(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電磁波照射による焼結が行われる加熱・焼結領域と、焼成体を冷却するための冷却領域とを有し、被焼成体に加熱を行って、無機質材料やファインセラミックス材料で形成された焼成体を得るためのトンネル形式の連続焼成炉であって、上記加熱・焼結領域への入口部分に、少なくとも入口扉及び出口扉を有する扉によって仕切られた前室が設けられ、且つ、上記加熱・焼結領域と冷却領域との間に、少なくとも入口扉及び出口扉を有する扉によって仕切られた中間室が設けられており、加熱・焼結中における前室と中間室の入口扉及び出口扉の開閉状態が、前室の入口扉を開放する際には、中間室の出口扉は開放され、前室の出口扉と中間室の入口扉は閉鎖されるように制御され、且つ、前室の出口扉を開放する際には、中間室の入口扉は開放され、前室の入口扉及び中間室の出口扉は閉鎖されるように制御されて、電磁波を連続照射しながら焼成体を連続的に得るように構成されていることを特徴とする電磁波連続焼成炉。
【請求項２】
前記加熱・焼結領域が、電磁波照射による加熱に加えて、放射及び／又は対流加熱が行われるように構成されている請求項１に記載の電磁波連続焼成炉。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁波連続焼成炉に用いられる電磁波漏洩防止装置であって、上下方向又は左右方向に移動可能な扉と、該扉の駆動手段と、該扉の周囲に設けられた電磁波の漏洩を防止するためのシールプレートとを少なくとも有する扉部と、上記扉の駆動手段を収納するための焼成炉体に密着した状態で設けられたシールボックスと、焼成炉体に設けられた扉部のシールプレートの先端部を収納させるための凹部を有するシールプレートレシーバーとを有し、且つ、上記シールプレートレシーバー内に収納されるシールプレートの先端部分の長さと、上記シールプレートレシーバーの凹部の幅及び深さのいずれもが、使用する電磁波の波長λに対して約１／４λの長さになるように構成されていることを特徴とする電磁波漏洩防止装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電磁波連続焼成炉を用い、被焼成体を前室、加熱・焼結領域、中間室、冷却領域へと順次搬送して焼成体を連続的に得る電磁波を使用した焼成体の連続焼成方法において、加熱・焼結領域の入口部分に配置されている前室の入口扉を開放する際には、中間室の冷却領域側にある出口扉を開放し、加熱・焼結領域側にある前室の出口扉及び中間室の加熱・焼結領域にある入口扉を閉鎖した状態とし、且つ、前室の出口扉を開放する際には、中間室の入口扉を開放し、前室の入口扉と中間室の出口扉を閉鎖した状態として、被焼成体への電磁波加熱を連続的に行うことを特徴とする電磁波を使用した焼成体の連続焼成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窯業材料等の無機質材料やファインセラミックス材料等で形成された被焼成体を、少なくとも電磁波（以下、マイクロ波と呼ぶ）加熱を使用した焼成手段によって焼成体とする際に用いる焼成炉及び焼成方法に関し、特に、焼成体を連続製造するためのマイクロ波連続焼成炉、マイクロ波漏洩防止装置、及びこれらを使用したマイクロ波を使用した焼成体の連続焼成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波加熱、或いは、マイクロ波加熱と他の放射及び／又は対流加熱とを併用した加熱（以下、単にマイクロ波加熱と言うときは、このマイクロ波併用加熱をも含む意である）によって行われる被焼成体の焼成は、焼成時間の短縮及び均一な焼成物の形成が可能であるため、得られる焼成体の品質の向上、生産性の向上、生産を合理化できる手段として期待が寄せられておいる。これに対して、マイクロ波加熱による焼成においては、被焼成体に均一にマイクロ波エネルギーを吸収させることが難しく、熱応力による破壊の問題があるが、近年、種々の改善がなされて実用化が図られつつある（例えば、特許文献１参照）。その一方で、上記した特許文献１にもみられるように、従来より知られているマイクロ波焼成炉は、炉内において均一なマイクロ波加熱による焼成を可能とするため、或いは炉内からのマイクロ波の漏洩を防止するため、その殆どがバッチ式の焼成炉である。
【０００３】
しかし、バッチ式の焼成炉を用いての焼成体の製造では、生産性に劣るという別の問題がある。このため、大量生産の可能なマイクロ波加熱による連続炉の開発が待望されている。マイクロ波加熱による連続炉としては、トンネル形式の連続焼成炉が知られており、例えば、廃棄物を原料とし、マイクロ波加熱によってセラミックスを焼成する方法の提案（例えば、特許文献２参照）がある。又、焼成炉内の温度制御を改善するものとして、マイクロ波加熱と、放射及び／又は対流加熱を併用することで、加熱対象物に所望の温度分布をもたらすようにした提案（例えば、特許文献３参照）がある。そして、かかる提案は、連続的な加工形態にも適用可能であるとされている。
【０００４】
ここで、マイクロ波を利用した技術における特有の課題として、マイクロ波の漏洩防止の問題が挙げられる。連続焼成炉の場合は、炉長が長いため、マイクロ波を用いた加熱・焼結部が炉の入口や出口から遠い場合には、入口や出口付近ではマイクロ波が減衰すると考えられる。しかしながら、炉の出入口を開放したままでは、マイクロ波の漏洩は避けられないため、安全性を確保するためには、焼成炉の出入口にそれぞれ１箇所ずつ扉を設け、扉を閉じた状態で、マイクロ波による焼成操作を行う必要がある。その一方で、連続的な加熱・焼結処理を行なうためには、順次、被焼成体を炉内に搬送・導入し、更には、得られた焼成体を炉内から順次、排出しなければならず、この間は、扉を開ける必要がある。
【０００５】
このため、従来のマイクロ波連続焼成炉では、扉を開ける必要のある、炉内に被焼成体を搬入する際や、或いは炉内から焼成体を搬出する際には、炉内の加熱源であるマイクロ波の電源を遮断し、扉を閉めた状態とした場合に初めてマイクロ波による加熱・焼結を行なう、間歇的な連続炉として操業しており、真の意味での連続焼成がなされているわけではなかった。このような操業方法では、得られる焼成体の品質や、炉の熱効率、生産性等において充分であるとは言い難く、実用化に向けては、改善すべき種々の問題があった。更に、先に述べたように、炉長が長く、且つマイクロ波を用いた加熱・焼結部が炉の中心にあるトンネル形式の連続焼成炉では、入口や出口付近ではマイクロ波は減衰すると考えられるが、本発明者らの検討によれば、マイクロ波がトンネル形式の炉内で多重反射を繰り返し、扉のシール部からマイクロ波の漏洩を生じる恐れがあり、この場合には、熱効率の低下の問題に加えて、安全性の確保が損なわれる恐れがある。これに対しては、連続炉の入口及び出口に、電波吸収体扉を２重に設けることについての記載がある（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献２に記載されているように、扉の設けられている場所を、連続炉で行う、乾燥、焼成、冷却からなる一連の工程の前後とした場合には、マイクロ波による加熱・焼成効率が十分に発揮されているとは言い難かった。
【０００６】
マイクロ波を利用して加熱する点で類似の技術と言える、マイクロ波加熱装置においては、従来のマイクロ波の外部漏洩を防止するためのマイクロ波フィルタの代わりに、マイクロ波加熱室の前後に予備室を設け、移動可能な二重シャッタを交互に操作することで、対象とできる被加熱物の大きさの自由度を向上させ、且つマイクロ波の外部漏洩を有効に防止し得る構造の、マイクロ波を利用した加熱炉についての提案がある（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、かかる二重シャッタは、移動可能に構成されているため、構造が非常に複雑であり、多種類の部材からなっており、加熱装置のような、対象物の温度が差程高くならない装置においては有効な手段となる可能性があるものの、本発明で目的としている窯業材料等の無機質材料や、ファインセラミックス材料からなる、少なくとも１０００℃以上の温度になる焼成体を得るための焼成炉においては、到底適用できない構造のものである。更に、特に、これらの焼成体である窯業原料やファインセラミックス製品は、熱衝撃に弱いという特徴を有するため、トンネル式の連続焼成炉内における焼結体の温度制御が、非常に重要であるという、加熱炉にはない特有の課題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−３４５５４１号公報参照
【特許文献２】
特開平８−１５７２５１号公報
【特許文献３】
特表平９−５０１５３９号公報
【特許文献４】
特開平８−２６４２７６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の課題に着目してなされたものである。即ち、本発明の目的は、マイクロ波の電源を遮断して、焼成炉内へのマイクロ波照射を停止することなく、順次搬送されてくる被焼成体に、連続的にマイクロ波を使用した焼成操作を行うことができ、しかも、マイクロ波による加熱・焼成効率を最大限に高めることができ、更に、扉部等のシール部からのマイクロ波の漏洩が抑制された安全性に優れたマイクロ波連続焼成炉を提供することにある。又、本発明の目的は、かかる優れた連続焼成炉を与えることのできるマイクロ波漏洩防止装置、及びこれらを使用したマイクロ波を使用した焼成体の連続焼成方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。即ち、本発明は、少なくともマイクロ波照射による焼結が行われる加熱・焼結領域と、焼成体を冷却するための冷却領域とを有し、被焼成体に加熱を行って、無機質材料やファインセラミックス材料で形成された焼成体を得るためのトンネル形式の連続焼成炉であって、上記加熱・焼結領域への入口部分に、少なくとも入口扉及び出口扉を有する扉によって仕切られた前室が設けられ、且つ、上記加熱・焼結領域と冷却領域との間に、少なくとも入口扉及び出口扉を有する扉によって仕切られた中間室が設けられており、加熱・焼結中における前室と中間室の入口扉及び出口扉の開閉状態が、前室の入口扉を開放する際には、中間室の出口扉は開放され、前室の出口扉と中間室の入口扉は閉鎖されるように制御され、且つ、前室の出口扉を開放する際には、中間室の入口扉は開放され、前室の入口扉及び中間室の出口扉は閉鎖されるように制御されて、マイクロ波を連続照射しながら焼成体を連続的に得るように構成されていることを特徴とするマイクロ波連続焼成炉である。更に、別の形態は、上記において、加熱・焼結領域が、マイクロ波照射による加熱に加えて、放射及び／又は対流加熱が行われるように構成されているマイクロ波連続焼成炉である。
【００１０】
又、本発明の別の実施形態は、上記のマイクロ波連続焼成炉に用いられるマイクロ波漏洩防装置であって、上下方向又は左右方向に移動可能な扉と、該扉の駆動手段と、該扉の周囲に設けられたマイクロ波の漏洩を防止するためのシールプレートとを少なくとも有する扉部と、上記扉の駆動手段を収納するための焼成炉体に密着した状態で設けられたシールボックスと、焼成炉体に設けられた扉部のシールプレートの先端部を収納させるための凹部を有するシールプレートレシーバーとを有し、且つ、上記シールプレートレシーバー内に収納されるシールプレートの先端部分の長さと、上記シールプレートレシーバーの凹部の幅及び深さのいずれもが、使用するマイクロ波の波長λに対して約１／４λの長さになるように構成されていることを特徴とするマイクロ波漏洩防止装置である。
【００１１】
又、本発明の別の実施形態は、上記のマイクロ波連続焼成炉を用い、被焼成体を前室、加熱・焼結領域、中間室、冷却領域へと順次搬送して焼成体を連続的に得るマイクロ波を使用した焼成体の連続焼成方法において、加熱・焼結領域の入口部分に配置されている前室の入口扉を開放する際には、中間室の冷却領域側にある出口扉を開放し、加熱・焼結領域側にある前室の出口扉及び中間室の加熱・焼結領域にある入口扉を閉鎖した状態とし、且つ、前室の出口扉を開放する際には、中間室の入口扉を開放し、前室の入口扉と中間室の出口扉を閉鎖した状態として、被焼成体へのマイクロ波加熱を連続的に行うことを特徴とするマイクロ波を使用した焼成体の連続焼成方法である。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下に、図面を参照しながら好ましい実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる、焼成体を連続的に得ることのできるマイクロ波連続焼成炉の構成の一例を示す概略断面図であり、図２は、図１のマイクロ波連続焼成炉を用いて焼成体を連続的に得るための工程を示した概略断面図である。又、図３は、中間室の部分を拡大した図であり、中間室及び該中間室を構成する入口扉及び出口扉を有する扉部の構造を説明するための概略断面図である。図４及び５は、扉の上部に設けられたマイクロ波の漏洩を防止するためのシールプレート、及び、該シールプレートの先端部を収納するための焼成炉体に設けられたシールプレートレシーバーの構成を説明するための概略断面図である。又、図６は、扉の側面に設けられたマイクロ波の漏洩を防止するためのシールプレート、及び、該シールプレートが収納される焼成炉体に設けられたシールプレートレシーバーの構成を説明するための概略断面図である。以下、これらの図を参照しながら、本発明のマイクロ波連続焼成炉、マイクロ波漏洩防止装置、及びマイクロ波を使用した焼成体の連続焼成方法について説明する。
【００１３】
図１中、１はマイクロ波加熱による加熱・焼結領域、４は冷却領域であり、２は、加熱・焼結領域１の入口部分に設けられた前室、３は、加熱・焼結領域１と冷却領域４との間に設けられた中間室である。又、５は、被焼成体１０を加熱・焼結領域１へと搬送する前段階として設けられた前室２への搬入テーブルであり、６は、加熱・焼結領域１でマイクロ波加熱を受けることによって得られた焼成体１０’を冷却するための冷却領域４から、外部へと搬出するための搬出テーブルである。１３は、被焼成体１０又は焼成体１０’を搬送するための搬送ローラーである。
【００１４】
図１に示されているように、本発明の連続焼成炉は、焼成体を連続的に得ることのできるトンネル式のマイクロ波連続焼成炉であって、その特徴は、マイクロ波照射による焼結が行われる加熱・焼結領域１と、焼成体を冷却するための冷却領域４とを有し、この加熱・焼結領域１への入口部分に、入口扉及び出口扉によって仕切られた前室２が設けられ、且つ、上記加熱・焼結領域１と冷却領域４との間に、入口扉及び出口扉を有する扉によって仕切られた中間室３が設けられている点にある。このように構成した理由は、マイクロ波加熱による加熱・焼結領域１における効率を最大限に確保できるようにすると同時に、先に述べたように、特に、本発明の連続焼成炉が対象としている、熱衝撃に弱いという特徴を有する窯業原料やファインセラミックス製品において、高い製品歩留りを実現するためには、トンネル式の連続焼成炉内において、マイクロ波加熱による加熱の影響を排除した状態で、所定の速度で徐々に冷却することが有効であることを見いだしたことによる。
【００１５】
即ち、上記のような構造とすることで、先ず、連続式焼成炉の入口から前室２の間で、加熱・焼結領域１に向けて徐々に炉内の温度を高くさせることができ（予熱域）、該加熱・焼結領域１の前後に扉を設けることで、マイクロ波照射における熱効率を無駄のない最高の状態とでき、これによって加熱・焼結領域１において焼結のための最高温度域を作ることが可能となる。更に、本発明者らの検討によれば、この加熱・焼結領域１の後部に、入口扉及び出口扉を有する扉によって仕切られた中間室３を設けることで、加熱・焼結領域１において行なわれているマイクロ波照射を遮断した状態で、徐々に焼結体の温度を低くするように構成すれば、上記した効率のよい加熱・焼結領域１で得られた焼結体の温度を徐々に下げることができ、これによって、所定の速度で焼結体を冷却することが可能となることがわかった。これに対して、冷却の際に、マイクロ波が照射された状態にあると、炉内の温度が上昇するとともに、焼成体への照射も継続されることとなるため、所定の速度で冷却することができなくなる。以上のように、本発明では、複雑な温度制御を要することなく、単に、加熱・焼結領域１の後部に、入口扉及び出口扉を有する扉によって仕切られた中間室３を設けるという簡易な構成によって、熱衝撃に弱いという特徴を有する焼結された、無機質材料からなる窯業原料や、ファインセラミックス製品について、優れた品質の製品を歩留りよく、容易に得ることが可能となる。
【００１６】
上記した前室２及び中間室３の入口扉及び出口扉、特に、加熱・焼結域１と冷却域４の間に位置する中間室３の入口扉及び出口扉は、長期間高温に曝されるため、高い耐熱性を実現する必要がある。マイクロ波照射による加熱を利用する本発明においては、更にこれに加えて、例え、炉体等に歪が生じたとしても、確実なマイクロ波漏洩のシールができるようにすることを要する。このため、本発明では、前室２及び中間室４の入口扉及び出口扉を、下記に述べるような構造とすることが好ましい。
【００１７】
図１中の２−１は前室の入口扉であり、２−２は、入口扉２−１を上下に移動させるための昇降装置であり、２−５は、昇降装置２−２部分から外部へとマイクロ波の漏洩が生じないようにするための、昇降装置２−２を包囲して設けられたシールボックスである。従って、該シールボックス２−５は、焼成炉体に密着して、外部へとマイクロ波の漏れない状態で設置される必要がある。２−３は前室の出口扉であり、２−４は、出口扉２−３を上下に移動させるための昇降装置であり、入口扉２−１の場合と同様に、昇降装置２−４を包囲した状態でシールボックス２−６が設置されている。
【００１８】
更に、図１中の３−１は中間室の入口扉であり、３−２は、入口扉３−１を上下に移動させるための昇降装置である。前室の場合と同様に、昇降装置３−２を包囲した状態でシールボックス３−５が設置されている。３−３は中間室の出口扉であり、３−４は、出口扉３−３を上下に移動させるための昇降装置であり、入口扉３−１の場合と同様に、昇降装置３−４を包囲した状態でシールボックス３−６が設置されている。
【００１９】
本発明においては、前室２及び中間室３を形成している上記した入口及び出口の各扉を用い、開閉操作を制御することで、加熱・焼結領域１内で照射されているマイクロ波が外部へ漏洩することを防止しつつ、順次、被焼成体１０を加熱・焼結領域１内へと搬送し、マイクロ波加熱を停止することなく連続的に焼成体１０’を製造することを可能としている。また、各扉の開閉操作によって、得られた焼成体１０’は、加熱・焼結領域１内で照射されているマイクロ波が外部へと漏洩することを防止しつつ、冷却領域４へと搬出される。尚、上記では、扉が焼成炉に対して上下に移動して扉の開閉が行なわれる実施態様を例に採って説明したが、本発明はこれに限定されず、勿論、焼成炉に対して左右に移動することによって扉の開閉が行なわれる実施態様も含まれる。
【００２０】
更に、本発明においては、上記で使用する前室２及び中間室３を構成する各扉に、加熱・焼結領域１内で照射されているマイクロ波の外部への漏洩を防止するための機構が設けられている。先ず、各扉の周囲にはシールプレートが設けられており、これに対応して、焼成炉体には、凹部を有するシールプレートレシーバーが設けられており、扉を閉じた場合に、該シールプレートレシーバーの凹部に、扉に設けられているシールプレートの先端部が収納されるように構成されている。かかる構造とすることで、加熱・焼結領域１で照射されているマイクロ波の外部への漏洩を有効に防止しているが、シールプレート及びシールプレートレシーバーの構造、及び機能については後述する。
【００２１】
尚、図１に示した例では、前室２の出入口には、入口扉２−１及び出口扉２−３の扉が設けられ、及び中間室３の出入口には、入口扉３−１及び出口扉３−３の扉が設けられ、加熱・焼結領域１に対する搬入口部及び搬出口部が、それぞれ、これら各２枚の扉を操作することで開閉できるように構成されているが、本発明はこれに限定されず、少なくとも上記の４枚の扉が確保されていればよい。従って、更に、これらの４枚の扉に加えて別の扉が設けられ、例えば、各扉を更に２重構造としてもよい。又、本発明において使用する上記した各扉は、マイクロ波透過性を有する断熱材料で形成され、その外壁は、マイクロ波が反射可能な鋼板等を使用して形成したもの等が使用できる。又、必要に応じて、冷却方式（空冷・水冷）を採用し、扉の熱に対する変形を防止する構成とすることも好ましい。
【００２２】
次に、上記で説明した各扉を開閉するタイミングについて説明する。本発明においては、無機質材料からなる被焼成体にマイクロ波加熱を行った場合に、焼成炉からのマイクロ波の外部への漏洩防止を所期の目的としているため、下記のようなタイミングで、各扉の開閉操作を行うことが必要となる。先ず、マイクロ波が連続照射されている加熱・焼結領域１の入口部分に配置された前室２の入口扉２−１を開放する際には、必ず前室の加熱・焼結領域側にある出口扉２−３が閉鎖された状態にあり、且つ、中間室３の出口扉３−３を開放する際には、少なくとも加熱・焼結領域１側にある中間室３の入口扉３−１が閉鎖された状態となるようにすることを要する。これに加えて、前室の加熱・焼結領域１側にある出口扉を開放する際には、少なくとも前室の入口扉が閉鎖され、更に、中間室の入口扉及び出口扉のいずれかが閉鎖された状態にあることが必要である。更に、中間室の入口扉を開放する際には、少なくとも中間室の出口扉が閉鎖され、且つ、前室の入口扉及び出口扉のいずれかが閉鎖された状態となるようにすることを要する。
【００２３】
図２に、本発明のマイクロ波連続焼成炉によって、被焼成体にマイクロ波加熱を行って焼成体を連続的に得る場合における、前記した前室及び中間室の各扉の開閉状態の一例を示した。図２（Ａ）〜（Ｄ）に示したように、順次、各扉を開閉していけば、被焼成体及び焼成体を、前室、加熱・焼結領域、中間室、冷却領域へと順次搬送していくための搬送ローラー１３を等速で駆動させた状態での、マイクロ波加熱による焼成体の連続製造が可能となる。勿論、本発明はこれに限定されず、焼成時間や冷却時間等を勘案して、前室、加熱・焼結領域、中間室、冷却領域における搬送ローラー１３の速度を適宜に制御すれば、加熱・焼結領域内のマイクロ波の電源を遮断することなく、順次搬送されてくる被焼成体へとマイクロ波を照射しながら、マイクロ波照射を停止することなく、連続しての焼成操作で、より効率よく、しかも品質に優れるより良好な焼成体を得ることができる。
【００２４】
次に、本発明にかかるマイクロ波連続焼成炉の各部材について説明する。本発明にかかるマイクロ波連続焼成炉は、先に述べたように、少なくとも、前室２、加熱・焼結領域１、中間室３、冷却領域４とを有するが、先ず、加熱・焼結領域１について説明する。
【００２５】
加熱・焼結領域１では、少なくとも、マイクロ波発生手段によって、停止することなくマイクロ波照射が行われ、これによって、加熱・焼結領域１に搬送されてくる被焼成体１０は、マイクロ波加熱されて焼成体１０’となる。本発明においては、加熱・焼結領域１における焼結操作を、マイクロ波加熱に加えて、放射及び／又は対流加熱が行われる別の加熱手段を用いるマイクロ波併用加熱によって行ってもよい。放射及び／又は対流加熱する手段としては、例えば、化石燃料を燃焼させる一般的な手段等が挙げられる。更に、本発明の連続焼成炉を構成する加熱・焼結領域１では、焼結操作が良好に行われ、高品位な焼成体が得られるようにするために、上記の焼結操作の前段階で、脱脂等を目的とする予備加熱等を行うことも好ましい形態である。
【００２６】
上記した少なくともマイクロ波加熱が行われる加熱・焼結領域１の構造としては、例えば、マイクロ波透過性を有する断熱壁にて囲焼され、その外壁が、マイクロ波が反射可能な鋼板等を使用して形成したもの等が使用できる。又、かかる加熱・焼結領域１の搬入口側には、先に説明したように、少なくとも入口扉及び出口扉の２枚の扉を有する前室２が設けられ、その搬出口側には、少なくとも入口扉及び出口扉の２枚の扉を有する中間室３が設けられており、被焼成体の搬入や、焼成体の搬出が行われた場合にも、加熱・焼結領域１内で連続照射されているマイクロ波が外部に漏れない構造になっている。又、図１及び２に示した例では、加熱・焼結領域１内における被焼成体１０及び焼成体１０’の搬送は全て、高温に耐えるセラミックス質の搬送ローラー１３が駆動することで行われている。
【００２７】
上記した加熱・焼結領域１を有する本発明の焼成炉で、被焼成体１０が、焼成体１０’となるまでの一連の工程について、図２を参照しながら説明する。先ず、搬入テーブル５に搬送された被焼成体１０は、続いて前室２へと搬入されるが、先に述べたように、入口扉２−１を開いて被焼成体１０を前室２へと搬送する際には必ず、加熱・焼結領域１側の前室の出口扉２−３が閉じられた状態で行われる。次に、被焼成体１０の搬入口側にある前室の入口扉２−１を閉じて、外気と前室２が完全に遮断された状態になったところで、加熱・焼結領域１側にある前室２の出口扉２−３を開けて、搬送ローラー１３によって、被焼成体１０を加熱・焼結領域１へと搬送する。次に、前室２の出口扉２−３を閉じる。このような操作を繰り返すことで、加熱・焼結領域１への搬入口からのマイクロ波の漏洩を防止しつつ、加熱・焼結領域１内へと連続して被焼成体１０を搬送することが可能となる。被焼成体１０が搬入された加熱・焼結領域１内には常にマイクロ波が照射されており、被焼成体１０には、マイクロ波が連続して均一に照射されることになる。
【００２８】
加熱・焼結領域１内に順次搬送されてくる各被焼成体１０には、上記のようにして連続した状態でマイクロ波加熱、或いはマイクロ波併用加熱が行なわれて、被焼成体１０は、ここで所定温度まで加熱焼成されて焼成体１０’となる。本発明においては、その後、加熱・焼結領域１側にある中間室３の入口扉３−１が開けられて、焼成された焼成体１０’は、一旦、中間室３内へと搬送され、その後、加熱・焼結領域１の入口扉３−１が閉じられて、加熱・焼結領域１内のマイクロ波を完全に遮断した状態で出口扉３−３が開かれて、焼成体１０’は、冷却領域４へと搬送される。冷却領域４において、焼成体１０’は、所定温度まで冷却され、その後、搬出テーブル６より外部へと搬出されて、被焼成体１０の焼成が完了する。上記の工程を順次繰り返すことによって、加熱・焼結領域１内におけるマイクロ波照射を停止することなく、マイクロ波加熱、或いはマイクロ波併用加熱による焼成体１０’の連続製造が可能となる。
【００２９】
上記のように、本発明においては、加熱・焼結領域１内では停止することなくマイクロ波照射がなされているが、この状態で、炉内からのマイクロ波の漏洩を防止するための手段について説明する。上記で述べた本発明のマイクロ波連続焼成炉では、加熱・焼結領域１において、連続してマイクロ波の照射が行われるが、加熱・焼結領域１に隣接して設けられた前室２及び中間室３を構成している入口扉及び出口扉の各２枚の扉の開閉操作のタイミングを、先に述べたように制御することによって、加熱・焼結領域１への被焼成体１０の搬入や、加熱・焼結領域１からの焼成体１０’の搬出が行われた場合にも、マイクロ波が外部へと漏洩するのを有効に防止している。本発明においては、上記した各扉の構造を、マイクロ波が外部へと漏洩しない下記に説明するような構造とすることがより好ましい。以下、その詳細を図３〜６を参照しながら説明する。
【００３０】
前室２も中間室３も、各扉の開閉構造とシール機構は同じであるので、中間室３を例に採って説明する。図３に示した例では、中間室の入口扉及び出口扉がそれぞれ１枚設けられており、加熱・焼結領域１への出口部分のマイクロ波漏洩をこれら２枚の扉によって防止している。図３は、中間室３の扉３−１及び３−３と、該扉を開閉するための駆動手段である昇降装置３−２及び３−４、該昇降装置を収納するための焼成炉体に密着した状態で設けられたシールボックス３−５及び３−６を示しているが、図３では、マイクロ波が常時照射されている加熱・焼結領域１内から得られた焼成体１０’が、中間室３へと搬送されてきた後、加熱・焼結領域１側の入口扉３−１が閉じた状態を示す一方、中間室の外部へと焼成体１０’が搬出される側の出口扉３−３は開かれており、冷却領域４へと、焼成された焼成体１０’の移動を開始した状態を示している。即ち、このようにすることで、焼成炉の加熱・焼結領域１内のマイクロ波電源を常にＯＮにした状態でも、焼成炉の出入口部である前室２や中間室３の各扉が適宜なタイミングで開閉され、この結果、加熱・焼結領域１内のマイクロ波が外部に漏洩することが有効に防止される。これにより、焼成炉の熱効率の低下を防止した状態で、焼成体を連続して製造することが可能になると共に、マイクロ波の漏洩による作業環境の悪化の問題も解決される。
【００３１】
しかしながら、上記した方式を採ったとしても、加熱・焼結領域１内で照射されたマイクロ波は乱反射するので、扉のシール部や炉体のシール部からマイクロ波が漏洩する恐れがあり、完全ではない場合が考えられる。これに対して、図４〜６に示したように、各扉の周囲を構成すれば、マイクロ波の漏洩をより完全に行うことが可能となる。図４及び５は、中間室の入口扉３−１の上部に設けたマイクロ波の漏洩防止機構であり、図６は、扉の側面に設けたマイクロ波の漏洩防止機構を示す図である。図４に従って説明すると、入口扉３−１の上部にシールプレート３−７を設け、その一方で、焼成炉体７には、該シールプレート３−７の先端部を収納することのできる凹部を有するシールプレートレシーバー３−８を設ける。
【００３２】
図４（Ａ）は、シールプレート３−７が、シールプレートレシーバー３−８の凹部に収納される直前の様子を示し、図４（Ｂ）は、シールプレート３−７が、シールプレートレシーバー３−８の凹部に収納されて、扉３−１が閉じられ状態を示す。本発明においては、図４に示したように、シールプレートレシーバー３−８の凹部内に収納されるシールプレート３−７の先端部分の長さＬと、上記シールプレートレシーバーの凹部の幅及び深さＬのいずれもが、使用するマイクロ波の波長λに対して、約１／４λの長さになるように構成することが好ましい。このような構成とすれば、マイクロ波はシールプレート３−７で反射して、それ以上は前に進むことができなくなる等して、扉と炉体との合わせ目からのマイクロ波の漏れを完全に防止することが可能となる。この結果、マイクロ波の乱反射等によって扉の上下の隙間から漏れる恐れのあるマイクロ波の漏洩が有効に防止される。
【００３３】
更に、図５に示したように、例えば、図５（Ａ）に示したように、シールプレートレシーバー３−８の凹部内に斜めの板３−９を設け、これによって扉３−１がより焼成炉体７に押し付けられる構造としたり、図５（Ｂ）に示したように、シールプレートレシーバー３−８の凹部の、外部に開放された部分に蓋３−１０ができるように、シールプレート３−７の構造を設計することも好ましい方法である。
【００３４】
通常、マイクロ波加熱で使用するマイクロ波の周波数は２，４５０ＭＨｚであるが、この場合を例に採って説明すると、シールプレート３−７の先端部分の長さＬと、上記シールプレートレシーバーの凹部の幅及び深さＬは、１／４λ＝約３０ｍｍ程度とすることが好ましい。上記で説明したように、このようにすれば、マイクロ波は、このシール部を通過していくことはできず、マイクロ波の漏洩は有効に防止される。本発明で用いる上記したような機能を有するシールプレートや焼成炉体に設けるシールプレートレシーバーは、マイクロ波を完全に遮断する、ステンレス鋼板等で形成することが好ましい。
【００３５】
図６は、扉の側面に設けたマイクロ波の漏洩防止機構を示す図であるが、扉の側面にもサイドシールプレート３−１１を設け、焼成炉体８には、サイドシールプレート３−１１の先端部が収納される凹部を有するサイドシールプレートレシーバー３−１２を設けることが好ましい。この場合も、サイドシールプレート３−１１の先端部分の長さＬと、サイドシールプレートレシーバー３−１２の凹部の幅及び深さＬのいずれもが、使用するマイクロ波の波長λに対して、約１／４λの長さになるように構成することが好ましい。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、マイクロ波の電源を遮断して焼成炉内へのマイクロ波照射を停止することなく、順次搬送されてくる被焼成体に、マイクロ波加熱により、或いはマイクロ波加熱と放射及び／又は対流加熱の併用によって、連続的に焼成操作を行なうことができ、しかも、マイクロ波加熱を高い効率で利用でき、更に、使用する各扉と焼成炉体との合わせ目等からのマイクロ波の漏洩が抑制された、熱効率のよい安全性に優れたマイクロ波連続焼成炉が提供される。又、本発明によれば、熱衝撃に弱いという特徴を有する焼結された窯業原料やファインセラミックス製品について、優れた品質の製品を歩留りよく、容易に得ることが可能なマイクロ波連続焼成炉が提供される。又、本発明によれば、かかる優れた焼成炉を与えることのできるマイクロ波漏洩防止装置、及びこれらを使用したマイクロ波を使用した焼成体の連続焼成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロ波連続焼成炉の概略断面図である。
【図２】図１に示したマイクロ波連続焼成炉を使用しての焼成体の連続製造工程を説明するための概略断面図である。
【図３】マイクロ波連続焼成炉の中間室の出入口扉の開閉状態を説明するための部分断面図である。
【図４】中間室の入口扉の上部に設けた波漏洩防止機構を説明するため部分断面図である。
【図５】中間室の入口扉の上部に設けた別の波漏洩防止機構を説明するため部分断面図である。
【図６】各扉の側壁に設けたシールプレートと、焼成炉体に設けられたシールプレートレシーバー部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１：加熱・焼成領域
２：前室
２−１：前室の入口扉
２−２：前室の入口扉の開閉装置（昇降装置）
２−３：前室の出口扉
２−４：前室の出口扉の開閉装置（昇降装置）
２−５：前室の入口扉のシールボックス
２−６：前室の出口扉のシールボックス
３：中間室
３−１：中間室の入口扉
３−２：中間室の入口扉の開閉装置（昇降装置）
３−３：中間室の出口扉
３−４：中間室の出口扉の開閉装置（昇降装置）
３−５：中間室の入口扉のシールボックス
３−６：中間室の出口扉のシールボックス
３−７：中間室の入口扉に設けたシールプレート
３−８：焼成炉体に設けられたシールプレートレシーバー
３−９：押し付け板
３−１０：蓋
３−１１：中間室の入口扉の側壁に設けられたサイドシールプレート
３−１２：焼成炉体に設けられたサイドシールプレートレシーバー
４：冷却領域
５：搬入テーブル
６：搬出テーブル
７、８：焼成炉体
１０：被焼成体
１０’：焼成体
１３：搬送ローラー
【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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【図６】
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