マイクロ波照射処理装置
【課題】マイクロ波の照射を処理物の上下面のみならず側面からも照射可能にし、処理物の乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防ぐマイクロ波照射処理装置を提供する。
【解決手段】処理槽１０内に処理物１を搬入して上下面の両方から導波管１６を介してマイクロ波発生器１２ａ、１３ａで発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置であって、処理物１を前面から後面に搬送して処理するコンベア１１の処理槽１０を備え、この処理槽１０にマイクロ波を上下面の両方から照射可能な第１照射手段１２と、この第１照射手段１２に加えて処理物１両方の側面からも照射可能な第２照射手段１３とを備える。ここで、マイクロ波発生器１２ａ、１３ａには、処理槽１０に導波管１６を介して各方向からそれぞれ同時または別々にマイクロ波を照射可能に制御する制御手段１９を接続する。
【解決手段】処理槽１０内に処理物１を搬入して上下面の両方から導波管１６を介してマイクロ波発生器１２ａ、１３ａで発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置であって、処理物１を前面から後面に搬送して処理するコンベア１１の処理槽１０を備え、この処理槽１０にマイクロ波を上下面の両方から照射可能な第１照射手段１２と、この第１照射手段１２に加えて処理物１両方の側面からも照射可能な第２照射手段１３とを備える。ここで、マイクロ波発生器１２ａ、１３ａには、処理槽１０に導波管１６を介して各方向からそれぞれ同時または別々にマイクロ波を照射可能に制御する制御手段１９を接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波照射処理装置に係り、より詳細には、例えば、民生用の調理以外で工業用分野に用いられ、電子部品、鋳物、セラミック、食品、化学合成などの処置物に、マイクロ波を照射して温度を上げたり（加熱）、乾燥、殺菌、或いは化学反応を促進させたりするマイクロ波照射処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波照射処理装置は、例えば、民生用の調理以外で工業用分野に用いられて電子部品、鋳物、セラミック、食品、化学合成物などの処理物に、マイクロ波を照射して温度を上げたり（加熱）、乾燥や殺菌、或いは化学反応を促進させたりするための装置であって、処理槽内に搬入した処理物の上下いずれか一方或いは両方からマイクロ波発生器で発生したマイクロ波を導入及び照射して処理する装置がよく知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１４５５２１号公報（第７頁、第９図）
【特許文献２】特開２００２−２８３３３１号公報
【特許文献３】特開平６−１６５６６０号公報
【０００３】
前者の方法による例を、図１０にて説明する。図１０は、従来のマイクロ波照射処理装置の一実施形態を示す構成図である。図１０に示すように、従来のマイクロ波照射処理装置の一実施形態は、電子部品、鋳物、セラミック、食品、化学合成物などの処理物１をコンベア３１により前面から搬入して後面に搬出する搬送中に処理することが可能なコンベア式の処理槽３０を備え、この処理槽３０内にコンベア３１で搬入した処理物１を上下面いずれか一方或いは両方（図１０では両方）から導波管３６を介してマイクロ波発生器３２により発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げることを可能にしている。
【０００４】
このような構成からなる従来のマイクロ波照射処理装置の一実施形態は、まず、他の製造工程から搬送した処理物１をコンベア３１に移し変えることで、複数の処理物１を順次処理槽３０内に搬入する。そして、処理槽３０内では、マイクロ波発生器３２で発生したマイクロ波が導波管３６を介してコンベア３１により搬入した処理物１に向かって上下面から照射されることで、処理物１の乾燥または加熱などの処理を実行する。その後、処理槽３０内から搬出された処理物１は、乾燥または加熱などの処理を終えた製品としてコンベア３１により搬出されて次工程に搬送される。
【０００５】
このように従来のマイクロ波照射処理装置は、コンベア３１により処理槽３０内に搬入した処理物１の上下面からマイクロ波を照射する方式を採用することで、処理物１の内外を同時に乾燥または加熱可能に設けていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のマイクロ波照射処理装置では、搬送する処理物１の上下部だけにマイクロ波を照射する方式がとられているため、処理物１全体における均一な温度上昇及び処理物１全体の温度分布にムラが発生しやすく、処理後の処理物１に乾燥ムラ、加熱ムラが生じてしまうという不具合があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決し、マイクロ波の照射を処理物の上下面のみならず側面からも照射可能にし、処理物の乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防ぐマイクロ波照射処理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】
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するために、処理槽内に処理物を搬入して上下面のいずれか一方或いは両方から導波管を介してマイクロ波発生器で発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置であって、処理物を前面から後面に搬送して処理するコンベア式の処理槽を備え、この処理槽にマイクロ波を上下面いずれか一方或いは両方から照射可能な第１照射手段と、この第１照射手段に加えて処理物の左右どちらか一方或いは両方の側面からも照射可能な第２照射手段とを備える。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態として、処理槽内に処理物を搬入して上下面のいずれか一方或いは両方から導波管を介してマイクロ波発生器で発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置であって、処理物を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽を備え、この処理槽にマイクロ波を上下面いずれか一方或いは両方から照射可能な第１照射手段を有し、この第１照射手段に加えて処理物の左右どちらか一方或いは両方の側面から照射可能な第２照射手段と、処理物を出し入れする前面と対向する後面から照射可能な第３照射手段とのいずれか一方または両方を備える。
【００１０】
ここで、第１照射手段、第２照射手段、及び第３照射手段は、処理槽に導波管を介して各々接続されてこの各方向にそれぞれ、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、導波管から反射する電力を吸収してマイクロ波発振器を保護するアイソレータと、処理槽のインピーダンス整合をとりマイクロ波電力を有効利用する整合器とを各々備えることが好ましい。このマイクロ波発生器には、処理槽に導波管を介して各方向からそれぞれ同時または別々にマイクロ波を照射可能に制御する制御手段を接続することが好ましい。また、制御手段は、処理槽にマイクロ波照射中の処理物の温度を測定するサーモパイル式またはサーミスタ式の赤外温度計を少なくとも１つ以上設置して接続するとともに、この温度計の温度データに応じてマイクロ波発生器の出力を制御して処理物の温度状態を監視可能にすることが好ましい。また、導波管は、処理槽に各方向からマイクロ波を導入する際にテーパを有して徐々に広がるホーン型に形成した照射口を設け、この照射口が処理槽の外部から内部に至る間で広がるように延在させることが好ましい。また、導波管は、ホーン型の照射口を処理槽内の処理物近傍まで近接するように延在させたことが好ましい。また、導波管は、ホーン型に広がって延長するテーパ長がマイクロ波の波長の長さに設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳細に説明したように、本発明によるマイクロ波照射処理装置によれば、マイクロ波の照射を処理物の上下面のみならず側面からも照射可能にしているため、処理物全体における温度上昇及び処理物全体の温度分布にムラが無くなり、処理後の処理物における乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防いで均一に処理することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、添付図面を参照して本発明によるマイクロ波照射処理装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態を示す構成図である。また、図２は、図１に示した第１実施形態と従来技術とによる加熱状態の対比を示す図であり、図２（ａ）は従来技術の加熱状態を、図２（ｂ）は本発明の加熱状態を各々示している。また、図３は、図１に示した導波管１６の他の実施例を示す図である。また、図４は、図３に示した矢印Ａ方向から見た内部構造を示す図である。また、図５は、図４に示した照射口１６ａの他の実施例を示す図であり、図５（ａ）は処理槽１０の内部に設けた照射口１６ａを、図５（ｂ）は処理槽１０の外部に照射口１６ａを各々示している。また、図６は、図３に示したホーン型の照射口１６ａの有無による加熱状態の対比を示す図であり、図６（ａ）は照射口無しの導波管による加熱状態を、図６（ｂ）は照射口有りの導波管による加熱状態を各々示している。また、図７は、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第２実施形態を示す構成図である。また、図８は、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第３実施形態を示す構成図である。また、図９は、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第４実施形態を示す構成図である。
【実施例１】
【００１３】
図１に示すように、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態は、図１０に示した従来技術と同様に、民生用の調理以外で工業用分野に採用されて化学反応の促進、加熱、乾燥、殺菌などの熱処理に用いられており、例えば、電子部品、鋳物、セラミック、食品、化学合成物などの処理物１を、コンベア１１により前面から後面に開口して搬送処理することが可能なコンベア式の処理槽１０を備え、この処理槽１０内に処理物１をコンベア１１で搬入して上下面のいずれか一方或いは両方（図１では両方）から導波管１６を介してマイクロ波発生器（図２参照）を備えた第１照射手段１２によりマイクロ波を発生させて導入及び照射することで乾燥または温度を上げるように設けている。また、この第１実施形態は、図１０に示した従来技術とは異なり、処理槽１０にマイクロ波を上下面の両方から照射する第１照射手段１２に加えて処理物１の左右どちらか一方或いは両方（図１では両方）の側面からも照射可能な第２照射手段１３を備えている。即ち、第１実施形態では、処理槽１０内の処理物１に上下面からマイクロ波を照射する第１照射手段１２のみならず、左右両側面からもマイクロ波を照射できる第２照射手段１３を設けることで、処理物１を全体的に均一に加熱または乾燥でき、処理後の処理物１における乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防いで処理可能にしたものである。
【００１４】
ここで、処理槽１０は、処理物１を搬送する前後方向に開口（貫通）して上下左右を囲む周壁を備え、この周壁の上下左右各面に第１照射手段１２及び第２照射手段１３を各々設置するとともに、開口した前後方向に所定の間隔で複数のローラを配列させて回転可能に支持したコンベア１１を配置している。この際、処理槽１０では、第１照射手段１２による下方向からの照射において、コンベア１１が処理物１の底面を遮断しないように複数設けたローラ間の隙間を介してマイクロ波を照射できるように設けている。また、この処理槽１０内では、上下左右の４面に第１照射手段１２及び第２照射手段１３を各々設置する実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、上下いずれか１面、或いは左右いずれか１面のみの照射に適宜削減することも可能である。例えば、下面からの第１照射手段１２を削減した場合、搬送する処理物１の底面を遮断してもよくなり、図１に示したローラ式では無くベルト式のコンベア（図示せず）を採用することも可能になる。
【００１５】
また、第１照射手段１２及び第２照射手段１３は、図１に示したように、処理槽１０の外周面に垂直な導波管１６を介して上下左右方向から各々接続してこの各方向にそれぞれ、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器１２ａ、１３ａを備えるとともに、図１１に示した従来技術とは異なり導波管１６から反射する電力を吸収してマイクロ波発振器１２ａ、１３ａを保護するアイソレータ１２ｂ、１３ｂと、処理槽１０のインピーダンス整合をとりマイクロ波電力を有効利用する整合器１２ｃ、１３ｃとを各々備えている。より詳しく説明すると、本実施の形態では、民生用のような水分を含む処理物（食品）にマイクロ波を照射する調理ではなく、電子部品、鋳物、セラミックなどの水分を含まない処理物１にマイクロ波を照射するため、この水分を含まない処理物１はマイクロ波吸収率が低く反射して導波管１６を介してマイクロ波発振器１２ａ、１３ａまで達して破壊してしまう恐れがある。そこで、本実施の形態では、図１０に示した従来技術とは異なり、第１照射手段１２及び第２照射手段１３に、導波管１６から反射する電力を吸収してマイクロ波発振器１２ａ、１３ａを保護するアイソレータ１２ｂ、１３ｂを備えている。
【００１６】
そして、この第１照射手段１２及び第２照射手段１３のマイクロ波発振器１２ａ、１３ａには、導波管１６を介して各方向から処理槽１０にそれぞれ同時または別々にマイクロ波を照射可能に制御する制御手段１９を接続している。この制御手段１９には、処理槽１０内でマイクロ波照射中の処理物１から放射される赤外線を検出して温度を測定するサーモパイル式またはサーミスタ式の赤外温度計１８を少なくとも１つ以上（図２では２つ）設けて接続しており、この温度計１８により測定した温度データ（信号）に応じてマイクロ波発生器１２ａ、１３ａの出力を制御して処理物１の温度状態を監視できるように設けている。ここで、例えば、温度計１８としてサーミスタ式赤外温度計を使う理由は、薄膜サーミスタのために検知した赤外線を電圧として出力できる（電圧から温度に換算し易い）ことや小型化が可能であり、受光部の面積をマイクロ波の波長よりも小型にすることで、マイクロ波の影響（電磁波ノイズ）を受け難くすることが可能だからである。また、処理槽１０に温度計１８を複数設置する理由としては、１つに比べて複数設置することで処理物１の温度をより正確に測定するためである。そして、この制御手段１９には、処理槽１０の温度計１８に接続して処理物１の温度を計測した温度データ（アナログ信号）を受信及び処理する処理部１９ａと、このアナログ信号に基づいてマイクロ波発振器１２ａ、１３ａのマイクロ波出力を調節して処理物１が所定の設定温度になるように制御する制御部１９ｂとを各々備えて信号処理している。従って、第１の実施形態では、サーモパイル式またはサーミスタ式の赤外線温度計１８を複数設置して処理物１の温度を正確に計測し、この温度データに基づいて制御手段１９によりマイクロ波発振器１２ａ、１３ａの出力を制御して処理物１の温度調整を可能にするため、処理物１の乾燥及び加熱ムラを確実に防ぐことができる。
【００１７】
このように形成された本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態を用いて乾燥または加熱する場合、図１に示したように、コンベア１１により自動的に複数の処理物１を処理槽１０内に順次搬送することで、上下左右の４方向からマイクロ波を照射して乾燥または加熱などの熱処理を実行する。この際、処理槽１０では、図１に示した温度計１８が予め動作するように制御手段１９を駆動させるとともに、この制御手段１９の制御部１９ｂにより第１照射手段１２及び第２照射手段１３のマイクロ波発振器１２ａ、１３ａを制御して各方向から同時または個別のどちらかで照射するかを設定する。その後、処理物１がコンベア１１により処理槽１０内に搬送されると、温度計１８により処理物１の温度を自動的に監視するとともに、この監視した温度に応じてマイクロ波発振器１２ａ、１３ａが駆動して処理物１の上下部のみではなく側面からも同時または個別にマイクロ波を照射する。この照射中には、温度計１８により常に処理物１の温度を監視しているため、例えば、処理物１の温度が低下した場合、制御手段１９の処理部１９ａが温度データを受信して制御部１９ｂに送信することで、この制御部１９ｂがマイクロ波発振器１２ａ、１３ａの照射量を調整して所望の温度に調整する。これにより処理槽１０内では、マイクロ波の照射方向を処理物１の上部と下部のみではなく側面からも同時または個別に照射することが可能になるため、図１０に示した従来技術に比べて処理後の処理物１の乾燥ムラ、加熱ムラを確実に防ぐことができる。
【００１８】
ここで、本実施の形態と従来技術との加熱または乾燥効果における差異を、より詳しく説明するため、図２を参照して具体的に対比する。本出願人は、上述した実施の形態に基づき、その効果を電磁界強度解析ソフト：ＨＦＳＳ（米国：ＡＮＳＯＦＴ社）を用いて確認した。図２（ａ）には上面の第１照射手段１２のみにより照射した従来技術を、図３（ｂ）には上面の第１照射手段１２及び左右側面の第２照射手段１３から同時に照射した本実施の形態を各々示している。尚、図３（ａ）に示した解析モデルには、左右両側面の第２照射手段のマイクロ波導入口が見えるが、この解析では側面の照射口による照射はしていない。上面の第１照射手段１２からのみ照射している。また、図３（ｂ）に示した本実施の形態では、前述した第１の実施形態とは異なり、左右両側面の第２照射手段１３におけるマイクロ波導入口は互いに干渉を裂ける為に９０°向きを変えている。また、解析条件として、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した処理槽１０の大きさをＷ７００×Ｈ８８０×Ｌ１０００ｍｍとし、処理物１の大きさをφ３００×Ｈ３８０ｍｍとするとともに、誘電率を１５ｔａｎδ０．００１とすることで解析した。
【００１９】
このような条件下による解析結果としては、まず、図３（ａ）に示した従来技術（上面照射のみ）において、図示した表示では判別し難いが（原図はカラー）、電磁界の強度が低い（温度が低い）ほど青く分布が表示され、高い（温度が高い）ほど赤く表示されており、この上面のみの照射による従来技術では電磁界強度が低く、且つ、処理物１の下部では電磁界分布が良くないことが判別できた。
一方、図３（ｂ）に示した本実施の形態（上面及び両側面照射）における解析結果では、上面及び左右両側面からの照射により電磁界強度と処理物１の温度とが全体的に均一で高く、且つ、処理物１の下部でも電磁界分布が良いことが判別できた。
【００２０】
以上のように、通常マイクロ波照射処理装置は、従来技術のように処理物１の上面のみにマイクロ波を照射する方式では処理物１を誘電加熱するには不十分であり、本実施の形態のように処理物１の側面から照射することが最も有効になることが分かる。尚、この従来技術において、処理物１の上面に加えて下面からもマイクロ波を照射する方式も検討したが、解析の結果、処理物１の側面部で加熱が不十分になることが分かった。
従って、一搬的に電磁界強度の高い部分にマイクロ波のエネルギ−が集中して処理物１の誘電加熱が起こるため、本実施形態のように上下面に加えて左右側面の四方向から照射して処理物１全体における電磁界分布を一様にするほど、均一な加熱がなされ、ムラの無い乾燥または加熱が可能になるということが確認できた。
【００２１】
ところで、図１に示したマイクロ波照射処理装置の第１実施形態において、導波管１６をホーン型に形成することで処理物１全体に照射するマイクロ波の電磁場をより均一に供給することが可能になる。このようにホーン型に形成した導波管の他の実施例は、図３に示すように、処理槽１０に第１照射手段１２による上下方向と第２照射手段１３による左右方向との四方向からコンベア１１により搬送した処理物１に向かってマイクロ波を導入する際、テーパを有して徐々に広がるホーン型に形成した照射口１６ａを各々設け、この照射口１６ａを処理槽１０の外部から内部に至るまでの間で広がるように延在させて設けている。このホーン型の導波管１６は、図４に示すように、照射口１６ａが処理槽１０の外側でホーン型に広がり始めて上下左右の周壁を貫通し、さらに処理槽１０内でホーン型の照射口１６ａが、コンベア１１により搬送する処理物１の近傍まで近接して周囲を囲むように延在している。
【００２２】
この際、導波管１６は、照射口１６ａのホーン型に広がって延在する図４に示したテーパ長Ｂをマイクロ波の波長の長さに設けている。この波長の長さは、例えば、マイクロ波の周波数が２４５０Ｍｈｚであれば、図４に示したテーパ長Ｂを１２２ｍｍとすることで、処理物１全体に照射するマイクロ波の電磁場を均一に供給でき、処理物１の均一な乾燥及び加熱が可能となり、ひいては乾燥ムラ、加熱ムラを防ぐことが可能となる。また、導波管１６は、図４に示したようにホーン型の照射口１６ａを処理槽１０の外部から広がり周壁を貫通して内部まで延在させることに限定するものではなく、例えば、図５（ａ）に示すように、処理槽１０の内部にホーン型に広がる照射口１６ａを内在することも可能である。このように処理槽１０内に内在した照射口１６ａによると、処理物１の周囲に近づけてより近接させることが可能になるため、処理物１に照射したマイクロ波の電磁場が全体的に供給され、均一な乾燥及び加熱が可能となる。一方、これとは異なり、処理槽１０の外側にホーン型の照射口１６ａを設けることも可能である。この処理槽１０の外側に設けた照射口１６ａは、図５（ｂ）に示すように、処理槽１０の外側上下左右の周壁にホーン型に広がる端部を直接接続させて設けている。従って、このような照射口１６ａによると、処理槽１０の外側に延在させて内在しないため、処理槽１０全体の構造が簡単になり処理槽１０内部の小型化を容易にでき装置全体の製造コストも低減できる。
【００２３】
ここで、導波管１６にホーン型の照射口１６ａを設ける有無によって生ずる加熱効果における差異をより詳しく説明するため、図６を参照して具体的に対比する。尚、図６に示した解析結果は、前述した電磁界強度解析ソフトにより解析しており、図６（ａ）にマイクロ波を処理槽１０の側壁面に対して垂直方向からストレートに導く導波管を用いた場合を、図６（ｂ）に処理槽１０内でホ−ン型に広がる導波管を用いた場合を各々示し、それぞれ電磁界の強度分布を解析表示したものである。この際、解析条件として、マイクロ波の周波数が２４５０ＫＨｚであるのに対し、図６（ｂ）に示したホ−ン型導波管のテ−パ長（図４に示したテーパ長Ｂ）を、波長の長さに対応させて１２２ｍｍとしている。
【００２４】
このような条件下でマイクロ波を照射した場合、まず、図６（ａ）に示すストレート型の導波管では、マイクロ波を処理槽１０の側面から導入して中央付近で、電磁界の強度が徐々に弱くなり領域分布が減少していることが確認できる。これは処理物の加熱または乾燥処理において、前述した電磁界強度の領域分布が減少する部分、即ちマイクロ波を照射した前方側にムラが多く発生してしまうことを示している。
一方、ホ−ン型に広がる導波管の他の実施例では、図６（ｂ）に示すようにホ−ン型の方が、図６（ａ）に示したストレート型の導波管に比べて、全体的な電磁界強度が高くその領域も処理槽１０内にほぼ均一に広く分布していることが確認できる。これは処理物の加熱または乾燥処理において、電磁界強度の領域分布が均一であり、ムラの無い処理が可能であることを示している。
このようにホーン型に形成した導波管の他の実施例によると、図１に示したストレート型の導波管に比べて、処理槽１０内でマイクロ波を均一に照射して処理物１をムラなく乾燥または加熱処理することが可能になる。
【００２５】
以上、詳細に説明したように、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態によると、マイクロ波の照射を処理物１の上下面のみならず側面からも照射可能にしているため、処理物１全体における温度上昇及び処理物全体の温度分布にムラが無くなり、処理後の処理物１における乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防いで均一に処理することが可能となる。また、本実施の形態によると、図１に示したように、第１照射手段１２及び第２照射手段１３のマイクロ波発振器１２ａ、１３ａが温度計１８を有した制御手段１９により制御されて処理物１の温度調整を行うため、処理物１の乾燥または加熱ムラを確実に防ぐことができる。また、本実施の形態によると、図３に示したように、導波管１６にテーパ（ホーン）型の照射口１６ａを設けているため、処理槽１０内でマイクロ波を均一に照射して処理物１をムラなく乾燥または加熱処理することが可能となる。
【００２６】
ところで、本実施の形態は、図１に示した処理槽１０の前面から後面にコンベア１１を介在するコンベア式のマイクロ波照射処理装置に限定されるものではなく、例えば、処理物１を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式のマイクロ波照射処理装置に設けることも可能である。このバッチ式のマイクロ波照射処理装置では、図７乃至９に示したように、箱状で中空に形成して前面を開口したバッチ式の処理槽２０を設け、この処理槽２０の上下からマイクロ波を照射する第１照射手段１２を備え、この第１照射手段１２に加えて左右に第２照射手段１３を設けた第２の実施形態（図７参照）、または第１照射手段１２に加えて後部の第３照射手段１４を設けた第３の実施形態（図８参照）、或いは第１照射手段１２に加えて左右後部全ての壁面に第２照射手段１３及び第３照射手段１４を設けた第４の実施形態（図１０参照）など種々の照射方法を選択できる。即ち、処理槽の前後方向を開口（貫通）したコンベア式の第１実施形態（図１参照）では側面のみに照射手段を設ける構造であるのに対し、バッチ式では処理槽２０の左右と後の各壁面に照射手段を設けることができ、その組み合わせにより種々の照射方法が選択できる。尚、図７乃至９に示した第１照射手段１２及び第２照射手段１４は、図１に示した第１の実施形態と同様の構成要素であり、同じ構成要素には同一の符号を記載するとともに、重複する説明は省略する。
【実施例２】
【００２７】
まず、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第２実施形態は、図７に示すように、バッチ式の処理槽２０で上下の第１照射手段１２に加えて左右に第２照射手段１３を設けた構造であり、処理物１を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽２０を備え、この処理槽２０にマイクロ波を上下両方から照射可能な第１照射手段１２を有し、この第１照射手段１２に加えて処理物１の左右両方の側面から照射可能な第２照射手段１４を備えている。ここで、処理槽２０は、前面が開口しており、この開口した開口面を蓋部材（図示せず）により密閉して処理できるように設けている。また、処理槽２０には、第１照射手段１２の内部底面からマイクロ波を照射する際、この底面の照射口を処理物１が覆って塞がないように設置する置台２２を設けている。ここで、第１照射手段１２及び第２照射手段１４は、処理槽２０の上下または左右のように対向して一対に設ける必要はなく、左右のいずれか一方、または上下のいずれか一方だけ設けることも可能であり、例えば、第１照射手段１２の下部を削減した場合、前述した置台２２が不要になる。また、第１照射手段１２及び第２照射手段１４は、図１に示した第１の実施形態と同様に、処理槽２０に導波管を介して接続し、マイクロ波発生器、アイソレータ、整合器を内臓して、制御手段により制御されて動作するように設けている。
このような本発明によるマイクロ波照射処理装置の第２の実施形態によると、処理槽２０上下の第１照射手段１２に加えて左右の第２照射手段１４からもマイクロ波を照射できるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、加熱または乾燥処理時に処理槽２０内を密閉することができるため、マイクロ波が槽外に放出せず、効果的に処理（照射）することが可能になる。
【実施例３】
【００２８】
次に、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第３実施形態は、図８に示すように、バッチ式の処理槽２０で上下の第１照射手段１２に加えて後面に第３照射手段１４を設けた構造であり、処理物１を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽２０を備え、この処理槽２０にマイクロ波を上下両方から照射可能な第１照射手段１２を有し、この第１照射手段１２に加えて処理物１を出し入れする前面と対向する後面から照射可能な第３照射手段１４を備えている。ここで、処理槽２０には、第２の実施形態と同様に、処理物１を設置する置台２２を設けている。即ち、第３の実施形態は、第２の実施形態において処理槽２０の左右両側からマイクロ波を照射する第２照射手段の代わりに、処理槽２０の後部からマイクロ波を照射可能な第３照射手段１４を設けたものであり、その他の構成は第２の実施形態と同様に形成している。
従って、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第３の実施形態によると、処理槽２０上下の第１照射手段１２に加えて後面の第３照射手段１４からもマイクロ波を照射できるため、第１の実施形態とほぼ同様の効果が得られるとともに、処理槽２０の左右両側に第２照射手段を設けていないことで工場内に他の装置と並べて設置する際に少ない設置面積で設置することができる。
【実施例４】
【００２９】
さらに、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第４実施形態は、図９に示すように、バッチ式の処理槽２０で上下の第１照射手段１２に加えて左右後面の壁面全てに第２照射手段１３及び第３照射手段１４を設けた構造であり、処理物１を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽２０を備え、この処理槽２０にマイクロ波を上下両方から照射可能な第１照射手段１２を有し、この第１照射手段１２に加えて処理物１の左右両側面から照射可能な第２照射手段１３と、処理物１を出し入れする前面と対向する後面から照射可能な第３照射手段１４との両方を備えている。即ち、第４実施形態は、処理槽２０上下の第１照射手段１２に加え、第２実施形態での第２照射手段１３と、第３実施形態での第３照射手段１４との両方を全て取り付けた構造であって、処理物１を出し入れする前面以外の全ての壁面からマイクロ波を照射可能にしており、その他の構成は第２及び第３の実施形態と同様に形成している。
従って、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第４の実施形態によると、処理槽２０上下の第１照射手段１２に加えて左右後面の第２照射手段１３及び第３照射手段１４からもマイクロ波を照射できるため、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、この第１照射手段１２に加えて第２照射手段１３及び第３照射手段１４を備えて上下左右後面の全ての壁面から照射することにより、第１〜第３の実施形態に比べてより効果的に種々の角度からマイクロ波を照射することができる。
【００３０】
以上、本発明によるマイクロ波照射処理装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、図４に示した導波管に傾斜したホーン型の照射口を設けたコンベア式の第１実施形態を詳細に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図７乃至９に示したバッチ式の第２、第３、及び第４の実施形態にも傾斜したホーン型の照射口を各々設けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態を示す構成図。（実施例１）
【図２】図１に示した第１実施形態と従来技術とによる加熱状態の対比を示す図。
【図３】図１に示した導波管の他の実施例を示す図。
【図４】図３に示した矢印Ａ方向から見た内部構造を示す図。
【図５】図４に示した照射口の他の実施例を示す図。
【図６】図３に示したホーン型の照射口の有無による加熱状態の対比を示す図。
【図７】本発明によるマイクロ波照射処理装置の第２実施形態を示す構成図。（実施例２）
【図８】本発明によるマイクロ波照射処理装置の第３実施形態を示す構成図。（実施例３）
【図９】本発明によるマイクロ波照射処理装置の第４実施形態を示す構成図。（実施例４）
【図１０】従来のマイクロ波照射処理装置の一実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
【００３２】
１ 処理物
１０ 処理槽
１１ コンベア
１２ 第１照射手段
１２ａ マイクロ波発生器
１２ｂ アイソレータ
１２ｃ 整合器
１３ 第２照射手段
１３ａ マイクロ波発生器
１３ｂ アイソレータ
１３ｃ 整合器
１６ 導波管
１８ 温度計
１９ 制御手段
１９ａ 処理部
１９ｂ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波照射処理装置に係り、より詳細には、例えば、民生用の調理以外で工業用分野に用いられ、電子部品、鋳物、セラミック、食品、化学合成などの処置物に、マイクロ波を照射して温度を上げたり（加熱）、乾燥、殺菌、或いは化学反応を促進させたりするマイクロ波照射処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波照射処理装置は、例えば、民生用の調理以外で工業用分野に用いられて電子部品、鋳物、セラミック、食品、化学合成物などの処理物に、マイクロ波を照射して温度を上げたり（加熱）、乾燥や殺菌、或いは化学反応を促進させたりするための装置であって、処理槽内に搬入した処理物の上下いずれか一方或いは両方からマイクロ波発生器で発生したマイクロ波を導入及び照射して処理する装置がよく知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１４５５２１号公報（第７頁、第９図）
【特許文献２】特開２００２−２８３３３１号公報
【特許文献３】特開平６−１６５６６０号公報
【０００３】
前者の方法による例を、図１０にて説明する。図１０は、従来のマイクロ波照射処理装置の一実施形態を示す構成図である。図１０に示すように、従来のマイクロ波照射処理装置の一実施形態は、電子部品、鋳物、セラミック、食品、化学合成物などの処理物１をコンベア３１により前面から搬入して後面に搬出する搬送中に処理することが可能なコンベア式の処理槽３０を備え、この処理槽３０内にコンベア３１で搬入した処理物１を上下面いずれか一方或いは両方（図１０では両方）から導波管３６を介してマイクロ波発生器３２により発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げることを可能にしている。
【０００４】
このような構成からなる従来のマイクロ波照射処理装置の一実施形態は、まず、他の製造工程から搬送した処理物１をコンベア３１に移し変えることで、複数の処理物１を順次処理槽３０内に搬入する。そして、処理槽３０内では、マイクロ波発生器３２で発生したマイクロ波が導波管３６を介してコンベア３１により搬入した処理物１に向かって上下面から照射されることで、処理物１の乾燥または加熱などの処理を実行する。その後、処理槽３０内から搬出された処理物１は、乾燥または加熱などの処理を終えた製品としてコンベア３１により搬出されて次工程に搬送される。
【０００５】
このように従来のマイクロ波照射処理装置は、コンベア３１により処理槽３０内に搬入した処理物１の上下面からマイクロ波を照射する方式を採用することで、処理物１の内外を同時に乾燥または加熱可能に設けていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のマイクロ波照射処理装置では、搬送する処理物１の上下部だけにマイクロ波を照射する方式がとられているため、処理物１全体における均一な温度上昇及び処理物１全体の温度分布にムラが発生しやすく、処理後の処理物１に乾燥ムラ、加熱ムラが生じてしまうという不具合があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決し、マイクロ波の照射を処理物の上下面のみならず側面からも照射可能にし、処理物の乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防ぐマイクロ波照射処理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】
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するために、処理槽内に処理物を搬入して上下面のいずれか一方或いは両方から導波管を介してマイクロ波発生器で発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置であって、処理物を前面から後面に搬送して処理するコンベア式の処理槽を備え、この処理槽にマイクロ波を上下面いずれか一方或いは両方から照射可能な第１照射手段と、この第１照射手段に加えて処理物の左右どちらか一方或いは両方の側面からも照射可能な第２照射手段とを備える。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態として、処理槽内に処理物を搬入して上下面のいずれか一方或いは両方から導波管を介してマイクロ波発生器で発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置であって、処理物を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽を備え、この処理槽にマイクロ波を上下面いずれか一方或いは両方から照射可能な第１照射手段を有し、この第１照射手段に加えて処理物の左右どちらか一方或いは両方の側面から照射可能な第２照射手段と、処理物を出し入れする前面と対向する後面から照射可能な第３照射手段とのいずれか一方または両方を備える。
【００１０】
ここで、第１照射手段、第２照射手段、及び第３照射手段は、処理槽に導波管を介して各々接続されてこの各方向にそれぞれ、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、導波管から反射する電力を吸収してマイクロ波発振器を保護するアイソレータと、処理槽のインピーダンス整合をとりマイクロ波電力を有効利用する整合器とを各々備えることが好ましい。このマイクロ波発生器には、処理槽に導波管を介して各方向からそれぞれ同時または別々にマイクロ波を照射可能に制御する制御手段を接続することが好ましい。また、制御手段は、処理槽にマイクロ波照射中の処理物の温度を測定するサーモパイル式またはサーミスタ式の赤外温度計を少なくとも１つ以上設置して接続するとともに、この温度計の温度データに応じてマイクロ波発生器の出力を制御して処理物の温度状態を監視可能にすることが好ましい。また、導波管は、処理槽に各方向からマイクロ波を導入する際にテーパを有して徐々に広がるホーン型に形成した照射口を設け、この照射口が処理槽の外部から内部に至る間で広がるように延在させることが好ましい。また、導波管は、ホーン型の照射口を処理槽内の処理物近傍まで近接するように延在させたことが好ましい。また、導波管は、ホーン型に広がって延長するテーパ長がマイクロ波の波長の長さに設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳細に説明したように、本発明によるマイクロ波照射処理装置によれば、マイクロ波の照射を処理物の上下面のみならず側面からも照射可能にしているため、処理物全体における温度上昇及び処理物全体の温度分布にムラが無くなり、処理後の処理物における乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防いで均一に処理することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、添付図面を参照して本発明によるマイクロ波照射処理装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態を示す構成図である。また、図２は、図１に示した第１実施形態と従来技術とによる加熱状態の対比を示す図であり、図２（ａ）は従来技術の加熱状態を、図２（ｂ）は本発明の加熱状態を各々示している。また、図３は、図１に示した導波管１６の他の実施例を示す図である。また、図４は、図３に示した矢印Ａ方向から見た内部構造を示す図である。また、図５は、図４に示した照射口１６ａの他の実施例を示す図であり、図５（ａ）は処理槽１０の内部に設けた照射口１６ａを、図５（ｂ）は処理槽１０の外部に照射口１６ａを各々示している。また、図６は、図３に示したホーン型の照射口１６ａの有無による加熱状態の対比を示す図であり、図６（ａ）は照射口無しの導波管による加熱状態を、図６（ｂ）は照射口有りの導波管による加熱状態を各々示している。また、図７は、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第２実施形態を示す構成図である。また、図８は、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第３実施形態を示す構成図である。また、図９は、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第４実施形態を示す構成図である。
【実施例１】
【００１３】
図１に示すように、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態は、図１０に示した従来技術と同様に、民生用の調理以外で工業用分野に採用されて化学反応の促進、加熱、乾燥、殺菌などの熱処理に用いられており、例えば、電子部品、鋳物、セラミック、食品、化学合成物などの処理物１を、コンベア１１により前面から後面に開口して搬送処理することが可能なコンベア式の処理槽１０を備え、この処理槽１０内に処理物１をコンベア１１で搬入して上下面のいずれか一方或いは両方（図１では両方）から導波管１６を介してマイクロ波発生器（図２参照）を備えた第１照射手段１２によりマイクロ波を発生させて導入及び照射することで乾燥または温度を上げるように設けている。また、この第１実施形態は、図１０に示した従来技術とは異なり、処理槽１０にマイクロ波を上下面の両方から照射する第１照射手段１２に加えて処理物１の左右どちらか一方或いは両方（図１では両方）の側面からも照射可能な第２照射手段１３を備えている。即ち、第１実施形態では、処理槽１０内の処理物１に上下面からマイクロ波を照射する第１照射手段１２のみならず、左右両側面からもマイクロ波を照射できる第２照射手段１３を設けることで、処理物１を全体的に均一に加熱または乾燥でき、処理後の処理物１における乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防いで処理可能にしたものである。
【００１４】
ここで、処理槽１０は、処理物１を搬送する前後方向に開口（貫通）して上下左右を囲む周壁を備え、この周壁の上下左右各面に第１照射手段１２及び第２照射手段１３を各々設置するとともに、開口した前後方向に所定の間隔で複数のローラを配列させて回転可能に支持したコンベア１１を配置している。この際、処理槽１０では、第１照射手段１２による下方向からの照射において、コンベア１１が処理物１の底面を遮断しないように複数設けたローラ間の隙間を介してマイクロ波を照射できるように設けている。また、この処理槽１０内では、上下左右の４面に第１照射手段１２及び第２照射手段１３を各々設置する実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、上下いずれか１面、或いは左右いずれか１面のみの照射に適宜削減することも可能である。例えば、下面からの第１照射手段１２を削減した場合、搬送する処理物１の底面を遮断してもよくなり、図１に示したローラ式では無くベルト式のコンベア（図示せず）を採用することも可能になる。
【００１５】
また、第１照射手段１２及び第２照射手段１３は、図１に示したように、処理槽１０の外周面に垂直な導波管１６を介して上下左右方向から各々接続してこの各方向にそれぞれ、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器１２ａ、１３ａを備えるとともに、図１１に示した従来技術とは異なり導波管１６から反射する電力を吸収してマイクロ波発振器１２ａ、１３ａを保護するアイソレータ１２ｂ、１３ｂと、処理槽１０のインピーダンス整合をとりマイクロ波電力を有効利用する整合器１２ｃ、１３ｃとを各々備えている。より詳しく説明すると、本実施の形態では、民生用のような水分を含む処理物（食品）にマイクロ波を照射する調理ではなく、電子部品、鋳物、セラミックなどの水分を含まない処理物１にマイクロ波を照射するため、この水分を含まない処理物１はマイクロ波吸収率が低く反射して導波管１６を介してマイクロ波発振器１２ａ、１３ａまで達して破壊してしまう恐れがある。そこで、本実施の形態では、図１０に示した従来技術とは異なり、第１照射手段１２及び第２照射手段１３に、導波管１６から反射する電力を吸収してマイクロ波発振器１２ａ、１３ａを保護するアイソレータ１２ｂ、１３ｂを備えている。
【００１６】
そして、この第１照射手段１２及び第２照射手段１３のマイクロ波発振器１２ａ、１３ａには、導波管１６を介して各方向から処理槽１０にそれぞれ同時または別々にマイクロ波を照射可能に制御する制御手段１９を接続している。この制御手段１９には、処理槽１０内でマイクロ波照射中の処理物１から放射される赤外線を検出して温度を測定するサーモパイル式またはサーミスタ式の赤外温度計１８を少なくとも１つ以上（図２では２つ）設けて接続しており、この温度計１８により測定した温度データ（信号）に応じてマイクロ波発生器１２ａ、１３ａの出力を制御して処理物１の温度状態を監視できるように設けている。ここで、例えば、温度計１８としてサーミスタ式赤外温度計を使う理由は、薄膜サーミスタのために検知した赤外線を電圧として出力できる（電圧から温度に換算し易い）ことや小型化が可能であり、受光部の面積をマイクロ波の波長よりも小型にすることで、マイクロ波の影響（電磁波ノイズ）を受け難くすることが可能だからである。また、処理槽１０に温度計１８を複数設置する理由としては、１つに比べて複数設置することで処理物１の温度をより正確に測定するためである。そして、この制御手段１９には、処理槽１０の温度計１８に接続して処理物１の温度を計測した温度データ（アナログ信号）を受信及び処理する処理部１９ａと、このアナログ信号に基づいてマイクロ波発振器１２ａ、１３ａのマイクロ波出力を調節して処理物１が所定の設定温度になるように制御する制御部１９ｂとを各々備えて信号処理している。従って、第１の実施形態では、サーモパイル式またはサーミスタ式の赤外線温度計１８を複数設置して処理物１の温度を正確に計測し、この温度データに基づいて制御手段１９によりマイクロ波発振器１２ａ、１３ａの出力を制御して処理物１の温度調整を可能にするため、処理物１の乾燥及び加熱ムラを確実に防ぐことができる。
【００１７】
このように形成された本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態を用いて乾燥または加熱する場合、図１に示したように、コンベア１１により自動的に複数の処理物１を処理槽１０内に順次搬送することで、上下左右の４方向からマイクロ波を照射して乾燥または加熱などの熱処理を実行する。この際、処理槽１０では、図１に示した温度計１８が予め動作するように制御手段１９を駆動させるとともに、この制御手段１９の制御部１９ｂにより第１照射手段１２及び第２照射手段１３のマイクロ波発振器１２ａ、１３ａを制御して各方向から同時または個別のどちらかで照射するかを設定する。その後、処理物１がコンベア１１により処理槽１０内に搬送されると、温度計１８により処理物１の温度を自動的に監視するとともに、この監視した温度に応じてマイクロ波発振器１２ａ、１３ａが駆動して処理物１の上下部のみではなく側面からも同時または個別にマイクロ波を照射する。この照射中には、温度計１８により常に処理物１の温度を監視しているため、例えば、処理物１の温度が低下した場合、制御手段１９の処理部１９ａが温度データを受信して制御部１９ｂに送信することで、この制御部１９ｂがマイクロ波発振器１２ａ、１３ａの照射量を調整して所望の温度に調整する。これにより処理槽１０内では、マイクロ波の照射方向を処理物１の上部と下部のみではなく側面からも同時または個別に照射することが可能になるため、図１０に示した従来技術に比べて処理後の処理物１の乾燥ムラ、加熱ムラを確実に防ぐことができる。
【００１８】
ここで、本実施の形態と従来技術との加熱または乾燥効果における差異を、より詳しく説明するため、図２を参照して具体的に対比する。本出願人は、上述した実施の形態に基づき、その効果を電磁界強度解析ソフト：ＨＦＳＳ（米国：ＡＮＳＯＦＴ社）を用いて確認した。図２（ａ）には上面の第１照射手段１２のみにより照射した従来技術を、図３（ｂ）には上面の第１照射手段１２及び左右側面の第２照射手段１３から同時に照射した本実施の形態を各々示している。尚、図３（ａ）に示した解析モデルには、左右両側面の第２照射手段のマイクロ波導入口が見えるが、この解析では側面の照射口による照射はしていない。上面の第１照射手段１２からのみ照射している。また、図３（ｂ）に示した本実施の形態では、前述した第１の実施形態とは異なり、左右両側面の第２照射手段１３におけるマイクロ波導入口は互いに干渉を裂ける為に９０°向きを変えている。また、解析条件として、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した処理槽１０の大きさをＷ７００×Ｈ８８０×Ｌ１０００ｍｍとし、処理物１の大きさをφ３００×Ｈ３８０ｍｍとするとともに、誘電率を１５ｔａｎδ０．００１とすることで解析した。
【００１９】
このような条件下による解析結果としては、まず、図３（ａ）に示した従来技術（上面照射のみ）において、図示した表示では判別し難いが（原図はカラー）、電磁界の強度が低い（温度が低い）ほど青く分布が表示され、高い（温度が高い）ほど赤く表示されており、この上面のみの照射による従来技術では電磁界強度が低く、且つ、処理物１の下部では電磁界分布が良くないことが判別できた。
一方、図３（ｂ）に示した本実施の形態（上面及び両側面照射）における解析結果では、上面及び左右両側面からの照射により電磁界強度と処理物１の温度とが全体的に均一で高く、且つ、処理物１の下部でも電磁界分布が良いことが判別できた。
【００２０】
以上のように、通常マイクロ波照射処理装置は、従来技術のように処理物１の上面のみにマイクロ波を照射する方式では処理物１を誘電加熱するには不十分であり、本実施の形態のように処理物１の側面から照射することが最も有効になることが分かる。尚、この従来技術において、処理物１の上面に加えて下面からもマイクロ波を照射する方式も検討したが、解析の結果、処理物１の側面部で加熱が不十分になることが分かった。
従って、一搬的に電磁界強度の高い部分にマイクロ波のエネルギ−が集中して処理物１の誘電加熱が起こるため、本実施形態のように上下面に加えて左右側面の四方向から照射して処理物１全体における電磁界分布を一様にするほど、均一な加熱がなされ、ムラの無い乾燥または加熱が可能になるということが確認できた。
【００２１】
ところで、図１に示したマイクロ波照射処理装置の第１実施形態において、導波管１６をホーン型に形成することで処理物１全体に照射するマイクロ波の電磁場をより均一に供給することが可能になる。このようにホーン型に形成した導波管の他の実施例は、図３に示すように、処理槽１０に第１照射手段１２による上下方向と第２照射手段１３による左右方向との四方向からコンベア１１により搬送した処理物１に向かってマイクロ波を導入する際、テーパを有して徐々に広がるホーン型に形成した照射口１６ａを各々設け、この照射口１６ａを処理槽１０の外部から内部に至るまでの間で広がるように延在させて設けている。このホーン型の導波管１６は、図４に示すように、照射口１６ａが処理槽１０の外側でホーン型に広がり始めて上下左右の周壁を貫通し、さらに処理槽１０内でホーン型の照射口１６ａが、コンベア１１により搬送する処理物１の近傍まで近接して周囲を囲むように延在している。
【００２２】
この際、導波管１６は、照射口１６ａのホーン型に広がって延在する図４に示したテーパ長Ｂをマイクロ波の波長の長さに設けている。この波長の長さは、例えば、マイクロ波の周波数が２４５０Ｍｈｚであれば、図４に示したテーパ長Ｂを１２２ｍｍとすることで、処理物１全体に照射するマイクロ波の電磁場を均一に供給でき、処理物１の均一な乾燥及び加熱が可能となり、ひいては乾燥ムラ、加熱ムラを防ぐことが可能となる。また、導波管１６は、図４に示したようにホーン型の照射口１６ａを処理槽１０の外部から広がり周壁を貫通して内部まで延在させることに限定するものではなく、例えば、図５（ａ）に示すように、処理槽１０の内部にホーン型に広がる照射口１６ａを内在することも可能である。このように処理槽１０内に内在した照射口１６ａによると、処理物１の周囲に近づけてより近接させることが可能になるため、処理物１に照射したマイクロ波の電磁場が全体的に供給され、均一な乾燥及び加熱が可能となる。一方、これとは異なり、処理槽１０の外側にホーン型の照射口１６ａを設けることも可能である。この処理槽１０の外側に設けた照射口１６ａは、図５（ｂ）に示すように、処理槽１０の外側上下左右の周壁にホーン型に広がる端部を直接接続させて設けている。従って、このような照射口１６ａによると、処理槽１０の外側に延在させて内在しないため、処理槽１０全体の構造が簡単になり処理槽１０内部の小型化を容易にでき装置全体の製造コストも低減できる。
【００２３】
ここで、導波管１６にホーン型の照射口１６ａを設ける有無によって生ずる加熱効果における差異をより詳しく説明するため、図６を参照して具体的に対比する。尚、図６に示した解析結果は、前述した電磁界強度解析ソフトにより解析しており、図６（ａ）にマイクロ波を処理槽１０の側壁面に対して垂直方向からストレートに導く導波管を用いた場合を、図６（ｂ）に処理槽１０内でホ−ン型に広がる導波管を用いた場合を各々示し、それぞれ電磁界の強度分布を解析表示したものである。この際、解析条件として、マイクロ波の周波数が２４５０ＫＨｚであるのに対し、図６（ｂ）に示したホ−ン型導波管のテ−パ長（図４に示したテーパ長Ｂ）を、波長の長さに対応させて１２２ｍｍとしている。
【００２４】
このような条件下でマイクロ波を照射した場合、まず、図６（ａ）に示すストレート型の導波管では、マイクロ波を処理槽１０の側面から導入して中央付近で、電磁界の強度が徐々に弱くなり領域分布が減少していることが確認できる。これは処理物の加熱または乾燥処理において、前述した電磁界強度の領域分布が減少する部分、即ちマイクロ波を照射した前方側にムラが多く発生してしまうことを示している。
一方、ホ−ン型に広がる導波管の他の実施例では、図６（ｂ）に示すようにホ−ン型の方が、図６（ａ）に示したストレート型の導波管に比べて、全体的な電磁界強度が高くその領域も処理槽１０内にほぼ均一に広く分布していることが確認できる。これは処理物の加熱または乾燥処理において、電磁界強度の領域分布が均一であり、ムラの無い処理が可能であることを示している。
このようにホーン型に形成した導波管の他の実施例によると、図１に示したストレート型の導波管に比べて、処理槽１０内でマイクロ波を均一に照射して処理物１をムラなく乾燥または加熱処理することが可能になる。
【００２５】
以上、詳細に説明したように、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態によると、マイクロ波の照射を処理物１の上下面のみならず側面からも照射可能にしているため、処理物１全体における温度上昇及び処理物全体の温度分布にムラが無くなり、処理後の処理物１における乾燥ムラまたは加熱ムラを確実に防いで均一に処理することが可能となる。また、本実施の形態によると、図１に示したように、第１照射手段１２及び第２照射手段１３のマイクロ波発振器１２ａ、１３ａが温度計１８を有した制御手段１９により制御されて処理物１の温度調整を行うため、処理物１の乾燥または加熱ムラを確実に防ぐことができる。また、本実施の形態によると、図３に示したように、導波管１６にテーパ（ホーン）型の照射口１６ａを設けているため、処理槽１０内でマイクロ波を均一に照射して処理物１をムラなく乾燥または加熱処理することが可能となる。
【００２６】
ところで、本実施の形態は、図１に示した処理槽１０の前面から後面にコンベア１１を介在するコンベア式のマイクロ波照射処理装置に限定されるものではなく、例えば、処理物１を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式のマイクロ波照射処理装置に設けることも可能である。このバッチ式のマイクロ波照射処理装置では、図７乃至９に示したように、箱状で中空に形成して前面を開口したバッチ式の処理槽２０を設け、この処理槽２０の上下からマイクロ波を照射する第１照射手段１２を備え、この第１照射手段１２に加えて左右に第２照射手段１３を設けた第２の実施形態（図７参照）、または第１照射手段１２に加えて後部の第３照射手段１４を設けた第３の実施形態（図８参照）、或いは第１照射手段１２に加えて左右後部全ての壁面に第２照射手段１３及び第３照射手段１４を設けた第４の実施形態（図１０参照）など種々の照射方法を選択できる。即ち、処理槽の前後方向を開口（貫通）したコンベア式の第１実施形態（図１参照）では側面のみに照射手段を設ける構造であるのに対し、バッチ式では処理槽２０の左右と後の各壁面に照射手段を設けることができ、その組み合わせにより種々の照射方法が選択できる。尚、図７乃至９に示した第１照射手段１２及び第２照射手段１４は、図１に示した第１の実施形態と同様の構成要素であり、同じ構成要素には同一の符号を記載するとともに、重複する説明は省略する。
【実施例２】
【００２７】
まず、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第２実施形態は、図７に示すように、バッチ式の処理槽２０で上下の第１照射手段１２に加えて左右に第２照射手段１３を設けた構造であり、処理物１を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽２０を備え、この処理槽２０にマイクロ波を上下両方から照射可能な第１照射手段１２を有し、この第１照射手段１２に加えて処理物１の左右両方の側面から照射可能な第２照射手段１４を備えている。ここで、処理槽２０は、前面が開口しており、この開口した開口面を蓋部材（図示せず）により密閉して処理できるように設けている。また、処理槽２０には、第１照射手段１２の内部底面からマイクロ波を照射する際、この底面の照射口を処理物１が覆って塞がないように設置する置台２２を設けている。ここで、第１照射手段１２及び第２照射手段１４は、処理槽２０の上下または左右のように対向して一対に設ける必要はなく、左右のいずれか一方、または上下のいずれか一方だけ設けることも可能であり、例えば、第１照射手段１２の下部を削減した場合、前述した置台２２が不要になる。また、第１照射手段１２及び第２照射手段１４は、図１に示した第１の実施形態と同様に、処理槽２０に導波管を介して接続し、マイクロ波発生器、アイソレータ、整合器を内臓して、制御手段により制御されて動作するように設けている。
このような本発明によるマイクロ波照射処理装置の第２の実施形態によると、処理槽２０上下の第１照射手段１２に加えて左右の第２照射手段１４からもマイクロ波を照射できるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、加熱または乾燥処理時に処理槽２０内を密閉することができるため、マイクロ波が槽外に放出せず、効果的に処理（照射）することが可能になる。
【実施例３】
【００２８】
次に、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第３実施形態は、図８に示すように、バッチ式の処理槽２０で上下の第１照射手段１２に加えて後面に第３照射手段１４を設けた構造であり、処理物１を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽２０を備え、この処理槽２０にマイクロ波を上下両方から照射可能な第１照射手段１２を有し、この第１照射手段１２に加えて処理物１を出し入れする前面と対向する後面から照射可能な第３照射手段１４を備えている。ここで、処理槽２０には、第２の実施形態と同様に、処理物１を設置する置台２２を設けている。即ち、第３の実施形態は、第２の実施形態において処理槽２０の左右両側からマイクロ波を照射する第２照射手段の代わりに、処理槽２０の後部からマイクロ波を照射可能な第３照射手段１４を設けたものであり、その他の構成は第２の実施形態と同様に形成している。
従って、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第３の実施形態によると、処理槽２０上下の第１照射手段１２に加えて後面の第３照射手段１４からもマイクロ波を照射できるため、第１の実施形態とほぼ同様の効果が得られるとともに、処理槽２０の左右両側に第２照射手段を設けていないことで工場内に他の装置と並べて設置する際に少ない設置面積で設置することができる。
【実施例４】
【００２９】
さらに、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第４実施形態は、図９に示すように、バッチ式の処理槽２０で上下の第１照射手段１２に加えて左右後面の壁面全てに第２照射手段１３及び第３照射手段１４を設けた構造であり、処理物１を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽２０を備え、この処理槽２０にマイクロ波を上下両方から照射可能な第１照射手段１２を有し、この第１照射手段１２に加えて処理物１の左右両側面から照射可能な第２照射手段１３と、処理物１を出し入れする前面と対向する後面から照射可能な第３照射手段１４との両方を備えている。即ち、第４実施形態は、処理槽２０上下の第１照射手段１２に加え、第２実施形態での第２照射手段１３と、第３実施形態での第３照射手段１４との両方を全て取り付けた構造であって、処理物１を出し入れする前面以外の全ての壁面からマイクロ波を照射可能にしており、その他の構成は第２及び第３の実施形態と同様に形成している。
従って、本発明によるマイクロ波照射処理装置の第４の実施形態によると、処理槽２０上下の第１照射手段１２に加えて左右後面の第２照射手段１３及び第３照射手段１４からもマイクロ波を照射できるため、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、この第１照射手段１２に加えて第２照射手段１３及び第３照射手段１４を備えて上下左右後面の全ての壁面から照射することにより、第１〜第３の実施形態に比べてより効果的に種々の角度からマイクロ波を照射することができる。
【００３０】
以上、本発明によるマイクロ波照射処理装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、図４に示した導波管に傾斜したホーン型の照射口を設けたコンベア式の第１実施形態を詳細に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図７乃至９に示したバッチ式の第２、第３、及び第４の実施形態にも傾斜したホーン型の照射口を各々設けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるマイクロ波照射処理装置の第１実施形態を示す構成図。（実施例１）
【図２】図１に示した第１実施形態と従来技術とによる加熱状態の対比を示す図。
【図３】図１に示した導波管の他の実施例を示す図。
【図４】図３に示した矢印Ａ方向から見た内部構造を示す図。
【図５】図４に示した照射口の他の実施例を示す図。
【図６】図３に示したホーン型の照射口の有無による加熱状態の対比を示す図。
【図７】本発明によるマイクロ波照射処理装置の第２実施形態を示す構成図。（実施例２）
【図８】本発明によるマイクロ波照射処理装置の第３実施形態を示す構成図。（実施例３）
【図９】本発明によるマイクロ波照射処理装置の第４実施形態を示す構成図。（実施例４）
【図１０】従来のマイクロ波照射処理装置の一実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
【００３２】
１ 処理物
１０ 処理槽
１１ コンベア
１２ 第１照射手段
１２ａ マイクロ波発生器
１２ｂ アイソレータ
１２ｃ 整合器
１３ 第２照射手段
１３ａ マイクロ波発生器
１３ｂ アイソレータ
１３ｃ 整合器
１６ 導波管
１８ 温度計
１９ 制御手段
１９ａ 処理部
１９ｂ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内に処理物を搬入して上下面のいずれか一方或いは両方から導波管を介してマイクロ波発生器で発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置において、
前記処理物を前面から後面に搬送して処理するコンベア式の処理槽を備え、この処理槽にマイクロ波を前記上下面いずれか一方或いは両方から照射可能な第１照射手段と、この第１照射手段に加えて前記処理物の左右どちらか一方或いは両方の側面からも照射可能な第２照射手段とを備えたことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項２】
処理槽内に処理物を搬入して上下面のいずれか一方或いは両方から導波管を介してマイクロ波発生器で発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置において、
前記処理物を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽を備え、この処理槽にマイクロ波を前記上下面いずれか一方或いは両方から照射可能な第１照射手段を有し、この第１照射手段に加えて前記処理物の左右どちらか一方或いは両方の側面から照射可能な第２照射手段と、前記処理物を出し入れする前面と対向する後面から照射可能な第３照射手段とのいずれか一方または両方を備えたことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記第１照射手段、第２照射手段、及び第３照射手段は、前記処理槽に導波管を介して各々接続されてこの各方向にそれぞれ、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、前記導波管から反射する電力を吸収して前記マイクロ波発振器を保護するアイソレータと、前記処理槽のインピーダンス整合をとりマイクロ波電力を有効利用する整合器とを各々備えたことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記マイクロ波発生器には、前記処理槽に前記導波管を介して各方向からそれぞれ同時または別々に前記マイクロ波を照射可能に制御する制御手段を接続していることを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記制御手段は、前記処理槽にマイクロ波照射中の前記処理物の温度を測定するサーモパイル式またはサーミスタ式の赤外温度計を少なくとも１つ以上設置して接続するとともに、この温度計の温度データに応じて前記マイクロ波発生器の出力を制御して前記処理物の温度状態を監視可能にすることを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項６】
請求項３に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記導波管は、前記処理槽に各方向からマイクロ波を導入する際にテーパを有して徐々に広がるホーン型に形成した照射口を設け、この照射口が前記処理槽の外部から内部に至る間で広がるように延在したことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記導波管は、前記ホーン型の照射口を前記処理槽内の処理物近傍まで近接するように延在したことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記導波管は、前記ホーン型に広がって延長するテーパ長が前記マイクロ波の波長の長さに設けたことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項１】
処理槽内に処理物を搬入して上下面のいずれか一方或いは両方から導波管を介してマイクロ波発生器で発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置において、
前記処理物を前面から後面に搬送して処理するコンベア式の処理槽を備え、この処理槽にマイクロ波を前記上下面いずれか一方或いは両方から照射可能な第１照射手段と、この第１照射手段に加えて前記処理物の左右どちらか一方或いは両方の側面からも照射可能な第２照射手段とを備えたことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項２】
処理槽内に処理物を搬入して上下面のいずれか一方或いは両方から導波管を介してマイクロ波発生器で発生させたマイクロ波を導入及び照射して乾燥または温度を上げるマイクロ波照射処理装置において、
前記処理物を密閉された中空内に前面から出し入れして処理するバッチ式の処理槽を備え、この処理槽にマイクロ波を前記上下面いずれか一方或いは両方から照射可能な第１照射手段を有し、この第１照射手段に加えて前記処理物の左右どちらか一方或いは両方の側面から照射可能な第２照射手段と、前記処理物を出し入れする前面と対向する後面から照射可能な第３照射手段とのいずれか一方または両方を備えたことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記第１照射手段、第２照射手段、及び第３照射手段は、前記処理槽に導波管を介して各々接続されてこの各方向にそれぞれ、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、前記導波管から反射する電力を吸収して前記マイクロ波発振器を保護するアイソレータと、前記処理槽のインピーダンス整合をとりマイクロ波電力を有効利用する整合器とを各々備えたことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記マイクロ波発生器には、前記処理槽に前記導波管を介して各方向からそれぞれ同時または別々に前記マイクロ波を照射可能に制御する制御手段を接続していることを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記制御手段は、前記処理槽にマイクロ波照射中の前記処理物の温度を測定するサーモパイル式またはサーミスタ式の赤外温度計を少なくとも１つ以上設置して接続するとともに、この温度計の温度データに応じて前記マイクロ波発生器の出力を制御して前記処理物の温度状態を監視可能にすることを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項６】
請求項３に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記導波管は、前記処理槽に各方向からマイクロ波を導入する際にテーパを有して徐々に広がるホーン型に形成した照射口を設け、この照射口が前記処理槽の外部から内部に至る間で広がるように延在したことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記導波管は、前記ホーン型の照射口を前記処理槽内の処理物近傍まで近接するように延在したことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載のマイクロ波照射処理装置において、
前記導波管は、前記ホーン型に広がって延長するテーパ長が前記マイクロ波の波長の長さに設けたことを特徴とするマイクロ波照射処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１２６０５（Ｐ２００６−１２６０５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８８１３９（Ｐ２００４−１８８１３９）
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【Ｆターム（参考）】
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