专利名称：微波烧成方法和微波烧成炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及将精制陶瓷材料等形成的被烧成体利用微波照射而烧成的微波烧成 方法和微波烧成炉。
背景技术：
以往，利用微波照射对精制陶瓷进行烧成的微波烧成炉已经进入实用。在该微波 烧成炉中，在对精制陶瓷材料等形成的被烧成体进行烧成的情形下，只要被烧成体是均勻 的物体，原理上，能利用微波照射均勻地加热被烧成体的各部分。不过，在烧成处理初期时， 炉内的气氛温度比被烧成体的表面温度低很多。因此，从被烧成体的表面放出热量，其结果 是，在被烧成体的中心部与表面之间产生温度梯度，容易产生裂纹。此外，作为微波照射下的加热特性，在相同物质内，温度越高的部分，则介质损耗 越大。即，与温度低的部分相比，温度高的部分的微波吸收效率更高。因此，若一旦产生温 度梯度，则微波吸收效率的差进一步加剧，会引起局部加热，继而温度差进一步扩大，促进 裂缝的产生。为解决上述技术问题，提出有下述微波烧成炉，在炉内形成使从被烧成体的内部 朝外部的温度梯度变成等温分布的等温隔板，从而抑制被烧成体的温度梯度的发生，降低 裂缝的产生。作为该微波烧成炉，已知有采用图18所示结构的产品(例如参照专利文献 1)。如图18所示，该微波烧成炉901包括划分形成微波空间902的空腔903 ；经由导 波管904a 904d与该空腔903连接，朝空腔903内放射微波的作为微波产生装置的磁控 管906a 906d ；对放射到空腔903内的微波进行搅拌的微波搅拌装置908a、908b ；设置在 空腔903内的支架910 ；以及围住支架910周围的辅助支架911。空腔903采用至少其内表面将微波反射到微波空间902，从而防止微波朝空腔903 外泄漏的结构。微波搅拌装置908a包括配置在空腔903内的搅拌翼914a、914c ；配置于空腔903 外部的驱动电动机916a ；以及将驱动电动机916a的旋转传递到搅拌翼914a、914c的旋转 传递轴918a。搅拌翼914a、914c以旋转传递轴918a为转轴旋转，从而搅拌空腔903内的气氛。微波搅拌装置908b包括配置在空腔903内的搅拌翼914b、914d ；配置于空腔903 外部的驱动电动机918b ；以及将驱动电动机916b的旋转传递到搅拌翼914b、914d的旋转 传递轴918b。搅拌翼914b、914d以旋转传递轴918b为转轴旋转，从而搅拌空腔903内的气氛。支架910是划分形成设置被烧成体921a、921b的烧成室923的构件，作为划分形成烧成室923的隔板，采用外壳板925a和内壳板925b的双重板结构。外壳板925a由具有绝热性且允许微波透过的材料形成。具体来说，外隔板925a 由氧化铝纤维、发泡氧化铝等形成。此外，内壳板925b由在从外部照射来的微波的作用下自己放热、且能使微波的一部分透过而进入烧成室923内的电介质材料形成。作为适用于 该内壳板925b的电介质材料，例如能利用在被烧成体921a、921b的烧成温度附近的高温区 域，与被烧成体921a、921b同等以上地自己放热的高温区域用放热材料。辅助支架911是用于将支架910的周围形成绝热空间，抑制因从支架910朝周围 的气氛放热引起的温度梯度的发生。辅助支架911由具有绝热性且允许微波透过的氧化铝 纤维、发泡氧化铝等绝热材料形成。如上所述，划分烧成室923的支架910的隔板由内壳板925b和外壳板925a构成， 内壳板925b能在照射来的微波的作用下自己放热，且能使微波的一部分透过至烧成室923 内，外壳板925a围住内壳板925b的周围，是绝热性材料制的，藉此，与对被烧成体921a、 921b的微波加热的进行并行，通过内壳板925b自身的放热使烧成室923内的气氛升温，并 利用外壳板925a抑制从烧成室923朝外部放热。因此，由于被烧成体921a、921b的升温，烧成室923内的气氛被稳定地维持在高 温。由此，能抑制从被烧成体921a、921b的表面朝其周围的气氛的放热。其结果是，在被烧 成体921a、921b的中心部与表面之间不易产生温度梯度。与之相随，能防止因温度梯度的 产生所引起的裂缝的发生，能进行稳定的烧成。此外，作为抑制该温度梯度产生的结构，提出有等温隔板为双重结构的产品(例 如参照专利文献2)。专利文献1 日本专利特许第3845777号公报专利文献2 日本专利特许第3799454号公报发明的公开发明所要解决的技术问题不过，在如上所述的以往的结构中，其目的在于提供一种即便在比较高的温度下 进行烧成的情形下，也能抑制烧成体的热应变的烧成炉，能在微波的照射下均勻加热、急速 升温，但相反一面，由于绝热性非常高，因此，存在被烧成体和烧成炉内的冷却需要大量时 间的技术问题。为解决上述技术问题，若在冷却时使室温的气体进入炉内，则被烧成物、炉内构成 零件在因与气体的温度差而产生的热冲击下会受到破坏。此外，若在烧成炉外部加热气体，并设配管以将气体朝炉内部导入，则由于微波会 受到影响而变得困难，且需要其他设备，因此，还存在设备成本增加的技术问题。本发明为解决上述以往的技术问题而作，其目的在于提供在炉外部不具有加热 源，并能缩短微波烧成循环中冷却所需时间的微波烧成方法和微波烧成炉。解决技术问题所采用的技术方案为解决上述技术问题，本发明所涉及的微波烧成方法是(a)使用微波烧成被烧成 体的微波烧成方法，其特征是，(b)在冷却配置有上述被烧成体的烧成炉内的烧成室时，将 冷却用气体从烧成炉外导入烧成炉内，并使上述冷却用气体流通至上述烧成室，(c)将微波 断续地照射到烧成炉内，使配置在供上述冷却用气体流通至上述烧成室的流路中的放热体 放热，对在上述流路中流通的上述冷却用气体加热。此外，为解决上述技术问题，本发明所涉及的微波烧成炉是(a)使用微波烧成被 烧成体的微波烧成炉，其特征是，包括(b)配置有上述被烧成体的烧成室；(c)将微波照射到烧成炉内的磁控管；(d)将冷却用气体从烧成炉外导入烧成炉内的导入机构；(e)使上述 冷却用气体流通至上述烧成室的流路；(f)在微波的照射下自己放热，对在上述流路中流 通的上述冷却用气体加热的放热体；以及(g)在对配置有上述被烧成体的上述烧成室进行 冷却时，使上述导入机构将上述冷却用气体导入烧成炉内，并使上述磁控管将微波断续地 照射到烧成炉内的控制部。发明效果根据本发明，不会因急剧的温度变化而产生热冲击破坏，能急速地冷却被烧成体 和烧成炉内。其结果是，在炉外部不具有加热源，能缩短微波烧成循环中冷却所需的时间。
图1是表示从垂直方向观察实施方式1的微波烧成炉的概略结构的图。图2是表示从水平方向观察实施方式1的微波烧成炉的概略结构的图。图3是表示将实施方式1的微波烧成炉以截面线A-A切断，从箭头方向观察时的 冷却用气体流路的概略的立体图。图4是表示将实施方式1的微波烧成炉以截面线A-A切断，从箭头方向观察时的 冷却用气体流路的概略的俯视图。图5是表示实施方式1至实施方式4的微波烧成方法的流程的图。图6是表示实施方式1至实施方式4的微波烧成方法的温度分布的图。图7是表示从垂直方向观察实施方式2的微波烧成炉的概略结构的图。图8是表示从水平方向观察实施方式2的微波烧成炉的概略结构的图。图9是表示将实施方式2的微波烧成炉以截面线B-B切断，从箭头方向观察时的 冷却用气体流路的概略的立体图。图10是表示将实施方式2的微波烧成炉以截面线B-B切断，从箭头方向观察时的 冷却用气体流路的概略的俯视图。图11是表示从垂直方向观察实施方式3的微波烧成炉的概略结构的图。图12是表示从水平方向观察实施方式3的微波烧成炉的概略结构的图。图13是表示用于实施方式3的微波烧成炉的放热体的概略的图。图14是表示从垂直方向观察实施方式4的微波烧成炉的概略结构的图。图15是表示从水平方向观察实施方式4的微波烧成炉的概略结构的图。图16是表示将实施方式4的微波烧成炉以截面线C-C切断，从箭头方向观察时的 冷却用气体流路的概略的立体图。图17是表示用于实施方式4的微波烧成炉的放热体的概略的图。图18是表示以往的微波烧成炉的概略结构的图。
具体实施例方式(实施方式1)以下，参照附图对本发明实施方式1进行说明。(微波烧成炉)如图1、图2所示，在本实施方式的微波烧成炉101中，在进行设置于烧成室103内的被烧成体102的微波烧成时，将磁控管116所产生的微波经由导波管(未图示)导入密 闭状态的空腔110。此外，利用微波烧成炉101中具有的微波搅拌装置(未图示)，对导入 空腔110内的微波进行搅拌。此外，利用微波烧成炉101中具有的控制部117，进行微波的 照射时间和照射强度的控制。在冷却配置有被烧成体102的烧成室103时，控制部117控 制冷却用气体导入机构112a、112b和磁控管116，冷却用气体导入机构112a、112b将冷却用 气体导入烧成炉内，磁控管116将微波断续地照射到烧成炉内。图1表示从Z方向透视微波烧成炉101的状态。图2表示从X方向透视微波烧成 炉101的状态。具体来说，在空腔110内设置有外隔板108b。在外隔板108b内设置有外隔板 108a。在外隔板108a内设置有外隔板放热体107。外隔板108a、108b和外隔板放热体107 围住内隔板105配置。在内隔板105与外隔板放热体107之间，作为隔板间空间106(除去 内隔板105的底面)，空开50mm。在内隔板105内设置有内隔板放热体104。在内隔板放热 体104内，形成烧成室103。被烧成体102直接设置于烧成室103内，或设置于烧成室103内的设置台(未图 示)等上。在烧成中的被烧成体102收缩时，被烧成体102有时与烧成室103、设置台摩擦 而变形。为了避免上述情形，最好在被烧成体102下方铺设球状的物体。例如，为了在被烧 成体102收缩时对被烧成体102不作用负载，在被烧成体102的下方铺设氧化铝球等。在 本实施方式中，作为铺设的氧化铝球，使用直径为0. 5mm的球状的构件。内隔板放热体104由在微波照射下自己放热的材料形成。内隔板105由允许微波 透过的绝热材料形成。外隔板放热体107与内隔板放热体104相同，由在微波照射下自己 放热的材料形成。外隔板108a、108b与内隔板105相同，由允许微波透过的绝热材料形成。 例如，内隔板放热体104由(a)富铝红柱石类材料、(b)氮化硅类材料、(c)氧化铝、(d)微波 吸收率大的金属氧化物(例如氧化镁、氧化锆、氧化铁等)、(e)碳化硅类等无机材料形成。 内隔板105由氧化铝纤维、发泡氧化铝等形成。关于内隔板105和外隔板108a、108b，可由 相同材料形成，也可由不同材料形成。此外，对于内隔板放热体104和外隔板放热体107，可 由相同材料形成，也可由不同材料形成。不过，在使用热特性等极端不同的材料的情形下， 微波烧成炉101内部的温度控制变得复杂。因此，对于上述构件，最好使用相同材料。内隔板放热体104配置于内隔板105的内表面整体。外隔板放热体107配置于外 隔板108a的内表面整体。对于内隔板放热体104和外隔板放热体107，若能实现所期望的 热特性，则也可不配置于整体，而配置于局部。例如，可将圆盘状或八边形的放热体多枚配 置于内隔板105、外隔板108a的内表面。空腔110由不锈钢等金属形成。此外，内表面形成为能反射微波。另外，对于空腔 110的内表面，为了提高反射效率，最好进行铜镀覆。冷却用气体导入机构112a是将冷却用气体从烧成炉外导入烧成炉内的机构。 冷却用气体从冷却用气体导入机构112a，经由冷却用气体导入管111a、冷却用气体流路 113a，被导入隔板间空间106内。冷却用气体导入机构112b是将冷却用气体从烧成炉外导入烧成炉内的机构。 冷却用气体从冷却用气体导入机构112b，经由冷却用气体导入管111b、冷却用气体流路 113b，被导入烧成室103内。
在冷却用气体为空气的情形下，作为冷却用气体导入机构112a、112b，使用风扇、 泵。在冷却用气体为氮气等高压气体的情形下，作为冷却用气体导入机构112a、112b，使用 控制流量的阀。另外，也可将用于聚集朝烧成室103内导入的冷却用气体中存在的灰尘、废 物的过滤器(未图示)设置在冷却用气体导入管IllaUllb的管内。藉此，能稳定地将冷 却用气体导入隔板间空间106内、烧成室103内。冷却用气体流路113a是使从冷却用气体导入机构112a经由冷却用气体导入管 Illa送来的冷却用气体流通至隔板间空间106的流路。具有层间冷却用气体流路121a 123a。在冷却用气体导入机构112a侧的外隔板108b中形成有层间冷却用气体流路121a， 以使冷却用气体沿Y方向流通。在冷却用气体导入机构112a侧的外隔板108a中形成有层 间冷却用气体流路122a，以使冷却用气体沿Y方向流通。在冷却用气体导入机构112a侧的 外隔板放热体107中形成有层间冷却用气体流路123a，以使冷却用气体沿Y方向流通。不 过，以使冷却用气体不沿Y方向直进的方式配置层间冷却用气体流路121a 123a。层间冷却用气体流路121a是将冷却用气体导入机构112a侧的外隔板108b在Y方 向上贯穿的流路部分。一端与冷却用气体导入管Illa相连。另一端与形成于外隔板108b 与外隔板108a之间的冷却用气体导入机构112a侧的空间相连。层间冷却用气体流路122a是将冷却用气体导入机构112a侧的外隔板108a在Y 方向上贯穿的流路部分。一端与形成于外隔板108b与外隔板108a之间的冷却用气体导入 机构112a侧的空间相连。另一端与形成于外隔板108a与外隔板放热体107之间的冷却用 气体导入机构112a侧的空间相连。层间冷却用气体流路123a是将冷却用气体导入机构112a侧的外隔板放热体107 在Y方向上贯穿的流路部分。一端与形成于外隔板108a与外隔板放热体107之间的冷却 用气体导入机构112a侧的空间相连。另一端与隔板间空间106相连。冷却用气体流路113b是将从冷却用气体导入机构112b经由冷却用气体导入管 Illb送来的冷却用气体导入至烧成室103的流路。具有层间冷却用气体流路121b 125b。 在冷却用气体导入机构112b侧的外隔板108b中形成有层间冷却用气体流路121b，以使冷 却用气体沿Y方向流通。在冷却用气体导入机构112b侧的外隔板108a中形成有层间冷却 用气体流路122b，以使冷却用气体沿Y方向流通。在冷却用气体导入机构112b侧的外隔板 放热体107中形成有层间冷却用气体流路123b，以使冷却用气体沿Y方向流通。在冷却用 气体导入机构112b侧的内隔板105中形成有层间冷却用气体流路124b，以使冷却用气体 沿Y方向流通。在冷却用气体导入机构112b侧的内隔板放热体104中形成有层间冷却用 气体流路125b，以使冷却用气体沿Y方向流通。不过，以使冷却用气体不沿Y方向直进的方 式配置层间冷却用气体流路121b 125b。层间冷却用气体流路121b是将冷却用气体导入机构112b侧的外隔板108b在Y方 向上贯穿的流路部分。一端与冷却用气体导入管Illb相连。另一端与形成于外隔板108b 与外隔板108a之间的冷却用气体导入机构112b侧的空间相连。层间冷却用气体流路122b是将冷却用气体导入机构112b侧的外隔板108a在Y 方向上贯穿的流路部分。一端与形成于外隔板108b与外隔板108a之间的冷却用气体导入 机构112b侧的空间相连。另一端与形成于外隔板108a与外隔板放热体107之间的冷却用 气体导入机构112b侧的空间相连。
层间冷却用气体流路123b是将冷却用气体导入机构112b侧的外隔板放热体107 在Y方向上贯穿的流路部分。一端与形成于外隔板108a与外隔板放热体107之间的冷却 用气体导入机构112b侧的空间相连。另一端与形成于外隔板放热体107与内隔板105之 间的冷却用气体导入机构112b侧的空间相连。层间冷却用气体流路124b是将冷却用气体导入机构112b侧的内隔板105在Y方 向上贯穿的流路部分。一端与形成于外隔板放热体107与内隔板105之间的冷却用气体导 入机构112b侧的空间相连。另一端与形成于内隔板105与内隔板放热体104之间的冷却 用气体导入机构112b侧的空间相连。层间冷却用气体流路125b是将冷却用气体导入机构112b侧的内隔板放热体104 在Y方向上贯穿的流路部分。一端与形成于内隔板105与内隔板放热体104之间的冷却用 气体导入机构112b侧的空间相连。另一端与烧成室103相连。此外，如图3、图4所示，在形成于冷却用气体导入机构112a侧的外隔板108b与外 隔板108a之间的空间内，以散布在该空间内的形式，配置有放热体114a 114e。通过该空 间和放热体114a 114e，形成冷却用气体从层间冷却用气体流路121b沿X-Z面流通到层 间冷却用气体流路122b的流路部分。图3、图4表示以图1、图2所示的截面线A-A切断微波烧成炉101，并从箭头方向 观察到的状态。此外，图3中，以假想线(虚线)表示层间冷却用气体流路121b、122b。放热体114a 114e由在微波照射下自己放热的材料形成。例如，放热体114a 114e与内隔板放热体104、外隔板放热体107相同，由(a)富铝红柱石类材料、(b)氮化硅类 材料、(c)氧化铝、(d)微波吸收率大的金属氧化物(例如氧化镁、氧化锆、氧化铁等)、(e) 碳化硅类等无机材料形成。放热体114a 114e可采用与内隔板放热体104、外隔板放热体 107相同的材料，也可采用不同的材料。不过，在使用热特性等极端不同的材料的情形下，微 波烧成炉101内部的温度控制变得复杂。因此，对于上述构件，最好使用相同材料。此外，在将烧成室103冷却到室温时，从冷却用气体导入机构112b送来的冷却用 气体从冷却用气体导入管111b，通过层间冷却用气体流路121b，流入形成于外隔板108b与 外隔板108a之间的冷却用气体导入机构112b侧的空间。流入该空间的冷却用气体从层间 冷却用气体流路122b朝下一层即外隔板108a流出。此时，使放热体114a 114e在微波 的照射下自己放热。在本实施方式中，微波烧成炉101的外隔板形成外隔板108a、108b的双层结构。不 过，关于微波烧成炉101的隔板的层数，多少层都可以。在烧成温度低、烧成室103的温度 不能完全达到所期望的烧成温度的情形下，也可采用不具有外隔板108a、108b和外隔板放 热体107的结构。此外，隔板间空间106并不限定于50mm，可根据微波烧成炉101的尺寸、 烧成室103内的最高温度等条件来变更。在本实施方式中，关于冷却用气体流路，采用冷却用气体流路113a、113b的两个 系统。不过，没有必要一定是两个系统，只要具有一个以上的系统即可。例如，可采用只冷 却烧成室103内的结构，也可采用只冷却隔板间空间106的结构。此外，也可采用将某一系 统分支来分别冷却烧成室103和隔板间空间106的结构。(微波烧成方法)接着，对使用具有如上所述结构的微波烧成炉101的微波烧成方法进行说明。在本实施方式中，按照图5所示的流程进行烧成。具体来说，首先，将被烧成体102设置在烧成室103内(步骤Si)。此时，在烧成 室103内铺设有氧化铝球等，将被烧成体102设置在铺设于烧成室103内的氧化铝球等上。 藉此，在被烧成体102的尺寸收缩时，能对被烧成体102不作用负载。接着，通过对被烧成体102预先设定的温度分布来烧成被烧成体102 (步骤S2)。 此时，使冷却用气体导入机构112a、112b动作，对冷却用气体流路113a、113b内作用一定的 压力。藉此，能防止高温气体从烧成室103通过冷却用气体流路113a、113b朝外层流出。此 外，能避免热量从烧成室103逃出。接着，为了将烧成室103冷却到室温，使冷却用气体导入机构112a、112b动作，从 而冷却被烧成体102和微波烧成炉101内部(步骤S3)。此时，断续地进行微波照射，使配 置于冷却用气体流路113a、113b的放热体114a 114e在微波的照射下自己放热。在冷 却用气体通过冷却用气体流路113a、113b的过程中，冷却用气体被加热至构成微波烧成炉 101的材料不会因热冲击而破坏的温度。随着烧成室103的温度的降低，缩短微波照射时 间，最后停止微波照射。最后，在确认烧成室103内的温度下降到能将被烧成体102取出的温度(图6所 示的温度H)后，将完成烧成的被烧成体102从烧成室103取出(步骤S4)。在使烧成室103内的温度下降的情形下，导入冷却用气体，并断续地照射微波。藉 此，能急速地冷却，并能以所期望的温度分布控制烧成室103内的温度。例如，如图6所示， 在从点B到点C之间，沿温度分布控制温度，并以30秒为一次照射时间，总计照射时间与从 点B到点C所需时间的8%相当的方式，断续地照射微波。接着，在从点C到点D2之间，以7 秒为一次照射时间，将总计照射时间的比例从上述的8%中逐渐减去。此外，从点E开始，结 束微波的照射。另外，关于微波的一次的照射时间和照射时间比率并不限定于本实施方式 所示的内容，可根据微波烧成炉101的外形尺寸、烧成室103内的最高温度等条件而变更。以上，在从点C冷却的情形下，以往，为从点C连接到点Dl的温度分布(实线)。 与此相对，在本实施方式中，为从点C连接到点D2的温度分布(虚线)，其结果是，缩短了冷 却所需的时间。藉此，不会因急剧的温度变化而产生热冲击破坏，能急速地冷却被烧成体和 烧成炉内。例如，在精制陶瓷等的微波烧成中，能将微波烧成所需的时间缩短大致20%。(实施方式2)以下，参照附图对本发明实施方式2进行说明。另外，对与实施方式1相同的构成 要素标注相同的参照符号而省略其说明。(微波烧成炉)如图7、图8所示，在本实施方式的微波烧成炉201中，在形成于冷却用气体导入 机构112a侧的外隔板108b与外隔板108a之间的空间内，与X-Z面平行地配置有放热体 214a。图7表示从Z方向透视微波烧成炉201的状态。图8表示从X方向透视微波烧成 炉201的状态。此外，如图9、图10所示，冷却用气体从层间冷却用气体流路121b沿X-Z面流通到 层间冷却用气体流路122b的流路部分形成于放热体214b。层间冷却用气体流路221a形成 于放热体214a，以使冷却用气体沿Y方向流通。
同样地，在冷却用气体导入机构112b侧的外隔板108b与外隔板108a之间的形成 的空间内配置有放热体214b。冷却用气体从层间冷却用气体流路121a沿X-Z面流通到层 间冷却用气体流路122a的流路部分形成于放热体214a。层间冷却用气体流路221b形成于 放热体214b，以使冷却用气体沿Y方向流通。图9、图10表示以图7、图8所示的截面线B-B切断微波烧成炉201，并从箭头方向 观察到的状态。此外，图9中，以假想线(虚线)表示层间冷却用气体流路221b。层间冷却用气体流路221a是将放热体214a在Y方向上贯穿的流路部分。一端与 形成于外隔板108b与放热体214a之间的空间相连。另一端与层间冷却用气体流路122a 相连。层间冷却用气体流路221b是将放热体214b在Y方向上贯穿的流路部分。一端与 形成于外隔板108b与放热体214b之间的空间相连。另一端与层间冷却用气体流路122b 相连。放热体214a、214b由在微波照射下自己放热的材料形成。例如，放热体214a、214b 与内隔板放热体104、外隔板放热体107相同，由(a)富铝红柱石类材料、(b)氮化硅类材 料、(c)氧化铝、(d)微波吸收率大的金属氧化物(例如氧化镁、氧化锆、氧化铁等)、(e)碳 化硅类等无机材料形成。另外，放热体214a、214b可采用与内隔板放热体104、外隔板放热 体107相同的材料，也可采用不同的材料。不过，在使用热特性等极端不同的材料的情形 下，烧成室103内的温度控制变得复杂。因此，对于上述构件，最好使用相同材料。此外，在将烧成室103冷却到室温时，从冷却用气体导入机构112b送来的冷却用 气体从冷却用气体导入管111b，通过层间冷却用气体流路121b，流入形成于外隔板108b与 放热体214b之间的空间。流入该空间的冷却用气体从层间冷却用气体流路122b朝下一层 即外隔板108a流出。此时，使放热体214b在微波的照射下自己放热。(微波烧成方法)接着，对使用具有如上所述结构的微波烧成炉201的微波烧成方法进行说明。在 本实施方式中，与实施方式1相同，按照图5所示的流程进行烧成。不过，与实施方式1相 比，使冷却用气体导入机构112a、112b动作，从而冷却被烧成体102和微波烧成炉201内部 的工序(步骤S3)不同。具体来说，断续地进行微波照射，使内隔板放热体104、外隔板放热体107、冷却 用气体放热体214a、214b在微波的照射下自己放热。在冷却用气体通过冷却用气体流路 113a、113b的过程中，冷却用气体被加热至构成微波烧成炉201的材料不会因热冲击而破 坏的温度。随着烧成室103内的温度的降低，缩短微波照射时间，最后停止微波照射。在使烧成室103内的温度下降的情形下，与实施方式1相同，导入冷却用气体，并 断续地照射微波。藉此，能急速地冷却，并能以所期望的温度分布控制烧成室103内的温 度。例如，如图6所示，在从点B到点C之间，沿温度分布控制温度，并以30秒为一次照射 时间，总计照射时间与从点B到点C所需时间的8%相当的方式，断续地照射微波。接着，在 从点C到点D2之间，以7秒为一次照射时间，将总计照射时间的比例从上述的8%中逐渐减 去。此外，从点E开始，结束微波的照射。另外，关于微波的一次的照射时间和照射时间比 率并不限定于本实施方式所示的内容，可根据微波烧成炉201的外形尺寸、烧成室103内的 最高温度等条件而变更。
以上，在从点C冷却的情形下，以往，为从点C连接到点Dl的温度分布(实线)。 与此相对，在本实施方式中，为从点C连接到点D2的温度分布(虚线)，其结果是，缩短了冷 却所需的时间。藉此，不会因急剧的温度变化而产生热冲击破坏，能急速地冷却被烧成体和 烧成炉内。例如，在精制陶瓷等的微波烧成中，与实施方式1相同，能将微波烧成所需的时 间缩短大致20%。(实施方式3)以下，参照附图对本发明实施方式3进行说明。另外，对与实施方式1相同的构成 要素标注相同的参照符号而省略其说明。(微波烧成炉)如图11、图12所示，在本实施方式的微波烧成炉301中，在层间冷却用气体流路 121a中配置有放热体314a。在层间冷却用气体流路122a中配置有放热体314b。在层间冷 却用气体流路123a中配置有放热体314c。在层间冷却用气体流路121b中配置有放热体 314d。在层间冷却用气体流路122b中配置有放热体314e。在层间冷却用气体流路123b中 配置有放热体314f。在层间冷却用气体流路124b中配置有放热体314g。在层间冷却用气 体流路125b中配置有放热体314h。图11表示从Z方向透视微波烧成炉301的状态。图12表示从X方向透视微波烧 成炉301的状态。放热体314a 314h由在微波照射下自己放热的材料形成。例如，放热体314a 314h与内隔板放热体104、外隔板放热体107相同，由(a)富铝红柱石类材料、(b)氮化硅 类材料、(c)氧化铝、(d)微波吸收率大的金属氧化物(例如氧化镁、氧化锆、氧化铁等)等 无机材料形成。另外，放热体314a 314h可采用与内隔板放热体104、外隔板放热体107 相同的材料，也可采用不同的材料。不过，在使用热特性等极端不同的材料的情形下，烧成 室103内的温度控制变得复杂。因此，对于上述构件，最好使用相同材料。此外，如图13所示，放热体314a 314h为类似海绵的结构，具有冷却用气体能透 过的细孔。例如，放热体314a 314h是细孔平均直径为30 μ m、气孔率大致为70%的由碳 化硅类材料形成的直径40mm的圆筒状的多孔体。另外，关于放热体314a 314h的细孔直 径和气孔率并不限定于该数值，可根据所需的冷却用气体流量、所需的冷却用气体温度、放 热体314a 314h引起的压力损失进行适当变更。此外，在将烧成室103冷却到室温时，从冷却用气体导入机构112b送来的冷却用 气体从冷却用气体导入管111b，通过层间冷却用气体流路121b，流入形成于外隔板108b与 外隔板108a之间的冷却用气体导入机构112b侧的空间。流入该空间的冷却用气体从层间 冷却用气体流路122b朝下一层即外隔板108a流出。此时，使放热体314c在微波的照射下 自己放热。在本实施方式中，各放热体314a 314h由一个零件形成。不过，各放热体314a 314h也可由多个零件形成，而这多个零件也可由微波吸收率不同的放热体形成。(微波烧成方法)接着，对使用具有如上所述结构的微波烧成炉301的微波烧成方法进行说明。在 本实施方式中，与实施方式1相同，按照图5所示的流程进行烧成。不过，与实施方式1相 比，使冷却用气体导入机构112a、112b动作，从而冷却被烧成体102和微波烧成炉301内部的工序(步骤S3)不同。具体来说，断续地进行微波照射，使内隔板放热体104、外隔板放热体107、放热体314a 314h在微波的照射下自己放热。在冷却用气体通过冷却用气体流路113a、113b的 过程中，冷却用气体被加热至构成微波烧成炉301的材料不会因热冲击而破坏的温度。随 着烧成室103的温度的降低，缩短微波照射时间，最后停止微波照射。在使烧成室103内的温度下降的情形下，与实施方式1相同，导入冷却用气体，并 断续地照射微波。藉此，能急速地冷却，并能以所期望的温度分布控制烧成室103内的温 度。例如，如图6所示，在从点B到点C之间，沿温度分布控制温度，并以30秒为一次照射 时间，总计照射时间与从点B到点C所需时间的8%相当的方式，断续地照射微波。接着，在 从点C到点D2之间，以7秒为一次照射时间，将总计照射时间的比例从上述的8%中逐渐减 去。此外，从点E开始，结束微波的照射。另外，关于微波的一次的照射时间和照射时间比 率并不限定于本实施方式所示的内容，可根据微波烧成炉301的外形尺寸、烧成室103内的 最高温度等条件而变更。以上，在从点C冷却的情形下，以往，为从点C连接到点Dl的温度分布(实线)。 与此相对，在本实施方式中，为从点C连接到点D2的温度分布(虚线)，其结果是，缩短了冷 却所需的时间。藉此，不会因急剧的温度变化而产生热冲击破坏，能急速地冷却被烧成体和 烧成炉内。例如，在精制陶瓷等的微波烧成中，与实施方式1相同，能将微波烧成所需的时 间缩短大致20%。(实施方式4)以下，参照附图对本发明实施方式4进行说明。另外，对与实施方式1相同的构成 要素标注相同的参照符号而省略其说明。(微波烧成炉)如图14、图15所示，在本实施方式的微波烧成炉401中，在形成于冷却用气体导 入机构112a侧的外隔板108b与外隔板108a之间的空间内，与X-Z面平行地配置有放热 体414a、414b和流路形成用放热体415a。在形成于冷却用气体导入机构112a侧的外隔板 108a与外隔板放热体107之间的空间内，与X-Z面平行地配置有放热体414c。图14表示从Z方向透视微波烧成炉401的状态。图15表示从X方向透视微波烧 成炉401的状态。此外，在形成于冷却用气体导入机构112b侧的外隔板108b与外隔板108a之间的 空间内，与X-Z面平行地配置有放热体414d、414e和流路形成用放热体415b。在形成于冷 却用气体导入机构112b侧的外隔板108a与外隔板放热体107之间的空间内，与X-Z面平 行地配置有放热体414f。在形成于冷却用气体导入机构112b侧的外隔板放热体107与内 隔板105之间的空间内，与X-Z面平行地配置有放热体414g。在形成于冷却用气体导入机 构112b侧的内隔板105与内隔板放热体104之间的空间内，与X-Z面平行地配置有放热体 414h。此外，如图16所示，在放热体414d与放热体414e之间，配置有流路形成用放热体 415b。藉此，能防止从冷却用气体导入管Illb导入的冷却用气体直接从层间冷却用气体流 路121b朝层间冷却用气体流路122b流出。同样地，在放热体414a与放热体414b之间，配置有流路形成用放热体415a。藉此，能防止从冷却用气体导入管Illa导入的冷却用气体直接从层间冷却用气体流路121a 朝层间冷却用气体流路122a流出。图16表示以图14、图15所示的截面线C-C切断微波烧成炉401，并从箭头方向观 察到的状态。此外，图16中表示将外隔板108a、108b局部切开的状态。此外，图16中，以 假想线(虚线)表示层间冷却用气体流路121b、122b。放热体414a 414h和流路形成用放热体415a、415b由在微波照射下自己放热的 材料形成。例如，放热体414a 414h和流路形成用放热体415a、415b与内隔板放热体104、 外隔板放热体107相同，由(a)富铝红柱石类材料、(b)氮化硅类材料、(c)氧化铝、(d)微 波吸收率大的金属氧化物(例如氧化镁、氧化锆、氧化铁等)等无机材料形成。另外，放热 体414a 414h和流路形成用放热体415a、415b可采用与内隔板放热体104、外隔板放热体 107相同的材料，也可采用不同的材料。不过，在使用热特性等极端不同的材料的情形下，烧 成室103内的温度控制变得复杂。因此，对于上述构件，最好使用相同材料。此外，如图17所示，放热体414a 414h为类似海绵的结构，具有冷却用气体能透 过的细孔。例如，放热体414a 414h是细孔平均直径为50 μ m、气孔率大致为75%的由碳 化硅类材料形成的厚度为8mm的板状的多孔体。另外，关于放热体414a 414h的细孔直 径和气孔率并不限定于该数值，可根据所需的冷却用气体流量、所需的冷却用气体温度、放 热体414a 414h引起的压力损失进行适当变更。此外，与放热体414d、414e相比，流路形成用放热体415b的X_Z面的尺寸要小一 圈。藉此，在放热体414d与放热体414e之间配置有流路形成用放热体415b的状态下，由 放热体414d、414e和外隔板108a、108b及流路形成用放热体415b围成的放热体间冷却用 气体流路416b形成于流路形成用放热体415b的外周。同样地，放热体间冷却用气体流路 416a形成于流路形成用放热体415a的外周。此外，在将烧成室103冷却到室温时，从冷却用气体导入机构112b送来的冷却用 气体从冷却用气体导入管111b，通过层间冷却用气体流路121b，透过配置于外隔板108b侧 的放热体414d内部。透过放热体414d的冷却用气体通过放热体间冷却用气体流路416b， 透过配置于外隔板108a侧的放热体414e内部。透过放热体414e的冷却用气体从层间冷 却用气体流路122b朝下一层即外隔板108a流出。此时，使放热体414d、414e和流路形成 用放热体415b在微波的照射下自己放热。另外，在本实施方式中，利用流路形成用放热体415a、415b，能防止冷却用气体直 接流出。不过，只要是能防止冷却用气体直接流出的结构，流路形成用放热体415a、415b也 可与外隔板108a、108b同样，由允许微波透过的绝热材料形成。(微波烧成方法)接着，对使用具有如上所述结构的微波烧成炉401的微波烧成方法进行说明。在 本实施方式中，与实施方式1相同，按照图5所示的流程进行烧成。不过，与实施方式1相 比，使冷却用气体导入机构112a、112b动作，从而冷却被烧成体102和微波烧成炉401内部 的工序(步骤S3)不同。具体来说，断续地进行微波照射，使内隔板放热体104、外隔板放热体107、放热体 414a 414h、流路形成用放热体415a、415b在微波的照射下自己放热。在冷却用气体通过 冷却用气体流路113a、113b的过程中，冷却用气体被加热至构成微波烧成炉401的材料不会因热冲击而破坏的温度。随着烧成室103的温度的降低，缩短微波照射时间，最后停止微 波照射。在使烧成室103内的温度下降的情形下，与实施方式1相同，导入冷却用气体，并 断续地照射微波。藉此，能急速地冷却，并能以所期望的温度分布控制烧成室103内的温 度。例如，如图6所示，在从点B到点C之间，沿温度分布控制温度，并以30秒为一次照射 时间，总计照射时间与从点B到点C所需时间的8%相当的方式，断续地照射微波。接着，在 从点C到点D2之间，以7秒为一次照射时间，将总计照射时间的比例从上述的8%中逐渐减 去。此外，从点E开始，结束微波的照射。另外，关于微波的一次的照射时间和照射时间比 率并不限定于本实施方式所示的内容，可根据微波烧成炉401的外形尺寸、烧成室103内的 最高温度等条件而变更。以上，在从点C冷却的情形下，以往，为从点C连接到点Dl的温度分布(实线)。 与此相对，在本实施方式中，为从点C连接到点D2的温度分布(虚线)，其结果是，缩短了冷 却所需的时间。藉此，不会因急剧的温度变化而产生热冲击破坏，能急速地冷却被烧成体和 烧成炉内。例如，在精制陶瓷等的微波烧成中，与实施方式1相同，能将微波烧成所需的时 间缩短大致20%。工业上的可利用性本发明能作为用于将精制陶瓷材料等形成的被烧成体利用微波照射而烧成来制 造烧成体的微波烧成方法和微波烧成炉等来利用，特别地，能作为可应用于微波烧成陶瓷 以外的其他被烧成材料的用途的微波烧成方法和微波烧成炉等来利用。
权利要求
一种微波烧成方法，其使用微波对被烧成体进行烧成，其特征在于，在冷却配置有所述被烧成体的烧成炉内的烧成室时，将冷却用气体从烧成炉外导入烧成炉内，并使所述冷却用气体流通到所述烧成室，将微波断续地照射到烧成炉内，使配置在供所述冷却用气体流通至所述烧成室的流路中的放热体放热，并对在所述流路中流通的所述冷却用气体加热。
2.如权利要求1所述的微波烧成方法，其特征在于，使所述冷却用气体经由形成于第一隔板与第二隔板之间的空间，流通到所述烧成室， 所述第一隔板内侧配置有所述烧成室，所述第二隔板被所述第一隔板覆盖。
3.如权利要求2所述的微波烧成方法，其特征在于，使所述冷却用气体从贯穿所述第一隔板的第一流路部分，经由所述空间，流通到贯穿 所述第二隔板的第二流路部分。
4.如权利要求3所述的微波烧成方法，其特征在于，对以散布于所述空间内的形式配置于所述第一隔板与所述第二隔板间的多个所述放 热体照射微波。
5.如权利要求3所述的微波烧成方法，其特征在于，对以形成所述空间的一部分的形式配置于所述第一隔板与所述第二隔板间的所述放 热体照射微波。
6.如权利要求3所述的微波烧成方法，其特征在于，对至少配置于所述第一流路部分和所述第二流路部分中的任一流路部分内的、所述冷 却用气体能透过的所述放热体照射微波。
7.如权利要求3所述的微波烧成方法，其特征在于，对配置于所述第三流路内的、所述冷却用气体能透过的所述放热体照射微波。
8. 一种微波烧成炉，其使用微波对被烧成体进行烧成，其特征在于，包括 配置有所述被烧成体的烧成室；将微波照射到烧成炉内的磁控管； 将冷却用气体从烧成炉外导入烧成炉内的导入机构； 使所述冷却用气体流通至所述烧成室的流路；在微波的照射下自己放热，对在所述流路中流通的所述冷却用气体加热的放热体；以及在对配置有所述被烧成体的所述烧成室进行冷却时，使所述导入机构将所述冷却用气 体导入烧成炉内，并使所述磁控管将微波断续地照射到烧成炉内的控制部。
9.如权利要求8所述的微波烧成炉，其特征在于，包括 内侧配置有所述烧成室的第一隔板；以及被所述第一隔板覆盖的第二隔板，在所述第一隔板与第二隔板之间形成有所述流路的一部分。
10.如权利要求9所述的微波烧成炉，其特征在于， 所述流路包括贯穿所述第一隔板的第一流路部分； 贯穿所述第二隔板的第二流路部分；以及形成于所述第一隔板与所述第二隔板之间，以使所述冷却用气体从所述第一流路部分 流通到所述第二流路部分的第三流路部分。
11.如权利要求10所述的微波烧成炉，其特征在于，散布在所述第三流路部分内的多个所述放热体配置于所述第一隔板与所述第二隔板 之间。
12.如权利要求10所述的微波烧成炉，其特征在于，形成所述第三流路部分的一部分的所述放热体配置于所述第一隔板与所述第二隔板 之间。
13.如权利要求10所述的微波烧成炉，其特征在于，所述冷却用气体能透过的所述放热体至少配置于所述第一流路部分和所述第二流路 部分中的任一流路部分内。
14.如权利要求13所述的微波烧成炉，其特征在于，所述放热体是形成有平均细孔直径为30μπκ气孔率为70%的细孔的构件。
15.如权利要求10所述的微波烧成炉，其特征在于，所述冷却用气体能透过的所述放热体配置于所述第三流路部分内。
16.如权利要求15所述的微波烧成炉，其特征在于，所述放热体是形成有平均细孔直径为50 μ m、气孔率为75%的细孔的构件。
全文摘要
一种微波烧成炉(101)，包括配置有被烧成体(102)的烧成室(103)；将微波照射到烧成炉内的磁控管(116)；将冷却用气体从烧成炉外导入烧成炉内的冷却用气体导入机构(112b)；使冷却用气体流通至烧成室(103)的冷却用气体流路(113b)；在微波的照射下自己放热，对在冷却用气体流路(113b)中流通的冷却用气体加热的放热体(114a～114e)；以及在对配置有被烧成体(102)的烧成室(103)进行冷却时，使冷却用气体导入机构(112b)将冷却用气体导入烧成炉内，并使磁控管(116)将微波断续地照射到烧成炉内的控制部(117)。
文档编号C04B35/64GK101990624SQ20108000136
公开日2011年3月23日 申请日期2010年2月4日 优先权日2009年2月6日
发明者滨野诚司, 濑川彰继, 菅田文雄 申请人:松下电器产业株式会社