(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の金属棒で構成する偏波フィルターと電波吸収体とを複数回、交互に設けた開放型金属筐体を有し、開放型金属筐体の中央部にマイクロ波エネルギーを放射する給電部を備え、被加熱物を開放型金属筐体の一方から搬入しマイクロ波で加熱後に他方より搬出するマイクロ波連続加熱炉において、電波吸収体は常温では吸収能力が優れるものの温度上昇に伴い吸収能力が劣化する性質の物と、常温では吸収能力が劣るものの温度上昇に伴い吸収能力が増加する物との両者を併用する事を特徴とするマイクロ波連続加熱炉。
【請求項２】
少なくとも加熱炉に最も近い側は温度上昇に伴い吸収能力が劣化する電波吸収体と増加する電波吸収体とを併用し、少なくとも最も遠い側は温度上昇に伴い吸収能力が劣化する電波吸収体を単独で用いる事を特徴とする請求項１に記載のマイクロ波連続加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開放型金属筐体（以下、トンネルという）を有し、トンネルの中央部にマイクロ波エネルギーを放射する給電部を備え、被加熱物をトンネルの一方から搬入しマイクロ波で加熱後に他方より搬出するトンネル式連続加熱炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波を用いたトンネル式連続加熱炉にとって被加熱物が通過するトンネルからの電波漏洩防止は昔から変わらぬ最大の課題である。一般的にはトンネル壁面付近に流水を配置する方式が主流であり、種々のアイデアが特許出願されると共に実用化もされている。しかし流水を用いるには上水道および下水道の両設備が必要であるから、設置場所の制約を受けると同時に当然ながら上下水道両方の費用負担を強いられ、さらには水が加熱される訳であるから湯垢に起因する保守業務やさらには故障等の弊害が避けられない。また断水等により水が流れない状態で炉が稼動されればマイクロ波により水が加熱され、湯となりさらには蒸気へと進み、最終的には水の配管の破裂に至る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらは全て水に起因する問題であるからその水を全く用いない方式が模索されていたが、マイクロ波の吸収能力および熱容量さらには流れ去る事による排熱等の点で、水に匹敵するような代替材料は無く、勢い大規模、複雑な構造となりかねなかった。特にフェライト等の吸収性能の優れた材質は温度特性を有し、高温になると性能低下が避けられず、逆に温度特性が平坦に近い物は小型化が困難であり、装置の大型化を招いてしまうのであった。本発明は水を用いずに小型かつ簡単な構成のトンネルを提供し、自由な場所に設置でき、小型安価なマイクロ波連続加熱炉を実現せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する為に、複数本の金属棒で構成する偏波フィルターと電波吸収体とを複数回、交互に設けたトンネルを有し、電波吸収体は常温では吸収能力が優れるものの温度上昇に伴い吸収能力が劣化する性質の物と、常温では吸収能力が劣るものの温度上昇に伴い吸収能力が増加する物との両者を併用する構成である。これによりまず偏波フィルターにより偏波、つまり一方向の波以外は遮断され弱められ、方向が揃えられた状態で電波吸収体に到達し、吸収される。温度が低い間は温度上昇に伴い吸収能力が劣化する性質の物が主に吸収し、温度が高くなると温度上昇に伴い吸収能力が増加する性質の物が主に吸収し、結果的に温度特性の小さいマイクロ波連続加熱炉ができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は複数本の金属棒で構成する偏波フィルターと電波吸収体とを複数回、交互に設けたトンネルを有し、電波吸収体は常温では吸収能力が優れるものの温度上昇に伴い吸収能力が劣化する性質の物と、常温では吸収能力が劣るものの温度上昇に伴い吸収能力が増加する物との両者を併用する構成であり、これによりまず偏波フィルターにより偏波、つまり一方向の波以外は遮断され弱められ、方向が揃えられた状態で電波吸収体に到達し、吸収される。温度が低い間は温度上昇に伴い吸収能力が劣化する性質の物が主に吸収し、温度が高くなると温度上昇に伴い吸収能力が増加する性質の物が主に吸収し、結果的に温度特性の小さいマイクロ波連続加熱炉ができる。
【０００６】
さらに本発明は少なくとも炉に最も近い側は温度上昇に伴い吸収能力が劣化する電波吸収体と増加する電波吸収体とを併用し、少なくとも最も遠い側は温度上昇に伴い吸収能力が劣化する電波吸収体を単独で用いる構成であり、炉に近い側は最も温度上昇が大きくなるので温度上昇に伴い互いに逆の特性を有する物の併用で温度特性の平坦化を図り、炉から遠い側は温度上昇が小さいので温度上昇に伴い吸収性能が劣化する物単独で十分であり、逆に特性の異なる物の併用による吸収性能低下を招かないので良好な吸収性能を有するマイクロ波連続加熱炉が実現できる。
【０００７】
偏波フィルターとしては波長の１／４程度の長さの金属ビスとナットとで針山（剣山）状の複数の金属棒を構成し、これをトンネルの上下の設けてフィルターとし、温度上昇に伴って吸収性能が劣化する電波吸収体としてはフェライトを、温度上昇に伴って吸収性能が増加する電波吸収体としては炭化珪素等の半導体を用いる。
【０００８】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【０００９】
（実施例）
図２は本発明の実施例の搬入口（操作部側）から見た左側面図（ａ）および正面図（ｂ）である。操作部１の上面には電波照射中に点灯する表示灯２が設けられ、下側にはトンネル３がある。五つのキャビテイからなる加熱炉本体４を挟んで反対側にも対称配置された出口側のトンネル３がある。加熱炉本体４の上部には側面に通風用ルーバー群が開けられた天板５、加熱炉本体両側面には同じくルーバー群が開けられた化粧板６、その下部には側面カバー７が取り付けられ、化粧板６には着脱用の取手８が固定される。
【００１０】
破線で描かれたコンベアベルト９が前記加熱炉本体４およびトンネル３内部を貫通し、加熱炉本体の下部を戻り、台形状の軌跡で回転する。コンベアベルト９の側面であって加熱炉本体４や側面カバー７で保護されていない部分はコンベア化粧板１０が設けられる。これにも取手が固定され、着脱自在であり、コンベアベルト９の裏面清掃時に取り外す。床面との接触はアジャスタボルト１１またはキャスター１２が担い、その少し上には４分割された汁受け皿１３が着脱自在に取り付けられる。
【００１１】
図１はトンネル３の断面図であり、図２に描かれた状態から、上面の保護カバーが取り除かれた、内臓むき出し状態の断面である。トンネル本体１４は加熱炉本体４の垂直な壁面板１５と、図２にも描かれているトンネル側面板１６とに挟まれた角筒である。この角筒の、加熱炉壁面板１５側の筒側面に金属ビス１７を同ナット１８で固定し、平行、ほぼ等間隔にトンネル内部に向けて並べる。
【００１２】
５本描かれた金属ビス１７の右隣りから前記側面板１６まで達する誘電体製の吸収体固定板１９が角筒の上下面に取り付けられ、この吸収体固定板１９に開けられた角孔２０に後述する方法で吸収体Ａ２１および吸収体Ｂ２２を挿入し、保持する。隣接する角孔２０の中間領域には前記金属ビス１７を固定し、前記の５本描いた金属ビスから、角孔２０、再びビス１７（ただし１本）、角孔２０の順に交互に合計５回繰り返す。右上に描かれた保護シート２２は前記コンベアベルト９と同程度の横幅を有し、縦方向の終端は複数のバネ２３で固定され、他端は炉本体４内部で炉壁面板１５とトンネル本体１４との固定用ビス２４で共締めされる。中間部分はトンネル内部、前記ビス１７の先端や吸収体固定板１９の下端に接し、トンネル側面板１６と角筒の右端面との間を通る。
【００１３】
図３は吸収体固定板１９の正面図であり、（ａ）は前記角孔２０が開いた物、（ｂ）は開いてない物である。角孔２０は図３（ａ）において９個、左から２０ｆ、２０ａ、２０ｇ、２０ｂ、同ｈ，同ｃ、同ｉ、同ｄおよび孔ではなくスリットであるが２０ｅとを設ける。（ａ），（ｂ）共に上部には四つの鍵形状部２５を設け、この部分を図１のトンネル本体１４上下面に開けたスリット（図示せず）に勘合させ、固定する。
【００１４】
図４は吸収体固定板１９と吸収体２１または２２との関係（保持方法）を示す平面図である。吸収体２１または２２の長さの半分程度の間隔で角孔の開いた吸収体固定板１９ａを並べ、両者の角孔２０に吸収体２１または２２を貫通させ、角孔の無い固定板１９ｂは吸収体２１または２２の長さより若干広い間隔に吸収体を挟む状態で固定する。本図で示した如く、電波吸収体は吸収固定板１９ｂで分断されるものの複数個用いられ、トンネル３の横幅いっぱいに広がる。同様に金属ビス１７もトンネルの横幅いっぱいに分布する。ビス１７と吸収体２１または２２とは互いに垂直をなす。
【００１５】
図５は以上の構成で実施例を作り、電波漏洩を測定した結果を示すグラフである。電波吸収体Ａ２１としてフェライトを用いる。フェライトは電波無響室の壁面材料にも用いられる程度に電波を良く吸収する事が知られているが、同時にキューリー点が存在し、その温度以上では磁気的性質を失い、電波吸収性能も大幅に低下する。それ以下であっても温度上昇に伴い性能低下は避けられない。電波吸収体Ｂ２２として半導体、例えば炭化珪素を主成分とするセラミックを用いる。炭化珪素はサーミスターの材料にも用いられている様に温度上昇に伴い電気抵抗が減少する。従って適当な混合比率、焼成条件で成型すれば自ずと温度上昇に伴い電波吸収性能が増大する特性が得られる。ただし低い温度では十分な吸収性能があるとは言えない。
【００１６】
まずイＡＡＡＡＡは図３の角孔２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄおよび２０ｅの全てに吸収体Ａ２１を挿入した状態の時間経過と電波漏洩との関係である。当初は最も漏洩が少なく、温度上昇後は最大となっている。ロのＢＢＢＢＢは同様に２０ａから２０ｅの全てに吸収体Ｂ２２を挿入した場合の漏洩である。初期は最大であるが温度上昇後には前記イより小さくなる。ハおよびニはＡＢ両者を組み合わせた場合であり、ハＢＢＡＡＡは角孔２０ａおよび２０ｂに吸収体Ｂ２２を、２０ｃから２０ｅまでには吸収体Ａを搭載した場合である。結果的に初期（低温時）はロより少なく、高温時にはイより少なく、改良されたと言える。ニＢＢＢＢ／ＡＡＡＡＡは２０ｆ，２０ｇ，２０ｈおよび２０ｉに吸収体Ｂを、２０ａから２０ｅまでの五つの角孔には吸収体Ａ２１を搭載した場合であり、温度上昇に伴う変化は最も小さい。ホＢＢ／ＡＡＡＡＡまたはＢＢＡＡ／ＡＡＡＡＡは吸収体Ｂ２２を角孔２０ｆ、および２０ｇに搭載し、２０ａから２０ｅまでに吸収体Ａ２１を搭載したものまたはこれに加え、２０ｈおよび２０ｉにも吸収体Ａ２１を搭載した場合であり、当初も２番目に少なく、温度上昇後には最も小さな値となっている。
【００１７】
横軸は時間または温度と記載してあるが例えば長時間放置された後に空焼き状態で長時間運転し、温度飽和した場合を想定する。全ての吸収体の温度は当初室温（常温）であるが時間経過に伴い単調増加し、最終的に飽和温度に到達する。その時の吸収体の温度は角孔２０ａに搭載された物が最高であり、２０ｂ、２０ｃと順次低下し、２０ｅが最低と考えられる。また電波漏洩値は単なる大小の相対値である。トンネルの長さ、トンネル開口の高さ、炉に供給されるマイクロ波電力、その他各要素の寸法等の設計により絶対値は大きく左右される。
【００１８】
図５に示した全温度領域についての差をみると一種類の吸収体のみを搭載したイおよびロよりもそれ以外の併用搭載であるハ、ニおよびホの方が漏洩が小さい。なかでもホは最も小さいので図１にベスト姿態として描いた。
【００１９】
多数の金属ビスで構成された剣山（針山）状部分を電波が通過するとビスと垂直方向の電界のみが通過し、平行方向成分は減衰する。これは電磁気学の初歩の教えである『電界は金属表面では面と垂直成分のみ存在する』為である。波の方向に偏りが発生するから偏波であり、一部分のみが通過するのであるから一種のフィルターである。その結果次の吸収体に到達する電力はこのフィルターを通さない場合と比較して減少する。
【００２０】
吸収体は前述の如くビスと垂直であるから電界とは平行である。同じくマイクロ波工学の教科書に記載されているファラデー型アイソレーターの動作原理によれば電界と吸収体とが垂直の場合には殆ど吸収されないが平行の場合は良く吸収されるので、本実施例の場合には良好に吸収される。吸収体に吸収され残った電波の方向は一様ではないから、一列ながら再び針山フィルターを通し、電界の方向を整え、次の吸収体に供給するのである。これを複数回繰り返す事により十分小さな漏洩値に低減する訳である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば水を用いる事なしに簡単な構造の小型のマイクロ波連続加熱炉が構成でき、設置場所不問、水道代不要、湯垢に対する保守不要の小型、高信頼性マイクロ波連続加熱炉が実現できると言う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例のトンネル部分の断面図
【図２】  （ａ）同トンネル部分の左側面図
（ｂ）同トンネル部分の正面図
【図３】  （ａ）同孔開き吸収体固定板の正面図
（ｂ）同孔なし吸収体固定板の正面図
【図４】  同吸収体と吸収体固定板との関係を示す平面図
【図５】  同時間または温度と電波漏洩値との関係を示す特性図
【符号の説明】
３  トンネル
１７  ビス（金属棒）
２１  電波吸収体Ａ
２２  電波吸収体Ｂ
【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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