説明

マイクロ波乾燥装置

【課題】マイクロ波乾燥によって生ずる被乾燥物の割れ、しわ、変形などを防止することができるマイクロ波乾燥装置を提供すること。
【解決手段】マイクロ波電力を照射する乾燥室62を有し、乾燥室62内でハニカム製品10を脱水して乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、ハニカム製品10を内装可能とした浸水性の容状体61を設け、含水させた容状体61にハニカム製品10を入れ、ハニカム製品10を容状体61と共に乾燥室62に内装させ、マイクロ波電力の照射でハニカム製品の内外部を同時に温度上昇させて乾燥させる構成としてある。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、木材、食品、薬品、陶磁器その他、自動車部品であるセラミックハニカムなどの被乾燥物を乾燥させるマイクロ波乾燥装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車部品であるハニカムは、セラミック製品として仕上げられるが、その生産工程には押し出し成形されたハニカム製品の乾燥工程が含まれる。
そして、この乾燥工程には、乾燥時間が早く乾燥率の高いマイクロ波乾燥装置が使用されている。
【0003】
図6は、押し出し成形されたハニカム製品10を示し、図7は上記のハニカム製品10をマイクロ波乾燥装置により乾燥する状態を示す説明図である。
【0004】
押し出し成形されたハニカム製品10には、27%程度の水分が含まれているが、乾燥室11内でマイクロ波電力を照射して脱水し、5%程度の含水状態まで乾燥させる。
なお、このように乾燥させたハニカム製品10は、その後、脱脂工程や燒結工程などを経てセラミックハニカムとして完成する。
【0005】
一方、上記のように行なうマイクロ波乾燥では、ハニカム製品10の内部温度上昇に比べ外部の温度上昇が遅れる。
すなわち、図7(B)に示すように、筒軸方向では内部と外部とで△TLの温度差が表われ、また、図7(C)に示すように、直径方向では内部と外部とで△TRの温度差が表われる。
このため、ハニカム製品10の内部に対し外部の乾燥が遅れ、これが原因してハニカム製品10に発生する乾燥収縮により引張り応力が作用し、クラックが発生したり、外壁しわ、変形などが生ずる。
【0006】
図8は、マイクロ波乾燥したときのハニカム製品10の温度と時間との関係を実験によって求めた特性図であり、TCはハニカム製品10の中心温度、TMはハニカム製品10の中間温度、TSはハニカム製品10の外周温度を示す特性曲線である。
図9は、マイクロ波乾燥したときのハニカム製品10の残存水分と時間との関係を実験によって求めた特性図であり、WCは中心水分、WMは中間水分、WSは外周水分を示す特性曲線である。
その他、WDは水分差(WS−WC)を示す特性曲線である。
【0007】
この実験では、サンプル条件として、直径R=150mm、長さL=220mm、質量920g、初期水分約27%のハニカム製品10を用いた。
また、乾燥条件としては、12kWバッチ式マイクロ波乾燥装置を用い、マイクロ波出力8kW(2kW×4)、排気9m/S、蒸気、熱風なしとして行なった。
さらに、中心温度TC、中間温度TM、外周温度TSはファイバー温度計を使用して測定し、また、中心水分WC、中間水分WM、外周水分WSは、図10(A)、(B)に示すように、ハニカム製品10の各部所10C、10M、10Sの水分を測定器によって測定した。
【0008】
図8に示す特性図から分かる通り、ハニカム製品10の中心温度TC、中間温度TM、外周温度TSとも100℃まで上昇して一定となる。
また、外周は中心と中間に比べて100℃に達するまでの時間が長い。
つまり、外周は中心と中間に比べて温度上昇が遅れる。
さらに、図9に示す特性図から分かるように、中心水分WC、外周水分WSともに温度90℃付近から一定の割合で低下する。
つまり、中心と外周の水分の差がほぼ一定となる定率乾燥期間に入る。
【0009】
このように、マイクロ波乾燥では、中心温度TCに対して外周温度TSの温度上昇が遅れるために、一定の水分差が生じ、既に述べたように、乾燥収縮による引張り作用が発生し、ハニカム製品10にクラック、しわ、変形などが発生することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特許第3404345号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
解決しようとする問題点は、マイクロ波乾燥するハニカム製品にはクラック、しわ、変形などが生ずる点にある。
したがって、本発明では、このような問題を解決することができるマイクロ波乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記した目的を達成するため、本発明では、マイクロ波電力を照射する乾燥室を有し、乾燥室内で被乾燥物を脱水して乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、被乾燥物が内装可能な浸水性の容状体を設け、含水させた容状体に被乾燥物を入れ、被乾燥物を容状体と共に乾燥室に内装させて乾燥させることを特徴とするマイクロ波乾燥装置を提案する。
【0013】
また、本発明は、前記容状体を蓋体付きの筒状の容状体として形成し、この容状体は含水させると共に、被乾燥物としてハニカム製品を入れて前記乾燥室に内装させ、マイクロ波電力の照射でハニカム製品の内外部を同時に温度上昇させて乾燥させる構成とすることができる。
【0014】
さらに、本発明は、前記した容状体には通気孔を設けることができ、また、前記した容状体を紙材で形成することもできる。
【発明の効果】
【0015】
本発明のマイクロ波乾燥装置は、含水させた容状体に被乾燥物を入れ、被乾燥物を容状体と共に乾燥室に内装させてマイクロ波乾燥させることができる。
【0016】
このように構成したマイクロ波乾燥装置は、含水させた容状体がマイクロ波によって加熱されるため、被乾燥物の外部からの放射熱がないことから、被乾燥物の内外とに昇温差が発生しない。
この結果、被乾燥物には、クラック、しわ、変形などがほとんど発生しない。
なお、被乾燥物は乾燥後に容状体より取り出す。
また、容状体を筒状に形成すれば、ハニカム製品を収容して乾燥するこのができ、さらに、容状体には通気孔を設けることができ、また、容状体は紙材で形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第1基本例として示したマイクロ波乾燥装置の概略構成図である。
【図2】第2基本例として示したマイクロ波乾燥装置の概略構成図である。
【図3】第3基本例として示したマイクロ波乾燥装置の概略構成図である。
【図4】本発明の実施形態として示したマイクロ波乾燥装置の概略図である。
【図5】上記実施形態において使用する浸水性のある容状体を示す斜視図である。
【図6】押し出し成形されたハニカム製品を示す斜視図である。
【図7】図7(A)は従来のマイクロ波乾燥装置を示す概略図、図7(B)、(C)はハニカム製品の内部と外部との温度差を示した説明図である。
【図8】マイクロ波乾燥されるハニカム製品の内部と外部との昇温状態を示した特性図である。
【図9】マイクロ波乾燥されるハニカム製品の内部と外部との残存水分を示した特性図である。
【図10】図10(A)は、水分の測定部を示したハニカム製品の正面図、図10(B)はその側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
次に、本発明の基本例と実施形態について図面に沿って説明する。
図1は、ハニカム製品を乾燥させるマイクロ波乾燥装置として実施した第1基本例を示す概略構成図である。
図示する如く、このマイクロ波乾燥装置20は、マイクロ波発振器21から送られるマイクロ波電力をマイクロ波立体回路22とマイクロ波窓23を介して乾燥室24内に供給する。
また、このマイクロ波乾燥装置20は、乾燥室24の内壁25と中壁26との間にヒーター27を設け、中壁26と外壁28との間に断熱材29が設けてある。
【0019】
そして、上記のヒーター27は制御回路30によって給電制御し、ステンレス製の内壁25を昇温させる。
具体的には、内壁25が沸点温度(100℃)となるようにヒーター加熱によって昇温させる。
なお、内壁25の温度は温度センサー31によって検出し、沸点温度を保つように制御回路30を制御する。
【0020】
また、上記のマイクロ波乾燥装置20は、水蒸気供給機32から乾燥室24内に水蒸気を送り、乾燥室24の室内温度を上昇させるようにしてある。
この室内温度は好ましくは沸点温度(100℃)を保つようにする。
【0021】
上記のように構成したマイクロ波乾燥装置20は、乾燥室24の内壁25がヒーター加熱によって沸点温度となっており、また、乾燥室24内が水蒸気によって沸点温度となっていることから、マイクロ波加熱されるハニカム製品10からは熱の出人りがない。
つまり、ハニカム製品10の外方から伝達される熱による昇温に対し、マイクロ波加熱による内部からの昇温が早いため、ハニカム製品10には外周からの熱の出人りがない。
【0022】
具体的には、マイクロ波加熱されたハニカム製品10から放出される熱量をQとすれば、Q=Qc+Qr=0となる。
ただし、Qcは対流として放出される熱量、Qrは放射として放出される熱量である。
ここで、Qcは乾燥室24内の昇温によって防止されてQc=0となり、Qrは内壁25の昇温によって防止されてQr=0となる。
【0023】
この結果、このマイクロ波乾燥装置20によれば、ハニカム製品10の内部と外部とがマイクロ波加熱によって均等に温度上昇することから、内外部の温度差に原因する引張り作用が発生しない。
この結果、ハニカム製品10にはクラック、しわ、変形などがほとんど発生しない。
【0024】
図2は、第2基本例として示したマイクロ波乾燥装置40の概略構成図である。
本基本例では、乾燥室24の内壁25と中壁26との間に水蒸気を通す発熱パイプ41を設け、この発熱パイプ41に水蒸気供給機42から水蒸気を送り、内壁25を沸点温度に昇温させる構成としてある。
なお、その他は図1に示したマイクロ波乾燥装置と同様の構成である。
【0025】
図3は、第3基本例として示したマイクロ波乾燥装置50の概略構成図である。
本基本例では乾燥室24の内壁25と中壁26との間に温水槽51を設け、この温水槽51に温水供給機52から送った温水によって内壁25を沸点温度に保つ構成となっている。
なお、その他は図1に示したマイクロ波乾燥装置と同様の構成である。
【0026】
図2の基本例では内壁昇温手段として水蒸気を利用し、図3の基本例では内壁昇温手段として温水を利用した昇温手段となっているが、このような昇温手段の他にも熱風を利用した昇温手段によって構成することができる。
なお、このような内壁昇温手段は、内壁25を正確に沸点温度に保つ必要がなく、100℃±10℃程度の内壁温度とすることができればよい。
【0027】
また、乾燥室24の室温を上げる室内昇温手段についても水蒸気を利用したものにかぎらず、熱風を利用した昇温手段としてもよく、さらに、室内温度については100℃±10℃程度とすることが好ましい。
【0028】
図4は、本発明に係る実施形態を示したマイクロ波乾燥装置の概略図、図5は、本実施形態で使用する容状体の斜視図である。
本実施形態では、浸水性のある蓋付の容状体61を設け、ハニカム製品10をこの容状体61に入れた状態でマイクロ波乾燥する構成となっている。
【0029】
具体的には、容状体61(蓋体61aを含む)に含水させる。
そして、ハニカム製品10を容状体61に入れて蓋体61aを覆せた状態でマイクロ波乾燥装置60の乾燥室62に内装し、マイクロ波乾燥させる。
【0030】
この実施形態では、含水させた容状体61がマイクロ波加熱によって昇温し、また、それに伴って容状体内も昇温するため、ハニカム製品10の内外部が同時に温度上昇する。
この結果、ハニカム製品10には、クラック、しわ、変形などがほとんど生じない。
【0031】
なお、容状体61には通気孔61bを設けることが好ましいが、ただ、通気性のある材料で容状体61を構成する場合は、必ずしも通気孔61bは設けなくてもよい。
さらに、容状体61は、浸水性があればよいから、紙材などでも構成することができる。
また、容状体61を使用する本実施形態では、通常のマイクロ波乾燥装置を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【0032】
セラミックハニカムの生産工程で行なわれるハニカム製品の乾燥の他、木材、食品、薬品、陶磁器などの乾燥装置としても実施することができる。
【符号の説明】
【0033】
10 ハニカム製品
60 マイクロ波乾燥装置
62 乾燥室
61 容状体
61a 蓋体
61b 通気孔






















【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロ波電力を照射する乾燥室を有し、乾燥室内で被乾燥物を脱水して乾燥させるマイクロ波乾燥装置において、
被乾燥物が内装可能な浸水性の容状体を設け、
含水させた容状体に被乾燥物を入れ、被乾燥物を容状体と共に乾燥室に内装させて乾燥させることを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項2】
請求項1に記載したマイクロ波乾燥装置において、
前記容状体を蓋体付きの筒状の容状体として形成し、
この容状体は含水させると共に、被乾燥物としてハニカム製品を入れて前記乾燥室に内装させ、
マイクロ波電力の照射でハニカム製品の内外部を同時に温度上昇させて乾燥させる構成としたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載したマイクロ波乾燥装置において、
前記容状体には通気孔を設けたことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。
【請求項4】
請求項1、2、3のいずれかに記載したマイクロ波乾燥装置において、
前記容状体は紙材で形成したことを特徴とするマイクロ波乾燥装置。










【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2012−88041(P2012−88041A)
【公開日】平成24年5月10日(2012.5.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−267466(P2011−267466)
【出願日】平成23年12月7日(2011.12.7)
【分割の表示】特願2006−217796(P2006−217796)の分割
【原出願日】平成18年8月10日(2006.8.10)
【出願人】(000114031)ミクロ電子株式会社 (37)
【出願人】(390029012)株式会社エスイー (28)
【Fターム(参考)】