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JP5831413B2 - Microwave drying apparatus and microwave drying method - Google Patents
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Description

本発明は、マイクロ波乾燥装置及びマイクロ波乾燥方法に関する。   The present invention relates to a microwave drying apparatus and a microwave drying method.

電気炉による鋼材の製造が盛んになるにつれ、その主原料であるスクラップの需要は逼迫し、電気炉での高級鋼製造に対する要請から還元鉄の需要が増大しつつある。   As the production of steel materials by electric furnaces becomes popular, the demand for scrap, which is the main raw material, is tightened, and the demand for reduced iron is increasing due to the demand for high-grade steel production in electric furnaces.

還元鉄を製造する方法の一つとして、粉状の鉄鉱石や製鉄ダスト等の酸化鉄原料と、粉状の石炭やコークス等の炭材とを混合して、例えばペレットやブリケットのような塊成化物とし、この塊成化物を回転炉床炉等の還元炉に装入して高温に加熱することで酸化鉄原料を還元し、固体状の金属鉄を得る方法がある。このような方法において、酸化鉄原料と炭材とを含む塊成化物の水分含有率を調整することが、塊成化物の還元率を高める上で重要となる。   As one of the methods for producing reduced iron, iron oxide raw materials such as powdered iron ore and iron-making dust are mixed with carbonaceous materials such as powdered coal and coke, for example, a lump such as pellets and briquettes. There is a method in which an agglomerated material is obtained, and this agglomerated material is charged into a reduction furnace such as a rotary hearth furnace and heated to a high temperature to reduce the iron oxide raw material to obtain solid metallic iron. In such a method, it is important to adjust the moisture content of the agglomerated material containing the iron oxide raw material and the carbonaceous material in order to increase the reduction rate of the agglomerated material.

以上のような還元鉄の製造工程において、塊成化物等の水分含有率を調整するための装置として、金網状のコンベア上に装入された被乾燥物を熱風により乾燥させるトンネル状の炉がある(例えば、以下の特許文献1を参照。)。このような乾燥炉は、炉の上方から下方に向けて熱風を通過させることで、装入された被乾燥物を乾燥させる。   In the manufacturing process of reduced iron as described above, as a device for adjusting the moisture content of agglomerates, etc., a tunnel-shaped furnace for drying the material to be dried placed on a wire mesh conveyor by hot air (For example, refer to Patent Document 1 below.) Such a drying furnace dries the material to be dried by passing hot air from the top to the bottom of the furnace.

上記特許文献1に開示されているような乾燥炉は、熱風を上方に供給することによる熱風乾燥であるため、被乾燥物である小塊原料の下層部分(金網状のコンベアに近い部分)の乾燥が遅れ、下層部分に位置する小塊原料の乾燥が不十分になってしまう。小塊原料の乾燥が不足すると小塊原料の強度が不足し、次工程において小塊原料が粉化することで生産歩留まりの低減が生じてしまう。また、このような生産歩留まりの低減を防止するためには、小塊原料に混合する各種バインダーを余分に添加することが必要となり、製造コストが増加してしまうという問題がある。   Since the drying furnace as disclosed in Patent Document 1 is hot air drying by supplying hot air upward, the lower layer portion of the raw material to be dried (portion close to the wire mesh conveyor) Drying is delayed, and drying of the small block raw material located in the lower layer portion becomes insufficient. If the drying of the small block material is insufficient, the strength of the small block material is insufficient, and in the next step, the small block material is pulverized, resulting in a reduction in production yield. In addition, in order to prevent such a reduction in production yield, it is necessary to add various binders to be mixed with the small mass raw material, resulting in an increase in manufacturing cost.

また、小塊原料は石炭やコークス等の炭材を含有しているため、小塊原料を加熱しすぎると発火の恐れがあり、熱風の温度を上げて乾燥効率の改善を図ることは困難である。従って、発火防止の観点から、十分に乾燥される上層部分ではなく、水分の残留する下層部分を選択的に加熱することが求められている。   In addition, since the small lump material contains carbonaceous materials such as coal and coke, if the small lump material is heated too much, there is a risk of ignition, and it is difficult to improve the drying efficiency by raising the temperature of the hot air. is there. Therefore, from the viewpoint of preventing ignition, it is required to selectively heat the lower layer portion where moisture remains rather than the upper layer portion that is sufficiently dried.

また、上記のような熱風を利用する乾燥炉以外にも、ヒーターによる乾燥を補助するために被加工物の外部から乾燥室の自由空間内にマイクロ波を照射する乾燥炉が提案されている(例えば、以下の特許文献2を参照。)。   In addition to the drying furnace using hot air as described above, there has been proposed a drying furnace that irradiates microwaves into the free space of the drying chamber from the outside of the workpiece in order to assist drying by the heater ( For example, see the following Patent Document 2.)

特開2005−113197号公報JP-A-2005-113197 特開平6−347165号公報JP-A-6-347165

上述のような還元鉄の製造工程では、被乾燥物である塊成化物の乾燥炉内での層厚は約200mm以上と厚い。そのため、上記特許文献2に記載されているように炉内の自由空間に対してマイクロ波を照射した場合、塊成化物層の上層部位にマイクロ波を作用させることは可能であるが、以下で詳述するように、本発明者らによる検討の結果、塊成化物の下層部位にマイクロ波を作用させることが出来ないことが明らかとなった。   In the manufacturing process of reduced iron as described above, the layer thickness of the agglomerated material to be dried in the drying furnace is as thick as about 200 mm or more. Therefore, as described in Patent Document 2, when microwaves are applied to the free space in the furnace, it is possible to cause the microwaves to act on the upper layer portion of the agglomerate layer. As will be described in detail, as a result of investigations by the present inventors, it has become clear that microwaves cannot be applied to the lower layer portion of the agglomerated material.

また、重量物である塊成化物を搬送するためのコンベアは金属製の金網であるため、コンベアの裏面から塊成化物の下層部位へマイクロ波を照射したとしても、金属製のコンベアによりマイクロ波が反射されてしまい、塊成化物の下層部位へマイクロ波を作用させることができない。   In addition, since the conveyor for transporting the heavy agglomerate is a metal wire mesh, even if microwaves are irradiated from the back surface of the conveyor to the lower part of the agglomerate, the microwave is transmitted by the metal conveyor. Is reflected, and microwaves cannot be applied to the lower layer portion of the agglomerated material.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、マイクロ波を利用して乾燥炉内に装入された被乾燥物の下層部位を選択的に加熱することが可能な、マイクロ波乾燥装置及びマイクロ波乾燥方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to selectively select a lower layer portion of an object to be dried charged in a drying furnace using a microwave. An object of the present invention is to provide a microwave drying apparatus and a microwave drying method that can be heated.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被乾燥物をコンベアにより搬送する際に当該被乾燥物に対して熱風を吹き付けることで前記被乾燥物に含まれる水分を低減させる熱風式の乾燥炉に対して設置されるマイクロ波乾燥装置であって、前記被乾燥物を乾燥させるために用いられるマイクロ波を発振するマイクロ波発振機と、搬送される前記被乾燥物からなる被乾燥物層の内部に対し、前記マイクロ波によって前記被乾燥物が加熱される加熱範囲が前記被乾燥物層の最下層を含む深さまで挿入され、前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数の導波管と、前記コンベアの直上に設けられ、前記マイクロ波を導波する導波管の上面に複数の開口部を有し、当該複数の開口部それぞれから前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数のスリットアンテナと、を備え、前 記導波管それぞれの前記加熱範囲、及び、前記スリットアンテナの前記開口部が、全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体をカバーするような間隔で配置されるマイクロ波乾燥装置が提供される。
In order to solve the above-described problem, according to a certain aspect of the present invention, when the object to be dried is transported by a conveyor, moisture contained in the object to be dried is reduced by blowing hot air against the object to be dried. A microwave drying apparatus installed in a hot-air drying furnace, comprising: a microwave oscillator that oscillates a microwave used for drying the object to be dried; and the object to be dried being conveyed. A heating range in which the object to be dried is heated by the microwave is inserted to a depth including the lowermost layer of the object to be dried, and the microwave is applied to the object to be dried. A plurality of waveguides to be irradiated and a plurality of openings provided on the upper surface of the waveguide that guides the microwaves provided directly above the conveyor, and from the plurality of openings to the object to be dried On the other hand, Includes a plurality of slits antenna for irradiating the black waves, and, before Kishirubeha tubes each of the heating range, and such that the opening of the slit antenna to cover the furnace entire width direction of the drying furnace as a whole A microwave drying apparatus is provided that is arranged at a regular interval .

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被乾燥物をコンベアにより搬送する際に当該被乾燥物に対して熱風を吹き付けることで前記被乾燥物に含まれる水分を低減させる熱風式の乾燥炉に対して設置されるマイクロ波乾燥装置であって、前記被乾燥物を乾燥させるために用いられるマイクロ波を発振するマイクロ波発振機と、搬送される前記被乾燥物からなる被乾燥物層の内部に対し、前記マイクロ波によって前記被乾燥物が加熱される加熱範囲が前記被乾燥物層の最下層を含む深さまで挿入され、前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数の同軸アンテナと、前記コンベアの直上に設けられ、前記マイクロ波を導波する導波管の上面に複数の開口部を有し、当該複数の開口部それぞれから前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数のスリットアンテナと、を備え、前記同軸アンテナそれぞれの前記加熱範囲、及び、前記スリットアンテナの前記開口部が、全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体をカバーするような間隔で配置されるマイクロ波乾燥装置が提供される。
Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, when conveying a to-be-dried object with a conveyor, the moisture contained in the to-be-dried object by spraying a hot air with respect to the to-be-dried object A microwave drying apparatus installed in a hot-air drying furnace for reducing the temperature, a microwave oscillator for oscillating a microwave used for drying the object to be dried, and the object to be dried being conveyed A heating range in which the object to be dried is heated by the microwave is inserted to a depth including the lowermost layer of the object to be dried, with respect to the object to be dried. A plurality of coaxial antennas for irradiating microwaves and a plurality of openings on an upper surface of a waveguide that is provided directly above the conveyor and that guides the microwaves. To things And a plurality of slits antennas irradiating the microwave to the heating range of each of the coaxial antenna, and the opening of the slit antenna to cover the furnace entire width direction of the drying furnace as a whole A microwave drying apparatus arranged at such intervals is provided.

前記複数の導波管又は同軸アンテナのうち少なくとも2つは、前記乾燥炉の炉幅方向の互いに異なる位置に配置されており、前記炉幅方向に互いに隣り合う前記導波管又は前記同軸アンテナの前記搬送方向の位置は、互いに相違することが好ましい。   At least two of the plurality of waveguides or coaxial antennas are arranged at different positions in the furnace width direction of the drying furnace, and the waveguides or coaxial antennas adjacent to each other in the furnace width direction are arranged. The positions in the transport direction are preferably different from each other.

前記複数の導波管は、当該導波管を前記被乾燥物層に挿入した際に前記コンベアと対向する端部が開口となっていてもよい。
Wherein the plurality of waveguides, the end portion facing the front Kiko conveyors the waveguide when inserted into the material to be dried layer may be an opening.

前記複数の導波管は、前記導波管の先端部と前記コンベアとの間の離隔距離が、自由空間における前記マイクロ波の波長の4分の1以上となるように前記被乾燥物層に挿入されることが好ましい。   The plurality of waveguides are formed on the layer to be dried so that a separation distance between a front end portion of the waveguide and the conveyor is equal to or more than a quarter of a wavelength of the microwave in free space. It is preferably inserted.

前記複数の導波管は、少なくとも、当該導波管を前記被乾燥物層に挿入した際に前記乾燥炉の被乾燥物層搬送方向に対して平行となる側面に切り欠き部が設けられており、当該切り欠き部から前記マイクロ波が照射されてもよい。   The plurality of waveguides are provided with a notch on at least a side surface that is parallel to the drying object layer transport direction of the drying furnace when the waveguide is inserted into the drying object layer. The microwave may be irradiated from the notch.

前記複数の導波管は、前記切り欠き部の前記被乾燥物層の高さ方向の上端が当該被乾燥物層の高さ以下となるように前記被乾燥物層に挿入されることが好ましい。   The plurality of waveguides are preferably inserted into the material to be dried such that an upper end in the height direction of the material layer to be dried is not more than a height of the material layer to be dried. .

前記複数の導波管は、前記切り欠き部の被乾燥物層の高さ方向の上端と前記コンベアとの間の距離が、自由空間における前記マイクロ波の波長の4分の1以上となるように前記被乾燥物層に挿入されることが好ましい。   In the plurality of waveguides, a distance between an upper end in a height direction of the layer to be dried of the notch and the conveyor is equal to or more than a quarter of the wavelength of the microwave in free space. It is preferable to be inserted into the dried material layer.

前記スリットアンテナは、当該スリットアンテナの直軸方向が前記乾燥炉幅方向に対して平行になるように配置されてもよい。   The slit antenna may be arranged so that a straight axis direction of the slit antenna is parallel to the drying furnace width direction.

前記スリットアンテナは、当該スリットアンテナの直軸方向が前記乾燥炉幅方向に対して斜めになるように配置されてもよい。   The slit antenna may be arranged such that a straight axis direction of the slit antenna is inclined with respect to the drying furnace width direction.

前記導波管は、前記マイクロ波の進行方向に垂直な断面の形状が矩形状であり、矩形状の前記断面の短辺が前記搬送方向に対して直交しており、前記矩形状の断面の長辺が前記搬送方向と平行であってもよい。
The waveguide, the shape of the cross section perpendicular to the traveling direction of the microwave is rectangular, the short sides of the rectangular front Kidan surfaces are perpendicular to the conveying direction, the rectangular the long side of the cross-sectional surface may be parallel to the conveying direction.

前記同軸アンテナは、中空又は中実の金属管である中心導体と、当該中心導体の更に外側に設けられる中空の金属管である外周導体と、を有し、前記中心導体の前記被乾燥物層側の端部は、前記外周導体の前記被乾燥物層側の端部よりも、前記同軸アンテナ内で伝搬される前記マイクロ波の波長の4分の1に対応する長さだけ突出していることが好ましい。   The coaxial antenna has a center conductor that is a hollow or solid metal tube, and an outer peripheral conductor that is a hollow metal tube provided further outside the center conductor, and the layer to be dried of the center conductor The end on the side protrudes by a length corresponding to one-fourth of the wavelength of the microwave propagated in the coaxial antenna from the end on the layer to be dried side of the outer conductor. Is preferred.

前記同軸アンテナの前記中心導体と前記外周導体とは、誘電損失係数が0.02未満である無機材料セラミックスで形成されたスペーサーにより、互いの位置関係が固定されることが好ましい。   It is preferable that the positional relationship between the central conductor and the outer conductor of the coaxial antenna is fixed by a spacer formed of an inorganic material ceramic having a dielectric loss coefficient of less than 0.02.

前記導波管の先端部もしくは切り欠き部又は前記同軸アンテナの先端部、及び、前記スリットアンテナの少なくとも前記開口部の部分には、誘電損失係数が0.02未満である無機材料セラミックスで形成されたセラミックスカバーが設けられることが好ましい。   The tip or notch of the waveguide or the tip of the coaxial antenna and at least the opening of the slit antenna are formed of an inorganic material ceramic having a dielectric loss coefficient of less than 0.02. A ceramic cover is preferably provided.

前記導波管又は前記同軸アンテナ、及び、前記スリットアンテナに対して、前記被乾燥物の搬送に伴って発生する振動を緩和する振動緩和機構を設けることが好ましい。   It is preferable to provide a vibration mitigation mechanism for mitigating vibrations that occur as the object to be dried is conveyed with respect to the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna.

前記振動緩和機構として、前記導波管、前記同軸アンテナ又は前記スリットアンテナと、前記マイクロ波発振機と、の間に、軸方向のスライドを可能にするスライド機構を有するスライド導波管、又は、金属製の蛇腹部を有するフレキシブル導波管の少なくとも何れか一方を配設することが好ましい。   As the vibration relaxation mechanism, a slide waveguide having a slide mechanism that enables axial sliding between the waveguide, the coaxial antenna or the slit antenna, and the microwave oscillator, or It is preferable to dispose at least one of the flexible waveguides having a metal bellows portion.

前記振動緩和機構として、前記導波管又は前記同軸アンテナ、及び、前記スリットアンテナをそれぞれ支持する支持体の一部に、弾性部材を設けることが好ましい。   As the vibration relaxation mechanism, it is preferable that an elastic member is provided on a part of the support body that supports the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna.

前記導波管又は前記同軸アンテナ及び前記スリットアンテナを、前記搬送方向に前記加熱範囲が連続するように当該搬送方向に並べて配設することが好ましい。   It is preferable that the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna are arranged side by side in the transport direction so that the heating range is continuous in the transport direction.

前記導波管を、前記搬送方向に前記加熱範囲が連続するように分岐させてもよい。   The waveguide may be branched so that the heating range is continuous in the transport direction.

前記導波管又は前記同軸アンテナ、及び、前記スリットアンテナの内部には防塵ガスが導入されており、前記導波管又は前記同軸アンテナ、及び、前記スリットアンテナの内部に正圧がかかった状態となっていることが好ましい。   A dustproof gas is introduced into the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna, and a positive pressure is applied to the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna. It is preferable that

前記導波管又は前記同軸アンテナの前記搬送方向上流側の端部には、当該搬送方向上流側に向かうほど搬送方向に垂直な断面の面積が小さくなるテーパー部が設けられてもよい。   A taper portion having a cross-sectional area that is perpendicular to the transport direction may be provided at the upstream end of the waveguide or the coaxial antenna in the transport direction.

前記スリットアンテナの前記搬送方向上流側の端部に、当該搬送方向上流側に向かうほど高さが低くなるテーパー部が設けられてもよい。   A tapered portion having a height that decreases toward the upstream side in the transport direction may be provided at an end of the slit antenna on the upstream side in the transport direction.

前記スリットアンテナの前記テーパー部に対し、1又は複数のローラーが更に設けられてもよい。   One or a plurality of rollers may be further provided for the tapered portion of the slit antenna.

前記マイクロ波乾燥装置は、前記マイクロ波発振機と前記複数の導波管又は前記複数の同軸アンテナとの間に、前記マイクロ波発振機から発振された前記マイクロ波のインピーダンスと、前記乾燥炉内で反射し前記マイクロ波発振機に向かう前記マイクロ波のインピーダンスとの整合を行う自動整合器を更に備えることが好ましい。   The microwave drying apparatus includes: an impedance of the microwave oscillated from the microwave oscillator between the microwave oscillator and the plurality of waveguides or the plurality of coaxial antennas; It is preferable to further include an automatic matching unit that performs matching with the impedance of the microwave reflected at the microwave oscillator.

前記無機材料セラミックスは、アルミナ、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素及びこれらの混合物からなる群より選択されてもよい。   The inorganic material ceramics may be selected from the group consisting of alumina, silicon nitride, sialon, aluminum nitride, boron nitride, and mixtures thereof.

また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、被乾燥物をコンベアにより搬送する際に当該被乾燥物に対して熱風を吹き付けることで前記被乾燥物に含まれる水分を低減させる熱風式の乾燥炉に対して実施されるマイクロ波乾燥方法であって、前記被乾燥物を乾燥させるために用いられるマイクロ波を発振させ、搬送される前記被乾燥物からなる被乾燥物層の内部に対し、前記マイクロ波によって前記被乾燥物が加熱される加熱範囲が前記被乾燥物層の最下層を含む深さまで挿入された複数の導波管それぞれ、及び、前記コンベアの直上に設けられ、前記マイクロ波を導波する導波管の上面に複数の開口部を有し、当該複数の開口部それぞれから前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数のスリットアンテナそれぞれから前記被乾燥物層に対して前記マイクロ波を照射するものであり、前記導波管それぞれの前記加熱範囲、及び、前記スリットアンテナの前記開口部が、全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体をカバーするような間隔で配置されるマイクロ波乾燥方法が提供される。
Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, when conveying a to-be-dried object with a conveyor, it is contained in the to-be-dried object by spraying a hot air with respect to the to-be-dried object. A microwave drying method carried out for a hot-air drying furnace for reducing moisture, wherein a microwave used for drying the object to be dried is oscillated and the object to be dried is conveyed. A plurality of waveguides each having a heating range in which the object to be dried is heated by the microwave to a depth including the lowermost layer of the object to be dried, and the conveyor A plurality of slit antennas provided directly above and having a plurality of openings on the top surface of the waveguide for guiding the microwave, and irradiating the object to be dried from each of the plurality of openings Each of the objects to be dried is irradiated with the microwave, and the heating range of each of the waveguides and the opening of the slit antenna as a whole are the furnaces of the drying furnace. A microwave drying method is provided which is arranged at intervals so as to cover the entire width direction.

また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、被乾燥物をコンベアにより搬送する際に当該被乾燥物に対して熱風を吹き付けることで前記被乾燥物に含まれる水分を低減させる熱風式の乾燥炉に対して実施されるマイクロ波乾燥方法であって、前記被乾燥物を乾燥させるために用いられるマイクロ波を発振させ、搬送される前記被乾燥物からなる被乾燥物層の内部に対し、前記マイクロ波によって前記被乾燥物が加熱される加熱範囲が前記被乾燥物層の最下層を含む深さまで挿入された複数の同軸アンテナそれぞれ、及び、前記コンベアの直上に設けられ、前記マイクロ波を導波する導波管の上面に複数の開口部を有し、当該複数の開口部それぞれから前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数のスリットアンテナそれぞれから前記被乾燥物層に対して前記マイクロ波を照射するものであり、前記同軸アンテナそれぞれの前記加熱範囲、及び、前記スリットアンテナの前記開口部が、全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体をカバーするような間隔で配置されるマイクロ波乾燥方法が提供される。
Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, when conveying a to-be-dried object with a conveyor, it is contained in the to-be-dried object by spraying a hot air with respect to the to-be-dried object. A microwave drying method carried out for a hot-air drying furnace for reducing moisture, wherein a microwave used for drying the object to be dried is oscillated and the object to be dried is conveyed. A plurality of coaxial antennas each having a heating range in which the object to be dried is heated by the microwave to a depth including the lowermost layer of the object to be dried with respect to the inside of the dried object layer, and immediately above the conveyor And a plurality of slits for irradiating the object to be dried with the microwaves from each of the plurality of openings. The microwave is applied to the layer to be dried from each of the tenors, and the heating range of each of the coaxial antennas and the opening of the slit antenna are in the furnace width direction of the drying furnace as a whole. A microwave drying method is provided that is spaced apart to cover the whole.

以上説明したように本発明によれば、マイクロ波照射部材を被乾燥物層の上方から所定の位置まで挿入したマイクロ波照射部材及びコンベアの直上に設けられたマイクロ波照射部材の双方からマイクロ波を照射することにより、乾燥炉内に装入された被乾燥物の下層部位を選択的に加熱することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the microwave irradiation member is inserted from the upper part of the layer to be dried to a predetermined position and the microwave irradiation member provided directly above the conveyor is microwaved. , It becomes possible to selectively heat the lower layer portion of the material to be dried charged in the drying furnace.

一般的な還元鉄の製造方法の流れについて示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the flow of the manufacturing method of a general reduced iron. 乾燥炉内における塊成化物の状態について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the state of the agglomerate in a drying furnace. 本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥方法の概略を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the outline of the microwave drying method which concerns on embodiment of this invention. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. 本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the microwave drying apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1の参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the 1st reference form of this invention. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 本発明の第2の参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the 2nd reference form of this invention. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 本発明の第3の参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the 3rd reference form of this invention. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 同参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the microwave irradiation member which concerns on the reference form. 本発明の第1の実施形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態に係るマイクロ波照射部材の第1変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the 1st modification of the microwave irradiation member which concerns on the embodiment. 同実施形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on the same embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

(還元鉄の製造工程について)
本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置及びマイクロ波乾燥方法について説明するに先立ち、まず、図1を参照しながら、還元鉄の製造工程について、詳細に説明する。図1は、還元鉄の製造工程を説明するための説明図である。
(About manufacturing process of reduced iron)
Prior to describing the microwave drying apparatus and the microwave drying method according to the embodiment of the present invention, first, the manufacturing process of reduced iron will be described in detail with reference to FIG. Drawing 1 is an explanatory view for explaining the manufacturing process of reduced iron.

まず、製鉄ダスト(酸化鉄粉)及び鉄鉱石、粉鉱石などの酸化鉄原料と、石炭、コークス、微粒カーボン等の還元材とは、予めホッパー1等に格納されている。酸化鉄原料及び還元材は、予め設定された配合比となるように配合されて、粉砕機2に装入される。   First, iron oxide raw materials such as iron dust (iron oxide powder), iron ore, and powder ore, and reducing materials such as coal, coke, and fine carbon are stored in the hopper 1 and the like in advance. The iron oxide raw material and the reducing material are blended so as to have a preset blending ratio and charged into the pulverizer 2.

ボールミル等の振動ミルに代表される粉砕機2は、装入された酸化鉄原料及び還元材を、混合しながら所定の粒径まで粉砕する。粉砕後の酸化鉄原料及び還元材の粒径は、還元鉄の製造に用いられる回転炉床炉、流動床炉、シャフト炉等の固体還元炉に適した値とすることができる。粉砕後の酸化鉄原料及び還元材からなる混合物は、混練機3に運搬される。   A crusher 2 typified by a vibration mill such as a ball mill crushes the charged iron oxide raw material and the reducing material to a predetermined particle size while mixing them. The particle diameters of the iron oxide raw material and the reducing material after pulverization can be set to values suitable for a solid reduction furnace such as a rotary hearth furnace, a fluidized bed furnace, and a shaft furnace used for producing reduced iron. The mixture of the pulverized iron oxide raw material and the reducing material is conveyed to the kneader 3.

混練機3は、粉砕機2により所定の粒径に粉砕された混合物を混練する。また、混練機3は、混合物の混練に際して、還元鉄の製造に用いる固体還元炉に適した水分量となるまで混合物に加水を行う調湿処理を施してもよい。混練機3の一例として、例えば、ミックスマーラー等を挙げることができる。混練機3によって混練された混合物は、成型機4に搬送される。   The kneader 3 kneads the mixture pulverized to a predetermined particle size by the pulverizer 2. Moreover, the kneading machine 3 may perform a humidity control process for adding water to the mixture until the water content is suitable for a solid reduction furnace used for producing reduced iron. As an example of the kneading machine 3, for example, a mix muller can be cited. The mixture kneaded by the kneader 3 is conveyed to the molding machine 4.

パンペレタイザー(皿型造粒機)、ダブルロール圧縮機(ブリケット製造機)、押し出し成型機等の成型機4は、酸化鉄原料及び還元材を含む混合物を成型し、例えばペレットのような塊成化物とする。ここで、塊成化物とは、ペレット、ブリケット、押し出し成型して裁断した成型品、粒度調整された塊状物等の粒状物・塊状物をいう。成型機4は、後述する乾燥・加熱還元後、例えば熱間にて溶解炉7に装入する際、炉内上昇ガス流で飛散しない程度の粒径以上の大きさとなるように、上記混合物を塊成化する。生成された塊成化物は、乾燥炉5へと装入される。   A molding machine 4 such as a pan pelletizer (dish granulator), a double roll compressor (briquette making machine), and an extrusion molding machine molds a mixture containing an iron oxide raw material and a reducing material, and agglomerates such as pellets. It is a chemical. Here, the agglomerated material refers to pellets, briquettes, extruded products that have been cut by extrusion molding, and granular materials / agglomerated materials such as mass-adjusted agglomerated materials. When the molding machine 4 is dried and heat-reduced, which will be described later, for example, when charged into the melting furnace 7 in the hot state, the above mixture is adjusted so as to have a size larger than the particle size so as not to be scattered by the rising gas flow in the furnace. Agglomerates. The produced agglomerated material is charged into the drying furnace 5.

乾燥炉5は、塊成化物を乾燥して、後述する加熱還元工程に適した水分含有率(換言すれば、還元鉄の製造に用いる固体還元炉ごとに適した水分含有率:例えば、1%以下)となるようにする。所定の水分含有率となった塊成化物は、後述する固体還元炉6へと搬送される。   The drying furnace 5 dries the agglomerated material and has a moisture content suitable for the heating and reducing process described later (in other words, a moisture content suitable for each solid reduction furnace used for producing reduced iron: for example, 1% And so on. The agglomerated product having a predetermined moisture content is conveyed to a solid reduction furnace 6 to be described later.

例えば回転炉床炉(Rotary Hearth Furnace:RHF)、流動床炉、シャフト炉等のような固体還元炉6は、装入された塊成化物を、LNGバーナーやCOGバーナー等の加熱雰囲気で加熱および還元し、還元鉄とする。固体還元炉は、塊成化物を例えば1000〜1300℃程度まで加熱して塊成化物の還元処理を行い、還元鉄を製造する。製造された還元鉄は、溶解炉7に搬送される。溶解炉7では、固体還元炉6で製造された還元鉄を溶解し、溶銑を生成する。生成された溶銑は、脱硫/脱炭工程、二次精錬工程、連続鋳造工程、圧延工程等を経て、各種鉄鋼製品へと加工されることとなる。   For example, the solid reduction furnace 6 such as a rotary hearth furnace (RHF), a fluidized bed furnace, a shaft furnace, etc., heats the agglomerate charged in a heating atmosphere such as an LNG burner or a COG burner. Reduce to iron reduced. The solid reduction furnace heats the agglomerate to, for example, about 1000 to 1300 ° C. to reduce the agglomerate and produce reduced iron. The manufactured reduced iron is conveyed to the melting furnace 7. In the melting furnace 7, the reduced iron produced in the solid reduction furnace 6 is melted to produce hot metal. The produced hot metal is processed into various steel products through a desulfurization / decarburization process, a secondary refining process, a continuous casting process, a rolling process, and the like.

(マイクロ波を用いた乾燥方法の概略)
以上のような還元鉄の製造工程において、通常、乾燥炉5は、熱風を用いて塊成化物を乾燥させるトンネル状の炉が用いられる。この乾燥炉5の内部には、通常、ブリケット等の塊成化物が例えば高さ250mm程度となるまで装入され、炉内を網目状の金属コンベアで搬送される。搬送される個々の塊成化物は、還元炉や溶解炉の型式等によって様々な大きさのものがあるが、例えば10φ〜20φ程度の概球形状のものや、30φ〜50φ×厚み25mm程度の大きさであり、高さ250mm程度まで積層されることで、網目状コンベアには、約300kg/mの荷重がかかる。この搬送の過程で、熱風によって塊成化物中の水分が除去され、塊成化物の水分含有率が所望の値となるように制御される。また、先だって説明したように、塊成化物中に含まれる石炭成分の発火を防止するために、使用する熱風は約200℃以下とする制約がある。
(Outline of drying method using microwaves)
In the manufacturing process of reduced iron as described above, the drying furnace 5 is usually a tunnel-shaped furnace that dries the agglomerated material using hot air. Inside the drying furnace 5, normally, agglomerates such as briquettes are charged until the height reaches, for example, about 250 mm, and the inside of the furnace is conveyed by a mesh-like metal conveyor. Each agglomerated material to be conveyed has various sizes depending on the type of the reduction furnace or melting furnace, for example, a roughly spherical shape of about 10φ to 20φ, or 30φ to 50φ × thickness of about 25 mm. The load is about 300 kg / m 2 on the mesh conveyor by being stacked up to about 250 mm in height. In the course of this conveyance, the moisture in the agglomerated material is removed by hot air, and the moisture content of the agglomerated material is controlled to a desired value. In addition, as described above, in order to prevent ignition of coal components contained in the agglomerated material, there is a restriction that the hot air used is about 200 ° C. or less.

しかしながら、本発明者らが乾燥炉内の水分の残存状況を調査した結果、図2に模式的に示したように、上方からの熱風による乾燥では、塊成化物層の上層部位は乾燥するものの、下層部位(網目状コンベアに近い部位)では水分の残留量が大きく、下層部位の塊成化物は、乾燥不良となっていることが多いことが明らかとなった。このような要因のために、塊成化物の平均乾燥化率は歩留まりが低下することとなり、乾燥度合いを高めるために、乾燥時間を長くしなければならなくなる。   However, as a result of investigating the remaining state of moisture in the drying furnace by the present inventors, as schematically shown in FIG. 2, in the drying with hot air from above, the upper layer part of the agglomerate layer is dried. In the lower layer portion (portion close to the mesh conveyor), it was revealed that the residual amount of water is large, and the agglomerated material in the lower layer portion is often poorly dried. Due to such factors, the yield of the average drying rate of the agglomerated material decreases, and the drying time must be lengthened to increase the degree of drying.

そこで、本発明者らは、塊成化物層の下層部位を選択的に加熱する方法について鋭意検討を行った。かかる検討において懸案事項となった事象は、例えば以下のようなものである。   Therefore, the present inventors have intensively studied a method for selectively heating the lower layer portion of the agglomerate layer. For example, the following are the events that have become a concern in this study.

すなわち、乾燥炉の床面は金属を用いた網目状のコンベアとなっているため、単にコンベアの下方からマイクロ波を照射した場合には、照射したマイクロ波がコンベアで反射されてしまい、塊成化物を加熱することはできない。また、コンベアの材質を、例えばテフロン(登録商標)やナイロンのようにマイクロ波の吸収が少ない材質に変更することも考えられるが、このような材質は金属網ベルトに比べて高価であり、設備費用が高額になるとともに、約300kg/mという荷重に耐えることができない。また、マイクロ波を上方から照射する場合であっても、塊成化物層の上下を乾燥炉内で反転させることで以前は下層に位置していた塊成化物を加熱することができるかもしれないが、このような上下反転を実施してしまうと、塊成化物が互いに衝突することにより砕けてしまい、塊成化物が粉化してしまうという問題が生じうる。
In other words, the floor surface of the drying furnace is a mesh-like conveyor using metal, so if microwaves are simply irradiated from below the conveyor, the irradiated microwaves are reflected by the conveyor and agglomerated. The chemical cannot be heated. It is also conceivable to change the material of the conveyor to a material that absorbs less microwaves, such as Teflon (registered trademark) or nylon, but such a material is more expensive than a metal mesh belt, The cost is high and the load of about 300 kg / m 2 cannot be withstood. In addition, even when microwaves are irradiated from above, the agglomerate previously located in the lower layer may be heated by inverting the agglomerate layer in the drying furnace. However, if such an upside down is carried out, the agglomerated product may be crushed by colliding with each other, and the agglomerated product may be pulverized.

従って、塊成化物のようなある程度の硬度を有している被乾燥体が炉内を動いている(すなわち、被乾燥体が静止していない)状況下において塊成化物を十分に乾燥させるために、例えばkWクラスの高出力のマイクロ波を、マイクロ波照射部材の耐摩耗性等を維持しながら効率良く塊成化物の下層部位に対して照射することが可能な方法を検討する必要があった。   Therefore, in order to sufficiently dry the agglomerated material under the condition that the material to be dried such as agglomerated material is moving in the furnace (that is, the material to be dried is not stationary). In addition, it is necessary to study a method that can efficiently irradiate the lower part of the agglomerate with high-power microwave of kW class, for example, while maintaining the wear resistance of the microwave irradiation member. It was.

その結果、図3に模式的に示したように、塊成化物層の下層部位に対して網目状コンベアを介さずにマイクロ波を供給することによって、マイクロ波加熱により下層に位置する塊成化物を選択的に加熱することが可能な4種類の方法に想到した。   As a result, as schematically shown in FIG. 3, the agglomerate located in the lower layer by microwave heating is supplied to the lower layer part of the agglomerate layer without passing through the mesh conveyor. The inventors have conceived four types of methods capable of selectively heating the above.

図3に模式的に示したような乾燥方法を用いることにより、塊成化物層の下層部位の乾燥進行を改善し、塊成化物の平均乾燥化率を向上させ、乾燥時間の短縮を図ることが可能となり、ひいては、乾燥工程の生産性を向上させることができる。   By using the drying method schematically shown in FIG. 3, the drying progress of the lower layer portion of the agglomerated layer is improved, the average drying rate of the agglomerated material is improved, and the drying time is shortened. As a result, productivity of the drying process can be improved.

本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置及びマイクロ波乾燥方法について説明するに先立ち、本発明者らによるマイクロ波加熱を利用した塊成化物の乾燥方法に対する各種の検討結果について、図4及び図5を参照しながら、具体的に説明する。   Prior to describing the microwave drying apparatus and the microwave drying method according to the embodiment of the present invention, various examination results on the method for drying an agglomerate using microwave heating by the present inventors will be described with reference to FIGS. This will be specifically described with reference to FIG.

<マイクロ波による加熱が及ぶ範囲についての検討>
本発明者らは、マイクロ波による加熱が及ぶ範囲について検討するために、以下のような実験を行った。図4は、塊成化物(ブリケット)に対してマイクロ波を上方から照射した場合について、マイクロ波加熱が及ぶ範囲を検証するための実験装置を模式的に示したものである。
<Examination of the range covered by microwave heating>
The present inventors conducted the following experiment in order to examine the range covered by microwave heating. FIG. 4 schematically shows an experimental apparatus for verifying the range covered by microwave heating when the agglomerate (briquette) is irradiated with microwaves from above.

図4に示したように、本発明者らは、金属製の容器に40φ×20mm程度の未乾燥ブリケット(実際の操業で用いられるもの)を積層し、チャンバー内に配置した。この際、金属製容器の略中央部分に位置するブリケットに熱電対を挿入するとともに、それぞれの層と層との間(例えば、図4下図における層A−層B間、層B−層C間・・・等)にも熱電対を設置し、温度上昇の様子をモニターできるようにした。その上で、2.45GHzのマイクロ波を照射可能な3.0kWマイクロ波発振機と、チャンバーへの入射マイクロ波出力と反射マイクロ波出力とを計測可能なパワーモニタと、反射マイクロ波を低減させるための自動整合器とを導波管で接続し、自動整合器から出力されるマイクロ波を、導波管を介してチャンバーの上方から照射した。この実験において、マイクロ波の入射電力は600Wであり、マイクロ波の照射時間は60秒とした。   As shown in FIG. 4, the present inventors laminated an undried briquette (used in actual operation) of about 40φ × 20 mm on a metal container and placed it in the chamber. At this time, a thermocouple is inserted into a briquette located at a substantially central portion of the metal container, and between each layer (for example, between layer A and layer B, between layer B and layer C in the lower diagram of FIG. 4). ... etc.) was also equipped with a thermocouple to monitor the temperature rise. In addition, a 3.0 kW microwave oscillator capable of radiating a 2.45 GHz microwave, a power monitor capable of measuring the incident microwave output and reflected microwave output to the chamber, and reducing the reflected microwave For this purpose, a microwave output from the automatic aligner was irradiated from above the chamber through the waveguide. In this experiment, the microwave incident power was 600 W, and the microwave irradiation time was 60 seconds.

その結果、図4下図に示した層Aに位置するブリケットに挿入した熱電対、及び、層A−層B間に挿入した熱電対では、明らかな温度上昇が確認され、層Bに位置するブリケットでも、層Aに位置するブリケット程ではないものの温度上昇が確認された。しかしながら、層Cよりも下層に位置するブリケットでは、温度上昇が確認できなかった。この実験結果は、塊成化物の上方からマイクロ波を照射した場合には、マイクロ波による加熱が及ぶ範囲は、せいぜい最表層から2層目までであることを示している。   As a result, in the thermocouple inserted in the briquette located in the layer A shown in the lower diagram of FIG. 4 and the thermocouple inserted between the layers A and B, a clear temperature rise was confirmed, and the briquette located in the layer B was confirmed. However, although it was not as high as the briquette located in the layer A, an increase in temperature was confirmed. However, in the briquettes located below the layer C, no temperature increase could be confirmed. This experimental result indicates that when microwaves are irradiated from above the agglomerated material, the range of heating by microwaves is at most from the outermost layer to the second layer.

ところで、物質に吸収される単位体積あたりのマイクロ波のエネルギーPabsは、以下の式11のように表される。以下の式11を参照するとわかるように、加熱される物質(被加熱物質)に吸収される単位体積あたりのマイクロ波のエネルギーPabsは、被加熱物質の導電率、誘電率及び透磁率に依存していることがわかる。従って、下記式11で表されるPabsは、被加熱物質のマイクロ波の吸収効率に関係する量であるともいえる。 By the way, the microwave energy P abs per unit volume absorbed by the substance is expressed as the following Expression 11. As can be seen by referring to Equation 11 below, the microwave energy P abs per unit volume absorbed by the substance to be heated (substance to be heated) depends on the conductivity, dielectric constant and permeability of the substance to be heated. You can see that Therefore, it can be said that P abs represented by the following formula 11 is an amount related to the microwave absorption efficiency of the heated material.

Figure 0005831413
Figure 0005831413

ここで、上記式11において、
σ :被加熱物質の導電率 [S/m]
f :マイクロ波の周波数 [Hz]
ε:真空中の誘電率 [F/m]
ε”:被加熱物質の比誘電率の虚数部
μ:真空中の透磁率 [H/m]
μ”:被加熱物質の比透磁率の虚数部
E :マイクロ波により形成される電界強度 [V/m]
H :マイクロ波により形成される磁界強度 [A/m]
π :円周率
である。
Here, in Equation 11 above,
σ: Conductivity of heated material [S / m]
f: Microwave frequency [Hz]
ε 0 : dielectric constant in vacuum [F / m]
ε ″: Imaginary part of relative permittivity of heated material μ 0 : Permeability in vacuum [H / m]
μ ”: Imaginary part of relative permeability of heated material E: Electric field strength formed by microwave [V / m]
H: intensity of magnetic field formed by microwave [A / m]
π: Pi ratio.

以下に、塊成化物の原料となる酸化鉄及び炭素材(還元材)と、一般的に使用される耐火炉材とについて、比誘電率の虚数部ε”の値をまとめて示す。   The values of the imaginary part ε ″ of the relative dielectric constant are collectively shown below for the iron oxide and carbon material (reducing material) that are the raw materials of the agglomerated material and the refractory furnace materials that are generally used.

比誘電率の虚数部ε”
・代表的な耐火炉材であるアルミナ:0.004〜0.01
・粉状の炭素粉:10〜50
・酸化鉄:0.1〜10
Imaginary part of dielectric constant ε ”
Alumina, which is a typical refractory furnace material: 0.004 to 0.01
・ Powdered carbon powder: 10-50
・ Iron oxide: 0.1-10

上記より明らかなように、塊成化物の原料となる酸化鉄及び炭素材は、乾燥炉等において一般的に使用される耐火炉材に対して比誘電率の虚数部ε”の値が大きく、酸化物及び炭素材(還元材)にマイクロ波のエネルギーをより多く吸収させることが可能である。また、酸化鉄及び炭素粉の値に比べ、代表的な耐火炉材であるアルミナの値は、1000分の1程度の小さな値となっており、耐火炉材は、マイクロ波のエネルギーを多く吸収しないことがわかる。従って、塊成化物が挿入された炉内でマイクロ波を照射した場合、耐火炉材で被覆されている炉壁等へのエネルギー供給は少なく、炉内温度の上昇を抑制したまま原料である塊成化物の温度のみを、効率よく上昇させることが可能となる。   As is clear from the above, the iron oxide and carbon material used as the raw material for the agglomerate have a large value of the imaginary part ε ″ of the relative dielectric constant relative to the refractory furnace material generally used in a drying furnace or the like, The oxide and carbon material (reducing material) can absorb more microwave energy, and the value of alumina, which is a typical refractory furnace material, compared to the values of iron oxide and carbon powder, The value is about 1/1000, and it can be seen that the refractory furnace material does not absorb much microwave energy, so when the microwave is irradiated in the furnace in which the agglomerates are inserted, There is little energy supply to the furnace wall etc. which are coat | covered with the furnace material, and it becomes possible to raise only the temperature of the agglomerate which is a raw material efficiently, suppressing the raise in furnace temperature.

しかしながら、まさに上記で説明したような特徴により、図4に示したようなマイクロ波を炉内の自由空間に照射するという実験状況では、上方から照射されたマイクロ波が上層部位に位置する塊成化物に非常に良く吸収されてしまい、乾燥促進のために熱供給を必要とする下層部位にマイクロ波が浸透しないと考えられる。従って、本発明者らは、従来のように、炉天井部や側壁や炉底面から炉内の空間に向かってマイクロ波を照射した場合には、下層部位に位置する塊成化物を加熱することはできないと判断した。   However, in the experimental situation where the microwave as shown in FIG. 4 is irradiated to the free space in the furnace due to the characteristics as described above, the microwave irradiated from above is agglomerated in the upper layer region. It is considered that the microwave does not penetrate into the lower layer portion that needs to be supplied with heat to promote drying and is absorbed by the chemicals very well. Therefore, the present inventors, as in the prior art, heat the agglomerate located in the lower layer part when microwaves are irradiated from the furnace ceiling, side walls, or furnace bottom toward the space in the furnace. Judged that it is not possible.

ところで、マイクロ波が誘電損失により物質に吸収されると、マイクロ波のエネルギーは熱に変換されて、結果的にマイクロ波を吸収した物質が加熱されることとなる。この際、マイクロ波がどのくらいまで物質の内部に浸透するかは、以下の式12で算出することが可能である。   By the way, when the microwave is absorbed by the material due to dielectric loss, the energy of the microwave is converted into heat, and as a result, the material that has absorbed the microwave is heated. At this time, how much the microwave penetrates into the substance can be calculated by the following equation 12.

Figure 0005831413
Figure 0005831413

ここで、上記式12において、
δ :マイクロ波の浸透深さ [cm]
λ :自由空間におけるマイクロ波の波長 [cm]
ε’ :物質の比誘電率(実部)
tan δ:物質の誘電正接
である。
また、tan δは、物質の誘電率ε’及び誘電損失係数ε”を用いて、(ε’/ε”)で算出することが可能である。
Here, in the above equation 12,
δ: microwave penetration depth [cm]
λ: wavelength of microwave in free space [cm]
ε ': relative permittivity of the substance (real part)
tan δ: the dielectric loss tangent of the substance.
Further, tan δ can be calculated by (ε r ′ / ε r ″) using the dielectric constant ε r ′ and the dielectric loss coefficient ε r ″ of the substance.

本発明者らによる更なる実験の結果、ブリケットは30φ〜50φ×厚み25mmの塊状であり、各ブリケットの間に空隙を持っていること、及び、搬送中のブリケットでは各ブリケットの間の空隙の状態が変化するため、マイクロ波加熱範囲が拡大し、上記式12で求めた浸透深さδの10倍までの範囲が実効的な加熱範囲(以下、δeffとも表記する。)であることが明らかとなった。ブリケットの物性値から上記浸透深さδを算出すると、その大きさは、約1cm程度となるため、マイクロ波加熱による実効的な加熱範囲δeffは、約10cm程度となる。従って、側面からのマイクロ波照射では、操業で用いられる幅2〜2.5m程度、搬送距離20〜30m程度の乾燥炉の下層部全体を加熱することは出来ないことも明らかとなった。 As a result of further experiments by the present inventors, the briquette is a lump of 30φ to 50φ × thickness 25 mm, and there is a gap between each briquette, and in the briquette being transported, the gap between each briquette Since the state changes, the microwave heating range is expanded, and the range up to 10 times the penetration depth δ obtained by Equation 12 is an effective heating range (hereinafter also referred to as δ eff ). It became clear. When the penetration depth δ is calculated from the physical property values of the briquette, the magnitude is about 1 cm, so the effective heating range δ eff by microwave heating is about 10 cm. Therefore, it was also clarified that microwave irradiation from the side face cannot heat the entire lower layer of the drying furnace having a width of about 2 to 2.5 m and a transport distance of about 20 to 30 m used in the operation.

そこで、本発明者らは、上記のような実験により得られた知見に基づいて更なる検討を行った結果、乾燥炉の下層部位全体を加熱することが可能なマイクロ波の照射方法に想到し、以下で説明するようなマイクロ波乾燥装置及びマイクロ波乾燥方法に想到したのである。   Therefore, as a result of further studies based on the knowledge obtained by the experiments as described above, the present inventors have come up with a microwave irradiation method capable of heating the entire lower layer portion of the drying furnace. The inventors have arrived at a microwave drying apparatus and a microwave drying method as described below.

図5は、塊成化物の乾燥後の水分量(%)と塊成化物の圧潰強度との関係を模式的に示したグラフ図である。塊成化物を製造するにあたっては、コーンスターチ等のデンプン系糊剤をバインダーとして使用し、求められる強度を実現するが、デンプン系糊剤は、図5に例示したように乾燥する程強度が高くなる。そのため、以下で説明するような方法により塊成化物全体の乾燥率を向上させることによって、バインダー量を変更することなく、塊成化物の圧潰強度を上昇させることができる。その結果、搬送中に砕けて使用できなくなる塊成化物の量を減少させることができ、歩留まりの向上を図ることができる。また、乾燥率を向上させることで、同じ強度を得るために添加すべきバインダーの量を減少させることが可能であるため、製造コストの削減を図ることも可能となる。   FIG. 5 is a graph schematically showing the relationship between the moisture content (%) after drying the agglomerated material and the crushing strength of the agglomerated material. In producing the agglomerated material, starch-based paste such as corn starch is used as a binder to achieve the required strength. The starch-based paste increases in strength as it is dried as illustrated in FIG. . Therefore, the crushing strength of the agglomerated product can be increased without changing the binder amount by improving the drying rate of the entire agglomerated product by the method described below. As a result, it is possible to reduce the amount of agglomerated material that cannot be used by being crushed during transportation, and the yield can be improved. Further, by improving the drying rate, it is possible to reduce the amount of the binder to be added in order to obtain the same strength, and thus it is possible to reduce the manufacturing cost.

(使用するマイクロ波について)
続いて、本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置及びマイクロ波乾燥方法に用いられるマイクロ波について、簡単に説明する。
(About the microwave used)
Next, a microwave used in the microwave drying apparatus and the microwave drying method according to the embodiment of the present invention will be briefly described.

マイクロ波は、一般的には、波長1mm〜1m、周波数300MHz〜300GHzの電磁波をいう。しかしながら、本実施形態に係る塊成化物の加熱方法で着目しているように、マイクロ波を加熱手段として用いる(いわゆるマイクロ波加熱を行う)場合には、マイクロ波とは、いわゆるISM(Industry−Science−Medical)バンドに属する周波数帯域の電磁波を指す。   The microwave generally refers to an electromagnetic wave having a wavelength of 1 mm to 1 m and a frequency of 300 MHz to 300 GHz. However, as noted in the method for heating an agglomerate according to the present embodiment, when microwaves are used as heating means (so-called microwave heating is performed), microwaves are so-called ISM (Industry- Science-Medical) refers to an electromagnetic wave in a frequency band belonging to the band.

以下で説明する本発明の実施形態では、IMSバンドに属する周波数を有する電磁波であれば特に限定されず、例えば、2.45GHz帯(2.40GHz〜2.50GHz)、5.8GHz帯(5.725GHz〜5.875GHz)、及び、24GHz帯(24.0GHz〜24.25GHz)に属する周波数等を適宜選択することが可能である。しかしながら、マイクロ波の被加熱物内部への浸透は、上記式12で表わされるようにマイクロ波の波長に比例するため、上記ISMバンドのマイクロ波では、2.45GHz帯の浸透深さδが一番大きく、したがって数少ない同軸アンテナあるいは導波管の本数、乾燥炉全幅にわたって原料ブリケットの加熱を行うことができる。また、2.45GHzは電子レンジやその他のマイクロ波加熱応用に広く用いられており装置が安価である点や、発振機1台で数十kWまでの大出力の放射が可能である点などから、kWクラスの大出力が求められる本発明の設備コストとしても、他の2種の周波数の装置よりも安価に導入することができる。このため、本発明に用いるISMバンドのマイクロ波装置としては、2.45GHzのマイクロ波を発振可能なものが好ましい。   In the embodiment of the present invention described below, there is no particular limitation as long as the electromagnetic wave has a frequency belonging to the IMS band. For example, a 2.45 GHz band (2.40 GHz to 2.50 GHz), a 5.8 GHz band (5. 725 GHz to 5.875 GHz) and frequencies belonging to the 24 GHz band (24.0 GHz to 24.25 GHz) can be selected as appropriate. However, since the penetration of microwaves into the object to be heated is proportional to the wavelength of the microwaves as represented by the above equation 12, the penetration depth δ in the 2.45 GHz band is one for the microwaves in the ISM band. The raw material briquette can be heated over the entire number of coaxial antennas or waveguides and the entire width of the drying furnace. In addition, 2.45 GHz is widely used for microwave ovens and other microwave heating applications, and the device is inexpensive, and it is possible to radiate high power up to several tens of kW with one oscillator. Also, the equipment cost of the present invention that requires a large output of kW class can be introduced at a lower cost than the other two frequency devices. For this reason, the ISM band microwave device used in the present invention is preferably capable of oscillating 2.45 GHz microwave.

(マイクロ波乾燥装置の構成について)
次に、図6を参照しながら、本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置の構成について、詳細に説明する。図6は、本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置の構成を説明するための説明図である。
(About the configuration of the microwave dryer)
Next, the configuration of the microwave drying apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the microwave drying apparatus according to the embodiment of the present invention.

本実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10は、粉体又は小塊状の原料を網目状コンベアで搬送する過程で、この原料の上方から熱風を吹き付けて当該熱風を原料の上方から下方へと通過させることにより、原料中に含まれる水分を低減させる熱風式のトンネル乾燥炉に対して利用されるものである。   The microwave drying apparatus 10 according to the present embodiment blows hot air from above the raw material and passes the hot air from the upper side to the lower side of the raw material in the process of conveying the powder or small block raw material by a mesh conveyor. Thus, it is used for a hot-air type tunnel drying furnace that reduces moisture contained in the raw material.

本実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10は、図6に示したように、マイクロ波発振機101と、サーキュレータ103と、自動整合器107と、マイクロ波照射部材109と、を主に備え、これらの機器が導波管111により接続されている。なお、図6では、導マイクロ波照射部材109や導波管111等といった各部材を支持する支持機構は、図示していない。   As shown in FIG. 6, the microwave drying apparatus 10 according to the present embodiment mainly includes a microwave oscillator 101, a circulator 103, an automatic matching unit 107, and a microwave irradiation member 109. Are connected by a waveguide 111. In FIG. 6, a support mechanism for supporting each member such as the microwave guiding member 109 and the waveguide 111 is not shown.

マイクロ波発振機101は、例えばISMバンドに属する周波数を有するマイクロ波を発振する機器である。このマイクロ波発振機101は、kWクラスの出力を有するマイクロ波を発振可能な機器であることが好ましい。このマイクロ波発振機101により、例えば2.45GHz帯に属する周波数のマイクロ波が、後述するサーキュレータ103へと出力されることとなる。このマイクロ波発振機101は、公知のものを適宜選択して使用することが可能である。   The microwave oscillator 101 is a device that oscillates a microwave having a frequency belonging to, for example, an ISM band. The microwave oscillator 101 is preferably a device capable of oscillating microwaves having a kW class output. For example, a microwave having a frequency belonging to a 2.45 GHz band is output to the circulator 103 described later by the microwave oscillator 101. As this microwave oscillator 101, a publicly known one can be appropriately selected and used.

サーキュレータ103は、例えば磁石を利用したマイクロ波の進行制御を行うことで、サーキュレータ103に入力されるマイクロ波を、マイクロ波発振機101から出力された入射波と、後述する自動整合器107側から戻ってきた反射波とに分離する。サーキュレータ103は、分離した入射マイクロ波を後述する自動整合器107側へと導波するとともに、反射マイクロ波を、アイソレータ105の側へと導波する。これにより、反射マイクロ波は、アイソレータ105内に設けられたダミー負荷(例えば、水など)に吸収され、マイクロ波発振機101側に戻らないようにすることができる。このようなサーキュレータ103を設けることにより、本実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10では、安定したマイクロ波の出力を行うことができる。このサーキュレータ103は、公知のものを適宜選択して使用することが可能である。   The circulator 103 performs a microwave progress control using, for example, a magnet, so that the microwave input to the circulator 103 is changed from the incident wave output from the microwave oscillator 101 to the automatic matching unit 107 described later. It separates into the reflected wave that has returned. The circulator 103 guides the separated incident microwave toward the automatic matching unit 107 described later, and guides the reflected microwave toward the isolator 105 side. Thereby, the reflected microwave can be absorbed by a dummy load (for example, water) provided in the isolator 105 and can be prevented from returning to the microwave oscillator 101 side. By providing such a circulator 103, the microwave drying apparatus 10 according to the present embodiment can output a stable microwave. As this circulator 103, a known circulator can be appropriately selected and used.

自動整合器107は、入射側のインピーダンスと、負荷側(すなわち、塊成化物からなる原料層側)のインピーダンスとの整合を取ることで負荷側からの反射波を低減し、反射波をほぼゼロとする機器である。この自動整合器107は、反射電界の位相及び強度を測定し、インピーダンス整合を自動で行うことで、上記のような反射波の低減を実現する。   The automatic matching unit 107 reduces the reflected wave from the load side by matching the impedance on the incident side with the impedance on the load side (that is, the raw material layer side made of agglomerated material), and the reflected wave is almost zero. It is a device. The automatic matching unit 107 measures the phase and intensity of the reflected electric field and automatically performs impedance matching, thereby realizing the reduction of the reflected wave as described above.

本実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10の乾燥対象は、乾燥炉5内を搬送されている塊成化物等の小塊原料である。そのため、移動している小塊原料と後述するマイクロ波照射部材109との接触状況は絶えず変化し、負荷側のインピーダンスが変動するため、マイクロ波の照射効率は変動することとなる。自動整合器107を設けて負荷側のインピーダンスにあわせた自動整合処理を実現することで、後述するマイクロ波照射部材109から、マイクロ波エネルギーを、安定して効率良く原料層に照射することが可能となる。   The object to be dried by the microwave drying apparatus 10 according to the present embodiment is a small lump raw material such as an agglomerated material being conveyed in the drying furnace 5. Therefore, the contact state between the moving small lump material and the microwave irradiation member 109 to be described later constantly changes, and the impedance on the load side changes, so that the microwave irradiation efficiency changes. By providing an automatic matching unit 107 and realizing automatic matching processing according to the impedance on the load side, it is possible to stably and efficiently irradiate the raw material layer with microwave energy from the microwave irradiation member 109 described later. It becomes.

マイクロ波照射部材109は、熱風式の乾燥炉5において塊成化物からなる原料層の下層部位を選択的に加熱するために、マイクロ波を原料層の下層部位へと照射する部材である。このマイクロ波照射部材109の構成については、以下で改めて詳細に説明する。   The microwave irradiation member 109 is a member that irradiates the microwave to the lower layer portion of the raw material layer in order to selectively heat the lower layer portion of the raw material layer made of agglomerated material in the hot air drying furnace 5. The configuration of the microwave irradiation member 109 will be described in detail later.

導波管111は、マイクロ波を導波して所望の箇所へと導く管である。この導波管111の形状については、マイクロ波の導波特性等を考慮して適宜決定すればよく、導波管111自体についても、使用するマイクロ波の周波数や出力強度等に応じて、公知のものを適宜選択することができる。   The waveguide 111 is a tube that guides a microwave to a desired location. The shape of the waveguide 111 may be appropriately determined in consideration of the waveguide characteristics of the microwave, etc., and the waveguide 111 itself also depends on the frequency and output intensity of the microwave to be used. A well-known thing can be selected suitably.

(第1の参考形態)
<マイクロ波照射部材の構成について>
続いて、図7〜図12を参照しながら、本発明の第1の参考形態に係るマイクロ波照射部材の構成について、詳細に説明する。図7〜図12は、本参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。
(First reference form)
<Configuration of microwave irradiation member>
Then, the structure of the microwave irradiation member which concerns on the 1st reference form of this invention is demonstrated in detail, referring FIGS. 7-12. 7-12 is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on this reference form.

図7に例示したように、本参考形態では、中空の金属管である導波管111を、マイクロ波照射部材109として利用し、図7において紙面奥行き方向に搬送されている塊成化物からなる原料層に対して、導波管111が乾燥炉5の上方から挿入される。また、図7では、説明を分かり易くするために、乾燥炉5に挿入される導波管111のうちの1本のみを記載しているが、乾燥炉5には、複数個の導波管111が上方から挿入される。この導波管111は、網目状コンベアからなる乾燥炉5の底面に対して略垂直となるように挿入される。   As illustrated in FIG. 7, in the present embodiment, the waveguide 111 that is a hollow metal tube is used as the microwave irradiation member 109 and is formed of an agglomerated material that is conveyed in the depth direction of the paper in FIG. 7. A waveguide 111 is inserted into the raw material layer from above the drying furnace 5. In FIG. 7, only one of the waveguides 111 inserted into the drying furnace 5 is shown for easy understanding, but the drying furnace 5 includes a plurality of waveguides. 111 is inserted from above. The waveguide 111 is inserted so as to be substantially perpendicular to the bottom surface of the drying furnace 5 formed of a mesh conveyor.

マイクロ波照射部材109として利用される導波管111の断面形状(原料層の搬送方向と平行な方向での断面形状)や断面の大きさは、所望の周波数及び強度を有するマイクロ波を導波することが可能な形状及び大きさとなるように適宜決定することが可能であり、例えば断面形状を矩形状(方形導波管)や円形状(円形導波管)とすることが好ましい。   The cross-sectional shape of the waveguide 111 used as the microwave irradiation member 109 (cross-sectional shape in a direction parallel to the conveying direction of the raw material layer) and the size of the cross-section guide microwaves having a desired frequency and intensity. For example, the cross-sectional shape is preferably rectangular (rectangular waveguide) or circular (circular waveguide).

特に、方形導波管においては、伝送可能なマイクロ波の自由空間における波長をλ、方形導波管の長辺の長さをaとした場合、以下の式13で表される関係を満足すればマイクロ波の基本波であるTE10モードの伝送が可能である。このとき、方形導波管の短辺bにはマイクロ波伝送に関するする制約が無く、導波管内の電界強度が内部媒質(内部気体)の絶縁破壊電圧を超えない条件下において短辺bを小さくすることができる。従って、方形導波管においては、乾燥炉中に挿入する際に搬送方向と概垂直に設置する短辺に当たる導波管の幅を、円筒導波管よりも十分に小さくすることが可能である。すなわち、方形導波管においては、導波管挿入によるブリケットの搬送への影響を小さくすることができ、本参考形態においては、円筒導波管を用いるよりも方形導波管を用いる方が好ましい。   In particular, in a rectangular waveguide, when the wavelength in a free space of a microwave that can be transmitted is λ and the length of the long side of the rectangular waveguide is a, the relationship expressed by the following Expression 13 is satisfied. For example, transmission in the TE10 mode, which is a fundamental wave of microwaves, is possible. At this time, the short side b of the rectangular waveguide has no restriction on microwave transmission, and the short side b is reduced under the condition that the electric field strength in the waveguide does not exceed the dielectric breakdown voltage of the internal medium (internal gas). can do. Therefore, in the rectangular waveguide, it is possible to make the width of the waveguide corresponding to the short side installed substantially perpendicular to the conveying direction when inserted into the drying furnace sufficiently smaller than that of the cylindrical waveguide. . That is, in the rectangular waveguide, the influence on the conveyance of the briquette due to the waveguide insertion can be reduced. In the present embodiment, it is preferable to use the rectangular waveguide rather than the cylindrical waveguide. .

λ/2<a<λ ・・・(式13)     λ / 2 <a <λ (Formula 13)

乾燥炉5の内部では塊成化物が搬送方向に向かって移動しているため、導波管111は、塊成化物の流れに対して抵抗とならないように(すなわち、塊成化物の流れに正対する面積が少なくなるように)原料層中に挿入される。例えば導波管111の断面形状が矩形状である場合、矩形状の長辺が搬送方向に対して略平行になり、かつ、矩形状の短辺が搬送方向に対して略直交するように、原料層に挿入される。また、塊成化物の搬送抵抗を軽減するために、導波管111は原料層の搬送方向下流側に下端を向けるように傾いて設置されていてもよい。   Since the agglomerated material is moving in the transport direction inside the drying furnace 5, the waveguide 111 is not resistant to the agglomerated material flow (i.e., the agglomerated material flow is not corrected). Inserted in the raw material layer (so that the area with respect to it is reduced). For example, when the cross-sectional shape of the waveguide 111 is rectangular, the long side of the rectangular shape is substantially parallel to the transport direction, and the short side of the rectangular shape is substantially orthogonal to the transport direction. Inserted into the raw material layer. Moreover, in order to reduce the conveyance resistance of the agglomerated material, the waveguide 111 may be inclined so that the lower end faces the downstream side in the conveyance direction of the raw material layer.

また、導波管111は、搬送中の塊成化物から受ける単位面あたりの荷重を考慮して、断面形状が荷重を受けて座屈変形しないような強度を有するように、銅(Cu)やアルミニウム(Al)や非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼(SUS)やこれらを含む合金等の各種金属を利用して製造される。また、導波管111自体を、乾燥炉5が設置されている場所の上部(例えば、天井など)に固定する場合には、導波管自体が塊成化物からの荷重を受けて座屈変形し、搬送方向に折れ曲がらないような強度を有することが好ましい。   In addition, the waveguide 111 takes into consideration the load per unit surface that is received from the agglomerated material being transferred, so that the cross-sectional shape has a strength that prevents buckling deformation due to the load. Manufactured using various metals such as aluminum (Al), nonmagnetic austenitic stainless steel (SUS), and alloys containing these. Further, when the waveguide 111 itself is fixed to the upper part (for example, the ceiling) of the place where the drying furnace 5 is installed, the waveguide itself receives a load from the agglomerated material and buckles and deforms. However, it is preferable to have strength that does not bend in the transport direction.

乾燥炉5の原料層内部は、下層部位において約80℃以上の温度を有し、約100%に近い湿度を有する高温多湿状態にあり、このような状況下で塊成化物が移動している。そのため、導波管111の内部に湿気が侵入することによるアーキングの発生を防止するとともに、導波管111の内部への粉塵の侵入を防止するために、乾燥空気や乾燥窒素や乾燥アルゴン等の防塵ガスを中空の導波管内部に導入して、導波管111に正圧がかかっている状態とすることが好ましい。   The inside of the raw material layer of the drying furnace 5 has a temperature of about 80 ° C. or higher at the lower layer portion and is in a high temperature and high humidity state having a humidity close to about 100%, and the agglomerated material is moving under such conditions. . Therefore, in order to prevent the occurrence of arcing due to moisture entering the inside of the waveguide 111 and to prevent the intrusion of dust into the inside of the waveguide 111, dry air, dry nitrogen, dry argon, etc. It is preferable to introduce dustproof gas into the hollow waveguide so that a positive pressure is applied to the waveguide 111.

また、マイクロ波照射部材109として用いられる導波管111の先端にセラミックスカバー113を設け、このセラミックスカバーの周囲からマイクロ波が放射されるようにすることで、導波管周囲の加熱範囲を広げるようにすることが好ましい。
ここで、セラミックスカバー113の形状は、図7に示すように、導波管109の断面形状が矩形の場合には直方体状とし、導波管109の断面形状が円形の場合には円柱状とすることが好ましい。
Further, a ceramic cover 113 is provided at the tip of the waveguide 111 used as the microwave irradiation member 109, and microwaves are radiated from the periphery of the ceramic cover, thereby widening the heating range around the waveguide. It is preferable to do so.
Here, as shown in FIG. 7, the shape of the ceramic cover 113 is a rectangular parallelepiped when the cross-sectional shape of the waveguide 109 is rectangular, and is cylindrical when the cross-sectional shape of the waveguide 109 is circular. It is preferable to do.

セラミックスカバー113は、加熱源であるマイクロ波の吸収が少なく、高温多湿状態でも利用可能であり、塊成化物との接触に耐えうる強度、耐摩耗性、加工性を備える無機材料セラミックスを用いて形成される。セラミックスカバー113に用いられる無機材料セラミックスは、マイクロ波の吸収特性に関与する誘電損失係数ε”が、0.02未満であることが好ましい。誘電損失係数ε”を0.02未満とすることで、マイクロ波吸収による無機材料セラミックスの自己発熱を抑制することが可能となる。 The ceramic cover 113 is made of an inorganic material ceramic that has a low absorption of microwaves as a heating source, can be used even in a high temperature and high humidity state, and has strength, wear resistance, and workability that can withstand contact with an agglomerated material. It is formed. The inorganic material ceramic used for the ceramic cover 113 preferably has a dielectric loss coefficient ε r ″ related to microwave absorption characteristics of less than 0.02. The dielectric loss coefficient ε r ″ is less than 0.02. This makes it possible to suppress self-heating of the inorganic material ceramics due to microwave absorption.

このような無機材料セラミックスの例として、アルミナ(Al)、窒化ケイ素(Si)、サイアロン(SiAlON、化学式:Si・Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)等がある。これらの無機材料セラミックスを単独で使用してセラミックスカバー113を製造してもよく、これらの無機材料セラミックスを混合してセラミックスカバー113を製造してもよい。 Examples of such inorganic material ceramics include alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), sialon (SiAlON, chemical formula: Si 3 N 4 · Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), Examples include boron nitride (BN). The ceramic cover 113 may be manufactured by using these inorganic material ceramics alone, or the ceramic cover 113 may be manufactured by mixing these inorganic material ceramics.

本参考形態では、導波管111の加熱範囲が原料層の最下層まで及ぶような深さまで、乾燥炉5の上方から導波管111を挿入する。このように導波管111を原料層に挿入することで、導波管111の先端から照射されるマイクロ波エネルギーにより原料層の下層部位に位置する塊成化物を選択的に加熱することが可能となる。   In the present embodiment, the waveguide 111 is inserted from above the drying furnace 5 to such a depth that the heating range of the waveguide 111 reaches the lowest layer of the raw material layer. By inserting the waveguide 111 into the raw material layer in this way, it is possible to selectively heat the agglomerate located in the lower layer portion of the raw material layer by the microwave energy irradiated from the tip of the waveguide 111. It becomes.

この際、導波管111の先端と網目状コンベアとの間の離隔距離が小さくなりすぎると、導波管先端からのマイクロ波放射ができなくなる。そのため、例えば図8に示したように、導波管先端と網目状コンベアとの間の離隔距離Lを、加熱源として利用するマイクロ波の波長λの4分の1以上とすることが好ましい。 At this time, if the separation distance between the tip of the waveguide 111 and the mesh conveyor becomes too small, microwave radiation from the tip of the waveguide cannot be performed. Therefore, as shown in FIG. 8 for example, it is preferable that the distance L 1 between the waveguide tip and reticulated conveyor, more than a quarter of the wavelength of the microwaves λ utilized as a heat source .

本発明者らによる検討の結果、離隔距離Lをλ/4以上とすることで、導波管先端から放射されるマイクロ波の割合を70%超過とすることができ、網目状コンベアからの反射マイクロ波の割合を30%未満とすることができることが明らかとなった。反射マイクロ波の割合が大きい状態では、干渉によりマイクロ波の発振波長が乱れた状態となるため、自動整合器107の動作が不安定になる可能性がある。一方、反射マイクロ波の割合が30%程度であれば、自動整合器107を用いて位相整合することで、反射マイクロ波をほぼゼロにすることが可能となる。また、反射マイクロ波の割合が大きい状態では、大きな反射電力を押し返してマイクロ波を放射させることとなるため、導波管のつなぎ目部分等といった通常では加熱されない部分での異常加熱が発生する可能性があり、マイクロ波乾燥装置10の動作安定性が低下する可能性がある。 Result of studies by the present inventors, by setting the distance L 1 lambda / 4 or more, the proportion of the microwave radiated from the waveguide tip can be 70% excess, from reticulated conveyor It has been found that the proportion of reflected microwaves can be less than 30%. When the ratio of the reflected microwaves is large, the oscillation wavelength of the microwaves is disturbed due to interference, so that the operation of the automatic matching unit 107 may become unstable. On the other hand, if the ratio of the reflected microwave is about 30%, the reflected microwave can be made almost zero by phase matching using the automatic matching unit 107. In addition, when the ratio of reflected microwaves is large, microwaves are radiated by pushing back a large reflected power, which may cause abnormal heating in parts that are not normally heated, such as the joints of waveguides. There is a possibility that the operational stability of the microwave drying apparatus 10 may be reduced.

また、導波管111の先端にセラミックスカバー113を設ける場合であっても、離隔距離Lは、λ/4以上とすることが好ましい。更に、導波管111の先端にセラミックスカバー113を設ける場合、図9に示したように、セラミックスカバー113の先端と網目状コンベアとの間の離隔距離Lを、塊成化物が入り込まない程度の大きさ(例えば、塊成化物の平均高さ程度の大きさ)とすることが好ましい。 Furthermore, even when providing a ceramic cover 113 to the distal end of the waveguide 111, distance L 1 is preferably a lambda / 4 or more. Furthermore, if the tip of the waveguide 111 providing a ceramic cover 113, as shown in FIG. 9, the distance L 2 between the tip and the mesh-like conveyor ceramic cover 113, the degree of agglomerate does not enter It is preferable to set it as the magnitude | size (For example, magnitude | size about the average height of an agglomerate).

本参考形態では、マイクロ波照射部材109である導波管111を乾燥炉5の幅方向に複数本配設するにあたり、配置した複数の導波管111により、塊成化物を乾燥炉5の炉幅方向に均一に加熱するため、複数本の導波管111のうち少なくとも2本は、乾燥炉の炉幅方向の互いに異なる位置に配置する。   In this reference embodiment, when a plurality of waveguides 111 as the microwave irradiation members 109 are arranged in the width direction of the drying furnace 5, the agglomerated material is removed from the furnace of the drying furnace 5 by the plurality of arranged waveguides 111. In order to heat uniformly in the width direction, at least two of the plurality of waveguides 111 are arranged at different positions in the furnace width direction of the drying furnace.

そのうえで、配置した複数の導波管111が塊成化物の流れの抵抗とならないようにするため、例えば図10に示したように、図11に示した投影図において互いに幅方向に隣り合う位置の導波管の搬送方向位置が、同一とならないようにする。すなわち、図10に示した乾燥炉5を上方から見た図において、乾燥炉5の幅方向を便宜的にA〜Eの5つの領域に区分し、原料層の搬送方向をX方向、乾燥炉の幅方向をY方向とする。この場合に、本参考形態では、互いに隣り合う領域(例えば、領域A及び領域B)に属する導波管111のX方向位置が同一とならないように、各導波管111を分散させて配置する。   In addition, in order to prevent the arranged plurality of waveguides 111 from resisting the flow of the agglomerated material, for example, as shown in FIG. 10, in the projection view shown in FIG. The conveyance direction position of the waveguide should not be the same. That is, in the view of the drying furnace 5 shown in FIG. 10, the width direction of the drying furnace 5 is divided into five regions A to E for convenience, the conveying direction of the raw material layer is the X direction, and the drying furnace. The width direction is defined as the Y direction. In this case, in this reference embodiment, the waveguides 111 are distributed and arranged so that the X-direction positions of the waveguides 111 belonging to adjacent regions (for example, the region A and the region B) are not the same. .

また、例えば図11に示した投影図のように、乾燥炉5を搬送方向に向かって見た場合に、各導波管111により加熱される範囲(加熱範囲)が乾燥炉5の幅方向の略全体をカバーするような間隔で、導波管111を配置することが好ましい。この際に、各導波管111の加熱範囲が互いに重畳するように、導波管111の配置間隔を決定することが好ましい。換言すれば、単一の導波管111による加熱範囲の最大幅をLとし、乾燥炉5の幅をWとし、図11に示した投影図において乾燥炉5の幅方向の導波管の個数をNとした場合に、L×N≧Wを見たすように、乾燥炉5の幅方向における最大の導波管数を決定することが好ましい。   Further, for example, as shown in the projection view shown in FIG. 11, when the drying furnace 5 is viewed in the conveyance direction, the range heated by each waveguide 111 (heating range) is the width direction of the drying furnace 5. It is preferable to arrange the waveguides 111 at intervals so as to cover substantially the whole. At this time, it is preferable to determine the arrangement interval of the waveguides 111 so that the heating ranges of the respective waveguides 111 overlap each other. In other words, the maximum width of the heating range by the single waveguide 111 is L, the width of the drying furnace 5 is W, and the number of waveguides in the width direction of the drying furnace 5 in the projection view shown in FIG. When N is N, it is preferable to determine the maximum number of waveguides in the width direction of the drying furnace 5 so as to satisfy L × N ≧ W.

具体的には、上記式12に示したマイクロ波の浸透深さδの10倍を実効的な加熱範囲δeffと考えると、上記単一の導波管111による加熱範囲の最大幅Lは2×δeffとなり、幅方向に隣り合うそれぞれの導波管の間の幅方向距離がL以下となるように、導波管111の幅方向の配置間隔を決定することが好ましい。このような間隔で導波管111を配置することにより、乾燥炉全幅分の塊成化物を、ムラなく加熱することができる。 Specifically, when 10 times the microwave penetration depth δ shown in Equation 12 is considered as the effective heating range δ eff , the maximum width L of the heating range by the single waveguide 111 is 2 × [delta] eff becomes, so that the width direction distance between the respective waveguides adjacent in the width direction is less than L, and preferably to determine the arrangement interval in the width direction of the waveguide 111. By arranging the waveguides 111 at such intervals, the agglomerated material for the entire width of the drying furnace can be heated without unevenness.

複数の導波管の間隔が上記Lよりも大きい場合は、マイクロ波による加熱範囲が炉全幅に及ばず、炉の幅方向に対して塊成化原料の加熱ムラができるため、原料の乾燥ムラにつながって好ましくない。しかしながら、マイクロ波により加熱が行われた部分については原料の乾燥が改善されるため、挿入した導波管の本数に応じて、原料全体としてみた平均値としての乾燥は改善される。   When the interval between the plurality of waveguides is larger than the above L, the heating range by the microwave does not reach the entire width of the furnace, and uneven heating of the agglomerated raw material can be performed in the width direction of the furnace. It is not preferable to lead to. However, since the drying of the raw material is improved in the portion heated by the microwave, the drying as the average value of the entire raw material is improved according to the number of inserted waveguides.

また、乾燥炉の特性として炉幅方向における熱風乾燥の効率が異なる場合には、乾燥効率が劣位で塊成化原料の乾燥が遅れている部分にのみ導波管を挿入し、マイクロ波を照射することも有効である。   Also, if the efficiency of hot air drying in the furnace width direction is different as a characteristic of the drying furnace, a waveguide is inserted only in the part where drying efficiency is inferior and drying of the agglomerated raw material is delayed, and microwave irradiation is performed It is also effective to do.

また、どのように各導波管111を配置するかについては、特に限定されるわけではなく、例えば、乾燥炉5の残留水分の偏り状況に関する知見等に基づき、この偏りを解消可能なように導波管の配設位置を決定すればよい。従って、例えば図11において、同一の領域に複数個の導波管111が配設されていてもよい。   Further, how to arrange each waveguide 111 is not particularly limited. For example, based on knowledge about the uneven state of residual moisture in the drying furnace 5, the unevenness can be eliminated. What is necessary is just to determine the arrangement | positioning position of a waveguide. Therefore, for example, in FIG. 11, a plurality of waveguides 111 may be disposed in the same region.

なお、例えば図12に示したように、導波管111の短辺の搬送方向上流側に対し、当該搬送方向上流側に行くに従い幅が狭くなるようなテーパー部115を設けてもよい。このようなテーパー部115を設けることで、導波管111による塊成化物の搬送抵抗を更に低減することが可能となる。また、導波管111の短辺の搬送方向上流側だけでなく、搬送方向下流側に対しても上記テーパー部115を設けてもよい。   For example, as shown in FIG. 12, a tapered portion 115 whose width becomes narrower toward the upstream side in the transport direction may be provided on the upstream side in the transport direction of the short side of the waveguide 111. By providing such a tapered portion 115, it is possible to further reduce the agglomerated material transport resistance by the waveguide 111. Further, the tapered portion 115 may be provided not only on the upstream side in the transport direction of the short side of the waveguide 111 but also on the downstream side in the transport direction.

以上、図7〜図12を参照しながら、本発明の第1の参考形態に係るマイクロ波乾燥装置10及びマイクロ波乾燥方法について、詳細に説明した。   The microwave drying apparatus 10 and the microwave drying method according to the first reference embodiment of the present invention have been described in detail above with reference to FIGS.

<第1の参考形態の変形例>
次に、図13A〜図18Bを参照しながら、本発明の第1の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明する。図13A〜図18Bは、本発明の第1の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明するための説明図である。
<Modification of the first reference embodiment>
Next, a modification of the microwave irradiation member according to the first reference embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13A to 18B. FIG. 13A to FIG. 18B are explanatory views for explaining a modification of the microwave irradiation member according to the first reference embodiment of the present invention.

[導波管の側面からのマイクロ波照射]
上記説明における導波管111は、導波管111を原料層に挿入した際に、網目状コンベアと対向する端部(すなわち、図7等における導波管111の底面)が開口となっており、この底面からマイクロ波が照射されるものであった。導波管111の底面に開口が設けられる場合には、導波管周囲の加熱範囲を広げつつ、導波管111の内部への塊成化物等の侵入を防止するために、導波管111の先端に無機材料セラミックスからなるセラミックスカバー113を設けることが好ましいものであった。
[Microwave irradiation from the side of the waveguide]
The waveguide 111 in the above description has an opening at the end (that is, the bottom surface of the waveguide 111 in FIG. 7 or the like) facing the mesh conveyor when the waveguide 111 is inserted into the raw material layer. The microwave was irradiated from this bottom surface. When an opening is provided in the bottom surface of the waveguide 111, the waveguide 111 is formed in order to prevent the agglomerates and the like from entering the waveguide 111 while expanding the heating range around the waveguide 111. It was preferable to provide a ceramic cover 113 made of an inorganic material ceramic at the tip of the ceramic.

かかる無機材料セラミックスは、塊成化物原料の摩擦に耐える硬さを有するものであるため、セラミックスカバー113の加工に手間がかかる。従って、例えば図12に示したような、塊成化物の搬送を妨げないために抵抗を少なくするためのテーパー形状等への形状加工を行う場合、導波管及びセラミックスカバーの製造コストが増加してしまう。   Since such inorganic material ceramics has a hardness that can withstand the friction of the agglomerated material, it takes time to process the ceramic cover 113. Therefore, for example, as shown in FIG. 12, when performing shape processing into a tapered shape or the like for reducing resistance so as not to hinder the transportation of the agglomerated material, the manufacturing costs of the waveguide and the ceramic cover increase. End up.

そこで、本変形例では、導波管111の底面ではなく、導波管111の側面(より詳細には、導波管111を原料層に挿入した際に原料層搬送方向に対して平行となる側面)に切り欠き部を形成し、かかる側面からマイクロ波を照射する方法について説明する。   Therefore, in this modification, not the bottom surface of the waveguide 111 but the side surface of the waveguide 111 (more specifically, when the waveguide 111 is inserted into the material layer, it becomes parallel to the material layer transport direction. A method of forming a notch on the side surface and irradiating microwaves from the side surface will be described.

図13Aは、本変形例に係る導波管111の先端部を模式的に示したものである。図13Aに示した導波管111には、原料層の搬送方向上流側にテーパー部115が設けられている。また、図13Aの左側の図に示したように、導波管111を原料層に挿入した際に乾燥炉の原料層搬送方向に対して平行となる側面(すなわち、図13Aの紙面と平行な側面)には、切り欠き部151が形成されている。   FIG. 13A schematically shows the distal end portion of the waveguide 111 according to this modification. In the waveguide 111 shown in FIG. 13A, a tapered portion 115 is provided on the upstream side in the transport direction of the raw material layer. Further, as shown in the diagram on the left side of FIG. 13A, when the waveguide 111 is inserted into the raw material layer, the side surface that is parallel to the raw material layer transport direction of the drying furnace (that is, parallel to the paper surface of FIG. 13A). On the side surface, a notch 151 is formed.

このような切り欠き部151を導波管111の側面に形成することで、かかる切り欠き部151がマイクロ波の放射窓となり、切り欠き部151から原料層へとマイクロ波が照射されることとなる。   By forming such a notch 151 on the side surface of the waveguide 111, the notch 151 becomes a microwave radiation window, and the microwave is irradiated from the notch 151 to the raw material layer. Become.

切り欠き部151から導波管111の内部へ塊成化物が入り込むことを防止するため、図13Aの右側の図に示したように、上述のような無機材料セラミックスで形成された板状のセラミックスカバー153により、切り欠き部151を覆うことが好ましい In order to prevent the agglomerate from entering the inside of the waveguide 111 from the notch 151, as shown in the diagram on the right side of FIG. 13A, a plate-like ceramic formed of the inorganic material ceramic as described above It is preferable to cover the notch 151 with the cover 153 .

乾燥炉5では、原料層の上方から熱風を供給することで原料層の構成する塊成化物を乾燥させているため、積層している塊成化物の下層に行くに従って水分が多く残存することとなる。従って、マイクロ波照射による乾燥効果をより向上させるためには、原料層のなるべく下方にマイクロ波を照射することが好ましく、切り欠き部151は、図13Bに示すように、下層部に近い導波管の先端部まで設けることが望ましい。また、導波管111の底面の金属部分111aはマイクロ波の反射体であるため、図13Cに示した底面の金属部分111aの幅Aを変更することによって、放射されるマイクロ波の分布が変化することとなる。   In the drying furnace 5, since the agglomerated material constituting the raw material layer is dried by supplying hot air from above the raw material layer, more moisture remains as it goes to the lower layer of the laminated agglomerated material. Become. Therefore, in order to further improve the drying effect by microwave irradiation, it is preferable to irradiate the raw material layer with microwaves as much as possible, and the cutout portion 151 is guided near the lower layer portion as shown in FIG. 13B. It is desirable to provide up to the tip of the tube. Further, since the metal portion 111a on the bottom surface of the waveguide 111 is a microwave reflector, the distribution of the emitted microwaves is changed by changing the width A of the metal portion 111a on the bottom surface shown in FIG. 13C. Will be.

具体的には、図13Dに示すように導波管111の底面部分の幅Aを狭くすることにより、図13Cに示した場合と比較して、より下層部近い部分へのマイクロ波の放射が行われるようにすることも可能である。ただし、底部の金属部分111aの幅は、マイクロ波の放射部分のインピーダンスに影響を与えるため、導波管へのマイクロ波の反射があまり大きくならない適当な幅とすることが望ましく、周囲の塊成化原料の電磁気物性値(誘電率、透磁率、導電率等)や塊成化原料の大きさ、充填密度等に応じてマイクロ波の反射量が少なくなるように幅Aを設計することが望ましい。   More specifically, by reducing the width A of the bottom surface portion of the waveguide 111 as shown in FIG. 13D, compared to the case shown in FIG. It is also possible to do so. However, since the width of the bottom metal portion 111a affects the impedance of the microwave radiating portion, it is desirable that the width of the metal portion 111a be an appropriate width so that the reflection of the microwave to the waveguide does not become so large. It is desirable to design the width A so that the amount of reflected microwaves is reduced according to the electromagnetic property values (dielectric constant, magnetic permeability, conductivity, etc.) of the chemicalizing raw material, the size of the agglomerated raw material, the packing density, etc. .

なお、導波管111の底面には、マイクロ波を吸収しない材質からなる部材であれば存在していてもよい。従って、図13C及び図13Dに示したように、防塵用にセラミックスカバー153aを設けても良い。また、図13Dに示すように、底面の金属部分111aの幅Aが狭くなる場合には、導波管111の底面にセラミックスカバー153aを設けることが好ましい。   Note that a member made of a material that does not absorb microwaves may be present on the bottom surface of the waveguide 111. Therefore, as shown in FIGS. 13C and 13D, a ceramic cover 153a may be provided for dust prevention. Further, as shown in FIG. 13D, when the width A of the metal portion 111a on the bottom surface is narrowed, it is preferable to provide a ceramic cover 153a on the bottom surface of the waveguide 111.

また、図13Eに示したB−B切断線での概略断面図に示したように、セラミックスカバー153は、乾燥炉の内部でも使用可能な公知の材料を用いた治具により切り欠き部151に固定すればよい。   Further, as shown in the schematic cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 13E, the ceramic cover 153 is formed in the notch 151 with a jig using a known material that can be used even inside the drying furnace. Fix it.

なお、切り欠き部151の原料層搬送方向の幅Wは、特に限定されるものではなく、導波管111の大きさ、使用するマイクロ波の周波数や出力強度等に応じて適宜決定すればよい。   The width W of the cutout portion 151 in the raw material layer conveyance direction is not particularly limited, and may be determined as appropriate according to the size of the waveguide 111, the frequency of the microwave used, the output intensity, and the like. .

次に、図14を参照しながら、本変形例に係る導波管111の原料層への挿入方法について説明する。図14は、本変形例に係る導波管111を乾燥炉5の上方から挿入した様子を乾燥炉5の側面から見た場合を模式的に示した説明図である。なお、図14では、便宜上、板状のセラミックスカバー153を省略して図示している。   Next, a method for inserting the waveguide 111 according to the present modification into the raw material layer will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory view schematically showing a state in which the waveguide 111 according to this modification is inserted from above the drying furnace 5 when viewed from the side of the drying furnace 5. In FIG. 14, for convenience, the plate-like ceramic cover 153 is omitted.

導波管111の側面に対して切り欠き部151を設けた場合、切り欠き部151のマイクロ波発振機101に近い部分(すなわち、切り欠き部151の原料層高さ方向の上端部)の放射強度が大きくなる。一方、乾燥炉5では、原料層の上方から熱風を供給することで原料層の構成する塊成化物を乾燥させているため、積層している塊成化物の下層に行くに従って水分が多く残存することとなる。従って、マイクロ波照射による乾燥効果をより向上させるためには、原料層のなるべく下方にマイクロ波を照射することが好ましい。   When the notch 151 is provided on the side surface of the waveguide 111, the radiation of the notch 151 close to the microwave oscillator 101 (that is, the upper end of the notch 151 in the height direction of the raw material layer). Strength increases. On the other hand, in the drying furnace 5, since the agglomerated material constituting the raw material layer is dried by supplying hot air from above the raw material layer, more moisture remains as it goes to the lower layer of the laminated agglomerated material. It will be. Therefore, in order to further improve the drying effect by the microwave irradiation, it is preferable to irradiate the raw material layer with the microwave as much as possible.

そこで、本変形例では、マイクロ波で加熱したい原料層の厚みをLと表し、切り欠き部151の原料層高さ方向の上端の位置(すなわち、図14における網目状コンベアと切り欠き部151の上端との間の離隔距離)をLと表した場合に、L≦Lという関係を満たすように導波管111を挿入することが好ましい。マイクロ波で加熱したい原料層の厚みLを、原料層の最下層に対応する厚みとすることで、原料層の最下層を効果的にマイクロ波により加熱することが可能となる。 Therefore, in this modification, the thickness of the raw material layer to be heated by the microwave is represented by L, and the position of the upper end of the cutout portion 151 in the raw material layer height direction (that is, the mesh conveyor and the cutout portion 151 in FIG. When the separation distance from the upper end is expressed as L 3 , it is preferable to insert the waveguide 111 so as to satisfy the relationship L 3 ≦ L. By setting the thickness L of the raw material layer to be heated by the microwave to a thickness corresponding to the lowermost layer of the raw material layer, the lowermost layer of the raw material layer can be effectively heated by the microwave.

なお、厚みLの選択方法については、特に限定されるものではなく、過去の操業実績等から得られる知見に基づいて適宜選択すればよい。   The method for selecting the thickness L is not particularly limited, and may be appropriately selected based on knowledge obtained from past operation results.

また、切り欠き部151から放射されるマイクロ波の割合を増やし、かつ、網目状コンベアからの反射マイクロ波の割合を減らすために、離隔距離Lを、加熱源として利用するマイクロ波の波長(自由空間における波長)λの4分の1以上とすることが好ましい。 Also, increasing the proportion of the microwave radiated from the cutout portion 151, and, in order to reduce the proportion of the reflected microwaves from the reticulated conveyor, the wavelength of the microwaves utilizing distance L 3, as a heat source ( It is preferable that the wavelength is equal to or more than a quarter of the wavelength (λ) in free space.

一方、導波管111の先端部と網目状コンテナとの間に塊成化物が入り込まないようにするために、図14に示した導波管の先端部と網目状コンテナとの間の離隔距離Lを、塊成化物が入り込まない程度の大きさ(例えば、塊成化物の平均高さ程度の大きさ)とすることが好ましい。 On the other hand, in order to prevent an agglomerate from entering between the distal end portion of the waveguide 111 and the mesh container, the separation distance between the distal end portion of the waveguide and the mesh container shown in FIG. L 4 is preferably set to such a size that the agglomerated material does not enter (for example, the size of the average height of the agglomerated material).

以上、図13A〜図14を参照しながら、本変形例に係る導波管111の構成について、詳細に説明した。
なお、切り欠き部151は、導波管111を原料層に挿入した際に乾燥炉の原料層搬送方向に対して平行となる側面のどちらか一方にのみ形成されてもよいが、該当する側面の両方に対して形成されることが好ましい。また、乾燥炉の原料層搬送方向に対して平行となる側面に加えて、導波管111の原料層搬送方向下流側の側面に対して切り欠き部151を形成してもよい。
The configuration of the waveguide 111 according to this modification has been described in detail above with reference to FIGS. 13A to 14.
The notch 151 may be formed only on one of the side surfaces parallel to the material layer transport direction of the drying furnace when the waveguide 111 is inserted into the material layer. It is preferable to form both. In addition to the side surface parallel to the material layer conveyance direction of the drying furnace, a notch 151 may be formed on the side surface of the waveguide 111 on the downstream side in the material layer conveyance direction.

[導波管の原料層搬送方向の配設方法]
次に、図15〜図17Bを参照しながら、本変形例に係る導波管の原料層搬送方向の配設方法について説明する。
[Method of disposing the waveguide in the material layer transport direction]
Next, with reference to FIGS. 15 to 17B, a method of arranging the waveguide according to this modification in the raw material layer transport direction will be described.

乾燥炉5の内部を搬送されている塊成化物原料が、本変形例に係る導波管111一つから照射されるマイクロ波によって加熱される時間tは、導波管111の切り欠き部151の原料層搬送方向の幅をW[mm]とし、塊成化物の搬送速度をV[mm/sec]とした場合に、おおよそ(W/V)秒となる。   The time t during which the agglomerated material transported inside the drying furnace 5 is heated by the microwave irradiated from one waveguide 111 according to this modification is the notch 151 of the waveguide 111. When the width in the raw material layer transport direction is W [mm] and the transport speed of the agglomerated material is V [mm / sec], it is approximately (W / V) seconds.

一方、導波管を用いてマイクロ波を導波する場合、導波管内部に複数の伝播モードが発生しないようにし、マイクロ波の伝送効率を維持するために、導波管の幅を導波するマイクロ波の波長未満とすることが多い。例えば、2.45GHzのマイクロ波を用いる場合、導波管の搬送方向の最大幅は、120mm程度の大きさとなる。従って、導波管1本の最大幅が120mm程度である場合、通常の網目状コンベアの搬送速度を考慮すると、上記時間tは極めて短時間となる。   On the other hand, when a microwave is guided using a waveguide, the width of the waveguide is guided in order to prevent a plurality of propagation modes from occurring inside the waveguide and to maintain the transmission efficiency of the microwave. It is often less than the microwave wavelength. For example, when a 2.45 GHz microwave is used, the maximum width of the waveguide in the conveyance direction is about 120 mm. Therefore, when the maximum width of one waveguide is about 120 mm, the time t is extremely short considering the transport speed of a normal mesh conveyor.

このような短時間の間に塊成化物をマイクロ波によって十分に乾燥させるために、方策の一つとして、出力強度の大きなマイクロ波を利用することが考えられる。しかしながら、導波管の周囲に存在し、マイクロ波によって加熱される塊成化物は、塊成化物の位置により加熱の大小に差が生じるため、必ずしも均一に加熱されるわけではない。また、大出力のマイクロ波を用い短時間での乾燥を得ようとする場合には、一部の塊成化物が過剰加熱され、塊成化物に含まれる揮発成分が発火してしまう可能性がある。そのため、塊成化物をマイクロ波によって十分に乾燥させるためには、塊成化物が過剰加熱しない程度の出力を有するマイクロ波を利用し、マイクロ波の作用時間を長くすることで、乾燥の促進を図ることが重要となる。   In order to sufficiently dry the agglomerate with microwaves in such a short time, it is conceivable to use microwaves with high output intensity as one of the measures. However, the agglomerates that exist around the waveguide and are heated by microwaves are not necessarily heated uniformly because of differences in heating depending on the position of the agglomerates. In addition, when trying to obtain drying in a short time using a high-power microwave, some agglomerates may be overheated and the volatile components contained in the agglomerates may ignite. is there. Therefore, in order to sufficiently dry the agglomerate by microwave, the microwave is used so that the agglomerate does not overheat, and the microwave action time is lengthened to promote drying. It is important to plan.

そこで、本変形例では、例えば図15に示したように、原料層の搬送方向に導波管111の加熱範囲が連続するように、導波管111を原料層の搬送方向に並べて配設する。このような導波管の配設方法を採用することで、マイクロ波が照射されている区間を長くすることができ、ひいては、塊成化物へのマイクロ波の作用時間を長くすることが可能となる。   Therefore, in this modification, for example, as shown in FIG. 15, the waveguides 111 are arranged side by side in the material layer conveyance direction so that the heating range of the waveguide 111 is continuous in the material layer conveyance direction. . By adopting such a waveguide arrangement method, it is possible to lengthen the section where the microwave is irradiated, and in turn, it is possible to lengthen the action time of the microwave on the agglomerated material. Become.

ここで、導波管111の搬送方向の配列方法は、搬送方向に隣り合う互いの導波管111の加熱範囲が連続するようにすれば、特に限定されるものではなく、隣り合う導波管111が互いに接触していてもよいし、離隔していてもよい。なお、隣り合う導波管111を離隔して配置する場合には、隣り合う導波管111の間の空間に塊成化物が詰らないように、カバー等を設けることが好ましい。   Here, the arrangement method of the waveguides 111 in the transport direction is not particularly limited as long as the heating ranges of the waveguides 111 adjacent to each other in the transport direction are continuous. 111 may be in contact with each other or may be separated from each other. When the adjacent waveguides 111 are arranged apart from each other, it is preferable to provide a cover or the like so that the agglomerated material is not clogged in the space between the adjacent waveguides 111.

また、図15では、2つの導波管111を搬送方向に連続して配設する場合について図示しているが、搬送方向に3個以上の導波管111を連続して配設してもよいことは言うまでもない。   Further, FIG. 15 illustrates the case where two waveguides 111 are continuously arranged in the carrying direction, but three or more waveguides 111 may be arranged continuously in the carrying direction. Needless to say, it is good.

複数の導波管111を互いに接触させて配置する場合には、例えば図16Aと、図16AのA−A切断線での概略断面図である図16Bとに示したように、相隣接する導波管111に亘るように切り欠き部151を連続して設けてもよい。この場合、図16Bに示した間仕切りdの厚みは、マイクロ波の導波を維持可能な範囲で薄くすることが可能である。   When arranging the plurality of waveguides 111 in contact with each other, for example, as shown in FIG. 16A and FIG. 16B which is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The notch 151 may be provided continuously so as to extend over the wave tube 111. In this case, the thickness of the partition d shown in FIG. 16B can be reduced as long as the microwave can be guided.

なお、図15に示したような導波管の配設方法は、本変形例に係る導波管111だけでなく、図7に例示した第1の参考形態に係る導波管111に対しても適用することが可能であることは言うまでもない。   Note that the waveguide arrangement method as shown in FIG. 15 is not limited to the waveguide 111 according to the present modification, but also to the waveguide 111 according to the first reference embodiment illustrated in FIG. It goes without saying that it is also possible to apply.

また、マイクロ波の作用時間を長くするために、例えば図17A及び図17Bに示したように、導波管の終端部を分岐させることで導波管の幅を広げ、マイクロ波が照射される面積を増加させるようにしてもよい。この場合、導波管111の内部にインピーダンスの整合を目的とした整合ピン155と分岐板157を設ける等といった公知のマイクロ波の分岐技術を適用することが可能である。この場合、1本の導波管を導波しているマイクロ波を2本の導波管それぞれに導波させるため、導波管の幅がマイクロ波の波長未満という条件を満足しつつ導波管111の加熱範囲を長くすることが可能となる。また、マイクロ波の加熱範囲を広げつつ乾燥炉5の上方に突出する導波管111の本数を削減することが可能となるため、設備の省スペース化を図ることが可能となる。   Moreover, in order to lengthen the action time of the microwave, for example, as shown in FIGS. 17A and 17B, the end of the waveguide is branched to widen the waveguide and the microwave is irradiated. The area may be increased. In this case, a known microwave branching technique such as providing a matching pin 155 and a branch plate 157 for impedance matching inside the waveguide 111 can be applied. In this case, since the microwave guided through one waveguide is guided to each of the two waveguides, the waveguide is guided while satisfying the condition that the width of the waveguide is less than the wavelength of the microwave. It becomes possible to lengthen the heating range of the tube 111. In addition, since the number of the waveguides 111 protruding above the drying furnace 5 can be reduced while expanding the microwave heating range, it is possible to save the space for the equipment.

[搬送方向の振動緩和機構]
次に、図18A及び図18Bを参照しながら、塊成化物の搬送に伴って導波管111に発生する振動を緩和するための技術について説明する。
[Vibration relaxation mechanism]
Next, with reference to FIGS. 18A and 18B, a technique for mitigating vibrations that occur in the waveguide 111 as the agglomerated material is conveyed will be described.

本発明の第1の参考形態とその変形例に係るマイクロ波乾燥装置10では、塊成化物を網目状コンベア上に積層して原料層とした上で搬送しながら、原料層の上部から下部に向かって熱風を通過させることで塊成化物を乾燥させる乾燥炉に対して、乾燥炉の上方から導波管111を挿入し、原料層下層部に対してマイクロ波を照射することで、該当する部位の乾燥を促進させる装置である。   In the microwave drying apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention and the modification thereof, the agglomerated material is stacked on a mesh conveyor to form a raw material layer, and then conveyed from the upper part to the lower part of the raw material layer. Corresponding by inserting the waveguide 111 from above the drying furnace and irradiating the raw material layer lower layer with the microwave to the drying furnace that dries the agglomerate by passing hot air toward it. It is a device that promotes drying of the part.

この際、乾燥炉5の上方から挿入している導波管111には、塊成化物の搬送に伴って変動する応力が働く。導波管に作用する応力が変動する理由としては、網目状コンベアによる搬送速度が一定ではなくわずかながら変動すること、塊成化物の密度が厳密には均一ではないため、導波管に接触する塊成化物の状態が搬送に伴って時々刻々と変化すること、等が考えられる。このような変動する応力が導波管111に作用すると、導波管111には原料層搬送方向の振動が生じることとなる。このような状況下で導波管の長期使用を考えた場合、かかる振動が導波管の疲労破壊の原因となることが懸念される。   At this time, a stress that fluctuates with the transport of the agglomerated material acts on the waveguide 111 inserted from above the drying furnace 5. The stress acting on the waveguide fluctuates because the conveyance speed by the mesh conveyor is not constant but slightly fluctuates, and the density of the agglomerates is not strictly uniform, so it contacts the waveguide. It is conceivable that the state of the agglomerated material changes from moment to moment with the conveyance. When such a fluctuating stress acts on the waveguide 111, the waveguide 111 is vibrated in the direction in which the raw material layer is conveyed. When considering long-term use of the waveguide under such circumstances, there is a concern that such vibration may cause fatigue fracture of the waveguide.

そこで、本変形例に係るマイクロ波乾燥装置10では、導波管111に対して、塊成化物の搬送に伴って発生する振動を緩和する振動緩和機構を設置する。このような振動緩和機構としては、以下の2種類の機構を挙げることができる。   Therefore, in the microwave drying apparatus 10 according to the present modification, a vibration mitigation mechanism that mitigates vibrations generated along with the transportation of the agglomerated material is installed in the waveguide 111. Examples of such a vibration relaxation mechanism include the following two types of mechanisms.

第1の振動緩和機構として、マイクロ波発振機101で発生したマイクロ波を導波する導波管111のうち振動発生部位になるべく近い部位に、振動を緩和する機構を備える導波管を設けることが挙げられる。   As a first vibration mitigating mechanism, a waveguide having a mechanism for mitigating vibration is provided in a portion of the waveguide 111 that guides the microwave generated by the microwave oscillator 101 as close as possible to the vibration generating portion. Is mentioned.

振動を緩和する機構を備える導波管としては、例えば、導波管の中心軸方向のスライドを可能にするスライド機構を有する導波管(以下、スライド導波管と称する。)や、マイクロ波を導波可能な金属材(より好ましくは、導波管と同様の金属材)により形成された蛇腹部を有する導波管(以下、フレキシブル導波管と称する。)等を挙げることができる。   As a waveguide including a mechanism for reducing vibration, for example, a waveguide having a slide mechanism that enables sliding in the central axis direction of the waveguide (hereinafter referred to as a slide waveguide), or a microwave. For example, a waveguide having a bellows portion formed of a metal material capable of being guided (more preferably, a metal material similar to the waveguide) (hereinafter referred to as a flexible waveguide).

スライド導波管は、スライド機構を有することで、導波管の中心軸方向の伸縮が可能となるため、導波管の中心軸方向と略平行な振動を緩和することができる。また、フレキシブル導波管は、金属製の蛇腹部を有することで、導波管の中心軸方向に対して略直交する方向に湾曲することが可能となるため、導波管の中心軸方向に対して略直交する方向の振動を緩和することが可能となる。   Since the slide waveguide has a slide mechanism, it can expand and contract in the central axis direction of the waveguide, so that vibration substantially parallel to the central axis direction of the waveguide can be mitigated. In addition, since the flexible waveguide has a metal bellows portion, it can be bent in a direction substantially orthogonal to the central axis direction of the waveguide. On the other hand, it is possible to mitigate vibration in a direction substantially orthogonal to the direction.

また、第2の振動緩和機構として、マイクロ波照射部材である導波管111を支持する支持体の一部に弾性部材を設けることが挙げられる。バネ機構やゴム製部材等といった弾性部材を支持体の一部に設けることで、支持体が支持する導波管111に発生する振動を弾性部材によって緩和することが可能となる。   Further, as the second vibration relaxation mechanism, an elastic member may be provided on a part of the support that supports the waveguide 111 that is a microwave irradiation member. By providing an elastic member such as a spring mechanism or a rubber member in a part of the support, vibration generated in the waveguide 111 supported by the support can be reduced by the elastic member.

以上説明したような振動緩和機構を設けることで、塊成化物の搬送に伴って発生する振動を緩和することが可能となり、導波管111が疲労破壊することを防止することができる。   By providing the vibration mitigating mechanism as described above, it is possible to mitigate vibrations that occur with the transportation of the agglomerated material, and it is possible to prevent the waveguide 111 from being fatigued.

図18Aは、導波管111に対して、第1の振動緩和機構としてフレキシブル導波管161を設置するとともに、第2の振動緩和機構として支持体163の一部に例えばバネ機構からなる弾性部材165を設けた例を示している。   In FIG. 18A, a flexible waveguide 161 is installed as a first vibration relaxation mechanism with respect to the waveguide 111, and an elastic member made of, for example, a spring mechanism as a second vibration relaxation mechanism is formed on a part of the support 163. An example in which 165 is provided is shown.

図18Aに示した例では、マイクロ波発振機101、サーキュレータ103、自動整合器107等といったマイクロ波発振機構から延設された導波管111のうち、鉛直方向に延びる導波管の一部に、フレキシブル導波管161が設置されている。フレキシブル導波管161は、上記のように、導波管の軸方向に対して略直交する方向の振動を緩和するものであるため、図18Aに示したように、乾燥炉5へと挿入するために略鉛直方向に設けられる導波管111の一部に設置されることが好ましい。   In the example shown in FIG. 18A, among the waveguides 111 extending from the microwave oscillation mechanism such as the microwave oscillator 101, the circulator 103, and the automatic matching unit 107, a part of the waveguide extending in the vertical direction is used. A flexible waveguide 161 is installed. As described above, the flexible waveguide 161 relieves vibration in a direction substantially orthogonal to the axial direction of the waveguide, and therefore is inserted into the drying furnace 5 as shown in FIG. 18A. Therefore, it is preferable to be installed in a part of the waveguide 111 provided in a substantially vertical direction.

また、図18Aでは、導波管111を支持し、水平方向に延設される支持体163の一部に、バネ機構からなる弾性部材165が設けられている。バネ機構は、バネがバネの中心軸方向に伸縮することで応力を緩和する機構である。   In FIG. 18A, an elastic member 165 including a spring mechanism is provided on a part of a support 163 that supports the waveguide 111 and extends in the horizontal direction. The spring mechanism is a mechanism that relieves stress by expanding and contracting the spring in the direction of the central axis of the spring.

図18Aに示したように、マイクロ波発振機構や支持体163の末端は、壁等の強固な部材に固定されている。その上で、上記のようなフレキシブル導波管161や弾性部材165を設置することで、フレキシブル導波管161より下流側かつ弾性部材165よりも前方に位置する導波管111が構造的に分離され、ある程度自由に動くことが可能となる。なお、導波管111の乾燥炉5への挿入部分には、導波管111のある程度の動きを許容しつつ、乾燥炉5の気密を維持するための埋め込み材167を設けておくことが好ましい。   As shown in FIG. 18A, the ends of the microwave oscillation mechanism and the support 163 are fixed to a strong member such as a wall. In addition, by installing the flexible waveguide 161 and the elastic member 165 as described above, the waveguide 111 positioned downstream of the flexible waveguide 161 and ahead of the elastic member 165 is structurally separated. It is possible to move freely to some extent. In addition, it is preferable to provide an embedding material 167 for maintaining the hermeticity of the drying furnace 5 while allowing the waveguide 111 to move to some extent while inserting the waveguide 111 into the drying furnace 5. .

図18Bは、図18Aに示したフレキシブル導波管161に代えて、スライド導波管169を設置した例を示している。スライド導波管169は、上記のように、導波管の軸方向の振動を緩和するものであるため、図18Bに示したように、略水平方向に延設される導波管111の一部に設置されることが好ましい。   FIG. 18B shows an example in which a slide waveguide 169 is installed instead of the flexible waveguide 161 shown in FIG. 18A. As described above, the slide waveguide 169 relaxes vibrations in the axial direction of the waveguide. Therefore, as shown in FIG. 18B, one of the waveguides 111 extending in the substantially horizontal direction. It is preferable to be installed in the section.

なお、図18A及び図18Bでは、一つの導波管111に対してフレキシブル導波管161又はスライド導波管169の一方を配設する場合について図示しているが、フレキシブル導波管161とスライド導波管169を併用しても良い。また、図18A及び図18Bでは、フレキシブル導波管161、弾性部材165、スライド導波管169を一つ用いる場合について図示しているが、これらの部材を一つの導波管111に対して複数設置してもよい。   18A and 18B illustrate the case where one of the flexible waveguide 161 and the slide waveguide 169 is provided for one waveguide 111, the flexible waveguide 161 and the slide are illustrated. A waveguide 169 may be used in combination. 18A and 18B illustrate the case where one flexible waveguide 161, elastic member 165, and slide waveguide 169 are used, a plurality of these members are provided for one waveguide 111. May be installed.

また、図18A及び図18Bでは、フレキシブル導波管161又はスライド導波管169と、弾性部材165と、を併用する場合について図示しているが、塊成化物の搬送速度等によっては、弾性部材165を用いずに、フレキシブル導波管161又はスライド導波管169のみを配設するようにしてもよい。   18A and 18B illustrate the case where the flexible waveguide 161 or the slide waveguide 169 and the elastic member 165 are used together, but depending on the transport speed of the agglomerated material, the elastic member Instead of using 165, only the flexible waveguide 161 or the slide waveguide 169 may be provided.

なお、図18A及び図18Bでは、変動する応力を受ける導波管を構造的に分離するための機構について説明したが、マイクロ波発振機構を含む導波管111全体を可動式にして、振動を緩和するようにすることも考えられる。   18A and 18B, the mechanism for structurally separating the waveguide subjected to fluctuating stress has been described. However, the entire waveguide 111 including the microwave oscillation mechanism is made movable so that vibration can be generated. It may be possible to relax.

以上、図13A〜図18Bを参照しながら、本発明の第1の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明した。   In the above, the modification of the microwave irradiation member which concerns on the 1st reference form of this invention was demonstrated, referring FIG. 13A-FIG. 18B.

(第2の参考形態)
本発明の第1の参考形態に係るマイクロ波乾燥装置10は、マイクロ波照射部材109として、中空の金属管である導波管111を用いたものであったが、マイクロ波照射部材109として、同軸アンテナを利用することも可能である。以下では、図19〜図23を参照しながら、マイクロ波照射部材として同軸アンテナを利用した、本発明の第2の参考形態に係るマイクロ波乾燥装置及びマイクロ波乾燥方法について、詳細に説明する。
(Second reference form)
The microwave drying apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention uses the waveguide 111 that is a hollow metal tube as the microwave irradiation member 109, but as the microwave irradiation member 109, It is also possible to use a coaxial antenna. Hereinafter, a microwave drying apparatus and a microwave drying method according to the second reference embodiment of the present invention using a coaxial antenna as a microwave irradiation member will be described in detail with reference to FIGS.

なお、本参考形態に係るマイクロ波乾燥装置10の全体構成は、図6に示した本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10の全体構成と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。   In addition, since the whole structure of the microwave drying apparatus 10 which concerns on this reference form is the same as that of the microwave drying apparatus 10 which concerns on embodiment of this invention shown in FIG. 6, detailed description is abbreviate | omitted below. To do.

<マイクロ波照射部材の構成について>
以下では、図19〜図23を参照しながら、本参考形態に係るマイクロ波照射部材の構成について、詳細に説明する。図19〜図23は、本参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。
<Configuration of microwave irradiation member>
Below, the structure of the microwave irradiation member which concerns on this reference form is demonstrated in detail, referring FIGS. 19-23. FIGS. 19-23 is explanatory drawing shown about the microwave irradiation member which concerns on this reference form.

図19に示したように、本参考形態では、マイクロ波照射部材109として、自動整合器107と導波管111で接続された変換器121と、変換器121に接続された同軸アンテナ123と、を利用する。   As shown in FIG. 19, in the present embodiment, as the microwave irradiation member 109, the converter 121 connected by the automatic matching device 107 and the waveguide 111, the coaxial antenna 123 connected to the converter 121, Is used.

変換器121は、導波管111内で導波されるマイクロ波を、同軸アンテナ123を伝播するように変換する機器である。この変換器121は、公知の機器を適宜選択して利用することが可能である。   The converter 121 is a device that converts the microwave guided in the waveguide 111 so as to propagate through the coaxial antenna 123. The converter 121 can be used by appropriately selecting a known device.

同軸アンテナ123は、図19において紙面奥行き方向に搬送されている塊成化物からなる原料層に対して、乾燥炉5の上方から挿入される。また、図19では、説明を分かり易くするために、乾燥炉5に挿入される同軸アンテナ123のうちの1個のみを記載しているが、乾燥炉5には、複数個の同軸アンテナ123が上方から挿入される。この同軸アンテナ123は、網目状コンベアからなる乾燥炉5の底面に対して略垂直となるように挿入される。また、塊成化物の搬送抵抗を軽減するために、同軸アンテナ123は原料層の搬送方向下流側に下端を向けるように傾いて設置されていてもよい。   The coaxial antenna 123 is inserted from above the drying furnace 5 with respect to the raw material layer made of agglomerated material conveyed in the depth direction of the drawing in FIG. In FIG. 19, only one of the coaxial antennas 123 inserted into the drying furnace 5 is shown for easy understanding, but the drying furnace 5 includes a plurality of coaxial antennas 123. Inserted from above. The coaxial antenna 123 is inserted so as to be substantially perpendicular to the bottom surface of the drying furnace 5 formed of a mesh conveyor. Moreover, in order to reduce the conveyance resistance of the agglomerated material, the coaxial antenna 123 may be inclined and installed so that the lower end is directed to the downstream side in the conveyance direction of the raw material layer.

図20は、本参考形態に係る同軸アンテナ123を説明するための説明図である。
図20に示したように、同軸アンテナ123は、中心導体123aと、中心導体123aを取り囲む外周導体123bとからなる2層構造となっている。ここで、図20のA−A切断線による断面図から明らかなように、中心導体123aは、中実な棒状の金属を用いて形成されており、外周導体123bは、中空の金属管を用いて形成される。また、中心導体123aは、中実な棒状の金属ではなく中空の金属管を用いて形成されてもよい。更に、図20のB−B切断線による断面図から明らかなように、外周導体123bの一部には、中心導体123aを保持し、中心導体123aと外周導体123bとの位置関係を固定するスペーサー123cが設けられている。
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the coaxial antenna 123 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 20, the coaxial antenna 123 has a two-layer structure including a central conductor 123a and an outer peripheral conductor 123b surrounding the central conductor 123a. Here, as is clear from the cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 20, the center conductor 123a is formed using a solid rod-shaped metal, and the outer peripheral conductor 123b is a hollow metal tube. Formed. The central conductor 123a may be formed using a hollow metal tube instead of a solid rod-like metal. Further, as is clear from the cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 20, a spacer that holds the center conductor 123a and fixes the positional relationship between the center conductor 123a and the outer conductor 123b in a part of the outer conductor 123b. 123c is provided.

また、同軸アンテナ123は、中心導体123aの先端が外周導体123bの先端から距離Lだけ突出するように形成される。突出距離Lの長さは、同軸アンテナ123内で伝播されるマイクロ波の波長をλ’とした場合に、λ’/4で表される長さである。同軸アンテナ123内で伝播されるマイクロ波は、この突出部の周囲から放射されることとなる。 Further, coaxial antenna 123, the tip of the center conductor 123a is formed so as to protrude from the tip of the outer peripheral conductor 123b by a distance L 3. The length of the protrusion distance L 3 is a length represented by λ ′ / 4 when the wavelength of the microwave propagated in the coaxial antenna 123 is λ ′. Microwaves propagated in the coaxial antenna 123 are radiated from the periphery of the protruding portion.

マイクロ波は、同軸アンテナ123の内部で導波されるため、中心導体123aの断面形状や断面の大きさは、所望の周波数及び強度を有するマイクロ波を導波することが可能な形状及び大きさとなるように決定することが好ましく、例えば、断面形状を矩形状にしたり、図20に示したような円形状としたりすることが好ましい。また、外周導体123bの断面形状は特に限定されるものではないが、塊成化物の搬送抵抗を軽減するために、図14に示したような円形状であることが好ましい。   Since the microwave is guided inside the coaxial antenna 123, the cross-sectional shape and the cross-sectional size of the central conductor 123a have a shape and size capable of guiding a microwave having a desired frequency and intensity. For example, it is preferable that the cross-sectional shape is a rectangular shape or a circular shape as shown in FIG. Further, the cross-sectional shape of the outer peripheral conductor 123b is not particularly limited, but is preferably a circular shape as shown in FIG. 14 in order to reduce the conveyance resistance of the agglomerated material.

同軸アンテナ123(特に、外周導体123b)は、搬送中の塊成化物から受ける単位面あたりの荷重を考慮して、断面形状が荷重を受けて座屈変形しないような強度を有するように、銅(Cu)やアルミニウム(Al)や非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼(SUS)やこれらを含む合金等の各種金属を利用して製造される。また、同軸アンテナ123自体を、乾燥炉5が設置されている場所の上部(例えば、天井など)に固定する場合には、同軸アンテナ自体が塊成化物からの荷重を受けて座屈変形し、搬送方向に折れ曲がらないような強度を有することが好ましい。また、同軸アンテナ123の中心導体123aは、外周導体123bと同様の金属を用いて形成することが可能である。   The coaxial antenna 123 (especially the outer conductor 123b) is made of copper so that the cross-sectional shape is strong enough to prevent buckling deformation due to the load in consideration of the load per unit surface received from the agglomerated material being conveyed. It is manufactured using various metals such as (Cu), aluminum (Al), nonmagnetic austenitic stainless steel (SUS), and alloys containing these. Further, when the coaxial antenna 123 itself is fixed to the upper part (for example, the ceiling) of the place where the drying furnace 5 is installed, the coaxial antenna itself undergoes a buckling deformation under the load from the agglomerate, It is preferable to have strength that does not bend in the transport direction. The central conductor 123a of the coaxial antenna 123 can be formed using the same metal as that of the outer peripheral conductor 123b.

また、同軸アンテナ123からのマイクロ波出力は、kWのオーダーとなるように設定されるため、電解密度が高く誘電損失のある物質をスペーサー123cの材質として使用してしまうと、スペーサー123cがマイクロ波を吸収して自己加熱する可能性がある。また、同軸アンテナ123の使用雰囲気は、100℃〜200℃と想定されるため、テフロン(登録商標)製の支持板等を用いることはできない。そのため、スペーサー123cは、誘電損失の少ないセラミックス(例えば、誘電損失係数ε”が、0.02未満のセラミックス)を用いて形成されることが好ましい。このようなセラミックスの例として、アルミナ(Al)、窒化ケイ素(Si)、サイアロン(SiAlON、化学式:Si・Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)等がある。これらのセラミックスを単独で使用してスペーサー123cを製造してもよく、これらのセラミックスを混合してスペーサー123cを製造してもよい。
In addition, since the microwave output from the coaxial antenna 123 is set to be in the order of kW, if a substance having a high electrolytic density and a dielectric loss is used as the material of the spacer 123c, the spacer 123c becomes a microwave. May absorb and self-heat. Moreover, since the use atmosphere of the coaxial antenna 123 is assumed to be 100 ° C. to 200 ° C., a support plate made of Teflon (registered trademark) or the like cannot be used. Therefore, the spacer 123c is preferably formed using a ceramic having a low dielectric loss (for example, a ceramic having a dielectric loss coefficient ε r ″ of less than 0.02). As an example of such a ceramic, alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), sialon (SiAlON, chemical formula: Si 3 N 4 .Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), etc. The spacer 123c may be manufactured by using alone, or the spacer 123c may be manufactured by mixing these ceramics.

乾燥炉5の原料層内部は、下層部位において約80℃以上の温度を有し、約100%に近い湿度を有する高温多湿状態にあり、このような状況下で塊成化物が移動している。そのため、同軸アンテナ123の内部に湿気が侵入することによるアーキングの発生を防止するとともに、同軸アンテナ123の内部への粉塵の侵入を防止するために、乾燥空気や乾燥窒素や乾燥アルゴン等の防塵ガスを中空の同軸アンテナ123(中心導体123a及び外周導体123b)の内部に導入して、同軸アンテナ123に正圧がかかっている状態とすることが好ましい。   The inside of the raw material layer of the drying furnace 5 has a temperature of about 80 ° C. or higher at the lower layer portion and is in a high temperature and high humidity state having a humidity close to about 100%, and the agglomerated material is moving under such conditions. . Therefore, in order to prevent the occurrence of arcing due to moisture entering the inside of the coaxial antenna 123, and to prevent the dust from entering the inside of the coaxial antenna 123, a dust-proof gas such as dry air, dry nitrogen or dry argon is used. Is preferably introduced into the hollow coaxial antenna 123 (the central conductor 123a and the outer conductor 123b) so that a positive pressure is applied to the coaxial antenna 123.

また、同軸アンテナ123の先端部(特に、中心導体123aの突出部)は、塊成化物や塊成化物が粉化したものが衝突し、これらとの間の摩擦が生じる箇所であるため、保護することが好ましい。従って、図19及び図20に示したように、同軸アンテナ123の先端部にセラミックスカバー125を設け、同軸アンテナ123の先端部を保護することが好ましい。   Moreover, since the front-end | tip part (especially protrusion part of the center conductor 123a) of the coaxial antenna 123 collides with what agglomerated material and the agglomerated material pulverized, and friction arises between these, it protects It is preferable to do. Accordingly, as shown in FIGS. 19 and 20, it is preferable to provide a ceramic cover 125 at the tip of the coaxial antenna 123 to protect the tip of the coaxial antenna 123.

セラミックスカバー125は、加熱源であるマイクロ波の吸収が少なく、高温多湿状態でも利用可能であり、塊成化物との接触に耐えうる強度、耐摩耗性、加工性を備える無機材料セラミックスを用いて形成される。セラミックスカバー125に用いられる無機材料セラミックスは、マイクロ波の吸収特性に関与する誘電損失係数ε”が、0.02未満であることが好ましい。誘電損失係数ε”を0.02未満とすることで、マイクロ波吸収による無機材料セラミックスの自己発熱を抑制することが可能となる。 The ceramic cover 125 uses an inorganic material ceramic that has a low absorption of microwaves as a heating source, can be used even in a high temperature and high humidity state, and has strength, wear resistance, and workability that can withstand contact with the agglomerated material. It is formed. The inorganic material ceramic used for the ceramic cover 125 preferably has a dielectric loss coefficient ε r ″ related to microwave absorption characteristics of less than 0.02. The dielectric loss coefficient ε r ″ is less than 0.02. This makes it possible to suppress self-heating of the inorganic material ceramics due to microwave absorption.

このような無機材料セラミックスの例として、アルミナ(Al)、窒化ケイ素(Si)、サイアロン(SiAlON、化学式:Si・Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)等がある。これらの無機材料セラミックスを単独で使用してセラミックスカバー125を製造してもよく、これらの無機材料セラミックスを混合してセラミックスカバー125を製造してもよい。
ここで、セラミックスカバー125の形状は、図19に示すように半ドーム型としても良いし、図7に示す導波管109の場合と同様に、円柱状としても良い。
Examples of such inorganic material ceramics include alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), sialon (SiAlON, chemical formula: Si 3 N 4 · Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), Examples include boron nitride (BN). The ceramic cover 125 may be manufactured by using these inorganic material ceramics alone, or the ceramic cover 125 may be manufactured by mixing these inorganic material ceramics.
Here, the shape of the ceramic cover 125 may be a half dome shape as shown in FIG. 19, or may be a cylindrical shape as in the case of the waveguide 109 shown in FIG.

本参考形態では、同軸アンテナ123の加熱範囲が原料層の最下層まで及ぶような深さまで、乾燥炉5の上方から同軸アンテナ123を挿入する。このように同軸アンテナ123を原料層に挿入することで、同軸アンテナ123の先端部から照射されるマイクロ波エネルギーにより原料層の下層部位に位置する塊成化物を選択的に加熱することが可能となる。   In this reference embodiment, the coaxial antenna 123 is inserted from above the drying furnace 5 to such a depth that the heating range of the coaxial antenna 123 reaches the lowest layer of the raw material layer. By inserting the coaxial antenna 123 into the raw material layer in this way, it is possible to selectively heat the agglomerate located in the lower layer portion of the raw material layer by the microwave energy irradiated from the tip of the coaxial antenna 123. Become.

本参考形態では、マイクロ波照射部材109である同軸アンテナ123を乾燥炉5の幅方向に複数本配設するにあたり、配置した複数の同軸アンテナ123により、塊成化物を乾燥炉5の炉幅方向に均一に加熱するため、複数本の同軸アンテナ123のうち少なくとも2本は、乾燥炉の炉幅方向の互いに異なる位置に配置する。   In this reference embodiment, when a plurality of coaxial antennas 123 that are the microwave irradiation members 109 are arranged in the width direction of the drying furnace 5, the agglomerated material is disposed in the furnace width direction of the drying furnace 5 by the plurality of arranged coaxial antennas 123. In order to heat uniformly, at least two of the plurality of coaxial antennas 123 are arranged at different positions in the furnace width direction of the drying furnace.

そのうえで、配置した複数の同軸アンテナ123が塊成化物の流れの抵抗とならないようにするため、例えば図21に示したように、図22に示した投影図において互いに隣り合う位置の同軸アンテナの搬送方向位置が、同一とならないようにする。すなわち、図21に示した乾燥炉5を上方から見た図において、乾燥炉5の幅方向を便宜的A〜Eの5つの領域に区分し、原料層の搬送方向をX方向、乾燥炉の幅方向をY方向とする。この場合に、本参考形態では、互いに隣り合う領域(例えば、領域A及び領域B)に属する同軸アンテナ123のX方向位置が同一とならないように、各同軸アンテナ123を分散させて配置する。   In addition, in order to prevent the arranged coaxial antennas 123 from becoming a resistance to the flow of the agglomerated material, for example, as shown in FIG. 21, the conveyance of coaxial antennas at positions adjacent to each other in the projection view shown in FIG. The direction position should not be the same. That is, in the view of the drying furnace 5 shown in FIG. 21, the width direction of the drying furnace 5 is divided into five regions A to E for convenience, the conveying direction of the raw material layer is the X direction, The width direction is the Y direction. In this case, in the present embodiment, the coaxial antennas 123 are arranged in a distributed manner so that the X-direction positions of the coaxial antennas 123 belonging to adjacent regions (for example, the region A and the region B) are not the same.

また、本参考形態では、同軸アンテナ123を乾燥炉5の幅方向に複数本配設するにあたり、例えば図22に示した投影図のように、乾燥炉5を搬送方向に向かって見た場合に、各同軸アンテナ123により加熱される範囲(加熱範囲)が乾燥炉5の幅方向の略全体をカバーするような間隔で、同軸アンテナ123を配置することが好ましい。この際に、各同軸アンテナ123の加熱範囲が互いに重畳するように、同軸アンテナ123の配置間隔を決定することが好ましい。換言すれば、単一の同軸アンテナ123による加熱範囲の最大幅をLとし、乾燥炉5の幅をWとし、図22に示した投影図において乾燥炉5の幅方向の同軸アンテナの個数をNとした場合に、L×N≧Wを見たすように、乾燥炉5の幅方向における最大の同軸アンテナ数を決定することが好ましい。   Further, in the present embodiment, when a plurality of coaxial antennas 123 are arranged in the width direction of the drying furnace 5, for example, when the drying furnace 5 is viewed in the transport direction as shown in the projection view of FIG. The coaxial antennas 123 are preferably arranged at intervals such that the ranges (heating ranges) heated by the respective coaxial antennas 123 cover substantially the entire width of the drying furnace 5. At this time, it is preferable to determine the arrangement interval of the coaxial antennas 123 so that the heating ranges of the coaxial antennas 123 overlap each other. In other words, the maximum width of the heating range of the single coaxial antenna 123 is L, the width of the drying furnace 5 is W, and the number of coaxial antennas in the width direction of the drying furnace 5 in the projection view shown in FIG. In this case, it is preferable to determine the maximum number of coaxial antennas in the width direction of the drying furnace 5 so as to satisfy L × N ≧ W.

具体的には、上記式12に示したマイクロ波の浸透深さδの10倍を実効的な加熱範囲δeffと考えると、上記単一の同軸アンテナ123による加熱範囲の最大幅Lは2×δeffとなり、幅方向に隣り合うそれぞれの同軸アンテナ間の距離がL以下となるように、同軸アンテナ123の幅方向の配置間隔を決定することが好ましい。このような間隔で同軸アンテナ123を配置することにより、乾燥炉全幅分の塊成化物を、むらなく加熱することができる。 Specifically, when 10 times the microwave penetration depth δ shown in the above equation 12 is considered as the effective heating range δ eff , the maximum width L of the heating range by the single coaxial antenna 123 is 2 ×. It is preferable to determine the arrangement interval in the width direction of the coaxial antenna 123 so that δ eff and the distance between the respective coaxial antennas adjacent in the width direction is L or less. By arranging the coaxial antennas 123 at such intervals, the agglomerated material for the entire width of the drying furnace can be heated evenly.

複数の同軸アンテナの間隔が前記Lよりも大きい場合は、マイクロ波による加熱範囲が炉全幅に及ばず、炉の幅方向に対して塊成化原料の加熱ムラができるため、原料の乾燥ムラにつながって好ましくない。しかしながら、マイクロ波により加熱が行われた部分については原料の乾燥が改善されるため、挿入した同軸アンテナの本数に応じて、原料全体としてみた平均値としての乾燥は改善される。   When the interval between the plurality of coaxial antennas is larger than L, the heating range by the microwave does not reach the entire width of the furnace, and heating unevenness of the agglomerated raw material is generated in the width direction of the furnace. It is not desirable to be connected. However, since the drying of the raw material is improved in the portion heated by the microwave, the drying as the average value of the entire raw material is improved according to the number of inserted coaxial antennas.

また、乾燥炉の特性として炉幅方向における熱風乾燥の効率が異なる場合は、乾燥効率が劣位で塊成化原料の乾燥が遅れている部分にのみ同軸アンテナを挿入し、マイクロ波を照射することも有効である。   Also, if the efficiency of hot air drying in the furnace width direction is different as the characteristics of the drying furnace, insert a coaxial antenna only in the part where drying efficiency is inferior and drying of the agglomerated raw material is delayed, and microwave irradiation Is also effective.

また、どのように各同軸アンテナ123を配置するかについては、特に限定されるわけではなく、例えば、乾燥炉5の残留水分の偏り状況に関する知見等に基づき、この偏りを解消可能なように同軸アンテナの配設位置を決定すればよい。従って、例えば図21において、同一の領域に複数個の同軸アンテナ123が配設されていてもよい。   Further, how the coaxial antennas 123 are arranged is not particularly limited. For example, the coaxial antennas 123 are coaxial so that the deviation can be eliminated based on knowledge about the residual moisture unevenness in the drying furnace 5. What is necessary is just to determine the arrangement | positioning position of an antenna. Therefore, for example, in FIG. 21, a plurality of coaxial antennas 123 may be disposed in the same region.

なお、例えば図23に示したように、同軸アンテナ123の搬送方向上流側の端部に対して、当該搬送方向上流側に行くに従い幅が狭くなるようなテーパー部127を設けてもよい。このようなテーパー部127を設けることで、同軸アンテナ123による塊成化物の搬送抵抗を更に低減することが可能となる。また、同軸アンテナ123の搬送方向上流側の端部だけでなく、搬送方向下流側の端部に対しても上記テーパー部127を設けてもよい。   For example, as shown in FIG. 23, a tapered portion 127 whose width becomes narrower toward the upstream side in the transport direction may be provided on the end of the coaxial antenna 123 on the upstream side in the transport direction. By providing such a tapered portion 127, it becomes possible to further reduce the agglomerated material transport resistance by the coaxial antenna 123. Further, the tapered portion 127 may be provided not only on the end portion on the upstream side in the transport direction of the coaxial antenna 123 but also on the end portion on the downstream side in the transport direction.

以上、図19〜図23を参照しながら、本発明の第2の参考形態に係るマイクロ波乾燥装置10及びマイクロ波乾燥方法について、詳細に説明した。   The microwave drying apparatus 10 and the microwave drying method according to the second reference embodiment of the present invention have been described in detail above with reference to FIGS.

<第2の参考形態の変形例>
次に、図24〜図25Bを参照しながら、本発明の第2の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明する。図24〜図25Bは、本発明の第2の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明するための説明図である。
<Modification of second reference embodiment>
Next, a modification of the microwave irradiation member according to the second reference embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 24 to 25B. FIGS. 24-25B is explanatory drawing for demonstrating the modification of the microwave irradiation member which concerns on the 2nd reference form of this invention.

[同軸アンテナの原料層搬送方向の配設方法]
まず、図24を参照しながら、本変形例に係る同軸アンテナの原料層搬送方向の配設方法について説明する。
[Method of disposing the coaxial antenna in the material layer conveying direction]
First, a method of arranging the coaxial antenna according to the present modification in the raw material layer transport direction will be described with reference to FIG.

乾燥炉5の内部を搬送されている塊成化物原料が、本変形例に係る同軸アンテナ123一つから照射されるマイクロ波によって加熱される時間tは、同軸アンテナ123の加熱範囲(2×δeff)をW[mm]とし、塊成化物の搬送速度をV[mm/sec]とした場合に、おおよそ(W/V)秒となる。 The time t during which the agglomerated material transported inside the drying furnace 5 is heated by the microwaves radiated from one coaxial antenna 123 according to this modification is the heating range (2 × δ) of the coaxial antenna 123. eff ) is W (mm) and the agglomerated material transport speed is V [mm / sec], which is approximately (W / V) seconds.

一方、同軸アンテナを用いてマイクロ波を導波する場合、アンテナ内部に複数の伝播モードが発生しないようにし、マイクロ波の伝送効率を維持するために、同軸アンテナの径の大きさには、マイクロ波の波長と関係する条件が伴うことが多い。その結果、同軸アンテナ123の径を任意の大きさとすることは困難である。そのため、上記の加熱される時間tは、ある程度の決まった値になることが考えられる。   On the other hand, when a microwave is guided using a coaxial antenna, the diameter of the coaxial antenna is set to be small so that a plurality of propagation modes do not occur inside the antenna and the microwave transmission efficiency is maintained. Often accompanied by conditions related to the wavelength of the wave. As a result, it is difficult to set the diameter of the coaxial antenna 123 to an arbitrary size. Therefore, it is conceivable that the heating time t becomes a certain value.

このような所定時間の間に塊成化物をマイクロ波によって十分に乾燥させるために、方策の一つとして、出力強度の大きなマイクロ波を利用することが考えられる。しかしながら、同軸アンテナの周囲に存在し、マイクロ波によって加熱される塊成化物は、塊成化物の位置により加熱の大小に差が生じるため、必ずしも均一に加熱されるわけではない。また、大出力のマイクロ波を用い短時間での乾燥を得ようとする場合には、一部の塊成化物が過剰加熱され、塊成化物に含まれる揮発成分が発火してしまう可能性がある。そのため、塊成化物をマイクロ波によって十分に乾燥させるためには、塊成化物が過剰加熱しない程度の出力を有するマイクロ波を利用し、マイクロ波の作用時間を長くすることで、乾燥の促進を図ることが重要となる。   In order to sufficiently dry the agglomerate with microwaves during such a predetermined time, it is conceivable to use a microwave with a high output intensity as one of the measures. However, the agglomerates that exist around the coaxial antenna and are heated by microwaves are not necessarily heated uniformly because of differences in heating depending on the position of the agglomerates. In addition, when trying to obtain drying in a short time using a high-power microwave, some agglomerates may be overheated and the volatile components contained in the agglomerates may ignite. is there. Therefore, in order to sufficiently dry the agglomerate by microwave, the microwave is used so that the agglomerate does not overheat, and the microwave action time is lengthened to promote drying. It is important to plan.

そこで、本変形例では、例えば図24に示したように、原料層の搬送方向に同軸アンテナ123の加熱範囲が連続するように、同軸アンテナ123を原料層の搬送方向に並べて配設する。このような同軸アンテナの配設方法を採用することで、マイクロ波が照射されている区間を長くすることができ、ひいては、塊成化物へのマイクロ波の作用時間を長くすることが可能となる。   Therefore, in the present modification, for example, as shown in FIG. 24, the coaxial antenna 123 is arranged side by side in the conveyance direction of the raw material layer so that the heating range of the coaxial antenna 123 continues in the conveyance direction of the raw material layer. By adopting such an arrangement method of the coaxial antenna, it is possible to lengthen the section where the microwave is irradiated, and thus, it is possible to lengthen the action time of the microwave on the agglomerated material. .

ここで、同軸アンテナ123の搬送方向の配列方法は、搬送方向に隣り合う互いの同軸アンテナ123の加熱範囲が連続するようにすれば、特に限定されるものではなく、隣り合う同軸アンテナ123が互いに接触していてもよいし、離隔していてもよい。なお、隣り合う同軸アンテナ123を離隔して配置する場合には、隣り合う同軸アンテナ123の間の空間に塊成化物が詰らないように、カバー等を設けることが好ましい。   Here, the arrangement method of the coaxial antennas 123 in the transport direction is not particularly limited as long as the heating ranges of the coaxial antennas 123 adjacent to each other in the transport direction are continuous. They may be in contact or separated from each other. In addition, when arrange | positioning adjacent coaxial antenna 123 apart, it is preferable to provide a cover etc. so that an agglomerate may not block in the space between adjacent coaxial antennas 123. FIG.

また、図24では、2つの同軸アンテナ123を搬送方向に連続して配設する場合について図示しているが、搬送方向に3個以上の同軸アンテナ123を連続して配設してもよいことは言うまでもない。   FIG. 24 illustrates the case where two coaxial antennas 123 are continuously arranged in the conveyance direction. However, three or more coaxial antennas 123 may be arranged continuously in the conveyance direction. Needless to say.

[搬送方向の振動緩和機構]
次に、図25A及び図25Bを参照しながら、塊成化物の搬送に伴って同軸アンテナ123に発生する振動を緩和するための技術について説明する。
[Vibration relaxation mechanism]
Next, with reference to FIGS. 25A and 25B, a technique for mitigating vibration generated in the coaxial antenna 123 as the agglomerated material is conveyed will be described.

本発明の第2の参考形態とその変形例に係るマイクロ波乾燥装置10では、塊成化物を網目状コンベア上に積層して原料層とした上で搬送しながら、原料層の上部から下部に向かって熱風を通過させることで塊成化物を乾燥させる乾燥炉に対して、乾燥炉の上方から同軸アンテナ123を挿入し、原料層下層部に対してマイクロ波を照射することで、該当する部位の乾燥を促進させる装置である。   In the microwave drying apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention and its modification, the agglomerated material is stacked on a mesh conveyor to form a raw material layer, and then conveyed from the upper part to the lower part of the raw material layer. For the drying furnace that dries the agglomerate by passing hot air toward the same, insert the coaxial antenna 123 from above the drying furnace and irradiate the raw material layer lower layer with microwaves, and the corresponding part It is a device that promotes drying.

この際、乾燥炉5の上方から挿入している同軸アンテナ123には、塊成化物の搬送に伴って変動する応力が働く。同軸アンテナに作用する応力が変動する理由としては、網目状コンベアによる搬送速度が一定ではなくわずかながら変動すること、塊成化物の密度が厳密には均一ではないため、同軸アンテナに接触する塊成化物の状態が搬送に伴って時々刻々と変化すること、等が考えられる。このような変動する応力が同軸アンテナ123に作用すると、同軸アンテナ123には原料層搬送方向の振動が生じることとなる。このような状況下で同軸アンテナの長期使用を考えた場合、かかる振動が導波管111や同軸アンテナ123の疲労破壊の原因となることが懸念される。   At this time, the coaxial antenna 123 inserted from above the drying furnace 5 is subjected to a stress that varies as the agglomerated material is conveyed. The stress acting on the coaxial antenna fluctuates because the transport speed by the mesh conveyor is not constant but slightly fluctuates, and the density of the agglomerates is not strictly uniform, so the agglomeration contacting the coaxial antenna It is conceivable that the state of the chemical compound changes from moment to moment with the conveyance. When such fluctuating stress acts on the coaxial antenna 123, the coaxial antenna 123 is vibrated in the raw material layer conveyance direction. When considering long-term use of the coaxial antenna under such circumstances, there is a concern that such vibration may cause fatigue damage of the waveguide 111 and the coaxial antenna 123.

そこで、本変形例に係るマイクロ波乾燥装置10では、変換器121の上流側に位置する導波管111に対して、塊成化物の搬送に伴って発生する振動を緩和する振動緩和機構を設置する。このような振動緩和機構としては、以下の2種類の機構を挙げることができる。   Therefore, in the microwave drying apparatus 10 according to the present modification, a vibration mitigation mechanism for mitigating vibrations generated along with the transportation of the agglomerated material is installed in the waveguide 111 located on the upstream side of the converter 121. To do. Examples of such a vibration relaxation mechanism include the following two types of mechanisms.

第1の振動緩和機構として、マイクロ波発振機101で発生したマイクロ波を導波する導波管111に、振動を緩和する機構を備える導波管を設けることが挙げられる。   As a first vibration mitigation mechanism, a waveguide having a mechanism for mitigating vibration may be provided in the waveguide 111 that guides the microwave generated by the microwave oscillator 101.

振動を緩和する機構を備える導波管としては、例えば、導波管の中心軸方向のスライドを可能にするスライド機構を有する導波管(以下、スライド導波管と称する。)や、マイクロ波を導波可能な金属材(より好ましくは、導波管と同様の金属材)により形成された蛇腹部を有する導波管(以下、フレキシブル導波管と称する。)等を挙げることができる。   As a waveguide including a mechanism for reducing vibration, for example, a waveguide having a slide mechanism that enables sliding in the central axis direction of the waveguide (hereinafter referred to as a slide waveguide), or a microwave. For example, a waveguide having a bellows portion formed of a metal material capable of being guided (more preferably, a metal material similar to the waveguide) (hereinafter referred to as a flexible waveguide).

スライド導波管は、スライド機構を有することで、導波管の中心軸方向の伸縮が可能となるため、導波管の中心軸方向と略平行な振動を緩和することができる。また、フレキシブル導波管は、金属製の蛇腹部を有することで、導波管の中心軸方向に対して略直交する方向に湾曲することが可能となるため、導波管の中心軸方向に対して略直交する方向の振動を緩和することが可能となる。   Since the slide waveguide has a slide mechanism, it can expand and contract in the central axis direction of the waveguide, so that vibration substantially parallel to the central axis direction of the waveguide can be mitigated. In addition, since the flexible waveguide has a metal bellows portion, it can be bent in a direction substantially orthogonal to the central axis direction of the waveguide. On the other hand, it is possible to mitigate vibrations in a direction substantially perpendicular to the direction.

また、第2の振動緩和機構として、マイクロ波照射部材である同軸アンテナ123を支持する支持体の一部に弾性部材を設けることが挙げられる。バネ機構やゴム製部材等といった弾性部材を支持体の一部に設けることで、支持体が支持する同軸アンテナ123に発生する振動を弾性部材によって緩和することが可能となる。   Further, as the second vibration relaxation mechanism, an elastic member may be provided on a part of the support that supports the coaxial antenna 123 that is a microwave irradiation member. By providing an elastic member such as a spring mechanism or a rubber member on a part of the support, vibration generated in the coaxial antenna 123 supported by the support can be reduced by the elastic member.

以上説明したような振動緩和機構を設けることで、塊成化物の搬送に伴って発生する振動を緩和することが可能となり、導波管111や同軸アンテナ123が疲労破壊することを防止することができる。   By providing the vibration mitigation mechanism as described above, it becomes possible to mitigate vibrations generated along with the transportation of the agglomerated material, and to prevent the waveguide 111 and the coaxial antenna 123 from being fatigued. it can.

図25Aは、変換器121の上流側に位置する導波管111に対して、第1の振動緩和機構としてフレキシブル導波管161を設置するとともに、第2の振動緩和機構として支持体163の一部に例えばバネ機構からなる弾性部材165を設けた例を示している。   FIG. 25A shows that a flexible waveguide 161 is installed as a first vibration mitigating mechanism with respect to the waveguide 111 located on the upstream side of the converter 121, and one of the supports 163 is used as a second vibration mitigating mechanism. An example in which an elastic member 165 made of, for example, a spring mechanism is provided in the part is shown.

図25Aに示した例では、マイクロ波発振機101、サーキュレータ103、自動整合器107等といったマイクロ波発振機構から延設された導波管111のうち、変換器121よりも上流側に位置し、かつ、鉛直方向に延びる導波管の一部に、フレキシブル導波管161が設置されている。フレキシブル導波管161は、上記のように、導波管の軸方向に対して略直交する方向の振動を緩和するものであるため、図25Aに示したように、乾燥炉5へと挿入するために略鉛直方向に設けられる導波管111の一部に設置されることが好ましい。   In the example shown in FIG. 25A, the waveguide 111 extending from the microwave oscillation mechanism such as the microwave oscillator 101, the circulator 103, and the automatic matching unit 107 is located upstream of the converter 121. In addition, a flexible waveguide 161 is installed in a part of the waveguide extending in the vertical direction. As described above, the flexible waveguide 161 relieves vibration in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the waveguide, and therefore is inserted into the drying furnace 5 as shown in FIG. 25A. Therefore, it is preferable to be installed in a part of the waveguide 111 provided in a substantially vertical direction.

また、図25Aでは、同軸アンテナ123を支持し、水平方向に延設される支持体163の一部に、バネ機構からなる弾性部材165が設けられている。バネ機構は、バネがバネの中心軸方向に伸縮することで応力を緩和する機構である。   In FIG. 25A, an elastic member 165 including a spring mechanism is provided on a part of a support 163 that supports the coaxial antenna 123 and extends in the horizontal direction. The spring mechanism is a mechanism that relieves stress by expanding and contracting the spring in the direction of the central axis of the spring.

図25Aに示したように、マイクロ波発振機構や支持体163の末端は、壁等の強固な部材に固定されている。その上で、上記のようなフレキシブル導波管161や弾性部材165を設置することで、フレキシブル導波管161より下流側かつ弾性部材165よりも前方に位置する変換器121及び同軸アンテナ123が構造的に分離され、ある程度自由に動くことが可能となる。なお、同軸アンテナ123の乾燥炉5への挿入部分には、同軸アンテナ123のある程度の動きを許容しつつ、乾燥炉5の気密を維持するための埋め込み材167を設けておくことが好ましい。   As shown in FIG. 25A, the ends of the microwave oscillation mechanism and the support 163 are fixed to a strong member such as a wall. In addition, by installing the flexible waveguide 161 and the elastic member 165 as described above, the converter 121 and the coaxial antenna 123 positioned downstream of the flexible waveguide 161 and in front of the elastic member 165 are structured. Separated and can move freely to some extent. In addition, it is preferable to provide an embedding material 167 for maintaining the airtightness of the drying furnace 5 while allowing the coaxial antenna 123 to move to some extent while inserting the coaxial antenna 123 into the drying furnace 5.

図25Bは、図25Aに示したフレキシブル導波管161に代えて、スライド導波管169を設置した例を示している。スライド導波管169は、上記のように、導波管の軸方向の振動を緩和するものであるため、図25Bに示したように、変換器121の上流側の略水平方向に延設される導波管111の一部に設置されることが好ましい。   FIG. 25B shows an example in which a slide waveguide 169 is installed instead of the flexible waveguide 161 shown in FIG. 25A. As described above, the slide waveguide 169 relaxes vibrations in the axial direction of the waveguide. Therefore, as shown in FIG. 25B, the slide waveguide 169 extends in a substantially horizontal direction on the upstream side of the converter 121. It is preferable to be installed in a part of the waveguide 111.

なお、図25A及び図25Bでは、一つの導波管111に対してフレキシブル導波管161又はスライド導波管169の一方を配設する場合について図示しているが、フレキシブル導波管161とスライド導波管169を併用しても良い。また、図25A及び図25Bでは、フレキシブル導波管161、弾性部材165、スライド導波管169を一つ用いる場合について図示しているが、これらの部材を一つの導波管111や同軸アンテナ123に対して複数設置してもよい。   25A and 25B illustrate the case where one of the flexible waveguide 161 and the slide waveguide 169 is provided for one waveguide 111, the flexible waveguide 161 and the slide are illustrated. A waveguide 169 may be used in combination. 25A and 25B illustrate the case where one flexible waveguide 161, elastic member 165, and slide waveguide 169 are used, these members are illustrated as one waveguide 111 and coaxial antenna 123. A plurality of them may be installed.

また、図25A及び図25Bでは、フレキシブル導波管161又はスライド導波管169と、弾性部材165と、を併用する場合について図示しているが、塊成化物の搬送速度等によっては、弾性部材165を用いずに、フレキシブル導波管161又はスライド導波管169のみを配設するようにしてもよい。   25A and 25B illustrate the case where the flexible waveguide 161 or the slide waveguide 169 and the elastic member 165 are used together, but depending on the agglomerated material transport speed, the elastic member Instead of using 165, only the flexible waveguide 161 or the slide waveguide 169 may be provided.

なお、図25A及び図25Bでは、変動する応力を受ける同軸アンテナを構造的に分離するための機構について説明したが、マイクロ波発振機構を含む同軸アンテナ123全体を可動式にして、振動を緩和するようにすることも考えられる。   In FIGS. 25A and 25B, the mechanism for structurally separating the coaxial antenna that receives the fluctuating stress has been described. However, the entire coaxial antenna 123 including the microwave oscillation mechanism is made movable to reduce vibration. It is also possible to do so.

以上、図24〜図25Bを参照しながら、本発明の第2の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明した。   In the above, the modification of the microwave irradiation member which concerns on the 2nd reference form of this invention was demonstrated, referring FIGS. 24-25B.

(第3の参考形態)
本発明の第1の参考形態及び第2の参考形態に係るマイクロ波乾燥装置10は、マイクロ波照射部材109を乾燥炉5の上方から挿入することで、塊成化物からなる原料層の下層部位を選択的に加熱するものであった。本発明の第3の参考形態に係るマイクロ波乾燥装置10は、マイクロ波照射部材109としてスリットアンテナを乾燥炉5の側壁から挿入することで、塊成化物からなる原料層の下層部位を選択的に加熱する。以下では、図26〜図31を参照しながら、マイクロ波照射部材としてスリットアンテナを利用したマイクロ波乾燥装置及びマイクロ波乾燥方法について、詳細に説明する。
(Third reference form)
The microwave drying apparatus 10 according to the first reference embodiment and the second reference embodiment of the present invention inserts the microwave irradiation member 109 from above the drying furnace 5 so that the lower layer portion of the raw material layer made of an agglomerated material. Was selectively heated. The microwave drying apparatus 10 according to the third embodiment of the present invention selectively inserts a slit antenna as a microwave irradiation member 109 from the side wall of the drying furnace 5 to selectively select a lower layer portion of the raw material layer made of agglomerated material. Heat to. Hereinafter, a microwave drying apparatus and a microwave drying method using a slit antenna as a microwave irradiation member will be described in detail with reference to FIGS. 26 to 31.

なお、本参考形態に係るマイクロ波乾燥装置10の全体構成は、図6に示した本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10の全体構成と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。   In addition, since the whole structure of the microwave drying apparatus 10 which concerns on this reference form is the same as that of the microwave drying apparatus 10 which concerns on embodiment of this invention shown in FIG. 6, detailed description is abbreviate | omitted below. To do.

<マイクロ波照射部材の構成について>
以下では、図26〜図31を参照しながら、本参考形態に係るマイクロ波照射部材の構成について、詳細に説明する。図26〜図31は、本参考形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。
<Configuration of microwave irradiation member>
Below, the structure of the microwave irradiation member which concerns on this reference form is demonstrated in detail, referring FIGS. 26-31. 26 to 31 are explanatory views showing the microwave irradiation member according to the present embodiment.

図26に示したように、本参考形態では、マイクロ波照射部材109としてスリットアンテナ(スロットアンテナとも呼ばれる。)131を使用し、このスリットアンテナ131を、図26において紙面奥行き方向に搬送されている塊成化物からなる原料層に対して、網目状コンベアの直上近傍に位置する乾燥炉5の側壁から挿入する。また、図26では、スリットアンテナ131は、乾燥炉5を幅方向に貫通するように挿入した場合について図示しているが、スリットアンテナ131の乾燥炉幅方向の端部は、乾燥炉5を貫通していなくともよい。また、図26では、説明を分かり易くするために、乾燥炉5に挿入されるスリットアンテナ131のうちの1個のみを記載しているが、乾燥炉5には、複数個のスリットアンテナ131が乾燥炉5の側壁から挿入される。   As shown in FIG. 26, in this embodiment, a slit antenna (also referred to as a slot antenna) 131 is used as the microwave irradiating member 109, and this slit antenna 131 is conveyed in the depth direction in FIG. It inserts into the raw material layer which consists of an agglomerated material from the side wall of the drying furnace 5 located in the immediate vicinity of a mesh conveyor. In FIG. 26, the slit antenna 131 is illustrated as being inserted so as to penetrate the drying furnace 5 in the width direction, but the end of the slit antenna 131 in the drying furnace width direction penetrates the drying furnace 5. You don't have to. Further, in FIG. 26, only one of the slit antennas 131 inserted into the drying furnace 5 is shown for easy understanding, but the drying furnace 5 includes a plurality of slit antennas 131. It is inserted from the side wall of the drying furnace 5.

図27は、マイクロ波照射部材109として使用されるスリットアンテナ131の構成を説明するための説明図である。図27上段に示した図は、スリットアンテナ131を上方からみた場合の図であり、図27下段に示した図は、上段に示したスリットアンテナ131をA−A切断線で切断した場合の断面を模式的に示したものである。   FIG. 27 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the slit antenna 131 used as the microwave irradiation member 109. The figure shown in the upper part of FIG. 27 is a view when the slit antenna 131 is viewed from above, and the figure shown in the lower part of FIG. 27 is a cross section when the slit antenna 131 shown in the upper part is cut along the AA cutting line. Is schematically shown.

図27に示したように、本参考形態に係るスリットアンテナ131は、矩形状の金属管と、この金属管の上面に設けられた複数の開口部(スリット)133とを有している。開口部133は、互いに隣り合う開口部133との間の距離が金属管内部を伝播するマイクロ波の波長の半分の長さに対応するように、矩形状の金属管の上面に設けられている。金属管に設けられる開口部133の個数は、乾燥炉5の幅に応じて適宜決定すればよく、特に制限されるものではない。また、開口部133の形状や大きさは、所望の周波数及び強度を有するマイクロ波を導波することが可能な形状及び大きさとなるように決定すればよい。   As shown in FIG. 27, the slit antenna 131 according to the present embodiment has a rectangular metal tube and a plurality of openings (slits) 133 provided on the upper surface of the metal tube. The opening 133 is provided on the upper surface of the rectangular metal tube so that the distance between the openings 133 adjacent to each other corresponds to half the wavelength of the microwave propagating inside the metal tube. . The number of openings 133 provided in the metal tube may be appropriately determined according to the width of the drying furnace 5 and is not particularly limited. The shape and size of the opening 133 may be determined so as to have a shape and size capable of guiding a microwave having a desired frequency and intensity.

また、スリットアンテナ131の乾燥炉幅方向の端部には、終端反射板(ターミネーション)135が設けられている。この終端反射板135は、マイクロ波帯域に属する電磁波を全反射させる部材である。終端反射板135の乾燥炉幅方向の設置位置を微調整することで、スリットアンテナ131の内部を伝播するマイクロ波の強度分布の山に対応する部分が開口部133の位置に適合するように調整を行うことができる。このような調整を行うことで、開口部133から放射されるマイクロ波の強度を最大化することができる。 A terminal reflector (termination) 135 is provided at the end of the slit antenna 131 in the drying furnace width direction. The terminal reflector 135 is a member that totally reflects electromagnetic waves belonging to the microwave band. By finely adjusting the installation position of the end reflector 135 in the width direction of the drying furnace, the portion corresponding to the peak of the intensity distribution of the microwave propagating through the slit antenna 131 is adjusted to match the position of the opening 133. It can be performed. By performing such adjustment, the intensity of the microwave radiated from the opening 133 can be maximized.

図26に示したように、スリットアンテナ131の開口部133が設けられた面には、塊成化物からなる原料層の重さが重畳することとなる。従って、スリットアンテナ131は、搬送中の塊成化物から受ける単位面あたりの荷重を考慮して、断面形状が荷重を受けて座屈変形しないような強度を有するように、銅(Cu)やアルミニウム(Al)や非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼(SUS)やこれらを含む合金等の各種金属を利用して製造される。   As shown in FIG. 26, the weight of the raw material layer made of agglomerated material is superimposed on the surface of the slit antenna 131 where the opening 133 is provided. Accordingly, the slit antenna 131 takes into consideration the load per unit surface received from the agglomerated material being transferred, so that the cross-sectional shape has a strength that prevents buckling deformation due to the load. It is manufactured using various metals such as (Al), nonmagnetic austenitic stainless steel (SUS), and alloys containing these.

乾燥炉5の原料層内部は、下層部位において約80℃以上の温度を有し、約100%に近い湿度を有する高温多湿状態にあり、このような状況下で塊成化物が移動している。そのため、スリットアンテナ131の内部に湿気が侵入することによるアーキングの発生を防止するとともに、スリットアンテナ131の内部への粉塵の侵入を防止するために、乾燥空気や乾燥窒素等の保護ガスをスリットアンテナ131の内部に導入して、スリットアンテナ131に正圧がかかっている状態とすることが好ましい。   The inside of the raw material layer of the drying furnace 5 has a temperature of about 80 ° C. or higher at the lower layer portion and is in a high temperature and high humidity state having a humidity close to about 100%, and the agglomerated material is moving under such conditions. . Therefore, in order to prevent the occurrence of arcing due to moisture entering the inside of the slit antenna 131 and to prevent dust from entering the inside of the slit antenna 131, a protective gas such as dry air or dry nitrogen is applied to the slit antenna. It is preferable that the slit antenna 131 is introduced into the inside of 131 so that a positive pressure is applied.

また、スリットアンテナ131の開口部133を保護するために、少なくとも開口部133の直上には、セラミックスカバー137が設けられることが好ましい。セラミックスカバー137は、スリットアンテナ131自体と同じ平面投影寸法を持ち、開口部133を含めて、スリットアンテナ131の上面全体を覆うものとするのが望ましい。   In order to protect the opening 133 of the slit antenna 131, it is preferable that a ceramic cover 137 is provided at least directly above the opening 133. The ceramic cover 137 preferably has the same plane projection size as the slit antenna 131 itself and covers the entire upper surface of the slit antenna 131 including the opening 133.

セラミックスカバー137は、加熱源であるマイクロ波の吸収が少なく、高温多湿状態でも利用可能であり、塊成化物との接触に耐えうる強度、耐摩耗性、加工性を備える無機材料セラミックスを用いて形成される。セラミックスカバー137に用いられる無機材料セラミックスは、マイクロ波の吸収特性に関与する誘電損失係数ε”が、0.02未満であることが好ましい。誘電損失係数ε”を0.02未満とすることで、マイクロ波吸収による無機材料セラミックスの自己発熱を抑制することが可能となる。 The ceramic cover 137 is made of inorganic material ceramics that absorb less microwaves as a heating source, can be used even in a high temperature and high humidity state, and have strength, wear resistance, and workability that can withstand contact with agglomerated materials. It is formed. The inorganic material ceramic used for the ceramic cover 137 preferably has a dielectric loss coefficient ε r ″ relating to microwave absorption characteristics of less than 0.02. The dielectric loss coefficient ε r ″ is less than 0.02. This makes it possible to suppress self-heating of the inorganic material ceramics due to microwave absorption.

このような無機材料セラミックスの例として、アルミナ(Al)、窒化ケイ素(Si)、サイアロン(SiAlON、化学式:Si・Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)等がある。これらの無機材料セラミックスを単独で使用してセラミックスカバー137を製造してもよく、これらの無機材料セラミックスを混合してセラミックスカバー137を製造してもよい。 Examples of such inorganic material ceramics include alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), sialon (SiAlON, chemical formula: Si 3 N 4 · Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), Examples include boron nitride (BN). The ceramic cover 137 may be manufactured using these inorganic material ceramics alone, or the ceramic cover 137 may be manufactured by mixing these inorganic material ceramics.

本参考形態では、このようなスリットアンテナ131を、図28に示したように、スリットアンテナ131の長軸方向が乾燥炉幅方向と略平行となるように、乾燥炉の搬送方向にわたって複数配置する。この際、図28に示したように、各スリットアンテナ131は、網目状コンベアのほぼ直上に位置するように、乾燥炉5の側壁から挿入される。これにより、乾燥炉5中の塊成化物は、スリットアンテナ131を乗り越えるようにして搬送されることとなり、スリットアンテナ131を乗り越える間にマイクロ波によって加熱されることとなる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 28, a plurality of such slit antennas 131 are arranged across the transport direction of the drying furnace so that the major axis direction of the slit antenna 131 is substantially parallel to the drying furnace width direction. . At this time, as shown in FIG. 28, each slit antenna 131 is inserted from the side wall of the drying furnace 5 so as to be positioned almost immediately above the mesh conveyor. As a result, the agglomerated material in the drying furnace 5 is transported so as to get over the slit antenna 131 and is heated by the microwave while getting over the slit antenna 131.

また、本参考形態では、複数のスリットアンテナ131全体の加熱範囲(すなわち、スリット開口部分)が、乾燥炉5の幅方向の略全体をカバーするように、スリットアンテナ131を設置する。   Moreover, in this reference form, the slit antenna 131 is installed so that the heating range (namely, slit opening part) of the several slit antenna 131 whole covers substantially the whole width direction of the drying furnace 5. FIG.

この際、図28に示したように、スリットアンテナ131の開口部133の位置を、搬送方向で互いに隣り合うスリットアンテナ131間でずらして配置して、互いの加熱範囲を補完しあうようにする。   At this time, as shown in FIG. 28, the position of the opening 133 of the slit antenna 131 is shifted between the adjacent slit antennas 131 in the transport direction so as to complement each other's heating range. .

複数のスリットアンテナの開口部が乾燥炉5の幅方向の略全体をカバーしない場合は、スリットアンテナから放射されるマイクロ波の加熱範囲が炉全幅に及ばず、炉の幅方向に対して塊成化原料の加熱ムラができるため、原料の乾燥ムラにつながって好ましくない。しかしながら、マイクロ波により加熱が行われた部分については、原料の乾燥が改善されるため、挿入した導波管の本数に応じて、原料全体としてみた平均値としての乾燥は改善される。   When the openings of the plurality of slit antennas do not cover substantially the entire width of the drying furnace 5, the heating range of the microwave radiated from the slit antenna does not reach the entire width of the furnace, and agglomerates in the width direction of the furnace. Since uneven heating of the chemical conversion raw material is possible, it leads to uneven drying of the raw material, which is not preferable. However, since the drying of the raw material is improved in the portion heated by the microwave, the drying as an average value as the whole raw material is improved according to the number of the inserted waveguides.

また、乾燥炉の特性として炉幅方向における熱風乾燥の効率が異なる場合は、乾燥効率が劣位で塊成化原料の乾燥が遅れている部分にのみスリットアンテナの開口部を設け、マイクロ波を照射することも有効である。   Also, if the efficiency of hot air drying in the furnace width direction is different as a characteristic of the drying furnace, the slit antenna opening is provided only in the portion where the drying efficiency is inferior and the drying of the agglomerated raw material is delayed, and microwave irradiation It is also effective to do.

また、どのように各スリットアンテナ131を配置するかについては、図28に示した例に特に限定されるわけではなく、例えば、乾燥炉5の残留水分の偏り状況に関する知見等に基づき、この偏りを解消可能なようにスリットアンテナ131の配設位置を決定すればよい。   Further, how to arrange each slit antenna 131 is not particularly limited to the example shown in FIG. 28, and for example, this bias is based on the knowledge about the residual moisture unevenness in the drying furnace 5. The arrangement position of the slit antenna 131 may be determined so that the above can be eliminated.

ここで、図28では、スリットアンテナ131の長軸方向が乾燥炉5の幅方向と略平行となるようにスリットアンテナ131を配設する場合について示しているが、例えば図29に示したように、スリットアンテナ131を斜めに配設してもよい。このような配置を行うことで、各スリットアンテナ131が加熱可能な炉幅方向範囲を更に広げることが可能となり、より広範囲の塊成化物を加熱することができる。なお、図29では、スリットアンテナ131の長軸方向と乾燥炉幅方向とのなす角度(傾斜角度)が一定である場合について図示しているが、それぞれのスリットアンテナ131の傾斜角度が互いに異なるように、スリットアンテナ131を配設してもよい。   Here, FIG. 28 shows the case where the slit antenna 131 is arranged so that the major axis direction of the slit antenna 131 is substantially parallel to the width direction of the drying furnace 5, but as shown in FIG. 29, for example. The slit antenna 131 may be disposed obliquely. By performing such an arrangement, it is possible to further widen the range in the furnace width direction in which each slit antenna 131 can be heated, and it is possible to heat a wider range of agglomerates. 29 shows a case where the angle (tilt angle) formed between the major axis direction of the slit antenna 131 and the drying furnace width direction is constant, the tilt angles of the slit antennas 131 are different from each other. In addition, a slit antenna 131 may be provided.

乾燥炉5内を搬送される塊成化物がスリットアンテナ131を乗り越えやすくするために、例えば図30に示したように、スリットアンテナ131の側面に対して、テーパー部139aを設けたり、ローラー部139bを設けたりしてもよい。   In order to make it easy for the agglomerated material conveyed in the drying furnace 5 to get over the slit antenna 131, for example, as shown in FIG. May be provided.

具体的には、図30上段に示したように、スリットアンテナ131の搬送方向上流側の側面に対して、当該搬送方向上流側に行くに従い高さが低くなるようなテーパー部139aを設けてもよい。また、図30下段に示したように、スリットアンテナ131の搬送方向上流側の側面に対して、当該搬送方向上流側に行くに従い高さが低くなるようなテーパー部を設け、このテーパー部に複数のローラーを設けてローラー部139bとしてもよい。このようなテーパー部139a又はローラー部139bを設けることで、塊成化物がスリットアンテナ131を乗り越えやすくなり、スリットアンテナ131による塊成化物の搬送抵抗を更に低減することが可能となる。また、スリットアンテナ131の搬送方向上流側の端部だけでなく、搬送方向下流側の端部に対しても上記テーパー部139aや、テーパー部に更にローラーを有するローラー部139bを設けてもよい。   Specifically, as shown in the upper part of FIG. 30, a tapered portion 139a whose height decreases toward the upstream side in the transport direction may be provided on the side surface of the slit antenna 131 on the upstream side in the transport direction. Good. Further, as shown in the lower part of FIG. 30, a tapered portion is provided on the side surface on the upstream side in the transport direction of the slit antenna 131 so that the height decreases toward the upstream side in the transport direction. Alternatively, a roller portion 139b may be provided. By providing such a tapered portion 139a or roller portion 139b, the agglomerated material can easily get over the slit antenna 131, and the conveyance resistance of the agglomerated material by the slit antenna 131 can be further reduced. Further, not only the upstream end portion of the slit antenna 131 in the transport direction but also the end portion on the downstream side in the transport direction may be provided with the tapered portion 139a or the roller portion 139b having a roller in the tapered portion.

また、図31に示したように、網目状コンベアの直上付近だけでなく、網目状コンベアの上方に、網目状コンベア面から離隔するようなかたちで、スリットアンテナ131を配設してもよい。スリットアンテナ131を乾燥炉5の高さ方向に上下に配置することで、乾燥炉5内を搬送される原料層の様々な部位をマイクロ波により加熱することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 31, the slit antenna 131 may be disposed not only near the mesh conveyor but also above the mesh conveyor so as to be separated from the mesh conveyor surface. By disposing the slit antenna 131 vertically in the height direction of the drying furnace 5, various portions of the raw material layer conveyed in the drying furnace 5 can be heated by microwaves.

以上、図26〜図31を参照しながら、本発明の第3の参考形態に係るマイクロ波乾燥装置10及びマイクロ波乾燥方法について、詳細に説明した。   The microwave drying apparatus 10 and the microwave drying method according to the third reference embodiment of the present invention have been described in detail above with reference to FIGS.

<第3の参考形態の変形例>
次に、図32A〜図33Bを参照しながら、本発明の第3の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明する。図32A〜図33Bは、本発明の第3の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明するための説明図である。
<Modification of third reference embodiment>
Next, a modification of the microwave irradiation member according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 32A to 33B. FIGS. 32A to 33B are explanatory views for explaining a modification of the microwave irradiation member according to the third embodiment of the present invention.

[スリットアンテナの原料層搬送方向の配設方法]
次に、図32A及び図32Bを参照しながら、本変形例に係るスリットアンテナの原料層搬送方向の配設方法について説明する。
[Method of disposing the slit antenna in the material layer conveying direction]
Next, with reference to FIGS. 32A and 32B, a method of arranging the slit antenna according to this modification in the raw material layer transport direction will be described.

乾燥炉5の内部を搬送されている塊成化物原料が、本変形例に係るスリットアンテナ131一つから照射されるマイクロ波によって加熱される時間tは、スリットアンテナ131の幅(搬送方向の幅)をW[mm]とし、塊成化物の搬送速度をV[mm/sec]とした場合に、おおよそ(W/V)秒となる。   The time t during which the agglomerated material transported inside the drying furnace 5 is heated by the microwave irradiated from one slit antenna 131 according to this modification is the width of the slit antenna 131 (width in the transport direction). ) Is W [mm], and the agglomerated material transport speed is V [mm / sec], approximately (W / V) seconds.

一方、スリットアンテナを用いてマイクロ波を導波する場合、スリットアンテナ内部に複数の伝播モードが発生しないようにし、マイクロ波の伝送効率を維持するために、スリットアンテナの幅を導波するマイクロ波の波長未満とすることが多い。例えば、2.45GHzのマイクロ波を用いる場合、スリットアンテナの搬送方向の最大幅は、120mm程度の大きさとなる。従って、スリットアンテナ1本の最大幅が120mm程度である場合、通常の網目状コンベアの搬送速度を考慮すると、上記時間tは極めて短時間となる。   On the other hand, when a microwave is guided using a slit antenna, a microwave that guides the width of the slit antenna is used in order to prevent a plurality of propagation modes from occurring inside the slit antenna and to maintain the transmission efficiency of the microwave. It is often less than the wavelength of. For example, when a microwave of 2.45 GHz is used, the maximum width in the conveyance direction of the slit antenna is about 120 mm. Therefore, when the maximum width of one slit antenna is about 120 mm, the time t is extremely short considering the transport speed of a normal mesh conveyor.

このような短時間の間に塊成化物をマイクロ波によって十分に乾燥させるために、方策の一つとして、出力強度の大きなマイクロ波を利用することが考えられる。しかしながら、スリットアンテナの上部に存在し、マイクロ波によって加熱される塊成化物は、塊成化物の位置により加熱の大小に差が生じるため、必ずしも均一に加熱されるわけではない。また、大出力のマイクロ波を用い短時間での乾燥を得ようとする場合には、一部の塊成化物が過剰加熱され、塊成化物に含まれる揮発成分が発火してしまう可能性がある。そのため、塊成化物をマイクロ波によって十分に乾燥させるためには、塊成化物が過剰加熱しない程度の出力を有するマイクロ波を利用し、マイクロ波の作用時間を長くすることで、乾燥の促進を図ることが重要となる。   In order to sufficiently dry the agglomerate with microwaves in such a short time, it is conceivable to use microwaves with high output intensity as one of the measures. However, the agglomerates that are present above the slit antenna and are heated by the microwaves are not necessarily heated uniformly because of differences in heating depending on the position of the agglomerates. In addition, when trying to obtain drying in a short time using a high-power microwave, some agglomerates may be overheated and the volatile components contained in the agglomerates may ignite. is there. Therefore, in order to sufficiently dry the agglomerate by microwave, the microwave is used so that the agglomerate does not overheat, and the microwave action time is lengthened to promote drying. It is important to plan.

そこで、本変形例では、例えば図32A及び図32Bに示したように、原料層の搬送方向にスリットアンテナ131の加熱範囲が連続するように、スリットアンテナ131を原料層の搬送方向に並べて配設する。このようなスリットアンテナの配設方法を採用することで、マイクロ波が照射されている区間を長くすることができ、ひいては、塊成化物へのマイクロ波の作用時間を長くすることが可能となる。   Therefore, in this modification, for example, as shown in FIGS. 32A and 32B, the slit antenna 131 is arranged in the material layer transport direction so that the heating range of the slit antenna 131 is continuous in the material layer transport direction. To do. By adopting such an arrangement method of the slit antenna, it is possible to lengthen the section where the microwave is irradiated, and in turn, it is possible to lengthen the action time of the microwave on the agglomerated material. .

ここで、スリットアンテナ131の搬送方向の配列方法は、搬送方向に隣り合う互いのスリットアンテナ131の加熱範囲が連続するようにすれば、特に限定されるものではなく、隣り合うスリットアンテナ131が互いに接触していてもよいし、離隔していてもよい。なお、隣り合うスリットアンテナ131を離隔して配置する場合には、隣り合うスリットアンテナ131の間の空間に塊成化物が詰らないように、カバー等を設けることが好ましい。   Here, the arrangement method of the slit antennas 131 in the transport direction is not particularly limited as long as the heating ranges of the slit antennas 131 adjacent to each other in the transport direction are continuous. They may be in contact or separated from each other. In the case where the adjacent slit antennas 131 are spaced apart from each other, it is preferable to provide a cover or the like so that the space between the adjacent slit antennas 131 is not clogged.

また、図32A及び図32Bでは、2つのスリットアンテナ131を搬送方向に連続して配設する場合について図示しているが、搬送方向に3個以上のスリットアンテナ131を連続して配設してもよいことは言うまでもない。   32A and 32B show the case where two slit antennas 131 are continuously arranged in the transport direction, but three or more slit antennas 131 are continuously arranged in the transport direction. Needless to say.

[搬送方向の振動緩和機構]
次に、図33A及び図33Bを参照しながら、塊成化物の搬送に伴ってスリットアンテナ131に発生する振動を緩和するための技術について説明する。
[Vibration relaxation mechanism]
Next, with reference to FIGS. 33A and 33B, a technique for mitigating vibrations that occur in the slit antenna 131 as the agglomerated material is conveyed will be described.

本発明の第3の参考形態とその変形例に係るマイクロ波乾燥装置10では、塊成化物を網目状コンベア上に積層して原料層とした上で搬送しながら、原料層の上部から下部に向かって熱風を通過させることで塊成化物を乾燥させる乾燥炉に対して、乾燥炉の側壁からスリットアンテナ131を挿入し、原料層下層部に対してマイクロ波を照射することで、該当する部位の乾燥を促進させる装置である。   In the microwave drying apparatus 10 according to the third embodiment of the present invention and its modification, the agglomerated material is stacked on a mesh conveyor to form a raw material layer, and then conveyed from the upper part to the lower part of the raw material layer. For the drying furnace that dries the agglomerate by passing hot air toward the slit, the slit antenna 131 is inserted from the side wall of the drying furnace and the lower layer portion of the raw material layer is irradiated with microwaves, so that the corresponding part It is a device that promotes drying.

この際、乾燥炉5の側壁から挿入しているスリットアンテナ131には、塊成化物の搬送に伴って変動する応力が働く。スリットアンテナ131に作用する応力が変動する理由としては、網目状コンベアによる搬送速度が一定ではなくわずかながら変動すること、塊成化物の密度が厳密には均一ではないため、スリットアンテナ131に接触する塊成化物の状態が搬送に伴って時々刻々と変化すること、等が考えられる。このような変動する応力がスリットアンテナ131に作用すると、スリットアンテナ131には原料層搬送方向の振動が生じることとなる。このような状況下でスリットアンテナの長期使用を考えた場合、かかる振動が導波管111やスリットアンテナ131の疲労破壊の原因となることが懸念される。   At this time, the slit antenna 131 inserted from the side wall of the drying furnace 5 is subjected to a stress that varies as the agglomerated material is conveyed. The reason why the stress acting on the slit antenna 131 fluctuates is that the conveyance speed by the mesh conveyor fluctuates slightly, and the density of the agglomerated material is not strictly uniform, so that it contacts the slit antenna 131. It is conceivable that the state of the agglomerated material changes from moment to moment with the conveyance. When such a fluctuating stress acts on the slit antenna 131, the slit antenna 131 will vibrate in the material layer transport direction. When considering long-term use of the slit antenna under such circumstances, there is a concern that such vibration may cause fatigue failure of the waveguide 111 and the slit antenna 131.

そこで、本変形例に係るマイクロ波乾燥装置10では、スリットアンテナ131に接続されている導波管111に対して、塊成化物の搬送に伴って発生する振動を緩和する振動緩和機構を設置する。このような振動緩和機構としては、以下の2種類の機構を挙げることができる。   Therefore, in the microwave drying apparatus 10 according to the present modification, a vibration mitigation mechanism that mitigates vibrations generated along with the transport of the agglomerated material is installed in the waveguide 111 connected to the slit antenna 131. . Examples of such a vibration relaxation mechanism include the following two types of mechanisms.

第1の振動緩和機構として、マイクロ波発振機101で発生したマイクロ波を導波する導波管111に、振動を緩和する機構を備える導波管を設けることが挙げられる。   As a first vibration mitigation mechanism, a waveguide having a mechanism for mitigating vibration may be provided in the waveguide 111 that guides the microwave generated by the microwave oscillator 101.

振動を緩和する機構を備える導波管としては、例えば、導波管の中心軸方向のスライドを可能にするスライド機構を有する導波管(以下、スライド導波管と称する。)や、マイクロ波を導波可能な金属材(より好ましくは、導波管と同様の金属材)により形成された蛇腹部を有する導波管(以下、フレキシブル導波管と称する。)等を挙げることができる。   As a waveguide including a mechanism for reducing vibration, for example, a waveguide having a slide mechanism that enables sliding in the central axis direction of the waveguide (hereinafter referred to as a slide waveguide), or a microwave. For example, a waveguide having a bellows portion formed of a metal material capable of being guided (more preferably, a metal material similar to the waveguide) (hereinafter referred to as a flexible waveguide).

スライド導波管は、スライド機構を有することで、導波管の中心軸方向の伸縮が可能となるため、導波管の中心軸方向と略平行な振動を緩和することができる。また、フレキシブル導波管は、金属製の蛇腹部を有することで、導波管の中心軸方向に対して略直交する方向に湾曲することが可能となるため、導波管の中心軸方向に対して略直交する方向の振動を緩和することが可能となる。   Since the slide waveguide has a slide mechanism, it can expand and contract in the central axis direction of the waveguide, so that vibration substantially parallel to the central axis direction of the waveguide can be mitigated. In addition, since the flexible waveguide has a metal bellows portion, it can be bent in a direction substantially orthogonal to the central axis direction of the waveguide. On the other hand, it is possible to mitigate vibration in a direction substantially orthogonal to the direction.

また、第2の振動緩和機構として、マイクロ波照射部材であるスリットアンテナ131を支持する支持体の一部に弾性部材を設けることが挙げられる。バネ機構やゴム製部材等といった弾性部材を支持体の一部に設けることで、支持体が支持するスリットアンテナ131に発生する振動を弾性部材によって緩和することが可能となる。   In addition, as the second vibration relaxation mechanism, an elastic member may be provided on a part of the support that supports the slit antenna 131 that is a microwave irradiation member. By providing an elastic member such as a spring mechanism or a rubber member on a part of the support, vibration generated in the slit antenna 131 supported by the support can be reduced by the elastic member.

以上説明したような振動緩和機構を設けることで、塊成化物の搬送に伴って発生する振動を緩和することが可能となり、導波管111やスリットアンテナ131が疲労破壊することを防止することができる。   By providing the vibration mitigating mechanism as described above, it is possible to mitigate vibrations generated along with the transportation of the agglomerated material, and to prevent the waveguide 111 and the slit antenna 131 from being fatigued. it can.

図33Aは、導波管111に対して、第1の振動緩和機構としてフレキシブル導波管161を設置した例を示している。   FIG. 33A shows an example in which a flexible waveguide 161 is installed as a first vibration relaxation mechanism with respect to the waveguide 111.

図33Aに示した例では、マイクロ波発振機101、サーキュレータ103、自動整合器107等といったマイクロ波発振機構から延設された導波管111のうち、鉛直方向に延びる導波管の一部に、フレキシブル導波管161が設置されている。フレキシブル導波管161は、上記のように、導波管の軸方向に対して略直交する方向の振動を緩和するものであるため、図33Aに示したように、乾燥炉5へと挿入するために略鉛直方向に設けられる導波管111の一部に設置されることが好ましい。   In the example shown in FIG. 33A, a part of the waveguide extending in the vertical direction among the waveguides 111 extending from the microwave oscillation mechanism such as the microwave oscillator 101, the circulator 103, and the automatic matching unit 107 is used. A flexible waveguide 161 is installed. As described above, the flexible waveguide 161 relieves vibration in a direction substantially orthogonal to the axial direction of the waveguide, and therefore is inserted into the drying furnace 5 as shown in FIG. 33A. Therefore, it is preferable to be installed in a part of the waveguide 111 provided in a substantially vertical direction.

図33Bは、図33Aに示したフレキシブル導波管161に代えて、スライド導波管169を設置した例を示している。また、図33Bでは、第2の振動緩和機構として支持体163の一部に例えばバネ機構からなる弾性部材165を設けた例を示している。   FIG. 33B shows an example in which a slide waveguide 169 is installed instead of the flexible waveguide 161 shown in FIG. 33A. FIG. 33B shows an example in which an elastic member 165 made of, for example, a spring mechanism is provided on a part of the support 163 as the second vibration relaxation mechanism.

スライド導波管169は、上記のように、導波管の軸方向の振動を緩和するものであるため、図33Bに示したように、略水平方向に延設される導波管111の一部に設置されることが好ましい。   As described above, the slide waveguide 169 relieves vibrations in the axial direction of the waveguide. Therefore, as shown in FIG. 33B, one of the waveguides 111 extending in a substantially horizontal direction. It is preferable to be installed in the section.

また、図33Bでは、スリットアンテナ131を支持し、水平方向に延設される支持体163の一部に、バネ機構からなる弾性部材165が設けられている。バネ機構は、バネがバネの中心軸方向に伸縮することで応力を緩和する機構である。   In FIG. 33B, an elastic member 165 including a spring mechanism is provided on a part of a support 163 that supports the slit antenna 131 and extends in the horizontal direction. The spring mechanism is a mechanism that relieves stress by expanding and contracting the spring in the direction of the central axis of the spring.

図33A及び図33Bに示したように、マイクロ波発振機構や支持体163の末端は、壁等の強固な部材に固定されている。その上で、上記のようなフレキシブル導波管161又はスリット導波管169や弾性部材165を設置することで、フレキシブル導波管161又はスリット導波管169より下流側かつ弾性部材165よりも前方に位置するスリットアンテナ131が構造的に分離され、ある程度自由に動くことが可能となる。なお、スリットアンテナ131の乾燥炉5への挿入部分には、スリットアンテナ131のある程度の動きを許容しつつ、乾燥炉5の気密を維持するための埋め込み材を設けておくことが好ましい。   As shown in FIGS. 33A and 33B, the ends of the microwave oscillation mechanism and the support 163 are fixed to a strong member such as a wall. In addition, by installing the flexible waveguide 161 or the slit waveguide 169 or the elastic member 165 as described above, the downstream side of the flexible waveguide 161 or the slit waveguide 169 and the front side of the elastic member 165. The slit antenna 131 located at is separated structurally and can move freely to some extent. In addition, it is preferable to provide an embedded material for maintaining the airtightness of the drying furnace 5 while allowing the slit antenna 131 to move to some extent while the slit antenna 131 is inserted into the drying furnace 5.

なお、図33A及び図33Bでは、一つの導波管111に対してフレキシブル導波管161又はスライド導波管169の一方を配設する場合について図示しているが、フレキシブル導波管161とスライド導波管169を併用しても良い。また、図33A及び図33Bでは、フレキシブル導波管161、弾性部材165、スライド導波管169を一つ用いる場合について図示しているが、これらの部材を一つの導波管111やスリットアンテナ131に対して複数設置してもよい。   33A and 33B illustrate the case where one of the flexible waveguide 161 and the slide waveguide 169 is provided for one waveguide 111, the flexible waveguide 161 and the slide are illustrated. A waveguide 169 may be used in combination. 33A and 33B illustrate the case where one flexible waveguide 161, elastic member 165, and slide waveguide 169 are used, these members are illustrated as one waveguide 111 and slit antenna 131. A plurality of them may be installed.

また、図33Aでは、図示の便宜上、支持体163及び弾性部材165を図示していないが、フレキシブル導波管161に加えて支持体163及び弾性部材165を利用してもよいことは言うまでもない。逆に、図33Bでは、スライド導波管169と、弾性部材165と、を併用する場合について図示しているが、塊成化物の搬送速度等によっては、弾性部材165を用いずに、フレキシブル導波管161又はスライド導波管169のみを配設するようにしてもよい。   In FIG. 33A, the support 163 and the elastic member 165 are not shown for convenience of illustration, but it goes without saying that the support 163 and the elastic member 165 may be used in addition to the flexible waveguide 161. Conversely, in FIG. 33B, the case where the slide waveguide 169 and the elastic member 165 are used together is shown, but depending on the agglomerated material transport speed and the like, the flexible guide may be used without using the elastic member 165. Only the wave tube 161 or the slide waveguide 169 may be provided.

なお、図33A及び図33Bでは、変動する応力を受けるスリットアンテナを構造的に分離するための機構について説明したが、マイクロ波発振機構を含むスリットアンテナ131全体を可動式にして、振動を緩和するようにすることも考えられる。   In FIGS. 33A and 33B, the mechanism for structurally separating the slit antenna that receives the fluctuating stress has been described. However, the entire slit antenna 131 including the microwave oscillation mechanism is made movable to reduce vibration. It is also possible to do so.

以上、図32A〜図33Bを参照しながら、本発明の第3の参考形態に係るマイクロ波照射部材の変形例について説明した。   In the above, the modification of the microwave irradiation member which concerns on the 3rd reference form of this invention was demonstrated, referring FIG. 32A-FIG. 33B.

(第1の実施形態)
以上説明した第1〜第3の参考形態では、マイクロ波照射部材109として、導波管111、同軸アンテナ123又はスリットアンテナ131を用いる場合について説明を行ったが、これらの参考形態及び変形例に係るマイクロ波照射部材109を組み合わせて用いることも可能である。以下では、図34〜図37Bを参照しながら、異なる種類のマイクロ波照射部材109を組み合わせて用いる本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
In the first to third reference embodiments described above, the case where the waveguide 111, the coaxial antenna 123, or the slit antenna 131 is used as the microwave irradiation member 109 has been described. It is also possible to use the microwave irradiation member 109 in combination. Hereinafter, a first embodiment of the present invention in which different types of microwave irradiation members 109 are used in combination will be described with reference to FIGS. 34 to 37B.

なお、本実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10の全体構成は、図6に示した本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10の全体構成と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。   In addition, since the whole structure of the microwave drying apparatus 10 which concerns on this embodiment is the same as that of the microwave drying apparatus 10 which concerns on embodiment of this invention shown in FIG. 6, detailed description is abbreviate | omitted below. To do.

<マイクロ波照射部材の構成について>
以下では、図34〜図37Bを参照しながら、本実施形態に係るマイクロ波照射部材の構成について、詳細に説明する。図34〜図37Bは、本実施形態に係るマイクロ波照射部材について示した説明図である。
<Configuration of microwave irradiation member>
Below, the structure of the microwave irradiation member which concerns on this embodiment is demonstrated in detail, referring FIGS. 34-37B. 34 to 37B are explanatory views showing the microwave irradiation member according to the present embodiment.

図34及び図35は、本実施形態に係るマイクロ波照射部材109の一例を示した説明図である。
図34に示したように、本実施形態に係るマイクロ波照射部材109として、第1の参考形態で説明した導波管111と、第3の参考形態で説明したスリットアンテナ131とを併用することが可能である。また、図35に示したように、本実施形態に係るマイクロ波照射部材109として、第2の参考形態で説明した同軸アンテナ123と、第3の参考形態で説明したスリットアンテナ131とを併用することが可能である。
34 and 35 are explanatory views showing an example of the microwave irradiation member 109 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 34, as the microwave irradiation member 109 according to this embodiment, the waveguide 111 described in the first reference embodiment and the slit antenna 131 described in the third reference embodiment are used in combination. Is possible. As shown in FIG. 35, as the microwave irradiation member 109 according to this embodiment, the coaxial antenna 123 described in the second reference form and the slit antenna 131 described in the third reference form are used in combination. It is possible.

導波管111、同軸アンテナ123及びスリットアンテナ131の詳細な構成及び乾燥炉への設置方法については、先だって説明した各参考形態とその変形例と同様であり、同様の効果を奏するものであるため、以下では詳細な説明は省略する。   The detailed configuration of the waveguide 111, the coaxial antenna 123, and the slit antenna 131 and the method of installing the slit antenna 131 in the drying furnace are the same as those in the reference embodiments described above and the modifications thereof, and thus have the same effects. Detailed description will be omitted below.

ここで、導波管111又は同軸アンテナ123と、スリットアンテナ131との配設位置であるが、例えば図36に示したように、各照射部材の加熱範囲が、全体として乾燥炉5の幅方向の略全域をカバーするように、導波管111又は同軸アンテナ123の少なくとも一方と、スリットアンテナ131と、を配設する。   Here, the arrangement position of the waveguide 111 or the coaxial antenna 123 and the slit antenna 131 is, for example, as shown in FIG. 36, the heating range of each irradiation member as a whole is the width direction of the drying furnace 5. At least one of the waveguide 111 or the coaxial antenna 123 and the slit antenna 131 are disposed so as to cover substantially the entire area.

また、どのように導波管111、同軸アンテナ123及びスリットアンテナ131を配置するかについては、例えば図36に示した場合に限定されるわけではなく、例えば、乾燥炉5の残留水分の偏り状況に関する知見等に基づき、この偏りを解消可能なように各照射部材の配設位置を決定すればよい。また、第1の参考形態の変形例〜第3の参考形態の変形例にて示したように、導波管111や同軸アンテナ123やスリットアンテナ131の加熱範囲が搬送方向に連続するように、これらのマイクロ波照射部材を搬送方向に並べて配設してもよい。   Further, how to arrange the waveguide 111, the coaxial antenna 123, and the slit antenna 131 is not limited to the case shown in FIG. 36, for example, and the residual moisture unevenness in the drying furnace 5, for example, Based on the knowledge and the like, the arrangement position of each irradiation member may be determined so that this bias can be eliminated. In addition, as shown in the modification of the first reference embodiment to the modification of the third reference embodiment, the heating range of the waveguide 111, the coaxial antenna 123, and the slit antenna 131 is continuous in the transport direction. These microwave irradiation members may be arranged side by side in the transport direction.

なお、図36では、導波管111及びスリットアンテナ131を併用した場合を示しているが、導波管111、同軸アンテナ123及びスリットアンテナ131の3種類の照射部材を併用してもよい。   36 shows a case where the waveguide 111 and the slit antenna 131 are used together, but three types of irradiation members of the waveguide 111, the coaxial antenna 123, and the slit antenna 131 may be used together.

本発明の対象とする乾燥炉5では、前述のとおり上方からの熱風による乾燥が主体であるため、積層されたブリケット等の塊成化物からなる原料層の下層ほど乾燥不良として水分が残留しやすい環境にある。ここで、導波管111や同軸アンテナ123による原料層下層部分へのマイクロ波照射において、図37A及び図37Bに示したように、導波管111あるいは同軸アンテナ123の出口近傍のマイクロ波電界が強くなり、原料層の最下層近傍におけるマイクロ波電界の強度は、出口近傍に比べてやや低くなる。その結果、図34及び図35において実線で囲んだ領域A近傍の塊成化物が加熱されやすく、最下層に位置する塊成化物(点線で囲んだ領域B近傍)への加熱効率が低下する傾向となる。   In the drying furnace 5 which is the object of the present invention, as described above, drying is mainly performed by hot air from above, so that the lower layer of the raw material layer made of an agglomerated material such as a laminated briquette tends to have moisture deficiency as drying failure. In the environment. Here, in the microwave irradiation to the lower layer portion of the raw material layer by the waveguide 111 or the coaxial antenna 123, as shown in FIGS. 37A and 37B, the microwave electric field near the exit of the waveguide 111 or the coaxial antenna 123 is changed. The intensity of the microwave electric field in the vicinity of the lowermost layer of the raw material layer is slightly lower than that in the vicinity of the exit. As a result, the agglomerate in the vicinity of the region A surrounded by the solid line in FIGS. 34 and 35 is likely to be heated, and the heating efficiency to the agglomerate located in the lowermost layer (near the region B surrounded by the dotted line) tends to decrease. It becomes.

一方、スリットアンテナ131においては、図34及び図35において、マイクロ波の出口であるスリット直上に存在する最下層の塊成化物(図34及び図35において点線で囲んだ領域B近傍)への加熱効率が最大となる。   On the other hand, in the slit antenna 131, in FIG. 34 and FIG. 35, heating to the lowermost agglomerate (near the region B surrounded by the dotted line in FIG. 34 and FIG. 35) immediately above the slit that is the microwave outlet. Efficiency is maximized.

従って、導波管111や同軸アンテナ123を単独で使用する場合には、図37A及び図37Bにおいて、「加熱やや低下」と示した部分においても十分な個数の導波管111又は同軸アンテナ123の設置が求められるが、導波管111や同軸アンテナ123と、スリットアンテナ131と、を組み合わせることによって、塊成化物の積層方向(乾燥炉の高さ方向)の加熱範囲を拡大し、積層方向でのより広い範囲で塊成化物を加熱し乾燥の進行を改善させることが可能となる。   Therefore, when the waveguide 111 or the coaxial antenna 123 is used alone, a sufficient number of the waveguides 111 or the coaxial antennas 123 in the portion indicated as “slightly reduced” in FIGS. 37A and 37B. Installation is required, but by combining the waveguide 111, the coaxial antenna 123, and the slit antenna 131, the heating range in the agglomerate laminating direction (the height direction of the drying furnace) is expanded, and in the laminating direction It is possible to improve the progress of drying by heating the agglomerated material in a wider range.

また、乾燥炉5の幅方向への加熱に関し、スリットアンテナ131は、マイクロ波を放射する開口部133の間隔をアンテナ中を伝搬するマイクロ波の管内波長の1/2とすることで、マイクロ波の放射が効率的に行われる。周波数2.45GHzのマイクロ波を導波させる導波管においては、例えばEIAJ規格のWRI−22導波管の場合、管内波長は14.8cmであり、スリットの間隔は7.4cmになるなど、開口部133の間隔は最短で7cm程度と、比較的狭い間隔でマイクロ波を放射することができる。従って、スリットアンテナ131を用いると、搬送コンベアの幅方向の広い範囲を均一に加熱することが可能となる。   Further, regarding the heating in the width direction of the drying furnace 5, the slit antenna 131 is configured so that the interval between the openings 133 that radiate microwaves is ½ of the in-tube wavelength of the microwaves propagating through the antenna. Is efficiently performed. In a waveguide that guides a microwave with a frequency of 2.45 GHz, for example, in the case of the WRI-22 waveguide of the EIAJ standard, the wavelength in the tube is 14.8 cm, and the interval between the slits is 7.4 cm. The interval between the openings 133 is about 7 cm at the shortest, and microwaves can be emitted at a relatively narrow interval. Therefore, when the slit antenna 131 is used, it is possible to uniformly heat a wide range in the width direction of the conveyor.

従って、スリットアンテナ131を導波管111や同軸アンテナ123と組み合わせて用いることで、乾燥炉5全体の加熱のために原料層に挿入する導波管111あるいは同軸アンテナ123の個数を削減することが可能となり、設備コストの削減を実現することができる。   Therefore, by using the slit antenna 131 in combination with the waveguide 111 and the coaxial antenna 123, the number of the waveguide 111 or the coaxial antenna 123 inserted into the raw material layer for heating the drying furnace 5 as a whole can be reduced. It becomes possible, and reduction of equipment cost can be realized.

本実施形態は、マイクロ波を原料層の内部(下層部)で放射することにより、放射したマイクロ波エネルギーの大部分が放射点の周辺の原料に吸収され、原料の加熱に使用されるものであり、加熱のエネルギー効率の高い加熱方法である。   In this embodiment, by radiating microwaves inside the raw material layer (lower layer part), most of the radiated microwave energy is absorbed by the raw material around the radiation point and used for heating the raw material. Yes, it is a heating method with high energy efficiency of heating.

以上、図34〜図37Bを参照しながら、本発明の第1の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10及びマイクロ波乾燥方法について説明した。   The microwave drying apparatus 10 and the microwave drying method according to the first embodiment of the present invention have been described above with reference to FIGS. 34 to 37B.

なお、上記説明では、第1の参考形態又は第2の参考形態に係るマイクロ波照射部材と、第3の参考形態に係るマイクロ波照射部材と、を組み合わせて用いる場合について説明したが、本実施形態において、マイクロ波照射部材の組み合わせ方は、上記の場合に限定されるわけではない。すなわち、第1の参考形態の変形例又は第2の参考形態の変形例に係るマイクロ波照射部材と、第3の参考形態に係るマイクロ波照射部材と、を組み合わせても良いし、第1の参考形態又は第2の参考形態に係るマイクロ波照射部材と、第3の参考形態の変形例に係るマイクロ波照射部材と、を組み合わせても良い。また、第1の参考形態の変形例又は第2の参考形態の変形例に係るマイクロ波照射部材と、第3の参考形態の変形例に係るマイクロ波照射部材と、を組み合わせても良い。   In the above description, the microwave irradiation member according to the first reference embodiment or the second reference embodiment and the microwave irradiation member according to the third reference embodiment are used in combination. In the form, the method of combining the microwave irradiation members is not limited to the above case. That is, the microwave irradiation member according to the modification of the first reference embodiment or the modification of the second reference embodiment and the microwave irradiation member according to the third reference embodiment may be combined, or the first You may combine the microwave irradiation member which concerns on a reference form or a 2nd reference form, and the microwave irradiation member which concerns on the modification of a 3rd reference form. Moreover, you may combine the microwave irradiation member which concerns on the modification of a 1st reference form or the modification of a 2nd reference form, and the microwave irradiation member which concerns on the modification of a 3rd reference form.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

10 マイクロ波乾燥装置
101 マイクロ波発振機
103 サーキュレータ
105 アイソレータ
107 自動整合器
109 マイクロ波照射部材
111 導波管
113,125,137,153 セラミックスカバー
115,127,139a テーパー部
121 変換器
123 同軸アンテナ
123a 中心導体
123b 外周導体
123c スペーサー
131 スリットアンテナ
133 開口部
135 終端反射板
139b ローラー部
151 切り欠き部
155 整合ピン
157 分岐板
161 フレキシブル導波管
163 支持体
165 弾性部材
167 埋め込み材
169 スライド導波管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Microwave dryer 101 Microwave oscillator 103 Circulator 105 Isolator 107 Automatic matching device 109 Microwave irradiation member 111 Waveguide 113,125,137,153 Ceramic cover 115,127,139a Tapered part 121 Converter 123 Coaxial antenna 123a Central conductor 123b Outer peripheral conductor 123c Spacer 131 Slit antenna 133 Opening part 135 End reflector 139b Roller part 151 Notch part 155 Alignment pin 157 Branching plate 161 Flexible waveguide 163 Support body 165 Elastic member 167 Embedding material 169 Slide waveguide

Claims (27)

被乾燥物をコンベアにより搬送する際に当該被乾燥物に対して熱風を吹き付けることで前記被乾燥物に含まれる水分を低減させる熱風式の乾燥炉に対して設置されるマイクロ波乾燥装置であって、
前記被乾燥物を乾燥させるために用いられるマイクロ波を発振するマイクロ波発振機と、
搬送される前記被乾燥物からなる被乾燥物層の内部に対し、前記マイクロ波によって前記被乾燥物が加熱される加熱範囲が前記被乾燥物層の最下層を含む深さまで挿入され、前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数の導波管と、
前記コンベアの直上に設けられ、前記マイクロ波を導波する導波管の上面に複数の開口部を有し、当該複数の開口部それぞれから前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数のスリットアンテナと、
を備え、
前記導波管それぞれの前記加熱範囲、及び、前記スリットアンテナの前記開口部が、全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体をカバーするような間隔で配置される
ことを特徴とする、マイクロ波乾燥装置。
A microwave drying apparatus installed in a hot-air drying furnace that reduces moisture contained in the material to be dried by transporting the material to be dried by hot air when the material is conveyed by a conveyor. And
A microwave oscillator that oscillates a microwave used to dry the object to be dried;
A heating range in which the object to be dried is heated by the microwave is inserted into the inside of the object layer to be dried that is transported to a depth including the lowest layer of the object to be dried, and A plurality of waveguides for irradiating the microwave with the microwave;
A plurality of openings provided directly on the conveyor and having a plurality of openings on an upper surface of a waveguide for guiding the microwaves, and the microwaves are irradiated to the object to be dried from each of the plurality of openings. The slit antenna,
With
The heating range of each of the waveguides and the opening of the slit antenna are arranged at intervals so as to cover the entire furnace width direction of the drying furnace as a whole. , Microwave drying equipment.
被乾燥物をコンベアにより搬送する際に当該被乾燥物に対して熱風を吹き付けることで前記被乾燥物に含まれる水分を低減させる熱風式の乾燥炉に対して設置されるマイクロ波乾燥装置であって、
前記被乾燥物を乾燥させるために用いられるマイクロ波を発振するマイクロ波発振機と、
搬送される前記被乾燥物からなる被乾燥物層の内部に対し、前記マイクロ波によって前記被乾燥物が加熱される加熱範囲が前記被乾燥物層の最下層を含む深さまで挿入され、前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数の同軸アンテナと、
前記コンベアの直上に設けられ、前記マイクロ波を導波する導波管の上面に複数の開口部を有し、当該複数の開口部それぞれから前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数のスリットアンテナと、
を備え、
前記同軸アンテナそれぞれの前記加熱範囲、及び、前記スリットアンテナの前記開口部が、全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体をカバーするような間隔で配置される
ことを特徴とする、マイクロ波乾燥装置。
A microwave drying apparatus installed in a hot-air drying furnace that reduces moisture contained in the material to be dried by transporting the material to be dried by hot air when the material is conveyed by a conveyor. And
A microwave oscillator that oscillates a microwave used to dry the object to be dried;
A heating range in which the object to be dried is heated by the microwave is inserted into the inside of the object layer to be dried that is transported to a depth including the lowest layer of the object to be dried, and A plurality of coaxial antennas for irradiating the microwaves with respect to the dry matter;
A plurality of openings provided directly on the conveyor and having a plurality of openings on an upper surface of a waveguide for guiding the microwaves, and the microwaves are irradiated to the object to be dried from each of the plurality of openings. The slit antenna,
With
The heating range of each of the coaxial antennas and the opening of the slit antenna are arranged at intervals so as to cover the entire furnace width direction of the drying furnace as a whole. Microwave dryer.
前記複数の導波管又は同軸アンテナのうち少なくとも2つは、前記乾燥炉の炉幅方向の互いに異なる位置に配置されており、
前記炉幅方向に互いに隣り合う前記導波管又は前記同軸アンテナの前記搬送方向の位置は、互いに相違する
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のマイクロ波乾燥装置。
At least two of the plurality of waveguides or coaxial antennas are arranged at different positions in the furnace width direction of the drying furnace,
The microwave drying apparatus according to claim 1 or 2, wherein the positions of the waveguides or the coaxial antennas adjacent to each other in the furnace width direction are different from each other.
前記複数の導波管は、当該導波管を前記被乾燥物層に挿入した際に前記コンベアと対向する端部が開口となっている
ことを特徴とする、請求項1又は3に記載のマイクロ波乾燥装置。
Wherein the plurality of waveguides, and an end portion facing the front Kiko conveyors the waveguide when inserted into the material to be dried layer is in the open, to claim 1 or 3 The microwave drying apparatus as described.
前記複数の導波管は、前記導波管の先端部と前記コンベアとの間の離隔距離が、自由空間における前記マイクロ波の波長の4分の1以上となるように前記被乾燥物層に挿入される
ことを特徴とする、請求項4に記載のマイクロ波乾燥装置。
The plurality of waveguides are formed on the layer to be dried so that a separation distance between a front end portion of the waveguide and the conveyor is equal to or more than a quarter of a wavelength of the microwave in free space. The microwave drying apparatus according to claim 4, wherein the microwave drying apparatus is inserted.
前記複数の導波管は、少なくとも、当該導波管を前記被乾燥物層に挿入した際に前記乾燥炉の被乾燥物層搬送方向に対して平行となる側面に切り欠き部が設けられており、当該切り欠き部から前記マイクロ波が照射される
ことを特徴とする、請求項1又は3に記載のマイクロ波乾燥装置。
The plurality of waveguides are provided with a notch on at least a side surface that is parallel to the drying object layer transport direction of the drying furnace when the waveguide is inserted into the drying object layer. The microwave drying apparatus according to claim 1, wherein the microwave is irradiated from the cutout portion.
前記複数の導波管は、前記切り欠き部の前記被乾燥物層の高さ方向の上端が当該被乾燥物層の高さ以下となるように前記被乾燥物層に挿入される
ことを特徴とする、請求項6に記載のマイクロ波乾燥装置。
The plurality of waveguides are inserted into the material layer to be dried so that an upper end of the cutout portion in a height direction of the material layer to be dried is equal to or less than a height of the material layer to be dried. The microwave drying apparatus according to claim 6.
前記複数の導波管は、前記切り欠き部の被乾燥物層の高さ方向の上端と前記コンベアとの間の距離が、自由空間における前記マイクロ波の波長の4分の1以上となるように前記被乾燥物層に挿入される
ことを特徴とする、請求項6又は7に記載のマイクロ波乾燥装置。
In the plurality of waveguides, a distance between an upper end in a height direction of the layer to be dried of the notch and the conveyor is equal to or more than a quarter of the wavelength of the microwave in free space. The microwave drying apparatus according to claim 6, wherein the microwave drying apparatus is inserted into the layer to be dried.
前記スリットアンテナは、当該スリットアンテナの直軸方向が前記乾燥炉幅方向に対して平行になるように配置される
ことを特徴とする、請求項1〜8の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
The microwave according to any one of claims 1 to 8, wherein the slit antenna is disposed so that a perpendicular axis direction of the slit antenna is parallel to the drying furnace width direction. Drying equipment.
前記スリットアンテナは、当該スリットアンテナの直軸方向が前記乾燥炉幅方向に対して斜めになるように配置される
ことを特徴とする、請求項1〜8の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
The microwave according to any one of claims 1 to 8, wherein the slit antenna is disposed so that a perpendicular axis direction of the slit antenna is inclined with respect to the drying furnace width direction. Drying equipment.
前記導波管は、前記マイクロ波の進行方向に垂直な断面の形状が矩形状であり、
矩形状の前記断面の短辺が前記搬送方向に対して直交しており、前記矩形状の断面の長辺が前記搬送方向と平行である
ことを特徴とする、請求項1、3〜10の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
The waveguide has a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the traveling direction of the microwave,
Short side of the rectangular front Kidan surfaces are perpendicular to the conveying direction, wherein the long side of the rectangular cross section is parallel to the transport direction, claim 1,3 The microwave drying apparatus of any one of 10-10.
前記同軸アンテナは、
中空又は中実の金属管である中心導体と、
当該中心導体の更に外側に設けられる中空の金属管である外周導体と、
を有し、
前記中心導体の前記被乾燥物層側の端部は、前記外周導体の前記被乾燥物層側の端部よりも、前記同軸アンテナ内で伝搬される前記マイクロ波の波長の4分の1に対応する長さだけ突出している
ことを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波乾燥装置。
The coaxial antenna is
A central conductor which is a hollow or solid metal tube;
An outer peripheral conductor which is a hollow metal tube provided further outside the central conductor;
Have
The end portion of the center conductor on the object layer side is one fourth of the wavelength of the microwave propagated in the coaxial antenna than the end portion of the outer conductor on the object layer side. The microwave drying apparatus according to claim 2, wherein the microwave drying apparatus protrudes by a corresponding length.
前記同軸アンテナの前記中心導体と前記外周導体とは、誘電損失係数が0.02未満である無機材料セラミックスで形成されたスペーサーにより、互いの位置関係が固定される
ことを特徴とする、請求項12に記載のマイクロ波乾燥装置。
The center conductor and the outer peripheral conductor of the coaxial antenna are fixed to each other by a spacer formed of an inorganic material ceramic having a dielectric loss coefficient of less than 0.02. 12. The microwave drying apparatus according to 12.
前記導波管の先端部もしくは切り欠き部又は前記同軸アンテナの先端部、及び、前記スリットアンテナの少なくとも前記開口部の部分には、誘電損失係数が0.02未満である無機材料セラミックスで形成されたセラミックスカバーが設けられる
ことを特徴とする、請求項1〜13の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
The tip or notch of the waveguide or the tip of the coaxial antenna and at least the opening of the slit antenna are formed of an inorganic material ceramic having a dielectric loss coefficient of less than 0.02. A microwave drying apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein a ceramic cover is provided.
前記導波管又は前記同軸アンテナ、及び、前記スリットアンテナに対して、前記被乾燥物の搬送に伴って発生する振動を緩和する振動緩和機構を設ける
ことを特徴とする、請求項1〜14の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
15. A vibration mitigation mechanism for mitigating vibration generated with the conveyance of the object to be dried is provided for the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna. The microwave drying apparatus of any one of Claims.
前記振動緩和機構として、前記導波管、前記同軸アンテナ又は前記スリットアンテナと、前記マイクロ波発振機と、の間に、軸方向のスライドを可能にするスライド機構を有するスライド導波管、又は、金属製の蛇腹部を有するフレキシブル導波管の少なくとも何れか一方を配設する
ことを特徴とする、請求項15に記載のマイクロ波乾燥装置。
As the vibration relaxation mechanism, a slide waveguide having a slide mechanism that enables axial sliding between the waveguide, the coaxial antenna or the slit antenna, and the microwave oscillator, or The microwave drying apparatus according to claim 15, wherein at least one of the flexible waveguides having a metal bellows portion is disposed.
前記振動緩和機構として、前記導波管又は前記同軸アンテナ、及び、前記スリットアンテナをそれぞれ支持する支持体の一部に、弾性部材を設ける
ことを特徴とする、請求項15又は16に記載のマイクロ波乾燥装置。
17. The micro of claim 15, wherein an elastic member is provided as a part of a support body that supports the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna as the vibration relaxation mechanism. Wave drying equipment.
前記導波管又は前記同軸アンテナ及び前記スリットアンテナを、前記搬送方向に前記加熱範囲が連続するように当該搬送方向に並べて配設する
ことを特徴とする、請求項1〜17の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
The waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna are arranged side by side in the conveyance direction so that the heating range is continuous in the conveyance direction. The microwave drying apparatus as described in 2.
前記導波管を、前記搬送方向に前記加熱範囲が連続するように分岐させる
ことを特徴とする、請求項1、3〜17の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
The microwave drying apparatus according to claim 1, wherein the waveguide is branched so that the heating range is continuous in the transport direction.
前記導波管又は前記同軸アンテナ、及び、前記スリットアンテナの内部には防塵ガスが導入されており、前記導波管又は前記同軸アンテナ、及び、前記スリットアンテナの内部に正圧がかかった状態となっている
ことを特徴とする、請求項1〜19の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
A dustproof gas is introduced into the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna, and a positive pressure is applied to the waveguide or the coaxial antenna and the slit antenna. The microwave drying apparatus according to any one of claims 1 to 19, wherein the microwave drying apparatus is configured.
前記導波管又は前記同軸アンテナの前記搬送方向上流側の端部には、当該搬送方向上流側に向かうほど搬送方向に垂直な断面の面積が小さくなるテーパー部が設けられる
ことを特徴とする、請求項1〜20の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
The end of the waveguide or the coaxial antenna on the upstream side in the transport direction is provided with a tapered portion in which the area of the cross section perpendicular to the transport direction becomes smaller toward the upstream side in the transport direction. The microwave drying apparatus of any one of Claims 1-20.
前記スリットアンテナの前記搬送方向上流側の端部に、当該搬送方向上流側に向かうほど高さが低くなるテーパー部が設けられる
ことを特徴とする、請求項1〜21の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
The taper portion whose height decreases toward the upstream side in the transport direction is provided at an end of the slit antenna on the upstream side in the transport direction, according to any one of claims 1 to 21. Microwave drying equipment.
前記スリットアンテナの前記テーパー部に対し、1又は複数のローラーが更に設けられることを特徴とする、請求項22の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。   23. The microwave drying apparatus according to claim 22, wherein one or more rollers are further provided for the tapered portion of the slit antenna. 前記マイクロ波発振機と前記複数の導波管又は前記複数の同軸アンテナとの間に、前記マイクロ波発振機から発振された前記マイクロ波のインピーダンスと、前記乾燥炉内で反射し前記マイクロ波発振機に向かう前記マイクロ波のインピーダンスとの整合を行う自動整合器を更に備える
ことを特徴とする、請求項1〜23の何れか1項に記載のマイクロ波乾燥装置。
Between the microwave oscillator and the plurality of waveguides or the plurality of coaxial antennas, the impedance of the microwave oscillated from the microwave oscillator and the microwave oscillation reflected in the drying furnace The microwave drying apparatus according to any one of claims 1 to 23, further comprising an automatic matching unit that performs matching with an impedance of the microwave toward the machine.
前記無機材料セラミックスは、アルミナ、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素及びこれらの混合物からなる群より選択される
ことを特徴とする、請求項13又は14に記載のマイクロ波乾燥装置。
The microwave drying apparatus according to claim 13 or 14 , wherein the inorganic material ceramic is selected from the group consisting of alumina, silicon nitride, sialon, aluminum nitride, boron nitride, and a mixture thereof.
被乾燥物をコンベアにより搬送する際に当該被乾燥物に対して熱風を吹き付けることで前記被乾燥物に含まれる水分を低減させる熱風式の乾燥炉に対して実施されるマイクロ波乾燥方法であって、
前記被乾燥物を乾燥させるために用いられるマイクロ波を発振させ、
搬送される前記被乾燥物からなる被乾燥物層の内部に対し、前記マイクロ波によって前記被乾燥物が加熱される加熱範囲が前記被乾燥物層の最下層を含む深さまで挿入された複数の導波管それぞれ、及び、前記コンベアの直上に設けられ、前記マイクロ波を導波する導波管の上面に複数の開口部を有し、当該複数の開口 部それぞれから前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数のスリットアンテナそれぞれから前記被乾燥物層に対して前記マイクロ波を照射するものであり、
前記導波管それぞれの前記加熱範囲、及び、前記スリットアンテナの前記開口部が、全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体をカバーするような間隔で配置される
ことを特徴とする、マイクロ波乾燥方法。
This is a microwave drying method implemented in a hot-air drying furnace that reduces moisture contained in the material to be dried by conveying the material to be dried with hot air when the material to be dried is conveyed by a conveyor. And
Oscillates a microwave used to dry the object to be dried;
A plurality of heating ranges in which the object to be dried is heated by the microwave are inserted to the depth including the lowermost layer of the object to be dried, with respect to the inside of the object to be dried composed of the object to be dried being conveyed. Each of the waveguides is provided directly above the conveyor and has a plurality of openings on the top surface of the waveguide that guides the microwave, and each of the plurality of openings is directed to the object to be dried. Irradiating the microwave to the layer to be dried from each of a plurality of slit antennas that irradiate the microwave,
The heating range of each of the waveguides and the opening of the slit antenna are arranged at intervals so as to cover the entire furnace width direction of the drying furnace as a whole. , Microwave drying method.
被乾燥物をコンベアにより搬送する際に当該被乾燥物に対して熱風を吹き付けることで前記被乾燥物に含まれる水分を低減させる熱風式の乾燥炉に対して実施されるマイクロ波乾燥方法であって、
前記被乾燥物を乾燥させるために用いられるマイクロ波を発振させ、
搬送される前記被乾燥物からなる被乾燥物層の内部に対し、前記マイクロ波によって前記被乾燥物が加熱される加熱範囲が前記被乾燥物層の最下層を含む深さまで挿入された複数の同軸アンテナそれぞれ、及び、前記コンベアの直上に設けられ、前記マイクロ波を導波する導波管の上面に複数の開口部を有し、当該複数 の開口部それぞれから前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する複数のスリットアンテナそれぞれから前記被乾燥物層に対して前記マイクロ波を照射するものであり、
前記同軸アンテナそれぞれの前記加熱範囲、及び、前記スリットアンテナの前記開口部が、全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体をカバーするような間隔で配置される
ことを特徴とする、マイクロ波乾燥方法。
This is a microwave drying method implemented in a hot-air drying furnace that reduces moisture contained in the material to be dried by conveying the material to be dried with hot air when the material to be dried is conveyed by a conveyor. And
Oscillates a microwave used to dry the object to be dried;
A plurality of heating ranges in which the object to be dried is heated by the microwave are inserted to the depth including the lowermost layer of the object to be dried, with respect to the inside of the object to be dried composed of the object to be dried being conveyed. Each of the coaxial antennas is provided directly above the conveyor and has a plurality of openings on the top surface of the waveguide that guides the microwave, and the plurality of openings are connected to the object to be dried from each of the plurality of openings. Irradiating the microwave to the layer to be dried from each of a plurality of slit antennas that irradiate microwaves,
The heating range of each of the coaxial antennas and the opening of the slit antenna are arranged at intervals so as to cover the entire furnace width direction of the drying furnace as a whole. Microwave drying method.
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