マイクロ波乾燥装置の運転方法

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【発明の名称】	マイクロ波乾燥装置の運転方法
【発明者】	【氏名】宮坂隆美【氏名】沼澤建一
【要約】	【課題】省エネルギーを図ることができ、且つ乾燥対象物に焦目が付かないように乾燥状態を制御し得るマイクロ波乾燥装置の運転方法を提供する。【解決手段】真空ポンプ５０及び加熱ヒータ１２によって減圧下で加熱されている乾燥槽１０内に載置された乾燥対象物に、マイクロ波発信器１６、１６・・からマイクロ波を照射して脱水処理を施すマイクロ波乾燥装置を運転する際に、該真空ポンプ５０の排気管５２から排出される排気中の湿度を湿度センサ５４によって測定し、排気中の湿度が低下したとき、マイクロ波発信器１６、１６・・のマイクロ波の照射出力を次第に低下するように、マイクロ波発信器１６、１６・・を制御することを特徴とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】減圧手段及び加熱手段によって減圧下で加熱されている乾燥槽内に載置された乾燥対象物に、マイクロ波発信器からマイクロ波を照射して脱水処理を施すマイクロ波乾燥装置を運転するに際し、該減圧手段から排出される排気中の湿度を測定し、前記排気中の湿度が低下したとき、前記マイクロ波発信器のマイクロ波の照射出力を次第に低下するように、前記マイクロ波発信器を制御することを特徴とするマイクロ波乾燥装置の運転方法。
【請求項２】減圧手段及び加熱手段によって減圧下で加熱されている乾燥槽内に載置された乾燥対象物に、マイクロ波発信器からマイクロ波を照射して脱水処理を施すマイクロ波乾燥装置を運転するに際し、該乾燥槽と減圧手段との間に、前記乾燥槽から排出された排気を冷却して排気中の水分を凝縮する冷却器と前記冷却器によって凝縮された凝縮水を貯留する貯留タンクとを設け、前記貯留タンクに貯留された凝縮水量が所定量に到達したとき、前記マイクロ波発信器からのマイクロ波の照射出力を次第に低下するように、前記マイクロ波発信器を制御することを特徴とするマイクロ波乾燥装置の運転方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波乾燥装置の運転方法に関し、更に詳細には減圧手段及び加熱手段によって減圧下で加熱されている乾燥槽内に載置された乾燥対象物に、マイクロ波発信器からマイクロ波を照射して脱水処理を施すマイクロ波乾燥装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】乾燥装置として、マイクロ波（波長；１～１００ｃｍ、周波数；３００ＭＨｚ～３０ＧＨｚ）を使用したマイクロ波乾燥装置が研究されている。かかるマイクロ波乾燥装置の一例を図５に示す。図５に示すマイクロ波乾燥装置には、乾燥槽１００内を減圧状態とする減圧手段としての真空ポンプ２００と、乾燥槽１００内を加熱する加熱手段としての加熱ヒータ１０２及び加熱ジャケット１０４と、真空ポンプ２００及び加熱ヒータ１０２等によって加熱されている乾燥槽１００内に載置された乾燥対象物にマイクロ波を照射して脱水処理を施す複数個のマイクロ波発信器１０６、１０６・・と、加熱ヒータ１０２等によって加熱された乾燥槽１００内の温度及びマイクロ波の分布を一様とするスターラ１０８とが設けられている。
【０００３】この乾燥槽１００内に挿入された積層体１１０は、乾燥対象物が載置された複数枚のプレート１１２、１１２・・が上下方向に所定の間隔を介して段状に積層されて形成されており、積層体１１０の各面からマイクロ波が照射されるように、複数個のマイクロ波発信器１０６、１０６・・が積層体１１０を挟んで設けられている。この様に、マイクロ波発信器１０６、１０６・・が設けられた乾燥槽１００は、途中に減圧弁１２２が設けられた減圧配管１２０によって真空ポンプ２００と連結されており、真空ポンプ２００を駆動し減圧弁１２２を開とすることによって、乾燥槽１００を減圧状態とすることができる。この乾燥槽１００を所望の減圧状態とするには、減圧弁１２２と真空ポンプ２００との間に接続された調圧配管１２４に設けられた自動調整弁１２６によって調整できる。かかる自動調整弁１２６が故障した場合等には、調整手動弁１２８及びストップ弁１３０によって手動で乾燥槽１００内の減圧状態を調整することも可能である。また、乾燥槽１００は、減圧状態の乾燥槽１００の内圧を大気圧に復圧する復圧配管１６０とも接続されている。この復圧配管１６０には、復圧弁１６２が設けられており、真空ポンプ２００を駆動して乾燥槽１００を減圧状態とする場合には閉じられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に示すマイクロ波乾燥装置においては、乾燥対象物を載置したプレート１１２、１１２・・を上下方向に所定の間隔を介して段状に積層した積層体１１０を、加熱ヒータ１０２等によって所定温度に加熱された乾燥槽１００内に挿入し、復圧弁１６２を閉じて真空ポンプ２００を駆動すると共に、減圧弁１２２を開とする。その後、減圧下で加熱されている乾燥槽１００内に載置された積層体１１０の乾燥対象物に対し、マイクロ波発信器１０６、１０６・・からマイクロ波を照射して脱水処理を施す。かかるマイクロ波の照射が開始された乾燥槽１００の減圧度の経時変化を図６に示す。図６に示す乾燥槽１００の減圧度の経時変化から明らかなように、マイクロ波の照射初期には、マイクロ波による乾燥対象物の加熱が不充分のため、乾燥対象物からの水分の蒸発量が少なく減圧度が高まる。次いで、マイクロ波による乾燥対象物の加熱が進行すると、乾燥対象物からの水分の蒸発量が多くなり減圧度は一定値で横這いとなる。その後、乾燥対象物の乾燥が進み、水分の蒸発量が少なくなると、再度減圧度は高くなる。
【０００５】ところで、図５に示すマイクロ波乾燥装置を用いた脱水処理の際に、乾燥対象物の温度変化、真空ポンプ２００の排気管２０２に設けられた湿度センサ（図示せず）によって測定された排気中の湿度変化、及びマイクロ波発信器１０６からのマイクロ波の出力変化を図７に示す。図７において、曲線Ａはマイクロ波発信器１０６からのマイクロ波の出力変化、曲線Ｂは乾燥対象物の温度変化を示す曲線、及び曲線Ｃは真空ポンプ２００から排気される排気中の湿度変化を示す曲線を各々示す。従来、マイクロ波発信器１０６からは、図７に示す曲線Ａの如く、マイクロ波を最大の照射出力で照射している。かかるマイクロ波の照射によって、乾燥対象物の乾燥が進み、水分の蒸発量が少なくなると、乾燥対象物に照射されたマイクロ波のエネルギーは、水分の蒸発等によって充分に消費されず、その一部は、図７の曲線Ｂに示す如く、乾燥対象物の温度上昇に使用されるものの、過剰のエネルギーはスパークを発生させて消費される。このため、図６に示す矢印の近傍でスパークが発生したとき、乾燥対象物の乾燥が為されたと判断し、図７に示す如く、マイクロ波発信器１０６、１０６・・からのマイクロ波の照射を停止する。この様に、スパークが発生するまで、マイクロ波発信器１０６、１０６・・の最大照射出力でマイクロ波を乾燥対象物に照射していると、過乾燥となって乾燥対象物に焦目がつく場合もあり、エネルギー的にも損失である。そこで、本発明の課題は、省エネルギーを図ることができ、且つ乾燥対象物に焦目が付かないように乾燥状態を制御し得るマイクロ波乾燥装置の運転方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねたところ、乾燥対象物の乾燥が進行して乾燥対象物からの水分の蒸発量が低下すると、図７に示す様に、真空ポンプ２００の排気管から排出される排気中の湿度が低下することを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、減圧手段及び加熱手段によって減圧下で加熱されている乾燥槽内に載置された乾燥対象物に、マイクロ波発信器からマイクロ波を照射して脱水処理を施すマイクロ波乾燥装置を運転するに際し、該減圧手段から排出される排気中の湿度を測定し、前記排気中の湿度が低下したとき、前記マイクロ波発信器のマイクロ波の照射出力を次第に低下するように、前記マイクロ波発信器を制御することを特徴とするマイクロ波乾燥装置の運転方法にある。
【０００７】また、本発明は、減圧手段及び加熱手段によって減圧下で加熱されている乾燥槽内に載置された乾燥対象物に、マイクロ波発信器からマイクロ波を照射して脱水処理を施すマイクロ波乾燥装置を運転するに際し、該乾燥槽と減圧手段との間に、前記乾燥槽から排出された排気を冷却して排気中の水分を凝縮する冷却器と前記冷却器によって凝縮された凝縮水を貯留する貯留タンクとを設け、前記貯留タンクに貯留された凝縮水量が所定量に到達したとき、前記マイクロ波発信器のマイクロ波の照射出力を次第に低下するように、前記マイクロ波発信器を制御することを特徴とするマイクロ波乾燥装置の運転方法でもある。
【０００８】本発明に係るマイクロ波乾燥装置によれば、減圧手段の排気中の湿度又は乾燥槽から排出された水分量を計測することによって乾燥対象物の乾燥状態を類推できる。このため、スパークが発生するまで最大照射出力でマイクロ波を照射することなく、乾燥対象物の乾燥が進行して水分の蒸発量が低下したとき、すなわち減圧手段の排気中の湿度が低下したとき、或いは乾燥槽から排出された水分量の合計が所定量に到達したとき、マイクロ波の照射量を徐々に低下するようにマイクロ波発信器を制御でき、省エネルギーを図ることができる。この様に、マイクロ波発信器からのマイクロ波の照射量を制御することによって、乾燥対象物の過乾燥に因る焦目の発生も防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係るマイクロ波乾燥装置の一例を図１に示す。図１に示すマイクロ波乾燥装置には、乾燥槽１０内を減圧状態とする減圧手段としての真空ポンプ５０と、乾燥槽１０内を加熱する加熱手段としての加熱ヒータ１２及び加熱ジャケット１４と、真空ポンプ５０及び加熱ヒータ１２等によって減圧下で加熱されている乾燥槽１０内に挿入された乾燥対象物にマイクロ波を照射して脱水処理を施す複数個のマイクロ波発信器１６、１６・・と、加熱ヒータ１２等によって加熱された乾燥槽１０内の温度及びマイクロ波の分布を一様とするスターラ１８とが設けられている。この乾燥槽１０内に挿入された積層体２０は、乾燥対象物が載置された複数枚のプレート２２、２２・・が上下方向に所定の間隔を介して段状に積層されて形成されており、積層体２０の両側からマイクロ波が照射されるように、複数個のマイクロ波発信器１６、１６・・が積層体２０を挟んで設けられている。
【００１０】この様に、マイクロ波発信器１６、１６・・が設けられた乾燥槽１０は、途中に減圧弁２４が設けられた減圧配管２６によって真空ポンプ５０と連結されており、真空ポンプ５０を駆動し減圧弁２４を開とすることによって、乾燥槽１０を減圧状態とすることができる。この乾燥槽１０を所望の減圧状態とするには、減圧弁２４と真空ポンプ５０との間に接続された調圧配管２８に設けられた自動調整弁３０によって調整できる。また、乾燥槽１０は、減圧状態の乾燥槽１０の内圧を大気圧に復圧する復圧配管３６とも接続されている。この復圧配管３６には、復圧弁３８が設けられており、真空ポンプ５０を駆動して乾燥槽１０を減圧状態とする場合には閉じられている。尚、自動弁３０に代えて、調整手動弁３２及びストップ弁３４によって手動でも乾燥層１０内の減圧状態を調整することも可能である。
【００１１】図１に示すマイクロ波乾燥装置では、真空ポンプ５０の排気管５２に、湿度センサ５４が設けられており、湿度センサ５４は制御部６０に連結されている。この制御部６０は、マイクロ波発信器１６、１６・・及び加熱ヒータ１２等に連結されており、湿度センサ５４からの信号に基づいてマイクロ波発信器１６、１６・・のマイクロ波の照射出力等を制御する。かかる湿度センサ５４としては、公知のものを使用でき、例えば電気抵抗式湿度センサを用いることができる。
【００１２】図１に示すマイクロ波乾燥装置によれば、乾燥対象物を載置したプレート２２、２２・・を上下方向に所定の間隔を介して段状に積層した積層体２０を、加熱ヒータ１２等によって所定温度に加熱した乾燥槽１０内に挿入し、復圧弁３８を閉じて真空ポンプ５０を駆動すると共に、減圧弁２４を開とする。その後、減圧下で加熱されている乾燥槽１０内に載置された積層体２０の乾燥対象物に対し、マイクロ波発信器１６、１６・・からマイクロ波を照射して脱水処理を施す。かかる脱水処理の際に、乾燥対象物の温度変化、真空ポンプ５０の排気管５２に設けられた湿度センサ５４によって測定された排気中の湿度変化、及びマイクロ波発信器１６からのマイクロ波の出力変化を図２に示す。図２において、曲線Ａはマイクロ波発信器１６からのマイクロ波の出力変化、曲線Ｂは乾燥対象物の温度変化を示す曲線、及び曲線Ｃは真空ポンプ５０から排気される排気中の湿度変化を示す曲線を各々示す。図２に示す曲線Ａから明らかな様に、マイクロ波発信器１６からは、乾燥当初には最大出力でマイクロ波が照射されている。一方、乾燥対象物の温度は、曲折Ｂの様に、当初、一時的に乾燥槽１０内の減圧に因る水の沸点低下によって低下するが、マイクロ波の照射によって乾燥槽１０内の減圧度に対応した温度に昇温される。このため、乾燥対象物からは定常的に水分が蒸発し、真空ポンプ５０の排気管５２から排気される排気中の湿度は、曲線Ｃに示す様に、略一定値を示す。
【００１３】しかし、乾燥対象物の乾燥が進行し、マイクロ波によって加熱蒸発される水分量が減少すると、図２に示す曲線Ｃの様に、真空ポンプ５０の排気管５２から排気される排気中の湿度が低下し始める。ここで、図７のマイクロ波の出力変化を示す曲線Ａ如く、マイクロ波の照射出力を一定に保持していると、図７の乾燥対象物の温度変化を示す曲線Ｂの如く、乾燥対象物の温度が上昇して焦目が発生し易くなる。このため、真空ポンプ５０の排気管５２に設けられた湿度センサ５４から、排気中の湿度が低下し始めた信号が発せられたとき、制御部６０からは、図２に示す曲線Ａの様に、マイクロ波発信器１６、１６・・に対し、マイクロ波の照射出力を、所定時間Ｔの経過後にマイクロ波の照射を停止するように徐々に低下させる信号を発する。かかるマイクロ波発信器１６の最大照射出力によるマイクロ波の照射を徐々に低下させる信号を発した時点からマイクロ波を停止するまでの時間Ｔにおいて、マイクロ波の照射出力の低下割合及び時間Ｔの長さ等は、乾燥対象物によって異なるため、予め実験等によって決めておくことが好ましい。
【００１４】通常、マイクロ波乾燥装置では、真空ポンプ５０の排気管５２から排気される排気中の湿度が低下し始める時期は、乾燥対象物の乾燥が進行してスパークが発生する時期よりも早い。このため、図１に示すマイクロ波乾燥装置では、真空ポンプ５０からの排気中の湿度が低下し始めたとき、マイクロ波発信器１６、１６・・の照射出力を徐々に低下するため、マイクロ波発信器１６、１６・・からの過剰なマイクロ波の照射出力を抑制でき、省エネルギーを図ることができる。また、過剰なマイクロ波の照射出力を抑制して乾燥対象物の過乾燥を防止できるため、乾燥対象物の過乾燥に因る焦目の発生を防止できる。
【００１５】図１に示す様に、真空ポンプ５０の排気管５２の湿度を検出してマイクロ波発信器１６の照射出力を制御する場合、排気管５２内の湿度のバラツキが大きいときは、安定した出力制御を行うべく、湿度バラツキを考慮して湿度センサ５４の感度等を調整することが必要である。この点、図３に示すマイクロ波乾燥装置の様に、減圧配管２６の途中に、乾燥槽１０から排出された排気を冷却して排気中の水分を凝縮する冷却器７０と冷却器７０によって凝縮された凝縮水を貯留する貯留タンク７２とを設け、貯留タンク７２に設けられた検出センサ７４によって、貯留タンク７２に貯留された凝縮水量を検出することによって、真空ポンプ５０の排気管５２内での湿度バラツキを吸収して平均化することができ、安定した出力制御を行うことができる。
【００１６】貯留タンク７２に設けられた検出センサ７４としては、公知の水量測定センサを用いることができ、例えば、水圧を測定して水量を測定する検出センサを用いることができる。この検出センサ７４が連結されている制御部６０には、マイクロ波発信器１６、１６・・及び加熱ヒータ１２等に連結されており、検出センサ７４からの信号に基づいてマイクロ波発信器１６、１６・・のマイクロ波の照射出力等を制御する。また、冷却器７０と貯留タンク７２との間には、バルブ７６が設けられており、マイクロ波乾燥装置を運転した状態で貯留タンク７２に貯留された凝縮水をバルブ７６を開けて抜き出す場合等には、冷却器７０と貯留タンク７２とを切り離すことができる。更に、冷却器７０には冷却水が通水されており、冷却水の水温は、減圧下で乾燥槽１０から排出された排気中の水分が凝縮し得る温度以下とすることが必要である。
【００１７】図３に示すマイクロ波乾燥装置によれば、減圧下で加熱された乾燥槽１０に挿入された積層体２０の乾燥対象物に対してマイクロ波発信器１６、１６・・からマイクロ波を照射する脱水処理の際に、乾燥対象物の温度変化、貯留タンク７２の検出センサ７４によって検出された凝縮水量変化、及びマイクロ波発信器１６からのマイクロ波の出力変化を図４に示す。図４に示す曲線Ａから明らかな様に、マイクロ波発信器１６からは、乾燥当初には最大出力でマイクロ波が照射されている。一方、乾燥対象物の温度は、曲折Ｂの様に、当初、一時的に乾燥槽１０内の減圧に因る水の沸点低下によって低下するが、マイクロ波の照射によって乾燥対象物が略直線状に昇温される。このため、乾燥対象物からは定常的に水分が蒸発し、冷却器７０によって冷却されて凝縮して貯留タンク７２に貯留した凝縮水量は、曲線Ｗに示す様に、略直線的に上昇する。
【００１８】かかる凝縮水量からは、乾燥対象物の乾燥前の含水量を測定しておくことによって、乾燥対象物の乾燥程度を知ることができる。このため、乾燥対象物から所定量の水分が蒸発したとき、例えば乾燥前の含水量の約８０％程が蒸発したとき、検出センサ７４からの信号に基づいて制御部６０からは、図４に示す曲線Ａの様に、マイクロ波発信器１６、１６・・に対し、マイクロ波の照射出力を、所定時間Ｔの経過後にマイクロ波の照射を停止するように徐々に低下させる信号を発する。かかるマイクロ波発信器１６の最大照射出力によるマイクロ波の照射を徐々に低下させる信号を発した時点からマイクロ波を停止するまでの時間Ｔにおいて、マイクロ波の照射出力の低下割合及び時間Ｔの長さ等については、乾燥対象物によって異なるため、予め実験等によって決めておくことが好ましい。
【００１９】図３に示すマイクロ波乾燥装置によれば、乾燥槽１０から排出される排気中の水蒸気のバラツキがあっても、貯留タンク７２に貯留された凝縮水量として平均化でき、且つ凝縮水量から乾燥対象物の乾燥程度を知ることができる。このため、予め凝縮水量と乾燥対象物の乾燥程度とを実験的に求めておくことによって、乾燥対象物の乾燥が進行してスパークが発生するよりも早い時期に、マイクロ波発信器１６、１６・・のマイクロ波の照射出力を徐々に低下することによって、マイクロ波発信器１６、１６・・からの過剰なマイクロ波の照射出力を抑制でき、省エネルギーを図ることができる。また、過剰なマイクロ波の照射出力を抑制して乾燥対象物の過乾燥を防止できるため、乾燥対象物の過乾燥に因る焦目の発生を防止できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波乾燥装置の運転に際し、最もエネルギー消費量の大きいマイクロ波発信器の省エネルギーを図ることができ、マイクロ波乾燥装置の省エネルギー運転を図ることができる。また、マイクロ波発信器の最大照射出力でのマイクロ波の照射を必要最小限とすることができ、乾燥対象物の過乾燥に因る焦目の発生を防止でき、均斉な乾燥品を得ることができる。

【出願人】	【識別番号】０００１４８０２５【氏名又は名称】株式会社千代田製作所
【出願日】	平成１２年１月１２日（２０００．１．１２）
【代理人】	【識別番号】１０００７７６２１【弁理士】【氏名又は名称】綿貫隆夫（外１名）
【公開番号】	特開２００１－１９４０６７（Ｐ２００１－１９４０６７Ａ）
【公開日】	平成１３年７月１７日（２００１．７．１７）
【出願番号】	特願２０００－３１００（Ｐ２０００－３１００）