(57)【要約】【課題】  被処理体を短時間で確実に乾燥させることができるマイクロ波焼成炉を得る。【解決手段】  マイクロ波を断続的に輻射して被処理体を加熱し、炉内温度が被処理体を好適に乾燥できる保温温度に到達した時点からマグネトロンをオフする毎にそのオフ時間をカウントすると共に、該オフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうか判定し、該時間を超える場合に乾燥終了とみなしてマグネトロンの輻射を停止させる。【選択図】      図３
2005298290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を輻射するマイクロ波発生器を備え、炉内に収容した被処理体を焼成するマイクロ波焼成炉であって、
炉内温度を測定する温度測定手段と、
前記マイクロ波発生器をオンオフ制御してマイクロ波を断続的に輻射させ、前記炉内温度が前記被処理体を好適に乾燥できる保温温度に達した時点からは前記炉内温度が前記保温温度を超える毎にオフするオン／オフ制御手段と、
前記炉内温度が前記保温温度に達した時点から前記マイクロ波発生器がオフされる毎にそのオフ時間をカウントするオフ時間カウント手段と、
前記マイクロ波発生器がオフされる毎にそのオフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうか判定し、前記オフ時間が前記一定時間を超える場合に前記マイクロ波発生器の輻射を停止させる輻射停止手段と、
を具備することを特徴とするマイクロ波焼成炉。
【請求項２】
マイクロ波焼成炉にて被処理体を乾燥させる乾燥工程を実行するためのプログラムであって、
炉内温度を計測する温度計測手順と、
乾燥開始と共に前記マイクロ波発生器をオンオフ制御してマイクロ波を断続的に輻射させ、前記炉内温度が前記被処理体を好適に乾燥できる保温温度に達した時点からは前記炉内温度が前記保温温度を超える毎にオフするオン／オフ制御手順と、
前記炉内温度が前記保温温度に達した時点から前記マイクロ波発生器がオフされる毎にそのオフ時間をカウントするオフ時間カウント手順と、
前記マイクロ波発生器がオフされる毎にそのオフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうか判定する判定手順と、
前記オフ時間が前記一定時間を超える場合に前記マイクロ波発生器の輻射を停止させる輻射停止手順と、
を有し、コンピュータによって前記各手順を実行させることを特徴とするプログラム。
【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処理体を焼成して焼成体を製造するマイクロ波焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
陶芸用焼成炉として、マイクロ波を利用したマイクロ波焼成炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来のマイクロ波焼成炉は、素焼きを行う素焼パターンと本焼きを行う本焼パターンとを備えており、予め乾燥された被処理体をその含水率が略０％になるまで８０〜２００℃で乾燥して、最終的に７００℃程度で焼成する素焼きを行い、この素焼き終了後に１２００℃程度の加熱温度で本焼きを行う。
なお、以降、本明細書で云う乾燥とは、所謂、生土乾燥と呼ばれるもので、被処理体の含水率を約２５％から６〜８％程度までにすることを指す。この乾燥には、これまで日陰での天日乾燥やヒータを用いた電気炉と呼ばれる専用の乾燥機等が用いられている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７５４５８号公報
【特許文献２】特開平１１−１１６３２１号公報
【特許文献３】特開２００２−８７８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のマイクロ波焼成炉においては、素焼き及び本焼きを行う機能を備えているものの、乾燥機能を備えたものはない。そのため、マイクロ波焼成炉は、電気炉に比べ焼成時間が短縮できても製品完成までには依然として長時間を要した。因みに、日陰での天日乾燥では３日〜７日程、またヒータを用いた電気炉では、約６０℃，６０％程度の高温高湿の条件下で１日程を費やす。特に、ヒータを用いた電気炉の場合は、ある一定温度まで上昇させた後、その温度での保温時間が所定時間を経過すると冷却して乾燥終了とする。そのため、被処理体の含水量が少ない場合は十分に乾燥することができるが、被処理体の形状が大きい場合や含水量が多い場合は充分に乾燥されずに処理が終了してしまうことになり、その場合には再度乾燥させる必要があり、結局は相当な時間を要してしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、被処理体を短時間で確実に乾燥させることができるマイクロ波焼成炉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】
【０００６】
上記目的は下記構成により達成される。
（１）  マイクロ波を輻射するマイクロ波発生器を備え、炉内に収容した被処理体を焼成するマイクロ波焼成炉であって、炉内温度を測定する温度測定手段と、前記マイクロ波発生器をオンオフ制御してマイクロ波を断続的に輻射させ、前記炉内温度が前記被処理体を好適に乾燥できる保温温度に達した時点からは前記炉内温度が前記保温温度を超える毎にオフするオン／オフ制御手段と、前記炉内温度が前記保温温度に達した時点から前記マイクロ波発生器がオフされる毎にそのオフ時間をカウントするオフ時間カウント手段と、前記マイクロ波発生器がオフされる毎にそのオフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうか判定し、前記オフ時間が前記一定時間を超える場合に前記マイクロ波発生器の輻射を停止させる輻射停止手段と、を具備することを特徴とするマイクロ波焼成炉。
【０００７】
（２）  マイクロ波焼成炉にて被処理体を乾燥させる乾燥工程を実行するためのプログラムであって、炉内温度を計測する温度計測手順と、乾燥開始と共に前記マイクロ波発生器をオンオフ制御してマイクロ波を断続的に輻射させ、前記炉内温度が前記被処理体を好適に乾燥できる保温温度に達した時点からは前記炉内温度が前記保温温度を超える毎にオフするオン／オフ制御手順と、前記炉内温度が前記保温温度に達した時点から前記マイクロ波発生器がオフされる毎にそのオフ時間をカウントするオフ時間カウント手順と、前記マイクロ波発生器がオフされる毎にそのオフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうか判定する判定手順と、前記オフ時間が前記一定時間を超える場合に前記マイクロ波発生器の輻射を停止させる輻射停止手順と、を有し、コンピュータによって前記各手順を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）に記載のマイクロ波焼成炉によれば、マイクロ波を断続的に輻射して被処理体を加熱し、炉内温度が被処理体を好適に乾燥できる保温温度に到達した時点からマイクロ波発生器をオフする毎にそのオフ時間をカウントすると共に、該オフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうかを判定し、該時間を超える場合に乾燥終了とみなしてマイクロ波発生器の輻射を停止させるので、被処理体を短時間で確実に乾燥させることが可能となる。すなわち、被処理体の含水量が少ない場合は、従来よりもさらに短時間で充分な乾燥が可能となり、被処理体の形状が大きい場合や含水量が多い場合でも確実に乾燥させることが可能となる。
【０００９】
上記（２）に記載のプログラムによれば、マイクロ波を断続的に輻射して被処理体を加熱し、炉内温度が被処理体を好適に乾燥できる保温温度に到達した時点からマイクロ波発生器をオフする毎にそのオフ時間をカウントすると共に、該オフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうか判定し、該時間を超える場合に乾燥終了とみなしてマイクロ波発生器の輻射を停止させるので、被処理体を短時間で確実に乾燥させることが可能となる。すなわち、被処理体の含水量が少ない場合は、従来よりもさらに短時間で充分な乾燥が可能となり、被処理体の形状が大きい場合や含水量が多い場合でも確実に乾燥させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
図１は、本発明に係るマイクロ波焼成炉の一実施の形態を示す構成図である。
【００１１】
本実施の形態に係るマイクロ波焼成炉１０は、マイクロ波を輻射して被処理体１１を加熱するマグネトロン（マイクロ波発生器）１２と、このマグネトロン１２をオン／オフ制御により駆動してマイクロ波を断続的に輻射させる駆動部１３と、断熱材１４で包囲して被処理体１１が収納される炉内の温度を測定する温度測定手段となる熱電対１５と、炉内温度をある一定の保温温度（被処理体を好適に乾燥できる温度）で保持するため、熱電対１５で計測される炉内温度と保温温度との差を検出する機能を有すると共に、炉内温度が保温温度を超えた直後からマグネトロン１２のオフ時間を監視する機能を有し、且つ該オフ時間がある一定時間（被処理体の乾燥が終了する指標となる時間）を超えた直後に駆動部１３を制御してマグネトロン１２の輻射を停止させる機能を有するマイクロコンピュータからなる制御部（オフ時間カウント手段、輻射停止手段）１６とを備えている。
なお、上記駆動部１３と制御部１６はオン／オフ制御手段としても機能する。
【００１２】
図２は、被処理体１１を乾燥させる乾燥工程におけるマグネトロン１２のオンオフ制御に対する炉内温度の時間的変化を示す波形図である。
制御部１６は、まず駆動部１３を制御してマグネトロン１２から断続的にマイクロ波を輻射させ、炉内温度を保温温度（例えば６０℃）まで徐々に昇温する。この際、駆動部１３は制御部１６によってマグネトロン１２をオン／オフさせる。炉内温度が保温温度になるまでの時間Ｔａで被処理体１１の表面の水分が蒸発する。因みに、被処理体１１の表面の水分を除去する時間Ｔａは概ね３０分位である。
【００１３】
マイクロ波の断続的な輻射により炉内温度が保温温度を超えると（時刻ｔ１）、制御部１６はその時点で駆動部１３を制御してマグネトロン１２をオフする。マグネトロン１２をオフすることで炉内温度が低下して行き、そして保温温度より低くなると（時刻ｔ２）、制御部１６は再びマグネトロン１２をオンする。この保温温度を目標としたマグネトロン１２のオン／オフ制御を繰り返し行うことで被処理体１１が徐々に加熱され、被処理体１１の内部から水分がゆっくり蒸発して行く。すなわち、マイクロ波が効率的に作用して乾燥を行う。
【００１４】
マイクロ波の特性上、水分は直ぐに加熱されるため、被処理体１１の含水量が多い時には炉内温度が頻繁に上下するが、マグネトロン１２のオン／オフ制御を行って断続的に輻射量の適正化を図ることによって、炉内の水蒸気は徐々に蒸発して、炉内温度も保温温度でやがて安定化する。
【００１５】
そして、そのままマイクロ波の断続した輻射を続けて行くと、被処理体１１内の水分が蒸発（気化）して行き、それに応じて炉内温度も上昇して行く。したがって、炉内温度が保温温度を超える時間が長くなり、必然的にマグネトロン１２をオフしている時間も長くなる。
【００１６】
制御部１６は、炉内温度が保温温度に到達してからマグネトロン１２をオフする毎にそのオフ時間をカウントする。そして、マグネトロン１２をオフしている時間がある一定時間（被処理体１１の乾燥が終了する指標となる時間）を超えると（時刻ｔ８）、その時点で乾燥の目的が達成されたとしてマグネトロン１２の駆動を停止する。図中符号Ｔｃがマグネトロン１２の１つのオフ時間を示しており、このオフ時間Ｔｃが上記した一定時間を超えると乾燥終了とみなす。因みに、被処理体１１の内部の水分を除去する時間Ｔｂは３時間位である。このようにして被処理体１１の乾燥が行われる。
【００１７】
ここで、上記乾燥工程を図３に示すフローチャートを参照して説明する。
乾燥工程を開始すると、まずマグネトロン１２をオン／オフ制御して、マグネトロン１２から断続的にマイクロ波を輻射させ、炉内温度を上げる（ステップＳ１０）。そして、炉内温度が保温温度に到達したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。
【００１８】
炉内温度が保温温度に到達していない場合（ステップＳ１１のＮｏの場合）はステップＳ１０に戻り、マグネトロン１２のオン／オフ制御を継続する。これに対して、炉内温度が保温温度に到達した場合（ステップＳ１１のＹｅｓの場合）は炉内温度を確認する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２を初めて実行する場合、即ちステップＳ１１からステップＳ１２に移行した場合は、炉内温度が保温温度（炉内温度＝保温温度）になっていることから、マグネトロン１２をオフし、マイクロ波の輻射を停止させる（ステップＳ１３）。
【００１９】
そして、マグネトロン１２のオフ時間のカウントを開始する（ステップＳ１４）。マグネトロン１２のオフ時間のカウントを開始した後、当該オフ時間が上記一定時間（被処理体１１の乾燥が終了する指標となる時間）以上かどうかを判定し（ステップＳ１５）、該時間未満である場合（ステップＳ１５のＮｏの場合）は、ステップＳ１２に戻り炉内温度を確認する。マグネトロン１２のオフ時間が上記一定時間未満で炉内温度が保温温度を下回るまではステップＳ１２〜ステップＳ１５のループを繰り返す。
【００２０】
そして、炉内温度が保温温度を下回った場合（ステップＳ１２の「炉内温度＜保温温度」の場合）は、ステップＳ１２からステップＳ１６に移行し、マグネトロン１２をオンし（ステップＳ１６）、続けてマグネトロン１２のオフ時間のカウント値をリセットする（ステップＳ１７）。すなわち、マグネトロン１２をオンした後、前回のオフ時間のカウント値をクリアする。
【００２１】
ステップＳ１６でマグネトロン１２をオンし、さらにステップＳ１７でマグネトロン１２のオフ時間のカウント値をリセットした後、再度炉内温度を確認する（ステップＳ１２）。炉内温度が保温温度以上になるまでマグネトロン１２のオン状態を継続する。
【００２２】
マグネトロン１２のオン状態を継続することで炉内温度が上昇し、炉内温度が保温温度以上になると、前回同様にマグネトロン１２をオフし（ステップＳ１３）、さらにマグネトロン１２のオフ時間のカウントを開始する（ステップＳ１４）。マグネトロン１２のオフ時間が一定時間未満で且つ炉内温度が保温温度を下回るまでの間ステップＳ１２〜ステップＳ１５のループを繰り返し、その間に炉内温度が保温温度を下回ると、ステップＳ１２、ステップＳ１６、ステップＳ１７を行う。
【００２３】
このようにして、炉内温度が被処理体を好適に乾燥できる保温温度に到達した時点からマグネトロン１２をオフする毎にそのオフ時間を計時すると共に、該オフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうか判定する。そして、マグネトロン１２のオフ時間が一定時間を超えた場合（ステップＳ１５のＹｅｓの場合）には乾燥工程を終了する（ステップＳ１８）。
【００２４】
以上のように、本実施の形態に係るマイクロ波焼成炉１０によれば、マグネトロン１２によりマイクロ波を断続的に輻射して被処理体１１を加熱し、炉内温度が被処理体１１を好適に乾燥できる保温温度に到達した時点からマグネトロン１２をオフする毎にそのオフ時間をカウントすると共に、該オフ時間が乾燥終了の指標となる一定時間を超えるかどうか判定し、該時間を超える場合に乾燥終了とみなしてマグネトロン１２の輻射を停止させるので、被処理体１１を短時間で確実に乾燥させることが可能となる。すなわち、被処理体１１の含水量が少ない場合は、従来よりもさらに短時間で充分な乾燥が可能となり、被処理体１１の形状が大きい場合や含水量が多い場合でも確実に乾燥させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
マイクロ波を利用して被処理体を焼成するマイクロ波焼成炉に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るマイクロ波焼成炉を示す構成図である。
【図２】乾燥工程におけるマグネトロンのオン／オフ制御波形と炉内温度波形を示す図である。
【図３】乾燥工程における動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１０  マイクロ波焼成炉
１１  被処理体
１２  マグネトロン
１３  駆動部
１４  断熱材
１５  熱電対
１６  制御部
【図１】
2005298290.tif 000003
【図２】
2005298290.tif 000004
【図３】
2005298290.tif 000005