JP3999070B2 - マイクロ波焼成炉 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波加熱によりセラミックス等の被焼成物を焼成するマイクロ波焼成炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、マイクロ波加熱によってセラミックスを焼成する技術が開発され、種々の提案がなされている。例えば、特許第2654903号においては被焼成体をマイクロ波焼成炉内で予熱し、炉内温度と被焼成体の表面温度との差を制御しながらマイクロ波によりセラミックスを焼結する方法が開示されている。この際、被焼成体にマイクロ波を効率よく吸収させるために、マイクロ波焼成炉の断熱部材としてマイクロ波の吸収の少ないセラミックスファイバーボードが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記マイクロ波焼成炉は焼成段階で断熱部材であるセラミックスファイバーボードが被焼成物等の重量により変形し、被焼成物が沈み込んでしまうという課題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、焼成時に断熱部材が変形しない構造のマイクロ波焼成炉を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、マイクロ波焼成炉での焼成工程において、被焼成物などの重量により断熱部材が変形する原因について鋭意検討を重ねた。その結果、断熱部材としてのセラミックスファイバーボードの高温強度が低いため、焼成時に被焼成物などの重量に耐えきれず変形するためであるとの結論を得た。
そこで、このような課題を解決するためにさらに検討を重ねた結果、内側断熱部材の底下面と外側断熱部材の底上面の間に多孔質セラミックスを設置することが有効ではないかとの知見に基づいて本発明を完成したものである。
【０００５】
すなわち、上述した本発明の目的は、被焼成物が収容される炉本体と、マイクロ波を発振して前記炉本体に導くマイクロ波発生手段とを具備するマイクロ波焼成炉において、前記炉本体は、少なくとも二重の断熱部材を有し、かつ、内側断熱部材の底下面と外側断熱部材の底上面の間に気孔率５０〜９５％の多孔質セラミックスを具備することを特徴とするマイクロ波焼成炉によって達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、被焼成物が収容される炉本体と、マイクロ波を発振して前記炉本体に導くマイクロ波発生手段とを具備するマイクロ波焼成炉において、前記炉本体は、少なくとも二重の断熱部材を有し、かつ、内側断熱部材の底下面と外側断熱部材の底上面の間に気孔率５０〜９５％の多孔質セラミックスを具備するマイクロ波焼成炉を提案している。
【０００７】
本発明において、前記多孔質セラミックスの気孔率を５０〜９５％とした理由は、多孔質セラミックスの気孔率が５０％未満の場合は、多孔質セラミックスの断熱効果が小さいために、外側断熱部材に被焼成物などの発熱物からの熱が伝導し、断熱部材が熱変形し易くなり好ましくないからである。
また、多孔質セラミックスの気孔率が９５％を越えて大きい場合は、マトリックス部分のセラミックスが少ないため多孔質セラミックス自体の強度が小さく、さらに耐荷重が小さくなるため好ましくない。
【０００８】
ここで、多孔質セラミックスの製造方法としては公知の有機物とセラミックス粉末からなる成形体を焼結しても得られるし、公知の有機物多孔体にセラミックス原料スラリーを含浸させたものを乾燥後に焼結しても得られる。また、ハニカム状の多孔質セラミックス板から所望の形状のものを切り出して用いても良い。
【０００９】
次に、前記炉本体としては、被焼成物の配置空間の外側に少なくとも二重の断熱部材を有し、最内側の断熱部材のマイクロ波吸収特性が被焼成物のマイクロ波吸収特性と同じまたは近似しているものを用いることが好ましい。その理由は、これにより、被焼成物の外部と内部との温度差を小さくして均一に焼成することができるからである。また、外側の断熱部材は比熱の小さいものを用いることがさらに好ましい。
【００１０】
以下、本発明のマイクロ波焼成炉の概略構成を示す断面図である図１を用いて、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
マイクロ波焼成炉１は、ステンレス鋼からなる箱状の炉本体２と、炉本体２の外側に設けられたマイクロ波発信器３と、マイクロ波を炉本体２内に導く導波管４、炉本体２内でマイクロ波を攪乱するマイクロ波攪乱器５とを備えている。
【００１１】
炉本体２の内部には、外側断熱部材６および内側断熱部材７の２つの断熱部材が設けられており、内側断熱部材７に囲まれた空間が被焼成物Ｓが配置される被焼成物配置空間となっている。
内側断熱材７としては、マイクロ波吸収特性が被焼成物Ｓと同じかまたは近似している材料が用いられ、典型的には、被焼成物Ｓと同じ材料が用いられる。
また、外側断熱部材６としては、好ましくはマイクロ波の吸収が少なく、かつ比熱の小さい材料が用いられ、例えば、セラミックスファイバーボード等が用いられている。
多孔質セラミックス８は、内側断熱部材７の底下面と外側断熱部材６の底上面の間に設置される。
【００１２】
このように構成されるマイクロ波焼成炉１においては、まず、図示しない炉蓋を開けて炉本体２内に被焼成物Ｓを配置し、次いで炉蓋を閉じ、焼成処理を開始する。
焼成工程で、マイクロ波発振器３の出力を上昇させて所定の速度で炉本体２内の被焼成物Ｓの温度を上昇させ、被焼成物Ｓの材質に応じた温度で所定時間保持する。これにより、所望の焼結体が得られる。
ここで、炉本体２内には内側断熱部材７としてマイクロ波吸収特性が被焼成物Ｓのマイクロ波吸収特性と同じまたは近似している材料を用いれば、焼成の際の被焼成物Ｓの内部と外部との温度差が小さく、均一に焼成することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施例と比較例により本発明を具体的に説明する。
炉本体の内部には、外側断熱部材および内側断熱部材の２つの断熱部材を設け、このうち内側断熱部材としては表１に示した被焼成物と同じ材質の焼結体からなる断熱部材を配置し、外側断熱部材としては、セラミックスファイバーボードを配置した。次に、内側断熱部材の底下面と外側断熱部材の底上面の間に多孔質セラミックスを設置した。
ここで、多孔質セラミックスの材質と多孔率しては表１の実施例１〜３および比較例１〜２に示したものを用いた。また、表１に示した材質と形状からなる成形体を被焼成物として、表１に示した加熱温度と保持時間で焼成処理を行った。
このようにして、外側断熱部材として配置したセラミックスファイバーボードの多孔質セラミックスと接している部分に変形が起こるかどうかの評価を行った。
【００１４】
【表１】
（実施例の評価結果）
実施例１〜３に示した多孔質セラミックスを用いた場合は、外側断熱部材として配置したセラミックスファイバーボードには変形は生じなかった。
【００１６】
（比較例の評価結果）
これに対して、多孔率が本発明の範囲外で９７％と大きい多孔質セラミックスを用いた比較例１では、多孔質セラミックス自体が破損した。
次に、多孔率が本発明の範囲外で４０％と小さい多孔質セラミックスを用いた比較例２では、被焼成物などの発熱物からの熱伝導が大きいため、外側断熱部材として配置したセラミックスファイバーボードが変形した。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にて開示したように内側断熱部材の底下面と外側断熱部材の底上面の間に多孔質セラミックスを具備するマイクロ波焼成炉とすることにより、外側断熱部材の変形が発生せずに被焼成物を焼成できるマイクロ波焼成炉を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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】
１；マイクロ波焼成炉
２；炉本体
３；マイクロ波発振器
４；導波管
５；マイクロ波攪乱器
６；外側断熱部材
７；内側断熱部材
８；多孔質セラミックス
Ｓ；被焼成物
Claims (1)
- 被焼成物が収容される炉本体と、マイクロ波を発振するマイクロ波発生手段と、マイクロ波を前記炉本体内に導く導波管とを具備するマイクロ波焼成炉において、
前記炉本体は、外側断熱部材と内側断熱部材を有し、該外側断熱部材と該内側断熱部材がともに空間を取り囲むものであり、該外側断熱部材の中に該内側断熱部材が含まれており、かつ、該内側断熱部材の底下面と該外側断熱部材の底上面の間に該外側断熱部材の変形を防ぐための気孔率５０〜９５％の多孔質セラミックスを具備することを特徴とするマイクロ波焼成炉。
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