JPH01292791A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スロットアレイアンテナに関し、もつと詳し
くは、食品、医薬品および工業用素材などの被乾燥物を
、マイクロ波を用いて乾燥、真空乾燥、および真空凍結
乾燥などを行うために有利に実施することができるスロ
ットアレイアンテナに関する。

従来の技術 典型的な先行技術は、実公昭６２−２４２３２に開示さ
れている。この乾燥装置には、真空の乾燥室内に設けら
れている被乾燥物に、スロットアレイアンテナからマイ
クロ波を放射して誘電加熱を行ってその被乾燥物を乾燥
する。このような先行技術において、本件発明者の実験
によれば、平板状に静置した被乾燥物をマイクロ波で効
果的に凍結乾燥をするためには、供給するマイクロ波の
電力密度が重要な指標となることと、そのためには、ス
ロットアレイアンテナの並設距離、スロットの数、およ
びその配列の仕方などと、電力密度との関係が、装置の
性能特性を大きく左右するため、これらの支配的因子の
相互間係を実験手法によって最適な整合状態を確保させ
なければならないことが判っている。一方、スロットの
大きさによって、自由空間に放射するマイクロ波の指向
性および放射電界の強度分布の特性が影響を受けるばか
りでなく、スロットの位置で発生する放電現象にも大き
なかかわりをもっている。

そこで先行技術では、スロットからのマイクロ波放射電
界の大きさを放電開始電界以下に限定するように、スロ
ットの数とその幅の大きさを模擬的な実験の手法によっ
て最適化を図り、所定の性能を確保するようにしている
。

発明が解決しようとする課題 実用的な凍結乾燥の操作では、単位操作ごとに種類の異
なった被乾燥物を取り扱ったり、また充填量の不均一な
状態で製造するのが一般的である。

このような場合、乾燥室内に放射されたマイクロ波の一
部は反射波となってスロットがちスロットアレイアンテ
ナ内に侵入し、そのためマイクロ波の伝播特性に変化が
起こり、過度の定在波が発生したりして、線路全体の整
合が不均衡の状態となってマイクロ波の伝送効率の低下
を招く等の不都合が生じる。このような特性変化は、取
り扱う被乾燥物の種類や充填量の差異により大きく変化
する。

また、粉粒体のように飛散しやすい食品および収り扱い
の過程で生じた食品の小さな破片物や、ごみ等が、スロ
ットからアンテナの中に入り込んで、そのアンテナの特
性が変化し、またそのアンテナの中に堆積して不衛生な
環境を形成する場合がある。

本発明の目的は、マイクロ波の反射波による悪影響を防
ぎ、しかも長期間にわたって特性が変化しないようにし
たスロットアレイアンテナを提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、マイクロ波発生手段に接続されたスロットア
レイアンテナ本体のスロットを、誘電体から成る板状体
で塞ぎ、このスロット付近でスロットアレイアンテナ本
体に電気的に接続されている突起物を、スロットアレイ
アンテナ本体内に挿入することを特徴とするスロットア
レイアンテナである。

作　　用 本発明に従えば、スロットアレイアンテナ本体に形成さ
れているスロットに誘電体から成る板状体が設けられて
いるので、スロットからそのアンテナ本体内に粉粒体お
よびごみなどが入り込むことがなく、長期間にわたって
安定な特性を得ることができる。しかもこの板状体によ
って、反射波のアンテナ本体内への侵入を抑制すること
ができる。さらにまたこのスロット付近には、アンテナ
本体内に挿入される突起物が設けられているので、アン
テナ本体内における電流分布を変化させて、スロットに
おいて整合の取れた励振を行うことができるようになる
。これによって反射波の侵入を防ぐことが可能になる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の断面図である。

金属製スロットアレイアンテナ本体１の上壁２と下壁３
と両側域４．５によって、矩形断面の長手導波管が形成
され、この上壁２と下壁３とにはスロット６．７が形成
される。このようなスロットアレイアンテナ８は、凍結
乾燥のために被乾燥物を誘電加熱するために用いられる
。スロット６゜７は、誘電体から成る板状体９，１０に
よって閉塞される。スロット６付近には、金属製突起物
１１が、そのスロットアレイアンテナ本体１の内部の空
間１２に突出している。突起物１１は、土壁２に形成さ
れたねし孔１３に螺合する外ねじを有する軸部１４と、
スパナまたはドライバなどを掛合するための頭部１５と
を有する。もう１つのスロット７の付近にも突起物１１
と同様な構成を有する突起物１６が設けられ、この突起
物１６は空間１２内に挿入されて突出している。板状体
９゜１０は耐熱性を有する電気絶縁性材料から成る誘電
体であり、たとえばテフロン（商品名）およびポリイミ
ド樹脂などのような低損失の材料から成る。この板状体
９，１０の誘電率とその厚みｄｌ。

ｄ２によって、マイクロ波電力の透過率は変化する。

マイクロ波の平面波が誘電体から成る板状体９゜１０に
垂直に入射したときの特性は、第１式で表すことができ
る。

・・・（１） ここで、ＩＴＪ”：電力の透過係数 β　：自由空間の位相定数 ε、：比誘電率であり、ε、＝ε／ε。

ε　：板状体の誘電率 ε。：空気の誘電率 ｄ：板状体の厚さ 理想的には、反射電力が零の状態で、透過係数ｌＴＩ’
＝１　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）とな
る、この理想条件で、自由空間波長をλとすると、誘電
体内波長λ１は、 λ１＝λ／ｆτ　　　　　　　　　　　　・・・（３）
となり、 ｄ−（１／２）λ１　　　　　　　　　　　　・・・（
４）のとき、 βｄ７て＝π　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
となって理想的な誘電材料の厚さｄが求められる。

マイクロ波の周波数がたとえば２４５０ＭＨｚなどであ
るとき、透過係数ＩＴＩ”　＝１となる理想的な板状体
９，１０の厚みｄｉ、ｄ２は約４０ｍｍとなる。したが
って板状体９．１０はスロットアレイアンテナ本体１の
上壁２および下壁３から大きく突出することになり、後
述のように不都合な結果になる。

そこで、スロット６の近傍に上壁２と電気的に接続した
状態となっている突起物１１を取付ける。

また同様にしてスロット７の近傍に突起物１６を取付け
る。これによってスロットアレイアンテナ１の空間１２
における電流分布を調整して、スロット６．７で整合の
取れた励振を行うことができるようになる。したがって
マイクロ波の反射波がスロットアレイアンテナ本体１の
空間１２内に侵入することが防がれる。

第２図はこのようなスロットアレイアンテナ１の全体の
水平断面図であり、第３図は第２図における切断面線■
−■から見た断面図である。スロットアレイアンテナ本
体１は、水平軸線を有して並設される。スロットアレイ
アンテナ本体１の基端部は乾燥室１７を形成するタンク
１８に固定され、マイクロ波発生手段１９からマイクロ
波電力が供給される。スロットアレイアンテナ本体１の
側壁４．５゛のごく近傍には、そのスロットアレイアン
テナ本体１の長手方向に沿ってシーズ線などのような電
気ヒータ２０が設けられる。

第４図は、スロットアレイアンテナ本体１と電気ヒータ
２０とを備える真空冷凍乾燥装置の全体の系統図である
。密閉および開放自在である乾燥室１７を形成するタン
ク１８に、低温トラップ２２を介して真空ポンプ２３を
連通させる。乾燥室１７内において、トレイ２４に載置
された被乾燥物は、スロットアレイアンテナのスロット
６．７から板状体９．１０を介してマイクロ波が放射さ
れて誘電加熱が行なわれ、また電気ヒータ２０によって
輻射加熱が行なわれる。被乾燥室１７からの水蒸気は、
低温トラップ２２において凝結管２５において氷結され
て捕捉される。凝結管２５の一端部はポンプ２６および
冷却器２７を備える供給管２８によって、また凝結管２
５の他端部は戻り管２９によって冷媒貯蔵３０に接続さ
れ、フロン１２およびフロン２２などの冷媒を、冷却器
２７でタンク３１から供給される液化天然ガス、液体窒
素、液体炭酸などの低温液化ガスによって冷却した後、
凝結管２５に循環供給される。

スロットアレイアンテナにおいて、前述のように突起物
１１．１６を設けることによって板状体９．１０の厚み
ｄｉ、ｄ２を小さくすることができる。したがってスロ
ットアレイアンテナとトレイ２４またはそのトレイ２４
上の被乾燥物との距離を長くすることができる。そのた
めマイクロ波の放射電界の分布が崩れることがなく、被
乾燥物の均一な加熱が可能になる。またこのようにして
板状体９．１０がスロットアレイアンテナ本体１の上壁
２および下壁３から大きく突出することが防がれること
によって、清掃時において不便を来すことはない。

こうしてスロットアレイアンテナ本体１内にはマイクロ
波発生手段１９からの入射波だけが進行する整合のとれ
た状態とすることができる。しかも−旦、自由空間に放
射されたマイクロ波の影響は、反射波となってスロット
６．７に進んで来るけれども、この平面波は板状体９，
１０との整合が取れていないので、その外表面でほとん
どすべてが反射されてしまう、これによって被乾燥物の
負荷特性が変わっても、電力線路側の伝送特性に変化が
なく、常に安定した特性の状態でマイクロ波の励振動作
を行うことができる。

しかもまたスロット６．７は板状体９．１０によって覆
われているので、粉粒体のような飛散し易い食品などの
ような被乾燥物、および食品の破片物などが空間１２内
に入り込むことがなく、清掃が行い易く、しかも衛生的
であり、長期間にわたる運転が可能になる。

本件発明者の実験によれば、板状体９．１０はテフロン
（商品名）製とし、被乾燥物として凍結うどんを用い、
その被乾燥物は１ｋｇおよび６ｋｇの各場合について、
真空凍結乾燥操作を行い、その状態におけるマイクロ波
発振による安定性を観察した。この結果、被乾燥物の処
理重量に拘わらず、放電などの不所望な現象が生ぜず、
安定したマイクロ波の伝送状態が得られることが確認さ
れた。

第５図は、本発明の他の実施例の断面図である。

この実施例では、スロットアレイアンテナ本体１の下壁
３にスロット７が形成されて、誘電体から成る板状体１
０が取付けられ、その近傍に突起物１６が設けられる。

上壁２にはスロットが形成されていない、このような構
成もまた本発明の精神に含まれる。

突起物は、棒状の構成だけでなく、たとえば板状および
その他の形状を有していてもよい。

本発明は、真空冷凍乾燥のために実施することができる
だけでなく、その他の誘電加熱のために広範囲に実施す
ることができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、スロットアレイアンテナ
本体のスロットに、誘電体から成る板状体を設けるよう
にしたので、安定した状態で誘電加熱を行うことができ
るとともに、スロットアレイアンテナ本体内の空間に異
物が入り込むことがない、しかもこのスロットアレイア
ンテナ本体にはそれに電気的に接続されている突起物を
取付けて突起物をスロットアレイアンテナ本体内に挿入
するようにしたので、板状体の厚みを小さくして、線路
全体の整合を行うことができる。これによって構成の小
形化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図に
示されるスロットアレイアンテナをタンク１８に取付け
た状態を示す水平断面図、第３図は第２図の切断面線■
−■から見た断面図、第４図はスロットアレイアンテナ
を備える真空冷凍乾燥装置の全体の系統図、第５図は本
発明の他の実施例の断面図である。 １・・・スロットアレイアンテナ本体、２・・・上壁、
３・・・下壁、４．５・・・側壁、６，７・・・スロッ
ト、８・・・スロットアレイアンテナ、９，１０・・・
板状体、１１．１６・・・突起物 代理人　　弁理士　画数　圭一部 第３図 第４図 第５因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マイクロ波発生手段に接続されたスロットアレイアンテ
   ナ本体のスロットを、誘電体から成る板状体で塞ぎ、こ
   のスロット付近でスロットアレイアンテナ本体に電気的
   に接続されている突起物を、スロットアレイアンテナ本
   体内に挿入することを特徴とするスロットアレイアンテ
   ナ。