JPH089527Y2 - マイクロ波オーブン装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、試料の重量変化を測定する測定装置を備え
たマイクロ波オーブン装置に関する。

〔考案の背景〕

試料にマイクロ波を照射して加熱し、含有する水分を
蒸発放出して試料の重量変化を測定する試験法がある。
従来の試験法では、試料をマイクロ波オーブン内で加熱
し、その時の重量変化の測定は、その都度試料をオーブ
ンから取り出して行っていた。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、この試験法では次のような問題があった。

試料を途中でオーブンから取り出すことにより試料
の温度が低下するので、再加熱が必要となり、効率が悪
い。

試料の出し入れに時間が取られる。

試料の出し入れのハンドリング回数が多くなり、試
料のこぼれ等のトラブルが発生し易い。

重量変化に応じた自動運転ができない。

本考案は、上記のような事情に鑑みてなされたもの
で、重量測定の際に試料をオーブンから取り出す操作を
不要にして、上記の種々問題を一掃したマイクロ波オー
ブン装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

このために本考案のマイクロ波オーブン装置は、ター
ンテーブルの回転を案内支持する手段と、上記ターンテ
ーブル、上記ターンテーブル上の試料および上記案内支
持手段を重量負荷とする重量測定装置と、上記重量測定
装置に重量負荷とならない位置に設けられ、上記ターン
テーブルの中心部又は周辺部に回転力を付与するターン
テーブル回転駆動機構部と、上記ターンテーブルの裏面
中心部又は周辺部に、上記ターンテーブルの回転方向と
反対方向に遊びをもって係合して、上記ターンテーブル
回転駆動機構部と上記ターンテーブルを結合し、上記タ
ーンテーブル回転駆動機構部の微反転により上記ターン
テーブル回転駆動機構部側が上記ターンテーブル側から
離反するカップリングと、上記重量測定装置をマイクロ
波から遮断する手段と、を具備するよう構成した。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例のマイクロ波オーブン装置につ
いて説明する。なお、以下の説明において正転とは回転
体のある一方向の定まった回転を、逆転とは正転の反対
方向の定まった回転を、反転とは前の回転と反対に回転
する回転を言う。

第１図（ａ）は第１の実施例のオーブン装置の全体の
概要を示す模試図である。該図において、１はマイクロ
波オーブンで、上面板1aに設けた導波管２からマイクロ
波が供給されるようになっている。３はオーブン１内に
設けたターンテーブルで、上面に試料４を搭載し、下面
側に設けた保持ローラ５によって回転可能に支持されて
いる。この保持ローラ５は支持片６よって取付板７上に
取付けられている。

８はオーブン１の底板1bの上面と上記取付板７の下面
との間に配設した重量測定器で、取付板７、支持片６、
保持ローラ５、ターンテーブル３（これらを一括して試
料保持回転機構部と言う。また、取付板７、支持片６、
保持ローラ５はターンテーブル３の回転を案内支持する
手段を構成する。）を含めた試料の重量を計測するため
のものである。従って、試料４のみの重量は予め知られ
ている試料保持回転機構部の風袋重量を差引ことにより
算出される。又は試料４を搭載しない状態での重量測定
器８の指標をゼロポイントとすれば、該測定器８の表示
がそのまま試料の重量を表すことになる。

なお、この重量測定器８として例えば電気抵抗線歪み
計を用いれば、重量はまず所定物質の歪みとして求めら
れ、次に該歪みが電気量に変換されてオーブン１外に取
り出され（図示せず）、そこで、この電気量が重量に換
算されて表示される。

９はオーブン１の下側外部に配設した駆動装置、10は
該駆動装置９によって正逆転する回転軸で、これらはタ
ーンテーブル回転駆動機構部を構成し、その回転軸10は
オーブン１の底板1bに形成した挿通孔1cを挿通し、その
上端部がカップリング11を介してターンテーブル３の下
面に係合されている。

該カップリング11は、回転軸10の上端部に交差状に固
定した原節片11aとターンテーブル３の下面の回転中心
の対象位置に突設した一対の従節片11bとで構成されて
いる（第１図（ｂ）（ｃ）参照、なお、第１図（ｂ）で
はカップリング11は比較的に拡大強調して図示した）。

この原節片11aを回転軸10で回転させると、従節片11b
に接触して（第１図（ｂ）（ｃ）の２点鎖線参照）ター
ンテーブル３がその方向に連動回転する。このようにカ
ップリング11は回転軸10の回転力をターンテーブル３に
伝達することはできるが、離反させることにより試料保
持回転機構部の垂直荷重を回転軸10に負荷させないよう
にすることができる。

つまり、このカップリング11は、ターンテーブル回転
方向と反対方向に遊びをもつよう係合して、ターンテー
ブル回転駆動機構部とターンテーブルを結合する。そし
て、ターンテーブル回転駆動機構部の一方向への回転に
よりターンテーブルを回転させ、反対方向への微反転に
より上記ターンテーブル回転駆動機構部側が上記ターン
テーブル側から離反するようになる。

また、第１図（ｂ）（ｃ）において実線で示す原節片
11aは従節片11bに対し非接触の状態を示している。この
状態では回転軸10とターンテーブル３とは完全に分離さ
れた状態となる。なお、原節片11aと従節片11bの各々の
個数は本例に限定されるものではない。

12は駆動装置９の作動を制御するための制御部で、正
転・逆転の信号を配線13、14によって駆動装置９に伝送
するようになっている。

15は重量測定器８の周囲に配設したチョークで、重量
測定器８をマイクロ波から遮断して防護するためのもの
である。該チョーク15は起立した多数のチョーク片15a
で構成し、各チョーク片15aはマイクロ波長λの1/4λの
ピッチで、周円方向に配列して形成される（第１図
（ｄ）参照）。マイクロ波の遮断効果を高めるために
は、上記の円周方向に配列したものを複数個同心円状に
配置すればよい。

さて、本例装置を使用するには、まず試料４をターン
テーブル３に搭載し、その後に装置を作動状態にする。
この結果、制御部12から正転信号が駆動装置９に入力し
て該駆動装置９を駆動させ、回転軸10、カップリング1
1、ターンテーブル３が連動正転し、試料４が所定速度
で回転する。

同時に導波管２からマイクロ波がオーブン１内に供給
される。これにより回転中の試料４はマイクロ波の照射
を受けて発熱して内部の水分を蒸発放出し、重量が漸次
減少する。

そして、駆動装置９への正転信号の入力時から一定時
間T1後に該正転信号の入力が停止して、駆動装置９が停
止し、回転軸10、カップリング11、ターンテーブル３が
停止する。その後、制御部12から逆転信号が駆動装置９
に瞬時的に入力し、該駆動装置９が逆転駆動して回転軸
10及びカップリング11の原節片11aが僅かに逆転（微逆
転）し、従節片11bから離反する。この状態で、つまり
重量測定のタイミング信号を取り込んだ制御手段によ
り、試料の重量が重量測定器８で測定され、その後、所
定経過時に再び制御部12から正転信号が駆動装置９に入
力し、上記と同じ工程操作が反復される。この操作のタ
イムチャートを第２図に示した。

以上のように本例では試料をオーブンに入れたままの
状態で重量測定ができる。よって試料にマイクロ波を連
続に照射しながらの加熱試験が可能となる。また、その
重量測定時にはカップリングは完全に分離状態となるの
で、正確な重量測定が可能となる。

第３図は第２の実施例のカップリング16を示す図であ
る。この例のカップリング16は、凹凸部が形成された２
枚のカップリング盤16a、16bで成り、一方のカップリン
グ盤16aを回転軸10の先端部に固定し、他方のカップリ
ング盤16bをターンテーブル３の下面に固定し、各盤16
a、16bの凹凸部を相互に噛み合わせている。

このカップリング16によっても回転軸10の回転力をタ
ーンテーブル３に伝達することができる。試料保持回転
機構部の垂直荷重が回転軸10に掛かってはならないの
で、軸方向の噛み合わせはラフに設定され、また回転方
向のギャップも大きく設定されている。

第４図は第３の実施例の回転軸10とターンテーブル３
との連動機構部を示す図である。この例では、作用（タ
イムチャート）は第１の実施例のものと共通である。即
ち、ターンテーブル３の周部に従動ピン歯車18を形成
し、一方、回転軸10の上端部には上記従動ピン歯車18と
噛み合う原動ピン歯車19を設けて構成した。この例で
は、ピン歯車18、19がカップリングを構成し、回転軸10
の回転がターンテーブル３に伝達されている時は両ピン
歯車18、19は勿論接触しているが、重量測定時には、第
１の実施例と同様に回転軸10は若干逆転し両ピン歯車1
8、19は完全に非接触状態となる。

第５図は第４の実施例のチョーク20の図である。この
例のチョーク20は導電性のリング基材20にＬ字状のスリ
ット20aを1/4λのピッチで形成して成るものである。

ところで、試料４の温度を測定する場合、オーブン１
内の温度を測定するのみでは正確ではない。正確に測定
するには試料４を直接またはできるだけ試料４に近接し
て測定する必要がある。そのために、熱電対の感知部を
試料４または試料４の近接位置に配置し、その導線を制
御部12に接続しそこで温度を検出することが提案でき
る。しかし、この状態でターンテーブル３を連続回転さ
せれば、導線は捻じれて破損する問題が発生する。

第６図はこのような問題を解決した第５の実施例のオ
ーブン装置の図である。該図において21は底板1bに設け
た位置検出器で、ターンテーブル３の約180度毎の回転
位置を検知し、その検知信号を制御部12に入力するよう
になっている。

なお、本例では、上記問題を解消すると同時に取手付
の試料容器や非対称形の試料等をオーブンから取り出す
場合にターンテーブル３の停止位置によっては初期位置
（試料をオーブンに設定した時の位置）とずれて取出し
が困難となることも防止している。

そのために、本例ではターンテーブル３の回転を約18
0度毎に反転させるようにする共にターンテーブル３の
最終停止位置を制御手段により初期位置に復帰させるよ
うにした。

本例装置を使用するのには、まず、試料４をターンテ
ーブル３に搭載し、その後に動作モードを選択する。こ
のモード選択では、熱電対が差し込まれていない通常の
場合に『連続』を、差し込まれている場合には『反転』
を選択する。これらの場合の動作のプログラムのフロー
チャートを第７図に示した。『連続』を選択した場合の
動作は第１の実施例の場合と同じとなるため説明は省略
する。

そこで『反転』を選択し装置を作動状態にすると、ま
ず制御部12から正転信号が駆動装置９に入力して該駆動
装置９が正転駆動すると共に、導波管２からマイクロ波
がオーブン１内に供給される。そしてターンテーブル３
が約180度回転すると位置検出器21がその回転位置を検
出して、その検出信号が制御部12に取り込まれ、この制
御部12により駆動装置９が停止する。

その後、制御部12から出力する逆転信号によりターン
テーブル３は約180度逆転し元の位置に戻されて停止す
る。この場合の停止制御も位置検出器21の検知により行
われる。この停止の後、瞬時的な正転信号の入力により
駆動装置９が僅かに正転（微正転：微反転）駆動するこ
とにより、原節片11aが従節片11bから離反する。この状
態で試料の重量が重量測定器８で測定される。

その後、再び制御部12から正転信号が駆動装置９に入
力し、上記と同じ工程操作が反転される。この場合、試
料保持回転機構部は約180度の回転毎に反転するもの
で、そこに熱電対の導線等が配設されていても捻じれ破
損することはない。

また、この約180度の回転毎の反転により試料４も反
転し、試料４の品温の均一化の目的も達成できる。

なお、位置検出装置21としては、リミットスイッチ、
フォトカプラ、ロータリエンコーダ等がある。また本例
では位置検出器21の検知によってターンテーブル３の約
180度毎の反転を制御しているが、制御部12にタイマを
設けて、あるいは回転軸10の回転角度をオーブン１の外
で検出して制御するようにすることもできる。

そして以上の『連続』又は『反転』による工程が反復
され加熱終了の自動停止或いはその自動停止前の途中で
の手動停止によって、図示しない制御手段によりターン
テーブル３は初期位置に戻り停止する。該停止の後、原
節片11aを従動片11bから離反させるために、駆動装置９
を微反転（逆反転又は微正転）させる。この場合、初期
位置への戻り回転が正転の場合は微逆転、逆転の場合は
微正転となり、『反転』の工程の場合は常に微正転とな
る。

以上で運転終了となる。終了後は常時重量測定が可能
となる。また、試料は初期の搭載位置に戻るためオーブ
ン１からの取り出し等のハンドリングが容易となる。よ
って、このハンドリングを機械で自動化することも可能
となる。

また、上記各実施例においてターンテーブル３等の重
量が加えられる保持ローラ５の摩擦を少なくして該保持
ローラ５が自在に動くようにするため、ローラ断面に丸
みを形成することもできる。これにより重量測定の精度
の改善が図れる。

この改善により特に10g以上の測定精度が良好であっ
た。例えば含水率（乾燥基準）100％の試料10kgの絶乾
の重量は5kgとなる。5kgにおける10gは0.2％であり、本
考案によれば重量計の精度を十分に引き出すことができ
る。

〔考案の効果〕

以上から本考案によれば、試料の重量測定をオーブン
内に装着した状態で、即ちマイクロ波を照射させながら
行うことができる。よって試験時間の短縮化、操作の簡
易化及び自動化、試料重量測定の高精度化、これらの奏
合による効率の向上が図れる。

また、ターンテーブルに設けたカップリングを重量測
定時に微反転させて完全に離反させるので、重量測定精
度がさらに高まる。

また、ターンテーブルを180度の回転毎に反転させる
ようにすれば、試料温度を測定するために差し込んだ熱
電対の導線の回転による捻じれ破損が防止できる。

さらにターンテーブルの最終停止位置を初期位置に復
帰するようにすれば、オーブンからの試料や試料容器等
の取出しのハンドリングが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本考案の第１の実施例のマイクロ波オー
ブン装置の模式図、第１図（ｂ）はそのカップリングの
斜視図、第１図（ｃ）はそのカップリングの説明図、第
１図（ｄ）はそのチョーク部分の説明図、第２図はその
オーブン装置の作用のタイムチャート、第３図は第２の
実施例のカップリングの説明図、第４図は第３の実施例
のターンテーブル部分の斜視図、第５図は第４の実施例
のチョークの斜視図、第６図は第５の実施例のマイクロ
波オーブン装置の模式図、第７図はその動作プログラム
のフローチャートである。 １……マイクロ波オーブン、３……ターンテーブル、４
……試料、７……取付板、８……重量測定器、９……駆
動装置、10……回転軸、11……カップリング、11a……
原節片、11b……従節片、12……制御部、15……チョー
ク、16……カップリング、16a、16b……カップリング
盤、18……従動ピン歯車、19……原動ピン歯車、20……
チョーク、21……位置検出装置。

フロントページの続き (72)考案者 長谷部 金吾 埼玉県上福岡市福岡２丁目１番１号 新日 本無線株式会社川越製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−38335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−3425（ＪＰ，Ａ) 実公 昭47−8293（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】試料を搭載して回転するターンテーブルを
   マイクロ波が供給されるオーブン内に設けて成るマイク
   ロ波オーブン装置において、 上記ターンテーブルの回転を案内支持する手段と、 上記ターンテーブル、上記ターンテーブル上の試料およ
   び上記案内支持手段を重量負荷とする重量測定装置と、 上記重量測定装置に重量負荷とならない位置に設けら
   れ、上記ターンテーブルの中心部又は周辺部に回転力を
   付与するターンテーブル回転駆動機構部と、 上記ターンテーブルの裏面中心部又は周辺部に、上記タ
   ーンテーブルの回転方向と反対方向に遊びをもって係合
   して、上記ターンテーブル回転駆動機構部と上記ターン
   テーブルを結合し、上記ターンテーブル回転駆動機構部
   の微反転により上記ターンテーブル回転駆動機構部側が
   上記ターンテーブル側から離反するカップリングと、 上記重量測定装置をマイクロ波から遮断する手段と、 を具備することを特徴とするマイクロ波オーブン装置。