JPH07318262A - マイクロ波焼成炉及び焼成釜 - Google Patents

マイクロ波焼成炉及び焼成釜

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JPH07318262A
JPH07318262A JP11249994A JP11249994A JPH07318262A JP H07318262 A JPH07318262 A JP H07318262A JP 11249994 A JP11249994 A JP 11249994A JP 11249994 A JP11249994 A JP 11249994A JP H07318262 A JPH07318262 A JP H07318262A
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JP
Japan
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microwave
substance
heat generating
container
baking
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JP11249994A
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English (en)
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Sunao Tanaka
直 田中
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Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 焼成中に被焼成物の表面に割れやひびを生じ
させることなく、能率的に被焼成物を加熱することので
きる焼成炉を提供する。 【構成】 マイクロ波照射装置から発射されたマイクロ
波は、発熱容器の外側を覆う、マイクロ波損失の小さい
物質を主成分とする断熱体をとおして、断熱体によって
ほとんど吸収されることなく発熱容器に向かい、マイク
ロ波損失の大きい物質を主成分とする発熱容器によって
吸収される。マイクロ波の吸収によって発熱容器は自己
発熱し、断熱体によって熱が外部に逃げるのを防止しつ
つ、発熱容器内に配置された被焼成物を輻射加熱する。
それとともに、マイクロ波は発熱体の側面に設けられた
開口をとおして発熱容器内の被焼成物に向かい、被焼成
物自身もマイクロ波を直接吸収して自己発熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波加熱によっ
て焼成を行う焼成炉及び電子レンジ内に配置して手軽に
焼成を行うための焼成釜に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミックや陶器等の焼成体を作るため
のマイクロ波加熱炉は、例えば特願公昭59-25937号公報
に開示されている。このマイクロ波加熱炉を簡単に説明
すれば、被加熱物を収容する高耐熱性で大きな熱伝導性
を有する内側容器と、マイクロ波損失の小さい耐火断熱
体からなる外側容器との間に高耐熱性で且つマイクロ波
損失の大きい物質よりなる発熱用の粒体を充填し、外側
容器を通してマイクロ波を粒体に照射して粒体を発熱さ
せ、発熱粒体が内側容器を加熱し、内側容器からの輻射
熱によって内側容器内部の被加熱物が加熱される構成と
なっている。しかし、かかるマイクロ波加熱炉にあって
は、内側容器からの輻射による加熱によって、被焼成物
の外表面だけが受熱面を形成し、特に陶磁器等の熱伝導
率の低い被焼成物にあっては、外表面の温度だけが急激
に上がる。従って、熱過度状態において被焼成物の外表
面から肉厚方向内表面に向かって急激な温度分布が生
じ、その結果被焼成物の表面に割れ或いはひびが生じる
問題があった。かかる問題に対処すべく、輻射加熱と並
行して被焼成物自体を直接マイクロ加熱して、被焼成物
内部からも昇温させ、肉厚方向の温度分布を緩和するこ
とが考えられるが、このようなマイクロ波加熱炉にあっ
ては、かかるマイクロ波加熱は以下の理由から困難であ
った。即ち、粒体を収容する空間を形成するためには外
側容器の他に内側容器の配設が余儀なくされ、しかも粒
体をかかる空間内に閉じ込めておくためには内側容器の
側面に開口を設けることはできない。さらに、充填され
た粒体同士は、かかる空間内で互いに接触しながら密に
収まっており、以上からマイクロ波が外側容器から粒体
同士の間を経てさらに内側容器を通って被焼成物に到達
することは事実上不可能であった。かくして、かかる割
れやひびの発生を防止するためには、被焼成物をゆっく
り加熱せざるを得ず、短時間に能率的に焼成することが
困難であった。
【0003】加えて、輻射加熱だけでは被加熱物自身の
温度を熱を輻射する内側容器の温度以上にするのは不可
能であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記問題を解
決すべく、本発明の第1の目的は、焼成中に被焼成物の
表面に割れやひびを生じるさせることなく、能率的に被
焼成物を加熱することのできる焼成炉を提供することに
ある。本発明の第2の目的は、一般の電子レンジに使用
して被焼成物を手軽に加熱することのできる焼成釜を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の目的を達
成すべく、第1の発明の焼成炉にあっては、マイクロ波
損失の大きい物質を主成分とする発熱容器と、該発熱容
器の外側を覆う、マイクロ波損失の小さい物質を主成分
とする断熱体とを有し、前記発熱容器には、開口が形成
されており、さらに前記断熱体をとおして前記発熱容器
に向かってマイクロ波を照射させるための、且つ前記発
熱容器の前記開口をとおして前記発熱容器内の被焼成物
に向かってマイクロ波を照射させるためのマイクロ波照
射装置を有する構成としてある。本発明の第2の目的を
達成すべく、第2の発明の焼成釜にあっては、マイクロ
波損失の大きい物質を主成分とする発熱容器と、該発熱
容器の外側を覆う、マイクロ波損失の小さい物質を主成
分とする断熱体とを有し、前記発熱容器には、開口が形
成されており、電子レンジの内部に配置されて前記発熱
容器内の被焼成物を焼成させる構成としてある。又、前
記焼成釜は、蓋を有するのが好ましい。さらに、前記開
口の開口面積は、前記発熱容器の外表面積の20乃至60%
に相当するのが好ましい。さらに又、前記開口は、前記
発熱容器の側面全体に亘って均等に複数配置されている
のがよく、前記開口の形状は、略円形であるのが好まし
い。
【0006】前記マイクロ波損失の大きい物質は、炭化
珪素、窒化珪素、黒鉛及びそれらの複合材のいずれかか
らなるのが好ましく、前記マイクロ波損失の小さい物質
は、アルミナームライト系繊維であるのがよい。さらに
又、前記被焼成物は、高い誘電率を有し、且つ中空物で
あるのが好ましい。
【0007】
【作用】本発明の第1の発明によれば、マイクロ波照射
装置から発射されたマイクロ波は、発熱容器の外側を覆
う、マイクロ波損失の小さい物質を主成分とする断熱体
をとおして、断熱体によってほとんど吸収されることな
く発熱容器に向かい、マイクロ波損失の大きい物質を主
成分とする発熱容器によって吸収される。マイクロ波の
吸収によって発熱容器は自己発熱し、断熱体によって熱
が外部に逃げるのを防止しつつ、発熱容器内に配置され
た被焼成物を輻射加熱する。それとともに、マイクロ波
は発熱体の側面に設けられた開口をとおして発熱容器内
の被焼成物に向かい、被焼成物自身もマイクロ波を直接
吸収して自己発熱する。従って、発熱容器からの輻射加
熱によって被焼成物は外表面から加熱されると同時に、
被焼成物自身の自己発熱によって被焼成物は内部から発
熱するので、被焼成物自身の加熱がより促進されるとと
もに加熱中に被焼成物の肉厚方向の温度分布が緩和さ
れ、その結果かかる温度分布に起因する被焼成物のひび
割れを防止することが可能になる。本発明の第2の発明
によれば、電子レンジの内部に焼成釜を配置して、電子
レンジをスイッチオンにしてマイクロ波を発射させれ
ば、焼成釜内に配置された被焼成物のひび割れを第1の
発明と同様に防止することが可能になるとともに、一般
家庭で調理器として使用されている電子レンジを利用す
ることにより、家庭で手軽に陶芸品のような被焼成物を
加熱することが可能になる。
【0008】発熱容器に設けられる開口の開口面積が、
発熱容器の外表面積の20%以下では、開口をとおして被
焼成物に吸収されるマイクロ波が不十分となるため、被
焼成物自身のマイクロ波加熱を十分確保できず、又60%
以上では、発熱容器からの輻射加熱を確保できず、いず
れも被焼成物の肉厚方向の温度分布が緩和することがで
きないので、開口面積を発熱容器の外表面積の20乃至60
%にすることにより、被焼成物のひび割れを防止するこ
とが可能になる。開口を発熱容器の側面全体に亘って均
等に複数配置することにより、上記肉圧方向の温度分布
を被焼成物の外表面全体に亘って緩和することがより可
能になる。開口の形状を略円形とすることにより、発熱
容器自身の発熱による熱応力によって開口部が破損する
のを有効に防止することが可能になる。
【0009】
【実施例】以下に、添付図面を参照しながら本発明の実
施例を詳細に説明する。図1は、本発明の実施例に係る
焼成釜の縦断面図である。図2は、図1の線II-II にお
ける断面図である。図3は、本発明の実施例に係る焼成
釜の昇温特性を示すグラフである。図1で、10は本発明
に係わる焼成釜で、焼成釜10は、内部に被焼成物(図示
せず)を配置した発熱容器12と、発熱容器12の外側を覆
う断熱体14とで概略構成されている。発熱容器12は、外
径100mm 、内径90mm、底板の厚さ5mm の薄肉円筒容器で
あり、マイクロ波損失の大きい物質である炭化珪素を主
成分とする。なお主成分は炭化珪素に限定されることな
く、マイクロ波損失の大きい窒化珪素、黒鉛及びこれら
の複合材であってもよい。発熱容器12の側面には、側面
全体に亘って略均等に略円形の開口16が複数形成されて
いる。この開口16を通してマイクロ波が発熱容器12の内
部に置かれた被焼成物に到達するようになっている。複
数の開口16の全開口面積は、発熱容器12の表面積の20
%乃至60%に相当する。なお、開口16の形状及び数
は、上記開口面積の条件を満足する範囲で発熱容器12の
構造健全性或いは製造容易性等を考慮して適宜選択すれ
ばよい。
【0010】断熱体14は、例えばアルミナームライト系
繊維のブランケット状断熱体で発熱容器12の外側を覆っ
たものである。なお、断熱体は、アルミナームライト系
繊維に限定されることなく、高い断熱性を有し、且つマ
イクロ波損失の小さい材質であればよい。焼成釜10は、
釜本体18と釜本体18上部に設けられた蓋20とを有し、電
子レンジの外で焼成釜10に被焼成物を出し入れすること
ができるようになっており、蓋20にも開口16が形成され
ている。以上の構成を有する焼成釜についてその作用を
以下に説明する。焼成釜10は、炭化珪素を主成分とし
て、これに黒鉛、粘土などの焼結助剤を混練し、1400°
C 以上で焼結することにより発熱容器12を作り、さらに
発熱容器12の外周をアルミナームライト系繊維のブラン
ケット状断熱体で覆い、無機質バインダーで成形、乾燥
することによって製造した。この焼成釜10を一般家庭で
用いられている周波数2450MHz 、電力600Wの電子レンジ
(図示せず)の中に入れてマイクロ波を照射した。この
とき焼成釜内部の温度は、マイクロ波の照射時間に略比
例して昇温し、図3に示すような焼成釜の昇温特性を得
た。即ち、1000°C までの昇温時間は約24分で短時間で
焼成釜の昇温が可能であることを確認した。なお、この
ときのエネルギー変換効率は約60%であった。
【0011】次に、被焼成物として、外径40mm、内径34
mm、高さ50mmのちょうし形状の陶土製容器を作り、一晩
自然乾燥させた後、焼成釜の中に入れて電子レンジを用
いて焼成した。焼成中、焼成釜内部の陶土製容器は、発
熱容器12からの輻射熱によって加熱されるとともに、マ
イクロ波が発熱容器12の開口16を通して陶土製容器まで
到達して、陶土製容器の誘電特性に応じて陶土製容器内
で熱エネルギーに代わり、陶土製容器の内部からも自己
発熱する。その結果、陶土製容器の肉厚方向の内外面の
温度分布は緩和され、サーマルショックに起因する表面
のひび割れを生じさせることなく短時間で完全に陶土製
容器を焼成することができた。なお、現在商用されてい
るマイクロ波には、周波数2450MHz と915 MHz の2種が
あり、本実施例に係る焼成釜は、上述したような、一般
家庭用に利用されている2450MHz の電子レンジへの使用
に限定されることなく、周波数915 MHz のものにも使用
可能である。この場合、被焼成物の発熱容器12からの輻
射加熱による加熱量と、被焼成物自身のマイクロ波加熱
による加熱量とのバランスを図って、肉厚方向の温度分
布を緩和してひび割れを防止すべく、発熱容器12に設け
る開口面積を予め調整した上で焼成釜を製造すればよ
い。即ち、例えば開口面積を大きくした場合には、被焼
成物に吸収されるマイクロ波が増大し、マイクロ波によ
る加熱量が増え、一方で発熱部分が減ることによって輻
射による加熱量が減少することになる。
【0012】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第1の発明の焼成炉によれば、加熱中に被焼成物の表
面に割れやひびを生じるさせることなく、能率的に被焼
成物を加熱することができる。さらに、能率的な加熱が
可能になるので、被焼成物に添加する焼結助剤の熱分解
による脱脂を促進することができる。本発明の第2の焼
成釜によれば、一般の電子レンジに使用して被焼成物を
家庭で手軽に焼成することができる。特に、マイクロ波
の発生中、通常被焼成物を載せる電子レンジの受皿は回
転するので、被焼成物のより均一な加熱が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る焼成釜の縦断面図であ
る。
【図2】図1の線II-II における断面図である。
【図3】本発明の実施例に係る焼成釜の昇温特性を示す
グラフである。
【符号の説明】
10 焼成釜 12 発熱容器 14 断熱体 16 開口 18 釜本体 20 蓋

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波損失の大きい物質を主成分と
    する発熱容器と、 該発熱容器の外側を覆う、マイクロ波損失の小さい物質
    を主成分とする断熱体とを有し、 前記発熱容器には、開口が形成されており、 さらに前記断熱体をとおして前記発熱容器に向かってマ
    イクロ波を照射させるための、且つ前記発熱容器の前記
    開口をとおして前記発熱容器内の被焼成物に向かってマ
    イクロ波を照射させるためのマイクロ波照射装置を有す
    る、 ことを特徴とする焼成炉。
  2. 【請求項2】 マイクロ波損失の大きい物質を主成分と
    する発熱容器と、 該発熱容器の外側を覆う、マイクロ波損失の小さい物質
    を主成分とする断熱体とを有し、 前記発熱容器には、開口が形成されており、 電子レンジの内部に配置されて、前記発熱容器内の被焼
    成物を焼成させることを特徴とする焼成釜。
  3. 【請求項3】 前記焼成釜は、蓋を有することを特徴と
    する請求項2に記載の焼成釜。
  4. 【請求項4】 前記開口の開口面積は、前記発熱容器の
    外表面積の20乃至60%に相当することを特徴とする請求
    項2に記載の焼成釜。
  5. 【請求項5】 前記開口は、前記発熱容器の側面全体に
    亘って均等に複数配置されていることを特徴とする請求
    項4に記載の焼成釜。
  6. 【請求項6】 前記開口の形状は、略円形であることを
    特徴とする請求項5に記載の焼成釜。
  7. 【請求項7】 前記マイクロ波損失の大きい物質は、炭
    化珪素、窒化珪素、黒鉛及びそれらの複合材のいずれか
    からなることを特徴とする請求項2に記載の焼成釜。
  8. 【請求項8】 前記マイクロ波損失の小さい物質は、ア
    ルミナームライト系繊維であることを特徴とする請求項
    2に記載の焼成釜。
  9. 【請求項9】 前記被焼成物は、高い誘電率を有し、且
    つ中空物である請求項2に記載の焼成釜。
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