JP2005203299A - マイクロ波焼成炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 断熱性隔壁の壁厚の縮減によって焼成室容積の増大を図ることができ、しかも、冷却用の電動ファンの省略によって、消費電力の低減や、装置のコンパクト化を図ることもできるマイクロ波焼成炉を得る。
【解決手段】 マイクロ波を透過する断熱性隔壁３によって焼成室５を画成したブランケット７と、このブランケット７を収容すると共にマイクロ波空間１１を画成する筐体９と、マイクロ波空間１１内にマイクロ波を放射するマイクロ波発生手段１３とを備えるマイクロ波焼成炉１１であって、前記筐体９と前記ブランケット７との間に、マイクロ波の透過を許容する真空断熱壁１５を装備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、陶磁器材料やファインセラミックス材料などで形成された被焼成体をマイクロ波加熱によって焼成して焼成体を製造するマイクロ波焼成炉に関するものである。

近年、陶磁器材料やファインセラミックス材料などで形成された被焼成体をマイクロ波加熱によって焼成して焼成体を製造するマイクロ波焼成炉が提案され、既に、実用化が始まっている。

図２は、このようなマイクロ波焼成炉の従来例を示したものである。
図示のマイクロ波焼成炉３１は、マイクロ波を透過する断熱性隔壁３３ａによって焼成室３５を画成したブランケット３３と、ブランケット３３の外周囲にマイクロ波空間３９を画成する金属製の筐体壁３７ａで囲って、ブランケット３３を収容した筐体３７と、マイクロ波空間３９内にマイクロ波を放射するマイクロ波発生手段４１とを備えて、焼成室３５内に設置される被焼成体４３をマイクロ波加熱によって焼成する。

断熱性隔壁３３ａは、被焼成体４３にクラックの発生を招く温度勾配の発生を抑止すると同時に、筐体３７の昇温を抑止するためのもので、通常、内殻３６ａとその外周を覆う厚肉の外殻３６ｂとの２重の壁構造に設けられ、内殻３６ａはマイクロ波の照射によって自己発熱する断熱材料で形成し、外殻３６ｂは自己発熱しないが断熱性が内殻３６ａよりも優れた断熱材料で形成することが知られている。
なお、従来では、焼成室３５内の温度勾配の発生を更に抑止するために、外部からの給電によってマイクロ波空間内を加熱するヒータを追加装備した構成のもの（例えば、特許文献１参照）、或いは、マイクロ波空間内のブランケットを二重に装備した構成のもの（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

特開平６−３４５５４１号公報 特開２００２−１３０９６０号公報

ところが、実際の焼成作業では焼成室３５内はかなりの長時間に渡って高温環境に保持されるため、断熱性隔壁３３ａの外殻３６ｂに高性能な断熱材料を使用したとしても、最終的には外殻３６ｂ自体がかなりの高温域まで昇温してしまい、その結果、外殻３６ｂからの輻射熱で筐体壁３７ａが高温になってしまうという問題があった。
筐体壁３７ａの高温化は、筐体壁３７ａの外面側に画成される部品実装スペース４７に組み込んだ電装部品や電気回路を昇温させて、これらの電装部品や電気回路の性能低下等を招く虞があり、好ましくない。

そこで、従来では、部品実装スペース４７を画成している筐体壁３７ａが外殻３６ｂからの輻射熱で過熱状態にならないように、部品実装スペース４７内を冷却するための電動ファン４５を装備しているが、このような冷却用の電動ファン４５の装備が、装置の消費電力の増大を招くという問題があった。
また、電動ファン４５の組み込みのために、部品実装スペース４７を大きくしなければならず、これが装置の大型化を招くという問題もあった。

さらに、従来のマイクロ波焼成炉３１では、断熱性隔壁３３ａからの輻射熱による筐体壁３７ａの昇温を抑えるためには、断熱性隔壁３３ａを構成している外殻３６ｂの壁厚寸法をかなり大きくしなければならず、外殻３６ｂの壁厚寸法を大きくした分だけ、焼成室３５内容積が圧迫されて、装置の外形寸法の割に、小さな焼成室３５しか得られないという問題もあった。

本発明の目的は上記課題を解消することに係り、焼成室を画成する断熱性隔壁の壁厚を縮減しても、焼成室内の温度勾配の発生を十分に抑制することができ、よって、断熱性隔壁の壁厚を縮減して焼成室容積の増大を図ることができ、しかも、断熱性隔壁からの輻射熱による筐体壁の昇温を抑えることもできるので、冷却用の電動ファンを削減して、装置消費電力の低減や、装置のコンパクト化を図ることもできるマイクロ波焼成炉を提供することにある。

上記目的は下記構成により達成される。
（１） マイクロ波を透過する断熱性隔壁によって焼成室を画成したブランケットと、前記ブランケットの外周囲をマイクロ波空間を画成する金属製の筐体壁で囲う筐体と、前記マイクロ波空間内にマイクロ波を放射するマイクロ波発生手段とを備えて、前記焼成室内に設置される被焼成体をマイクロ波加熱によって焼成するマイクロ波焼成炉であって、
前記筐体壁と前記ブランケットとの間に、マイクロ波の透過を許容する真空断熱壁を装備したことを特徴とするマイクロ波焼成炉。

（２） 上記（１）において、前記真空断熱壁を前記ブランケットの外壁面に取り付けたことを特徴とするマイクロ波焼成炉。

上記（１）に記載のマイクロ波焼成炉では、焼成室を画成しているブランケットの断熱性隔壁と、ブランケットの外周にマイクロ波空間を画成している金属製の筐体壁との間には、真空断熱壁が介在する。この真空断熱壁は、中実の断熱材壁と比較して、極めて高い断熱性を発揮する。そのため、焼成室を画成しているブランケットの断熱性隔壁の壁厚を縮減して、断熱性隔壁が高温になったとしても、その断熱性隔壁からの輻射熱がマイクロ波空間を画成している金属製の筐体壁に伝達することを遮断することができ、断熱性隔壁からの輻射熱による筐体壁の昇温を防止することができる。
また、真空断熱壁によって、ブランケットから外部への熱伝達が防止される結果、ブランケット内の保温性が向上し、焼成室内における温度勾配の発生も十分に抑止することができる。
従って、断熱性隔壁の壁厚の縮減によって焼成室容積の増大を図ることができる。

また、真空断熱壁による断熱性によって、断熱性隔壁からの輻射熱による筐体壁の昇温を抑えることもでき、筐体壁の外面側に画成される部品実装スペースの昇温も防止できる。
従って、部品実装スペースの昇温を防止するための冷却用の電動ファンを省略することが可能になり、冷却用の電動ファンの削減によって、装置消費電力の低減や、装置のコンパクト化を図ることもできる。

上記（２）に記載のマイクロ波焼成炉では、真空断熱壁をブランケットの外壁面に取り付けることで、ブランケットの断熱性隔壁からの輻射熱は遮断されて、マイクロ波空間に伝達することが確実に防止される。

以下、本発明に係るマイクロ波焼成炉の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るマイクロ波焼成炉の一実施の形態の概略構成を示したものである。

この一実施の形態のマイクロ波焼成炉１は、マイクロ波を透過する断熱性隔壁３によって焼成室５を画成したブランケット７と、マイクロ波の透過を阻止する金属製の筐体壁９ａでブランケット７の外周囲を囲うと共に、ブランケット７との間にマイクロ波空間１１を画成する筐体９と、マイクロ波空間１１内にマイクロ波を放射するマイクロ波発生手段（マグネトロン）１３と、筐体壁９ａとブランケット７との間に介在してマイクロ波の透過を許容する真空断熱壁１５とを備えて、焼成室５内に設置される被焼成体１７をマイクロ波加熱によって焼成する。

断熱性隔壁３は、被焼成体１７にクラックの発生を招く温度勾配の発生を抑止すると同時に、筐体９の昇温を抑止するためのものである。この断熱性隔壁３は、内殻３ａとその外周を覆う厚肉の外殻３ｂとの２重の壁構造を形成していて、内殻３ａはマイクロ波の照射によって自己発熱する断熱材料で形成し、外殻３ｂは自己発熱しないが断熱性が内殻３ａよりも優れた断熱材料で形成している。

本実施の形態の場合、真空断熱壁１５は、例えば、連続耐熱温度が約７００℃、熱衝撃温度が約８００℃の２枚の超耐熱結晶化ガラス（例えば、日本電気硝子（株）製の商品名「ネオセラム」など）相互を所定の隙間で対向配置して、これら２枚の超耐熱結晶化ガラス間の隙間を真空層にしたものが望ましい。
なお、本発明者等が実験した結果、現行の中実の断熱性隔壁は、壁厚寸法が約７５ｍｍ厚の場合、炉内温度１３００℃のとき外壁温度が約１５０〜２５０℃となって、上記の真空断熱壁１５の取り付けが可能であるが、一方、断熱性隔壁の壁厚寸法を約６０ｍｍ厚に縮減した場合には外壁温度が約６００℃程度となり、この壁厚寸法が上記の真空断熱壁１５の取り付けの実力限界となることが判った。

本実施の形態の場合、このような構成の真空断熱壁１５は、焼成室５を画成しているブランケット７の６面の各外面に貼付された形態で装備されている。
また、真空断熱壁１５は、焼成室５内の温度制御時のオーバーシュートを防止するために、図示はしていないが、ブランケット７の外面全域を完全に覆う形態ではなく、一部にブランケット７の外面が露出した部分が残るように、装備される。

以上に説明したマイクロ波焼成炉１では、焼成室５を画成しているブランケット７の断熱性隔壁３と、ブランケット７の外周にマイクロ波空間１１を画成している金属製の筐体壁９ａとの間には、真空断熱壁１５が介在する。この真空断熱壁１５は、中実の断熱材壁と比較して、極めて高い断熱性を発揮する。そのため、もしも、焼成室５を画成しているブランケット７の断熱性隔壁３の壁厚を縮減して、ブランケット７の断熱性隔壁３が高温になったとしても、その断熱性隔壁３からの輻射熱がマイクロ波空間１１を画成している金属製の筐体壁９ａに伝達することを遮断することができ、断熱性隔壁３からの輻射熱による筐体壁９ａの昇温を防止することができる。
また、真空断熱壁１５によって、ブランケット７の断熱性隔壁３から外部への熱伝達が防止される結果、ブランケット７内の保温性が向上し、焼成室５内における温度勾配の発生も十分に抑止することができる。
従って、断熱性隔壁３の壁厚の縮減によって焼成室５容積の増大を図ることができる。

また、真空断熱壁１５による断熱性によって、断熱性隔壁３からの輻射熱による筐体壁９ａの昇温を抑えることもできて、筐体壁９ａの外面側に画成される部品実装スペース１９の昇温も防止できる。
従って、部品実装スペース１９の昇温を防止するための冷却用の電動ファンを省略することが可能になり、冷却用の電動ファンの削減によって、装置消費電力の低減や、装置のコンパクト化を図ることもできる。
さらに、真空断熱壁１５による断熱性及び保温性によって、マイクロ波加熱による焼成室５内の温度応答性の向上を図ることができる。

なお、真空断熱壁１５の装備位置としては、上記実施の形態で示した断熱性隔壁３の外面の他、筐体壁９ａの内面、或いは断熱性隔壁３と筐体壁９ａとの中間等に装備することが考えられる。
また、真空断熱壁１５を構成するガラス板は、熱的な負荷が小さくなることが明らかな部分には、前述した超耐熱結晶化ガラスではなく、一般的な耐熱ガラスを使用することも考えられる。

また、上記の実施の形態では、ブランケット７の外面の略全域を覆うように、真空断熱壁１５を装備したが、許容する焼成室５内の温度や、連続稼働時間等の使用条件によっては、真空断熱壁１５の装備面積を軽減することができる。

また、上記の実施の形態では、断熱性隔壁３の具体的な構造は、内殻３ａと外殻３ｂによる２重壁構造のものとしたが、このような構造に限るものではなく、単一層の壁構造とすることも考えられる。

本発明に係るマイクロ波焼成炉の一実施の形態を示す断面図である。 従来のマイクロ波焼成炉の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ マイクロ波焼成炉
３ 断熱性隔壁
３ａ 内殻
３ｂ 外殻
５ 焼成室
７ ブランケット
９ 筐体
９ａ 筐体壁
１１ マイクロ波空間
１３ マイクロ波発生手段
１５ 真空断熱壁
１７ 被焼成体
１９ 部品実装スペース

Claims (2)

1. マイクロ波を透過する断熱性隔壁によって焼成室を画成したブランケットと、前記ブランケットの外周囲をマイクロ波空間を画成する金属製の筐体壁で囲った筐体と、前記マイクロ波空間内にマイクロ波を放射するマイクロ波発生手段とを備えて、前記焼成室内に設置される被焼成体をマイクロ波加熱によって焼成するマイクロ波焼成炉であって、
   前記筐体壁と前記ブランケットとの間に、マイクロ波の透過を許容する真空断熱壁を装備したことを特徴とするマイクロ波焼成炉。
2. 前記真空断熱壁を前記ブランケットの外壁面に取り付けたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波焼成炉。

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