JPH03230091A

JPH03230091A - 高圧雰囲気マイクロ波加熱炉

Info

Publication number: JPH03230091A
Application number: JP2279790A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Komatsu; 史明小松; Yoichi Inoue; 陽一井上; Takao Fujikawa; 隆男藤川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-10-14

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、各種セラミックの加熱焼結や食品の防腐加工
等に用いられる高圧雰囲気マイクロ波加熱炉に関するも
のである。

（従来の技術）従来、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の酸化物
セラミック、炭化硅素、炭化ホウ素等の炭化物セラミッ
ク、窒化硅素等の窒化物セラミック、リン酸カルシウム
等のリン化合物セラミックを単体或いは混合状態で圧縮
し、その後、高温で加熱焼結することによって緻密な高
硬度の切削工具チンプ又は人工歯等を作製する際には、
熱間ないし温間等方圧加圧装置が用いられている。

これらの等方圧加圧装置は、従来、第５図に示すように
構成されている。第５図において、１は金属製の高圧容
器で、円筒容器２の上下に上蓋３及び下Ｍ４を嵌着して
構成され、上蓋３及び下蓋４に作用する軸方向の荷重を
支持するプレスフレーム５内に出退自在に入れられてい
る。６は高圧流体源で、この高圧流体源６から気体、液
体等の高圧流体を高圧ポンプ７により開閉弁８、供給管
９を経て高圧容器１内に供給するようになっている。

なお、１５．１６は０リングである。

熱間等方圧加圧装置の場合は、高圧流体がアルゴンガス等の気体であって、高圧容器１
内に配置されたヒータ（図示省略）で加熱され、高圧容
器１内に配された被処理材１７を等方的に圧縮する。

また、温間等方圧加圧装置の場合は、高圧流体が水等の液体であって、供給管９の途中に配さ
れた加熱装置（図示省略）で加熱され、高圧容器１内に
配された被処理材１７を等方的に圧縮する。

（発明が解決しようとする課題）熱間等方圧加圧装置や温間等方圧加圧装置では、ヒータ
等の不用な加熱源が必要であるだけでなく、高圧の流体
を介して間接的に被処理材を加熱するので、どうしても
熱効率が良くない。

ところで、１００ｋＨｚ以上のマイクロ波を炭化硅素（
ＳｉＣ）三四酸化鉄（Ｆｅ：＋０＜　）　、酸化ウラン
（ＵＯ２）等の結晶方位が定まった金属酸化物への照射
すると、誘電作用を生じて発熱することが知られる。

したがって、マイクロ波を第５図に示すような等方圧加
圧装置に導入して被処理材を加熱する装置（以下、高圧
雰囲気マイクロ波加熱炉と呼ぶ。

）が考えられるが、マイクロ波を高圧容器に導入する際
には下記のような条件を満たした導入口部を設けること
が要求される。

すなわち、高圧雰囲気マイクロ波加熱炉における高圧容
器にマイクロ波を導入するマイクロ波入射孔部には、マ
イクロ波を透過することと、高圧容器内の高圧に耐えう
ろことと、高圧容器内に導入された高圧媒体が高圧容器
１外に漏出しないようにシール可能であることの三条性
が要求される。

現在、マイクロ波を透過する材料として工業的に容易に
使用できる材料としては、フッ素樹脂、石英ガラスが知
られている。このうち、フッ素樹脂は、石英ガラスより
柔軟で高圧容器の内圧で塑性変形しやすいという性質を
持ち、石英ガラスは、フッ素樹脂より硬く高圧容器１の
内圧で塑性変形しにくいという性質を持つ。

従って、フッ素樹脂を用いた場合には、常圧においては
、柔軟性があるため金属製の高圧容器１との間の接触に
よるシール性は優れているものの、加圧時には高圧容器
ｌの内圧により中央部が凹む変形を起こし、シール性が
損なわれるという問題がある。

一方、石英ガラスを用いた場合には、加圧時に高圧容器
１の内圧により変形することはないが、硬いため金属製
の高圧容器１との間の接触によるシール性に劣るし、シ
ール性を確保するためには石英ガラスの加工精度を極め
て高くしなければならないという問題がある。さらに、
硬いため逆に脆く、高圧容器１内の昇・減圧の繰り返し
により材質が疲労し破損に至り耐久性の面でも問題があ
る。

本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み、前記三条件を
いずれも満足するマイクロ波入射孔部を有する高圧雰囲
気マイクロ波加熱炉を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）請求項１記載の本発明は、金属製の高圧容器１内に高圧
流体を導入し、該高圧容器１内に配した被処理材１７を
等方的に圧縮すると共に、該高圧容器１を貫通するマイ
クロ波入射孔１４に接続された導波管１３を通して該高
圧容器ｌ内にマイクロ波を導き、前記被処理材１７を加
熱する高圧雰囲気マイクロ波加熱炉において、前記マイ
クロ波入射孔１４に、石英ガラスからなる第１窓部材２
４と、フッ素樹脂からなる第２窓部材２５とが、高圧容
器１の内側からみてこの順に嵌合されたものである。

請求項２記載の本発明は、第１窓部材２４の反第２窓部
材２５側の表面が、その縁部が前記高圧容器１内壁に固
定された石英繊維からなる布部材２６で覆われたもので
ある。

請求項３記載の本発明は、第１窓部材２４の反第２窓部
材２５側の表面を凸面にしたものである。

請求項４記載の本発明は、第１窓部材２４と高圧容器１
との間にシール部材２８が介設されたものである。

請求項５記載の本発明は、前記マイクロ波入射孔１４が
、導波管１３側の小径部１９と、反導波管側の大径部２
０とからなり、該大径部２０に前記第１窓部材２４と第
２窓部材２５とが嵌合されていると共に、前記第２窓部
材２５の小径部１９側の表面の縁部が前記小径部１９と
大径部２０との間の段差部２２に当接されたものである
。

請求項６記載の本発明は、前記小径部１９に、石英ガラ
スからなる第３窓部材２９と、フッ素樹脂からなる第４
窓部材３０とが、前記大径部２０側からこの順に嵌合さ
れたものである。

（作　用）本発明では、マイクロ波入射孔１４に、石英ガラスから
なる第１窓部材２４と、フッ素樹脂からなる第２窓部材
２５とを、高圧容器１内側からこの順に嵌合しているの
で、前記三条件のうちマイクロ波を透過することは勿論
のこと、残りの三条件も満足する。

即ち、フッ素樹脂からなる第２窓部材２５によりシール
性を保持するので、石英ガラスからなる第１窓部材２４
の加工精度を下げうる。また、加工時の高圧容器１の内
圧を、第１窓部材２４を介して第２窓部材２５が受ける
ことになるので、第２窓部材２５は、中央部が凹む変形
を起こすことがないだけでなく、マイクロ波入射孔１４
の径方向に膨張するので、むしろ流体に対するシール性
を高めることになる。さらに、第２窓部材２５が変形す
ることにより、第１窓部材２４に対するクツション材の
役割を果たし、高圧容器１内の昇・減圧の繰り返しによ
り材質が疲労し、第１窓部材２４が破損することを特徴
する請求項２記載の本発明によると、前記第１窓部材２４の
反第２窓部材２５側の表面が、その縁部が前記高圧容器
１内壁に固定された石英繊維からなる布部材２６で覆わ
れているので、この布部材２６がネットの役割を果たし
、高圧容器１内の減圧時に前記第１窓部材２４が抜は落
ちるのを防止する。また、当然のことながら、布部材２
６は石英繊維からなっているので、マイクロ波を透過す
る。

なお、この請求項２記載の本発明は、マイクロ波入射孔
１４を高圧容器１上部に設ける場合に特に有効である。

請求項３記載の本発明によると、第１窓部材２４の反第
２窓部材２５例の表面が凸面なので、平面の場合より、
より有効に加圧時の高圧容器の内圧を受ける。

請求項４記載の本発明によると、第１窓部材２４と高圧
容器１との間にシール部材２８が介設されているので、
流体に対するシール性が高まる。また、高圧容器１内の
減圧時に前記第１窓部材２４が抜は落ちるのを特徴する請求項５記載の本発明によると、マイクロ波入射孔１４
が、導波管１３側の小径部１９と、反導波管側の大径部
２０とからなり、該大径部２０に前記第１窓部材２４と
第２窓部材２５とが嵌合されていると共に、前記第２窓
部材２５の小径部１９側の表面の縁部が前記小径部１９
と大径部２０との間の段差部２２に当接されているので
、有効に加圧時の高圧容器ｌの内圧を受けるだけでなく
、第２窓部材２５がクツションの役割を果たす。また、
段差部２２においても流体に対するシールを行えるので
、シール性がより向上する。

請求項６記載の本発明によると、小径部１９にも、石英
ガラスからなる第３窓部材２９と、フッ素樹脂からなる
第４窓部材３０とが、前記大径部２０側からこの順に嵌
合されているので、請求項１記載の本発明の作用をこの
部分でも果たす。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図及び第２図は、上蓋３にマイクロ波入射孔１４を
形成した場合を示す。なお、第５図の従来例と同一名称
部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。

第１図及び第２図において、１０はマイクロ波発振器、
１１は整合器、１２は矩形の導波管、１３は円形導波管
、１４は上蓋３に形成されたマイクロ波入射孔であり、
マイクロ波発振器１０で発振した１００ＫＨ２以上のマ
イクロ波を導波管１２．１３を経てマイクロ波入射孔１
４から高圧容器ｌ内に入射するようになっている。４０
は金属製のファンで、高圧容器１内に入射されたマイク
ロ波の定在波の発生を防止するためのものである。

そして、この高圧雰囲気マイクロ波加熱炉は、各種セラ
ミック等の被処理材１７を高圧容器ｌに入れた後、高圧
容器１内に高圧流体を導入し、その高圧流体により被処
理材１７を等方的に圧縮すると共に、マイクロ波入射孔
１４から高圧容器１内に１００ＫＨｚ以上のマイクロ波
を入射して、誘電作用により被処理材１７を加熱し焼結
するようになっている。

上蓋３のマイクロ波入射孔１４は、円形導波管１３と略
同−径の第１小径部１８と、これよりも大径の第２小径
部１９と、更に大径の大径部２０とを有し、その小径部
１８．１９間には第１段差部２１が、第２小径部１９と
大径部２０との間には第２段差部２２が夫々形成されて
いる。また第１段差部２１には同心円状に突条部２３が
形成されている。

そして、大径部２０には、石英ガラスからなる第１窓部
材２４と、フッ素樹脂からなる第２窓部材２５とが、高
圧容器１の　内側からみてこの順に嵌合されている。第
１窓部材２４は、及第２窓部材２５例の表面が凸面であ
り、この表面は石英繊維からなる布部材２６で覆われて
いる。この布部材２６は周縁部が上蓋３の内壁に金属製
のリング２７により固定されている。第２窓部材２５は
第２小径部１９例の周縁部が第２段差部２２に当接され
、また大径部２０の内周には、第１窓部材２４との間に
Ｏリング等のシール部材２８が介設されている。

第２小径部１９には、石英ガラスからなる第３窓部材２
９と、フッ素樹脂からなる第４窓部材３０とが、大径部
２０側からこの順に嵌合されている。第４窓部材３０は
第１小径部１８に嵌合する小径嵌合部３１を有すると共
に、第１小径部１８例の周縁部が第１段差部２１に当接
されている。第４窓部材３０の導波管１３側の表面は石
英繊維からなる布部材３２により覆われている。この布
部材３２は、その外周を金属製のリング３３により支持
され、またリング３３は導波管１３のフランジ部３４と
共にボルト等により上蓋３に固定されている。

被処理材１７の処理に際しては、高圧容器１内に高圧流
体を導入して被処理材１７を等方的に圧縮すると共に、
導波管１３からマイクロ波入射孔１４の各窓部材２４，
２５，２９．３０を透過させてマイクロ波を高圧容器１
内に導き、その誘電作用により被処理材１７を加熱する
。

この場合、高圧容器１内には高圧が作用するので、その
内圧によって第１窓部材２４が上方に移動し、第２窓部
材２５を上方に押圧する。このため、第２窓部材２５が
第２段差部２２に密着し、高圧容器１内の内圧を支える
。次いで、第２窓部材２５が第３窓部材２９を押し、第
４窓部材３０を第１段差部２１に押付ける。この時、第
４窓部材３０に突条部２３が喰込む。

このような構成によれば、フッ素樹脂からなる第２及び
第４窓部材２５．３０によりシール性を保持するので、
石英ガラスからなる第１窓部材２４の加工精度を下げる
ことができる。また、加圧時の高圧容器１の内圧を、第
１窓部材２４等を介して、各段差部２１．２２に当接す
る第２及び第４窓部材２５゜３０で受けることになるの
で、第２及び第４窓部材２５．３０は、中央部が凹む変
形を起こすことがないだけでなく、マイクロ波入射孔１
４の径方向に膨張し、高圧流体に対するシール性を高め
ることになる。しかも、この時、第２及び第４窓部材２
５．３０が段差部２１．２２に当接して変形するので、
第１及び第３窓部材２４．２９に対するクツション材の
役割を果たし、高圧容器１内の昇・減圧の繰り返しによ
り材質が疲労し、第１窓部材２４が破損することを防止
することができる。

第１窓部材２４は反第２窓部材２５側の表面が布部材２
６で覆われているので、この布部材２６がネットの役割
を果たし、高圧容器１内の減圧時に第１窓部材２４が抜
は落ちるのを防止することができる。

また、当然のことながら、布部材２６は石英繊維からな
っているので、マイクロ波を透過することができる。第
１窓部材２４は、反第２窓部材２５側の表面が凸面なの
で、平面の場合より、より有効に加圧時の高圧容器１の
内圧を受けることができる。

また、第１窓部材２４と高圧容器１との間にシール部材
２８が介設されているので、高圧流体に対するシール性
を高めることができる。しかも、高圧容器ｌ内の減圧時
に第１窓部材２４が抜は落ちるのを防止することもでき
る。

第３図及び第４図は、本発明の別の実施例を示し、マイ
クロ波を被処理材１７に効率良く導くために、マイクロ
波入射孔１４を下Ｍ４の中央部に設け、これに対応して
導波管１３も高圧容器１の軸心上で下蓋４に設けたもの
である。この場合、被処理材１７やこれを収める鞘３５
の取出しを簡便にするため、プレスフレーム５は高圧容
器１の軸心に対して対称に配置すると共に、固定台３６
にヒンジ３７により回動自在に枢着し、各プレスフレー
ム５をヒンジ３７廻りに反対方向に回動させて開く構造
にする方が好ましい。

高圧容器１内には、モータ３８によって駆動される回転
型の反射機３９が設けられ、マイクロ波が被処理材１７
に均一に照射されるようになっている。

４１は台座、４２は断熱粉体である。

なお、第４図の一対のプレスフレーム５は、レール等で
平行に移動させるようにしても良い。

また、第１図乃至第４図では、マイクロ波射孔１４を上
蓋３又は下蓋４に設けているが、円筒容器２に設けても
よい。

（発明の効果）本発明では、マイクロ波入射孔１４に、石英ガラスから
なる第１窓部材２４と、フン素樹脂からなる第２窓部材
２５とを、高圧容器１の内側からみてこの順に嵌合して
いるので、三条性のうち、マイクロ波を透過することは
勿論のこと、残りの二条性も満足することができる。

即ち、第２窓部材２５によりシール性を保持するので、
第１窓部材２４の加工精度を下げうる。また、加圧時の
高圧容器１の内圧を、第１窓部材２４を介して第２窓部
材２５が受けることになるので、第２窓部材２５は、中
央部が凹む変形を起こすことがないだけでなく、マイク
ロ波入射孔１４の径方向に膨張するため、むしろ流体に
対するシール性を高めることができる。さらに、第２窓
部材２５が変形することにより、第１窓部材２４に対す
るクツション材の役割を果たし、高圧容器１内の昇・減
圧の繰り返しにより材質が疲労し、第１窓部材２４が破
損することを防止することができる。

請求項２記載の本発明によると、第１窓部材２４の反第
２窓部材２５側の表面が、その縁部が前記高圧容器１内
壁に固定された石英繊維からなる布部材２６で覆われて
いるので、該布部材２６がネットの役割を果たし、高圧
容器１内の減圧時に第１窓部材２４が抜は落ちるのを防
止することができる。また、布部材２６は石英繊維から
なっているので、マイクロ波を透過することができる。

請求項３記載の本発明によると、第１窓部材２４の反第
２窓部材２５側の表面が凸面なので、平面の場合より、
より有効に加圧時の高圧容器ｌの内圧を受けることがで
きる。

請求項４記載の本発明によると、第１窓部材２４と高圧
容器１との間にシール部材２８が介設されているので、
流体に対するシール性を高めることができる。また、高
圧容器ｌ内の減圧時に第１窓部材２４が抜は落ちるのを
防止することもできる。

請求項５記載の本発明によると、マイクロ波入射孔Ｉ４
が導波管１３例の小径部Ｉ９と、反導波管側の大径部２
０とからなり、該大径部２０に前記第１窓部材２４と第
２窓部材２５とが嵌合されていると共に、前記第２窓部
材２５の小径部１９例の表面の縁部が前記小径部１９と
大径部２０との間の段差部２２に当接されているので、
有効に加圧時の高圧容器ｌの内圧を受けることができる
だけでなく、第２窓部材２５にクツションの役割を果た
させることができる。

また、段差部２２においても流体に対するシールを行う
ことができるので、シール性をより向上させることがで
きる。

請求項６記載の本発明によると、小径部１９にも、石英
ガラスからなる第３窓部材２９と、フッ素樹脂からなる
第４窓部材３０とが、前記大径部２０側からこの順に嵌
合されているので、請求項１記載の本発明と同様の効果
をこの部分でも得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部の拡大断面図、第
２図は同全体の構成図、第３図は本発明の別の実施例を
示す断面図、第４図は同平面図、第５図は従来例を示す
構成図である。１・・・高圧容器、３・・・上蓋、４・・・下蓋、１３
・・・円形導波管、１４・・・マイクロ波入射孔、１７
・・・被処理材、１９・・・第２小径部、２０・・・大
径部、２２・・・第２段差部、２４・・・第１窓部材、
２５・・・第２窓部材、２６・・・布部材、２８・・・
シール材、２９・・・第３窓部材、３０・・・第４窓部
材。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属製の高圧容器（１）内に高圧流体を導入し、
該高圧容器（１）内に配した被処理材（１７）を等方的
に圧縮すると共に、該高圧容器（１）を貫通するマイク
ロ波入射孔（１４）に接続された導波管（１３）を通し
て該高圧容器（１）内にマイクロ波を導き、前記被処理
材（１７）を加熱する高圧雰囲気マイクロ波加熱炉にお
いて、前記マイクロ波入射孔（１４）に、石英ガラスからなる
第１窓部材（２４）と、フッ素樹脂からなる第２窓部材
（２５）とが、高圧容器（１）の内側からみてこの順に
嵌合されていることを特徴とする高圧雰囲気マイクロ波
加熱炉。
（２）前記第１窓部材（２４）の反第２窓部材（２５）
側の表面が、その縁部が前記高圧容器（１）内壁に固定
された石英繊維からなる布部材（２６）で覆われている
ことを特徴とする請求項１記載の高圧雰囲気マイクロ波
加熱炉。
（３）前記第１窓部材（２４）の反第２窓部材（２５）
側の表面が凸面であることを特徴とする請求項１又は２
記載の高圧雰囲気マイクロ波加熱炉。
（４）前記第１窓部材（２４）と高圧容器（１）との間
にシール部材（２８）が介設されていることを特徴とす
る請求項１、２又は３記載の高圧雰囲気マイクロ波加熱
炉。
（５）前記マイクロ波入射孔（１４）が、導波管（１３
）側の小径部（１９）と、反導波管側の大径部（２０）
とからなり、該大径部（２０）に前記第１窓部材（２４
）と第２窓部材（２５）とが嵌合されていると共に、前
記第２窓部材（２５）の小径部（１９）側の表面の縁部
が前記小径部（１９）と大径部（２０）との間の段差部
（２２）に当接されていることを特徴とする請求項１、
２、３又は４記載の高圧雰囲気マイクロ波加熱炉。
（６）前記小径部（１９）に、石英ガラスからなる第３
窓部材（２９）と、フッ素樹脂からなる第４窓部材（３
０）とが、前記大径部（２０）側からこの順に嵌合され
ていることを特徴とする請求項５記載の高圧雰囲気マイ
クロ波加熱炉。