WO2005100891A1 - マイクロ波を用いた減圧乾燥方法及びその装置 - Google Patents

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Takaharu Tsuruta
Tadahisa Hayashi
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Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry, Science And Technology
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for drying under reduced pressure by irradiating a microwave to an object that undergoes deterioration (in addition to substantially changing components as well as deformation, etc.) depending on temperature.
  • the present invention has been made in view of powerful circumstances, and has been developed at a low temperature and a short time at which the object is not deteriorated.
  • An object of the present invention is to provide a reduced-pressure drying method using a microwave that can be dried in between, and a device therefor.
  • a reduced pressure drying method using a microwave according to the present invention comprises placing an object in a chamber to which a vacuum pump is connected, and applying a microwave to the object in a reduced pressure state in the chamber.
  • a vacuum drying method performed by irradiating, a ) reducing the pressure in the chamber 1 to not more than a saturated vapor pressure corresponding to the transformation temperature of the object; b) external force of the chamber 1 gas in the chamber 1 C)
  • the microwave is turned on and off, and the object is dried while the temperature of the object is maintained at a temperature lower than the alteration temperature of the object.
  • a reduced-pressure drying apparatus using a microwave which meets the above object, comprises: a chamber for receiving an object; a decompression pump connected to the chamber to reduce the pressure in the chamber; Microwave irradiation means for irradiating the object with microwaves, gas supply means for supplying gas into the chamber 1 from outside the chamber 1 to generate an air flow in the chamber 1, and the microwave Control means for irradiating the microwave with a predetermined period from the microwave irradiating means and performing on / off processing of the microwave so that the temperature of the object becomes lower than the altered temperature of the object.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a reduced-pressure drying apparatus using microwaves according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view of a main part of the reduced-pressure drying apparatus.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a vacuum drying apparatus using microwaves according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory view of a vacuum drying apparatus using microwaves according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory view of a vacuum drying apparatus using microwaves according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a device arrangement around a tray with a cover in a decompression start station, a microwave heating station, and a pressure recovery station.
  • FIG. 7 is a partial plan sectional view of a tray with a lid.
  • FIG. 8 is a layout view of trays with lids of the vacuum drying apparatus.
  • FIG. 9 is an explanatory view of a reduced-pressure drying apparatus using microwaves according to a modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 are a front sectional view and a side sectional view showing a device arrangement around a tray with a lid in a decompression start station, a microwave heating station, and a recompression station, respectively.
  • FIG. 11 is an explanatory view of a reduced-pressure drying apparatus using microwaves according to a further modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a vacuum drying apparatus using microwaves according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing a relationship between a drying time and a moisture content of an object due to a difference in pressure in a chamber in a vacuum drying apparatus using microwaves.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the drying time and the water content of the object depending on the difference in the amount of gas supplied into the chamber.
  • FIG. 15 is a graph showing a relationship between a drying time by a microwave irradiation method and a water content of an object.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the drying time by microwave drying and hot air drying and the water content of the object.
  • FIG. 17] (A) and (B) are graphs showing the moisture content distribution from the surface to the inside of the object dried in Test Example (microwave drying) and Comparative Example (warm air drying), respectively.
  • FIG. 18 (A) and (B) are explanatory diagrams showing the surface texture before and after drying of an object dried using microwaves, respectively, and (C) is the surface of the object after drying in a comparative example. It is an explanatory view showing an organization.
  • FIGS. 1 and 2 a reduced-pressure drying apparatus 10 using microwaves according to a first embodiment of the present invention will be described.
  • the reduced-pressure drying device 10 includes a microwave oven 12 which is an example of a microphone mouth wave irradiation means for irradiating a microwave to a target (for example, a scallops).
  • a microwave oven 12 which is an example of a microphone mouth wave irradiation means for irradiating a microwave to a target (for example, a scallops).
  • a chamber 13 for receiving the object 11 is arranged.
  • the chamber 13 is composed of a sheet glass 14 and a bell-shaped glass container 15 placed on the sheet glass 14, and the chamber 13 is closed by reducing the pressure in the chamber 13.
  • an insulator may be used for washed clothes, wood, glass having a liquid crystal vapor-deposited film on the surface, an electronic board on which the washed electronic components are mounted, or an electronic component such as a capacitor.
  • An article that is deformed by heat, such as paper used, can also be used.
  • the degeneration temperature of a garment is the temperature at which the garment fabric is damaged or shrinks.
  • the alteration temperature is the temperature at which cracks and distortions occur in the wood and glass
  • the alteration temperature of the electronic board is the temperature at which electronic components are broken or the electronic board is deformed.
  • Degradation temperature is the temperature at which paper deforms.
  • this vacuum drying device 10 it is possible to dry sludge such as sewage sludge and livestock excreta, and paint after coating without causing deterioration (destruction of composition, scorching) and deformation.
  • the microwave oven 12 can generate a microwave having a frequency of 2450 MHz (2.45 GHz) by a magnetron (not shown) which is an example of a microwave generating element installed in the microwave oven 12.
  • Microwaves are a general term for electromagnetic waves with wavelengths ranging from about l to 30 cm and frequencies ranging from 1000 MHz to 30 GHz, and are important for studying the molecular structure of substances, as well as being used for relays, telephones, and television relays. It has the property of permeating glass, paper, etc., and is easily absorbed by water reflected by metal.
  • a microwave oven 12 irradiates the object 11 with microwaves generated by a magnetron, vibrates water molecules in the object 11, heats and evaporates only water, and dries the object 11. .
  • microwaves generated by a magnetron both the moving direction of water and the moving direction of heat can be aligned from the inside of the object 11 to the outside, so that the drying efficiency is improved.
  • a waveguide, an antenna, or the like can be used as the microwave irradiation means.
  • thermometers 16 and 17 are preferably used, and the thermometers 16 and 17 measure the temperature of the surface and the inside of the object 11, respectively.
  • the upper part of the glass container 15 is connected to through holes 20 and 21 for inserting the sensors 18 and 19 of the thermometers 16 and 17, respectively, and to a decompression pump (for example, a vacuum pump) 22 for depressurizing the inside of the chamber 13.
  • a gas outlet 24 for attaching a reduced pressure pipe 23 to be used and a gas inlet 25 for taking in air (an example of gas) in the chamber 13 are provided.
  • the gas (carrier gas) to be taken in from the gas inlet 25 includes air, nitrogen, or the like, and the water evaporated by the microwave irradiation can be discharged to the outside of the chamber 13 by the carrier gas. As described above, by removing the water in the chamber 13, the humidity in the chamber 13 can be reduced, so that the drying is promoted.
  • the thermometers 16 and 17 are outside the microwave oven 12 and have thermometer control units 26 and 27 to which sensors 18 and 19 for directly measuring the temperature of the object 11 are connected, respectively.
  • the sensors 18 and 19 are composed of sensor units 28 and 29 having therein an optical fiber to which a thin film of a fluorescent substance (for example, magnesium phosphor) not shown is adhered at the tip, and a coated optical fiber cable (hereinafter, referred to as a cable). 30) and 31 respectively. Cables 30, 31 connect the thermometer controllers 26, 27 and the sensors 28, 29, respectively.
  • the microwave oven 12 has through holes 32 and 33 through which cables 30 and 31 for connecting to thermometer control units 26 and 27 disposed outside are provided.
  • the temperature of the object 11 is measured by irradiating the fluorescent substance of the sensor units 28 and 29 with flash light from the thermometer control units 26 and 27 through the optical fibers, respectively, and attenuating the fluorescent luminance that changes according to the temperature (that is, , Fluorescence relaxation time).
  • the sensor units 28 and 29 one-dollar type sensors which can be arranged on the surface and inside of the object 11, respectively, were used.
  • the thermometer control units 26 and 27 are a measuring station 34 that stores the measured data respectively. It is connected to the.
  • the measuring station 34 is an example of a control unit that analyzes data stored in the measuring station 34 and turns on / off microwave irradiation of the microwave oven 12 based on the measured values of the thermometers 16 and 17.
  • a computer 35 is connected. When the analyzed data reaches a specific temperature A lower than the denaturation temperature of the object 11, the computer 35 controls the microwave oven 12 to stop the microwave irradiation, and after stopping the microwave, the computer 1
  • a specific temperature B for example, 30 ° C
  • the specific temperature A was set to 40 ° C. which is less than the variable temperature of about 42 ° C.
  • a pressure reducing pipe 23 connecting the inside of the chamber 13 and the pressure reducing pump 22 has a pressure sensor 36, which is opened in order from the upstream (microwave oven side), between the electronic range 12 and the pressure reducing pump 22.
  • a closing valve 37, a vacuum tank 38, and a pressure regulating valve 39 are installed.
  • the pressure sensor 36 is connected to the measuring station 34 via the amplifier 40, and the measuring station 34 stores the pressure value measured by the pressure sensor 36 every predetermined time.
  • a mercury manometer 41 is connected to the vacuum tank 38, and measures the pressure in the vacuum tank 38.
  • the electron range 12 is provided with a through hole 42 through which the pressure reducing pipe 23 passes.
  • an intake pipe 43 for supplying air outside the microwave oven 12 into the chamber 13 is connected to the gas inlet 25 of the glass container 15, and the other end of the intake pipe 43 is connected to an electric power supply.
  • a flow meter 44 arranged outside the sub range 12 is connected.
  • the microwave oven 12 is provided with a through-hole 45 through which an intake pipe 43 passes, and the intake pipe 43 is provided with a flow control valve 46. Since the pressure in the chamber 13 is reduced by the pressure reducing pump 22, when the flow rate control valve 46 is opened, the air outside the microwave oven 12 is supplied into the chamber 13 via the intake pipe 43, and the supplied air is supplied. Generates an airflow around the object 11. This airflow promotes drying of the object 11.
  • An airflow generating means is provided with an intake pipe 43, a flowmeter 44, a flow regulating valve 46 having an inlet open to the outside air, and a pressure reducing pump 22, and the pressure in the chamber 13 is reduced by the pressure reducing pump 22 so that the flow rate is reduced.
  • the outside air passing through the total 44 and the flow control valve 46 is sucked into the chamber 13.
  • the decompression pump 22 In consideration of the capacity, the flow regulating valve 46 is adjusted so that the pressure in the chamber 13 becomes equal to or lower than the saturated vapor pressure corresponding to the specific temperature A (the same applies to the following embodiments).
  • the air in the chamber 13 sucked by the pressure reducing pump 22 and the air supplied from the suction pipe 43 are respectively supplied to the pressure adjusting valve 39. It is adjusted by the flow control valve 46.
  • the water in the chamber 13 evaporated by the microwave irradiation can be released from the gas outlet 24 to the outside of the chamber 13 via the pressure reducing pipe 23. By removing the water in the chamber 13 in this manner, the humidity in the chamber 113 can be reduced, and the drying can be further promoted.
  • the through holes 20, 21 provided in the glass container 15, the gas outlet 24, the gas inlet 25, and the penetrating moss 32, 33, 42, 45 provided in the microwave oven 12 include: An O-ring or sealing resin (not shown) is provided and sealed (sealed). Since the through holes 20, 21, the gas outlet 24, and the gas inlet 25 are sealed, the pressure inside the chamber 13 is reduced, so that the plate glass 14 and the glass container 15 come into close contact with each other, and the inside of the chamber 13 is closed. Can be sealed. Further, grease or the like may be applied to the contact surface between the plate glass 14 and the glass container 15 so that the contact surface is in close contact.
  • the sensor units 28 and 29 of the thermometers 16 and 17 are installed on the surface and the inside of the object 11, respectively, and the object 11 is placed in the chamber 13.
  • the pressure of the air in the chamber 113 by the decompression pump 22 or the air in the chamber 113 by the decompression pump 22 and the flow control valve 46 are opened, and the external air is introduced into the chamber 113 by gas. Supply from inlet 25.
  • the inside of the chamber 13 is kept at a pressure lower than the saturated vapor pressure at the specific temperature A, for example, 50 to 150 mmHg (6.7 to 20. OkPa). Since the pressure in the chamber 13 is reduced, the evaporating temperature of water is reduced, and the object 11 can be dried at a low temperature.
  • the target 11 was a scallop scallop and the specific temperature A was 40 ° C, which is lower than the denaturation temperature (about 42 ° C) of the target 11 which is a scallop scallop.
  • thermometers 16 and 17 While measuring the temperature of the surface and the inside of the object 11 with the thermometers 16 and 17, respectively, a microwave is generated by the microwave generating element of the electronic range 12, and the object 11 is irradiated with the microwave. And heat. In the object 11, the water molecules in the object 11 vibrate by microwave irradiation to generate heat, and the heat causes the water in the object 11 to evaporate.
  • the microwave is radiated to the object 11 by the microwave oven 12, and when the temperature of the surface or the inside of the object 11, that is, one of the measured values of the thermometers 16 and 17 reaches 40 ° C, the microwave is emitted from the combustor 35.
  • the microwave irradiation of the microwave oven 12 is stopped by the signal of. As a result, the object 11 is not heated to the denaturation temperature or higher, so that the object 11 can be dried without denaturation.
  • the object 11 is cooled by the latent heat of the water evaporated by the irradiation of the microwave, and the temperature thereof is lowered.
  • One of the measured values of the temperature of the object 11 measured by the thermometers 16 and 17 becomes a specific temperature B (for example, 30 ° C) near or above the vapor pressure temperature corresponding to the pressure in the chamber 13.
  • the microwave oven 12 is turned on by a signal from the computer 35, and the object 11 is heated again by irradiating the object 11 with microwaves.
  • the process of irradiating the microwave again when the temperature becomes B is repeated, and the temperature control by on / off processing is performed to dry the object 11.
  • the temperature control by on / off processing is performed to dry the object 11.
  • the flow control valve 46 is opened to take in the air into the chamber 113 from the gas inlet 25 to generate an airflow around the object 11. By doing so, drying of the object 11 can be promoted. Further, the water evaporating from the object 11 discharged into the chamber 13 can be discharged from the gas outlet 24 to the outside of the chamber 113. At this time, the humidity in the chamber 113 decreases, so that The drying of the object 11 can be promoted.
  • the gas supplied from the chamber 13 to the decompression pump 22 does not rise in temperature due to the on / off control of the microwave, and the gas is sent into the chamber 1 by the airflow generation means.
  • the humidity becomes 95% or less, and the life of the vacuum pump 22 can be extended.
  • the reduced-pressure drying device 50 has a sealable cylindrical chamber 52 disposed in a casing 51.
  • the first chamber 52 is provided with a microwave generating element 53 which is an example of a mouthpiece irradiating means for irradiating microwaves toward the inside thereof.
  • the vacuum drying device 50 irradiates a microwave mouth wave from the microwave generation element 53 at a predetermined cycle, and the temperature of the object (scallop scallop) 11 is lower than the denaturation temperature (denature temperature) of the object 11.
  • the temperature does not exceed a specific temperature A (40 ° C.)! / It is not shown to control the microwave irradiation time, and a computer as an example of control means is provided.
  • the chamber 52 is provided with its axis inclined at, for example, 30 degrees with respect to the vertical axis in order to appropriately stir the object 11 disposed therein.
  • the upper surface of the casing 51 is open, and a door 54 for charging the object 11 is provided on the upper surface. Further, a lid (not shown) for sealing the chamber 52 is provided. Note that a lid may be formed inside the door 54 to close the chamber 52 when the door 54 is closed.
  • a cylindrical drying container 55 having an open top for storing one or more objects 11 is installed with its axis aligned with the axis of the chamber 52. .
  • a mesh having an opening having a size through which the object 11 does not pass is provided on the side surface of the drying container 55.
  • a large-diameter gear 56 is provided on the outer peripheral surface at the lower part of the drying container 55.
  • the gear 56 is provided with a matching small-diameter drive gear 57, and the drive gear 57 is connected to a motor 59 via a rotation shaft 58.
  • the rotating shaft 58 and the motor rotating shaft 60 of the motor 59 are arranged at right angles, and spiral gears 61 and 62 are attached to the base end of the rotating shaft 58 and the distal end of the motor rotating shaft 60 of the motor 59, respectively.
  • spiral gears 61 and 62 are attached to the base end of the rotating shaft 58 and the distal end of the motor rotating shaft 60 of the motor 59, respectively.
  • a gas outlet 63 is provided at a lower portion of the chamber 52, and the gas outlet 63 is a decompression pump (for example, a vacuum pump) for reducing the pressure in the chamber 52 via an exhaust pipe 64. Connected to 65.
  • a pressure regulating valve 66 from the upstream side (chamber one 52 side) and water generated in the chamber one 52 are condensed and stored in the exhaust nozzle 64 to prevent water from entering the pressure reducing pump 65.
  • the condenser 67 is connected.
  • a gas inlet 69 to which an intake pipe 68 for taking in air (an example of gas) outside the casing 51 into the chamber 52 is provided at an upper portion of the chamber 52.
  • a flow control valve 70 is provided in the middle of the intake nozzle 68 to adjust the flow rate of the air taken into the chamber 52.
  • the downstream end of the suction pipe 68 is attached so as to be tangential to the outer periphery of the cylindrical chamber 52, and air from the gas inlet 69 is supplied to the chamber 52. It flows substantially tangentially to the side wall, and a swirling flow ⁇ (that is, an air flow) can be formed around the drying container 55 containing the object 11.
  • An airflow generating means is provided with the intake pipe 68 and the flow control valve 70. The swirling flow ⁇ generated by the airflow generating means also causes the mesh force of the drying container 55 to enter the drying container 55 and come into contact with the target object 11, so that the drying of the target object 11 can be promoted.
  • the water evaporated from the object 11 in the chamber 52 can be discharged from the gas outlet 63 to the outside of the chamber 52 together with the swirling flow ⁇ . At this time, the humidity in the chamber 52 decreases. In addition, the drying of the object 11 can be promoted.
  • the plurality of objects 11 are put in the drying container 55, the chamber 52 is covered with the lid, the chamber 52 is closed, and then the door 54 is closed. While the air in the chamber 52 is sucked by the pressure reducing pump 65, the flow control valve 70 is opened to supply the external air to the chamber 52 with the gas inlet 69, and the inside of the chamber 52 is, for example, 50 to 150 mmHg ( 6. 7 to 20. Reduce the pressure to OkPa, specifically 7.376 kPa). The amount of air sucked by the pressure reducing pump 65 is adjusted by a pressure regulating valve 66, and the amount of air taken into the chamber 52 is adjusted by a flow regulating valve 70.
  • the microwave generator 53 is controlled by a computer, The microwave is periodically turned on and off from the microwave generating element 53 to irradiate the object, thereby rapidly heating the object 11 in a pulsed manner.
  • the specific temperature A for drying the object 11 is set at less than the protein denaturation temperature of about 42 ° C, for example, 40 ° C.
  • the cycle of turning on and off the microwave is the cycle of microwave irradiation time a (on) and the time of not irradiating microwave b (off). Note that the irradiation time a and the stop time b are determined. As a result, the object 11 is heated to a temperature lower than its denaturation temperature, so that the object 11 can be dried without denaturation.
  • the object 11 When the microwave is stopped on the object 11, the object 11 is heated to a specific temperature A by the microwave irradiation and cooled by the latent heat of the water in the object 11 that has evaporated and the temperature of the object 11 After the elapse of the stop time b, the object 11 is heated again to the specific temperature A by applying microwaves again and dried.
  • the irradiation time a is a force that varies depending on the object, for example, 0.5 seconds to several minutes, preferably 1 to several seconds, and the stop time b may be the same as or different from the irradiation time a.
  • the water discharged from the gas outlet 63 together with the swirling flow a passing through the inside of the chamber 52 is condensed by the condenser 67, so that the water does not enter the pressure reducing pump 65, Can be extended. Further, since the object 11 is rotated by the motor 59, the drying efficiency can be improved. In this case, it is more preferable that the rotating direction of the drying container 55 be opposite to the swirling direction of the swirling flow, since the air can easily contact the object 11.
  • FIG. 4 a vacuum drying apparatus 71 using microwaves according to a modification of the second embodiment of the present invention will be described.
  • the vacuum drying device 71 has a closed cylindrical chamber 72.
  • a microwave generating mechanism 74 having a microwave generating element (not shown) is attached to the first chamber 72 via a waveguide 73.
  • the microwave generation mechanism 74 and the waveguide 73 constitute a microphone mouth wave irradiation means.
  • the upper part of the chamber 72 has a closed lid (not shown), and has a structure in which an object to be dried can be loaded and the dried object can be unloaded.
  • a tray or the like for placing an object on the chamber 72 can be freely provided.
  • the first chamber 72 constitutes a part of an air flow generating means, and includes a gas inlet 75 (preferably provided with a flow control valve) for introducing gas from the outside of the first chamber 72, and a pressure reducing tube 76.
  • a pressure reducing pump 77 for reducing the pressure inside the chamber 72 to, for example, 50 to 150 mmHg is provided.
  • a pressure gauge 78 and a thermometer 79 for measuring the pressure and temperature in the chamber 72 are attached to the chamber 72.
  • the reduced-pressure drying device 71 analyzes the data from the pressure gauge 78 and the thermometer 79, and maintains the temperature in the chamber-72, that is, the temperature of the object in the chamber-72 below the denaturation temperature of the object.
  • a control means 79a for performing on / off control of the microwave generating element and the pressure reducing pump 77 is provided. Accordingly, the object is heated to a temperature lower than its denaturation temperature, and thus can be dried without denaturing the object.
  • a vacuum drying apparatus 80 using microwaves according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the reduced-pressure drying device 80 has a plurality of, for example, 18 trays 81 with lids, which are an example of a chamber in which the object 11 is placed.
  • the tray 81 with a lid is made of a material that reflects microwaves, for example, a metal (specifically, stainless steel), and has a tray body 82 on which the object 11 is placed. It has a hemispherical lid 83 formed of a material through which microwaves pass, for example, quartz glass, and placed on the upper portion of the tray body 82.
  • the lid 83 can be opened and closed by an opening and closing mechanism (not shown). Further, a pressure reducing pipe connection port 84 and a gas introduction pipe connection port 85 are provided at the bottom of the tray body 82. The depressurizing pipe connection port 84 and the gas introduction pipe connection port 85 are provided with female couplers (pipe couplers) 86 and 87 having a normally closed on-off valve, respectively.
  • the reduced-pressure drying device 80 includes two pairs of endless renoles (hereinafter simply referred to as renoles) 88, 89 and a pair arranged at equal intervals. It has a conveyor 91 having 18 trolleys 90 arranged over the entire length of the rails 88, 89 and straddling the lanes 88, 89.
  • the trays 81 with the lids are fixed on the respective carts 90, and the trays 81 with the lids are conveyed by the conveyor 91 so as to intermittently move by a fixed distance (the total length of the rails ⁇ the number of carts). That is, conveyor 91 has 18 stop positions. The tray 81 with the lid is sequentially stopped at each stop position.
  • the bogies 90 are provided at both ends of a plate-shaped bogie main body 92 on which a tray 81 with a lid is placed, and two axles 93 attached to the front and rear of the bogie main body 92, and run on rails 88 and 89. With four wheels 94. Further, connecting portions 95 and 96 for connecting with the adjacent bogie 90 are provided before and after the bogie main body 92. The connecting portions 95 and 96 are provided with shaft holes 98 for inserting the connecting pins 97, respectively, so that the trucks 90 can smoothly run on the force rails 88 and 89. Further, the conveyor 91 is provided with a drive device (not shown) for intermittently feeding the cart 90. This drive device may be mounted on the bogie 90, or may be a predetermined length feed device including a cylinder or the like provided between the rails 88 and 89.
  • the above-mentioned conveyor 91 has a loading station A in which the target object 11 is loaded into the tray 81 with a lid from the loading conveyor 99, and the target transported from the loading conveyor 99.
  • the object 11 is placed on the tray body 82 with the lid 83 in the loading station A open.
  • a sealing station B is provided on the downstream side in the traveling direction of the loading station A, and has four stop positions so that the lid 83 can be put on the tray main body 82.
  • all the lid closing operations can be performed at a stop position of about 1 or 2 using four positions.
  • a decompression start station C is provided downstream of the sealing station B in the traveling direction.
  • a male pump connected to a decompression pump 100 at the lower part of the conveyor 91 and moved up and down by an elevating mechanism 101 is provided.
  • the male couplers 102 and 105 are adapted to be combined with the female couplers 86 and 87 when ascended by the lifting mechanisms 101 and 104, respectively.
  • An airflow generating means is provided with the flow control valve 103, the female coupler 87 and the male coupler 105, the gas introduction pipe connection port 85, and the decompression pump 100.
  • 84a and 84b indicate decompression pipes, respectively, and 85a and 85b indicate ventilation pipes.
  • Couplers with shut-off valves female and male couplers 86 and 102 are provided between pressure reduction pipes 84a and 84b.
  • a coupler with a shut-off valve female and male power braces 87, 105) is provided between the ventilation pipes 85a, 85b.
  • a microwave heating station D having seven stop positions is provided downstream of the decompression start station C in the traveling direction.
  • the inside of the tray 81 with the lid is depressurized to some extent at the decompression start station C, and the male couplers 102 and 105 are lowered to carry the tray 81 with the lid separated from the female couplers 86 and 87. Is done.
  • the lower part is connected to a pressure reducing pump 100, and is connected to a male coupler 102 that moves up and down by an elevating mechanism 101, and a flow control valve 103 that introduces outside air.
  • a male coupler 105 that moves up and down by a lifting mechanism 104.
  • the airflow generating means was operated to generate an airflow around the object 11 and each stop position was placed on the trolley 90.
  • the elevating mechanisms 101 and 104 are moved up and down to connect and disconnect the male couplers 102 and 105 and the female couplers 86 and 87.
  • a microwave generating element 106 which is an example of microwave irradiation means, is located above the lid-attached tray 81 at each stop position.
  • the microwave mouth heating station D is provided with a casing 107 for preventing electromagnetic waves generated from the microwave generating element 106 from leaking outside.
  • the microwave is turned on and off at a predetermined cycle so that the temperature of the object 11 placed in the tray 81 with the lid is lower than the alteration temperature.
  • an experiment was performed on object 11 in the same environment (for example, For example, the same or an improved apparatus as in Example 1 may be used), and the temperature of the object 11 irradiated with the microwave is measured, and the temperature of the object 11 is set within a predetermined range (for example, a specific temperature). (A and B) to determine the on / off cycle and microwave power.
  • the tray 81 with the lid moves to the pressure recovery station E.
  • the male coupler 105 with the flow control valve 103 and the male coupler 105 shown in Fig. 6 (the microwave generating element 106, the decompression pump 100, the elevating mechanism 101, and the male coupler 102 are not provided)
  • An elevating mechanism 104 for elevating the elevating mechanism is provided, and air can be externally introduced into the tray 81 with a lid via the flow rate adjusting valve 103.
  • the tray 81 with the lid is conveyed to the opening station F, the lid 83 is opened, intermittently fed to the discharge station G, and the dried object 11 on the tray body 82 is transferred through the discharge conveyor 108. It is carried out.
  • a guide 109 for guiding the object 11 to the outside according to the movement of the carriage 90 can be provided at the unloading station G.
  • the tray 81 with the cover becomes empty, so that the tray 81 moves to the loading preparation station H, cleans the tray body 82, and moves to the loading station A.
  • the intermittent feeding operation of the carriage 90 is repeated to continuously dry a large number of objects 11.
  • the reduced-pressure drying device 80a has a tray 81 with a lid provided with a reduced-pressure pipe connection port 84 and a gas introduction pipe connection port 85 at the bottom, and a tray body 82 and a lid 83. Eighty trays 81 with lids are mounted on a chain conveyor (an example of a conveyor) 91a. As shown in Fig. 8, loading station A, sealing station B, decompression start station C, microwave heating station D, and decompression station E, opening station F, unloading station G, and loading preparation station H.
  • a blower pipe 85a provided with a flow rate regulating valve 87a at the front end is attached.
  • a pressure reducing pipe 84a having an on-off valve (solenoid valve) 86a is attached.
  • the ends of the pressure reducing pipes 84a provided on the tray body 82 of the 18 trays 81 with lids are connected to endless flexible tubes 95a, respectively. More
  • the flexible tube 95a is connected to a vacuum pump 100a via a pump tube 96a and a rotary joint (not shown). The rotary joint prevents the pump tube 96a from becoming tangled even when the tray 81 with the lid is rotated.
  • the pump tube 96a is also provided with a signal line (not shown) for turning on / off the on-off valve 86a provided in each tray body 82 in parallel.
  • a signal line (not shown) for turning on / off the on-off valve 86a provided in each tray body 82 in parallel.
  • the control means 100b provided adjacent to the decompression pump 100a via a connection point, and connected to a tray 81 with a lid in the decompression start station C and the microwave heating station D by a signal from the control means 100b.
  • the on-off valve 86a is turned on to reduce the pressure inside, and further, external air is introduced from the gas inlet pipe connection port 85.
  • the casing 107a of the microwave heating station D is different from the casing 107 of the reduced-pressure drying device 80 described above, in that the inner lower side surface is open and the tray with a lid that moves with the transport of the chain conveyor 91a.
  • the pump tube 96a connected to 81 and the signal line force juxtaposed thereto can be moved smoothly!
  • a signal for controlling the chain conveyor 91a, opening / closing the lid 83 of the tray 81 with lid, and on / off control of the microwave generating element 106 is provided to the control means 100b based on a program. Has occurred.
  • the operation in each of the stations A to H is basically the same as that of the reduced-pressure drying device 80, and a detailed description thereof will be omitted.
  • a carriage 112 of a conveyor 111 has a donut-shaped flat plate shape, and a plurality of, for example, eight trays 81 with lids are mounted on the carriage 112 at predetermined intervals.
  • the vacuum drying device 110 is divided into a loading station a, a sealing and decompression station b, a microphone mouth heating station c, a pressure recovery station d, an opening station e, and an unloading station f for unloading the object 11 in that order. .
  • the object 11 is loaded from the loading conveyor 99 into the tray 81 with the lid, and at the sealing and decompression station b, after closing the lid 83 of the tray 81 with the lid, the tray with the lid is closed.
  • the air in 81 is sucked by the vacuum pump 100 (see Fig. 6).
  • a microwave generating element (not shown)
  • the target object 11 is dried by carrying it into the casing 113 provided therein, depressurizing the inside of the tray 81 with the lid, and irradiating microwaves with a microwave generating element (not shown) while generating an air flow.
  • the pressure inside the tray 81 with the lid that came out of the casing 113 is set to the atmospheric pressure, at the opening station e, the lid 83 of the tray 81 with the lid is opened, and at the discharge station f, the drying inside the tray 81 with the lid
  • the object 11 is carried out to the carry-out conveyor 108.
  • three trays 81 with lids are arranged at the microwave heating station and one at the other stations.
  • FIG. 12 a vacuum drying apparatus 120 using microwaves according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
  • the vacuum drying device 120 includes a roller conveyor (an example of a conveyor; hereinafter, also simply referred to as a “conveyor”) 121 for conveying the object 11 and a microwave for irradiating the object 11 conveyed by the conveyor 121 with microwaves under reduced pressure.
  • a microwave drying chamber (an example of a chamber) 123 in which a wave generating element 122 is installed, a preliminary decompression chamber 124 arranged upstream of the microwave drying chamber 123, and a downstream chamber 124 arranged downstream of the microwave drying chamber 123.
  • a return pressure chamber 125 is an example of a chamber
  • the object 11 is passed through the preliminary decompression chamber 124, the microwave drying chamber 123, and the pressure recovery chamber 125 to which the upstream side force of the conveyor 121 is also connected, and the preliminary decompression chamber 124, the microwave drying chamber
  • the upstream inlet of the pre-decompression chamber 124, between the pre-decompression chamber 124 and the microwave drying chamber 123, between the microwave drying chamber 123 and the decompression chamber 125, Doors 126 to 129 are provided at the downstream entrance of the pressure recovery chamber 125, respectively.
  • the lengths of the preliminary decompression chamber 124, the microwave drying chamber 123, and the decompression chamber 125 in the traveling direction of the conveyor 121 are, for example, each of the objects 11 placed on the conveyor 121 at predetermined intervals. One, three, one can be placed.
  • a decompression pump (not shown) is connected to each of the preliminary decompression chamber 124, the microwave drying chamber 123, and the decompression chamber 125.
  • the microwave drying chamber 123 has a plurality of, for example, three microwave generating elements 122 at predetermined intervals, and a gas inlet (not shown) for introducing a gas (for example, air) with an external force into the microwave drying chamber 123.
  • the gas in the microwave drying chamber 123 is stirred,
  • a fan 130 for generating airflow is provided in the enclosure.
  • the reduced-pressure drying device 120 irradiates a microwave from the microwave generating element 122 at a predetermined cycle by a computer, which is an example of a control unit (not shown), so that the temperature of the object 11 Microwave on / off processing is performed so that the temperature becomes lower than the alteration temperature.
  • the computer also controls the transport speed of the conveyor 121, controls the opening and closing of the doors 126 to 129, controls the operation of the fan 130, and controls the operation of the pressure reducing pump.
  • the conveyor 121 includes, in order from the upstream side, a transfer station A on the upstream side of the door 126, a decompression station B in the preliminary decompression chamber 124, a heating station C in the microwave drying chamber 123, and a decompression chamber in the decompression chamber 125 It is divided into a station D and an unloading station E downstream of the door 129, and in each station, the conveyor 121 can be operated independently.
  • the doors 127 and 128 are closed, and the pressure in the microwave drying chamber 123 is reduced by a vacuum pump. It is preferable that the microwave drying chamber 123 is always kept under reduced pressure.
  • the door 126 is opened, and the conveyors 121 of the transfer station A and the decompression station B are operated to convey the object 11 to the pre-decompression chamber 124. Then, the door 126 is closed, and the inside of the pre-decompression chamber 124 is depressurized by a decompression pump. Reduce pressure.
  • the door 127 is opened, and the conveyors 121 in the pressure-reducing station B and the heating station C are operated to convey the object 11 into the microwave drying chamber 123.
  • the door 127 is closed, and the microwave drying chamber 123 is closed.
  • the object 11 is irradiated with microwaves from the microwave generating element 122, and external force is introduced into the microwave drying chamber 123 through the gas inlet, and the fan 130 is operated to flow air around the object 11. Is generated, and the object 11 is dried.
  • the pressure inside the pressure recovery chamber 125 is reduced to a predetermined pressure by a pressure reducing pump with the door 129 closed.
  • the door 128 is opened, and the conveyor 121 of the heating station C and the pressure recovery station D is operated to transport the object 11 to the pressure recovery chamber 125, and the door 128 is opened. Close.
  • the target object 11 can be dried by the reduced-pressure drying device 120.
  • the object 11 can be continuously conveyed at predetermined intervals and dried by the force conveyor 121 described for one object 11.
  • a conveyor a belt conveyor or a chain conveyor capable of transporting an object while sealing the microwave drying chamber 123, the preliminary decompression chamber 124, and the pressure recovery chamber 125 using a roller conveyor can also be used.
  • a scalloped scallop was irradiated with microwaves as an object 11 and dried.
  • the flow control valve 46 of the vacuum drying apparatus 10 is closed, the on-off valve 37 and the pressure control valve 39 are opened, and the pressure in the chamber 13 is reduced to 50, 100, and 150 mmHg by the vacuum pump 22.
  • the object 11 was heated and dried at each pressure in a pulsed manner, and the water content of the object 11 at a predetermined time was measured.
  • the water content is a value obtained by dividing the weight (g) of water in the object by the weight (g-dry) when the object is completely dried (the same applies hereinafter). As shown in FIG. 13, the lower the pressure in the chamber 13 (50 mm Hg), the larger the water reduction rate in the object tended to be.
  • the scallops of the scallops were dried by irradiating microwaves to the target 11.
  • the flow control valve 46 of the vacuum drying device 10 is opened, the on-off valve 37 and the pressure control valve 39 are opened, the pressure in the chamber 13 is reduced to 50 mmHg by the vacuum pump 22, and the air (gas flow) supplied into the chamber 13 is reduced.
  • the flow rates are 0, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 liters Z minutes, the specific temperature A is 40 ° C, and the specific temperature B is 30 ° C.
  • the object 11 was heated and dried in a pulsed manner, and the water content of the object at a predetermined time was measured.
  • the flow rate of 0 liter Z is the same as in Test Example 1.
  • Figure 14 As shown in the figure, the drying efficiency was improved by supplying air into the chamber 13. Also, the flow rate of the air supplied into the chamber 13 was preferably 1.0 and 1.5 liters Z.
  • the scallops of the scallops were dried by irradiating microwaves to the target 11.
  • the object 11 was heated in a pulsed manner and dried by setting it to 1.0 liter Z (the same as the case of the air flow of 1.0 liter Z in Test Example 2).
  • the case of continuous heating and drying under the same conditions was taken as a comparative example, and the water content of the object at a predetermined time was measured. As shown in FIG.
  • the amount of power used for a longer drying time was larger than when pulsed irradiation was performed.
  • the temperature of the target increased to 80 to 150 ° C, and the target sometimes turned black.
  • the scallops of the scallops were dried by irradiating microwaves to the target 11.
  • Open the flow control valve 46 of the vacuum drying device 10 open the on-off valve 37 and the pressure control valve 39, reduce the pressure in the chamber 13 to 50 mmHg by the vacuum pump 22, and reduce the flow rate of air supplied into the chamber 13.
  • the object 11 was heated in a pulsed manner and dried by setting it to 1.0 liter Z (the same as the case of the air flow of 1.0 liter Z in Test Example 2).
  • the target was dried using a dryer that blows hot air into the chamber where the target is placed to dry the chamber.
  • the temperature of the hot air to be blown was 40 ° C.
  • the flow rate was 1.0 liter Z minutes.
  • the chamber 1 is open to the atmosphere, and the pressure in the chamber 1 is atmospheric pressure.
  • FIG. 16 it was found that the reduced-pressure drying method of the present invention had a higher drying rate than the drying method using hot-air drying.
  • the object 11 is dried in Test Example 4, the moisture content of the surface and the inside of the object 11, the surface force of one of the objects 11 is applied to the other surface (the cross section of the object 11) is 9 or the like. Measurements were taken at predetermined intervals for a total of 10 points. As shown in FIG. 17 (A), the object 11 It was found that it was uniformly dried on the surface and inside. In the comparative example using hot air drying, in which the moisture content was measured under the same conditions, as shown in FIG. 17 (B), the material was dried near the surface of the object 11, but the inside dried too much! /, !, I understand.
  • FIGS. 18A and 18B show the structures of the surface section of the object before and after drying, respectively.
  • the surface texture of the object 11 is substantially unchanged before and after drying. Even after drying, the surface texture of the object 11 does not shrink, and the water flow path is secured. ! Accordingly, it is understood that the drying speed is high in the reduced-pressure drying apparatus and method of the present invention.
  • FIG. 18 (C) in the drying method using warm air, the surface texture of the object 11 shrinks and becomes dense, and a moisture path is not secured. It was found that it became difficult for the moisture in the inside to come out, and the drying speed became slow.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above.
  • the present invention is not limited to these embodiments, and may be changed without departing from the spirit of the invention.
  • the present invention is also applicable to a case in which some or all of the embodiments and modifications are combined.
  • a fan for stirring the gas inside the chamber 1 may be provided.
  • the microwave may be irradiated by microwave irradiation means such as a waveguide or an antenna.
  • the reduced-pressure drying method and apparatus using microwaves of the present invention turn on and off the microwaves at a predetermined cycle, and are connected to a reduced-pressure pump to reduce the maximum temperature of an object in the chamber that is reduced in pressure. Drying is performed by rapid heating in a pulse while suppressing the temperature to a specific temperature A or lower, so that the target object can be dried at a temperature lower than the alteration temperature in a short time.
  • rapid drying can be performed without deteriorating the object, and dry foods (for example, shellfish, vegetables, fruits, meats, and fish) can be easily manufactured, and the laundry can be washed. When it is applied, drying can be performed in a short time without damaging the dough. When used for drying wood, electronic equipment, etc., rapid drying can be performed without destroying the interior.
  • dry foods for example, shellfish, vegetables, fruits, meats, and fish

Abstract

本発明は、対象物（１１）を入れるチャンバー（１３）と、チャンバー（１３）と接続されてチャンバー（１３）内を減圧する減圧ポンプ（２２）と、チャンバー（１３）内の対象物（１１）にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段（１２）と、外部からチャンバー（１３）内に気体を導入してチャンバー（１３）内に気流を発生させる気流発生手段と、これらの制御手段（３５）とを有し、チャンバー（１３）内にある対象物（１１）を、減圧状態かつ周囲に気流を発生させた状態で、オンオフするマイクロ波を照射して、対象物（１１）をその変質温度未満の温度で乾燥する。

Description

明 細 書
マイクロ波を用いた減圧乾燥方法及びその装置
技術分野
[0001] 本発明は、温度によって変質 (実質的に成分が変わる他、変形等も含む)する対象 物にマイクロ波を照射して減圧乾燥する方法及びその装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、ホタテ貝の貝柱又はァヮビ等の食材は、 3ヶ月程度天日干しを行って乾燥して いる。また、健康食品やインスタント食品に使用される乾燥野菜は、生の野菜を粉砕 し、そのまま若しくは水と混合して、 100〜200°Cで乾燥して製造されている。更に、 日本国特開平 7— 208862号公報には、耐圧容器内に被乾燥物（対象物）を入れ、 耐圧容器内を減圧すると共に、マイクロ波を被乾燥物に照射することによって被乾燥 物中の水分子を加熱して乾燥する減圧下電磁波加熱式乾燥機が開示されている。
[0003] しかしながら、天日干しで食材を乾燥する場合には、カビ等の発生による歩留まりの 悪ィ匕及び人件費の増大という問題がある。また、野菜等を高温で乾燥するとビタミン 等が分解するという問題があった。更に、日本国特開平 7— 208862号公報記載の 発明では、減圧することにより低温で乾燥できるが、被乾燥物にマイクロ波を連続し て照射するので大量の熱が被乾燥物に与えられ、被乾燥物が変質し場合によっては 焦げ等が発生する恐れがあるという問題がある。
[0004] 特に、食品の場合にはマイクロ波で乾燥すると短時間で乾燥可能である力 比較的 低い温度であっても加熱することによって蛋白質や澱粉は変質し、その成分が変わ つてしまうという問題がある。また、洗濯物をマイクロ波を用いて乾燥すると、温度が高 くなりすぎて生地が傷んだり又は縮んだりするという問題がある。木材の場合には内 部のセルロースが変質して木材本来の性能を発揮しない場合もある。更には、電気 機器等の加熱乾燥においては、温度によって素子や材料が変質又は変形して機器 自体が破損する場合がある。
発明の開示
[0005] 本発明は力かる事情に鑑みてなされたもので、対象物を変質させない低温度で短時 間に乾燥可能なマイクロ波を用いた減圧乾燥方法及びその装置を提供することを目 的とする。
前記目的に沿う本発明に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥方法は、減圧ポンプが接 続されたチャンバ一内に対象物を入れ、該チャンバ一内を減圧状態で、前記対象物 にマイクロ波を照射して行う減圧乾燥方法であって、 a)前記チャンバ一内の減圧は、 前記対象物の変質温度に対応する飽和蒸気圧以下とし、 b)前記チャンバ一の外部 力 該チャンバ一内に気体を供給し、 c)前記マイクロ波をオンオフ処理して、前記対 象物の温度を前記対象物の変質温度未満に保持した状態で対象物の乾燥を行う。
[0006] 前記目的に沿う本発明に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置は、対象物を入れる チャンバ一と、前記チャンバ一と接続されて前記チャンバ一内を減圧する減圧ポンプ と、前記チャンバ一内の前記対象物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、 前記チャンバ一の外部から該チャンバ一内に気体を供給して、前記チャンバ一内に 気流を発生させる気流発生手段と、前記マイクロ波照射手段から予め決められた周 期で前記マイクロ波を照射させ、前記対象物の温度が該対象物の変質温度未満とな るように前記マイクロ波のオンオフ処理を行う制御手段とを有する。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]本発明の第 1の実施例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置の説明図である [図 2]同減圧乾燥装置の要部説明図である。
[図 3]本発明の第 2の実施例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置の説明図である
[図 4]本発明の第 2の実施例の変形例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置の説 明図である。
[図 5]本発明の第 3の実施例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置の説明図である
[図 6]減圧開始ステーション、マイクロ波加熱ステーション及び復圧ステーションにある 蓋付きトレィ周りの機器配置を示す断面図である。
[図 7]蓋付きトレイの一部平断面図である。 [図 8]同減圧乾燥装置の各蓋付きトレイの配置図である。
[図 9]本発明の第 3の実施例の変形例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置の説 明図である。
[図 10] (A)、 （B)はそれぞれ減圧開始ステーション、マイクロ波加熱ステーション及び 復圧ステーションにある蓋付きトレィ周りの機器配置を示す正断面図、側断面図であ る。
[図 11]本発明の第 3の実施例の更なる変形例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装 置の説明図である。
[図 12]本発明の第 4の実施例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置の説明図であ る。
[図 13]マイクロ波を用いた減圧乾燥装置においてチャンバ一内の圧力の違いによる 乾燥時間と対象物の含水率との関係を示すグラフである。
[図 14]チャンバ一内への気体の供給量の違いによる乾燥時間と対象物の含水率との 関係を示すグラフである。
[図 15]マイクロ波の照射方法による乾燥時間と対象物の含水率との関係を示すダラ フである。
[図 16]マイクロ波乾燥と温風乾燥による乾燥時間と対象物の含水率との関係を示す グラフである。
[図 17] (A)、 (B)はそれぞれ試験例 (マイクロ波乾燥)及び比較例 (温風乾燥）にお 、 て乾燥した対象物の表面から内部にわたる含水率分布を示すグラフである。
[図 18] (A)、 (B)はそれぞれマイクロ波を用いて乾燥する対象物の乾燥前後におけ る表面組織を示す説明図、 (C)は比較例での乾燥後の対象物の表面組織を示す説 明図である。
発明を実施するための最良の形態
図 1及び図 2を参照して、本発明の第 1の実施例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥 装置 10について説明する。
減圧乾燥装置 10は、対象物（例えば、ホタテ貝の貝柱） 11にマイクロ波を照射するマ イク口波照射手段の一例である電子レンジ 12を備えている。電子レンジ 12内には、 対象物 11を入れるチャンバ一 13が配置されている。チャンバ一 13は、板ガラス 14と 、板ガラス 14の上に載置される釣り鐘型のガラス容器 15とで構成され、チャンバ一 1 3はチャンバ一 13内を減圧することによって密閉される。
[0009] なお、対象物として食品を選ぶ場合には、ホタテ貝の貝柱の他に、例えば、ァヮビ、 魚及び椎茸等の 1又は 2以上からなる干物の原料と、ドライフルーツの原料となる果 物と、健康食品やインスタント食品等に使用される野菜と、動物の飼料となる市場等 から排出される野菜くず及び魚のあら等の食品廃材とがあり、食品の乾燥を行う場合 の変質温度は食品の成分、例えば、蛋白質、澱粉、又はビタミン類等の変性温度 (又 は分解温度)とする。
[0010] また、対象物として、洗浄後の衣服、木材、表面に液晶蒸着膜が設けられたガラス、 洗浄後の電子部品を実装した電子基板、又はコンデンサ等の電子部品に絶縁体と して使用される紙等の熱によって変形する物品とすることもできる。衣服の変質温度 は、衣服の生地が傷んだり、縮んだりする温度である。木材及びガラスの場合には変 質温度は、木材及びガラスの割れや歪みが発生する温度であり、電子基板の変質温 度は、電子部品が壊れたり電子基板が変形する温度であり、紙の変質温度は紙が変 形する温度である。
なお、この減圧乾燥装置 10を用いることによって、下水汚泥、畜産屎尿等の汚泥物 、及び塗装後の塗料等に、変質 (組成の破壊、焦げつき)や変形を起こすことなく乾 燥することちでさる。
[0011] 電子レンジ 12は、電子レンジ 12内に設置されるマイクロ波発生素子の一例である図 示しないマグネトロンによって、周波数が 2450MHz (2. 45GHz)のマイクロ波を発 生することができる。マイクロ波は、波長の範囲がおよそ l〜30cm、周波数の範囲が 1000MHz〜30GHzを指す電磁波の総称であって、レーダーや電話、テレビの中 継などに用いるほか、物質の分子構造の研究に重要な役割を果たし、ガラス及び紙 などを透過し、金属によって反射される力 水などには吸収され易い性質を有してい る。
電子レンジ 12によって、マグネトロンで発生するマイクロ波を対象物 11に照射して、 対象物 11中の水分子を振動させ、水だけを温めて蒸発させて対象物 11を乾燥する 。マイクロ波による乾燥では、水の移動方向と熱の移動方向をどちらも対象物 11の内 部から外部へとそろえることができるので乾燥効率がよくなる。なお、マイクロ波照射 手段としては、導波管、又はアンテナ等も使用できる。
[0012] チャンバ一 13内の対象物 11の温度を測定する場合、熱電対又はサーミスタ等の電 気式の温度計では計測が困難であるので、例えば、高周波又は高電圧等の環境で も測定可能な蛍光式の光ファイバ一温度計 (以下、単に温度計という） 16、 17が好適 に使用され、温度計 16、 17によって、それぞれ対象物 11の表面及び内部の温度を 測定している。ガラス容器 15の上部には、温度計 16、 17のセンサー 18、 19をそれ ぞれ挿入する貫通孔 20、 21と、チャンバ一 13内を減圧する減圧ポンプ (例えば、真 空ポンプ） 22に接続される減圧用パイプ 23を取付ける気体排出口 24と、チャンバ一 13内に空気 (気体の一例）を取り込む気体取入口 25とが設けられて 、る。気体取入 口 25から取り入れる気体 (キャリアガス）としては、空気又は窒素等があり、キャリアガ スにより、マイクロ波の照射によって蒸発した水をチャンバ一 13の外部に放出するこ とができる。このように、チャンバ一 13内の水を除去することにより、チャンバ一 13内 の湿度を下げることができるので、乾燥が促進される。
[0013] 温度計 16、 17は、電子レンジ 12の外部にあって、対象物 11の温度を直接測定する センサー 18、 19がそれぞれ接続される温度計制御部 26、 27を有している。センサ 一 18、 19は、先端に図示しない蛍光物質 (例えば、マグネシウム蛍光体)の薄膜が 接着された光ファイバ一を内部に有するセンサー部 28、 29と、被覆された光ファイバ 一ケーブル（以下、ケーブルという） 30、 31とをそれぞれ備えている。ケーブル 30、 3 1は温度計制御部 26、 27とセンサー部 28、 29とをそれぞれ接続している。なお、外 部に配置された温度計制御部 26、 27に接続するためのケーブル 30、 31を通す貫 通孔 32、 33が電子レンジ 12に設けられている。
[0014] 対象物 11の温度測定は、温度計制御部 26、 27からそれぞれ光ファイバ一を通して 、センサー部 28、 29の蛍光物質に閃光を当て、温度に応じて変化する蛍光輝度の 減衰（つまり、蛍光緩和時間）を測定することにより行われる。センサー部 28、 29は、 それぞれ対象物 11の表面及び内部に配置可能な-一ドルタイプのものを使用した。 温度計制御部 26、 27は、それぞれ測定したデータを保存する計測ステーション 34 に接続されている。
[0015] また、計測ステーション 34には、計測ステーション 34に保存したデータを解析すると 共に、解析した温度計 16、 17の測定値により電子レンジ 12のマイクロ波の照射をォ ンオフする制御手段の一例であるコンピュータ 35が接続されて 、る。コンピュータ 35 は、解析したデータが、対象物 11の変性温度未満の特定温度 Aになった場合に電 子レンジ 12を制御してマイクロ波の照射を止め、マイクロ波を止めた後、チャンバ一 1 3内の圧力に対応する飽和蒸気圧温度近傍又はそれ以上の特定温度 B (例えば、 3 0°C)になった場合に電子レンジ 12を制御してマイクロ波を対象物 11に照射する温 度制御を行う。ここで、対象物 11がホタテ貝の貝柱であるので、特定温度 Aをその変 性温度である 42°C程度未満の 40°Cとした。
[0016] また、チャンバ一 13内と減圧ポンプ 22とを接続する減圧用パイプ 23には、電子レン ジ 12と減圧ポンプ 22との間に、上流 (電子レンジ側）から順に圧力センサー 36、開 閉弁 37、真空タンク 38、及び圧力調整弁 39が取付けられている。圧力センサー 36 は、アンプ 40を介して計測ステーション 34に接続され、計測ステーション 34には圧 力センサー 36で測定された所定時間毎の圧力値が保存されて 、る。真空タンク 38 には水銀マノメータ 41が接続され、真空タンク 38内の圧力を測定している。電子レン ジ 12には、減圧用パイプ 23を通す貫通孔 42が設けられている。
[0017] 更に、ガラス容器 15の気体取入口 25には、電子レンジ 12の外部の空気をチャンバ 一 13内に供給する吸気用パイプ 43が接続され、吸気用パイプ 43の他端部には電 子レンジ 12の外部に配置した流量計 44が接続されている。電子レンジ 12には、吸 気用パイプ 43を通す貫通孔 45が設けられ、吸気用パイプ 43には流量調整弁 46が 設けられている。チャンバ一 13内は減圧ポンプ 22によって減圧されるので、流量調 整弁 46を開くと、電子レンジ 12の外部の空気は吸気用パイプ 43を介してチャンバ一 13内に供給され、供給された空気は対象物 11の周囲に気流を発生する。この気流 によって、対象物 11の乾燥が促進される。吸気用パイプ 43、流量計 44、入口が外気 開放となった流量調整弁 46及び減圧ポンプ 22を備えて気流発生手段が構成され、 減圧ポンプ 22によりチャンバ一 13内が減圧されることによって、流量計 44及び流量 調整弁 46を通過する外気がチャンバ一 13内に吸気される。ここで、減圧ポンプ 22の 能力を考慮した上で、流量調整弁 46を調整し、チャンバ一 13内の圧力を特定温度 Aに対応する飽和蒸気圧以下にする（以下の実施例においても同じ)。
[0018] なお、チャンバ一 13内の空気を減圧状態に保っために、減圧ポンプ 22によって吸 引されるチャンバ一 13内の空気と吸気用パイプ 43から供給される空気をそれぞれ圧 力調整弁 39、流量調整弁 46によって調整する。マイクロ波の照射によって蒸発した チャンバ一 13内の水は、気体排出口 24から減圧用パイプ 23を介して、チャンバ一 1 3の外部に放出することができる。このように、チャンバ一 13内の水を除去することに より、チャンバ一 13内の湿度を下げることができ、乾燥を更に促進することができる。
[0019] ここで、ガラス容器 15に設けられた貫通孔 20、 21、気体排出口 24、気体取入口 25 、及び電子レンジ 12に設けられた貫通孑し 32、 33、 42、 45には、図示しない Oリング 又は封止用榭脂等が設けられ、シール（目張り）されている。貫通孔 20、 21、気体排 出口 24、気体取入口 25がシールされているので、チャンバ一 13内を減圧することに より、板ガラス 14とガラス容器 15とが密着して、チャンバ一 13内を密閉することができ る。また、板ガラス 14とガラス容器 15との接触面にグリース等を塗って、密着させても よい。
[0020] 次に、減圧乾燥装置 10を使用した対象物 11の減圧乾燥方法について説明する。
まず、対象物 11の表面及び内部にそれぞれ温度計 16、 17のセンサー部 28、 29を 設置して、対象物 11をチャンバ一 13内に載置する。次に、減圧ポンプ 22でチャンバ 一 13内の空気を吸引する力 又は減圧ポンプ 22でチャンバ一 13内の空気を吸引 すると共に流量調整弁 46を開 、てチャンバ一 13内に外部の空気を気体取入口 25 から供給する。これによつて、チャンバ一 13内を、特定温度 Aの飽和蒸気圧以下、例 X.ii50~150mmHg (6. 7〜20. OkPa)の減圧状態に保つ。チャンバ一 13内が減 圧されるので、水の蒸発温度が下がり、対象物 11を低温で乾燥することができる。こ こでは、対象物 11をホタテ貝の貝柱とし、特定温度 Aをホタテ貝の貝柱である対象物 11の変性温度 (42°C程度)未満である 40°Cとしたので、特定温度 Aの飽和蒸気圧で ある 7. 376kPa以下となるように減圧ポンプで減圧する。
[0021] 対象物 11の表面及び内部の温度を温度計 16、 17でそれぞれ測定しながら、電子レ ンジ 12のマイクロ波発生素子でマイクロ波を発生させ、マイクロ波を対象物 11に照射 して加熱する。対象物 11は、マイクロ波の照射によって、対象物 11中の水分子が振 動して熱を発生し、この熱によって対象物 11中の水が蒸発する。
電子レンジ 12によってマイクロ波を対象物 11に照射し、対象物 11の表面又は内部 の温度、即ち温度計 16、 17の測定値のいずれかが 40°Cとなった場合に、コンビユー タ 35からの信号によって、電子レンジ 12のマイクロ波の照射を停止する。これによつ て、対象物 11は変性温度以上に加熱されないので、対象物 11を変性させることなく 乾燥することができる。
[0022] 対象物 11は、マイクロ波の照射によって蒸発した水の潜熱によって冷却されて温度 が下がる。温度計 16、 17で測定した対象物 11の温度の測定値のいずれかが、チヤ ンバー 13内の圧力に対応する蒸気圧温度近傍又はそれ以上の特定温度 B (例えば 、 30°C)となった場合に、コンピュータ 35からの信号によって電子レンジ 12をオンに し、再びマイクロ波を対象物 11に照射して対象物 11を加熱する。
対象物 11にマイクロ波を照射して特定温度 Aになった場合にマイクロ波の照射を停 止する工程と、マイクロ波の照射によって蒸発した水の潜熱によって対象物 11の温 度が下がり特定温度 Bになった場合にマイクロ波を再び照射する工程とを繰り返す、 オンオフ処理による温度制御を行って、対象物 11を乾燥する。このように、対象物 11 をパルス的に加熱することにより、対象物 11の表面の水が蒸発した後、対象物 11の 内部の水が表面に移動することができるので乾燥効率がよくなる。
[0023] また、チャンバ一 13内の空気を減圧状態に保ちながら、流量調整弁 46を開いて気 体取入口 25からチャンバ一 13内に空気を取り込んで対象物 11の周囲に気流を発 生させることにより、対象物 11の乾燥を促進することができる。また、チャンバ一 13内 に放出された対象物 11から蒸発した水は、気体排出口 24からチャンバ一 13の外部 に放出することができ、この際にチャンバ一 13内の湿度が下がるので、更に対象物 1 1の乾燥を促進することができる。
また、チャンバ一 13から減圧ポンプ 22に供給される気体も、マイクロ波のオンオフ制 御によって温度が上昇せず、気流発生手段によってチャンバ一内に気体を送気して いるので、排気ガスの相対湿度が 95%以下になり、減圧ポンプ 22の寿命を長くする ことができる。 [0024] 図 3を参照して、本発明の第 2の実施例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置 50 について説明する。なお、前記した減圧乾燥装置 10と同一の構成要素については 同一の番号を付してその詳しい説明を省略する（以下の実施例においても同様であ る)。
減圧乾燥装置 50は、ケーシング 51内に配置される密閉可能な円筒形のチャンバ一 52を有している。チャンバ一 52には、その内側に向けてマイクロ波を照射するマイク 口波照射手段の一例であるマイクロ波発生素子 53が取付けられている。
また、減圧乾燥装置 50は、マイクロ波発生素子 53から予め決められた周期でマイク 口波を照射させ、対象物（ホタテ貝の貝柱） 11の温度が対象物 11の変性温度 (変質 温度)未満である特定温度 A (40°C)を超えな!/、ようにマイクロ波の照射時間を制御 する図示しな!、制御手段の一例であるコンピュータを備えて 、る。
[0025] また、チャンバ一 52は、内部に配置された対象物 11を適当に撹拌するため、その軸 心を垂直軸に対して例えば 30度傾けて設置されている。ケーシング 51は上面開放と なって、その上面には対象物 11を投入する扉 54が設けられている。また、チャンバ 一 52を密閉する図示しない蓋が設けられている。なお、扉 54の内側に、扉 54を閉じ た際にチャンバ一 52を密閉する蓋部を形成してもよい。
[0026] また、チャンバ一 52内には、 1又は 2以上の対象物 11を入れる上部開放の円筒形の 乾燥容器 55が、その軸心をチャンバ一 52の軸心と合わせて設置されている。乾燥 容器 55の側面には、対象物 11が通過しない大きさの開口を有する網目が設けられ ている。また、乾燥容器 55の下部の外周面には大径のギア 56が設けられている。こ のギア 56には嚙合する小径の駆動ギア 57が設けら、この駆動ギア 57は回転軸 58を 介して、モータ 59に連結されている。
回転軸 58とモータ 59のモータ回転軸 60は直角に配置され、回転軸 58の基端及び モータ 59のモータ回転軸 60の先端はそれぞれスパイラルギア 61、 62が取付けられ ている。これによつて、モータ 59を回転駆動することによって、乾燥容器 55が低速で 回転する構造となっている。
[0027] 更に、チャンバ一 52の下部には気体排出口 63が設けられ、気体排出口 63は排気 用パイプ 64を介して、チャンバ一 52内を減圧する減圧ポンプ (例えば、真空ポンプ） 65に連結されている。排気用ノイブ 64には、上流側（チャンバ一 52側）から圧力調 整弁 66と、チャンバ一 52内で発生する水分を凝縮させて貯留し、減圧ポンプ 65へ 水が入らな 、ようにする凝縮器 67が接続されて 、る。
また、チャンバ一 52の上部には、ケーシング 51外の空気（気体の一例）をチャンバ一 52内に取り入れる吸気用パイプ 68が取付けられる気体取入口 69が設けられている 。吸気用ノイブ 68の途中には流量調整弁 70が設けられ、チャンバ一 52内に取り入 れる空気の流量を調整して ヽる。
[0028] なお、吸気用パイプ 68の下流側端部は、円筒状のチャンバ一 52の外周に対して接 線方向となるように取付けられ、気体取入口 69からの空気は、チャンバ一 52の側壁 に対して実質接線方向に流れ込み、対象物 11を入れた乾燥容器 55の周囲に旋回 流 α (即ち、気流）を形成することができる。吸気用パイプ 68及び流量調整弁 70を有 して、気流発生手段が構成されている。この気流発生手段によって生じる旋回流 α は、乾燥容器 55の網目力も乾燥容器 55内に入り、対象物 11に接触するので、対象 物 11の乾燥を促進することができる。また、チャンバ一 52内に対象物 11から蒸発し た水は、旋回流 αと共に気体排出口 63からチャンバ一 52の外部に放出することが でき、この際にチャンバ一 52内の湿度が下がるので、更に対象物 11の乾燥を促進 することができる。
[0029] 更に、本発明の第 2の実施例に係る減圧乾燥装置 50を使用した対象物 11の減圧乾 燥方法について、詳細に説明する。なお、前記実施例と同一の作用、効果の説明は 省略する。
まず、複数の対象物 11を乾燥容器 55内に入れ、チャンバ一 52に蓋をしてチャンバ 一 52を密閉した後、扉 54を閉める。減圧ポンプ 65でチャンバ一 52内の空気を吸引 すると共に、流量調整弁 70を開いてチャンバ一 52内に外部の空気を気体取入口 69 力も供給し、チャンバ一 52内を、例えば 50〜150mmHg (6. 7〜20. OkPa、具体 的には、 7. 376kPa)まで減圧する。減圧ポンプ 65で吸引する空気の量は、圧力調 整弁 66によって調整し、チャンバ一 52内に取り込む空気の量は流量調整弁 70によ つて調整する。
[0030] 対象物 11を加熱するために、コンピュータでマイクロ波発生素子 53を制御して、マイ クロ波発生素子 53からマイクロ波を周期的にオンオフして照射し対象物 11をパルス 的に急速加熱する、いわゆる時間制御による乾燥を行っている。対象物 11を乾燥す る際の特定温度 Aは、蛋白質の変性温度である 42°C程度未満、例えば、 40°Cとして いる。また、マイクロ波をオンオフさせる周期は、マイクロ波を照射する時間 a (オン)及 びマイクロ波を照射しない時間 b (オフ）の周期であって、予め実験により対象物 11が 特定温度 Aを超えな 、照射時間 a及び停止時間 bが求められて 、る。これによつて、 対象物 11は、その変性温度未満に加熱されるので、対象物 11を変性させずに乾燥 することができる。
[0031] 対象物 11へのマイクロ波の停止時には、マイクロ波の照射によって対象物 11が特定 温度 Aまで加熱されて蒸発した対象物 11中の水の潜熱によって冷却されて対象物 1 1の温度が下がり、停止時間 bが経過した後、再びマイクロ波を照射して対象物 11を 特定温度 Aまで加熱して乾燥する。照射時間 aは、対象物によって異なる力 例えば 0. 5秒間〜数分間、好ましくは 1〜数秒間であり、停止時間 bは、照射時間 aと同じで あっても異なってもよい。対象物 11をパルス的に急速に加熱することにより、対象物 1 1の表面が蒸発した後、対象物 11の内部の水が表面に移動するので乾燥効率がよ くなる。
[0032] なお、チャンバ一 52内を通過する旋回流 aと共に、気体排出口 63から放出された水 は、凝縮器 67によって凝縮されるので、減圧ポンプ 65には入らず、減圧ポンプ 65の 寿命を延ばすことができる。また、モータ 59によって、対象物 11を回転させているの で、乾燥効率を高めることもできる。この際の乾燥容器 55の回転方向を、旋回流ひの 旋回方向と反対向きとすると、対象物 11に空気が接触し易くなるのでより好ましい。
[0033] 図 4を参照して、本発明の第 2の実施例の変形例に係るマイクロ波を用いた減圧乾 燥装置 71について説明する。
減圧乾燥装置 71は、密閉された円筒形のチャンバ一 72を有している。チャンバ一 7 2には、導波管 73を介して、図示しないマイクロ波発生素子を備えたマイクロ波発生 機構 74が取付けられている。マイクロ波発生機構 74及び導波管 73によって、マイク 口波照射手段が構成されている。なお、チャンバ一 72の上部には図示しない密閉蓋 を有し、乾燥を行う対象物を搬入し乾燥した対象物を搬出できる構造となって 、る。 また、チャンバ一 72に対象物を載せるトレィ等を設けることは自由である。
[0034] チャンバ一 72は、気流発生手段の一部を構成し、チャンバ一 72の外部から気体を 導入する気体取入口 75 (流量調整弁を設けるのが好ま 、）と、減圧用チューブ 76 を介してチャンバ一 72内を例えば 50〜150mmHgまで減圧する減圧ポンプ 77とが 設けられている。また、チャンバ一 72には、チャンバ一 72内の圧力及び温度を測定 する圧力計 78、温度計 79が取付けられている。更に、減圧乾燥装置 71は、圧力計 78及び温度計 79からのデータを解析し、チャンバ一 72内の温度、即ち、チャンバ一 72内の対象物の温度を、対象物の変性温度未満に維持しながらマイクロ波発生素 子及び減圧ポンプ 77のオンオフ制御を行う制御手段 79aが設けられて 、る。これに よって、対象物は、その変性温度未満に加熱されるので、対象物を変性させずに乾 燥することができる。
[0035] 図 5〜図 8を参照して、本発明の第 3の実施例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装 置 80について説明する。
減圧乾燥装置 80は、対象物 11を入れるチャンバ一の一例である蓋付きトレィ 81を 複数、例えば、 18個有している。図 6及び図 7に示すように、蓋付きトレィ 81は、マイ クロ波を反射する材料、例えば、金属（具体的には、ステンレス)で形成され、対象物 11を載置するトレイ本体 82と、マイクロ波が通過する材料、例えば、石英ガラスで形 成され、トレイ本体 82の上部に被せる半球状の蓋 83とを有している。
蓋付きトレィ 81は、図示しない開閉機構によって蓋 83が開閉可能になっている。また 、トレイ本体 82の底部には減圧配管接続口 84と気体導入配管接続口 85が設けられ ている。この減圧配管接続口 84と気体導入配管接続口 85には、それぞれ常時閉止 の開閉弁付き雌型カプラー (パイプ連結具) 86、 87が設けられている。
[0036] 図 5〜図 8に示すように、減圧乾燥装置 80は、等間隔で配置される対となった 2本の 無端レーノレ（以下、単にレーノレと ヽう） 88、 89、及びこの対となるレーノレ 88、 89に跨 つて配置され、レール 88、 89の全長に渡って連結状態で配置された 18台の台車 90 を有するコンベヤー 91を備える。蓋付きトレィ 81は、それぞれの台車 90上に固定さ れ、この蓋付きトレィ 81が、コンベヤー 91によって一定距離（レールの全長 ÷台車数 )ごと間欠的に移動するように搬送される。即ち、コンベヤー 91は 18の停止ポジショ ンを備え、各停止ポジションで蓋付きトレィ 81が順次停止するようになって 、る。
[0037] 台車 90は、蓋付きトレィ 81を載置する板状の台車本体 92と、台車本体 92の前後に 取付けられる 2本の車軸 93の両端に設けられ、レール 88、 89を走行する 4つの車輪 94とを備えている。また、台車本体 92の前後には、隣り合う台車 90と連結する連結 部 95、 96が設けられている。連結部 95、 96には、それぞれ連結ピン 97を挿入する 軸孔 98が設けられ、台車 90力レール 88、 89上を円滑に走行可能となっている。ま た、コンベヤー 91には、台車 90を間欠送りする図示しない駆動装置が設けられてい る。この駆動装置は、台車 90に搭載してもよいが、レール 88、 89の間に設けられた シリンダー等からなる所定長送り装置であってもよ 、。
[0038] ここで、前記したコンベヤー 91は、図 8に示すように、搬入コンベヤー 99から対象物 11が蓋付きトレィ 81に搬入される搬入ステーション Aを有し、搬入コンベヤー 99から 搬送された対象物 11を、搬入ステーション Aにある蓋 83が開いた状態のトレィ本体 8 2上に載せるようになって!/、る。
搬入ステーション Aの進行方向下流側には、密閉ステーション Bが設けられ、 4つの 停止ポジションを有して、蓋 83をトレイ本体 82上に被せるようになつている。なお、こ の実施例では、 4つのポジションを使用している力 1又は 2程度の停止ポジションで 全ての閉蓋動作を行うこともできる。
[0039] 密閉ステーション Bの進行方向下流側には、減圧開始ステーション Cが設けられてい る。この減圧開始ステーション Cにおいては、図 6に示すように（なお、マイクロ波発生 素子 106は設けられていない）、コンベヤー 91の下部には減圧ポンプ 100に接続さ れ、昇降機構 101によって昇降する雄型カプラー 102と、外気を導入する流量調整 弁 103に連結され昇降機構 104によって昇降する雄型カプラー 105とが設けられて いる。雄型カプラー 102、 105は、それぞれ昇降機構 101、 104によって上昇時に、 前記した雌型カプラー 86、 87に合体するようになっている。また、これらの雄型カブ ラー 102、 105が昇降機構 101、 104によって下降した場合には、雌型カプラー 86、 87から分離し、このとき雌型カプラー 86、 87は閉止する。これによつて、蓋付きトレィ 81が、減圧開始ステーション Cで一時停止した時に、蓋付きトレィ 81内の空気が減 圧される。この時、必要に応じて、流量調整弁 103を開けて内部に気流を発生させる ことちでさる。
[0040] なお、流量調整弁 103、雌型カプラー 87及び雄型カプラー 105、気体導入配管接 続口 85及び減圧ポンプ 100を備えて、気流発生手段が構成されている。また、図 6 において 84a、 84bはそれぞれ減圧用配管を示し、 85a, 85bは送風配管を示し、減 圧用配管 84a、 84bの中間に閉止弁付きカプラー（雌型及び雄型カプラー 86、 102) が設けられ、送風配管 85a、 85bの中間に閉止弁付きカプラー (雌型及び雄型力ブラ 一 87、 105)が設けられている。更には、それぞれのカプラーは昇降機構 101、 104 で接続及び切り離しを行うので、カプラー自体に抜け止め用のリング等は設けられて Vヽな 、ものを使用するのがよ!/、。
[0041] 減圧開始ステーション Cの進行方向下流側には、 7つの停止ポジションを備えたマイ クロ波加熱ステーション Dが設けられて!/、る。このマイクロ波加熱ステーション Dには、 減圧開始ステーション Cで蓋付きトレィ 81内をある程度減圧し、雄型カプラー 102、 1 05を下降させて雌型カプラー 86、 87と分離した蓋付きトレィ 81が搬入される。それ ぞれの 7つの停止ポジションには図 6に示すように、下部に減圧ポンプ 100に接続さ れ、昇降機構 101によって昇降する雄型カプラー 102と、外気を導入する流量調整 弁 103に連結され昇降機構 104によって昇降する雄型カプラー 105とを有している。 このマイクロ波加熱ステーション Dでは、蓋付きトレィ 81内を減圧した状態で、気流発 生手段を作動させて、対象物 11の周囲に気流を発生させると共に、各停止ポジショ ンを台車 90に載った蓋付きトレィ 81が移動する場合には、昇降機構 101、 104を昇 降させて、雄型カプラー 102、 105と雌型カプラー 86、 87との連結、及び切り離しを 行うことになる。
[0042] マイクロ波加熱ステーション Dにあって、各停止ポジションにある蓋付きトレィ 81の上 方には、マイクロ波照射手段の一例であるマイクロ波発生素子 106がある。なお、マ イク口波加熱ステーション Dには、マイクロ波発生素子 106から発生する電磁波が外 部に漏れるのを防止するケーシング 107が設けられている。
ここで、マイクロ波の制御手段としては、予め決められた周期でマイクロ波のオンオフ を行って、蓋付きトレィ 81内に入れた対象物 11の温度が変質温度未満であるように している。なお、実際の操業にあっては、同一環境で対象物 11に対して実験 (例え ば、実施例 1と同一又は改良した装置を使用してもよい）を行い、マイクロ波を照射し た対象物 11の温度を測定して、対象物 11の温度が所定範囲 (例えば、特定温度 A と Bの間）を維持するようにオンオフの周期、マイクロ波の電力を決定する。
[0043] マイクロ波加熱ステーション Dで所定の乾燥処理を終えた対象物 11の収納された蓋 付きトレィ 81は、復圧ステーション Eに移動する。復圧ステーション Eの下部には、図 6 (マイクロ波発生素子 106、減圧ポンプ 100、昇降機構 101並びに雄型カプラー 10 2は設けられていない）に示す流量調整弁 103付きの雄型カプラー 105及びこれを 昇降する昇降機構 104が設けられ、蓋付きトレィ 81内に流量調整弁 103を介して外 部から空気を入れることができるようになって 、る。
この後、蓋付きトレィ 81は開放ステーション Fに搬送されて、蓋 83が開けられ、搬出ス テーシヨン Gに間欠送りされて、トレィ本体 82上の乾燥した対象物 11が搬出コンペャ 一 108を介して搬出される。なお、搬出ステーション Gに台車 90の動きに伴って、対 象物 11を外部に誘導するガイド 109を設けることもできる。
これによつて、蓋付きトレィ 81は空となるので、搬入準備ステーション Hに移動し、トレ ィ本体 82の清掃を行い、搬入ステーション Aに移動する。これらの台車 90の間欠送 りの作業を繰り返して、多数の対象物 11を連続的に乾燥する。
[0044] 図 9及び図 10 (A)、 (B)を参照して、本発明の第 3の実施例の変形例に係るマイクロ 波を用いた減圧乾燥装置 80aについて説明する。
減圧乾燥装置 80aは、底部に減圧配管接続口 84と気体導入配管接続口 85が設け られトレイ本体 82と蓋 83とを備えた蓋付きトレィ 81を有している。蓋付きトレィ 81は、 チェーンコンベヤー（コンベヤーの一例） 91aに 18台取付けられ、図 8に示すように、 搬入ステーション A、密閉ステーション B、減圧開始ステーション C、マイクロ波加熱ス テーシヨン D、復圧ステーション E、開放ステーション F、搬出ステーション G、及び搬 入準備ステーション Hを備えて 、る。
[0045] 気体導入配管接続口 85に、先部に流量調整弁 87aを備えた送風配管 85aが取付け られている。減圧配管接続口 84に、開閉弁 (電磁弁) 86aを備えた減圧用配管 84a が取付けられている。 18台の蓋付きトレィ 81のトレイ本体 82に設けられた減圧用配 管 84aの先部は、無端のフレキシブルチューブ 95aにそれぞれ接続されている。更に 、フレキシブノレチューブ 95aは、ポンプ用チューブ 96a及び図示しないロータリージョ イントを介して、減圧ポンプ 100aに接続されている。ロータリージョイントによって、蓋 付きトレィ 81が回転移動しても、ポンプ用チューブ 96aが絡まることがなくなる。
[0046] なお、ポンプ用チューブ 96aには、各トレイ本体 82に設けられた開閉弁 86aをオンォ フするための信号線（図示せず)も平行して設けられ、この信号線は前記ロータリージ ョイントを介して、減圧ポンプ 100aに隣接して設けられた制御手段 100bに接続され て、制御手段 100bからの信号によって、減圧開始ステーション C、マイクロ波加熱ス テーシヨン Dにある蓋付きトレィ 81に接続される開閉弁 86aをオンにし、内部を減圧し 、更に、気体導入配管接続口 85から外部空気を入れるようになつている。
[0047] マイクロ波加熱ステーション Dのケーシング 107aは、前記した減圧乾燥装置 80のケ 一シング 107と異なり、内側の下部側面が開放となって、チェーンコンベヤー 91aの 搬送に伴って移動する蓋付きトレィ 81に接続されるポンプ用チューブ 96a及びこれ に並設される信号線力 円滑に移動できるようになって!/、る。
また、制御手段 100bにはプログラムに基づき、前記した開閉弁 86aのオンオフ制御 の他に、チェーンコンベヤー 91aの駆動、蓋付きトレィ 81の蓋 83の開閉、マイクロ波 発生素子 106のオンオフ制御を行う信号を発生している。なお、各ステーション A〜 Hでの動作は基本的に減圧乾燥装置 80と同一であるので詳しい説明を省略する。
[0048] 図 11を参照して、本発明の第 3の実施例の更なる変形例に係るマイクロ波を用いた 減圧乾燥装置 110について説明する
減圧乾燥装置 110は、コンベヤー 111の台車 112がドーナツ型の平板状となって、 台車 112上に所定間隔で複数、例えば、 8個の蓋付きトレィ 81が取付けられている。 減圧乾燥装置 110は、順に搬入ステーション a、密閉及び減圧ステーション b、マイク 口波加熱ステーション c、復圧ステーション d、開放ステーション e、及び対象物 11を搬 出する搬出ステーション fに分割されて 、る。
[0049] 搬入ステーション aでは、搬入コンベヤー 99から対象物 11が蓋付きトレィ 81に搬入さ れ、密閉及び減圧ステーション bでは、蓋付きトレィ 81の蓋 83を閉めた後、密閉され た蓋付きトレィ 81内の空気が減圧ポンプ 100 (図 6参照）で吸引される。マイクロ波加 熱ステーション cでは、減圧された蓋付きトレィ 81を図示しないマイクロ波発生素子を 内部に備えたケーシング 113内に搬入し、蓋付きトレィ 81内を減圧すると共に、気流 を発生させながら、図示しないマイクロ波発生素子力もマイクロ波を照射して、対象物 11を乾燥する。復圧ステーション dでは、ケーシング 113から出た蓋付きトレィ 81内 の圧力を大気圧にし、開放ステーション eでは、蓋付きトレィ 81の蓋 83を開け、搬出 ステーション fでは、蓋付きトレィ 81内の乾燥した対象物 11を搬出コンベヤー 108に 搬出する。ここで、蓋付きトレィ 81はマイクロ波加熱ステーションに 3つ、それ以外の ステーションに 1つずつ配置されている。
[0050] 図 12を参照して、本発明の第 4の実施例に係るマイクロ波を用いた減圧乾燥装置 12 0について説明する。
減圧乾燥装置 120は、対象物 11を搬送するローラーコンベヤー（コンベヤーの一例 。以下、単に「コンベヤー」ともいう） 121と、コンベヤー 121によって搬送された対象 物 11を減圧状態でマイクロ波を照射するマイクロ波発生素子 122が設置されたマイ クロ波乾燥室（チャンバ一の一例） 123と、マイクロ波乾燥室 123の上流側に配置さ れる予備減圧室 124と、マイクロ波乾燥室 123の下流側に配置される復圧室 125とを 有している。
[0051] コンベヤー 121の上流側力も連接されている予備減圧室 124、マイクロ波乾燥室 12 3、及び復圧室 125には、対象物 11を通過させると共に、予備減圧室 124、マイクロ 波乾燥室 123、及び復圧室 125をそれぞれ密閉するために、予備減圧室 124の上 流側入口、予備減圧室 124及びマイクロ波乾燥室 123の間、マイクロ波乾燥室 123 及び復圧室 125の間、復圧室 125の下流側入口にそれぞれ扉 126〜129が設けら れている。
[0052] 予備減圧室 124、マイクロ波乾燥室 123、及び復圧室 125のコンベヤー 121の進行 方向の長さは、例えば、コンベヤー 121上に所定間隔で載置される対象物 11をそれ ぞれ 1つ、 3つ、 1つ配置できる長さとなっている。また、予備減圧室 124、マイクロ波 乾燥室 123、及び復圧室 125には、図示しない減圧ポンプがそれぞれ接続されてい る。更に、マイクロ波乾燥室 123には、所定間隔で複数、例えば 3つのマイクロ波発 生素子 122と、マイクロ波乾燥室 123内に外部力も気体 (例えば、空気）を導入する 図示しない気体取入口と、マイクロ波乾燥室 123内の気体を撹拌し、対象物 11の周 囲に気流を発生させるファン 130が設けられている。
[0053] 更に、減圧乾燥装置 120は、図示しない制御手段の一例であるコンピュータによって 、マイクロ波発生素子 122から予め決められた周期でマイクロ波を照射させ、対象物 11の温度が対象物 11の変質温度未満となるようにマイクロ波のオンオフ処理を行つ ている。また、コンピュータは、マイクロ波のオンオフ処理の他に、コンベヤー 121の 搬送速度の制御、扉 126〜129の開閉の制御、ファン 130の作動の制御、減圧ボン プの作動の制御も行っている。また、コンベヤー 121は、上流側から順に、扉 126の 上流側の搬送ステーション A、予備減圧室 124内の減圧ステーション B、マイクロ波 乾燥室 123内の加熱ステーション C、復圧室 125内の復圧ステーション D、及び扉 12 9の下流側の搬出ステーション Eに分割され、それぞれのステーションにおいて、コン ベヤー 121は独立して作動可能となって 、る。
[0054] 次に、減圧乾燥装置 120を使用した対象物 11の減圧乾燥方法について説明する。
まず、少なくとも扉 127、 128を閉じて、マイクロ波乾燥室 123を減圧ポンプで減圧し ておく。なお、マイクロ波乾燥室 123は、常に減圧された状態にするのが好ましい。 次に、扉 126を開いて、搬送ステーション A及び減圧ステーション Bのコンベヤー 121 を作動させて対象物 11を予備減圧室 124へ搬送した後、扉 126を閉め、予備減圧 室 124内を減圧ポンプで減圧する。
[0055] 予備減圧室 124を所定圧力まで減圧した後、扉 127を開き、減圧ステーション B及び 加熱ステーション Cのコンベヤー 121を作動させて、対象物 11をマイクロ波乾燥室 1 23内へ搬送する。対象物 11をマイクロ波乾燥室 123に搬送した後、扉 127を閉め、 マイクロ波乾燥室 123を密閉状態とする。対象物 11にマイクロ波発生素子 122から マイクロ波を照射すると共に、マイクロ波乾燥室 123内に外部力も気体取入口を介し て気体を導入し、ファン 130を作動させて対象物 11の周囲に気流を発生させて、対 象物 11を乾燥する。
[0056] マイクロ波乾燥室 123で対象物 11を乾燥中に、扉 129を閉じた状態で、復圧室 125 内を減圧ポンプで所定圧力まで減圧しておく。マイクロ波乾燥室 123内で対象物 11 の乾燥終了後、扉 128を開け、加熱ステーション C及び復圧ステーション Dのコンペ ヤー 121を作動させて対象物 11を復圧室 125に搬送し、扉 128を閉める。更に、復 圧室 125の減圧ポンプの作動を止めて復圧室 125内の圧力を常圧（大気圧)付近ま で戻した後、扉 129を開け、復圧ステーション D及び搬出ステーション Eのコンベヤー 121を作動させて、対象物 11を搬出ステーション Eに搬出する。復圧室 125から対象 物 11の搬出後、扉 129を閉じて復圧室 125を減圧するのが好ましい。
[0057] これらの動作を繰り返して、減圧乾燥装置 120で対象物 11を乾燥することができる。
なお、以上の説明では、 1つの対象物 11について説明した力 コンベヤー 121によ つて対象物 11を所定間隔で連続的に搬送して乾燥することもできる。また、コンペャ 一として、ローラーコンベヤーを使用した力 マイクロ波乾燥室 123、予備減圧室 124 、及び復圧室 125を密閉しながら対象物を搬送可能としたベルトコンベヤー又はチェ ーンコンベヤーも使用できる。
[0058] (試験例 1)
本発明の第 1の実施例に係る減圧乾燥方法を適用した減圧乾燥装置 10を使用して 、ホタテ貝の貝柱を対象物 11としてマイクロ波を照射して乾燥した。減圧乾燥装置 1 0の流量調整弁 46を閉じると共に、開閉弁 37及び圧力調整弁 39を開け、減圧ボン プ 22によってチャンバ一 13内を 50、 100、及び 150mmHgに減圧し、特定温度 Aを 40°C、特定温度 Bを 30°Cとして、それぞれの圧力において、対象物 11をパルス的に 加熱して乾燥し、所定時間における対象物 11の含水率を測定した。なお、含水率と は、対象物中の水の重量 (g)を、対象物を完全に乾燥した際の重量 (g— dry)で割つ た値である（以下同様)。図 13に示すように、チャンバ一 13内の圧力が低い（50mm Hg)ほど、対象物中の減水率が大きい傾向となった。
[0059] (試験例 2)
減圧乾燥装置 10を使用して、ホタテ貝の貝柱を対象物 11としてマイクロ波を照射し て乾燥した。減圧乾燥装置 10の流量調整弁 46を開けると共に、開閉弁 37及び圧力 調整弁 39を開け、減圧ポンプ 22によってチャンバ一 13内を 50mmHgに減圧し、チ ヤンバー 13内に供給される空気（気体の一例）の流量を 0、 1. 0、 1. 5、 2. 0、 2. 5、 3. 0リットル Z分とし、特定温度 Aを 40°C、特定温度 Bを 30°Cとして、それぞれの流 量において、対象物 11をパルス的に加熱して乾燥し、所定時間における対象物の 含水率を測定した。なお、流量 0リットル Z分は、試験例 1と同じものである。図 14に 示すように、チャンバ一 13内に空気を供給した方が、乾燥効率がよくなつた。また、 チャンバ一 13内に供給する空気の流量は 1. 0及び 1. 5リットル Z分の場合がよい結 果となった。
[0060] (試験例 3)
減圧乾燥装置 10を使用して、ホタテ貝の貝柱を対象物 11としてマイクロ波を照射し て乾燥した。減圧乾燥装置 10の流量調整弁 46を開けると共に、開閉弁 37及び圧力 調整弁 39を開け、減圧ポンプ 22によってチャンバ一 13内を 50mmHgに減圧し、チ ヤンバー 13内に供給される空気の流量を 1. 0リットル Z分とし、対象物 11をパルス 的に加熱して乾燥した (試験例 2の空気流量 1. 0リットル Z分の場合と同じ)。同じ条 件で連続的に加熱して乾燥した場合を比較例とし、所定時間における対象物の含水 率を測定した。図 15に示すように、マイクロ波を連続的に照射する場合は、パルス的 に照射する場合と比較して、乾燥時間が長ぐ使用した電力量も多くなつた。また、連 続的にマイクロ波を照射するので対象物の温度が 80〜150°Cと高くなり、対象物が 黒く変色することがあった。
[0061] (試験例 4)
減圧乾燥装置 10を使用して、ホタテ貝の貝柱を対象物 11としてマイクロ波を照射し て乾燥した。減圧乾燥装置 10の流量調整弁 46を開けると共に、開閉弁 37及び圧力 調整弁 39を開け、減圧ポンプ 22によってチャンバ一 13内を 50mmHgに減圧し、チ ヤンバー 13内に供給される空気の流量を 1. 0リットル Z分とし、対象物 11をパルス 的に加熱して乾燥した (試験例 2の空気流量 1. 0リットル Z分の場合と同じ)。また、 比較例として、対象物を入れるチャンバ一に温風を吹き込んで乾燥する乾燥機を使 用して対象物を乾燥した。ここで、吹き込む温風の温度を 40°Cとし、その流量を 1. 0 リットル Z分とした。チャンバ一は大気開放とし、チャンバ一内の圧力を大気圧として いる。図 16に示すように、本発明の減圧乾燥方法は、温風乾燥による乾燥方法よりも 乾燥速度が速 、ことが解った。
[0062] また、試験例 4において対象物 11を乾燥する際に、対象物 11の表面及び内部の含 水率を、対象物 11の一方の表面力も他方の表面にかけて (その断面を) 9等分して 合計 10点でそれぞれ所定時間毎に測定した。図 17 (A)に示すように、対象物 11は 、表面及び内部で均一に乾燥されていることが解った。同様の条件で含水率を測定 した温風乾燥による比較例では、図 17 (B)に示すように、対象物 11の表面付近では 乾燥されたが、内部では乾燥があまり進んで!/、な!、ことが解った。
[0063] 更に、試験例 4において対象物 11を乾燥した後の対象物 11の表面組織を観察した 結果、乾燥前後の対象物の表層断面の組織をそれぞれ示す図 18 (A)及び (B)から 明らかなように、対象物 11の表面組織は、乾燥前後では実質的に変化が無ぐ乾燥 後にお ヽても対象物 11の表面組織が収縮しておらず、水分流路が確保されて!ヽるこ とが解った。これによつて、本発明の減圧乾燥装置及びその方法では、乾燥速度が 速いと解される。し力しながら、図 18 (C)に示すように、比較例の温風による乾燥方 法では、対象物 11の表面組織が収縮し密になって、水分経路が確保されず、対象 物 11内部の水分が出難くなり、乾燥速度が遅くなることが解った。
[0064] 以上、本発明の実施例を説明した力 本発明は、これらの実施例に限定されるもの ではなぐ発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそ れぞれの実施例や変形例の一部又は全部を組み合わせて構成する場合も本発明 は適用される。
例えば、前記実施例において、チャンバ一内には内部の気体を撹拌するファンを設 けてもよい。また、マイクロ波は、導波管又はアンテナ等のマイクロ波照射手段によつ て照射してもよい。
産業上の利用可能性
[0065] 本発明のマイクロ波を用いた減圧乾燥方法及びその装置は、マイクロ波を予め決め られた周期でオンオフさせて、減圧ポンプに接続されて減圧されたチャンバ一内の 対象物の上限温度を特定温度 A以下に抑制しながらパルス的に急速加熱を行って 乾燥を行うので、対象物を変質温度未満で短時間に乾燥できる。
また、本発明によって、対象物を変質させない状態で急速乾燥を行うことができ、食 品 (例えば、貝肉、野菜、果物、肉類、魚)のドライフードを容易に製造でき、また、洗 濯物に適用した場合には、生地を傷めないで短時間に乾燥が行える。そして、木材 、電子機器等の乾燥に用いた場合には、内部を破壊しないで急速乾燥処理を行うこ とがでさる。

Claims

請求の範囲
[1] 減圧ポンプが接続されたチャンバ一内に対象物を入れ、該チャンバ一内を減圧状態 で、前記対象物にマイクロ波を照射して行う減圧乾燥方法であって、
a)前記チャンバ一内の減圧は、前記対象物の変質温度に対応する飽和蒸気圧以下 とし、
b)前記チャンバ一の外部から該チャンバ一内に気体を供給し、
c)前記マイクロ波をオンオフ処理して、前記対象物の温度を前記対象物の変質温度 未満に保持した状態で乾燥を行うことを特徴とするマイクロ波を用いた減圧乾燥方法
[2] 請求項 1記載の減圧乾燥方法にぉ 、て、前記マイクロ波のオンオフ処理は、予め決 められた周期で行うことを特徴とするマイクロ波を用いた減圧乾燥方法。
[3] 請求項 1記載の減圧乾燥方法にぉ 、て、前記マイクロ波のオンオフ処理は、前記対 象物の変質温度未満の特定温度 Aになった場合に前記マイクロ波の照射をオフにし 、前記マイクロ波の照射を止めた後、減圧した前記チャンバ一内の圧力に対応する 飽和蒸気圧温度近傍又はそれ以上の特定温度 Bになった場合に前記マイクロ波の 照射をオンとすることによって行うことを特徴とするマイクロ波を用いた減圧乾燥方法
[4] 請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の減圧乾燥方法において、前記対象物は食品 であって、前記変質温度は該食品の成分の変性温度であることを特徴とするマイクロ 波を用いた減圧乾燥方法。
[5] 請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の減圧乾燥方法において、前記対象物は熱によ つて変形する物品であって、前記変質温度は該物品の変形温度であることを特徴と するマイクロ波を用いた減圧乾燥方法。
[6] 対象物を入れるチャンバ一と、
前記チャンバ一と接続されて前記チャンバ一内を減圧する減圧ポンプと、
前記チャンバ一内の前記対象物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、 前記チャンバ一の外部から該チャンバ一内に気体を供給して、前記チャンバ一内に 気流を発生させる気流発生手段と、 前記マイクロ波照射手段から予め決められた周期で前記マイクロ波を照射させ、前記 対象物の温度が該対象物の変質温度未満となるように前記マイクロ波のオンオフ処 理を行う制御手段とを有することを特徴とするマイクロ波を用いた減圧乾燥装置。
[7] 請求項 6記載の減圧乾燥装置において、前記チャンバ一はコンベヤーによって間欠 的に搬送される蓋付きトレイであって、
前記蓋付きトレイには、前記減圧ポンプに連結される減圧用配管が接続される減圧 配管接続口、及び前記気流発生手段の一部となる送風配管が接続される気体導入 配管接続口が設けられて ヽることを特徴とするマイクロ波を用いた減圧乾燥装置。
[8] 請求項 7記載の減圧乾燥装置にお 、て、前記減圧用配管及び前記送風配管の途 中にはそれぞれ切り離し可能な閉止弁付きのカプラーが設けられていることを特徴と するマイクロ波を用いた減圧乾燥装置。
[9] 請求項 6記載の減圧乾燥装置において、前記対象物は前記チャンバ一内にコンペ ヤーによって搬入及び搬出され、前記チャンバ一の上流側及び下流側には予備減 圧室及び復圧室を有していることを特徴とするマイクロ波を用いた減圧乾燥装置。
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