(57)【要約】【課題】  結露による汚損や腐食に起因したマイクロ波加熱性能の低下や装置寿命の低下といった不都合の発生を防止できるマイクロ波焼成炉を得る。【解決手段】  マイクロ波を外部に漏洩させない開口部による給気口４５と排気口４７とを、マイクロ波空間３３を画成する筐体壁３５ａに装備すると共に、給気口４５からマイクロ波空間３３内のブランケット３９と筐体壁３５ａとの間の空隙４９に空気を導入し、空隙４９内を給気口４５から排気口４７に流れる対流によって空隙４９内の雰囲気を強制換気する換気手段５１を備えて、ブランケット３９内の被焼成体４２が発生した水蒸気を強制換気によって外部に排出する。【選択図】        図１
2005114297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波空間を画成する筐体壁と、前記マイクロ波空間内にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、マイクロ波を透過させると共に水蒸気を通過させて前記マイクロ波空間内に焼成室を区画形成するブランケットと、マイクロ波が外部に漏洩しない開口部を前記筐体壁に貫通形成して構成される給気口及び排気口と、前記給気口から前記筐体壁と前記ブランケットとの間の空隙に空気を導入して、前記空隙内に前記排気口に向かう対流を起こして、前記空隙内の空気を強制換気する換気手段とを備えたことを特徴とするマイクロ波焼成炉。
【請求項２】
前記給気口が、前記マイクロ波発生手段が発生したマイクロ波を前記マイクロ波空間内に導く導波管の管壁に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波焼成炉。
【請求項３】
前記換気手段は、前記マイクロ波発生手段の冷却に使用して昇温した空気を前記給気口から前記空隙内に導入することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陶磁器材料やファインセラミックス材料などで形成された被焼成体をマイクロ波加熱によって焼成して焼成体を製造するマイクロ波焼成炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、陶磁器材料やファインセラミックス材料などで形成された被焼成体をマイクロ波加熱によって焼成して焼成体を製造するマイクロ波焼成炉が提案され、既に、実用化が始まっている。
【０００３】
最近では、温度勾配の発生に起因したクラックの発生を防止するマイクロ波焼成炉として、マイクロ波空間内に焼成室を区画形成するブランケットを装備すると共に、このブランケットの内殻はマイクロ波の照射によって自己発熱する構成とし、且つ、外部からの給電によってマイクロ波空間内を加熱するヒータを追加装備した構成のもの（例えば、特許文献１参照）、或いは、マイクロ波空間内のブランケットを二重に装備した構成のもの（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平６−３４５５４１号公報
【特許文献２】特開２００２−１３０９６０号公報
【０００４】
ところで、被焼成体を素焼き或いは釉焼きした時には、被焼成体や釉薬に含まれている水分が蒸発して、水蒸気となってブランケット内に放出される。そして被焼成体から焼成室に放出された水蒸気は、ブランケットを透過してマイクロ波空間内の焼成室を区画形成するブランケットとマイクロ波空間を画成する筐体壁との空隙に拡散する。
【０００５】
マイクロ波空間内に拡散した水蒸気は、マイクロ波空間を画成している筐体壁内面に接触すると、この筐体壁内面の温度が水蒸気の温度よりも低いために、筐体壁内面で結露して筐体底部に溜まり、筐体壁内面の汚損や腐食を招く原因となる。
【０００６】
そこで、このような水蒸気の結露を原因とする不都合の発生を防止することから、図５に示すように、マイクロ波空間１内に装備されたブランケット３内の雰囲気５を焼成炉の外部に排気可能な開閉式ガス抜き機構７と、マイクロ波空間１を形成している筐体壁９ａの内面との接触によって結露して筐体底部に溜まる水を抜くためのドレン口１１とを筐体９に装備し、焼成炉の稼働中に、開閉式ガス抜き機構７やドレン口１１を手動又は自動で開閉制御するようにしたマイクロ波焼成炉２０が提案された。
【０００７】
なお、図５において、ブランケット３は、蒸気を透過可能な通気性を有すると共にマイクロ波の照射によって自己発熱する内殻３ａと、この内殻３ａの周囲を覆う断熱材製の外殻３ｂとを備えた構成で、被焼成体１３を収容する焼成室１５を画成している。また、内殻３ａを速やかに昇温させるために、内殻３ａの外面に接触してヒータ１７が装備されることもある。
【０００８】
また、マイクロ波空間１を画成している筐体壁９ａの外側には、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段であるマグネトロン２１と、このマグネトロン２１を冷却する冷却ファン２３と、マグネトロン２１の出力したマイクロ波をマイクロ波空間１内に誘導する導波管２５とが装備されている。マグネトロン２１は、導波管２５内に突出したアンテナ２１ａからマイクロ波を出射する。
【０００９】
ガス抜き機構７は、ブランケット３の内殻３ａ及び外殻３ｂを貫通して開口するガス抜き孔７ａと、ガス抜き孔７ａの開口部に略対向する位置で筐体壁９ａの一部をガス抜き用に開閉する開閉制御部７ｂとを備えている。
【００１０】
図５に示したマイクロ波焼成炉２０は、被焼成体１３が発生した水蒸気をガス抜き機構７によって外部に排出することで、ガス抜き機構７と筐体壁９ａとの間の空隙２７に残留する水蒸気量を低減して、結露の発生自体を低減させることができる。そして、筐体壁９ａの内面に接触して結露した水分は、壁面を伝って筐体底部に流下したものをドレン口１１から外部に抜き出すことで、結露が長期に渡って筐体内に残留することを防止することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上記のガス抜き機構７やドレン口１１の装備は、筐体９を貫通する部品が多く、マイクロ波の漏洩を防止する観点からマイクロ波空間１を形成する筐体９の構造が複雑化すると共に、部品点数の増加によって、製造コストの増加を招く。
【００１２】
また、焼成炉の稼働中に、ガス抜き機構７やドレン口１１を、手動又は自動で開閉制御しなければならないため、手間がかかり、取り扱い性が悪い。
【００１３】
更に、ガス抜き機構７からの水蒸気の排出は、炉内雰囲気の自然対流に任せているため水蒸気の排出効率が低く、空隙２７に残留する水蒸気が筐体壁９ａの内面に接触することによる結露の抑止効果が小さい。特に、マイクロ波空間１に連通する導波管２５内に侵入した水蒸気は、排出が難しく、導波管２５の内面又はアンテナ２１ａに接触して結露を起こしやすく、これらの導波管２５の内面、或いはアンテナ２１ａ等の結露による汚損や腐食によって、マイクロ波による加熱性能の低下や、装置寿命の低下を招く。
【００１４】
本発明は、被焼成体が焼成時に発生する水蒸気を効率良く外部に排出して結露の発生を防止して、結露による汚損や腐食に起因したマイクロ波加熱性能の低下や装置寿命の低下を防止でき、しかも、取り扱い性の向上も図れ、更に、マイクロ波空間を画成する筐体の構造の複雑化を抑えて、製造コストの低減を図ることもできるマイクロ波焼成炉の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明に係るマイクロ波焼成炉は、請求項１に記載したように、マイクロ波空間を画成する筐体壁と、前記マイクロ波空間内にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、マイクロ波を透過させると共に水蒸気を通過させて前記マイクロ波空間内に焼成室を区画形成するブランケットと、マイクロ波が外部に漏洩しない開口部を前記筐体壁に貫通形成して構成される給気口及び排気口と、前記給気口から前記筐体壁と前記ブランケットとの間の空隙に空気を導入して、前記空隙内に前記排気口に向かう対流を起こして、前記空隙内の空気を強制換気する換気手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成のマイクロ波焼成炉は、被焼成体の焼成処理時、マイクロ波空間を画成している筐体壁とブランケットとの間の空隙内の雰囲気が、換気手段によって給気口に導入される空気流により、給気口から排気口に流れる対流となって強制換気される。
【００１７】
そのため、焼成処理時にブランケット内の被焼成体が発生した水蒸気は、ブランケットを透過して、マイクロ波空間を画成している筐体壁とブランケットとの間の空隙に放出された時点で、強制換気による対流に乗って、速やかに、且つ効率よく、排気口から外部に排出され、筐体壁とブランケットとの間の空隙に残留しない。
【００１８】
従って、特に開閉式ガス抜き機構やドレン口を装備せずとも、被焼成体が焼成時に発生する水蒸気を効率良く外部に排出することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載のマイクロ波焼成炉は、請求項１に記載のマイクロ波焼成炉において、更に、前記給気口が、前記マイクロ波発生手段が発生したマイクロ波を前記マイクロ波空間内に導く導波管の管壁に設けられたことを特徴とするものである。
【００２０】
このように構成されたマイクロ波焼成炉においては、換気手段の起こす対流の基点が導波管内となって、導波管内のマイクロ波空間への開口部からマイクロ波空間内に空気が噴出される。
【００２１】
また、請求項３に記載のマイクロ波焼成炉は、請求項１または２に記載のマイクロ波焼成炉において、更に、前記換気手段は、前記マイクロ波発生手段の冷却に使用して昇温した空気を前記給気口から前記空隙内に導入することを特徴とするものである。
【００２２】
このように構成されたマイクロ波焼成炉においては、マイクロ波発生手段を冷却して昇温した空気が換気用の空気として再利用される。特に昇温された空気によって、水蒸気の蒸発を促進させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のマイクロ波焼成炉によれば、焼成処理時にブランケット内の被焼成体が発生した水蒸気は、ブランケットを透過して、マイクロ波空間を画成している筐体壁とブランケットとの間の空隙に放出された時点で、強制換気による対流に乗って、速やかに、且つ効率よく、排気口から外部に排出され、筐体壁とブランケットとの間の空隙に残留しない。
【００２４】
従って、特に開閉式ガス抜き機構やドレン口を装備せずとも、被焼成体が焼成時に発生する水蒸気を効率良く外部に排出して結露の発生を防止することができ、結露による汚損や腐食に起因したマイクロ波加熱性能の低下や装置寿命の低下といった不都合の発生を防止できる。
【００２５】
しかも、換気手段が換気に使う給気口や排気口は、開口部によって常時通気性を確保すると同時に、マイクロ波の漏洩を防止する構成のもので、従来の開閉式ガス抜き機構やドレン口のような開閉制御が必要とならない。従って、取り扱い性を向上させることができる。
【００２６】
また、開閉式ガス抜き機構やドレン口の開閉制御が不要で、その分、マイクロ波空間を画成している筐体壁を貫通する部品が削減されて、筐体壁の部品貫通部等からのマイクロ波の漏洩防止箇所が低減することから、マイクロ波空間を画成する筐体の構造の複雑化を抑えて、製造コストの低減を図ることもできる。
【００２７】
また、請求項２に記載のマイクロ波焼成炉においては、換気手段の起こす対流の基点が導波管内となって、導波管内のマイクロ波空間への開口部からマイクロ波空間内に空気が噴射される形態になるため、筐体壁とブランケットとの間の空隙の水蒸気が導波管内に流入することを、より確実に防止することが可能になる。
【００２８】
従って、導波管内面或いはマイクロ波を出力するマイクロ波発生手段のアンテナ等の結露による汚損や腐食を確実に防止することができて、マイクロ波加熱性能の低下や装置寿命の低下といった不都合の発生を防止する効力の信頼性が向上する。
【００２９】
また、請求項３に記載のマイクロ波焼成炉においては、マイクロ波発生手段を冷却して昇温した空気が換気用の空気として再利用される。そのため、構造的には、マイクロ波発生手段の冷却用ファンを、換気手段として空気を給気口に圧送するファンとしても兼用させるなど、部品の共用によって、部品点数の増加を抑えて、コストの低減を促進することができる。
【００３０】
また、マイクロ波発生手段の冷却済みの空気は、昇温しているため、水蒸気の結露を防止する点で優れると同時に、マイクロ波空間内の温度勾配を抑止する点でも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施の形態に係るマイクロ波焼成炉を詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係るマイクロ波焼成炉の第１の実施の形態の概略構成を示す縦断面図である。
【００３３】
この第１の実施の形態のマイクロ波焼成炉３１は、陶磁器材料やファインセラミックス材料からなる被焼成体をマイクロ波加熱によって焼成するもので、マイクロ波空間３３を画成する筐体３５の筐体壁（キャビティ）３５ａと、アンテナ３７ａからマイクロ波を出力するマイクロ波発生手段であるマグネトロン３７と、マイクロ波空間３３内に焼成室４１を区画形成すると共に、マイクロ波を透過させ、且つ、水蒸気を通過させるブランケット３９と、マイクロ波を外部に漏洩させないように筐体壁３５ａに貫通形成された開口部（図示略）によって構成される給気口４５、並びに排気口４７と、給気口４５から筐体壁３５ａとブランケット３９との間の空隙４９に空気を導入して、空隙４９内に排気口４７に向かう対流を起こして、空隙４９内の空気を強制換気する換気手段５１とを備えた構成である。
【００３４】
なお、図中の点線の矢印Ａは焼成室４１内の被焼成体４２の焼成によって放出された水蒸気の流動方向を示し、太線の矢印Ｂは換気手段５１によって空隙４９内に形成される対流の流動方向を示している。
【００３５】
マイクロ波空間３３を区画形成している筐体壁３５ａの内面は、マイクロ波をマイクロ波空間３３内に反射して、マイクロ波の漏洩を防止する構成となっている。
【００３６】
ブランケット３９は、蒸気を透過可能な通気性を有すると共にマイクロ波の照射によって自己発熱する内殻３９ａと、マイクロ波を透過させる特性と水蒸気を通過させる特性とを備えて内殻３９ａの周囲を覆う断熱材製の外殻３９ｂとを備た構成である。
【００３７】
外殻３９ｂの材料は、例えば、アルミナファイバーや、発泡アルミナ等が好適である。
【００３８】
給気口４５や排気口４７は、筐体壁３５ａの一部に、マイクロ波を透過させない小孔を多数貫通形成したパンチングメタル等を採用することで、容易に実現することができる。
【００３９】
本実施の形態の場合、給気口４５の装備位置は、マイクロ波空間３３の側壁を形成している筐体壁３５ａ上で、マイクロ波空間３３の底部寄りの位置である。また、排気口４７の装備位置は、マイクロ波空間３３の天井部となる筐体壁３５ａの略中央となる位置である。
【００４０】
マグネトロン３７は、マイクロ波を出力するアンテナ３７ａをマイクロ波空間３３に連通する導波管５３内に突出させた形態で、筐体壁３５ａの外側面に装備されている。
【００４１】
導波管５３の開口部に近接した筐体壁３５ａ上には、マイクロ波空間３３内の雰囲気を攪拌する攪拌羽根５５を回転伝達軸５６を介して回転駆動する駆動モータ５７が装備されている。
【００４２】
換気手段５１は、給気口４５の外側に対向配置した送風用ファン５９によって、給気口４５に空気を送り込み、空隙４９内の雰囲気に給気口４５から排気口４７に流れる対流を形成して、空隙４９内の雰囲気を換気する。
【００４３】
以上の構成のマイクロ波焼成炉３１は、焼成室４１に設置した被焼成体４２の焼成処理時、マイクロ波空間３３を画成している筐体壁３５ａとブランケット３９との間の空隙４９内の雰囲気が、換気手段５１によって給気口４５に導入される空気流によって、給気口４５から排気口４７に流れる対流となって強制換気される。
【００４４】
そのため、焼成処理時にブランケット３９内の被焼成体４２が発生した水蒸気は、内殻３９ａ及び外殻３９ｂを透過して、マイクロ波空間３３を画成している筐体壁３５ａとブランケット３９との間の空隙４９に放出された時点で、強制換気による対流に乗って、速やかに、且つ効率よく、排気口４７から外部に排出され、筐体壁３５ａとブランケット３９との間の空隙４９に残留しない。
【００４５】
従って、特に開閉式ガス抜き機構やドレン口を装備せずとも、被焼成体４２が焼成時に発生する水蒸気を効率良く外部に排出して結露の発生を防止することができ、結露による汚損や腐食に起因したマイクロ波加熱性能の低下や装置寿命の低下といった不都合の発生を防止できる。
【００４６】
しかも、換気手段５１が換気に使う給気口４５や排気口４７は、開口部によって常時通気性を確保すると同時に、マイクロ波の漏洩を防止する構成のもので、従来の開閉式ガス抜き機構やドレン口のような開閉制御が必要とならない。従って、取り扱い性を向上させることができる。
【００４７】
また、従来のような開閉式ガス抜き機構やドレン口が不要で、その分、マイクロ波空間３３を画成している筐体壁３５ａを貫通する部品が削減されて、筐体壁３５ａの部品貫通部等からのマイクロ波の漏洩防止箇所が低減することから、マイクロ波空間３３を画成する筐体の構造の複雑化を抑えて、製造コストの低減を図ることもできる。
【００４８】
なお、給気口４５の具体的な装備位置や、給気口４５に空気を導入するファンの装備形態は、上記の第１の実施の形態に示したものに限らない。
【００４９】
図２は、本発明に係るマイクロ波焼成炉の第２の実施の形態を示したものである。
【００５０】
この第２の実施の形態のマイクロ波焼成炉６１は、換気手段５１の構成要素である給気口４５を導波管５３の管壁に設けると共に、マグネトロン３７を冷却するために装備した冷却用ファン６３の送風の一部が給気口４５に導入されるように、冷却用ファン６３の装備位置を工夫したもので、それ以外の構成は、第１実施の形態と同様である。
【００５１】
第１の実施の形態と共通する構成については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことにより説明を簡略化あるいは省略する。
【００５２】
このように構成されたマイクロ波焼成炉３１においては、換気手段５１の起こす対流の基点が導波管５３内となって、導波管５３内のマイクロ波空間３３への開口部からマイクロ波空間３３内に空気が噴射される形態になるため、筐体壁３５ａとブランケット３９との間の空隙４９の水蒸気が導波管５３内に流入（逆流）することを、より確実に防止することが可能になる。
【００５３】
従って、導波管５３の内面或いはマイクロ波を出力するマイクロ波発生手段３７のアンテナ３７ａ等の結露による汚損や腐食を確実に防止することができて、マイクロ波加熱性能の低下や装置寿命の低下といった不都合の発生を防止する効力の信頼性が向上する。
【００５４】
図３は、本発明に係るマイクロ波焼成炉の第３の実施の形態を示している。
【００５５】
この第３の実施の形態のマイクロ波焼成炉７１は、第２の実施の形態のマイクロ波焼成炉６１を更に改善したもので、換気手段５１の構成要素である給気口４５を導波管５３の管壁に設ける点では第２の実施の形態と共通するが、給気口４５の装備位置が導波管５３のマイクロ波空間３３への開口部付近に変更されている。
【００５６】
更に、冷却用ファン６３からの送風でマイクロ波発生手段３７の冷却に使用されて昇温した空気を給気口４５に導くダクト７３が装備されている。マグネトロン３７を冷却して昇温した空気は、ダクト７３によって給気口４５に導かれ、図中に矢印Ｃで示すように、給気口４５からマイクロ波空間３３内の空隙４９内に供給されて、空隙４９内の雰囲気を換気する。
【００５７】
給気口４５の装備位置を変更した点と、マグネトロン３７の冷却で昇温した空気をダクト７３によって給気口４５に導くようにした点以外は、第２の実施の形態と同様の構成であり、第２の実施の形態と共通する構成については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことにより説明を簡略化あるいは省略する。
【００５８】
このように構成されたマイクロ波焼成炉７１においては、マイクロ波発生手段３７を冷却して昇温した空気が換気用の空気として再利用される。そのため、構造的には、マイクロ波発生手段３７の冷却用ファン６３を、換気手段５１として空気を給気口４５に圧送するファンとしても兼用させるなど、部品の共用によって、部品点数の増加を抑えて、コストの低減を促進することができる。
【００５９】
また、マイクロ波発生手段３７の冷却済みの空気は、昇温しているため、水蒸気の結露を防止する点で優れると同時に、マイクロ波空間３３内の温度勾配を抑止する点でも優れる。
【００６０】
図４は、本発明に係るマイクロ波焼成炉の第４の実施の形態の縦断面図である。
【００６１】
この第４の実施の形態のマイクロ波焼成炉８１は、換気手段５１の構成要素である給気口４５の装備位置は第１の実施の形態と共通にして、更に、マグネトロン３７の冷却で昇温した空気を給気口４５に導くダクト８３を追加したもので、マグネトロン３７を冷却する冷却用ファン６３が、冷却済みの昇温した空気をダクト８３内に送り込むという点では、図３の第３の実施の形態と共通である。
【００６２】
このように構成すると、換気手段５１は、マイクロ波空間３３の底部寄りに昇温した空気を導入し、導入された空気がマイクロ波空間３３内を底部から上部の排気口４７に流れる単純な対流にできるため、空隙４９内の水蒸気を排気口４７から外部に排出する動作を円滑にできるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係るマイクロ波焼成炉の第１の実施の形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るマイクロ波焼成炉の第２の実施の形態の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係るマイクロ波焼成炉の第３の実施の形態の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明に係るマイクロ波焼成炉の第４の実施の形態の概略構成を示す断面図である。
【図５】従来のマイクロ波焼成炉の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
３１  マイクロ波焼成炉
３３  マイクロ波空間
３５  筐体
３５ａ  筐体壁
３７  マグネトロン（マイクロ波発生手段）
３７ａ  アンテナ
３９  ブランケット
３９ａ  内殻
３９ｂ  外殻
４１  焼成室
４５  給気口
４７  排気口
４９  空隙
５１  換気手段
５３  導波管
６１  マイクロ波焼成炉
６３  冷却用ファン
７１  マイクロ波焼成炉
７３  ダクト
８１  マイクロ波焼成炉
８３  ダクト
【図１】
2005114297.tif 000003
【図２】
2005114297.tif 000004
【図３】
2005114297.tif 000005
【図４】
2005114297.tif 000006
【図５】
2005114297.tif 000007