(57)【要約】      （修正有）【課題】容器からのマイクロ波漏えいを抑制することが可能な、マイクロ波照射手段及び撹拌手段を備える加熱混合機を提供する。【解決手段】撹拌手段３０は、前記容器の底面２６を挿通して設けられる回転軸３１と、回転軸３１に取り付けられる羽根部材（下部羽根部材３２、上部羽根部材３３）を備え、底面２６の下方に設けられた軸封箱５０において、回転軸３１の一部がマイクロ波吸収部材７５で覆われている。下部羽根部材３２は、底面２６と向かい合う面に、チョーク構造を備えている。または、軸封箱５０に回転軸３１を包囲する内周面が形成され、内周面がチョーク構造を備えている。回転軸３１の軸封手段として、ガスシールが使用されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の処理物を加熱するマイクロ波照射手段と、前記処理物を混合する撹拌手段とを備えている加熱混合機であって、
前記撹拌手段は、前記容器の底面を挿通して設けられる回転軸と、該回転軸に取り付けられる羽根部材とを備え、
前記底面の下方に設けられた軸封箱において、前記回転軸の一部がマイクロ波吸収部材で覆われていることを特徴とする加熱混合機。
【請求項２】
前記羽根部材が、前記底面と向かい合う面に、チョーク構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加熱混合機。
【請求項３】
前記軸封箱に前記回転軸を包囲する内周面が形成され、該内周面がチョーク構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加熱混合機。
【請求項４】
前記軸封箱における軸封手段が、ガスシールであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の加熱混合機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内の処理物にマイクロ波を照射して加熱するとともに、撹拌混合を行う加熱混合機に関し、特に、容器から漏えいするマイクロ波の抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ダム貯水池などで発生する高含水率のシルト物質を乾燥及び混合造粒する加熱混合機が紹介され、容器内の処理物を加熱するマイクロ波照射手段と、処理物を混合する撹拌手段とを備えることが記載されている。撹拌手段は、容器の底面を挿通して設けられる回転軸と、この回転軸に取り付けられる羽根部材とを備えている。このような加熱混合機では、通常、バッチ処理（回分処理）が行われている。
そして、８０℃の加熱媒体を用いるジャケットのみで処理する場合よりも、マイクロ波加熱を併用することによって処理時間を短縮できることが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、混合廃プラスチックを再利用するために脱塩処理を行う装置が記載され、ジャケットを備える加熱混合機が紹介されている。そして、還元性雰囲気で撹拌混合しながら、２５０℃以上の温度で２〜３時間保持することが記載されている。
反応を伴う樹脂の処理では、滞留時間を長くする必要があるために、加熱混合機の使用が優れていると考えられる。そして、ジャケットによる加熱に加えて、マイクロ波加熱を併用することが好ましいと考えられる。
【０００４】
しかしながら、金属容器内に高電力のマイクロ波を導入した場合、放電やマイクロ波の漏えい等のトラブルが発生する。
例えば、２つの金属が近接したり、鋭角状の金属片等が存在したりすると、放電が発生して周囲の部品が破損する。特に、容器に設けられた処理物の投入口や排出口、容器の蓋などでは、フランジ間に隙間を生じ易く、放電やマイクロ波の漏えいが起こり易い。
このようなフランジ部におけるトラブルは、フランジ間の接触（導通）性を改善することで比較的簡単に対応することができる。
【０００５】
より深刻な問題は、容器内を撹拌する回転軸が貫通している軸封部近傍の隙間における漏えいである。すなわち、回転軸と軸孔との隙間からマイクロ波が漏えいする。
特に、高速撹拌を行う場合には、回転軸と容器との導通性を改善することが難しいために、この問題の解決手段を示唆した文献は見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４６５９８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７８３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、容器内の処理物にマイクロ波を照射して加熱するとともに、撹拌混合を行う加熱混合機であって、容器からのマイクロ波漏えいを抑制し、容器およびその近傍で放電による部品の破損を起こさない加熱混合機を提供することにある。特に、回転軸と軸孔との隙間から外部へ漏えいするマイクロ波を減衰・抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、容器内の処理物を加熱するマイクロ波照射手段と、前記処理物を混合する撹拌手段とを備えている加熱混合機であって、前記撹拌手段は、前記容器の底面を挿通して設けられる回転軸と、該回転軸に取り付けられる羽根部材とを備え、前記底面の下方に設けられた軸封箱において、前記回転軸の一部がマイクロ波吸収部材で覆われていることを特徴としている。
【０００９】
そして、前記羽根部材は、前記底面と向かい合う面に、チョーク構造を備えている構成とすることができる。
また、前記軸封箱に前記回転軸を包囲する内周面が形成され、該内周面がチョーク構造を備えている構成とすることができる。
さらに、前記軸封箱における軸封手段が、ガスシールである構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の加熱混合機は、回転軸の一部がマイクロ波吸収部材で覆われている構造によって、回転軸と軸孔との隙間に漏れ込んだマイクロ波が大きく減衰され、その先にある部品が破損するような放電を防ぎ、外部に漏えいするマイクロ波を大幅に減少させることができる。
また、マイクロ波がマイクロ波吸収部材に到達する前に、チョーク構造を通過する構成とすることが可能であり、マイクロ波吸収部材に流れ込むマイクロ波を、予め減衰させることも可能である。
したがって、処理物のマイクロ波加熱と撹拌混合とを問題なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の加熱混合機の一例を示す容器周りの概念図である。
【図２】マイクロ波照射手段の一例を示す概念図である。
【図３】撹拌手段の一例を示す概略断面図である。
【図４】羽根部材に形成されたチョーク構造の一例を示す概略断面図及びＸ−Ｘ矢視概略図である。
【図５】回転軸を包囲するマイクロ波吸収部材及びガスシールの構成を示す概略断面図である。
【図６】環状体に形成されたチョーク構造の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一例である加熱混合機１０の概要を示すために、容器２０周辺の概略構成を示した概念図である。
加熱混合機１０は、容器２０内の処理物を加熱するマイクロ波照射手段８０と、処理物を混合する撹拌手段３０とを備えている。
【００１３】
容器２０は、容器保持台６０と一体に架台１１の上に載置され、電動機１２と並置されている。容器２０の上部には、処理物の供給口２１及びマイクロ波の導入口２３を備え、下部には処理物の排出口２２を備えている。
加熱混合機１０はバッチ処理を行う場合の構成であるが、本発明では、連続処理を行う構成とすることもできる。
【００１４】
マイクロ波照射手段８０は、処理物の加熱に適したマイクロ波を供給する手段であり、マイクロ波は、導波管８５を伝播して加熱混合機１０に導かれ、導入口２３から容器２０の内部に入り、処理物を加熱することができる。
【００１５】
撹拌手段３０は、容器２０内の下部に設けられている。そして、電動機１２の回転力が架台１１の内部に収納されている伝達手段を介して撹拌手段３０を回転し、処理物を混合するようになっている。回転数は可変とすることが好ましい。
【００１６】
なお、加熱混合機１０では、マイクロ波照射による加熱の他に、ジャケットからも容器２０内の処理物を加熱することが可能であり、加熱媒体である加熱油の入口１４及び出口１５を備えている。また、軸封手段としてガスシールが使用されており、ガスの入口１６を備えている。
【００１７】
図２は、マイクロ波照射手段８０の一例を示している。
マイクロ波照射手段８０は、マイクロ波を発生させるマグネトロンを備える発振器８１、反射波から発振器８１を保護するためのアイソレータ８２、インピーダンス整合を調整し電力を効率よく伝えるチューナ８３などを備え、導波管８５によって容器２０内にマイクロ波を伝播させることができる。
【００１８】
図３は、撹拌手段３０の態様を、容器２０の下部、軸封箱５０及び容器保持台６０とともに示している。
撹拌手段３０は、容器２０の底面２６を挿通して設けられる回転軸３１と、回転軸３１に取り付けられる２つの羽根部材、すなわち、下部羽根部材３２及び上部羽根部材３３を備えている。
【００１９】
容器２０は垂直な軸線を備える円筒状であって、内部に投入された処理物に対して加熱処理及び混合処理が行われる。
容器２０の周壁は、内壁２５と外壁（ジャケット）２７によって二重に形成され、断面が環状の流路に加熱媒体を流すことによって、処理物を加熱することができる。
【００２０】
回転軸３１は、軸受６１を介して容器保持台６０に取り付けられている。図３では１個の軸受６１のみを示しているが、実際には２か所で軸支している。
回転軸３１は、容器保持台６０において垂直に保持されており、容器２０の底面２６の中央を挿通しているので、撹拌手段３０は、容器２０の下部中央において回転可能に位置することになる。
【００２１】
容器２０の下部には、回転軸３１の軸封箱５０が取り付けられ、回転軸３１と軸孔との隙間を保護するようになっている。すなわち、容器２０内の処理物が隙間に流入することを防止するとともに、外部から隙間を通して容器２０内に異物が混入することを防止している。
軸封は、グランドシールとすることも可能であるが、粉体を取り扱う場合には、隙間にガスを流して運転するガスシールとすることが好ましい。
ここでは、軸封箱５０の上面部分を含めて、容器２０の底面２６と称することにする。底面２６は、軸封箱５０の部分と容器２０の部分とで段差を生じないことが好ましい。
【００２２】
加熱混合機１０では、回転軸３１と軸孔との隙間からマイクロ波が漏えいするのを抑制するために、３つの手段を備えている。図４で説明するチョーク構造７０と、図５で説明する高次モード減衰セクション７３及びマイクロ波吸収部材７５である。
【００２３】
図４に示すように、下部羽根部材３２は、回転軸３１が挿通するボス部３２ａと、一対の羽根部３２ｂによって一体に形成されている。
ボス部３２ａの下面３６は、水平に位置する円形の面であって、容器２０の底面２６と向かい合う面になっている。回転軸３１と軸孔の隙間から漏えいするマイクロ波は、その前に、ボス部３２ａの下面３６と容器２０の底面２６との間の隙間を、外周側から中心の方向に向かって進行することになる。
【００２４】
ボス部３２ａの下面３６には、チョーク構造７０が形成されている。
すなわち、チョーク構造７０は、漏えいしようと進行するマイクロ波が、ボス部３２ａの下面３６でチョーク溝７１からの反射波と打ち消し合うように形成された手段である。具体的には、ボス部３２ａの外周から距離Ａの位置に、円形の溝状に、溝幅Ｂのチョーク溝７１が深さＣに形成され、さらに、ここから中心に向かって一定の幅Ｄで形成されている。
なお、幅Ｄは、チョーク溝７１から外側に向かって形成することも可能であり、また、幅Ｄを不要とすることもできる。これらの具体的な寸法は、周波数とボス部３２aの大きさなどから決定される。
【００２５】
チョーク構造７０を形成するチョーク溝７１については、溝の中に異物が付着することを防止することが好ましく、チョーク溝７１を絶縁体によって閉塞することが好ましい。
絶縁体としては、加工が容易であり、比誘電率の低いＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が優れている。
【００２６】
図５は、軸封箱５０に形成された高次モード減衰セクション７３、及びマイクロ波吸収部材７５を示している。
すなわち、軸封箱５０には、回転軸３１を包囲する内周面５１が形成され、回転軸３１と内周面５１の間の隙間ｙが、意図的に長く形成されて高次モード減衰セクション７３を形成している。ここで隙間ｙは、明確に示すために、実際よりも大きく図示している。
ここに漏れ込むマイクロ波は、回転軸３１と軸孔の径によって同軸線路の基本モードであるＴＥＭ以外の様々なモードで伝播するが、高次モード減衰セクション７３を形成することによりＴＥＭ以外のＴＥ１１などの高次モードを、導波管のカットオフによる効果で減衰させることが可能である。
【００２７】
また、軸封箱５０において、回転軸３１の一部がマイクロ波吸収部材７５によって覆われている。
すなわち、円筒状に形成されたマイクロ波吸収部材７５の中を、回転軸３１が貫通するように形成されている。そして、回転軸３１とマイクロ波吸収部材７５の周壁面との間についても、上記と同様に隙間ｙで図示している。
この構成によって、隙間ｙを通過するマイクロ波を吸収し、外部への漏えいを抑制することができる。マイクロ波吸収部材７５は複数個であっても良く、総体積が大きいほど、マイクロ波漏えいの抑制効果が大きい。
マイクロ波吸収部材７５としては、吸収効率が良く難燃性であるＳｉＣ（炭化珪素）が優れている。
【００２８】
図５には、ガスシールの態様についても記載している。ガスとしては、空気が一般的であるが、不活性雰囲気が要求される処理においては、窒素ガスやアルゴンガスなどが使用される。
ガスの流通路は、供給口５５から回転軸３１に至る流路ｘ、回転軸３１とマイクロ波吸収部材７５との隙間ｙ、ボス部３２ａの下面３６と容器２０の底面２６との間の隙間ｚを経て、容器２０の内部に供給される。
【００２９】
ガスの流れを制限するために、軸封箱５０にはオイルシール５２及びシールリング５３が設けられている。
容器２０内に供給されたガスは、図示していない排気口から排出されるが、その流路には、マイクロ波の漏えいを防ぐための多孔板、及び微粉を捕集するためのフィルター等が設けられている。
【００３０】
次に、図６により、図５に示したチョーク構造７０と高次モード減衰セクション７３とを入れ替えて配置した場合を示す。
すなわち、ボス部３２ａの下面３６が、容器２０の底面２６と隙間ｚで位置する部分に高次モード減衰セクション７３を形成し、軸封箱５０の回転軸３１を包囲する内周面５１に、チョーク構造７０を形成している。
【実施例】
【００３１】
本発明の加熱混合機１０を用いて樹脂混合物を溶解する試験を行った。
容器２０の容量は約２０リットルであり、ジャケットに１２０℃の熱媒体を供給した。撹拌手段３０の回転数は１分間に４２０回転であり、ガスシールには空気を用いた。
【００３２】
処理物として、ＳＩＳ１１００ｇと流動パラフィン９００ｇからなる混合物２０００ｇを使用した。
ここで、ＳＩＳは、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体である。
【００３３】
使用したマイクロ波の出力３．０ＫＷに対して、回転軸３１周辺からのマイクロ波漏えい量は、最大で０．４ｍＷ／ｃｍ２程度であり、安全性に問題ないことが確認された。
また、放電による部品の損傷は全く見られなかった。
【００３４】
溶解試験は、バッチ処理を連続して行う場合を想定して行い、容器２０内が既に高温となっている２番目以降のバッチ処理について、処理物の投入から品温が１４０℃に達するまでの時間を測定した。
加熱方法を変えて行った試験の３つの結果を示す
（１）マイクロ波加熱及びジャケット加熱を併用した場合  ……  ６．５分
（２）マイクロ波加熱のみの場合      ……  １６分
（３）ジャケット加熱のみの場合      ……  ３７分
【００３５】
以上の結果、マイクロ波を利用する加熱方法では、従来の熱伝達による加熱と異なり、処理物を内部から加熱するために急速な加熱が可能であり、ジャケット加熱を併用することによって経済的な加熱混合処理が可能であることが確認された。
このため、廃プラスチックの再利用などにおいて、本発明の加熱混合機が非常に有効であることが確認された。
【００３６】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計変更は、本発明に含まれる。
例えば、図３に示した撹拌手段３０についても、様々な態様が考えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：  加熱混合機
２０：  容器
２６：  底面
３０：  撹拌手段
３１：  回転軸
３２：  下部羽根部材
５０：  軸封箱
５１：  内周面
７０：  チョーク構造
７５：  マイクロ波吸収部材
８０：  マイクロ波照射手段
【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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