JPH03238788A - マイクロ波吸収発熱セラミック焼結体及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炭化珪素、粘土質物及び、長石及び／又は陶
石を含有する成形材料を焼成したマイクロ波吸収発熱セ
ラミック焼結体、及び上記セラミック焼結体にマイクロ
波を照射し、発熱媒体として使用する方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、マイクロ波を吸収し、自己発熱をする物質が注目
されてきており、マイクロ波を利用した加熱や乾燥に関
する応用研究開発が盛んに行われている。

マイクロ波は、約１ｍｍ〜１ｍの波長をもった電磁波で
あり、これを物質に吸収させることで熱エネルギーに変
換することができ、例えば、広く知られている例として
は、電子レンジを用いて食品を加熱すること等が挙げら
れる。

しかしながら、グラタン、ピザパイ、ギョウザ等のよう
に焦げ目を付けることが必要とされる食品の調理におい
ては、電子レンジ用食品加熱容器としてアルミニウム等
の導電性金属を含んだものを使用した場合、マイクロ波
を照射した時にスパーク発火が生じることがある。従っ
て、これらの食品の調理用加熱容器に利用することので
きるマイクロ波吸収発熱体を開発することへの要求が近
年−層高まりつつある。

又、工業上の利用分野の一つとしては、マイクロ波吸収
発熱体を発熱媒体に使用し、マイクロ波の吸収により発
生させた熱を、焼却や乾燥に利用することも考えられて
おり、一部においては実施されているものの、経時劣化
しにくい発熱体が開発されていないために、発熱を繰り
返すと経時的に発熱量が低下したり、発熱体自身の強度
が低下したりする等の欠点がある。

例えば、マイクロ波を照射して生ごみを乾燥、焼却する
処理装置として応用された例には、特願昭６１−１３０
７８６号、特願昭６１−１４７３５６号等があるが、こ
れらに使用されるマイクロ波吸収発熱体は、−船釣に炭
化珪素やこれにチタン酸バリウムを添加した材料等であ
ることが多く、マイクロ波を照射させて赤熱状態になる
まで繰り返し使用すると、発熱体表面の炭化珪素やチタ
ン酸バリウムが空気中の酸素と反応して分解し、発熱性
が低下し赤熱しなくなったり、強度が低下し破壊が起こ
ったりする等の問題点があった。

更に、これらの欠点を改良するものとして、特開昭６３
−２１１７５２２号には、炭化珪素やチタン酸バリウム
の表面全体に酸素非透過性で耐熱性を有するマイクロ波
透過性被膜を形成させた発熱体を用いる生ごみ焼却処理
装置（厨芥処理装置）が提案されているが、このような
発熱体を製造するには、マイクロ波で発熱する発熱体中
心部分を最初に形成させた後、別の工程でマイクロ波透
過性被膜をその表面に形成させなければならないという
欠点がある。

高温での高い応力に対する耐久性や、優れた高摩擦性等
の特徴を有するセラミックの一つである炭化珪素は、電
気炉の発熱体として使用されていることが良く知られて
おり、この場合、主として丸型棒状の形状の両端に電極
を設け、この両端に通電を行い、炭化珪素の自己抵抗に
よって発熱を起こさせる。

この他、炭化珪素には、マイクロ波を照射した際の発熱
性及び発熱温度の点においても優れた特徴があるので、
これを主成分とし、しかも安定して長期間使用すること
が可能なマイクロ波吸収発熱セラミック焼結体を開発す
ることができれば、工業用乾燥機や焼却装置の発熱媒体
に利用したり、電子レンジで加熱を行う際に食品に焦げ
目を作ることが可能な食品加工／調理用加熱装置の発熱
媒体に利用したりすることができ、このような成形体を
開発することは非常に利用価値があるものとして、近年
、その開発に対して強い要望がある。

［発明が解決しようとするＩ’ｌｌ］ 本発明は、上記の欠点を改良し、工業用乾燥機や焼却装
置あるいは食品加工／調理用加熱装置の発熱体として利
用することが可能なマイクロ波吸収発熱セラミック焼結
体を提供することを課題とする。更に、このようなセラ
ミック焼結体にマイクロ波を照射することにより、発熱
させ、これを発熱媒体として使用する方法を提供するこ
とも本発明の課題である。

〔課題を解決をするための手段〕

本発明のマイクロ波吸収発熱セラミック焼結体は、セラ
ミック成形材料を焼成して得たものであって、上記セラ
ミック成形材料にセラミック成分として、 炭化珪素、７５〜９２重量パーセント、粘土質物・　３
〜１５重量パーセント及び、長石及び／′又は陶石：５
〜１４重量パーセントの割合で使用されていることを特
徴とする。

更に、本発明は、上記マイクロ波吸収発熱セラミック焼
結体に対して、１ａｎｅ〜１ｍの波長を有するマイクロ
波を照射することにより、上記セラミック焼結体を発熱
させ、これを発熱媒体として使用することを特徴とする
。

まず、本発明のマイクロ波吸収発熱セラミック焼結体に
使用される上記各成分の組成割合に関して説明する。

本発明の焼結体の主要成分である炭化珪素の組成割合は
７５〜９２重量パーセントであり、この割合が７５重量
パーセントに満たない時は充分な発熱温度を有するもの
が得られず、一方、９２重量パーセントを越える時には
磁器化温度（磁器化するのに要する温度）が高（なりす
ぎて、容易に焼成を行うことが困難になる。

粘土質物の組成割合については、３〜１５重量パーセン
トであり、この割合が３重量パーセントに満たない時は
、得られるセラミック焼結体の強度が著しく低下し、逆
に、１５重量パーセントを越える時には、発熱量が低下
する傾向がある。

長石及び／又は陶石の組成割合については、両者のいず
れかを選択した際に、あるいは両者を共に添加した際に
、５〜１４重量パーセントの範囲であれば良く、上記の
組成割合の範囲においては両者はほとんど同様の発熱効
果を有する。長石及び／又は陶石の組成割合が５重量パ
ーセントに満たない時は、磁器化温度が高くなって、容
易に焼成を行うことが困難になり、逆に、１４重量パー
セントを越える時には、得られるセラミック焼結体の熱
膨張係数が大きくなって、マイクロ波を吸収させて発熱
させる時に割れが発生する原因となる。

尚、本発明において使用される上記セラミック成分の粒
度に関しては、−船釣なものが使用できるが、特に、炭
化珪素では、４．００ｍｍ〜１０６μｍ、粘土質物及び
、長石及び／又は陶石では、５０μｍ−１μｍの粒度範
囲のものが好ましい。

本発明のマイクロ波吸収発熱セラミック焼結体の物性上
の特徴としては、 ■硬度及び熱伝導率が高いこと、 ■熱膨張係数が小さいこと、 ■高温での機械的強度が大きいこと、 ■化学的浸食作用に対して大きな抵抗性を有すること 等が挙げられ、これらの特徴はいずれも、本発明のセラ
ミック焼結体が優れた発熱体であることを示している。

即ち、本発明のセラミック焼結体は、マイクロ波発生装
置から発生された約ＩＩＤＩＩＩ〜１ｍの波長のマイク
ロ波を照射すると発熱し、この際の温度上昇は約５００
〜９００℃の温度に達し、赤熱状態を得ることができる
。又、熱膨張係数が小さいので割れ等が発生することも
ほとんどなく、しかも機械的強度が大きいので、外部か
らの力により破壊が起こることもほとんどない。

更に、化学的にも安定なため、使用を繰り返した時にも
経時的に発熱量が低下することがな（、加熱中に空気中
の酸素と反応して分解を起こすことがないので、焼結体
の表面に別の保護層を設ける必要もない。上記の特徴か
ら示されるように、本発明のセラミック焼結体は、耐火
物としても充分に使用することができるものでもある。

次に、本発明のセラミック焼結体を製造する際の方法に
ついて説明する。

セラミック成分として、炭化珪素が７５〜９２重量パー
セント、粘土質物が３〜１５重量パーセント、長石及び
／又は陶石が５〜１４重量パーセントの配合比率になる
ようにして、上記各原料を秤量し、乾式ミキサー等の混
合機を用いて混合を行う。次いで、この混合物の中に成
形助剤を適宜添加し、再び混合する。この際添加される
成形助剤には、結合剤やバインダーとして広く知られて
いるもの、例えば、メチルセルロース、水等が使用でき
る。充分に混合した後、このようにして得られた混合物
を所望の形状を有する金型に投入し、加圧成形機を用い
て成形を行い、所望の形状とする。このようにした成形
体を、その後、乾燥させ、酸化雰囲気の炉で焼成し、本
発明のマイクロ波吸収発熱セラミック焼結体とする。

尚、本発明のセラミック焼結体においては、その形状は
、円、角、筒状、輪型等のいずれでも良く、特に限定さ
れるものではない。但し、焼成を行う際の焼成温度は１
０００〜１４００℃の範囲であることが好ましい。

本発明のセラミック焼結体は、工業用乾燥機や焼却装置
の発熱媒体として、あるいは、電子レンジで加熱を行う
際に食品に焦げ目を作ることが可能な食品加工／調理用
加熱装置の発熱媒体として利用することが特に適してい
るが、これらの用途に限定されるものではない。

〔実施例〕

炭化珪素＝８０重量パーセント、 粘土質物：　８重量パーセント及び 長　　石：１２重量パーセント の配合比率となるように上記各セラミック成分を秤量し
、乾式ミキサーにて３０分間充分に混合した。

次いで、この混合物の中に５％重量パーセントのメチル
セルロースとｌＯ％重量パーセントの水を加えて混合し
、このようにして得られた混合物を金型に投入し、１０
０〜５００ｋｇ／ａｍ”の圧力で加圧成形を行い、直径
５５１１Ｉｆｆｉ、厚さｌ３ＩＩＩｆｆｌの円板を作成
した。

その後、上記成形体を水蒸気加熱乾燥棚で乾燥し、１３
００℃の温度の酸化雰囲気の炉で１０時間焼成し、本発
明のマイクロ波吸収発熱セラミック焼結体を得た。

焼成された上記セラミック焼結体を電子レンジ内に入れ
、２．４５ＧＨｚ（波長に換算すると、約１２．２ｃｍ
に相当する）のマイクロ波を照射し、照射を開始してか
ら１分間ごとにセラミック焼結体の表面温度を測定した
。その結果を、以下の表１に示す。

尚、比較例として、珪酸アルミニウムを主成分とする普
通磁器及びチタン酸バリウムを主成分とするセラミック
を用いた場合の結果についても、同時に表１に示した。

上記の比較例における各測定試料の大きさについても、
本発明のセラミック焼結体と同様のものとした。

表１の結果から、本発明のマイクロ波吸収発熱セラミッ
ク焼結体は、マイクロ波吸収による発熱が非常に優れる
ものであり、−船釣な普通磁器に比べて極めて高い発熱
温度を示し、繰り返して発熱を行った場合にも、発熱量
の減少はほとんど見られなかった。これに対して、チタ
ン酸バリウムを主成分とするセラミックを用いた場合に
は、マイクロ波を照射した直後に材料破壊か起こり、温
度測定は不能であった。恐らく、これは熱膨張の差とセ
ラミック内部の組成構造に起因しているものと考えられ
る。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明のマイクロ波吸収発熱セラミック
焼結体は、マイクロ波を吸収して自己発熱する際、高い
発熱温度が得られ、しかも優れた機械的強度を示し、工
業用乾燥機、焼却装置、食品加工／調理用加熱装置等に
おいて非常に優れた発熱媒体として利用できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック成形材料を焼成して得た焼結体であっ
   て、上記セラミック成形材料にセラミック成分として、 炭化珪素：７５〜９２重量パーセント、 粘土質物：３〜１５重量パーセント、及び 長石及び／又は陶石：５〜１４重量パーセントの割合で
   使用されていることを特徴とするマイクロ波吸収発熱セ
   ラミック焼結体。
2. （２）セラミック成分として、 炭化珪素：７５〜９２重量パーセント、 粘土質物：３〜１５重量パーセント、及び 長石及び／又は陶石：５〜１４重量パーセントを含有す
   るセラミック成形材料を焼成して得たセラミック焼結体
   に対して、１ｍｍ〜１ｍの波長を有するマイクロ波を照
   射することにより、上記セラミック焼結体を発熱させる
   ことを特徴とする、セラミック焼結体を発熱媒体として
   使用する方法。