(57)【要約】【課題】  マイクロ波照射手段を備える高圧加熱装置において、マイクロ波照射手段の故障に基づく危険性を回避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に収納させた加熱処理物７８を高温高圧の水蒸気とマイクロ波電力との加熱媒体に晒して加熱熱処理する高圧加熱装置において、マイクロ波電力を照射するマイクロ波照射手段を備えたマイクロ波タンク６１、６２を前記した加硫缶５０とは別体に構成し、かつ、このマイクロ波タンク６１、６２を前記加硫缶５０内に配置し、これらのマイクロ波タンク６１、６２から加硫缶５０内にマイクロ波電力を照射する構成となっている。【選択図】図１
2015063055.tif 000002
【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、高圧処理容器内に収納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、
マイクロ波照射手段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に比べて小形の設備容器として別体に構成し、
かつ、このマイクロ波設備容器は、マイクロ波電力を前記高圧処理容器内に照射可能として当該高圧処理容器内に配置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器体に比べて同等の耐圧材料からなる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のマイクロ波照射窓には、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高圧加熱装置において、
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、加硫缶に収納させた未加硫ゴムを高温高圧の水蒸気に晒して加熱し、加硫処理するものが広く知られている。
図４は、第１従来例として示したこの種の高圧加熱装置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１０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１０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１０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、続いて、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。
その後、加硫したゴム製品を加硫缶１０内から取り出す。
【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を第２従来例として図５に示すが、上記した第１従来例の高圧加熱装置においてマイクロ波電力源３１とマイクロ波伝送路３２などからなるマイクロ波照射手段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は上記した第１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、表面から内部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６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、さらに、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体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ことから、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、マイクロ波照射手段を備え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回避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、高圧処理容器内に収容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、マイクロ波照射手段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に比べて小形の設備容器として別体に構成し、かつ、このマイクロ波設備容器は、マイクロ波電力を前記高圧処理容器内に照射可能として当該高圧処理容器内に配置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、前記高圧処理容器に比べて同等の耐圧材料からなる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のマイクロ波照射窓には、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の発明のいずれかの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の発明のいずれかの高圧加熱装置において、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の発明の高圧加熱装置によれば、マイクロ波設備容器が破損したとしても、高温の圧力媒体が高圧処理容器から噴出することがなく安全である。
また、第２の発明の高圧加熱装置のように、マイクロ波設備容器の容器ケースは高圧処理容器と同等の耐圧材料で形成することによって、高圧処理容器内の高圧を受けるマイクロ波設備容器がその高圧によって破損しないし、また、仮に、マイクロ波窓が破壊しても、高温の高圧媒体が高圧処理容器外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を回避することができる。
【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設備容器の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。
【００２４】
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ことができ、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】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態として示した高圧加熱装置に備える加硫缶の水平方向の断面図である。
【図２】図１上のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】上記した高圧加熱装置に備えるマイクロ波設備容器の拡大断面図である。
【図４】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５】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６】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】
【００２６】
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、本発明の一実施形態である高圧加熱装置が備える加硫缶（高圧処理容器）５０を縦断面した要部断面図、図２は図１上のＡ−Ａ線断面図である。
本実施形態の高圧加熱装置は、図５に示した従来の高圧加熱装置に比べてマイクロ波設備容器を加硫缶５０内に配置したことに特徴があり、その他は上記従来例の高圧加熱装置と同様の構成であるから、同じ部品、部材については同符号を付して説明を省略する。
【００２７】
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とから構成してある。
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。
【００２８】
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５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、排気管などが設けてある。
【００２９】
一方、本実施形態の高圧加熱装置では、加硫缶５０に比べて小形として別体に形成したマイクロ波設備容器であるマイクロ波タンク６１、６２を設け、これらのマイクロ波タンク６１、６２を加硫缶５０内に配置してある。
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、図１、図２に示す如く、一方のマイクロ波タンク６１を加硫缶５０内の一方寄りの後方部に、他方のマイクロ波タンク６２を加硫缶５０内の他方寄りの後方部に配置して支持枠６４によって支持させてある。
【００３０】
具体的には、加硫缶５０内面に固着した支持枠６４に設けて支持腕６５をマイクロ波タンク６１、６２に固着することで、これらのマイクロ波タンク６１、６２を加硫缶５０内に配置させてある。
【００３１】
マイクロ波タンク６１、６２は同構成であるので、説明の便宜上、マイクロ波タンク６１について図３に示す拡大断面図を使用して説明する。
図３は、マイクロ波タンク６１の縦断面図であり、図示する如く、このマイクロ波タンク６１は、マイクロ波電力源６６とマイクロ波伝送路６７からなるマイクロ波照射手段を内装させたタンクケース（容器ケース）６１ａから構成してある。
【００３２】
マイクロ波電力源６６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６７は、接続導波管６８、ＥＨチューナ６９、アイソレータ７０、接続導波管７１，高周波結合器７２などから構成してある。  
【００３３】
なお、ＥＨチューナ６９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７０は、マイクロ波電力源６６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６６の故障を防ぐものであり、高周波結合器７２は、マイクロ波電力源６６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６７にマイクロ波電力を導くものである。
【００３４】
上記したタンクケース６１ａは、金属材で形成した筒状のタンク本体６１ｂと、このタンク本体６１ｂの一方端にネジ止めした金属材からなるタンク蓋６１ｃとから構成してある。
そして、このタンクケース６１ａは、上記した加硫缶５０と同じ金属材で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。
【００３５】
上記したタンク蓋６１ｃの中央部に設けた孔部６１ｄには、マイクロ波伝送路６７の接続導波管６８を接続し、さらに、タンク蓋６１ｃの外面側には、孔部６１ｄに連通させた窓孔７３ａを設けたマイクロ波窓枠７３がネジ止めしてある。
このマイクロ波窓枠７３は、タンクケース６１ａと同様の金属材で形成してあり、その内面側に窓孔７３ａに沿って形成した凹形部にはマイクロ波照射窓である絶縁体７４が嵌合させてある。
【００３６】
すなわち、凹形部に嵌合させた絶縁体７４は、タンク蓋６１ｃとの間にクッション７５を介在させて挟持し、また、凹形部にはＯリング７６を設けて絶縁体７４とマイクロ波窓枠７３とを密閉させてある。
【００３７】
上記した絶縁体７４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６７から送られたマイクロ波電力が絶縁体７４を透過し、マイクロ波窓枠７３の窓孔７３ａから加硫缶５０内に放射される。
その他、図３に示すように、タンクケース６１ａ内にはマイクロ波伝送路６７を支持する支持台７７などが設けてある。
【００３８】
上記の如く構成した高圧加熱装置は、マイクロ波タンク６１、６２から加硫缶５０内にマイクロ波電力が照射されるから、加硫缶５０内に高温高圧の水蒸気が供給されれば、加硫缶５０内が高圧高温の水蒸気とマイクロ波電力との加熱雰囲気となる。
この結果、加硫缶５０に収納した未加硫ゴムや反加硫ゴムなどの加熱処理物７８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。
【００３９】
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６１、６２を加硫缶５０内に配置し、これらマイクロ波タンク６１、６２から、加硫缶５０内にマイクロ波電力を照射する構成としてあるので、マイクロ窓枠７３、７９の窓孔７３ａ、７９ａを塞ぐ絶縁体７４、８０が、例えば、加硫缶５０の圧力を受けて破壊した場合は、高温高圧の水蒸気がマイクロ波タンク６１、６２内に入り込むことになる。
なお、マイクロ波窓枠７９、窓孔７９ａ、絶縁体８０については図２に示してある。
【００４０】
したがって、万一に、絶縁体７４及び／又は８０に亀裂が発生し、また、この絶縁体７４、８０が破壊したとしても、高温高圧の水蒸気が加硫缶５０外に飛散するようなことがないから、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。
また、高温高圧の水蒸気はマイクロ波タンク６１、６２内に入り込むことで、マイクロ波照射手段としてのこれらマイクロ波タンク６１、６２の故障となるので、修理する必要がある。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、マイクロ波タンク６１、６２のタンクケースは、加硫缶５０内の高温高圧の圧力媒体に耐えられるものであればよいから、必ずしも加硫缶５０と同じ材料で形成する必要がなく、高温高圧の圧力媒体に耐え得る資材で形成することができる。
また、本発明は、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】
【００４２】
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】
【００４３】
５０  加硫缶
５０ａ  缶本体
５０ｂ  蓋体
６１  マイクロ波タンク
６１ａ  タンクケース
６１ｂ  タンク本体
６１ｃ  タンク蓋
６２  マイクロ波タンク
６６  マイクロ波電力源
６７  マイクロ波伝送路
７３  マイクロ波窓枠
７３ａ  窓孔
７４  絶縁体
７９  マイクロ波窓枠
７９ａ  窓孔
８０  絶縁体
【図１】
2015063055.tif 000003
【図２】
2015063055.tif 000004
【図３】
2015063055.tif 000005
【図４】
2015063055.tif 000006
【図５】
2015063055.tif 000007
【図６】
2015063055.tif 000008