マイクロ波乾燥装置およびそれを用いた無機材料成形体の製造方法
【課題】無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる成形体前駆体から、短い乾燥時間で、良好な無機成形体を得ることができる方法の提供。
【解決手段】無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる成形体前駆体を用意し、この成形体前駆体にマイクロ波を照射して乾燥させる。ここでマイクロ波を、成形体前駆体の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、成形体前駆体の乾燥を進行させ、その後、マイクロ波の照射を、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止する。
【解決手段】無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる成形体前駆体を用意し、この成形体前駆体にマイクロ波を照射して乾燥させる。ここでマイクロ波を、成形体前駆体の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、成形体前駆体の乾燥を進行させ、その後、マイクロ波の照射を、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
マイクロ波乾燥装置およびそれを用いたマイクロ波を利用した成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波乾燥は、短時間に大量の水を乾燥するのに有効な方法であり、セラミックス成形体の乾燥手段としても採用されており、近年、種々の提案がされている。例えば、セラミックス材料を主原料として形成された未焼成のセラミックス成形体に、誘電乾燥を行った後に、マイクロ波乾燥を行うことが提案されており（特許文献１参照）、かかる技術によれば、乾燥対象であるセラミックス成形体が大型で水分が多いものであっても、クラックや変形を生じさせることなく、短時間で、ムラなく均一に乾燥させて、高品質な乾燥したセラミックス成形体が得られるとされている。また、無機バインダーを含むセラミックファイバー成形体を脱水し、含水率１２０％以下の含水状態とした後、このセラミックファイバー成形体にマイクロ波又は高周波を照射して乾燥し、その後に熱風乾燥することについての提案もある（特許文献２参照）。かかる技術によれば、有機物を使用せず、かつ、焼成工程を経ることなく、無機バインダーのマイグレーションを防止することができ、表面から内部までほぼ同じ硬さを有し、加熱時に煙や異臭が発生することのない、高品質の無機質繊維成形部材が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２６６３３号公報
【特許文献２】特開２００８−２５４９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、確かに、マイクロ波乾燥は短時間に大量の水を乾燥するのに有効であるが、本発明者らの検討によれば、セラミックス成形体の乾燥手段に用いた場合には下記のような課題がある。具体的には、マイクロ波を用いて、水分が４５〜６５％程度の、水およびバインダーが含まれたセラミックス成形体の乾燥を行った場合に、十分に水が蒸発した後にマイクロ波を照射しつづけると、マイクロ波加熱の特徴から、内部の温度が急激に上昇してしまうために、有機バインダーは燃焼し、無機バインダーは変質してしまうという問題があった。そのため、マイクロ波を用いた乾燥では、特許文献２の技術で行っているように、しばしば途中段階までの乾燥をマイクロ波で行い、最後は熱風などで雰囲気温度を制御して乾燥している。その他の方法として、被乾燥物中心部の温度を熱電対等で測定して、成形体内部における急激な温度上昇が生じないようにしている。
【０００５】
また、マイクロ波乾燥に用いられる装置についても、そのエネルギー効率を上げて、効率よく被乾燥物を乾燥させることができる装置への希求が依然として存在している。
【０００６】
従って、本発明は、無機成形体材料をバインダーで固化する際に、その乾燥を短時間で行うことができ、また、マイクロ波による乾燥を利用した場合に起こるバインダーの焦げなどが生じない良好な乾燥を可能とする成形体の製造方法の提供をその目的としている。
【０００７】
また、本発明は、乾燥工程全てをマイクロ波で実施でき、更に、内部の温度を熱電対等で測定することを必要としない、簡易な装置構造で短時間乾燥を可能とすると同時に、熱電対等の使用に起因して必要となるマイクロ波の漏洩対策や、熱電対にマイクロ波が集中することによる製品への悪影響を抑えることができる成形体の製造方法の提供を目的としている。
【０００８】
さらに本発明は、エネルギー効率が高いマイクロ波乾燥装置の提供を目的としており、特に無機成形体材料をバインダーで固化する際に、その乾燥を短時間で行うことができ、また、マイクロ波による乾燥を利用した場合に起こるバインダーの焦げなどが生じない良好な乾燥を可能とするマイクロ波乾燥装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的に対し、本発明者らは、今般、エネルギー効率が向上されたマイクロ波乾燥装置を完成させ、さらに成形体の表面温度の変化からマイクロ波の照射強度およびそれを中止する時期を制御することで、短い乾燥時間で、良好な成形体が得られるとの知見を得た。
【００１０】
従って、本発明の第１の態様によれば被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置が提供され、この装置は、被乾燥物を収納する収容部と、被乾燥物にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、前記収容部の内部の気体および被乾燥物の乾燥に伴い発生した水蒸気を、前記収容部から排出する排気装置と、前記排気装置の排気に伴い陰圧になった前記収容部に、気体を導入する気体導入口と、前記マイクロ波発振器を空冷する冷却器とを備え、前記マイクロ波発振器によって加熱され前記冷却器から排出された加熱された気体と、室温の気体とのいずれかを切り替えて、またはそれらを混合して前記気体導入口に導く、導入気体温度調節手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の第２の態様によれば被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置が提供され、この装置は、被乾燥物を収納する収容部と、前記収容部に収納された被乾燥物にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、前記収容部に収納された被乾燥物の表面温度を測定するセンサ部と、前記センサ部から得られた表面温度情報に応じて前記マイクロ波照射部から照射されるマイクロ波の照射強度を制御するマイクロ波制御部とを備え、前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物の表面温度を一定値に維持するようにマイクロ波を所定の照射強度で照射し、前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物に含まれる水分の減少に伴い該被乾燥物の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、その後、該被乾燥物の表面温度が前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に、前記マイクロ波の照射を停止するように制御することを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明の好ましい態様によれば、上記本発明の第２の態様において、前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物の表面温度を前記センサ部から受け取る入力部と、前記センサ部によって測定された複数の表面温度情報の差を所定値または単位時間で除算して得られた移動平均差を演算する演算部と、前記移動平均差の大きさに応じて、前記マイクロ波の照射強度を決定する制御信号を出力する出力回路とを備えてなるマイクロ波乾燥装置が提供される。
【００１３】
さらに本発明の別の態様によれば、上記本発明の第２の態様において、前記移動平均差が第１の基準温度差より大きい場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度の上昇を暫定的に示す昇温フローを選択し、前記移動平均差が前記第１の基準温度差よりも小さい第２の基準温度差より低い場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度の低下を暫定的に示す降温フローを選択し、前記移動平均差が前記第１の基準温度差と前記第２の基準温度差との間にある場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値に維持されていることを暫定的に示す定温フローを選択し、前記昇温フローの選択回数と、前記降温フローの選択回数と、前記定温フローの選択回数とを記憶するメモリをさらに備え、前記演算部は、前記昇温フローを選択したときに、前記被乾燥物の表面温度の上昇を示す昇温工程に入ったと判断し、前記演算部は、前記降温フローの選択回数が所定値に達したときに、前記被乾燥物の表面温度の低下を示す降温工程に入ったと判断し、前記演算部は、前記定温フローの選択回数が所定値に達したときに、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値に維持されていることを示す定温工程に入ったと判断するマイクロ波乾燥装置が提供される。
【００１４】
さらにまた本発明の別の態様によれば、上記本発明の第２の態様において、前記演算部は、前記昇温工程、前記定温工程、前記降温工程をこの順番に経た後、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値の温度まで再上昇した時に、前記マイクロ波の照射を停止するマイクロ波乾燥装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明によれば、無機成形体材料をバインダーで固化する際に、その乾燥を短時間で行うことができる。また、マイクロ波による乾燥で起こるバインダーの焦げなどが生じない乾燥が可能である。また、乾燥工程全てをマイクロ波で実施するため、装置構造が簡易で短時間乾燥が可能となる。更に、内部の温度を熱電対等で測定しないため、マイクロ波の漏洩対策が必要なく、熱電対にマイクロ波が集中することによる、製品への悪影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるマイクロ波乾燥装置を示す図である。
【図２】本発明によるマイクロ波乾燥装置のマイクロ波制御部の構成図である。
【図３】温度プロファイルおよび被乾燥物の乾燥シーケンスを示す図である。
【図４】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図５】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図６】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図７】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図８】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図９】実施例１における温度プロファイルである。
【図１０】実施例２における温度プロファイルである。
【図１１】実施例３における温度プロファイルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、発明を実施するための形態を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
マイクロ波の照射による乾燥
本発明による方法は、後述する、無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物から所望の形状に成形された成形体前駆体に対し、マイクロ波を照射して、この成形体前駆体から水を蒸発させ乾燥させ、成形体を製造することを基本とする。
【００１９】
そして、本発明にあっては、まず、乾燥にあたり、マイクロ波の照射強度を次のように設定する。すなわち、マイクロ波を、前記成形体前駆体の表面温度が上昇した後、一定値を維持する照射強度にて照射して、成形体前駆体の乾燥を進行させる。より具体的に説明すれば、マイクロ波を成形体前駆体に照射すると、マイクロ波により水が加熱され蒸発が始まり、これにより成形体前駆体の温度は上昇する。その後、所定の照射強度のマイクロ波により、この成形体前駆体中に含まれる水の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡して、この成形体前駆体の表面温度が一定値を示すようにして、成形体の乾燥を進行させる。
【００２０】
そして、本発明にあっては、マイクロ波の照射を、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまで間に停止することを特徴とする。この間にマイクロ波の照射をやめることで、バインダー成分が有機バインダーの場合それが燃焼したり、無機バインダーの場合それが変質したりすることなく、バインダーにより無機成形体材料が良好に結合された、成形体を製造することができる。
【００２１】
以下の理論はあくまで仮定であって、本発明を何ら限定する意図のものではないが、本発明による方法によって、バインダーにより無機材料が良好に結合された成形体が得られる理由は以下の様に考えられる。本発明による方法にあっては、まず、成形体前駆体中に含まれる水分子がマイクロ波により励起加熱されて成形体前駆体の温度を上昇させる。温度上昇により水分は蒸発して、成形体前駆体内部から出て、成形体前駆体の乾燥が進行する。その後大部分の水分が蒸発して成形体前駆体から実質的に水がなくなると、マイクロ波による水分子の励起加熱が生じなくなり、成形体前駆体の温度は一旦低下する。しかし、さらにマイクロ波を照射し続けると、成形体前駆体中に存在する極性分子が励起され、成形体前駆体の温度は再上昇を始める。成形体前駆体の温度の再上昇をそのまま許すと、バインダー成分が有機バインダーの場合それを燃焼させたり、無機バインダーの場合それを変質させたりし、その結果、良好な成形体が得られなくなってしまうと考えられる。本発明にあっては、成形体前駆体から実質的に水がなくなり成形体前駆体の温度が低下を示した時点から、さらに成形体前駆体の温度が再上昇して水が蒸発していた温度に至るまでの間に、マイクロ波の照射を停止する。その結果、バインダー成分の燃焼または変質が有効に防止できるものと考えられる。
【００２２】
本発明の好ましい態様によれば、成形体前駆体の表面温度が１０℃の温度変動範囲内にとどまることを、成形体前駆体の表面温度が一定値を維持するとし、より好ましくは６℃の温度変動範囲内にとどまることを、成形体前駆体の表面温度が一定値を維持するとする。
【００２３】
本発明において、このマイクロ波の照射強度は、照射作業のたびに一定温度が得られるように設定されていてもよく、あるいは同一または類似の成形体前駆体に対してマイクロ波を照射して、表面温度が一定値を示すような照射強度を予め試験的に得て、その照射強度によりマイクロ波を照射するいずれであってもよい。後者が、マイクロ波の過剰照射によりバインダー成分を誤って有機バインダーの場合これを燃焼させてしまったり、無機バインダーの場合これを変質させてしまったりすることが防止できるとの観点から好ましいといえる。さらに、成形体前駆体の質量、水分量と、マイクロ波のエネルギーから、マイクロ波の照射強度を計算により得てもよい。
【００２４】
マイクロ波の照射強度は上記の通り適宜決定されてよいが、例えば、水分含有量４５乃至６５質量％で成形体前駆体の質量が２ｋｇ乃至３ｋｇの成形体前駆体の場合、その照射強度は１ｋＷ乃至９ｋＷ程度とされることが一般的であり、好ましくは３ｋＷ乃至６ｋＷ程度である。
【００２５】
また、成形体前駆体の表面温度は少なくとも一定値を維持すれば本発明の効果は得られるが、具体的なその温度は、乾燥時間、さらには成形体が含む成分、とりわけバインダーの燃焼または変質防止の観点から設定されてよい。
【００２６】
本発明による方法にあっては、マイクロ波の停止は、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間になされればよいが、本発明の一つの態様によれば、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇した時に中止する。この態様は、成形体前駆体中の水をより完全に蒸発させることができる点で好ましい。また、本発明の別の態様によれば、マイクロ波の照射を、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下した時に停止することも可能である。この態様は、成形体前駆体から実質的に水がなくなり、マイクロ波による水分子の励起加熱が生じなくなる時点を的確に確定できれば、もっともエネルギー効率の点において好ましい態様である。
【００２７】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロ波の照射中、成形体前駆体から生じた水蒸気をその表面付近から排除するための排気が行われる。成形体前駆体から生じる水蒸気を排除することは、乾燥効率を上げ、さらに成形体前駆体の表面温度をより正確に測定できることから好ましい。なお、本発明において成形体前駆体の表面温度は、好ましくは放射温度計、熱電対、光ファイバー温度計などにより行われる。さらに本発明の好ましい態様によれば、上述の排気に伴い系内に供給される気体が加熱または乾燥されたものであると、より正確な表面温度の測定が可能となり、好ましい。
【００２８】
また、本発明の一つの態様によれば、排気に伴い系に供給される気体は、外気、すなわち空気であってもよく、また窒素のような不活性ガスであってもよい。被乾燥物の酸化を避けたい場合には、不活性ガスを用いることが好ましい。さらに、排気に伴い系に供給される気体の加熱は加熱装置により行われてもよいが、本発明の別の態様によれば、マイクロ波発振器を冷却し、それ自身は加熱または乾燥された気体であることができる。この態様によれば、エネルギー効率が高まり、乾燥を短時間で行うことができるとの利点が得られる。
【００２９】
さらに、以上の説明から明らかなように、無機成形体材料をバインダーで固化して成形体を得る成形体の製造方法が提供され、この方法は、無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を用意し、該混合物を所望の形状に成形して成形体前駆体を得て、該成形体前駆体にマイクロ波を照射して乾燥させることを含んでなり、前記マイクロ波を、前記成形体前駆体の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、前記成形体前駆体の乾燥を進行させ、その後、前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止することを特徴とするものである。また、本発明の別の態様によれば、無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる被乾燥物の乾燥方法が提供され、この方法は、被乾燥物にマイクロ波を照射して乾燥させることを含んでなり、マイクロ波を、被乾燥物の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、被乾燥物の乾燥を進行させ、その後、マイクロ波の照射を、被乾燥物の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止することを特徴とするものである。
【００３０】
成形体前駆体の準備
本発明による方法により製造される成形体は、基本的に無機材料をバインダーで固化して得られるものである。具体的には、無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を用意し、これを所望の形状に成形して成形体前駆体を得て、これを乾燥させて得られるものである。本発明にあっては、乾燥を上記所定の条件にて行う。
【００３１】
本発明において、無機材料とは、バインダーの助けにより固化されて成形体となるものであれば限定されないが、その具体例としては、セラミックファイバー、セラミックス粉末などが挙げられる。また、セラミックファイバーとしては、アルミナシリカ繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、カーボン繊維、これらのウイスカーなどを用いることができる。
【００３２】
また、バインダーとしては、水の助けによって上記の無機材料と均質な組成物とされ、乾燥、すなわち水が除かれることで無機材料同士を固着させ、成形体を固化させるものであれば限定されないが、その例には無機バインダーおよび有機バインダーがある。
【００３３】
無機バインダーの具体例としては、アルミナゾル（コロイダルアルミナ）やシリカゾル（コロイダルシリカ）、リン酸アルミニウム、リン酸ソーダ、珪酸ソーダなどが挙げられる。
【００３４】
また、有機バインダーの具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレートなどが挙げられる。
無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物の所望の形状への成形は、当該技術分野において知られた方法により行われてよく、またその形状も限定されない。
【００３５】
マイクロ波乾燥装置
本発明によるマイクロ波乾燥装置を、図面を用いて説明する。図１は、マイクロ波乾燥装置１を示す図であり、この装置１は、被乾燥物２を収納する収容部３と、この収容部３に収納された被乾燥物２に正対する位置に設けられ、被乾燥物２にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器４と、収容部３の内部の気体および被乾燥物の乾燥に伴い発生した水蒸気を、収容部３から排出する排気装置５と、この排気装置５の排気に伴い陰圧になった収容部３に、気体を導入する気体導入口６を備える。さらにこの装置は、マイクロ波発振器４を空冷する冷却器７を備え、この冷却器７から排出された、加熱された気体は導管８を通り、導入気体温度調節手段９に導かれる。この導入気体温度調節手段９には、室温の気体を導入する、外気導入口１０が設けられてなる。そして、導入気体温度調節手段９は、導管８からの加熱気体と、外気導入口１０からの空気とのいずれかを切り替えて、またはそれらを混合して気体導入口６に導くよう構成される。この装置にあっては、被乾燥物２は、ローラーなどの搬送手段１１上に、好ましくは通気性のある容器１２に置かれる。この装置によれば、マイクロ波発振器４が、被乾燥物２に正対する位置に設けられていることから、マイクロ波を被乾燥物２に効率よく吸収させることができ、エネルギー効率を上げることができる。また、この装置にあっては、マイクロ波発振器４を冷却し、それ自身は加熱され温度が上昇した気体を、被乾燥物２を収納した収容部３に気体導入口６から導くことができることから、被乾燥物の乾燥をエネルギー効率よく行うことができる点で有利である。
【００３６】
また、本発明の一つの態様によれば、排気に伴い系に供給される気体は、外気、すなわち空気であってもよく、また窒素のような不活性ガスであってもよい。被乾燥物の酸化を避けたい場合には、不活性ガスを用いることが好ましい。従って、本発明の一つの態様によれば、マイクロ波発振器４を冷却し、それ自身は加熱または乾燥される気体、および外気導入口１０から導入される気体の、一方または双方を不活性ガスとすることができる。
【００３７】
本発明の好ましい別の態様によれば、上述の成形体前駆体から水を蒸発させ乾燥させ、成形体を製造する方法に好ましく用いられるために、収容部３に収納された成形体前駆体の表面温度を測定するセンサ部としての放射温度計１３と、この温度計から得られた表面温度情報に応じて前記マイクロ波照射部から照射されるマイクロ波の照射強度を制御するマイクロ波制御部（図示せず）とをさらに備えてなり、このマイクロ波制御部が、マイクロ波照射を、前記成形体前駆体の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射し、前記成形体前駆体の乾燥を進行させ、その後、マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止するよう制御するものとされる。そして、この成形体前駆体の表面温度の一定値が、該成形体前駆体中に含まれる水の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡して生じるものとされ、好ましくは、前記成形体前駆体の表面温度が１０℃の温度変動範囲内にとどまる照射強度のマイクロ波を照射するよう制御され、より好ましくは６℃の温度変動範囲内にとどまるよう制御される。そして、このマイクロ波制御部は、マイクロ波の照射を、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇した時に停止するよう制御する。
【００３８】
この本発明による装置によれば、エネルギー効率よく、乾燥を短時間で行うことができ、また、マイクロ波による乾燥を利用した場合に起こるバインダーの焦げなどが生じない良好な乾燥が可能となる。
【００３９】
マイクロ波制御部
以下、本発明のマイクロ波乾燥装置のマイクロ波制御部１０１の構成および動作を詳細に説明する。マイクロ波制御部１０１は、図１に示す装置のいずれの箇所に配置してもよい。被乾燥物は、下記実施例と同様に、無機材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を所望の形状に成形した成形体前駆体でよい。
【００４０】
図２は、本発明の一つの態様によるマイクロ波制御部の構成図である。マイクロ波制御部１０１は、センサ部としての温度計１３から得られた表面温度情報に応じてマイクロ波発振器４から照射されるマイクロ波の照射強度を制御する。マイクロ波制御部１０１は、例えば、シーケンス制御に用いられるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）およびプログラムによって実現することができる。
このマイクロ波制御部１０１は、入力回路１１０と、演算部１２０と、出力回路１３０と、メモリ１４０とを備えている。
【００４１】
入力回路１１０は、図１に示す放射温度計１３から被乾燥物の表面温度の情報を受け取り、該表面温度の情報を演算部１２０に転送する。
【００４２】
メモリ１４０は、入力回路１１０に入力された被乾燥物の表面温度を一時的に格納する。また、メモリ１４０は、マイクロ波制御部１０１を動作させるためのプログラムを格納している。例えば、図４〜図８に示すフローは、ＰＬＣまたはその他のＣＰＵのプログラムとして実現され、メモリ１４０に格納されている。このプログラムは、マイクロ波の制御条件を任意に変更するために書換え可能な状態で格納されていることが好ましい。
【００４３】
演算部１２０は、メモリ１４０に格納されたプログラムに従って被乾燥物の表面温度の情報を演算することによって、被乾燥物を乾燥させる処理工程（ルーチン）を変更する。より詳細には、演算部１２０は、被乾燥物の表面温度の情報を演算することによって、昇温開始、乾燥中、乾燥終了などの処理工程を決定する。
【００４４】
出力回路１３０は、演算部１２０によって決定された処理工程に従って、マイクロ波発振器４を制御するためにマイクロ波制御信号を出力する。マイクロ波発振器４は、マイクロ波制御信号を受けてマイクロ波の照射強度を決定する。
【００４５】
図３は、被乾燥物の温度変化のグラフおよび被乾燥物の乾燥シーケンスを示している。乾燥シーケンスは、複数の乾燥処理工程Ｊn（Ｊn＝０〜４）で構成されている。時間が０ｍｉｎの時点で、乾燥が開始される。マイクロ波の照射が開始されると、マイクロ波制御部１０１は、被乾燥物の表面温度ｔnを一定値に維持するようにマイクロ波を所定の照射強度で照射する。
【００４６】
工程Ｊn＝０は、乾燥処理の開始時点から被乾燥物の温度ｔnが上昇している期間の処理工程を示す。工程Ｊn＝１は、被乾燥物の温度ｔnが一定値（例えば、７７±３℃）となる期間の処理工程を示す。工程Ｊn＝２は、被乾燥物の温度ｔnが一定値から低下し始めたときの処理工程を示す。工程Ｊn＝３は、被乾燥物の温度ｔnが低下してから再上昇し、所定値まで戻るまでの処理工程を示す。そして、工程Ｊn＝４は、乾燥シーケンスの終了時点の処理工程を示す。工程Ｊn＝４は、実際には、マイクロ波の照射停止を意味する。
【００４７】
図４〜図８は、本態様による乾燥シーケンスを示すフロー図である。演算部１２０は、入力回路１１０から得た被乾燥物の温度情報に基づいて図４〜図８に示すフローを実行し、マイクロ波制御信号を出力回路１３０から出力させる。これにより、マイクロ波乾燥装置は、被乾燥物の表面温度の変化に応じてマイクロ波発振器４から出力されるマイクロ波の強度を制御することができる。
【００４８】
まず、図４に示すように、マイクロ波制御部１０１は、マイクロ波発振器４を駆動させ、マイクロ波を被乾燥物に照射する（Ｓ１０）。マイクロ波の照射を開始すると、マイクロ波制御部１０１は、被乾燥物の表面温度の情報を温度計１３から周期的に受け取る。
【００４９】
マイクロ波の照射開始当初、メモリ１４０に格納された各カウント値ＣＵn、ＣＤn、Ｃn、平均温度Ｍn、固定平均温度ＭＴn、処理工程Ｊnは、総てゼロにセットされる（Ｓ２０）。ここで、カウント値ＣＵnは、図４の昇温工程ＳＵにおいて温度測定ごとにカウントされる値である。カウント値ＣＤnは、降温工程ＳＤにおいて温度測定ごとにカウントされる値である。カウント値Ｃnは、定温工程ＳＣにおいて温度測定ごとにカウントされる値である。平均温度Ｍnは、或る時点で測定された温度ｔnとその前に測定された温度ｔn-1とを用いて算出された平均温度である。固定平均温度ＭＴnは、処理工程Ｊn＝１から処理工程Ｊn＝２に遷移したときの平均温度Ｍnを示す。即ち、温度が一定値に維持されている状態から低下し始めたときに、演算部１２０は、平均温度Ｍnを固定平均温度ＭＴnとして保持する。処理工程Ｊnは、０〜４までの数値をとることができ、上述の通り、Ｊn＝０は、温度ｔnが上昇する昇温工程を示し、Ｊn＝１は、温度ｔnが一定値に維持されている定温工程を示し、Ｊn＝２は、温度ｔnが一定値から低下する降温工程を示す。さらに、Ｊn＝３は、温度ｔnが一定値へ向かって再上昇する工程を示し、Ｊn＝４は、マイクロ波の照射停止時点の工程を示す。
【００５０】
各カウント値ＣＵn、ＣＤn、Ｃn、平均温度Ｍn、固定平均温度ＭＴn、および処理工程番号Ｊnは、メモリ１４０に格納されている。演算部１２０は、各カウント値ＣＵn、ＣＤn、Ｃn、平均温度Ｍn、固定平均温度ＭＴn、または処理工程番号Ｊnをカウントして、メモリ１４０に戻す。メモリ１４０は、更新されたカウント値を保持するように構成されている。
【００５１】
温度ｔnが計測されると（Ｓ３０）、演算部１２０は、移動平均値ＳＭＡnを算出する（Ｓ４０）。移動平均値ＳＭＡnは、次の式１で表わされる。
【００５２】
移動平均値ＳＭＡnは、例えば、過去１０回の連続した温度測定の結果ｔn-9〜ｔnの平均を表わす。尚、移動平均値ＳＭＡnの演算に用いる温度測定値の数は、１０に限定されず、９以下あるいは１１以上であってもよい。また、式１の分母は、温度測定の回数に代えて、或る単位時間でもよい。例えば、この単位時間は温度測定の周期であってもよい。
【００５３】
次に、演算部１２０は、次の式２で表わされる移動平均差Ｄnを算出する（Ｓ５０）。
Ｄn＝ＳＭＡn−ＳＭＡn-1 （式２）
【００５４】
演算部１２０は、移動平均差Ｄnに基づいて昇温フローＳＵ、定温フローＳＣあるいは降温フローＳＤのいずれかのフローを選択する（Ｓ６０）。例えば、フローＳＵ、ＳＣ、ＳＤを選択するためのＤnの基準温度差を±３℃と仮定すると、Ｄnが第１の基準温度差＋３℃より大きい場合、被乾燥物の表面温度が上昇していることを意味するため、演算部１２０は、昇温フローＳＵを選択する。Ｄnが基準温度差−３℃より小さい場合、被乾燥物の表面温度が下降していることを意味するため、演算部１２０は、降温フローＳＤを選択する。さらに、−３℃≦Ｄn≦３℃である場合、被乾燥物の表面温度はほぼ一定値に維持されていることを意味するため、演算部１２０は、定温フローＳＣを選択する。Ｄnの基準温度差の絶対値は、３℃に限定されず、２℃以下あるいは４℃以上であってもよい。温度ｔnが頻繁に不規則に変化する場合や温度変動幅が大きい場合には、基準温度差の絶対値は大きくすることが好ましい。一方、温度ｔnの変化を精度良く検知するためには、基準温度差の絶対値は小さいことが好ましい。
【００５５】
温度ｔnは突発的に異常な値を示す場合がある。このため、演算部１２０による昇温フローＳＵ、降温フローＳＤおよび定温フローＳＣの選択は、当初、暫定的な選択であり、完全に昇温工程（Ｊn＝０）、降温工程（Ｊn＝２）、定温工程（Ｊn＝１）にエンターすることとは異なる。
【００５６】
尚、ステップＳ４０、Ｓ５０の式をまとめると、次の式３になる。
Ｄn＝（ｔn−ｔn-10）／１０ （式３）
よって、演算部１２０は、メモリ１４０に格納された温度ｔn、ｔn-10を抜き出して、式３を演算してもよい。このようにＤnは、或る時点の温度ｔn-10とその後の時点の温度ｔnとの差を所定値で割り算した値となる。温度ｔnが頻繁に不規則に変化する場合や温度変動幅が大きい場合には、基準温度差の絶対値は大きくすることが好ましい。一方、温度ｔnの変化を精度良く検知するためには、基準温度差の絶対値は小さいことが好ましい。
【００５７】
正確な移動平均差Ｄnは、１１回の温度測定の結果が得られたときに算出可能となる。つまり、１〜１０回の温度測定の結果ｔn-9〜ｔnによってＳＭＡnが算出され、２〜１１回の温度測定の結果ｔn-8〜ｔn+1によってＳＭＡn+1が算出される。これにより、演算部１２０は、式２の移動平均差Ｄnを算出することができる。
【００５８】
従って、マイクロ波の照射開始から１０回目の温度測定までの期間、演算部１２０は、正確な移動平均値ＳＭＡnおよび正確な移動平均差Ｄnを演算することはできない。この場合、マイクロ波の照射開始直後、演算部１２０が昇温フローＳＵを選択するとは限らない。例えば、ｎ＜０のときに、ｔn＝０、ＳＭＡn＝０であるとすると、１回目の温度測定においてｔ0が１５℃であった場合、移動平均値ＳＭＡ0は、１．５となり、移動平均差Ｄ0は、１．５となる。この場合、演算部１２０は、定温フローＳＣを選択することになる。しかし、図３に示すように、マイクロ波の照射を開始すると、温度ｔnは急速に上昇する。従って、温度測定の周期にもよるが、定温フローＳＣにおけるカウントＣnが１０に達する前に（定温工程（Ｊn＝１）に完全に入る前に）、移動平均差Ｄnは基準温度差３以上となり、演算部１２０は昇温フローＳＵを選択する。つまり、Ｃnはいくつかカウントされ、０〜１０の数値を取る場合がある。しかし、後述するように、カウントＣnは、その後、昇温フローＳＵにおいてリセットされるので問題ない。
【００５９】
尚、仮に、マイクロ波の照射を開始した直後の初期段階で温度ｔnが上昇せず、カウントＣnが１０を超えた場合、図５に示すように、一旦、処理工程番号Ｊnが１になる。しかし、その後、温度が上昇し始めて、ステップＳ６０において移動平均差Ｄnが６回以上続けて基準温度差３℃を超えれば、カウントＣＵn-1が５を超える（Ｓ１０７のＮＯ）。これにより、ステップＳ１０５、Ｓ１０６において、ＣnおよびＪnが０にリセットされ、処理工程番号Ｊnは元に戻る。従って、初期段階でカウントＣnが１０を超えても問題はない。
【００６０】
[昇温工程（Ｊn＝０）]
マイクロ波の照射が開始されると、被乾燥物の表面温度ｔnが上昇する。温度ｔnの上昇が継続すると、Ｄnは、基準温度差３℃を超えるので、演算部１２０は昇温フローＳＵを選択する。
昇温フローＳＵでは、まず、演算部１２０は、昇温工程用のカウントＣＵnを１だけ増大させる（Ｓ１０２）。
【００６１】
次に、演算部１２０は、定温工程用のカウントＣn-1が１０より大きいか否かを判定する（Ｓ１０４）。このとき、上述の通り、Ｃn-1は、０〜１０の値を取り得るが、Ｃn-1は１０未満であるので、演算部１２０は、カウントＣnの値を０にリセットし（Ｓ１０５）、処理工程番号Ｊnを０にセットする（Ｓ１０６）。
【００６２】
次に、演算部１２０は、Ｊn＝０であるので、図５に示すフローを実行する。演算部１２０は、カウントＣnが１０に等しいか否かを判定する（Ｓ１１０）。この時点で、カウントＣnは０であるので（Ｓ１１０のＮＯ）、次に、演算部１２０は、カウントＣnが１０より大きいか否かを判定する（Ｓ１１１）。カウントＣnは０であるので（Ｓ１１１のＮＯ）、次に、演算部１２０は、Ｍnにその前のＭn-1を代入する（Ｓ１１２）。このとき、Ｍnは０のままである。
【００６３】
その後、演算部１２０は、図４のステップＳ３０〜Ｓ６０を再度実行する。
移動平均差Ｄnが基準温度差を超えている限りにおいて、演算部１２０は、昇温フローＳＵを選択し続ける。このとき、カウントＣＵnは増大するが、ＣnおよびＣＤnは０を維持する。従って、移動平均差Ｄnが基準温度差を超えている限りにおいて、演算部１２０は、ステップＳ３０〜Ｓ６０、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１１０、Ｓ１１１およびＳ１１２を繰り返し実行する。
【００６４】
尚、ステップＳ１０７およびＳ１０８は、定温工程（Ｊn＝１）において、偶発的にＤnが基準温度差を超えた場合に対処するために設定されている。例えば、温度ｔnが一時的に異常な高温を示し、それによって、Ｄnが基準温度差を超えた場合に、演算部１２０は、ステップＳ１０７およびＳ１０８を実行する。これについては、後で説明する。
【００６５】
マイクロ波を継続して照射し続けると、マイクロ波により被乾燥物の水分が加熱されるので、温度ｔnは上昇し続ける。しかし、その後、水分の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡して、温度ｔnはほぼ一定値を示すようになる。
そして、移動平均差Ｄnが基準温度差３℃以下に低下したとき、演算部１２０は、定温フローＳＣを選択する（Ｓ６０）。
【００６６】
演算部１２０は、定温工程用のカウントＣnをカウントし始める。また、このとき、降温工程用のカウントＣＤnは０のままであるが、昇温工程用のカウントＣＵnは、昇温工程（Ｊn＝０）において或る値までカウントされた状態である。そこで、演算部１２０は、カウントＣＤnおよびＣＵnをともに０にリセットする（Ｓ２０２、Ｓ２０４）。
【００６７】
この時点で、処理工程番号Ｊnは０の状態であるので、演算部１２０は図５のフローを実行する。カウントＣnが１０に達するまでは、演算部１２０は、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２（Ｓ３０〜Ｓ６０、Ｓ２００、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ１１０〜Ｓ１１２のループ）を実行する。演算部１２０は、１０回以上継続して移動平均差Ｄnが基準温度差±３℃の範囲内にあることを確認することによって、乾燥処理が定温工程に移行したことを確実に判断することができる。
【００６８】
もし、カウントＣnが１０に達する前に、ステップＳ６０の移動平均差Ｄnが基準温度差３℃を超えた場合、演算部１２０は、昇温工程の処理に戻る。この場合、ステップＳ１０２において、昇温工程用のカウントＣＵnを再度増大させるとともに、定温工程用のカウントＣnは、ステップＳ１０５において０にリセットされる。そして、Ｄnが基準温度差３℃以下になるまで、演算部１２０は、ステップＳ３０〜Ｓ６０、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１１０、Ｓ１１１およびＳ１１２を繰り返し実行することになる。
【００６９】
一方、定温フローＳＣを繰り返して、定温工程用のカウントＣnが１０に達した場合（Ｓ１１０のＹＥＳ）、演算部１２０は、平均温度Ｍnをその時点の温度ｔnに初期設定する（Ｓ１１３）。
【００７０】
その後、定温工程用のカウントＣnが１１以上になった場合（Ｓ１１０のＮＯ、Ｓ１１１のＹＥＳ）、演算部１２０は、次の式４を演算する（Ｓ１１４）。
Ｍn＝（Ｍn-1×Ｃn-1＋ｔn）／Ｃn （式４）
ここで、Ｍn-1は前回測定した温度ｔn-1に等しい。よって、式４は、Ｃn-1個分の温度ｔn-1と、今回の温度ｔnとの平均値をＭnにセットすることを表わしている。
【００７１】
次に、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを１にセットする（Ｓ１１５）。これにより、演算部１２０は、乾燥処理が定温工程に完全にエンターしたと判断する。
昇温工程においてＤnが偶然に安定した場合には、演算部１２０は、一旦、定温フローＳＣを実行する。しかし、その後、通常、カウントＣnが１０に達する前にＤnがまた３℃を超える。従って、演算部１２０は、すぐに昇温フローＳＵの実行に戻ることができる。つまり、カウントＣnが１０に達するまで、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２を実行することによって、演算部１２０は、温度ｔnの偶発的な安定に対処することができる。
【００７２】
[定温工程（Ｊn＝１）]
被乾燥物内の水分の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡すると、被乾燥物の表面温度ｔnが一定値に安定する。これは、乾燥処理が定温工程に移行したことを意味する。定温工程において、被乾燥物の乾燥が進行する。
【００７３】
定温工程に移行すると、処理工程番号Ｊnが１であるので、演算部１２０は、ステップＳ３０〜Ｓ６０、Ｓ２００、Ｓ２０２、Ｓ２０４の実行後、図６に示すフローを実行する。
【００７４】
まず、演算部１２０は、式４を実行する（Ｓ２１０）。ステップＳ２１０は、ステップＳ１１４と同じ演算を実行するステップである。乾燥処理が完全に定温工程に移行すると（Ｊnが１になると）、定温工程用のカウントＣnの大きさの判定ステップ（Ｓ１１０、Ｓ１１１）は不要となる。従って、定温工程では、ステップＳ１１０、Ｓ１１１が省略されている。
【００７５】
次に、演算部１２０は、降温工程用のカウントＣＤnが５以上であるか否かを判定する（Ｓ２１１）。ステップＳ２１１の判定は、定温工程において、Ｄnが基準温度差−３℃を偶発的に下回った場合に対処するために設定されている。換言すると、ステップＳ２１１の判定は、定温工程（Ｊn＝１）から降温工程(Ｊn＝２)への完全な移行を判定するために実行される。これについては、後で説明する。
【００７６】
図４の定温フローＳＣを経ている場合、ステップＳ２０２においてカウントＣＤnは０にセットされる。従って、通常、定温工程では、カウントＣＤnは０である（Ｓ２１１のＮＯ）。
【００７７】
この場合、演算部１２０は、ステップＳ３０へ戻る。つまり、演算部１２０は、定温工程（Ｊn＝１）において、ステップＳ３０〜Ｓ６０、Ｓ２００、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２１０、Ｓ２１１のループを実行する。これにより、演算部１２０は、温度ｔnの測定をするごとに、カウントＣnを増大させ、新たに測定された温度ｔnと前回演算されたＭn-1とを用いて平均温度Ｍnを演算する。メモリ１４０は、前回の平均温度Ｍn-1に代えて新たな平均温度Ｍnを格納する。即ち、メモリ１４０は、温度ｔnの測定ごとに、平均温度Ｍnを更新する。
【００７８】
定温工程において、偶発的にＤnが基準温度差−３℃を下回った場合、演算部１２０は、図４の降温工程ＳＤを実行する。この場合、演算部１２０は、降温工程用のカウントＣＤnをカウントする。しかし、このような偶発的な温度低下は継続しないため、降温工程用のカウントＣＤnは、５には達しない。従って、演算部１２０は、乾燥処理を降温工程に完全に移行させることなく（Ｊnを２に変更することなく）、すぐに定温工程に戻すことができる。
【００７９】
より詳細には、偶発的にＤnが基準温度差−３℃を下回った場合、図４の降温フローＳＤにおいて、まず、演算部１２０は、降温工程用のカウントＣＤnを増大させる（Ｓ３００）。次に、演算部１２０は、定温工程用のカウントＣnが１０より大きいか否かを判定する（Ｓ３０２）。それまで、定温フローＳＣを繰り返し実行してきたので、カウントＣnは、通常、１０以上である（Ｓ３０２のＹＥＳ）。よって、次に、演算部１２０は、降温工程用のカウントＣＤnが５より小さいか否かを判定する（Ｓ３０４）。それまで、定温フローＳＣを繰り返し実行してきたので、カウントＣＤnは、通常、５以下である（Ｓ３０４のＹＥＳ）。よって、演算部１２０は、定温工程用のカウントＣnを１だけ増大させて、図６のフローを実行する。つまり、この時点では、処理工程番号Ｊnは１であり、図４の降温フローＳＤを実行しているものの、降温処理は、降温工程(Ｊn＝２)に完全には移行していない。その後、Ｄnが基準温度差−３℃以上になると、演算部１２０は、直ちに、定温フローＳＣの実行に戻る。
【００８０】
被乾燥物の乾燥処理が進み、被乾燥物内の水分が実質的になくなると、温度ｔnが下降し始める。Ｄnが基準温度差−３℃を下回ると、演算部１２０は、降温フローＳＤを実行する。この時点では、突発的な温度低下と同様に、図４のステップＳ３００〜Ｓ３０６が実行される。
【００８１】
そして、Ｄnが継続して５回以上基準温度差−３℃を下回ると（Ｓ２１１のＹＥＳ）、演算部１２０は、その時点における平均温度Ｍn-1を、固定平均温度ＭＴnとして設定する（Ｓ２１２）。
【００８２】
次に、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを２に変更する（Ｓ２１３）。これにより、演算部１２０は、乾燥処理が降温工程に完全にエンターしたと判断する。
【００８３】
[降温工程（Ｊn＝２）]
被乾燥物から実質的に水がなくなると、マイクロ波による水分子の励起加熱が生じなくなり、被乾燥物の温度ｔnは低下する。温度ｔnの低下が継続すると、Ｄnは、基準温度差−３℃を下回るので、演算部１２０は降温フローＳＤを選択する。さらに、演算部１２０が継続して降温フローＳＤを選択すると（ＣＤn≧５）、上述のように、処理工程番号Ｊnが２にセットされ、乾燥処理は、完全に降温工程(Ｊn＝２)に移行する。
【００８４】
降温工程用のカウントＣＤnが５以上であるので、演算部１２０は、図４のステップＳ３００、Ｓ３０２の実行後、ステップＳ３０４のＮＯへ移行する。演算部１２０は、定温工程用のカウントＣnを０にリセットする（Ｓ３０８）。
【００８５】
処理工程番号Ｊnが２であるので、その後、演算部１２０は、図７のフローを実行する。図６のステップＳ２１２で設定された固定平均温度ＭＴnが用いられる。尚、ＭＴnは、Ｍn-1に維持されている。よって、ステップＳ３１０では、メモリ１４０は、ＭＴnとしてＭn-1をそのまま保持する。
【００８６】
次に、演算部１２０は、次の式５を演算する（Ｓ３１１）。
ＭＴn-1−ｔn＞１０ （式５）
演算部１２０は、ステップＳ３１１において、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1よりも１０℃以上低いか否かを判定する。
【００８７】
温度ｔnと固定平均温度ＭＴn-1との差がまだ１０℃を超えない場合（Ｓ３１１のＮＯ）、演算部１２０は、ステップＳ３０へ戻る。この場合、演算部１２０は、図４のフローおよびステップＳ３１０〜Ｓ３１１のＮＯからなるループを実行する。
【００８８】
その後、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1より１０℃以上低くなると（Ｓ３１１のＹＥＳ）、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを３に変更する（Ｓ３１２）。これにより、演算部１２０は、被乾燥物の温度ｔnが低下してから再上昇する工程に完全に移行したと判断する。ここで、温度ｔnはまだ再上昇していないが、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1より１０℃以上低くなった場合、定温工程から降温工程への移行は確実であり、かつ、温度ｔnの再上昇が間近であることは予測され得る。従って、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを３に変更しても差し支えない。
【００８９】
本態様では、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1より１０℃以上低くなることを条件としていた。しかし、これはあくまでも具体例であって、温度ｔnと固定平均温度ＭＴn-1との温度差は、９℃以下を条件としてもよく、１１℃以上を条件としてもよい。
【００９０】
また、ステップＳ３１１の温度条件に代えて、あるいは、この温度条件に加えて、時間条件を設定してもよい。例えば、演算部１２０はタイマ機能を備え、処理工程番号Ｊnが２に変更になった時点で、演算部１２０は計時を開始する。その後、演算部１２０は、タイマの時間が所定時間を経過した場合に、温度ｔnと固定平均温度ＭＴn-1との差に関わらず、処理工程番号Ｊnを２から３へ移行させてもよい。これにより、温度ｔnが充分に低下しなかった場合であっても、演算部１２０は、処理工程を再上昇工程（Ｊn＝３）へ進めることができる。このような時間条件の追加は、被乾燥物のバインダー成分の燃焼または変質を防止するのに有効である。
【００９１】
尚、降温工程（Ｊn＝２）以降の工程では、カウントＣn、ＣＤn、ＣＵnの値は演算に用いられない（図７、図８参照）。従って、降温工程以降の工程では、図４の昇温フローＳＵ、定温フローＳＣおよび降温フローＳＤのいずれのフローを経ても差し支えない。
【００９２】
［再昇温工程（Ｊn＝３）］
温度ｔnの低下後、マイクロ波を照射し続けると、被乾燥物中に存在する極性分子が励起され、被乾燥物の温度は再上昇を始める。この再昇温工程では、演算部１２０は、図８に示すフローを実行する。
【００９３】
演算部１２０は、固定平均温度ＭＴnにＭＴn-1をセット（保持）した後（Ｓ４１０）、演算部１２０は、次の式６を演算する（Ｓ４１１）。
ＭＴn-1−ｔn＜０ （式６）
演算部１２０は、ステップＳ４１１において、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1に戻ったか否かを判定する。
【００９４】
温度ｔnがまだ固定平均温度ＭＴn-1に戻っていない場合（Ｓ４１１のＮＯ）、演算部１２０は、ステップＳ３０へ戻る。この場合、演算部１２０は、図４のフローおよびＳ４１０〜Ｓ４１１のＮＯからなるループを実行する。
【００９５】
その後、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1に達すると（Ｓ４１１のＹＥＳ）、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを４に変更する（Ｓ４１２）。これにより、演算部１２０は、被乾燥物の温度ｔnが低下してから固定平均温度ＭＴn-1に再上昇したと判断する。従って、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを４に変更して、乾燥処理を終了する。
【００９６】
本態様において、乾燥処理全体のトータル時間を設定してもよい。例えば、演算部１２０はタイマ機能を備え、乾燥処理の開始時点で、演算部１２０は計時を開始する。その後、演算部１２０は、タイマの時間が所定時間を経過した場合に、乾燥処理を終了させてもよい。このような乾燥処理の時間制限は、被乾燥物のバインダー成分の燃焼または変質を防止するのに有効であるとともに、マイクロ波乾燥装置の保護および消費電力の削減に役立つ。
【００９７】
本態様によるマイクロ波乾燥装置は、被乾燥物の表面温度ｔnをモニタすることによって、乾燥処理を適切な時点で自動的に停止させることができる。上記説明から明らかなように、乾燥処理の終了、すなわちマイクロ波の停止は、再昇温工程（Ｊn＝３）の任意の時、すなわち成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間になされればよい。その結果、本態様によるマイクロ波乾燥装置は、被乾燥物を適切に乾燥させることができる。さらに、本発明の一つの態様によれば、降温工程（Ｊn＝２）から再上昇工程（Ｊn＝３）に移行した時点をもってマイクロ波を停止し、乾燥処理の終了とすることも可能である。
【００９８】
上記態様における具体的な数値は、あくまでも具体例であって、本発明をこれらの数値に限定するものではない。また、これらの数値は、メモリ１４０に書換え可能な状態で格納されている。
【実施例】
【００９９】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、文中「部」とあるのは質量基準である。
【０１００】
＜実施例１＞
［試料の調製］
セラミックスファイバーを主体とした、有機バインダーを含有したスラリーを成形型にて成形し、脱水後、脱型して十分に含水した３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ５０ｍｍ、重量３．１ｋｇのセラミックスファイバー成形体前駆体を得、これを被乾燥試料とした。
【０１０１】
［乾燥方法］
得られた含水率約６０％のセラミックスファイバー成形体前駆体に対して、マイクロ波乾燥装置を使用して、周波数２．４５ＧＨｚ、出力４．２ｋＷのマイクロ波を照射した。マイクロ波の誘電加熱で行い、試料内部から蒸発し放出された水分は、発振器の排熱空気流を利用し装置から排除した。
【０１０２】
［評価］
成形体前駆体の温度変化は図９に示されるとおりであった。図９に示したように試料表面温度は一定時間マイクロ波照射後７５℃中心に±３℃内で一定値を維持した。３９分経過後、試料表面温度は一定値を大きく下回り約２０℃低下し、その後再上昇し一定値を上回ったため加熱を停止した。マイクロ波乾燥の後のセラミックスファイバー成形体前駆体の減水率は、初期重量（３．１ｋｇ）と乾燥後重量（１．２ｋｇ）から約６０％であり、初期含水率と比較し乾燥体が得られたと判断した。乾燥を終えたセラミックスファイバー成形体におけるクラックの有無および変質は目視で判断した。結果、クラック無し、バインダーの燃えなど無しという、良好な評価が得られた。なお、同様の組成の試料を用意し、従来の熱風法による乾燥を行ったところ５０時間を要した。従って、本発明の方法によれば、処理時間を１／７０に短縮できた。
【０１０３】
＜実施例２＞
［試料］
セラミックスファイバーを主体とした有機バインダーを含有したスラリーを成形型にて成形し脱水後、脱型した十分に含水した３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ１００ｍｍ、重量５．６ｋｇのセラミックスファイバー成形体前駆体を得、これを被乾燥試料とした。
【０１０４】
［乾燥方法］
得られたセラミックスファイバー成形体に対して、マイクロ波乾燥装置を使用して、周波数２．４５ＧＨｚ、出力６．０ｋＷのマイクロ波を照射した。試料の加熱は、マイクロ波の誘電加熱で行い、試料内部から蒸発し放出された水分は、発振器の排熱空気流を利用し装置から排除した。
【０１０５】
［評価］
成形体前駆体の温度変化は図１０に示されるとおりであった。図１０に示したように試料表面温度は一定時間マイクロ波照射後７８℃中心に±５℃内で一定値を維持した。４４分経過後、試料表面温度は一定値を大きく下回り約２０℃低下し、その後再上昇し一定値を上回ったため加熱を停止した。マイクロ波乾燥の後のセラミックスファイバー成形体の減水率は、初期重量（５．６ｋｇ）と乾燥後重量（２．５ｋｇ）から約５５％であり、乾燥体が得られたと判断した。
【０１０６】
乾燥を終えたセラミックスファイバー成形体におけるクラックの有無および変質は目視で判断した。結果、クラック無し、バインダーの燃えなど無しという、良好な評価が得られた。なお、同様の組成の試料を用意し、従来の熱風法による乾燥を行ったところ１００時間を要した。従って、本発明の方法によれば、処理時間を１／１４０に短縮できた。
【０１０７】
＜実施例３＞
［試料］
セラミックスファイバーを主体とした有機バインダーを含有したスラリーを成形型にて成形し脱水後、脱型した十分に含水した９００ｍｍ×６００ｍｍ×厚さ１００ｍｍ、重量３６．４ｋｇのセラミックスファイバー成形体前駆体を得、これを被乾燥試料とした。
【０１０８】
［乾燥方法］
得られたセラミックスファイバー成形体前駆体に対して、マイクロ波乾燥装置を使用して、周波数２．４５ＧＨｚ、出力９．０ｋＷのマイクロ波を照射した。試料の加熱は、マイクロ波の誘電加熱で行い、試料内部から蒸発し放出された水分は、発振器の排熱空気流を利用し装置から排除した。
【０１０９】
［評価］
成形体前駆体の温度変化は図１１に示されるとおりであった。図１１に示したように試料表面温度は一定時間マイクロ波照射後７３℃中心に±５℃内で一定値を維持した。１６０分経過後、試料表面温度は一定値を大きく下回り約２０℃低下したため加熱を停止した。マイクロ波乾燥の後のセラミックスファイバー成形体の減水率は、初期重量（３６．４ｋｇ）と乾燥後重量（１４．０ｋｇ）から約６０％であり、乾燥体が得られたと判断した。
【０１１０】
乾燥を終えたセラミックスファイバー成形体におけるクラックの有無および変質は目視で判断した。結果、クラック無し、バインダーの燃えなど無しという、良好な評価が得られた。なお、同様の組成の試料を用意し、従来の熱風法による乾燥を行ったところ１００時間を要した。従って、本発明の方法によれば、処理時間を１／４０に短縮できた。
【符号の説明】
【０１１１】
１ マイクロ波乾燥装置
２ 被乾燥物
３ 収容部
４ マイクロ波発振器
５ 排気装置
６ 気体導入口
７ 冷却器
８ 導管
９ 導入気体温度調節手段
１０ 外気導入口
１１ 搬送手段
１２ 容器
１３ 温度計
【技術分野】
【０００１】
マイクロ波乾燥装置およびそれを用いたマイクロ波を利用した成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波乾燥は、短時間に大量の水を乾燥するのに有効な方法であり、セラミックス成形体の乾燥手段としても採用されており、近年、種々の提案がされている。例えば、セラミックス材料を主原料として形成された未焼成のセラミックス成形体に、誘電乾燥を行った後に、マイクロ波乾燥を行うことが提案されており（特許文献１参照）、かかる技術によれば、乾燥対象であるセラミックス成形体が大型で水分が多いものであっても、クラックや変形を生じさせることなく、短時間で、ムラなく均一に乾燥させて、高品質な乾燥したセラミックス成形体が得られるとされている。また、無機バインダーを含むセラミックファイバー成形体を脱水し、含水率１２０％以下の含水状態とした後、このセラミックファイバー成形体にマイクロ波又は高周波を照射して乾燥し、その後に熱風乾燥することについての提案もある（特許文献２参照）。かかる技術によれば、有機物を使用せず、かつ、焼成工程を経ることなく、無機バインダーのマイグレーションを防止することができ、表面から内部までほぼ同じ硬さを有し、加熱時に煙や異臭が発生することのない、高品質の無機質繊維成形部材が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２６６３３号公報
【特許文献２】特開２００８−２５４９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、確かに、マイクロ波乾燥は短時間に大量の水を乾燥するのに有効であるが、本発明者らの検討によれば、セラミックス成形体の乾燥手段に用いた場合には下記のような課題がある。具体的には、マイクロ波を用いて、水分が４５〜６５％程度の、水およびバインダーが含まれたセラミックス成形体の乾燥を行った場合に、十分に水が蒸発した後にマイクロ波を照射しつづけると、マイクロ波加熱の特徴から、内部の温度が急激に上昇してしまうために、有機バインダーは燃焼し、無機バインダーは変質してしまうという問題があった。そのため、マイクロ波を用いた乾燥では、特許文献２の技術で行っているように、しばしば途中段階までの乾燥をマイクロ波で行い、最後は熱風などで雰囲気温度を制御して乾燥している。その他の方法として、被乾燥物中心部の温度を熱電対等で測定して、成形体内部における急激な温度上昇が生じないようにしている。
【０００５】
また、マイクロ波乾燥に用いられる装置についても、そのエネルギー効率を上げて、効率よく被乾燥物を乾燥させることができる装置への希求が依然として存在している。
【０００６】
従って、本発明は、無機成形体材料をバインダーで固化する際に、その乾燥を短時間で行うことができ、また、マイクロ波による乾燥を利用した場合に起こるバインダーの焦げなどが生じない良好な乾燥を可能とする成形体の製造方法の提供をその目的としている。
【０００７】
また、本発明は、乾燥工程全てをマイクロ波で実施でき、更に、内部の温度を熱電対等で測定することを必要としない、簡易な装置構造で短時間乾燥を可能とすると同時に、熱電対等の使用に起因して必要となるマイクロ波の漏洩対策や、熱電対にマイクロ波が集中することによる製品への悪影響を抑えることができる成形体の製造方法の提供を目的としている。
【０００８】
さらに本発明は、エネルギー効率が高いマイクロ波乾燥装置の提供を目的としており、特に無機成形体材料をバインダーで固化する際に、その乾燥を短時間で行うことができ、また、マイクロ波による乾燥を利用した場合に起こるバインダーの焦げなどが生じない良好な乾燥を可能とするマイクロ波乾燥装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的に対し、本発明者らは、今般、エネルギー効率が向上されたマイクロ波乾燥装置を完成させ、さらに成形体の表面温度の変化からマイクロ波の照射強度およびそれを中止する時期を制御することで、短い乾燥時間で、良好な成形体が得られるとの知見を得た。
【００１０】
従って、本発明の第１の態様によれば被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置が提供され、この装置は、被乾燥物を収納する収容部と、被乾燥物にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、前記収容部の内部の気体および被乾燥物の乾燥に伴い発生した水蒸気を、前記収容部から排出する排気装置と、前記排気装置の排気に伴い陰圧になった前記収容部に、気体を導入する気体導入口と、前記マイクロ波発振器を空冷する冷却器とを備え、前記マイクロ波発振器によって加熱され前記冷却器から排出された加熱された気体と、室温の気体とのいずれかを切り替えて、またはそれらを混合して前記気体導入口に導く、導入気体温度調節手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の第２の態様によれば被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置が提供され、この装置は、被乾燥物を収納する収容部と、前記収容部に収納された被乾燥物にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、前記収容部に収納された被乾燥物の表面温度を測定するセンサ部と、前記センサ部から得られた表面温度情報に応じて前記マイクロ波照射部から照射されるマイクロ波の照射強度を制御するマイクロ波制御部とを備え、前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物の表面温度を一定値に維持するようにマイクロ波を所定の照射強度で照射し、前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物に含まれる水分の減少に伴い該被乾燥物の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、その後、該被乾燥物の表面温度が前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に、前記マイクロ波の照射を停止するように制御することを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明の好ましい態様によれば、上記本発明の第２の態様において、前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物の表面温度を前記センサ部から受け取る入力部と、前記センサ部によって測定された複数の表面温度情報の差を所定値または単位時間で除算して得られた移動平均差を演算する演算部と、前記移動平均差の大きさに応じて、前記マイクロ波の照射強度を決定する制御信号を出力する出力回路とを備えてなるマイクロ波乾燥装置が提供される。
【００１３】
さらに本発明の別の態様によれば、上記本発明の第２の態様において、前記移動平均差が第１の基準温度差より大きい場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度の上昇を暫定的に示す昇温フローを選択し、前記移動平均差が前記第１の基準温度差よりも小さい第２の基準温度差より低い場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度の低下を暫定的に示す降温フローを選択し、前記移動平均差が前記第１の基準温度差と前記第２の基準温度差との間にある場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値に維持されていることを暫定的に示す定温フローを選択し、前記昇温フローの選択回数と、前記降温フローの選択回数と、前記定温フローの選択回数とを記憶するメモリをさらに備え、前記演算部は、前記昇温フローを選択したときに、前記被乾燥物の表面温度の上昇を示す昇温工程に入ったと判断し、前記演算部は、前記降温フローの選択回数が所定値に達したときに、前記被乾燥物の表面温度の低下を示す降温工程に入ったと判断し、前記演算部は、前記定温フローの選択回数が所定値に達したときに、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値に維持されていることを示す定温工程に入ったと判断するマイクロ波乾燥装置が提供される。
【００１４】
さらにまた本発明の別の態様によれば、上記本発明の第２の態様において、前記演算部は、前記昇温工程、前記定温工程、前記降温工程をこの順番に経た後、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値の温度まで再上昇した時に、前記マイクロ波の照射を停止するマイクロ波乾燥装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明によれば、無機成形体材料をバインダーで固化する際に、その乾燥を短時間で行うことができる。また、マイクロ波による乾燥で起こるバインダーの焦げなどが生じない乾燥が可能である。また、乾燥工程全てをマイクロ波で実施するため、装置構造が簡易で短時間乾燥が可能となる。更に、内部の温度を熱電対等で測定しないため、マイクロ波の漏洩対策が必要なく、熱電対にマイクロ波が集中することによる、製品への悪影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるマイクロ波乾燥装置を示す図である。
【図２】本発明によるマイクロ波乾燥装置のマイクロ波制御部の構成図である。
【図３】温度プロファイルおよび被乾燥物の乾燥シーケンスを示す図である。
【図４】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図５】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図６】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図７】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図８】乾燥シーケンスを示すフロー図である。
【図９】実施例１における温度プロファイルである。
【図１０】実施例２における温度プロファイルである。
【図１１】実施例３における温度プロファイルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、発明を実施するための形態を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
マイクロ波の照射による乾燥
本発明による方法は、後述する、無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物から所望の形状に成形された成形体前駆体に対し、マイクロ波を照射して、この成形体前駆体から水を蒸発させ乾燥させ、成形体を製造することを基本とする。
【００１９】
そして、本発明にあっては、まず、乾燥にあたり、マイクロ波の照射強度を次のように設定する。すなわち、マイクロ波を、前記成形体前駆体の表面温度が上昇した後、一定値を維持する照射強度にて照射して、成形体前駆体の乾燥を進行させる。より具体的に説明すれば、マイクロ波を成形体前駆体に照射すると、マイクロ波により水が加熱され蒸発が始まり、これにより成形体前駆体の温度は上昇する。その後、所定の照射強度のマイクロ波により、この成形体前駆体中に含まれる水の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡して、この成形体前駆体の表面温度が一定値を示すようにして、成形体の乾燥を進行させる。
【００２０】
そして、本発明にあっては、マイクロ波の照射を、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまで間に停止することを特徴とする。この間にマイクロ波の照射をやめることで、バインダー成分が有機バインダーの場合それが燃焼したり、無機バインダーの場合それが変質したりすることなく、バインダーにより無機成形体材料が良好に結合された、成形体を製造することができる。
【００２１】
以下の理論はあくまで仮定であって、本発明を何ら限定する意図のものではないが、本発明による方法によって、バインダーにより無機材料が良好に結合された成形体が得られる理由は以下の様に考えられる。本発明による方法にあっては、まず、成形体前駆体中に含まれる水分子がマイクロ波により励起加熱されて成形体前駆体の温度を上昇させる。温度上昇により水分は蒸発して、成形体前駆体内部から出て、成形体前駆体の乾燥が進行する。その後大部分の水分が蒸発して成形体前駆体から実質的に水がなくなると、マイクロ波による水分子の励起加熱が生じなくなり、成形体前駆体の温度は一旦低下する。しかし、さらにマイクロ波を照射し続けると、成形体前駆体中に存在する極性分子が励起され、成形体前駆体の温度は再上昇を始める。成形体前駆体の温度の再上昇をそのまま許すと、バインダー成分が有機バインダーの場合それを燃焼させたり、無機バインダーの場合それを変質させたりし、その結果、良好な成形体が得られなくなってしまうと考えられる。本発明にあっては、成形体前駆体から実質的に水がなくなり成形体前駆体の温度が低下を示した時点から、さらに成形体前駆体の温度が再上昇して水が蒸発していた温度に至るまでの間に、マイクロ波の照射を停止する。その結果、バインダー成分の燃焼または変質が有効に防止できるものと考えられる。
【００２２】
本発明の好ましい態様によれば、成形体前駆体の表面温度が１０℃の温度変動範囲内にとどまることを、成形体前駆体の表面温度が一定値を維持するとし、より好ましくは６℃の温度変動範囲内にとどまることを、成形体前駆体の表面温度が一定値を維持するとする。
【００２３】
本発明において、このマイクロ波の照射強度は、照射作業のたびに一定温度が得られるように設定されていてもよく、あるいは同一または類似の成形体前駆体に対してマイクロ波を照射して、表面温度が一定値を示すような照射強度を予め試験的に得て、その照射強度によりマイクロ波を照射するいずれであってもよい。後者が、マイクロ波の過剰照射によりバインダー成分を誤って有機バインダーの場合これを燃焼させてしまったり、無機バインダーの場合これを変質させてしまったりすることが防止できるとの観点から好ましいといえる。さらに、成形体前駆体の質量、水分量と、マイクロ波のエネルギーから、マイクロ波の照射強度を計算により得てもよい。
【００２４】
マイクロ波の照射強度は上記の通り適宜決定されてよいが、例えば、水分含有量４５乃至６５質量％で成形体前駆体の質量が２ｋｇ乃至３ｋｇの成形体前駆体の場合、その照射強度は１ｋＷ乃至９ｋＷ程度とされることが一般的であり、好ましくは３ｋＷ乃至６ｋＷ程度である。
【００２５】
また、成形体前駆体の表面温度は少なくとも一定値を維持すれば本発明の効果は得られるが、具体的なその温度は、乾燥時間、さらには成形体が含む成分、とりわけバインダーの燃焼または変質防止の観点から設定されてよい。
【００２６】
本発明による方法にあっては、マイクロ波の停止は、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間になされればよいが、本発明の一つの態様によれば、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇した時に中止する。この態様は、成形体前駆体中の水をより完全に蒸発させることができる点で好ましい。また、本発明の別の態様によれば、マイクロ波の照射を、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下した時に停止することも可能である。この態様は、成形体前駆体から実質的に水がなくなり、マイクロ波による水分子の励起加熱が生じなくなる時点を的確に確定できれば、もっともエネルギー効率の点において好ましい態様である。
【００２７】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロ波の照射中、成形体前駆体から生じた水蒸気をその表面付近から排除するための排気が行われる。成形体前駆体から生じる水蒸気を排除することは、乾燥効率を上げ、さらに成形体前駆体の表面温度をより正確に測定できることから好ましい。なお、本発明において成形体前駆体の表面温度は、好ましくは放射温度計、熱電対、光ファイバー温度計などにより行われる。さらに本発明の好ましい態様によれば、上述の排気に伴い系内に供給される気体が加熱または乾燥されたものであると、より正確な表面温度の測定が可能となり、好ましい。
【００２８】
また、本発明の一つの態様によれば、排気に伴い系に供給される気体は、外気、すなわち空気であってもよく、また窒素のような不活性ガスであってもよい。被乾燥物の酸化を避けたい場合には、不活性ガスを用いることが好ましい。さらに、排気に伴い系に供給される気体の加熱は加熱装置により行われてもよいが、本発明の別の態様によれば、マイクロ波発振器を冷却し、それ自身は加熱または乾燥された気体であることができる。この態様によれば、エネルギー効率が高まり、乾燥を短時間で行うことができるとの利点が得られる。
【００２９】
さらに、以上の説明から明らかなように、無機成形体材料をバインダーで固化して成形体を得る成形体の製造方法が提供され、この方法は、無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を用意し、該混合物を所望の形状に成形して成形体前駆体を得て、該成形体前駆体にマイクロ波を照射して乾燥させることを含んでなり、前記マイクロ波を、前記成形体前駆体の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、前記成形体前駆体の乾燥を進行させ、その後、前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止することを特徴とするものである。また、本発明の別の態様によれば、無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる被乾燥物の乾燥方法が提供され、この方法は、被乾燥物にマイクロ波を照射して乾燥させることを含んでなり、マイクロ波を、被乾燥物の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、被乾燥物の乾燥を進行させ、その後、マイクロ波の照射を、被乾燥物の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止することを特徴とするものである。
【００３０】
成形体前駆体の準備
本発明による方法により製造される成形体は、基本的に無機材料をバインダーで固化して得られるものである。具体的には、無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を用意し、これを所望の形状に成形して成形体前駆体を得て、これを乾燥させて得られるものである。本発明にあっては、乾燥を上記所定の条件にて行う。
【００３１】
本発明において、無機材料とは、バインダーの助けにより固化されて成形体となるものであれば限定されないが、その具体例としては、セラミックファイバー、セラミックス粉末などが挙げられる。また、セラミックファイバーとしては、アルミナシリカ繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、カーボン繊維、これらのウイスカーなどを用いることができる。
【００３２】
また、バインダーとしては、水の助けによって上記の無機材料と均質な組成物とされ、乾燥、すなわち水が除かれることで無機材料同士を固着させ、成形体を固化させるものであれば限定されないが、その例には無機バインダーおよび有機バインダーがある。
【００３３】
無機バインダーの具体例としては、アルミナゾル（コロイダルアルミナ）やシリカゾル（コロイダルシリカ）、リン酸アルミニウム、リン酸ソーダ、珪酸ソーダなどが挙げられる。
【００３４】
また、有機バインダーの具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレートなどが挙げられる。
無機成形体材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物の所望の形状への成形は、当該技術分野において知られた方法により行われてよく、またその形状も限定されない。
【００３５】
マイクロ波乾燥装置
本発明によるマイクロ波乾燥装置を、図面を用いて説明する。図１は、マイクロ波乾燥装置１を示す図であり、この装置１は、被乾燥物２を収納する収容部３と、この収容部３に収納された被乾燥物２に正対する位置に設けられ、被乾燥物２にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器４と、収容部３の内部の気体および被乾燥物の乾燥に伴い発生した水蒸気を、収容部３から排出する排気装置５と、この排気装置５の排気に伴い陰圧になった収容部３に、気体を導入する気体導入口６を備える。さらにこの装置は、マイクロ波発振器４を空冷する冷却器７を備え、この冷却器７から排出された、加熱された気体は導管８を通り、導入気体温度調節手段９に導かれる。この導入気体温度調節手段９には、室温の気体を導入する、外気導入口１０が設けられてなる。そして、導入気体温度調節手段９は、導管８からの加熱気体と、外気導入口１０からの空気とのいずれかを切り替えて、またはそれらを混合して気体導入口６に導くよう構成される。この装置にあっては、被乾燥物２は、ローラーなどの搬送手段１１上に、好ましくは通気性のある容器１２に置かれる。この装置によれば、マイクロ波発振器４が、被乾燥物２に正対する位置に設けられていることから、マイクロ波を被乾燥物２に効率よく吸収させることができ、エネルギー効率を上げることができる。また、この装置にあっては、マイクロ波発振器４を冷却し、それ自身は加熱され温度が上昇した気体を、被乾燥物２を収納した収容部３に気体導入口６から導くことができることから、被乾燥物の乾燥をエネルギー効率よく行うことができる点で有利である。
【００３６】
また、本発明の一つの態様によれば、排気に伴い系に供給される気体は、外気、すなわち空気であってもよく、また窒素のような不活性ガスであってもよい。被乾燥物の酸化を避けたい場合には、不活性ガスを用いることが好ましい。従って、本発明の一つの態様によれば、マイクロ波発振器４を冷却し、それ自身は加熱または乾燥される気体、および外気導入口１０から導入される気体の、一方または双方を不活性ガスとすることができる。
【００３７】
本発明の好ましい別の態様によれば、上述の成形体前駆体から水を蒸発させ乾燥させ、成形体を製造する方法に好ましく用いられるために、収容部３に収納された成形体前駆体の表面温度を測定するセンサ部としての放射温度計１３と、この温度計から得られた表面温度情報に応じて前記マイクロ波照射部から照射されるマイクロ波の照射強度を制御するマイクロ波制御部（図示せず）とをさらに備えてなり、このマイクロ波制御部が、マイクロ波照射を、前記成形体前駆体の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射し、前記成形体前駆体の乾燥を進行させ、その後、マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止するよう制御するものとされる。そして、この成形体前駆体の表面温度の一定値が、該成形体前駆体中に含まれる水の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡して生じるものとされ、好ましくは、前記成形体前駆体の表面温度が１０℃の温度変動範囲内にとどまる照射強度のマイクロ波を照射するよう制御され、より好ましくは６℃の温度変動範囲内にとどまるよう制御される。そして、このマイクロ波制御部は、マイクロ波の照射を、成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇した時に停止するよう制御する。
【００３８】
この本発明による装置によれば、エネルギー効率よく、乾燥を短時間で行うことができ、また、マイクロ波による乾燥を利用した場合に起こるバインダーの焦げなどが生じない良好な乾燥が可能となる。
【００３９】
マイクロ波制御部
以下、本発明のマイクロ波乾燥装置のマイクロ波制御部１０１の構成および動作を詳細に説明する。マイクロ波制御部１０１は、図１に示す装置のいずれの箇所に配置してもよい。被乾燥物は、下記実施例と同様に、無機材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を所望の形状に成形した成形体前駆体でよい。
【００４０】
図２は、本発明の一つの態様によるマイクロ波制御部の構成図である。マイクロ波制御部１０１は、センサ部としての温度計１３から得られた表面温度情報に応じてマイクロ波発振器４から照射されるマイクロ波の照射強度を制御する。マイクロ波制御部１０１は、例えば、シーケンス制御に用いられるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）およびプログラムによって実現することができる。
このマイクロ波制御部１０１は、入力回路１１０と、演算部１２０と、出力回路１３０と、メモリ１４０とを備えている。
【００４１】
入力回路１１０は、図１に示す放射温度計１３から被乾燥物の表面温度の情報を受け取り、該表面温度の情報を演算部１２０に転送する。
【００４２】
メモリ１４０は、入力回路１１０に入力された被乾燥物の表面温度を一時的に格納する。また、メモリ１４０は、マイクロ波制御部１０１を動作させるためのプログラムを格納している。例えば、図４〜図８に示すフローは、ＰＬＣまたはその他のＣＰＵのプログラムとして実現され、メモリ１４０に格納されている。このプログラムは、マイクロ波の制御条件を任意に変更するために書換え可能な状態で格納されていることが好ましい。
【００４３】
演算部１２０は、メモリ１４０に格納されたプログラムに従って被乾燥物の表面温度の情報を演算することによって、被乾燥物を乾燥させる処理工程（ルーチン）を変更する。より詳細には、演算部１２０は、被乾燥物の表面温度の情報を演算することによって、昇温開始、乾燥中、乾燥終了などの処理工程を決定する。
【００４４】
出力回路１３０は、演算部１２０によって決定された処理工程に従って、マイクロ波発振器４を制御するためにマイクロ波制御信号を出力する。マイクロ波発振器４は、マイクロ波制御信号を受けてマイクロ波の照射強度を決定する。
【００４５】
図３は、被乾燥物の温度変化のグラフおよび被乾燥物の乾燥シーケンスを示している。乾燥シーケンスは、複数の乾燥処理工程Ｊn（Ｊn＝０〜４）で構成されている。時間が０ｍｉｎの時点で、乾燥が開始される。マイクロ波の照射が開始されると、マイクロ波制御部１０１は、被乾燥物の表面温度ｔnを一定値に維持するようにマイクロ波を所定の照射強度で照射する。
【００４６】
工程Ｊn＝０は、乾燥処理の開始時点から被乾燥物の温度ｔnが上昇している期間の処理工程を示す。工程Ｊn＝１は、被乾燥物の温度ｔnが一定値（例えば、７７±３℃）となる期間の処理工程を示す。工程Ｊn＝２は、被乾燥物の温度ｔnが一定値から低下し始めたときの処理工程を示す。工程Ｊn＝３は、被乾燥物の温度ｔnが低下してから再上昇し、所定値まで戻るまでの処理工程を示す。そして、工程Ｊn＝４は、乾燥シーケンスの終了時点の処理工程を示す。工程Ｊn＝４は、実際には、マイクロ波の照射停止を意味する。
【００４７】
図４〜図８は、本態様による乾燥シーケンスを示すフロー図である。演算部１２０は、入力回路１１０から得た被乾燥物の温度情報に基づいて図４〜図８に示すフローを実行し、マイクロ波制御信号を出力回路１３０から出力させる。これにより、マイクロ波乾燥装置は、被乾燥物の表面温度の変化に応じてマイクロ波発振器４から出力されるマイクロ波の強度を制御することができる。
【００４８】
まず、図４に示すように、マイクロ波制御部１０１は、マイクロ波発振器４を駆動させ、マイクロ波を被乾燥物に照射する（Ｓ１０）。マイクロ波の照射を開始すると、マイクロ波制御部１０１は、被乾燥物の表面温度の情報を温度計１３から周期的に受け取る。
【００４９】
マイクロ波の照射開始当初、メモリ１４０に格納された各カウント値ＣＵn、ＣＤn、Ｃn、平均温度Ｍn、固定平均温度ＭＴn、処理工程Ｊnは、総てゼロにセットされる（Ｓ２０）。ここで、カウント値ＣＵnは、図４の昇温工程ＳＵにおいて温度測定ごとにカウントされる値である。カウント値ＣＤnは、降温工程ＳＤにおいて温度測定ごとにカウントされる値である。カウント値Ｃnは、定温工程ＳＣにおいて温度測定ごとにカウントされる値である。平均温度Ｍnは、或る時点で測定された温度ｔnとその前に測定された温度ｔn-1とを用いて算出された平均温度である。固定平均温度ＭＴnは、処理工程Ｊn＝１から処理工程Ｊn＝２に遷移したときの平均温度Ｍnを示す。即ち、温度が一定値に維持されている状態から低下し始めたときに、演算部１２０は、平均温度Ｍnを固定平均温度ＭＴnとして保持する。処理工程Ｊnは、０〜４までの数値をとることができ、上述の通り、Ｊn＝０は、温度ｔnが上昇する昇温工程を示し、Ｊn＝１は、温度ｔnが一定値に維持されている定温工程を示し、Ｊn＝２は、温度ｔnが一定値から低下する降温工程を示す。さらに、Ｊn＝３は、温度ｔnが一定値へ向かって再上昇する工程を示し、Ｊn＝４は、マイクロ波の照射停止時点の工程を示す。
【００５０】
各カウント値ＣＵn、ＣＤn、Ｃn、平均温度Ｍn、固定平均温度ＭＴn、および処理工程番号Ｊnは、メモリ１４０に格納されている。演算部１２０は、各カウント値ＣＵn、ＣＤn、Ｃn、平均温度Ｍn、固定平均温度ＭＴn、または処理工程番号Ｊnをカウントして、メモリ１４０に戻す。メモリ１４０は、更新されたカウント値を保持するように構成されている。
【００５１】
温度ｔnが計測されると（Ｓ３０）、演算部１２０は、移動平均値ＳＭＡnを算出する（Ｓ４０）。移動平均値ＳＭＡnは、次の式１で表わされる。
【００５２】
移動平均値ＳＭＡnは、例えば、過去１０回の連続した温度測定の結果ｔn-9〜ｔnの平均を表わす。尚、移動平均値ＳＭＡnの演算に用いる温度測定値の数は、１０に限定されず、９以下あるいは１１以上であってもよい。また、式１の分母は、温度測定の回数に代えて、或る単位時間でもよい。例えば、この単位時間は温度測定の周期であってもよい。
【００５３】
次に、演算部１２０は、次の式２で表わされる移動平均差Ｄnを算出する（Ｓ５０）。
Ｄn＝ＳＭＡn−ＳＭＡn-1 （式２）
【００５４】
演算部１２０は、移動平均差Ｄnに基づいて昇温フローＳＵ、定温フローＳＣあるいは降温フローＳＤのいずれかのフローを選択する（Ｓ６０）。例えば、フローＳＵ、ＳＣ、ＳＤを選択するためのＤnの基準温度差を±３℃と仮定すると、Ｄnが第１の基準温度差＋３℃より大きい場合、被乾燥物の表面温度が上昇していることを意味するため、演算部１２０は、昇温フローＳＵを選択する。Ｄnが基準温度差−３℃より小さい場合、被乾燥物の表面温度が下降していることを意味するため、演算部１２０は、降温フローＳＤを選択する。さらに、−３℃≦Ｄn≦３℃である場合、被乾燥物の表面温度はほぼ一定値に維持されていることを意味するため、演算部１２０は、定温フローＳＣを選択する。Ｄnの基準温度差の絶対値は、３℃に限定されず、２℃以下あるいは４℃以上であってもよい。温度ｔnが頻繁に不規則に変化する場合や温度変動幅が大きい場合には、基準温度差の絶対値は大きくすることが好ましい。一方、温度ｔnの変化を精度良く検知するためには、基準温度差の絶対値は小さいことが好ましい。
【００５５】
温度ｔnは突発的に異常な値を示す場合がある。このため、演算部１２０による昇温フローＳＵ、降温フローＳＤおよび定温フローＳＣの選択は、当初、暫定的な選択であり、完全に昇温工程（Ｊn＝０）、降温工程（Ｊn＝２）、定温工程（Ｊn＝１）にエンターすることとは異なる。
【００５６】
尚、ステップＳ４０、Ｓ５０の式をまとめると、次の式３になる。
Ｄn＝（ｔn−ｔn-10）／１０ （式３）
よって、演算部１２０は、メモリ１４０に格納された温度ｔn、ｔn-10を抜き出して、式３を演算してもよい。このようにＤnは、或る時点の温度ｔn-10とその後の時点の温度ｔnとの差を所定値で割り算した値となる。温度ｔnが頻繁に不規則に変化する場合や温度変動幅が大きい場合には、基準温度差の絶対値は大きくすることが好ましい。一方、温度ｔnの変化を精度良く検知するためには、基準温度差の絶対値は小さいことが好ましい。
【００５７】
正確な移動平均差Ｄnは、１１回の温度測定の結果が得られたときに算出可能となる。つまり、１〜１０回の温度測定の結果ｔn-9〜ｔnによってＳＭＡnが算出され、２〜１１回の温度測定の結果ｔn-8〜ｔn+1によってＳＭＡn+1が算出される。これにより、演算部１２０は、式２の移動平均差Ｄnを算出することができる。
【００５８】
従って、マイクロ波の照射開始から１０回目の温度測定までの期間、演算部１２０は、正確な移動平均値ＳＭＡnおよび正確な移動平均差Ｄnを演算することはできない。この場合、マイクロ波の照射開始直後、演算部１２０が昇温フローＳＵを選択するとは限らない。例えば、ｎ＜０のときに、ｔn＝０、ＳＭＡn＝０であるとすると、１回目の温度測定においてｔ0が１５℃であった場合、移動平均値ＳＭＡ0は、１．５となり、移動平均差Ｄ0は、１．５となる。この場合、演算部１２０は、定温フローＳＣを選択することになる。しかし、図３に示すように、マイクロ波の照射を開始すると、温度ｔnは急速に上昇する。従って、温度測定の周期にもよるが、定温フローＳＣにおけるカウントＣnが１０に達する前に（定温工程（Ｊn＝１）に完全に入る前に）、移動平均差Ｄnは基準温度差３以上となり、演算部１２０は昇温フローＳＵを選択する。つまり、Ｃnはいくつかカウントされ、０〜１０の数値を取る場合がある。しかし、後述するように、カウントＣnは、その後、昇温フローＳＵにおいてリセットされるので問題ない。
【００５９】
尚、仮に、マイクロ波の照射を開始した直後の初期段階で温度ｔnが上昇せず、カウントＣnが１０を超えた場合、図５に示すように、一旦、処理工程番号Ｊnが１になる。しかし、その後、温度が上昇し始めて、ステップＳ６０において移動平均差Ｄnが６回以上続けて基準温度差３℃を超えれば、カウントＣＵn-1が５を超える（Ｓ１０７のＮＯ）。これにより、ステップＳ１０５、Ｓ１０６において、ＣnおよびＪnが０にリセットされ、処理工程番号Ｊnは元に戻る。従って、初期段階でカウントＣnが１０を超えても問題はない。
【００６０】
[昇温工程（Ｊn＝０）]
マイクロ波の照射が開始されると、被乾燥物の表面温度ｔnが上昇する。温度ｔnの上昇が継続すると、Ｄnは、基準温度差３℃を超えるので、演算部１２０は昇温フローＳＵを選択する。
昇温フローＳＵでは、まず、演算部１２０は、昇温工程用のカウントＣＵnを１だけ増大させる（Ｓ１０２）。
【００６１】
次に、演算部１２０は、定温工程用のカウントＣn-1が１０より大きいか否かを判定する（Ｓ１０４）。このとき、上述の通り、Ｃn-1は、０〜１０の値を取り得るが、Ｃn-1は１０未満であるので、演算部１２０は、カウントＣnの値を０にリセットし（Ｓ１０５）、処理工程番号Ｊnを０にセットする（Ｓ１０６）。
【００６２】
次に、演算部１２０は、Ｊn＝０であるので、図５に示すフローを実行する。演算部１２０は、カウントＣnが１０に等しいか否かを判定する（Ｓ１１０）。この時点で、カウントＣnは０であるので（Ｓ１１０のＮＯ）、次に、演算部１２０は、カウントＣnが１０より大きいか否かを判定する（Ｓ１１１）。カウントＣnは０であるので（Ｓ１１１のＮＯ）、次に、演算部１２０は、Ｍnにその前のＭn-1を代入する（Ｓ１１２）。このとき、Ｍnは０のままである。
【００６３】
その後、演算部１２０は、図４のステップＳ３０〜Ｓ６０を再度実行する。
移動平均差Ｄnが基準温度差を超えている限りにおいて、演算部１２０は、昇温フローＳＵを選択し続ける。このとき、カウントＣＵnは増大するが、ＣnおよびＣＤnは０を維持する。従って、移動平均差Ｄnが基準温度差を超えている限りにおいて、演算部１２０は、ステップＳ３０〜Ｓ６０、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１１０、Ｓ１１１およびＳ１１２を繰り返し実行する。
【００６４】
尚、ステップＳ１０７およびＳ１０８は、定温工程（Ｊn＝１）において、偶発的にＤnが基準温度差を超えた場合に対処するために設定されている。例えば、温度ｔnが一時的に異常な高温を示し、それによって、Ｄnが基準温度差を超えた場合に、演算部１２０は、ステップＳ１０７およびＳ１０８を実行する。これについては、後で説明する。
【００６５】
マイクロ波を継続して照射し続けると、マイクロ波により被乾燥物の水分が加熱されるので、温度ｔnは上昇し続ける。しかし、その後、水分の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡して、温度ｔnはほぼ一定値を示すようになる。
そして、移動平均差Ｄnが基準温度差３℃以下に低下したとき、演算部１２０は、定温フローＳＣを選択する（Ｓ６０）。
【００６６】
演算部１２０は、定温工程用のカウントＣnをカウントし始める。また、このとき、降温工程用のカウントＣＤnは０のままであるが、昇温工程用のカウントＣＵnは、昇温工程（Ｊn＝０）において或る値までカウントされた状態である。そこで、演算部１２０は、カウントＣＤnおよびＣＵnをともに０にリセットする（Ｓ２０２、Ｓ２０４）。
【００６７】
この時点で、処理工程番号Ｊnは０の状態であるので、演算部１２０は図５のフローを実行する。カウントＣnが１０に達するまでは、演算部１２０は、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２（Ｓ３０〜Ｓ６０、Ｓ２００、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ１１０〜Ｓ１１２のループ）を実行する。演算部１２０は、１０回以上継続して移動平均差Ｄnが基準温度差±３℃の範囲内にあることを確認することによって、乾燥処理が定温工程に移行したことを確実に判断することができる。
【００６８】
もし、カウントＣnが１０に達する前に、ステップＳ６０の移動平均差Ｄnが基準温度差３℃を超えた場合、演算部１２０は、昇温工程の処理に戻る。この場合、ステップＳ１０２において、昇温工程用のカウントＣＵnを再度増大させるとともに、定温工程用のカウントＣnは、ステップＳ１０５において０にリセットされる。そして、Ｄnが基準温度差３℃以下になるまで、演算部１２０は、ステップＳ３０〜Ｓ６０、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１１０、Ｓ１１１およびＳ１１２を繰り返し実行することになる。
【００６９】
一方、定温フローＳＣを繰り返して、定温工程用のカウントＣnが１０に達した場合（Ｓ１１０のＹＥＳ）、演算部１２０は、平均温度Ｍnをその時点の温度ｔnに初期設定する（Ｓ１１３）。
【００７０】
その後、定温工程用のカウントＣnが１１以上になった場合（Ｓ１１０のＮＯ、Ｓ１１１のＹＥＳ）、演算部１２０は、次の式４を演算する（Ｓ１１４）。
Ｍn＝（Ｍn-1×Ｃn-1＋ｔn）／Ｃn （式４）
ここで、Ｍn-1は前回測定した温度ｔn-1に等しい。よって、式４は、Ｃn-1個分の温度ｔn-1と、今回の温度ｔnとの平均値をＭnにセットすることを表わしている。
【００７１】
次に、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを１にセットする（Ｓ１１５）。これにより、演算部１２０は、乾燥処理が定温工程に完全にエンターしたと判断する。
昇温工程においてＤnが偶然に安定した場合には、演算部１２０は、一旦、定温フローＳＣを実行する。しかし、その後、通常、カウントＣnが１０に達する前にＤnがまた３℃を超える。従って、演算部１２０は、すぐに昇温フローＳＵの実行に戻ることができる。つまり、カウントＣnが１０に達するまで、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２を実行することによって、演算部１２０は、温度ｔnの偶発的な安定に対処することができる。
【００７２】
[定温工程（Ｊn＝１）]
被乾燥物内の水分の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡すると、被乾燥物の表面温度ｔnが一定値に安定する。これは、乾燥処理が定温工程に移行したことを意味する。定温工程において、被乾燥物の乾燥が進行する。
【００７３】
定温工程に移行すると、処理工程番号Ｊnが１であるので、演算部１２０は、ステップＳ３０〜Ｓ６０、Ｓ２００、Ｓ２０２、Ｓ２０４の実行後、図６に示すフローを実行する。
【００７４】
まず、演算部１２０は、式４を実行する（Ｓ２１０）。ステップＳ２１０は、ステップＳ１１４と同じ演算を実行するステップである。乾燥処理が完全に定温工程に移行すると（Ｊnが１になると）、定温工程用のカウントＣnの大きさの判定ステップ（Ｓ１１０、Ｓ１１１）は不要となる。従って、定温工程では、ステップＳ１１０、Ｓ１１１が省略されている。
【００７５】
次に、演算部１２０は、降温工程用のカウントＣＤnが５以上であるか否かを判定する（Ｓ２１１）。ステップＳ２１１の判定は、定温工程において、Ｄnが基準温度差−３℃を偶発的に下回った場合に対処するために設定されている。換言すると、ステップＳ２１１の判定は、定温工程（Ｊn＝１）から降温工程(Ｊn＝２)への完全な移行を判定するために実行される。これについては、後で説明する。
【００７６】
図４の定温フローＳＣを経ている場合、ステップＳ２０２においてカウントＣＤnは０にセットされる。従って、通常、定温工程では、カウントＣＤnは０である（Ｓ２１１のＮＯ）。
【００７７】
この場合、演算部１２０は、ステップＳ３０へ戻る。つまり、演算部１２０は、定温工程（Ｊn＝１）において、ステップＳ３０〜Ｓ６０、Ｓ２００、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２１０、Ｓ２１１のループを実行する。これにより、演算部１２０は、温度ｔnの測定をするごとに、カウントＣnを増大させ、新たに測定された温度ｔnと前回演算されたＭn-1とを用いて平均温度Ｍnを演算する。メモリ１４０は、前回の平均温度Ｍn-1に代えて新たな平均温度Ｍnを格納する。即ち、メモリ１４０は、温度ｔnの測定ごとに、平均温度Ｍnを更新する。
【００７８】
定温工程において、偶発的にＤnが基準温度差−３℃を下回った場合、演算部１２０は、図４の降温工程ＳＤを実行する。この場合、演算部１２０は、降温工程用のカウントＣＤnをカウントする。しかし、このような偶発的な温度低下は継続しないため、降温工程用のカウントＣＤnは、５には達しない。従って、演算部１２０は、乾燥処理を降温工程に完全に移行させることなく（Ｊnを２に変更することなく）、すぐに定温工程に戻すことができる。
【００７９】
より詳細には、偶発的にＤnが基準温度差−３℃を下回った場合、図４の降温フローＳＤにおいて、まず、演算部１２０は、降温工程用のカウントＣＤnを増大させる（Ｓ３００）。次に、演算部１２０は、定温工程用のカウントＣnが１０より大きいか否かを判定する（Ｓ３０２）。それまで、定温フローＳＣを繰り返し実行してきたので、カウントＣnは、通常、１０以上である（Ｓ３０２のＹＥＳ）。よって、次に、演算部１２０は、降温工程用のカウントＣＤnが５より小さいか否かを判定する（Ｓ３０４）。それまで、定温フローＳＣを繰り返し実行してきたので、カウントＣＤnは、通常、５以下である（Ｓ３０４のＹＥＳ）。よって、演算部１２０は、定温工程用のカウントＣnを１だけ増大させて、図６のフローを実行する。つまり、この時点では、処理工程番号Ｊnは１であり、図４の降温フローＳＤを実行しているものの、降温処理は、降温工程(Ｊn＝２)に完全には移行していない。その後、Ｄnが基準温度差−３℃以上になると、演算部１２０は、直ちに、定温フローＳＣの実行に戻る。
【００８０】
被乾燥物の乾燥処理が進み、被乾燥物内の水分が実質的になくなると、温度ｔnが下降し始める。Ｄnが基準温度差−３℃を下回ると、演算部１２０は、降温フローＳＤを実行する。この時点では、突発的な温度低下と同様に、図４のステップＳ３００〜Ｓ３０６が実行される。
【００８１】
そして、Ｄnが継続して５回以上基準温度差−３℃を下回ると（Ｓ２１１のＹＥＳ）、演算部１２０は、その時点における平均温度Ｍn-1を、固定平均温度ＭＴnとして設定する（Ｓ２１２）。
【００８２】
次に、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを２に変更する（Ｓ２１３）。これにより、演算部１２０は、乾燥処理が降温工程に完全にエンターしたと判断する。
【００８３】
[降温工程（Ｊn＝２）]
被乾燥物から実質的に水がなくなると、マイクロ波による水分子の励起加熱が生じなくなり、被乾燥物の温度ｔnは低下する。温度ｔnの低下が継続すると、Ｄnは、基準温度差−３℃を下回るので、演算部１２０は降温フローＳＤを選択する。さらに、演算部１２０が継続して降温フローＳＤを選択すると（ＣＤn≧５）、上述のように、処理工程番号Ｊnが２にセットされ、乾燥処理は、完全に降温工程(Ｊn＝２)に移行する。
【００８４】
降温工程用のカウントＣＤnが５以上であるので、演算部１２０は、図４のステップＳ３００、Ｓ３０２の実行後、ステップＳ３０４のＮＯへ移行する。演算部１２０は、定温工程用のカウントＣnを０にリセットする（Ｓ３０８）。
【００８５】
処理工程番号Ｊnが２であるので、その後、演算部１２０は、図７のフローを実行する。図６のステップＳ２１２で設定された固定平均温度ＭＴnが用いられる。尚、ＭＴnは、Ｍn-1に維持されている。よって、ステップＳ３１０では、メモリ１４０は、ＭＴnとしてＭn-1をそのまま保持する。
【００８６】
次に、演算部１２０は、次の式５を演算する（Ｓ３１１）。
ＭＴn-1−ｔn＞１０ （式５）
演算部１２０は、ステップＳ３１１において、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1よりも１０℃以上低いか否かを判定する。
【００８７】
温度ｔnと固定平均温度ＭＴn-1との差がまだ１０℃を超えない場合（Ｓ３１１のＮＯ）、演算部１２０は、ステップＳ３０へ戻る。この場合、演算部１２０は、図４のフローおよびステップＳ３１０〜Ｓ３１１のＮＯからなるループを実行する。
【００８８】
その後、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1より１０℃以上低くなると（Ｓ３１１のＹＥＳ）、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを３に変更する（Ｓ３１２）。これにより、演算部１２０は、被乾燥物の温度ｔnが低下してから再上昇する工程に完全に移行したと判断する。ここで、温度ｔnはまだ再上昇していないが、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1より１０℃以上低くなった場合、定温工程から降温工程への移行は確実であり、かつ、温度ｔnの再上昇が間近であることは予測され得る。従って、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを３に変更しても差し支えない。
【００８９】
本態様では、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1より１０℃以上低くなることを条件としていた。しかし、これはあくまでも具体例であって、温度ｔnと固定平均温度ＭＴn-1との温度差は、９℃以下を条件としてもよく、１１℃以上を条件としてもよい。
【００９０】
また、ステップＳ３１１の温度条件に代えて、あるいは、この温度条件に加えて、時間条件を設定してもよい。例えば、演算部１２０はタイマ機能を備え、処理工程番号Ｊnが２に変更になった時点で、演算部１２０は計時を開始する。その後、演算部１２０は、タイマの時間が所定時間を経過した場合に、温度ｔnと固定平均温度ＭＴn-1との差に関わらず、処理工程番号Ｊnを２から３へ移行させてもよい。これにより、温度ｔnが充分に低下しなかった場合であっても、演算部１２０は、処理工程を再上昇工程（Ｊn＝３）へ進めることができる。このような時間条件の追加は、被乾燥物のバインダー成分の燃焼または変質を防止するのに有効である。
【００９１】
尚、降温工程（Ｊn＝２）以降の工程では、カウントＣn、ＣＤn、ＣＵnの値は演算に用いられない（図７、図８参照）。従って、降温工程以降の工程では、図４の昇温フローＳＵ、定温フローＳＣおよび降温フローＳＤのいずれのフローを経ても差し支えない。
【００９２】
［再昇温工程（Ｊn＝３）］
温度ｔnの低下後、マイクロ波を照射し続けると、被乾燥物中に存在する極性分子が励起され、被乾燥物の温度は再上昇を始める。この再昇温工程では、演算部１２０は、図８に示すフローを実行する。
【００９３】
演算部１２０は、固定平均温度ＭＴnにＭＴn-1をセット（保持）した後（Ｓ４１０）、演算部１２０は、次の式６を演算する（Ｓ４１１）。
ＭＴn-1−ｔn＜０ （式６）
演算部１２０は、ステップＳ４１１において、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1に戻ったか否かを判定する。
【００９４】
温度ｔnがまだ固定平均温度ＭＴn-1に戻っていない場合（Ｓ４１１のＮＯ）、演算部１２０は、ステップＳ３０へ戻る。この場合、演算部１２０は、図４のフローおよびＳ４１０〜Ｓ４１１のＮＯからなるループを実行する。
【００９５】
その後、温度ｔnが固定平均温度ＭＴn-1に達すると（Ｓ４１１のＹＥＳ）、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを４に変更する（Ｓ４１２）。これにより、演算部１２０は、被乾燥物の温度ｔnが低下してから固定平均温度ＭＴn-1に再上昇したと判断する。従って、演算部１２０は、処理工程番号Ｊnを４に変更して、乾燥処理を終了する。
【００９６】
本態様において、乾燥処理全体のトータル時間を設定してもよい。例えば、演算部１２０はタイマ機能を備え、乾燥処理の開始時点で、演算部１２０は計時を開始する。その後、演算部１２０は、タイマの時間が所定時間を経過した場合に、乾燥処理を終了させてもよい。このような乾燥処理の時間制限は、被乾燥物のバインダー成分の燃焼または変質を防止するのに有効であるとともに、マイクロ波乾燥装置の保護および消費電力の削減に役立つ。
【００９７】
本態様によるマイクロ波乾燥装置は、被乾燥物の表面温度ｔnをモニタすることによって、乾燥処理を適切な時点で自動的に停止させることができる。上記説明から明らかなように、乾燥処理の終了、すなわちマイクロ波の停止は、再昇温工程（Ｊn＝３）の任意の時、すなわち成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間になされればよい。その結果、本態様によるマイクロ波乾燥装置は、被乾燥物を適切に乾燥させることができる。さらに、本発明の一つの態様によれば、降温工程（Ｊn＝２）から再上昇工程（Ｊn＝３）に移行した時点をもってマイクロ波を停止し、乾燥処理の終了とすることも可能である。
【００９８】
上記態様における具体的な数値は、あくまでも具体例であって、本発明をこれらの数値に限定するものではない。また、これらの数値は、メモリ１４０に書換え可能な状態で格納されている。
【実施例】
【００９９】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、文中「部」とあるのは質量基準である。
【０１００】
＜実施例１＞
［試料の調製］
セラミックスファイバーを主体とした、有機バインダーを含有したスラリーを成形型にて成形し、脱水後、脱型して十分に含水した３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ５０ｍｍ、重量３．１ｋｇのセラミックスファイバー成形体前駆体を得、これを被乾燥試料とした。
【０１０１】
［乾燥方法］
得られた含水率約６０％のセラミックスファイバー成形体前駆体に対して、マイクロ波乾燥装置を使用して、周波数２．４５ＧＨｚ、出力４．２ｋＷのマイクロ波を照射した。マイクロ波の誘電加熱で行い、試料内部から蒸発し放出された水分は、発振器の排熱空気流を利用し装置から排除した。
【０１０２】
［評価］
成形体前駆体の温度変化は図９に示されるとおりであった。図９に示したように試料表面温度は一定時間マイクロ波照射後７５℃中心に±３℃内で一定値を維持した。３９分経過後、試料表面温度は一定値を大きく下回り約２０℃低下し、その後再上昇し一定値を上回ったため加熱を停止した。マイクロ波乾燥の後のセラミックスファイバー成形体前駆体の減水率は、初期重量（３．１ｋｇ）と乾燥後重量（１．２ｋｇ）から約６０％であり、初期含水率と比較し乾燥体が得られたと判断した。乾燥を終えたセラミックスファイバー成形体におけるクラックの有無および変質は目視で判断した。結果、クラック無し、バインダーの燃えなど無しという、良好な評価が得られた。なお、同様の組成の試料を用意し、従来の熱風法による乾燥を行ったところ５０時間を要した。従って、本発明の方法によれば、処理時間を１／７０に短縮できた。
【０１０３】
＜実施例２＞
［試料］
セラミックスファイバーを主体とした有機バインダーを含有したスラリーを成形型にて成形し脱水後、脱型した十分に含水した３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ１００ｍｍ、重量５．６ｋｇのセラミックスファイバー成形体前駆体を得、これを被乾燥試料とした。
【０１０４】
［乾燥方法］
得られたセラミックスファイバー成形体に対して、マイクロ波乾燥装置を使用して、周波数２．４５ＧＨｚ、出力６．０ｋＷのマイクロ波を照射した。試料の加熱は、マイクロ波の誘電加熱で行い、試料内部から蒸発し放出された水分は、発振器の排熱空気流を利用し装置から排除した。
【０１０５】
［評価］
成形体前駆体の温度変化は図１０に示されるとおりであった。図１０に示したように試料表面温度は一定時間マイクロ波照射後７８℃中心に±５℃内で一定値を維持した。４４分経過後、試料表面温度は一定値を大きく下回り約２０℃低下し、その後再上昇し一定値を上回ったため加熱を停止した。マイクロ波乾燥の後のセラミックスファイバー成形体の減水率は、初期重量（５．６ｋｇ）と乾燥後重量（２．５ｋｇ）から約５５％であり、乾燥体が得られたと判断した。
【０１０６】
乾燥を終えたセラミックスファイバー成形体におけるクラックの有無および変質は目視で判断した。結果、クラック無し、バインダーの燃えなど無しという、良好な評価が得られた。なお、同様の組成の試料を用意し、従来の熱風法による乾燥を行ったところ１００時間を要した。従って、本発明の方法によれば、処理時間を１／１４０に短縮できた。
【０１０７】
＜実施例３＞
［試料］
セラミックスファイバーを主体とした有機バインダーを含有したスラリーを成形型にて成形し脱水後、脱型した十分に含水した９００ｍｍ×６００ｍｍ×厚さ１００ｍｍ、重量３６．４ｋｇのセラミックスファイバー成形体前駆体を得、これを被乾燥試料とした。
【０１０８】
［乾燥方法］
得られたセラミックスファイバー成形体前駆体に対して、マイクロ波乾燥装置を使用して、周波数２．４５ＧＨｚ、出力９．０ｋＷのマイクロ波を照射した。試料の加熱は、マイクロ波の誘電加熱で行い、試料内部から蒸発し放出された水分は、発振器の排熱空気流を利用し装置から排除した。
【０１０９】
［評価］
成形体前駆体の温度変化は図１１に示されるとおりであった。図１１に示したように試料表面温度は一定時間マイクロ波照射後７３℃中心に±５℃内で一定値を維持した。１６０分経過後、試料表面温度は一定値を大きく下回り約２０℃低下したため加熱を停止した。マイクロ波乾燥の後のセラミックスファイバー成形体の減水率は、初期重量（３６．４ｋｇ）と乾燥後重量（１４．０ｋｇ）から約６０％であり、乾燥体が得られたと判断した。
【０１１０】
乾燥を終えたセラミックスファイバー成形体におけるクラックの有無および変質は目視で判断した。結果、クラック無し、バインダーの燃えなど無しという、良好な評価が得られた。なお、同様の組成の試料を用意し、従来の熱風法による乾燥を行ったところ１００時間を要した。従って、本発明の方法によれば、処理時間を１／４０に短縮できた。
【符号の説明】
【０１１１】
１ マイクロ波乾燥装置
２ 被乾燥物
３ 収容部
４ マイクロ波発振器
５ 排気装置
６ 気体導入口
７ 冷却器
８ 導管
９ 導入気体温度調節手段
１０ 外気導入口
１１ 搬送手段
１２ 容器
１３ 温度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置であって、
被乾燥物を収納する収容部と、
前記収容部に収納された被乾燥物にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、
前記収容部の内部の気体および被乾燥物の乾燥に伴い発生した水蒸気を、前記収容部から排出する排気装置と、
前記排気装置の排気に伴い陰圧になった前記収容部に、気体を導入する気体導入口と、
前記マイクロ波発振器を空冷する冷却器とを備え、
前記マイクロ波発振器によって加熱され前記冷却器から排出された気体と、室温の気体とのいずれかを切り替えて、またはそれらを混合して前記気体導入口に導く、導入気体温度調節手段とを備えてなることを特徴とする、マイクロ波乾燥装置。
【請求項２】
被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置であって、
被乾燥物を収納する収容部と、
前記収容部に収納された被乾燥物にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、
前記収容部に収納された被乾燥物の表面温度を測定するセンサ部と、
前記センサ部から得られた表面温度情報に応じて前記マイクロ波照射部から照射されるマイクロ波の照射強度を制御するマイクロ波制御部とを備え、
前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物の表面温度を一定値に維持するようにマイクロ波を所定の照射強度で照射し、
前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物に含まれる水分の減少に伴い該被乾燥物の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、その後、該被乾燥物の表面温度が前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に、前記マイクロ波の照射を停止するように制御することを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項３】
前記被乾燥物が、無機材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を所望の形状に成形した成形体前駆体であり、
前記成形体前駆体の表面温度は、該成形体前駆体中に含まれる水の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡することによって一定値となる、請求項２に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項４】
前記マイクロ波制御部が、前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇した時に停止するよう制御する、請求項２乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項５】
前記マイクロ波制御部が、前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下した時に停止するよう制御する、請求項２乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項６】
前記マイクロ波制御部は、
前記被乾燥物の表面温度を前記センサ部から受け取る入力部と、
前記センサ部によって測定された複数の表面温度情報の差を所定値または単位時間で除算して得られた移動平均差を演算する演算部と、
前記移動平均差の大きさに応じて、前記マイクロ波の照射強度を決定する制御信号を出力する出力回路とを備えた、請求項２乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項７】
前記移動平均差が第１の基準温度差より大きい場合に、前記演算部は、
前記被乾燥物の表面温度の上昇を暫定的に示す昇温フローを選択し、
前記移動平均差が前記第１の基準温度差よりも小さい第２の基準温度差より低い場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度の低下を暫定的に示す降温フローを選択し、
前記移動平均差が前記第１の基準温度差と前記第２の基準温度差との間にある場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値に維持されていることを暫定的に示す定温フローを選択し、
前記昇温フローの選択回数と、前記降温フローの選択回数と、前記定温フローの選択回数とを記憶するメモリをさらに備え、
前記演算部は、前記昇温フローを選択したときに、前記被乾燥物の表面温度の上昇を示す昇温工程に入ったと判断し、
前記演算部は、前記降温フローの選択回数が所定値に達したときに、前記被乾燥物の表面温度の低下を示す降温工程に入ったと判断し、
前記演算部は、前記定温フローの選択回数が所定値に達したときに、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値に維持されていることを示す定温工程に入ったと判断する、請求項２乃至６のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項８】
前記演算部は、前記昇温工程、前記定温工程、前記降温工程をこの順番に経た後、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値の温度まで再上昇した時に、前記マイクロ波の照射を停止する、請求項２乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項９】
無機材料をバインダーで固化して得られる成形体の製造方法であって、
無機材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を用意し、
該混合物を所望の形状に成形して成形体前駆体を得て、
該成形体前駆体にマイクロ波を照射して乾燥させる工程を有し、
前記マイクロ波を、前記成形体前駆体の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、前記成形体前駆体の乾燥を進行させ、その後、
前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止することを特徴とする、成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記成形体前駆体の表面温度の一定値が、該成形体前駆体中に含まれる水の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡して生じる、請求項９に記載の成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記成形体前駆体の表面温度が１０℃の温度変動範囲内にとどまることを、前記成形体前駆体の表面温度が一定値を維持するとする、請求項９または１０に記載の成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記成形体前駆体の表面温度が６℃の温度変動範囲内にとどまることを、前記成形体前駆体の表面温度が一定値を維持するとする、請求項９または１０に記載の成形体の製造方法。
【請求項１３】
前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇した時に停止する、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１４】
前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下した時に停止するよう制御する、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１５】
マイクロ波の照射中、前記成形体前駆体から生じた水蒸気をその表面付近から排除するための排気が行われる、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１６】
前記排気に伴い系内に供給される気体が、マイクロ波を発生させるマイクロ波発振器を冷却することで、それ自体が加熱または乾燥されたものである、請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１７】
前記無機材料が、セラミックファイバー、セラミックス粉末から選択されるものである、請求項９乃至１６のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１８】
前記バインダーが無機バインダーまたは有機バインダーである、請求項９乃至１７のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１９】
請求項９乃至１８のいずれか１項に記載の方法により得られた成形体。
【請求項２０】
無機材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる被乾燥物を用意し、該被乾燥物にマイクロ波を照射して乾燥させる工程を有し、
前記マイクロ波を、前記被乾燥物の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、前記被乾燥物の乾燥を進行させ、その後、
前記マイクロ波の照射を、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止することを特徴とする、乾燥方法。
【請求項１】
被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置であって、
被乾燥物を収納する収容部と、
前記収容部に収納された被乾燥物にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、
前記収容部の内部の気体および被乾燥物の乾燥に伴い発生した水蒸気を、前記収容部から排出する排気装置と、
前記排気装置の排気に伴い陰圧になった前記収容部に、気体を導入する気体導入口と、
前記マイクロ波発振器を空冷する冷却器とを備え、
前記マイクロ波発振器によって加熱され前記冷却器から排出された気体と、室温の気体とのいずれかを切り替えて、またはそれらを混合して前記気体導入口に導く、導入気体温度調節手段とを備えてなることを特徴とする、マイクロ波乾燥装置。
【請求項２】
被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置であって、
被乾燥物を収納する収容部と、
前記収容部に収納された被乾燥物にマイクロ波を照射するマイクロ波発振器と、
前記収容部に収納された被乾燥物の表面温度を測定するセンサ部と、
前記センサ部から得られた表面温度情報に応じて前記マイクロ波照射部から照射されるマイクロ波の照射強度を制御するマイクロ波制御部とを備え、
前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物の表面温度を一定値に維持するようにマイクロ波を所定の照射強度で照射し、
前記マイクロ波制御部は、前記被乾燥物に含まれる水分の減少に伴い該被乾燥物の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、その後、該被乾燥物の表面温度が前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に、前記マイクロ波の照射を停止するように制御することを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項３】
前記被乾燥物が、無機材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を所望の形状に成形した成形体前駆体であり、
前記成形体前駆体の表面温度は、該成形体前駆体中に含まれる水の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡することによって一定値となる、請求項２に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項４】
前記マイクロ波制御部が、前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇した時に停止するよう制御する、請求項２乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項５】
前記マイクロ波制御部が、前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下した時に停止するよう制御する、請求項２乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項６】
前記マイクロ波制御部は、
前記被乾燥物の表面温度を前記センサ部から受け取る入力部と、
前記センサ部によって測定された複数の表面温度情報の差を所定値または単位時間で除算して得られた移動平均差を演算する演算部と、
前記移動平均差の大きさに応じて、前記マイクロ波の照射強度を決定する制御信号を出力する出力回路とを備えた、請求項２乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項７】
前記移動平均差が第１の基準温度差より大きい場合に、前記演算部は、
前記被乾燥物の表面温度の上昇を暫定的に示す昇温フローを選択し、
前記移動平均差が前記第１の基準温度差よりも小さい第２の基準温度差より低い場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度の低下を暫定的に示す降温フローを選択し、
前記移動平均差が前記第１の基準温度差と前記第２の基準温度差との間にある場合に、前記演算部は、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値に維持されていることを暫定的に示す定温フローを選択し、
前記昇温フローの選択回数と、前記降温フローの選択回数と、前記定温フローの選択回数とを記憶するメモリをさらに備え、
前記演算部は、前記昇温フローを選択したときに、前記被乾燥物の表面温度の上昇を示す昇温工程に入ったと判断し、
前記演算部は、前記降温フローの選択回数が所定値に達したときに、前記被乾燥物の表面温度の低下を示す降温工程に入ったと判断し、
前記演算部は、前記定温フローの選択回数が所定値に達したときに、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値に維持されていることを示す定温工程に入ったと判断する、請求項２乃至６のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項８】
前記演算部は、前記昇温工程、前記定温工程、前記降温工程をこの順番に経た後、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値の温度まで再上昇した時に、前記マイクロ波の照射を停止する、請求項２乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ波乾燥装置。
【請求項９】
無機材料をバインダーで固化して得られる成形体の製造方法であって、
無機材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる混合物を用意し、
該混合物を所望の形状に成形して成形体前駆体を得て、
該成形体前駆体にマイクロ波を照射して乾燥させる工程を有し、
前記マイクロ波を、前記成形体前駆体の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、前記成形体前駆体の乾燥を進行させ、その後、
前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止することを特徴とする、成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記成形体前駆体の表面温度の一定値が、該成形体前駆体中に含まれる水の蒸発潜熱とマイクロ波出力とが均衡して生じる、請求項９に記載の成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記成形体前駆体の表面温度が１０℃の温度変動範囲内にとどまることを、前記成形体前駆体の表面温度が一定値を維持するとする、請求項９または１０に記載の成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記成形体前駆体の表面温度が６℃の温度変動範囲内にとどまることを、前記成形体前駆体の表面温度が一定値を維持するとする、請求項９または１０に記載の成形体の製造方法。
【請求項１３】
前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下し、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇した時に停止する、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１４】
前記マイクロ波の照射を、前記成形体前駆体の表面温度が前記一定値から低下した時に停止するよう制御する、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１５】
マイクロ波の照射中、前記成形体前駆体から生じた水蒸気をその表面付近から排除するための排気が行われる、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１６】
前記排気に伴い系内に供給される気体が、マイクロ波を発生させるマイクロ波発振器を冷却することで、それ自体が加熱または乾燥されたものである、請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１７】
前記無機材料が、セラミックファイバー、セラミックス粉末から選択されるものである、請求項９乃至１６のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１８】
前記バインダーが無機バインダーまたは有機バインダーである、請求項９乃至１７のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１９】
請求項９乃至１８のいずれか１項に記載の方法により得られた成形体。
【請求項２０】
無機材料と、バインダーと、水とを少なくとも含んでなる被乾燥物を用意し、該被乾燥物にマイクロ波を照射して乾燥させる工程を有し、
前記マイクロ波を、前記被乾燥物の表面温度が上昇後一定値を維持する照射強度にて照射して、前記被乾燥物の乾燥を進行させ、その後、
前記マイクロ波の照射を、前記被乾燥物の表面温度が前記一定値から低下し始めた時点から、下げ止まりその後前記一定値の温度まで再上昇するまでの間に停止することを特徴とする、乾燥方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１】
【公開番号】特開２０１２−３７１３５（Ｐ２０１２−３７１３５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７７４３３（Ｐ２０１０−１７７４３３）
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【出願人】（３９１００９４１９）美濃窯業株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【出願人】（３９１００９４１９）美濃窯業株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
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