁群１３４、上面１３５、及び底面１３６は、マイクロ波不透過性の非磁性材料により形成することができ、この非磁性材料は、高い電気伝導度及び高い耐酸化性を示す。マイクロ波チャンバ１３３の上面１３５、底面１３６、及び側壁群１３４の各々は、内側シェル及び外側シェルを備えることができ、この場合、絶縁層（例えば、繊維ガラスまたは同等の絶縁材料）が内側シェルと外側シェルとの間に配置される。マイクロ波チャンバ１３３は、セラミック製品群１１２及びトレーアセンブリ群１２０がマイクロ波チャンバ１３３の内部を通過するように構成することができる。図示されないが、マイクロ波乾燥装置１３２は更に、入口壁及び出口壁を含むことができ、これらの壁に開口部を設けることにより、トレーアセンブリ群１２０、セラミック製品群１１２、及びコンベヤシステム１３０を、マイクロ波乾燥装置１３２内に移動させ、そしてマイクロ波乾燥装置１３２から移動させることができる。これらの開口部のサイズは、マイクロ波エネルギーが、マイクロ波チャンバ１３３から漏洩することができないように決定される必要がある。開閉動作を行なう入口ゲート及び出口ゲート（図示せず）を更に利用して、マイクロ波エネルギーの漏洩を防止することができる。マイクロ波乾燥装置１３２は、マイクロ波チャンバ１３３を１つだけ有するものとして図示されているが、種々の実施形態では、複数の対応するマイクロ波発生源を有する複数のマイクロ波チャンバを利用することができる。
【００１８】
マイクロ波発生源により生成されるマイクロ波エネルギーの周波数は、特定のマイクロ波乾燥用途によって変えることができる。１つの実施形態では、マイクロ波発生源は、約１０ＭＨｚ〜約１００ＧＨｚの範囲の周波数、そして幾つかの実施形態では、約２０ＭＨｚ〜約６ＧＨｚの範囲、または約９００ＭＨｚ〜約２．４９ＧＨｚの範囲の周波数を有するマイクロ波エネルギーを生成するように機能することができる。更に、マイクロ波発生源（または、複数のマイクロ波チャンバを有する実施形態における複数の発生源）は、マイクロ波エネルギーの周波数を、マイクロ波乾燥プロセス中の異なる時点で変えるように構成することができる。
【００１９】
図２Ａ〜２Ｃは、例示的なトレーアセンブリ１２０の構成要素群の斜視図を描いている。まず、図２Ａを参照するに、トレーアセンブリ１２０は、半円筒溝１２９を有するトレー本体１２２を含み、この半円筒溝１２９は、トレー本体の長手方向軸と平行に、矢印Ｃで示す長さ方向に沿って延びる長手方向軸を有する。トレー本体１２２は、マイクロ波照射を受けると温度が上昇する材料により作製することができる。溝１２９は、半円筒構造を有するものとして図示されているが、種々の実施形態は当該半円筒構造に限定されない。当該溝は、乾燥対象のセラミック製品の輪郭に一致する何れかの形状とすることができる。例えば、当該溝は、矩形形状を有するセラミック製品を収容する矩形状とすることができる。他の実施形態では、溝の形状は、乾燥対象のセラミック製品の輪郭に一致しなくてもよい。
【００２０】
溝１２９は更に、複数の排水孔１２７を含むことができ、これらの排水孔１２７によって、吸水セラミック製品内の液体をトレー本体１２２から排出することができるだけでなく、蒸気を逃がすことができる。これらの排水孔は、セラミック製品の乾燥時間をより短くすることができる。溝１２９は、溝が液体及び蒸気をトレー本体から逃がすことができる他の構造を有することができるので、図２Ａに示す複数の排水孔１２７に限定されない。例えば、１つの実施形態の溝は、液体及び蒸気が通り抜けることができる開口部群を有するふるい（ｓｃｒｅｅｎ）として構成することができる。他の構造を用いることもできる。
【００２１】
図示の実施形態では、トレーアセンブリ１２０は更に、トレー本体１２２の底部に接続される絶縁体１２５を備える。絶縁体１２５は、照射されるマイクロ波を透過する材料であり、かつトレーアセンブリ１２０をコンベヤシステムから乾燥プロセス中に熱的に絶縁するように作用する材料により作製することができる。絶縁体１２５は、例えばＬｅｘａｎ（レキサン）またはＴｅｆｌｏｎテフロン（登録商標）により作製することができる。他の絶縁材料を利用することもできることを理解されたい。
【００２２】
図２Ｂは、トレー本体１２２上にセラミック製品１１２を載置した状態のトレー本体１２２を示している。図２Ｂに示すセラミック製品１１２は、円筒形セラミックフィルタとして構成される。セラミック製品群は、他の幾何学的構造（例えば、矩形構造）を有することができる。セラミック製品１１２は、トレー本体１２２上に載置することにより、当該セラミック製品が溝１２９内に配置され、かつ矢印Ｄで示すセラミック製品軸が、トレー本体の長手方向軸Ｃと略平行になる。コンベヤに沿ったトレー本体１２２（及び、トレーアセンブリ１２０）の移動方向は、矢印Ｂで示すコンベヤ移動軸に沿った方向とすることができ、このコンベヤ移動軸はトレー本体の長手方向軸Ｃに直交する（図１参照）。
【００２３】
図２Ｃは、セラミック製品１１２がトレーアセンブリ１２０内に配置された状態のトレーアセンブリ１２０を示している。マイクロ波結合カバー１２４は、トレー本体１２２の上に配置されて、セラミック製品１１２がマイクロ波結合カバー１２４によって上方から包み込まれるようになる。矢印Ｅで示す結合部（ｃｏｕｐｌｅｒ）の長手方向軸は、セラミック製品の長手方向軸Ｄと略一直線上に位置するようにする（すなわち、共通とする）ことができる。図２Ｃに示すマイクロ波結合カバー１２４は、セラミック製品１１２の長さよりも短い長さを有する。以下に更に詳細に説明するように、マイクロ波結合カバー１２４の長さは、特定の乾燥用途によって変えることができ、かつセラミック製品を上面、底面、及び／又は側面から包み込むことができる。次に、トレーアセンブリ群及び関連する方法の種々の実施形態について、以下に説明する。
【００２４】
次に、図３Ａ〜３Ｃを参照するに、例示的なトレーアセンブリ２２０、及びトレーアセンブリ１２０内に配置されるセラミック製品１１２が、前面図、側面図、及び斜視図でそれぞれ示されている。トレーアセンブリ２２０は、半円筒形マイクロ波結合カバー２２４と、そしてトレー本体２２２と、を備える。トレー本体の上に配置されるマイクロ波結合カバーを利用して、当該マイクロ波結合カバーが図２Ｃに示すように、セラミック製品を上方から覆うようにするのではなく、図３Ａ〜３Ｃに示すマイクロ波結合カバーは、トレー本体２２２の支持面２２６よりも下方に配置されるマイクロ波結合インサート２２４として構成される。セラミック製品１１２は、半円筒状支持面２２６の上で直接支持されるようにすることができる、または図３Ｃに示す任意のスペーサ群２２７を使用して間接的に支持されるようにすることができる。１つの実施形態では、マイクロ波結合インサート２２４がトレー本体２２２と一体化されるのに対し、別の実施形態では、マイクロ波結合インサート２２４は、トレー本体２２２から取り外すことができることにより、種々の材料から成るトレーインサートを必要に応じて、交換のためにトレー本体２２２に取り付け、そしてトレー本体２２２から取り外すことができる。この構成の実施形態は、セラミック製品が約４０％〜６０％乾燥したときにセラミック製品を１８０°だけ回転させる前に、マイクロ波結合カバーを取り外す工程を無くす利点をもたらすことができ、これについては、以下に詳細に説明する。マイクロ波結合インサート２２４は、上面（例えば、図２Ｃに示すように）との結合ではなく、セラミック製品１１２の下側半分の少なくとも一部との結合を高めることができるので、セラミック製品への容易な接近が可能となる。１つの実施形態では、セラミック製品１１２は手作業により、またはロボットにより回転させることができる。別の実施形態では、セラミック製品１１２を回転させるのではなく、マイクロ波結合インサート２２４を自動的に、かつ機械的に回転させることができることにより、当該マイクロ波結合インサート２２４が、セラミック製品１１２の上側半分の少なくとも一部を包み込んで、当該少なくとも一部がマイクロ波照射を継続して受けるようにすることができる。
【００２５】
図３Ａ〜３Ｃに図示される実施形態では、マイクロ波結合インサート２２４は、セラミック製品１１２の全長を（長手方向に）包み込む（すなわち、下側半分の全部分を）。しかしながら、マイクロ波結合カバーの長さは、セラミック製品の長さよりも短くすることができる（図４Ａ〜４Ｃ、図５Ａ〜５Ｃを参照）。マイクロ波エネルギーをセラミック製品１１２に効果的に結合させるために、マイクロ波結合カバー２２４の長さは、幾つかの実施形態では、λｇを、マイクロ波がセラミック製品１１２内を伝搬するときの、マイクロ波乾燥装置によって生成される照射マイクロ波の波長とした場合に、λｇよりも長くするか、またはλｇに等しくする。セラミック製品１１２の厚さは、幾つかの実施形態では、約λｇ／８〜約λｇ／２とすることにより、図１２を参照して以下に詳細に説明するように、最適なマイクロ波結合が確保される。
【００２６】
蒸気及び空気が吸水セラミック製品１１２から乾燥プロセス中に自由に流出することができるようにするために、マイクロ波結合カバー２２４は、ギャップ１２３がマイクロ波結合カバー２２４（だけでなく、トレー本体材料）とセラミック製品１１２との間に形成されるように配置し、かつ構成することができる。これは、例えば任意のスペーサ群２２７を使用することにより可能になる。マイクロ波結合カバー２２４によるインピーダンス整合が劣化することが絶対にないようにするために、セラミック製品１１２とマイクロ波結合カバー２２４との間の距離は、λ０を、マイクロ波が空気中を伝搬するときにマイクロ波乾燥装置によって利用される照射マイクロ波の波長とした場合に、約λ０／１０未満とする必要がある。この距離では、ギャップ１２３を、照射マイクロ波が透過する。
【００２７】
マイクロ波結合カバーの材料によって当該カバーが、マイクロ波結合部（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｃｏｕｐｌｅｒ）として機能することができ、このマイクロ波結合部は、セラミック製品に結合するマイクロ波エネルギーの量を増大させる。別の表現をすると、マイクロ波結合カバーの材料によって、空気とセラミック製品とのインピーダンス整合を高めることができる。１つの材料をマイクロ波結合カバーに関して選択するに当たって、選択される材料の誘電率は、セラミック製品を取り囲む空気の誘電率（εＯ）と乾燥後のセラミック製品の誘電率（εＲ２Ｄ）との中間に設定する必要がある。吸水セラミック製品の誘電率ではなく、乾燥後のセラミック製品の誘電率を考慮に入れることにより、セラミック製品が乾燥した後の表面近傍のセラミック製品の領域の過熱状態を軽減し易くすることができる。「ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ（誘電率）」とは、本明細書において使用されるように、実数部及び虚数部を含む誘電率を指している。
【００２８】
一例として、かつ限定ではないが、空気の誘電率を１とした場合に、誘電率の実数部が約８である材料が、乾燥状態での誘電率が１５であるセラミック製品に関して選択される。マイクロ波結合カバーの誘電率の虚数部は、非ゼロ値であると、セラミック製品との結合を高めることができるのではなく、カバーが加熱されてしまうので（例えば、サセプタ材料を加熱するときに）、略ゼロにする必要がある。更に、かなり電気伝導度の高いカバーは、セラミック製品を電磁エネルギーから遮蔽する。従って、誘電率の虚数部は約０．０１未満にする必要がある。一例として、かつ限定ではないが、誘電率の実数部が約８であり、かつ虚数部が略ゼロである材料は、多孔率が約２％未満であるアルミナ（例えば、誘電率が８．０９−ｊ０．００８で表わされるアルミナ材料）とすることができる。マイクロ波結合カバーの要求誘電率は、異なる種類のセラミック製品に対応して異なる可能性があるので、種々の誘電率及び多孔率を有する異なる材料を、処理対象のセラミック材料の種類に応じて利用することができる。一例として、かつ限定ではないが、マイクロ波結合カバーの材料例として、これらには限定されないが、アルミナ、マグネシア、スピネル、窒化珪素、及び窒化アルミニウムを挙げることができる。一般的に、誘電率の実数部は、特定のセラミック製品の場合、５〜１０の範囲に収める必要がある。
【００２９】
以下に更に詳細に説明するように、本明細書において記載されるマイクロ波結合カバーは、セラミック製品に結合するマイクロ波エネルギー量を大きくし、これにより、セラミック製品（例えば、乾燥後に吸水領域を有するセラミック製品）の品質を高めることができることにより、歩留まりを向上させることができる。更に、セラミック製品を効果的に乾燥させるために要する時間の長さは、より少ない量のマイクロ波エネルギーしか反射されない、または消散されないので、短くすることができ、エネルギーコストを節約することができる。
【００３０】
次に、図１２を参照するに、トレー本体１１２２の媒質、セラミック製品１１１２の媒質、マイクロ波結合カバー１１２４の媒質、及び空気中を伝搬するマイクロ波１１４０の媒質の模式図が描かれている。一例として、かつ限定ではないが、以下に提示されるのは、図１２に示す種々の媒質の電磁特性であり、マイクロ波結合カバー１１２４は、約４インチの長さ（図１２に示す水平方向の）、約１インチの厚さ（図１２に示す垂直方向の）を有するアルミナにより作製され、そしてギャップ１１２３は約０．４インチである。ηは、媒質のインピーダンスを表わし、当該インピーダンスは、透磁率μ＝μ０μＲ（μ０は自由空間の透磁率）と誘電率ε＝ε０εＲ（ε０は自由空間の誘電率）との比の平方根である：
【数１】
【００３１】
添え字０，１，２，及び３は、空気の媒質、マイクロ波結合カバーの媒質、セラミック製品の媒質、及びトレー本体の媒質をそれぞれ表わしている。更に、添え字「Ｄ」及び「Ｗ」は、セラミック製品の乾燥状態及び吸水状態を表わしている。反射係数Γに添え字を用いて、２つの媒質の間の境界であることを示唆している。例えば、Γ０１は、空気とマイクロ波結合カバーとの間の境界であることを意味する。上記電磁特性は更に、次式によって定義することができる：
【数２】
【数３】
【００３２】
μ０＝４π×１０−７，Ｈｍ−１、及び
ε０＝８．８５４×１０−１２，Ｆｍ−１
以下の電磁特性は、例示のみを目的に一例として以下に提示される。本明細書において記載される種々の実施形態は、決して以下の電磁特性に限定されることはない。この例では、マイクロ波結合カバーはアルミナ材料を含む。例示的な特性は、以下の通りである：
・空気：ε０，μ０，η０＝３７７Ω，Γ０１＝−０．５，Γ０２Ｄ＝−０．５９，及びΓ０２Ｗ＝−０．７５；
・マイクロ波結合カバー：εＲ１＝９，μＲ１＝１，η１＝１２６Ω，Γ１２Ｄ＝−０．１３，Γ１２Ｗ＝−０．４１；
・乾燥状態のセラミック製品：εＲ２Ｗ＝１５，μＲ２Ｄ＝１，η２Ｄ＝９７Ω，Γ２Ｄ３＝０．５２；
・吸水状態のセラミック製品：εＲ２Ｗ＝５０，μＲ２Ｗ＝１，η２ＤＷ＝５３Ω，Γ２Ｗ３＝０．５２；及び
・トレー本体：εＲ３＝１．５，μＲ３＝１，η３＝３０７Ω，Γ３０＝０．１９
【００３３】
上に挙げた反射係数から、アルミナ製マイクロ波結合カバーが、入射する電磁波のインピーダンス整合を高めることができ、これによって今度は、セラミック製品の中央表層領域（すなわち、セラミック製品の最外周の中央部分）の結合効率及び加熱を高めることができることが分かる。以下の２つの例では更に、上記特性を有するマイクロ波結合カバーにより得られる結合効果が高くなることを示す。
【００３４】
例１：乾燥セラミック製品−乾燥プロセスの終了近傍
セラミック製品及びトレーアセンブリの方に向かって誘導される入射電磁波の入力電力が１００Ｗであると仮定すると、Γ０１＝−０．５の反射係数を有するアルミナ製マイクロ波結合カバーは、電力の４０％を反射することにより、５０Ｗの電力をアルミナ製マイクロ波結合カバーに結合させる。この５０Ｗの電力のうち、８７％がセラミック製品に直接結合する（５０Ｗ＊（１−Γ１２）＝４３．５Ｗ）。同様の分析を行なうことにより、マイクロ波結合カバー１２４が無い状態では、セラミック製品に直接結合する電力が入力電力の４１％に過ぎないことが分かる（１００Ｗ＊（１−Γ０２）＝４１Ｗ）。従って、セラミック製品に結合する電力は、マイクロ波結合カバーを設けない場合には、より小さくなる。複数の１００Ｗマイクロ波アプリケータを有するマイクロ波乾燥装置を通過する時間を含む約２０分の乾燥時間に亘ってこの利点を足し合わせた効果は極めて大きい。
【００３５】
例２：吸水セラミック製品−乾燥プロセスの開始時
上の例におけるように、マイクロ波乾燥装置は、１００Ｗの照射電磁波をセラミック製品の方に向かって伝搬させるように構成される。アルミナ製マイクロ波結合カバーが、トレーアセンブリ内で現われる上記特性を有する場合、１００Ｗのうちの約４０％（５０Ｗ）がアルミナ製マイクロ波結合カバーに結合することになる。この５０Ｗのうち、５９％がセラミック製品に直接結合する（５０Ｗ＊（１−Γ１２）＝２９．５Ｗ）。同様の分析を行なうことにより、アルミナ製マイクロ波結合カバーが無い状態では、セラミック製品に直接結合する電力が、１００Ｗの入力電力の２５％に過ぎないことが分かる。従って、マイクロ波結合カバーを設けない場合よりも設ける場合の方が、凡そ、約４．５％だけ優れている。この場合も同じように、幾つかの１００Ｗマイクロ波アプリケータを通過する約２０分の乾燥時間に亘ってこの利点を足し合わせた効果は極めて大きい。
【００３６】
２つの例を参照して上に説明したように、マイクロ波結合カバーは、マイクロ波エネルギーのうち、セラミック製品に結合するエネルギーが占める百分率割合を上昇させる。結合がこのように大きくなると、乾燥時間を短くすることができ、かつ例えば、対流乾燥炉のような更に別の乾燥炉を必要とすることなく、低温領域の乾燥度を更に高めることができる。
【００３７】
図１３のフローチャートだけでなく図１を参照しながら、次に、セラミック製品１１２を、図１に示す例示的なセラミック製品製造システムを使用して製造する方法について、更に詳細に説明する。セラミック製品１１２を押出成形品１０４から切り出した（ブロック１３１０）後、セラミック製品１１２を第２ベアリングシステム１１４からトレー本体１２２に移載して、セラミック製品１１２が、マイクロ波結合カバー１２４によって少なくとも部分的に覆われるようにする（ブロック１３２０）。マイクロ波結合カバー１２４は、トレー本体１２２の上に何れかの適切な方法により、例えば手作業により、またはロボットにより配置することができる。マイクロ波結合カバーが、例えば図３Ａ〜３Ｂに示すインサート２２４及びトレー本体２２２のような、トレー本体内に配置されるマイクロ波結合カバーインサートとして構成される実施形態では、マイクロ波カバーをトレー本体の上に配置する必要はない。
【００３８】
セラミック製品１１２がトレーアセンブリ１２０内に収納された後、コンベヤシステム１３０は、トレーアセンブリ１２０を、複数のマイクロ波アプリケータ及びチャンバを有することができるマイクロ波乾燥装置１３２の方に向かって搬送する（ブロック１３３０）。１つの実施形態では、これらのトレーアセンブリ１２０は、マイクロ波乾燥装置１３２を通って固定速度で搬送される。次に、ブロック１３４０では、セラミック製品１１２にマイクロ波エネルギーをマイクロ波乾燥装置内で入力する。
【００３９】
セラミック製品がブロック１３５０において、約４０％未満しか乾燥していない場合、プロセスはＮ経路を採って、ブロック１３４０に戻ることにより、セラミック製品に引き続き、マイクロ波エネルギーを入力することができる。マイクロ波カバー１２４は、セラミック製品１１２のほぼ上側半分または下側半分しか覆うことができないので、セラミック製品の上側部分または下側部分にしか、マイクロ波カバー１２４によって得られる結合効率が高いという利点をもたらすことができない。従って、セラミック製品がブロック１３５０において、約４０％〜約６０％乾燥する場合、プロセスはＹ経路を採ってブロック１３６０に進み、このブロック１３６０では、セラミック製品１１２を、セラミック製品１１２の軸回りに１８０°回転させて、セラミック製品１１２のうちのこれまでに照射を受けていない部分がこの時点で、照射を受けて、マイクロ波カバー１２４によって得られる結合効率が高いという利点をもたらすことができるようにする。セラミック製品１１２は、特定の時間が経過した後に、特定の種類のセラミック製品をマイクロ波乾燥装置１３２内に、当該製品が約４０％〜６０％乾燥するまで残留させる必要がある時間長を示す履歴データに基づいて、マイクロ波乾燥装置１３２内で回転させてもよい。別の実施形態では、セラミック製品１１２の乾燥度はセンサ（図示せず）によってモニタリングすることができる。
【００４０】
マイクロ波結合カバー１２４がセラミック製品１１２の上側部分を包み込む実施形態では、セラミック製品は、まずマイクロ波結合カバー１２４をトレー本体１２２から取り外して、セラミック製品１１２への接近を可能にすることにより回転させることができる。次に、セラミック製品１１２を回転させることができ、そしてマイクロ波結合カバー１２４を再度、トレー本体１２２の上に配置することができる。セラミック製品１１２の回転は、手作業により、またはロボットにより行なうことができる。マイクロ波結合カバーがマイクロ波結合インサート（例えば、図３Ａ〜３Ｃのインサート２２４）として構成され、かつセラミック製品を支持面の下方から包み込む実施形態では、セラミック製品１１２は、マイクロ波結合インサートの取り外しを必要とすることなく直接回転させることができる。回転後、目標乾燥度にブロック１３６０において達するまで、セラミック材料に追加のマイクロ波照射を行なうことができる。
【００４１】
トレーアセンブリ１２０及び当該トレーアセンブリ１２０内に収納されるセラミック製品１１２がマイクロ波乾燥装置１３２から出て行った後、マイクロ波結合カバー１２４をトレーアセンブリ１２０から取り外すことができ（または、取り外さなくてもよく）、そしてブロック１３７０において、セラミック製品１１２をトレー本体１２２から取り外すことができる。このプロセスは、手作業により、またはロボットにより行なうことができる。トレー本体１２２及びマイクロ波結合カバー１２４は、ブロック１３８０において押出成形品１０４の後端側に達していない場合（Ｎ経路）に、更に別の吸水セラミック製品１１２を受け入れるために乾燥プロセスの開始段階に戻るように搬送する（例えば、１つ以上のコンベヤシステムによって）ことができる、またはブロック１３８０において押出成形品１０４の後端側に達している場合（Ｙ経路）にオフライン位置に返すことができる（ブロック１３９０）。
【００４２】
次に、種々の構造を有するトレーアセンブリ群、及びこれらのアセンブリに装着されるセラミック製品を製造する方法の更に別の実施形態について説明する。種々の実施形態は、各種変形及び変更を行なうことが可能であることから、本明細書において例示され、かつ説明されるトレーアセンブリ構造に限定されない。
【００４３】
図４Ａ〜４Ｃは、マイクロ波結合カバーが、トレー本体３２２内に配置され、かつセラミック製品１１２の下側半分の少なくとも一部を覆うように機能することができるマイクロ波結合インサート３２４として構成される実施形態を示している。図３Ａ〜３Ｃを参照して上に説明したように、マイクロ波結合インサート３２４は、トレー本体３２２と一体化することができる、またはトレー本体３２２から取り外すことができる。マイクロ波結合インサート３２４の長さは、図３Ａ〜３Ｃに示すマイクロ波結合インサートの長さよりも短い。
【００４４】
マイクロ波エネルギー結合効率を最適に向上させるために、マイクロ波結合インサート３２４（または、本明細書において記載され、かつ例示される実施形態の上部カバー）の長さは、セラミック製品１１２内を伝搬する照射マイクロ波の波長であるλｇよりも長くするか、またはλｇに等しくする必要がある。例えば、セラミック製品内を伝搬する照射マイクロ波の波長が４インチである場合、マイクロ波結合インサート３２４の長さは、４インチよりも長くするか、または４インチに等しくする必要がある。上に説明したように、図示のマイクロ波結合インサート３２４の厚さは、幾つかの実施形態では、約λｇ／８〜約λｇ／２であり、そしてギャップ１２３を約λｏ／１０とすることにより、最適なマイクロ波結合効率を得る。マイクロ波結合インサートまたはカバーの長さを、セラミック製品の全長である長さよりも短くすると、マイクロ波結合インサートまたはカバーを製造するために必要な材料の量を減らすだけでなく、インサートまたはカバーの合計重量を減らすことができるという利点をもたらすことができる。
【００４５】
次に、図５Ａ〜５Ｃを参照するに、２つのマイクロ波結合インサートを有するトレーアセンブリ４２０が図示されている。マイクロ波結合インサート４２４（すなわち、第１マイクロ波結合インサート）は、セラミック製品１１２の第１部分を覆うことができ、そして更に別のマイクロ波結合インサート４２８（すなわち、第２マイクロ波結合インサート）は、セラミック製品の第２部分を包み込むことができる。第１及び第２部分は、セラミック製品１１２の第１及び第２端部に近接するものとして図示されている。しかしながら、マイクロ波結合カバー４２４，４２８は、セラミック製品１１２の他の部分を覆っていてもよい。同じとすることができる、または互いに異ならせることができる第１及び第２マイクロ波結合インサート４２４，４２８の長さは、上に説明したように、λｇと等しくするか、またはλｇよりも長くする必要がある。
【００４６】
図６Ａ〜６Ｃは、マイクロ波結合カバー５２４を有するトレーアセンブリ５２０がセラミック製品１１２を上方から包み込む実施形態を示している。マイクロ波結合カバー５２４は、半円筒形を有し、そしてセラミック製品１１２の上側半分全体を覆うように機能することができる。図示のマイクロ波結合カバー５２４は、セラミック製品１１２の輪郭に略一致する半円筒形を有するが、種々の実施形態はこの形状に限定されない。マイクロ波結合カバー５２４は、トレー本体１２２に直接取り付けることにより支持されるようにすることができる、または例えばＬｅｘａｎ（レキサン）またはＴｅｆｌｏｎ「テフロン」により作製される任意のマイクロ波透過スペーサ群（図示せず）を使用することにより間接的に支持されるようにすることができる。上に説明したように、図６Ａ〜６Ｃに示すマイクロ波結合カバー５２４は、セラミック製品１１２を回転させ、そしてトレー本体１２２から乾燥プロセスの終了時点で取り外すときに、トレー本体１２２から取り外すことができる。
【００４７】
次に、図７Ａ〜７Ｃを参照するに、トレー本体１２２の上に配置されるセラミック製品１１２の長さの一部を覆うマイクロ波結合カバー１２４を有するトレーアセンブリ１２０が図示されている。図７Ａ〜７Ｃは、図２Ｃに示す実施形態を描いている。図７Ａ〜７Ｃに示すマイクロ波結合カバー１２４の長さは、図６Ａ〜６Ｃに示すマイクロ波結合カバー５２４の長さよりも短い。マイクロ波結合カバー１２４は、セラミック製品１１２の上側半分の少なくとも一部を包み込むように機能することができる。図４Ａ〜４Ｃを参照して上に説明したように、マイクロ波結合カバー１２４の長さは、λｇよりも長くするか、またはλｇと等しくすることにより、マイクロ波エネルギー結合効率を最適に向上させる必要がある。
【００４８】
図８Ａ〜８Ｃは、セラミック製品１１２の長さ全体を完全に包み込む円筒形マイクロ波結合カバー６２４を有する例示的なマイクロ波トレーアセンブリ６２０を示している。別の実施形態では、マイクロ波結合カバー６２４は、セラミック製品１１２の一部のみを完全に包み込むようにしてもよい。セラミック材料１１２は、支持面６２６で直接支持されるようにすることができる（図８Ａ）、または任意のスペーサ群６２７を用いて間接的に支持されるようにすることができる（図８Ｃ）。図示のマイクロ波結合カバー６２４は、上に説明したこれらのマイクロ波結合カバーと同じ特性を有することができる。セラミック製品を完全に包み込むマイクロ波結合カバーによって、セラミック製品が約４０％〜６０％乾燥したときにセラミック製品を回転させる工程を削除することができるが、その理由は、セラミック製品の上側半分及び下側半分の両方がマイクロ波結合カバーで覆われるからである。
【００４９】
材料及び重量の低減を可能にするだけでなく、マイクロ波結合カバーのセラミック製品１１２の周りの空気流を増やすために、図９Ａ〜９Ｃに示すトレーアセンブリ７２０は、上に説明した結合材料により作製され、かつ軸方向に延びる複数の結合用帯状体７２８を有するマイクロ波結合カバー７２４を備えている。これらの結合用帯状体７２８は、マイクロ波結合カバー７２４が、セラミック製品１１２の少なくとも一部を完全に包み込むように配置することができる。セラミック製品１１２は、支持面７２６で直接支持されるようにすることができる（図９Ａ）、または任意のスペーサ群７２７を用いて間接的に支持されるようにすることができる（図９Ｃ）。これらの結合用帯状体７２８は、コネクタ群（図示せず）を用いて保持することができ、これらのコネクタは、照射マイクロ波を透過することができるので、所望形状を有するマイクロ波結合カバーを実現することができる。図９Ａ〜９Ｃに示すトレーアセンブリ７２０を使用して乾燥させたセラミック製品は、セラミック製品が約４０％〜６０％乾燥したときに、僅かに回転させるだけで済む。これは、セラミック製品の両端を把持し、そして僅かに回転させることにより、またはマイクロ波結合カバー７２４を僅かに回転させることにより行なうことができる。これらの結合用帯状体は、セラミック製品の上部または底部を覆う実施形態において利用することもできる。
【００５０】
次に、図１０Ａ〜１０Ｃを参照するに、内側カバー８２４として構成されるマイクロ波結合カバーと、そして外側カバー８２８として構成される更に別の結合カバーと、を有するトレーアセンブリ８２０が図示されている。図示の連続的に対向するカバー８２４，８２８は、約λ０／１０未満のギャップ１２５を挟んで分離されるので、空気流を流すことができ、かつそれぞれのカバー８２４，８２８における凝結を防止する。しかしながら、内側カバー８２４及び外側カバー８２８は、これらのカバーが互いに接触するようにトレー本体１２２の上に配置してもよい。図２Ａ〜２Ｃに関して上に説明したように、連続的に対向するカバー８２４，８２８は、トレー本体１２２で直接支持されるようにするか、または間接的に支持されるようにすることができる。内側カバー８２４及び外側カバー８２８は、異なる結合材料により、または異なる多孔率及び誘電率を有する同様の材料により作製することができ、そして図２Ｄを参照して上に説明したように、セラミック製品１１２に結合するマイクロ波エネルギーを大きくするように選択することができる。
【００５１】
図１１Ａ〜１１Ｃは更に、２つのマイクロ波結合カバーを有するトレーアセンブリ９２０を示している。マイクロ波結合カバー９２４（すなわち、第１マイクロ波結合カバー）は、セラミック製品１１２の第１部分を包み込むことができ、そして更に別のマイクロ波結合カバー９２８（すなわち、第２マイクロ波結合カバー）は、セラミック製品の第２部分を包み込むことができる。第１及び第２部分は、セラミック製品１１２の第１及び第２端部に近接するものとして図示されている。しかしながら、図５Ａ〜５Ｃに示すマイクロ波結合インサート４２４，４２８について上に説明したように、マイクロ波結合カバー９２４，９２８は、セラミック製品１１２の他の部分を覆っていてもよい。同じとする、または互いに異ならせることができる第１及び第２マイクロ波結合カバー９２４，９２８の長さは、上に説明したように、λｇと等しくするか、またはλｇよりも長くする必要がある。上に説明したように、第１及び第２マイクロ波結合カバー９２４，９２８は、トレー本体１２２で直接支持されるようにするか、または間接的に支持されるようにすることができる。
【００５２】
本明細書において記載されるトレーアセンブリ及び方法は、例えばセラミックハニカム構造のようなセラミック製品を乾燥させるために特に適している。ｄｒｙｉｎｇ（乾燥させる）とは、本明細書において使用されているように、セラミック製品の液体含有率を目標乾燥度値にまで低下させることを指す。本明細書において記載される種々の実施形態は、セラミック製品へのマイクロ波結合効率を、空気とセラミック製品とのインピーダンス整合を容易にする１つ以上のマイクロ波結合カバーを使用することにより向上させることができる。種々の実施形態は、乾燥後のセラミック材料の品質を、吸水スポット及び／又はホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）がセラミック製品内に形成されるのを低減する、または無くすことにより向上させることができる。更に、種々の実施形態は、セラミック製品をマイクロ波乾燥装置内に残留させるために必要な時間、及びセラミック製品を完全に乾燥させるために、または目標の乾燥度を達成するために必要なマイクロ波エネルギーの量の両方を低減することができる。
【００５３】
この技術分野の当業者であれば、種々の変形及び変更を本明細書において記載される実施形態に、請求の対象となる主題の思想及び範囲から逸脱しない限り加えることができることを理解することができるであろう。従って、このような変形及び変更が添付の請求項、及びこれらの請求項の均等物の範囲に含まれるのであれば、本明細書は、本明細書において記載される種々の実施形態の変形及び変更を包含するものとする。
【符号の説明】
【００５４】
１００ セラミック製品製造システム
１０２ 押出成形装置
１０４ 吸水セラミック材料、押出成形品
１０６ 第１ベアリングシステム
１０８ ソー切断装置
１０９ コントローラ
１１０ ブレード
１１２，１１１２ セラミック製品
１１４ 第２ベアリングシステム
１２０，２２０，４２０，５２０，６２０，７２０，８２０，９２０ トレーアセンブリ
１２２，２２２，３２２，１１２２ トレー本体
１２３，１１２３ ギャップ
１２４，２２４，４２４，４２８，５２４，６２４，７２４，９２４，９２８，１１２４ マイクロ波結合カバー
１２５ 絶縁体
１２７ 排水孔
１２９ 半円筒溝
１３０ コンベヤシステム
１３２ マイクロ波乾燥装置
１３３ マイクロ波チャンバ
１３４ 側壁
１３５ 上面
１３６ 底面
２２４，３２４，４２４，４２８ マイクロ波結合インサート
２２６，６２６，７２６ 支持面
２２７，６２７，７２７ スペーサ
７２８ 結合用帯状体
８２４ 内側カバー
８２８ 外側カバー
１１４０ マイクロ波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック製品用のトレーアセンブリにおいて：
前記セラミック製品を支持して、該セラミック製品がマイクロ波乾燥装置をマイクロ波乾燥プロセス中に通過するように機能することができる支持面を備えるトレー本体と、
前記トレー本体に装着されて、マイクロ波結合カバーが前記セラミック製品の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込むマイクロ波結合カバーであって、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーが前記マイクロ波乾燥プロセス中に装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有するマイクロ波結合カバーと、
を備える、トレーアセンブリ。
【請求項２】
前記トレー本体は更に、トレー本体長手方向軸と、該トレー本体長手方向軸に直交するコンベヤ移動軸と、そして前記トレー本体長手方向軸に平行な前記トレー本体の表面の内部に配置される溝と、を含み、
前記溝は、前記セラミック製品を前記マイクロ波乾燥プロセス中に、前記セラミック製品のセラミック製品長手方向軸が前記トレー本体長手方向軸に略平行となるように保持するように構成され、そして
前記マイクロ波結合カバーは、前記マイクロ波乾燥プロセス中に、前記セラミック製品長手方向軸と共通の結合部長手方向軸を備える、請求項１に記載のトレーアセンブリ。
【請求項３】
前記マイクロ波結合カバーの誘電率は、
に略等しく、上式では、εＯは空気の誘電率であり、そしてεＲ２Ｄは、乾燥後のセラミック製品の誘電率である、請求項１に記載のトレーアセンブリ。
【請求項４】
前記マイクロ波結合カバーは、λｇが前記セラミック製品内を伝搬する照射マイクロ波の波長であるとすると、約λｇよりも長い長さ、及び約λｇ／８〜約λｇ／２の範囲の厚さを有し、前記照射マイクロ波は、マイクロ波乾燥装置の１つ以上のマイクロ波発生源から放出され、そして
前記マイクロ波結合カバーは、λ０が空気中を伝搬する照射マイクロ波の波長であるとすると、前記セラミック製品から約λ０／１０の距離だけ離間し、
前記マイクロ波結合カバー及び前記トレー本体は、前記マイクロ波結合カバーが前記セラミック製品の下側半分の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込むように構成される、または
前記マイクロ波結合カバー及び前記トレー本体は、前記マイクロ波結合カバーが前記セラミック製品の上側半分の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込むように構成される、請求項１に記載のトレーアセンブリ。
【請求項５】
セラミック製品を製造する方法において：
吸水セラミック材料を押出成形装置で押し出し成形する工程と、
押し出し成形後の前記吸水セラミック材料を切断してセラミック製品を形成する工程と、
前記セラミック製品をトレー本体の上に載置する工程であって、該トレーア本体に、前記セラミック製品の少なくとも一部を覆うように構成されるマイクロ波結合カバーが装着される、前記載置する工程と、
前記セラミック製品に、少なくとも前記マイクロ波結合カバーを介してマイクロ波照射を行なう工程であって、前記マイクロ波結合カバーが、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーが装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有する、前記マイクロ波照射を行なう工程と、
前記セラミック製品が目標乾燥度になったときに、前記セラミック製品を前記トレー本体から取り外す工程と、
前記トレー本体及び前記マイクロ波結合カバーを前記押出成形装置に戻す工程と、
を含む、方法。
【請求項１】
セラミック製品用のトレーアセンブリにおいて：
前記セラミック製品を支持して、該セラミック製品がマイクロ波乾燥装置をマイクロ波乾燥プロセス中に通過するように機能することができる支持面を備えるトレー本体と、
前記トレー本体に装着されて、マイクロ波結合カバーが前記セラミック製品の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込むマイクロ波結合カバーであって、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーが前記マイクロ波乾燥プロセス中に装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有するマイクロ波結合カバーと、
を備える、トレーアセンブリ。
【請求項２】
前記トレー本体は更に、トレー本体長手方向軸と、該トレー本体長手方向軸に直交するコンベヤ移動軸と、そして前記トレー本体長手方向軸に平行な前記トレー本体の表面の内部に配置される溝と、を含み、
前記溝は、前記セラミック製品を前記マイクロ波乾燥プロセス中に、前記セラミック製品のセラミック製品長手方向軸が前記トレー本体長手方向軸に略平行となるように保持するように構成され、そして
前記マイクロ波結合カバーは、前記マイクロ波乾燥プロセス中に、前記セラミック製品長手方向軸と共通の結合部長手方向軸を備える、請求項１に記載のトレーアセンブリ。
【請求項３】
前記マイクロ波結合カバーの誘電率は、
に略等しく、上式では、εＯは空気の誘電率であり、そしてεＲ２Ｄは、乾燥後のセラミック製品の誘電率である、請求項１に記載のトレーアセンブリ。
【請求項４】
前記マイクロ波結合カバーは、λｇが前記セラミック製品内を伝搬する照射マイクロ波の波長であるとすると、約λｇよりも長い長さ、及び約λｇ／８〜約λｇ／２の範囲の厚さを有し、前記照射マイクロ波は、マイクロ波乾燥装置の１つ以上のマイクロ波発生源から放出され、そして
前記マイクロ波結合カバーは、λ０が空気中を伝搬する照射マイクロ波の波長であるとすると、前記セラミック製品から約λ０／１０の距離だけ離間し、
前記マイクロ波結合カバー及び前記トレー本体は、前記マイクロ波結合カバーが前記セラミック製品の下側半分の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込むように構成される、または
前記マイクロ波結合カバー及び前記トレー本体は、前記マイクロ波結合カバーが前記セラミック製品の上側半分の少なくとも一部を、前記マイクロ波乾燥プロセス中に包み込むように構成される、請求項１に記載のトレーアセンブリ。
【請求項５】
セラミック製品を製造する方法において：
吸水セラミック材料を押出成形装置で押し出し成形する工程と、
押し出し成形後の前記吸水セラミック材料を切断してセラミック製品を形成する工程と、
前記セラミック製品をトレー本体の上に載置する工程であって、該トレーア本体に、前記セラミック製品の少なくとも一部を覆うように構成されるマイクロ波結合カバーが装着される、前記載置する工程と、
前記セラミック製品に、少なくとも前記マイクロ波結合カバーを介してマイクロ波照射を行なう工程であって、前記マイクロ波結合カバーが、マイクロ波エネルギーのうち前記マイクロ波結合カバーが装着されない場合よりも大きな百分率に相当するエネルギーが、前記マイクロ波結合カバーが装着されている前記セラミック製品に結合するような誘電率を有する、前記マイクロ波照射を行なう工程と、
前記セラミック製品が目標乾燥度になったときに、前記セラミック製品を前記トレー本体から取り外す工程と、
前記トレー本体及び前記マイクロ波結合カバーを前記押出成形装置に戻す工程と、
を含む、方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２】
【図１３】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１３−５２０３４０（Ｐ２０１３−５２０３４０Ａ）
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５５０５２（Ｐ２０１２−５５５０５２）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２５３８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６２５１
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２５３８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６２５１
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
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