JP4585808B2 - マイクロ波漏洩防止構造 - Google Patents

Description

本発明はマイクロ波漏洩防止構造に関し、より詳しくは、少なくとも加熱源がマイクロ波加熱とヒータ加熱とを備えるマイクロ波加熱炉において、ヒータの取付部周辺からのマイクロ波の漏洩を防止するマイクロ波漏洩防止構造に関する。

加熱源としてマイクロ波加熱に加えて電熱ヒータを併用し、ヒータによる輻射熱によってマイクロ波加熱時の被加熱物の各部分の温度勾配を小さくなるように制御したり、あるいは、ヒータ加熱により被加熱物を予熱してからマイクロ波加熱を施すことのできるマイクロ波加熱炉が知られている（特許文献１参照）。

このようなヒータ併用のマイクロ波加熱炉では、炉殻を貫通して加熱室内にヒータを設置しなければならないために、炉殻に形成したヒータ電極取付用の貫通穴からマイクロ波が外部へ漏洩する危険が生じる。このような構成をもつマイクロ波加熱炉にとってマイクロ波漏洩防止手段は不可欠である。

そこでマイクロ波の漏洩を防止するために、前記特許文献では図３のようなヒータ電極を取り付けるマイクロ波漏洩防止機構を開示している。

図３のマイクロ波漏洩防止機構５０は、炉殻５１に穿設された貫通孔５２にヒータ電極５３を挿通して支持し、炉殻との電気的な絶縁を図るとともに、貫通穴からのマイクロ波の漏洩を防止するものである。図３は、ヒータ電極５３を係止する係止部５４ａとマイクロ波漏洩防止手段５７とともに炉殻５１に固定する固定部５４ｂとを有する固定部材５４を用いて、ヒータ電極５３を炉殻５１に固定したマイクロ波漏洩防止機構５０の断面模式図である。

固定部材５４の係止部５４ａにはヒータ電極５３を挿通する係止金具６０を有しており、締め付けナット５９を増し締めすることによりヒータ電極５３を固定部材５４に係止することができる。

また、固定部材５４の固定部５４ｂには、貫通穴５２との隙間を埋めるリング状のセラミックススペーサ５５が嵌着され、ナット５８ａ、５８ｂによって固定部材５４を炉殻５１に締結することができる。

マイクロ波漏洩防止手段５７は金属製の円板であり、固定部材５４を挿通してヒータ電極５３と同軸状にナット５８によって炉殻に締結されている。なお、マイクロ波漏洩防止手段５７および座金６１と炉殻５１との間には、雲母板などを介挿してマイクロ波漏洩防止機構５０と炉殻５１とを電気的に絶縁している。

ここで、マイクロ波漏洩防止手段である金属製の円板５７の半径Ｒは、マイクロ波の波長をλとして、λ／４となるように形成されている。

図４はヒータを併用しこの様なマイクロ波漏洩防止機構を有するマイクロ波加熱炉の一例を示す断面模式図である。

図４のマイクロ波加熱炉１０は、金属からなる炉殻１２と、断熱材１４で区画され被加熱物を収容する加熱室１６と、被加熱物を加熱するマイクロ波加熱手段１８と加熱室１６内の温度を制御するヒータ加熱手段２０とを備えている。

マイクロ波加熱手段１８は、マイクロ波発振器２２からマイクロ波を導く導波管２４と、導入されたマイクロ波を拡散させるスターラ２６とを有している。また、ヒータ加熱手段２０は、ヒータ電極部２８と、通電することにより発熱するＵ字形の発熱部３０とからなる複数のエレメント３２で形成されており、各エレメント３２はリード線３４で直列に接続されている。リード線３４は図示しないヒータ電源と温度制御装置に接続されているので、所望により加熱室内の温度を制御することができる。

ヒータ加熱手段２０は、前記のマイクロ波漏洩防止機構５０によって炉殻１４に固定されているが、図４（ｂ）に示すように隣り合うマイクロ波漏洩防止手段である円板５７が互いに接触しないように僅かな隙間を設けて直線状に配置されている。なお、本明細書では、マイクロ波漏洩防止機構を有する複数のヒータエレメントの配列をマイクロ波漏洩防止構造という。
特開平６−３４５５４１号公報

ところが前記のようにマイクロ波漏洩防止手段である金属製の円板５７の半径Ｒはマイクロ波の周波数によって決まっており、通常用いられる２．４５ＧＨｚのマイクロ波では最小でも３０ｍｍである。このため、加熱室内に配置するヒータエレメントの密度が制限されることになり、加熱室内の温度分布を十分に均一にすることができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ヒータ加熱を併用するマイクロ波加熱炉において、限られた加熱室内にヒータエレメントを直線状に高密度に配列することが可能なマイクロ波漏洩防止構造を提供することを課題とする。

本発明のマイクロ波漏洩防止構造は、ヒータ加熱手段を有するマイクロ波加熱炉のマイクロ波漏洩防止構造であって、マイクロ波加熱炉の炉殻を貫通する複数のヒータ電極と、このヒータ電極を係止し、かつ、該ヒータ電極に同軸状に貫通される金属製円板よりなるマイクロ波漏洩防止手段とともにマイクロ波加熱炉の炉殻に固定する固定部材とを備え、隣り合う金属製円板が上下に隙間を隔てて重なり合うように前記ヒータ電極を直線状に配置することを特徴とする。

本発明のマイクロ波漏洩防止構造によれば、マイクロ波漏洩防止手段である金属製円板の大きさに限定されることなく複数のヒータ電極を配置することができるので加熱室内のヒータ密度を高めることができ、ヒータ加熱による温度分布をより均一なものとすることができる。

また、本発明のマイクロ波漏洩防止構造において、マイクロ波漏洩防止手段である金属製円板の半径が、マイクロ波の波長をλとして、λ×（２ｎ−１）／４（但しｎは整数）であることが望ましい。

マイクロ波漏洩防止手段を金属円板とし、その半径をλ／４の奇数倍とすることで炉殻の貫通穴から漏洩するマイクロ波を効果的に減衰させることができる。

また、本発明のマイクロ波漏洩防止構造は、ヒータ電極とマイクロ波漏洩防止手段とを支持し炉殻の貫通穴上に立設する支持部材を有することが望ましい。この様な支持部材を用いるヒータ電極と炉殻に固定するヒータ電極とを交互に直列に配置することで熱室内のヒータ密度を高めることができ、ヒータ加熱による温度分布をより均一なものとすることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な一実施の形態にいて説明する。なお、図３または図４と同様の部分また同様の機能を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１は、本発明のマイクロ波漏洩防止構造を示す模式図であり、（ａ）は一部断面を含む側面を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ視平面模式図である。この実施の形態では３個のヒータエレメント３２を直列に接続してヒータ加熱部２０を形成している。各ヒータエレメント３２の左の電極２８Ｌは炉殻１２の貫通穴３６に立設された支持部材３８に支持された固定板４０に固定されてマイクロ波漏洩防止機構５０ａを形成している。また、右の電極２８Ｒは炉殻１２に固定されてマイクロ波漏洩防止機構５０ｂを形成している。

すなわち、各ヒータエレメント３２の左の電極２８Ｌに支持部材３８を使用することで隣り合う金属円板５７を（ｂ）のように立体的に重なるように配置できるので、金属円板が平面上で隣接する従来の配置に比べてヒータ電極間の距離を短縮することができ、ヒータエレメント３２の配置密度を高めることができる。従来はヒータエレメントを２個しか配置できなかった範囲にこの実施の形態を適用することで、３個のヒータエレメントを配置することができた。

なお、ヒータエレメントの材質は特に限定はないが、マイクロ波の吸収や使用温度などを考慮すると、発熱部が２珪化モリブデンで形成されたエレメントを用いることが望ましい。また、マイクロ波漏洩防止の金属円板はマイクロ波を反射するものであれば特に限定はないが、真鍮、アルミニウム、あるいはステンレスなどを例示することができる。

図２は支持部材３８の一例を示す断面模式図である。支持部材３８はマイクロ波漏洩防止機構５０の固定部材５４を固定する固定板４０と電極を嵌挿するとともに、炉内側の固定ナット５８ｂを収容する脚部４２とからなる。固定板４０の中央には固定部材５４が挿通する挿通穴４４がセラミックスリング５５の外径とほぼ同寸法で穿設されている。また、その外径はマイクロ波漏洩防止用の金属円板５７の外径と同一もしくはやや大きい方が望ましい。固定板４０は炉殻１２と同様の材質および厚さのもので形成することが望ましく、炭素鋼板もしくはステンレス鋼板などを用いることができる。

脚部４２の上端部にはフランジ４２ｕが形成されており、固定板４０の下面に密着して当接するようにネジ４６で締結することができる。また、脚部４２は貫通穴３６と同一の内径をもつ円筒からなり下端のフランジ４２ｄとネジ４６で炉殻１２に密着して立設できるようになっている。

なお、本発明のマイクロ波漏洩防止構造は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。例えば、上記の実施の形態では、発熱部が２珪化モリブデンであるエレメントをヒータ加熱手段として用いたが、ニクロムヒータあるいはＳｉＣヒータなどを使用してもよい。

本発明のマイクロ波漏洩防止構造は、ヒータ加熱を併用するマイクロ波加熱炉に用いて好適である。本発明を適用することでヒータ密度を高くすることができるので、より均一な温度分布をもつ加熱雰囲気を実現することができる。このため、被加熱物の乾燥のみならず、例えば、高温を必要とするアルミナ成形品などの焼成や、温度管理が厳しい金属粉体などの化学熱処理にもマイクロ波を活用することができ、処理物の品質向上と生産性の向上に大きく寄与することができる。

本発明のマイクロ波漏洩防止構造を説明する模式図である。（ａ）は一部断面を含む側面図であり、（ｂ）はＡ視正面概略図である。 支持部材の一例を示す断面概要図である。 ヒータ電極を固定部材で炉殻に固定したマイクロ波漏洩防止機構の一例を示す断面模式図である。 ヒータを併用するマイクロ波加熱炉における従来技術によるマイクロ波漏洩防止構造を説明する説明図である。

符号の説明

１２（５１）：炉殻 １６：加熱室 １８：マイクロ波加熱手段 ２０：ヒータ加熱手段３２：ヒータエレメント ３６（５２）：貫通穴 ３８：支持部材 ４０：固定板 ５０：マイクロ波漏洩防止機構 ５３：ヒータ電極 ５４：固定部材 ５５：セラミックスリング ５６：絶縁板 ５７：マイクロ波漏洩防止板（金属円板） ５８：ナット ５９：締め付けナット ６０：係止金具

Claims (3)

1. ヒータ加熱手段を有するマイクロ波加熱炉のマイクロ波漏洩防止構造であって、
   前記マイクロ波加熱炉の炉殻を貫通する複数のヒータ電極と、該ヒータ電極を係止し、かつ、該ヒータ電極に同軸状に貫通される金属製円板よりなるマイクロ波漏洩防止手段とともに前記マイクロ波加熱炉の炉殻に固定する固定部材とを備え、隣り合う前記金属製円板が上下に隙間を隔てて重なり合うように前記ヒータ電極を直線状に配置することを特徴とするマイクロ波漏洩防止構造。
2. 前記金属製円板の半径が、マイクロ波の波長をλとして、λ×（２ｎ−１）／４（但しｎは整数）である請求項１に記載のマイクロ波漏洩防止構造。
3. 前記ヒータ電極と前記マイクロ波漏洩防止手段とを支持し前記炉殻の貫通穴上に立設する支持部材を有する請求項１に記載のマイクロ波漏洩防止構造。

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