(57)【要約】【課題】  マイクロ波窓を構成する絶縁体の破壊による高圧加熱装置の故障が発生しても、その故障による危険性を防止することができるようにしたマイクロ波応用の高圧加熱装置を提供すること。【解決手段】加硫缶５０に高温高圧の水蒸気とマイクロ波電力とを供給し、加硫缶５０に内装させた加熱処理物７７を高温高圧の水蒸気とマイクロ波電力とに晒して加熱熱処理する高圧加熱装置において、前記加硫缶５０内に、マイクロ波電力を導入するマイクロ波伝送路５８、７３とマイクロ波電力源５７、７２とを備えたマイクロ波タンク５５、５６を前記加硫缶５９とは別体に構成し、かつ、このマイクロ波タンク５５、５６が、前記加硫缶５０の缶体と同等の材料で構成したタンクケースを有する構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧処理容器内に高温高圧の圧力媒体とマイクロ波電力とを供給し、高圧処理容器に内装させた処理物を前記圧力媒体とマイクロ波電力とに晒して加熱処理する高圧加熱装置において、
前記高圧処理容器内にマイクロ波電力を導入するマイクロ波伝送路とマイクロ波電力源とを内部に備えたマイクロ波設備容器を前記高圧処理容器とは別体に構成し、
かつ、このマイクロ波設備容器は、前記高圧処理容器の器体と同等の材料で構成した容器ケースを設けると共に、前記高圧処理容器のマイクロ波電力導入部所に連結する構成としたことを特徴とする高圧加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載した高圧加熱装置において、
前記マイクロ波設備容器は、前記高圧処理容器の容器ケースに比べて小形としたほぼ同形状の容器ケースを有することを特徴する高圧加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した高圧加熱装置において、
前記マイクロ波設備容器を連結する前記高圧処理容器の部所にマイクロ波窓枠を設け、
このマイクロ波窓枠には、マイクロ波伝送路から送られたマイクロ波電力を高圧処理容器に導入する強化ガラスやセラミックなどからなる絶縁体を設けたことを特徴とする高圧加熱装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載した高圧加熱装置において、
一つの高圧処理容器に対して複数のマイクロ波設備容器を備えたことを特徴とする高圧加熱装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載した蒸気加熱装置において、
前記高圧処理容器内には、高温高圧の水蒸気を圧力媒体として供給し、未加硫ゴム或いは半加硫ゴムのゴム製品などの処理物を高温高圧の水蒸気とマイクロ波電力とに晒し加硫処理することを特徴とする高圧加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温高圧の圧力媒体とマイクロ波電力とを高圧処理容器に供給し、高圧処理容器内に内装させた処理物を高温高圧の圧力媒体とマイクロ波電力とに晒して加熱処理する高圧加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧加熱装置としては、高温高圧の水蒸気を高圧処理容器である加硫缶内に供給し、加硫缶に内装させた未加硫ゴムを高温高圧の水蒸気で加熱し、加硫処理するものが広く知られている。
図３はこの種の高圧加熱装置（第１従来例）を示す簡略構成図である。
この高圧加熱装置は、高圧処理容器としての加硫缶１０を備え、この加硫缶１０には、バルブ１１と調節弁１２を介して蒸気供給管１３が連結され、また、バルブ１４と調節弁１５を介して冷却媒体供給管１６が連結されている。
【０００３】
さらに、加硫缶１０には、加硫缶内部の残存空気を排出する排気管１７がバルブ１８と調節弁１９を介して連結され、また、加硫缶内部で蒸気が凝縮した復水を外部に排除するための２つのスチームトラップ２０、２１と、加硫缶内部と外部とを連通または遮断する調節弁２２、２３とを有する外部連通管２４が連結されている。
その他、加硫缶内部の圧力を検出する圧力センサ２５、温度を検出する温度センサ２６などを備えた構成となっている。
【０００４】
上記した高圧加熱装置は、未加硫ゴムを加硫缶１０内に収納した後、排気管１７によって加硫缶１０内の空気を排気し、続いて、蒸気供給管１３によって加硫に必要な温度と圧力の蒸気を加硫缶１０内に供給し、未加硫ゴムなどを加熱処理して加硫する。
そして、未加硫ゴムの加硫後は、冷却媒体供給管１６よって加硫缶１０内に冷却媒体を供給して加硫されたゴムを強制冷却し、その後、外部連通管２４によって加硫缶１０内の流体を外部に排出する。
【０００５】
一方、上記した加硫缶１０としては、最大圧力２０００ｋＰａ（約２０気圧）まで使用可能な高耐圧の加硫缶が使用されており、この高耐圧の加硫缶１０に上記のように未加硫ゴムを入れ、１８０℃（１０００ｋＰａ）の水蒸気を注入して加硫している。
しかしながら、上記のようにゴム加硫する高圧加熱装置の場合、高温高圧の水蒸気を未加硫ゴムの表面に接触させ、未加硫ゴムの内部を熱伝導により昇温させる方式であるため、内部まで昇温させるには長い時間が必要であった。
【０００６】
そこで本特許出願人等は、未加硫ゴムの内外から効率良く昇温させ、加熱処理の処理時間を大幅に短縮させることができるマイクロ波応用の高圧加熱装置を発明して既に特許出願してあり、特開２０１１−２３０３４４号として既に出願公開されている。
このマイクロ波応用の高圧加熱装置（第２従来例）は、図４に示すように、上記した第１従来例の高圧加熱装置に、マイクロ波電力源３１とマイクロ波伝送路３２とを備えた構成となっている。
【０００７】
また、上記のマイクロ波応用の高圧加熱装置についても、第１従来例同様に、蒸気供給管１３、冷却媒体供給管１６、排気管１７、外部連通管２４、圧力センサ２５、温度センサ２６などが必要に応じて備える構成になっている。
なお、加硫缶１０の下部に設けたスチームトラップ３３は上記した従来例のスチームトラップ２０、２１をまとめて記載したものである。
【０００８】
上記したマイクロ波電力源３１には、マイクロ波電力（例えば、周波数２．４５ＧＨｚ帯の電磁波）を発振するマグネトロン発振器が備えられている。
また、マイクロ波伝送路３２は、マイクロ波導入管３４、ＥＨチュナー３５、パワーモニタ３６、アイソレータ３７、高周波結合器３８などから構成されている。
【０００９】
上記したマイクロ波応用の高圧加熱装置は、未加硫ゴムを加硫缶１０に収納させた後、蒸気供給管１３から高温高圧の水蒸気を加硫缶１０内に、また、マイクロ波伝送路３２からマイクロ波電力を加硫缶１０内に各々供給し、加硫缶１０内を高温高圧の水蒸気とマイクロ波電力の加熱雰囲気とする。
【００１０】
このことから、未加硫ゴムが、表面に接触する高温の水蒸気によって加熱され、表面から内面に向かって熱伝導し、表面が高く、内部に行くほど低くなる温度分布となる。
また、マイクロ波電力は未加硫ゴムの内部にまで侵入し、未加硫ゴムを構成する分子の極性基を激しく振動させて分子を昇温させるから、未加硫ゴムの内部が加熱昇温し、内部から表面に向かって熱伝導する。
【００１１】
この結果、未加硫ゴムが高温の水蒸気とマイクロ波電力の相乗効果で短時間に加硫温度まで昇温し、昇温に要する時間が大幅に短縮できるので、加硫工程に要する時間を大幅に短縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−３３６６７６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３０３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記した第２従来例の高圧加熱装置は、加硫工程に要する時間を大幅に短縮することができると言う大きなメリットがあるが、ただ、この高圧加熱装置では、マイクロ波伝送路３２と加硫缶１０との連結部に問題がある。
すなわち、マイクロ波伝送路３２は、そのマイクロ波導入管３４に連結させた図５に示すところのマイクロ波窓３９によって加硫缶１０に連結されている。
【００１４】
具体的には、このマイクロ波窓３９は、加硫缶１０の一部に第１窓枠４０を溶接などで固着した後、この第１窓枠４０内に絶縁体４１を嵌合し、その上に、第２窓枠４２をネジ止めして絶縁体４１を挟持している。
そして、マイクロ波導入管３４は第２窓枠４２にネジ止めされている。
なお、第１窓枠４０に設けられたＯリング４３は、第１窓枠４０と絶縁体４１との間を機密に保持するものである。
さらに、上記の絶縁体４１には、強化ガラス（石英ガラス、硼珪酸ガラスなど）、セラミック（アルミナ、窒化珪素など）が使用されている。
【００１５】
ところが、上記絶縁体４１を構成する強化ガラスやセラミックは、高圧加熱装置の事故や故障による危険防止を規制する法定規格で指定されていない商品となっているため、高圧加熱装置には使用することができない。
ただし、法定規格で指定された特定のガラスがあり、この指定ガラスを使用して上記の絶縁材４１を構成することが考えられるが、しかし、この指定ガラスはマイクロ波電力を吸収するため、マイクロ波電力の透過によって温度上昇するため、加熱によって破損してしまう。
【００１６】
そこで、本発明では、上記した実情にかんがみ、マイクロ波窓を構成する絶縁体の破壊による高圧加熱装置の故障が発生しても、その故障による危険性を防止することができるようにしたマイクロ波応用の高圧加熱装置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】
【００１７】
上記した目的を達成するため、本発明では、第１の発明として、高圧処理容器内に高温高圧の圧力媒体とマイクロ波電力とを供給し、高圧処理容器に内装させた処理物を前記圧力媒体とマイクロ波電力とに晒して加熱処理する高圧加熱装置において、前記高圧処理容器内にマイクロ波電力を導入するマイクロ波伝送路とマイクロ波電力源とを内部に備えたマイクロ波設備容器を前記高圧処理容器とは別体に構成し、かつ、このマイクロ波設備容器は、前記高圧処理容器の器体と同等の材料で構成した容器ケースを設けると共に、前記高圧処理容器のマイクロ波電力導入部所に連結する構成としたことを特徴とする高圧加熱装置を提案する。
【００１８】
第２の発明としては、上記した第１の発明の高圧加熱装置において、前記マイクロ波設備容器は、前記高圧処理容器の容器ケースに比べて小形としたほぼ同形状の容器ケースを有することを特徴する高圧加熱装置を提案する。
【００１９】
第３の発明としては、上記した第１または第２の発明の高圧加熱装置において、  前記マイクロ波設備容器を連結する前記高圧処理容器の部所にマイクロ波窓枠を設け、このマイクロ波窓枠には、マイクロ波伝送路から送られたマイクロ波電力を高圧処理容器に導入する強化ガラスやセラミックなどからなる絶縁体を設けたことを特徴とする高圧加熱装置を提案する。
【００２０】
第４の発明としては、上記した第１乃至第３の発明のいずれかに記載した高圧加熱装置において、一つの高圧処理容器に対して複数のマイクロ波設備容器を備えたことを特徴とする高圧加熱装置を提案する。
【００２１】
第５の発明としては、上記した第１乃至第４の発明のいずれかに記載した蒸気加熱装置において、前記高圧処理容器内には、高温高圧の水蒸気を圧力媒体として供給し、未加硫ゴム或いは半加硫ゴムのゴム製品などの処理物を高温高圧の水蒸気とマイクロ波電力とに晒し加硫処理することを特徴とする高圧加熱装置を提案する。
【発明の効果】
【００２２】
第１、第２の発明の高圧加熱装置によれば、高圧処理容器との連結部に設けたマイクロ波窓が破損したとしても、高圧処理容器から噴出する高温高圧の水蒸気などは、マイクロ波設備容器内に吹き出すから、高耐圧ケースを有するマイクロ波設備容器内に止まる。
この結果、万一、マイクロ波窓が破壊しても、高温高圧の水蒸気などが高圧処理容器やマイクロ波設備容器の外部には飛散しないから、マイクロ波窓の破壊による高圧加熱装置の故障による危険性がない。
【００２３】
したがって、第３の発明のように、法定規格で指定されていない強化ガラスやセラミックなどを使用してマイクロ波窓を構成することができる。
強化ガラスやセラミックはマイクロ波電力の吸収の少ない材料としてマイクロ波窓には広く使用されている。
また、本発明は、一台のマイクロ波設備容器を備えるだけでなく、第４の発明のように、複数のマイクロ波設備容器を設けるができ、また、第５の発明の如く未加硫ゴムまたは半加硫ゴムのゴム製品などの加硫処理を行う高圧加熱装置として有効に実地することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態として示した加硫缶の水平方向の断面図である。
【図２】図１上のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】第１従来例として示した高圧加熱装置の簡略構成図である。
【図４】第２従来例として示したマイクロ波応用の高圧加熱装置を示す簡略構成図である。
【図５】上記したマイクロ波応用の高圧加熱装置に備えられたマイクロ波窓の構成例を示した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明の一実施形態について図面に沿って説明する。
図１は、高圧処理容器である加硫缶５０を水平方向に切断して示した要部断面図、図２は図１上のＡ−Ａ線拡大断面図である。
本実施形態の高圧加熱装置は、図４に示した従来の高圧加熱装置に比べマイクロ波設備容器であるマイクロ波タンクを設けたことに特徴があり、その他は同高圧加熱装置と同様の構成となっている。
【００２６】
図示する如く、本実施形態の高圧加熱装置の加硫缶５０は、例えば、鉄、ステンレス、アルミなどの材料（以下、単に｛金属材」という）からなる筒状の高耐圧缶体（器体）からなり、缶本体５０ａと、この缶本体５０ａの端部に設けた金属材からなる蓋体５０ｂから構成してある。
また、
上記した缶本体５０ａの端部周囲に沿って設けたフランジ部５０ｃにはリング状の凹部を形成し、この凹部内にパッキン５１が嵌め込んであり、さらに、フランジ部５０ｃには、マイクロ波電力の漏洩を防ぐフィルター５２が設けてある。
【００２７】
そして、蓋体５０ｂの合わせ面５０ｄを上記フランジ部５０ｃに当接させるようにして蓋体５０ｂを取付け、加硫缶５０内をパッキン５１によって密閉し、フィルター５２によって加硫缶５０外へのマイクロ波電力の漏洩を阻止している。
なお、蓋体５０ｂは手動または電動で開閉する構成とすることができる。
さらに、この加硫缶５０には、図４の加硫缶１０と同様に、上記蒸気供給管１３、スチームトラップ３３、外部連通管２４の他に、冷却媒体供給管、排気管などが必要に応じて設けることができる。
【００２８】
他方、本実施形態の高圧加熱装置では、加硫缶５０とは別体に形成したマイクロ波タンク５５、５６が設けてある。
なお、マイクロ波タンクの個数は、必ずしも２個である必要がなく、任意に増減することができるが、本実施形態では、一方のマイクロ波タンク５５を加硫缶５０の一方側に、他方のマイクロ波タンク５６を加硫缶５０の他方側に各々連結してある。
【００２９】
マイクロ波タンク５５、５６は同構成であるので、説明の便宜上、マイクロ波タンク５５について図２の拡大図を使用して説明する。
図示する如く、マイクロ波タンク５５は、マイクロ波電力源５７、マイクロ波伝送路５８、これらマイクロ波電力源５７とマイクロ波伝送路５８とを内装させたタンクケース（容器ケース）５５ａ、連結体５９から構成してある。
【００３０】
マイクロ波電力源５７は、マグネトロンを備えるマイクロ波発振器で、周波数２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波電力を出力する。
マイクロ波伝送路５８は、接続導波管６０、ＥＨチューナ６１、アイソレータ６２、接続導波管６３，高周波結合器６４などから構成してある。  
【００３１】
なお、ＥＨチューナ６１は、加熱処理物を負荷とするインピーダンスと整合させる整合器であり、アイソレータ６２は、マイクロ波電力源５７に向かうマイクロ波電力の反射波を吸収し、反射波によるマイクロ波電力源５７の故障を防ぐものであり、高周波結合器６４は、マイクロ波電力源５７に備えるマグネトロンのアンテナからマイクロ波伝送路４８にマイクロ波電力を導くものである。
【００３２】
上記したタンクケース５５ａは、金属材で形成した筒状のタンク本体５５ｂと、このタンク本体５５ｂの一方端にネジ止めした金属材からなるタンク蓋５５ｃとから構成してある。
そして、このタンクケース５５ａは、上記した加硫缶５０と同じ金属材で、ほぼ同形状の缶状物として構成してあり、加硫缶５０の耐圧力と同等の高耐圧構成のものとなっている。
【００３３】
タンクケース５５ａにネジ止めした連結体５９は、タンクケース５５ａと同様の金属材で形成した有底の筒状体で、その底面５９ａにマイクロ波伝送路４８の接続導波管６０を連結し、この接続導波管６０を底面５９ａの孔部５９ｂに対接させてある。
さらに、連結体５９の底面側の外周に設けたフランジを加硫缶５０のマイクロ波窓枠６５にネジ止めすることによって、マイクロ波タンク５５を加硫缶５０に連結するようになっている。
【００３４】
マイクロ波窓枠６５は、加硫缶５０と同じ金属材で形成し、加硫缶５０の外側面に溶接などによって固着してあり、その内孔６５ａの上部に形成した凹形部６５ｂに絶縁体６６が嵌合させてある。
すなわち、凹形部６５ｂに嵌合させた絶縁体６６は、連結体５９とマイクロ波窓枠６５との間にクッション６７を介在させて挟持させ、また、凹形部６５ｂにはＯリング６８を設けて絶縁体６６とマイクロ波窓枠６５とを密閉させてある。
【００３５】
上記した絶縁体６６は、石英ガラス、硼珪酸ガラスなどの強化ガラスやアルミナ、窒化珪素などのセラミックによって構成してある。
したがって、マイクロ波伝送路５８から送られたマイクロ波電力が絶縁体６６を透過し、マイクロ波窓枠６５の内孔６５ａと加硫缶５０に形成したマイクロ波導入孔５０ｅを通って加硫缶５０内に導入される。
その他、図２に示すように、加硫缶５０にはマイクロ波電力を攪拌するスタラファン６９と、このファン６９を駆動するモータ７０とを備え、また、マイクロ波タンク５５を支持する支持台７１などが設けてある。
【００３６】
今一つのマイクロ波タンク５６は、上記したマイクロ波タンク５５と同じ構成であり、マイクロ波電力源７２とマイクロ波伝送路７３を内装させたタンクケース５６ａと連結体７４とから構成したあり、このマイクロ波タンク５６が絶縁体７５を介在させてマイクロ波窓枠７６に連結してある。
【００３７】
上記の如く構成した高圧加熱装置は、マイクロ波タンク５５、５６から加硫缶５０内にマイクロ波電力が導入されるから、加硫缶５０内が高温高圧の水蒸気とマイクロ波電力との加熱雰囲気となり、この結果、未加硫ゴムなどの加熱処理物７７が高温高圧の水蒸気とマイクロ波電力の相乗効果で短時間に加硫温度まで昇温するから、加熱処理時間を大幅に短縮することができる。
【００３８】
また、特に、この高圧加熱装置は、加硫缶５０と同じ金属材で形成したマイクロ波タンク５５、５６を加硫缶５０に連結し、これらマイクロ波タンク５５、５６から、加硫缶５０内にマイクロ波電力を導入する構成としてあるので、マイクロ波導入孔５０ｅ、５０ｆを塞ぐ絶縁体６６、７５が加硫缶５０の圧力を受けて破壊し、マイクロ波導入孔５０ｅ、５０ｆから高温高圧の水蒸気は噴出することが生じても、噴出した高温高圧の水蒸気がマイクロ波タンク５５、５６内に留まる。
したがって、万一に、絶縁体６６、７５に亀裂が発生し、また、この絶縁体６６、７５が破壊したとしても、高温高圧の水蒸気が加硫缶５０外に飛散することがなく、高圧加熱装置の故障による危険性を未然に防止することができる。
【００３９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、加硫缶５０に高温高圧の水蒸気を供給する高圧加熱装置に限らず。流体や圧力空気を供給する高圧処理容器を備える高圧加熱装置についても同様に実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
加熱処理物を処理するマイクロ波応用の高圧加熱装置に適する。
【符号の説明】
【００４１】
５０  加硫缶
５０ａ  加硫缶本体
５０ｂ  蓋体
５０ｅ、５０ｆ  マイクロ波導入孔
５５  マイクロ波タンク
５５ａ  タンクケース
５６  マイクロ波タンク
５６ａ  タンクケース
５７  マイクロ波電力源
５８  マイクロ波伝送路
５９  連結体
６５  マイクロ波窓枠
６６  絶縁体
７２  マイクロ波電力源
７３  マイクロ波伝送路
７４  連結体
７５  絶縁体
７６  マイクロ波窓枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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