JPH04141981A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はマイクロ波加熱装置に係り、特に、棒状あるい
は板状のゴム、プラスチック、木材等のいわゆる誘電体
をマイクロ波を利用して局部的に加熱するに好適なマイ
クロ波加熱装置に関する。

［従来の技術Ｊ 水道用送水管の接続個所に使用されるゴム製のガスケッ
トリングの直径は、数１から数ｍまで多種類のものが使
用されている。直径３０ｃｍ以上のガスケットリングは
押出成形機を用いて線状に成形したゴムを連続加硫して
所定の長さに切断し、両端の切断面に加硫性のゴム接着
剤を塗布し、電気ヒーターなどで加熱した金型内に両端
面を突き合わせるように挿入して、電気ヒーターからの
熱伝導によって接着剤を加熱加硫してリング状に接続す
る。

圧縮空気を送るホースで使用圧力がｌｏｋｇ／ｃｍ’以
下のものはナイロンやポリウレタンなどのプラスチック
の押出成形ホースが多く使用されている。このホースと
空圧機器との接続には金属製の継手が使用されるが、ホ
ースと継手の接続にはホースの内面と外面を機械的に締
め付ける構造のものが多く、継手の構造が複雑で高価で
ある。

継手付の定尺ホースを量産する場合、継手側のホースに
挿入されるバイブの外径をホースの内径より少し大きく
作り、バイブの外周に接着剤を塗布しておき、ホースの
接続端をヒーターで加熱して軟化させてから、ホースに
継手のバイブを挿入接着している。

この結果、ホースの外周を締め付ける部品は不要となり
、安価となる。

この他に、本の背表紙の接着乾燥や木板の木口に化粧板
を加熱接着する用途、さらに、特願昭４８−５９９７６
号に示されるように薬液を封入したアンプルの下部をマ
イクロ波加熱して対流によって薬液全体を加熱滅菌する
用途などがある。

以上に例を示す如く、産業分野の加工の過程で材料の端
部を局部的に加熱する用途は数多く存在する。

従来の局部加熱の方法は、熱した金属板を加熱材料に押
し当てて、金属板からの熱伝導によって加熱する方法や
、熱した空気を加熱材料に吹き付ける方法、加熱した水
や油などの液体に加熱材料の端部を浸す方法などが用い
られている。

しかし、ゴム、プラスチック、木材などのいわゆる誘電
体材料は、熱伝導の低い物質が多く、熱の受は渡される
表面から加熱材料内部への熱伝導に時間がかかり、作業
能率、エネルギー効率が低い。その上、作業環境が高温
となるため、働き手の少ない職場となっている。

そこで、マイクロ波の誘電体発熱の原理を応用して材料
の端部のみを局部的にマイクロ波電界に曝露することに
より、熱伝導にたよることなく短時間で加熱することが
必要となった。

局部をマイクロ波電界中に曝露する方法としては、金属
がマイクロ波を反射することを利用して、第５図に示す
ように、被加熱材５０を金属［５１内に挿入し、加熱材
５０のうち加熱に必要な部分のみを金属管５Ｉかも外に
出し、被加熱材５０と金属管５１をマイクロ波照射オー
ブン内に挿入して所定の時間マイクロ波を照射する方法
が提案されている。

ところが、この方法では被加熱材５０全体をオーブン内
に挿入しなければならず、オーブンとして大型なものが
必要となり、実用的ではない。

一方、第６図及び第７図に示すように、マイクロ波発振
器４８とマイクロ波吸収器４９に接続された導波管５２
の壁面に、被加熱材５０端部を挿入可能なスリット５３
を形成し、コンベア５４によって移送する被加熱材５０
の端部をスリット５３を介して導波管５２内に挿入した
状態で被加熱材５０を移動させ、この移動する間に被加
熱材５０端部にマイクロ波を照射する方法が提案されて
いる。

「発明が解決しようとする課題」 第５図に示す方法では、被加熱材５０端部に限らず、加
熱すべき部分を金属管５１から露出させれば被加熱材５
０を加熱することはできるが、被加熱材５０の幅がマイ
クロ波の１／２波長より広くなると、金属管Ｓ１は導波
管のようにマイクロ波を伝搬することが可能となり、加
熱部を金属管５１かも露出した部分に限定することがで
きなくなる。

すなわち、特定の部分のみを加熱することができなくな
る。

一方、第６図及び第７図に示す方法では、スリット５３
内に挿入された部分のみを加熱することはできるが、被
加熱材５０としてゴムやプラスチックやよく乾燥した木
材等を用いた場合、これらの材料はマイクロ波吸収が少
ないので、これらの材料を局部的に加熱するには充分で
はない。

そこで、マイクロ波吸収率を向上させるために、導波管
５２の長さを長くして導波管５２のスリット５３内に多
数の被加熱材５０を挿入する方法も考えられるが、この
方法では装置が大型化すると共に高価なものになるほか
、広い設備面積が必要となる。例えば、天然ゴムの棒（
１０ｍｍＸ２０ｍ　ｍ　）の端部１０ｍｍをスリット５
３内に挿入し、室温から１５０℃まで昇温するマイクロ
波加熱として、天然ゴムの棒を５０ｍｍピッチで４０本
順次スリット５３内に挿入し、これらにマイクロ波を照
射したところ、マイクロ波吸収率として約４０％という
値が得られた。

この場合導波管５２の長さは２ｍ以上必要となるのに対
して、マイクロ波吸収率が約４０％では設備面積として
は電気ヒーターを用いたものと何ら変わることがなく、
装置を小型化するのは困難となる。

本発明の目的は、照射炉の長さを最小限に抑えてマイク
ロ波吸収率を高めることができるマイクロ波加熱装置を
提案することにある。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明では、マイクロ波を発
生するマイクロ波発生手段と、マイクロ波発生手段から
のマイクロ波を伝搬する筒状の照射炉と、照射炉の軸方
向に沿って被加熱材を移送する移送手段とを備え、前記
照射炉の壁面に被加熱材の移送方向に沿って延在する被
加熱部材挿入用スリットを形成し、前記スリットと対向
して照射炉内にリッジ金属板をスリットの延在する方向
に沿って配置してなるマイクロ波加熱装置を提案する。

また、上記リッジ金属板の肉厚をＬとし、被加熱材の肉
厚をｄとしたとき、リッジ金属板は（１／２）ｄ：ｉ；
ＬＳｄの条件を満たすように構成したマイクロ波加熱装
置を提案する。

「作　　　用」 被加熱材の一部をスリットを介して照射炉内に挿入した
状態で被加熱材をスリットに沿って順次移送するときに
、マイクロ波発生手段から照射炉内にマイクロ波を照射
すると、マイクロ波が照射炉の壁面に沿って順次伝搬す
る。

このとき、リッジ金属板によって集束された電気力線が
被加熱材中を通り、被加熱材を効率良く誘電加熱するこ
とができる。

また、照射炉のリッジ金属板の肉厚をＬとし、被加熱材
の肉厚をｄとしたとき、リッジ金属板として（１／２）
ｄ≦ＬＳｄの条件を満たすように構成すれば、リッジ金
属板から発生する電気力線が被加熱材中を均一に通り、
被加熱材に加熱むらが生ずるのを抑制することができる
。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に沿って説明する。

第１図において、筒状の照射炉１０の両端には外部導体
１１．１２を介してマイクロ波発振器１３とマイクロ波
吸収器１４が接続されている。

照射炉１０の壁面には、第２図に示すように、照射炉ｌ
Ｏの軸方向に沿ってスリット１５が形成されており、照
射炉１０内にはスリット１５と対向してリッジ金属板１
６がねじ１７によってねじ止めされている。

スリット１５は、水道用送水管のゴム製ガスケットリン
グを作るための天然ゴム製の棒等の被加熱材１８端部及
びベルト１９の端部が挿入可能に形成されている。

ベルト１９．は照射炉ｌＯの壁面に沿って配置されたベ
ルトコンベア機構によって移動するようになっており、
マイクロ波吸収の極めて少ないガラス繊維に４フツ化エ
チレン樹脂をコーテングしたものが用いられている。

ここで、リッジ金属板１６を形成するに際しては、リッ
ジ金属板１６の肉厚をＬとし、被加熱材１８の肉厚をｄ
としたとき、（１／２）ｄ≦Ｌ≦ｄの条件を満たすよう
に構成されている。

すなわち、被加熱材１８内を通る電気力線の数はリッジ
金属板１６の肉厚りと被加熱材１８の肉厚ｄとの相互関
係によって決定されるので、被加熱材１８の肉厚ｄに対
し最適な肉厚りを有するリッジ金属板１６を形成するこ
とが必要となる。

すなわち、第３図に示すように、リッジ金属板１６の肉
厚りを被加熱材１８の肉厚ｄより大きくしたところ、リ
ッジ金属板１６から被加熱材１８に向かう電気力線は点
線で示すように、被加熱材１８の外側を通るものが多く
なる。

被加熱材１８の外側を通る電気力線は被加熱材１８の加
熱には寄与しないので、被加熱材１８のマイクロ波吸収
率が低下することになる。

一方、第４図に示すように、リッジ金属板１６の肉厚り
を被加熱材１８の肉厚ｄの１／２以下にしたところ、リ
ッジ金属板１６から発生する電気力線が被加熱材１８の
端面中程に集中し、被加熱材１８にホットスポットが生
じたり、また、被加熱材１８に電気力線の通らない部位
２０が形成されて加熱むらが発生することが確認された
。

そこで、本実施例では、リッジ金属板１６の肉厚りを被
加熱材１８の肉厚ｄに対して前述した条件を満たすよう
に形成した。

以上の構成において、ベルト１９上に載置された被加熱
材１８をベルト１９の移動に合わせて照射炉１０に沿っ
て移動させる過程で、マイクロ波発振器１３からマイク
ロ波を発生すると、このマイクロ波は外部導体１１を介
して照射炉１０内を伝搬する。

このマイクロ波は照射炉１０内を伝搬する過程で被加熱
材１８端部に吸収されて減衰していくが、吸収されずに
残ったマイクロ波は外部導体１２を介してマイクロ波吸
収器１４に吸収される。

照射炉１０内にマイクロ波が伝搬されている状態で被加
熱材１８がベルト１９によって移動すると、スリット１
５から照射炉１０内に挿入された被加熱材１８端部にマ
イクロ波が照射され、被加熱材１８を局部的に加熱する
ことができる。このとき、照射炉１０内にはリッジ金属
板１６が配置されているため、照射炉１０としては従来
のような方形導波管を用いた場合よりも遮断波長が長く
なるので、照射炉ｌＯの口径を小さくすることができる
。

また、このような照射炉工０の場合にはき方形導波管を
用いた照射炉に比べてマイクロ波伝搬時の特性インピー
ダンスが低いので、比誘電率の大きな被加熱材でも整合
性が良く、マイクロ波の反射損失を少なくすることがで
きる。

また、本実施例における装置を用いてマイクロ波吸収率
を測定したところ、従来の方形導波管を用いた照射炉と
同じマイクロ波吸収率を得るのに、照射炉１０の長さが
従来の３２％ですむことが確認された。

さらに、被加熱材１８の端面の温度分布を測定したとこ
ろ、被加熱材１８の肉厚ｄとリッジ金属板１６の肉厚り
の比ｄ／Ｌが１．０〜０．８（７）間では１５０℃を中
心として１１．５℃、ｄ／Ｌが０．６では±３．５℃、
ｄ／Ｌが０．５では±５℃の温度分布で最も温度むらの
大きいｄ／Ｌが０゜５の場合でも、接着の強度が低下す
ることはなかった。

モしてｄ／Ｌが１．０〜０．５までの間ではマイクロ波
吸収率が変化しないことが確認された。

「発明９の効果」 以上説明した通り、本発明によれば、照射炉内にリッジ
金属板を配置し、被加熱材中を通る電気力線の数を増大
させるようにしたため、装置の小型化を図ることができ
ると共に、マイクロ波吸収率を高めることができる。

また、照射炉内のりッジ金属板の肉厚と被加熱材の肉厚
との関係を一定の関係に定めたため、被加熱材にホット
スポットが生じることがなく、被加熱材を均一に加熱す
ることができ、品質の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
照射炉の要部断面図、第３図はリッジ金属板と被加熱材
の肉厚との関係を説明するための説明図、第４図はリッ
ジ金属板と被加熱材の肉厚との関係を説明するための他
の説明図、第５図は従来例の要部斜視図、第６（！Ｉは
他の従来例の要部斜視図、第７図は第６図の要部断面図
である。 ＩＯ・・・照射炉 １１．１２・・・外部導体 １３・・・マイクロ波発振器 １４・・・マイクロ波吸収器 １５・・・スリット １６・・・リッジ金属板 １８・・・被加熱材 １９・・・ベルト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、マ
   イクロ波発生手段からのマイクロ波を伝搬する筒状の照
   射炉と、照射炉の軸方向に沿って被加熱材を移送する移
   送手段とを備え、前記照射炉の壁面に被加熱材の移送方
   向に沿って延在する被加熱部材挿入用スリットを形成し
   、前記スリットと対向して照射炉内にリッジ金属板をス
   リットの延在する方向に沿って配置してなるマイクロ波
   加熱装置。
2. （２）リッジ金属板の肉厚をＬとし、被加熱材の肉厚を
   ｄとしたとき、リッジ金属板は（１／２）ｄ≦Ｌ≦ｄの
   条件を満たすように構成されている請求項（１）記載の
   マイクロ波加熱装置。