JP4129865B2

JP4129865B2 - Support structure of heat insulation member in microwave heating furnace for high temperature

Info

Publication number: JP4129865B2
Application number: JP2003099424A
Authority: JP
Inventors: 恒夫桐山; 晃彦根岸
Original assignee: Saint Gobain TM KK
Current assignee: Saint Gobain TM KK
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: JP2004308941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温用マイクロ波加熱炉に関し、さらにいえば、被加熱物を囲むように閉空間を構成する断熱部材の、天井部分の支持構造を有する高温用マイクロ波加熱炉に関する。
【０００２】
【関連の技術】
マイクロ波加熱は、マイクロ波電力を誘電体に吸収させて誘電体（被加熱物）の内部より自己発熱させるものである。
【０００３】
このため、ガス、電気抵抗等を熱源とした、熱伝導や輻射による従来の加熱方式に比べて、マイクロ波加熱は、急速加熱が可能となり、しかも熱効率が高いため、短時間で加熱処理を行うことができる。
【０００４】
この原理を応用して、マイクロ波加熱は、ゴムの加熱加硫や木材の接着乾燥装置として広く利用されている。
【０００５】
また、これら低温用途の他に、高温用途としてセラミックや陶器等の焼成用のマイクロ波加熱炉が特許文献１に、電子レンジを利用して焼成を行う焼成炉が特許文献２にそれぞれ記載されている。このような高温用途においては、被加熱物の自己発熱によって発生した熱を放散させないように、被加熱物を断熱材で囲む必要があった。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭５９−２５９３７号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−３１８２６２号公報
高温用途のマイクロ波加熱炉は、主に、マイクロ波発振装置、マイクロ波の発振口である導波管、マイクロ波を散らすためのファン、マイクロ波の漏洩を防止するケーシング、及び断熱材からなる。
【０００８】
上記公報に示されている、これまでの高温用途のマイクロ波加熱炉は、小型であった。そのため、被加熱物を囲む閉空間（炉内の空間）を断熱材で構築する際に、側壁部分と天井部分をほぼー体に成形した単体の断熱材を用いることができた。その結果、断熱材を支持するための支持体は特に必要がなかった。即ち、一体に成形した断熱材は、そのままで力学的に安定に自立することができた。
【０００９】
しかし、炉を大型化する場合、断熱材で構築された広い閉空間が必要になる。この広い空間を構築するためには、複数の断熱材を組み合わせて側壁部分や天井部分を構成する必要が生じた。その結果、複数の断熱材を支持し、固定する必要が生じた。
【００１０】
他方、一般に、ガス、電気抵抗等を熱源とした従来の加熱方式の大型炉においては、断熱部材の固定方法としては、棒状あるいは爪状の金属製支持体を使用して、外枠を兼ねた強度のある金属製ケーシングに断熱材を固定する方法が一般的である。
【００１１】
一方、マイクロ波は、金属の一部に吸収されて熱を発生させるが、金属の大部分により反射する性質を持つ。この性質は、必要に応じて使い分けられている。例えば、一般の電子調理器、またマイクロ波を熱源とした加熱炉ではマイクロ波が金属によって反射する性質を利用して、金属で調理器や炉全体を囲い、炉外ヘマイクロ波が漏れないようにして危険防止を図っている。
【００１２】
さらに、高温でマイクロ波加熱を行うためには、考慮すべき点がある。即ち、
ａ）被加熱物を断熱部材で覆い、断熱部材の外側にマイクロ波発振器及び導波管を配置しなければならない。これは、断熱部材の使用により、被加熱物自身から発生する高熱を、断熱部材で覆った閉空間に閉じこめて、被加熱物を高温に保つと共に、断熱部材の外側を低温に保ち、マイクロ波発振器及び導波管が損傷しないようにするためである、従って、内側より、被加熱物、断熱材、発振器及び導波管を順に設ける。
【００１３】
ｂ）炉の運転中、断熱部材で構成した閉空間が、大きく変形することなく安定である必要がある。断熱部材で構成した閉空間が大きく変形すると、炉内（閉空間内）からの熱が、断熱部材の隙間から漏れたり、閉空間自身が崩れたりして危険である。
【００１４】
ｃ）一方、マイクロ波は発振器から導波管を通して発振され、閉空間を構成する外側の断熱部材を透過して、効率よく最も内側にある被加熱物に達する必要がある。従って、少なくとも導波管と被加熱物の間には、それを妨げるような部材、または自身が溶損して本来の機能を失うような部材を配置することはできるだけ避ける必要がある。例えば、金属製の板、支持体等は、そのままでは配置して使用できない。
【００１５】
ｄ）断熱部材は、マイクロ波による被加熱物の発熱を妨げないような材質、つまり、マイクロ波に対して透過性の優れた材質であることが必要である。これは、断熱部材がマイクロ波を多く吸収してしまうと、被加熱物にマイクロ波が到達しなくなり、被加熱物自身の発熱が起こりにくくなるからである。言い換えると、断熱部材、支持体、接着材は、誘電損失が被加熱物と同じか、又は被加熱物よりも小さいことが必要である。
【００１６】
ｅ）人体に対して安全性を確保するため、マイクロ波が炉の外側に漏れ出ることは防止しなければならない。即ち、少なくとも断熱部材の外側を覆い、閉空間を作る金属製ケーシングが必要である。
【００１７】
ここで、ａ）、ｄ）に関する手段は、既に特願２００１−３３９１６２号で提案されている。
【００１８】
又、本発明者は、炉の大型化について、既に、特願２００２−０３３９９２号、特願２００２−０３４０４５号、特願２００２−０３４８０１号で、被加熱物を囲んで構成する閉空間（炉内）を、複数の断熱部材、及び、誘電損失が被加熱物と同じか、被加熱物よりも小さい材料の支持体で構築する、高温用マイクロ波加熱炉の断熱構造を提案している。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、炉を大型化する際、天井や、天井と側壁が接する部分に断熱部材として焼成耐火物や、セラミックファイバーボード等を、例えば天井をアーチ構造にして使用すると、炉の運転中に断熱部材の加熱時の膨張、降温時の収縮、特に天井部分の断熱部材の動きによって、側壁都分の断熱部材が外側（炉外側）に押され、押された状態で、天井部分の断熱部材の重量がかかるため断熱部材で構成する閉空間が変形し、炉の運転が安定に行えなくなる。特に炉が大型化すると、天井部分の断熱部材も重量が増加し、一層閉空間を構成する断熱部材の変形が起こりやすい、という問題が生じる。
【００２０】
本発明の目的は、炉の運転時に天井部分の断熱部材の膨張・収縮の動きによって、側壁部分の断熱部材が変形したり、それにより、断熱部材で囲まれた閉空間が変形することなく、安定して炉の運転が行える高温用マイクロ波加熱炉を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、高温用マイクロ波加熱炉における前述の課題を解決するために鋭意検討の結果、高温用マイクロ波加熱炉の天井部分の支持方法を改良して、特に、天井部分の断熱部材を、誘電損失が被加熱物と同じか、または被加熱物よりも小さい材料の支持体によって、側壁の断熱部材とは独立して、天井部分の大半の重量を支持し、好ましくは側壁部分の断熱部材に天井部分の断熱部材の荷重が実質的にかからないようにすることによって、課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２２】
本発明の解決手段を例示すると、各請求項に記載の高温用マイクロ波加熱炉である。
【００２３】
ここで、好ましくは、ケーシングは金属製であって、導波管よりも外側に位置し、マイクロ波が炉外に漏れることを防止するため、及び、支持体を支持、固定するためのものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、マイクロ波を加熱源として用いる高温用マイクロ波加熱炉の、天井部分の断熱部材の支持構造を改良したものである。
【００２５】
通例、炉の内側より順に、被加熱物、断熱部材及び支持体、金属製ケーシングを配置する。金属製ケーシングにマイクロ波の発振口である導波管を設け、導波管から被加熱物に向けてマイクロ波を照射する。金属製ケーシングの内側に、被加熱物を囲うように、断熱部材を壁の形で用いて閉空間を構成し、その断熱部材を支持体で支持する。
【００２６】
本発明による高温用マイクロ波加熱炉の支持構造では、特に、天井部分の断熱部材を、誘電損失が被加熱物と同じか、または被加熱物よりも小さい材料の支持体によって、側壁部分の断熱部材とは独立して、天井部分の大半の重量を支持して、好ましくは側壁部分の断熱部材に天井部分の断熱部材の荷重が実質的にかからないようにする。このようにして炉の運転時において、断熱部材が構成する閉空間（炉内）が、断熱部材、特に、天井部分の断熱部材の熱変動たとえば膨張、収縮の動きによって、変形するのを防止し、安定して炉の運転が行えるようにするものである。
【００２７】
本発明の好ましい支持構造を図に基づいて説明する。
【００２８】
まず、天井部分の断熱部材の支持構造について説明する。
【００２９】
図１は、第１の支持構造の概念図である。天井部分の断熱部材の第１の支持構造は、閉空間（炉内）の天井部分を構成する断熱部材を、吊り具支持体１と、ワッシャ状支持具２、チューブ状若しくは棒状支持体３を用いて支持する構造である。これらの支持部材の材料はいずれも誘電損失の小さい材料、例えばアルミナの焼結体が好適である。吊り具支持体１は、例えば上端部がフック状、下端部がワッシャ状支持具を固定するためにネジ加工が施されているものが好適であるが、吊り具支持体１の下端部は、吊り具支持体１とワッシャ状支持具２が嵌合するようにして固定するなど、吊り具支持体１を固定できれば特に制限されない。吊り具支持体１は、フック状とした上端部を、チューブ状若しくは棒状支持体３に引っ掛け、下端部は断熱部材を垂直方向に貫通して、断熱部材の炉内面においてワッシャ状支持具２で固定して断熱部材を支持する。
【００３０】
又、吊り具支持体１は、上端部をフック状とせず、吊り具支持体１に設けた水平方向の貫通孔にチューブ状若しくは棒状支持体３を通して支持しても良い。
【００３１】
チューブ状若しくは棒状支持体３は、金属製ケーシング１１の一方の側面から、他方の側面へ水平方向に渡して、金属製ケーシング１１と接した部分で支持され、固定される。この場合チューブ状若しくは棒状支持体３は、少なくとも、上述の金属製ケーシング１１の両側面間の距離を渡すことのできる長尺のものが適している。
【００３２】
図２は、上端部をフック状とした吊り具支持体１の概念図である。
【００３３】
次に天井部分の断熱部材の第２の支持構造について説明する。
【００３４】
図３は、第２の支持方法の概念図である。
【００３５】
第２の支持構造は、チューブ状若しくは棒状支持体を使用せず、吊り具支持体１の上端部を金属製ケーシング１１の上面外側において、筒状ホルダー４とピン５を用いて、又はワッシャ状支持具２を用いて支持し、下端部を断熱部材６の炉内面でワッシャ状支持具２により支持する構造である。
【００３６】
この場合、例えば、図５に示すように、断熱部材６を貫通した吊り具支持体１の上端部を、金属製ケーシング１１に設けた孔から突出させ、突出させた吊り具支持体１に筒状ホルダー４を被せ、吊り具支持体１の上端部近くの側面に設けた貫通孔と筒状ホルダー４の側面に設けた貫通孔に棒状のピン５をそれぞれに差し込み渡すことによって支持する構造が好適である。
【００３７】
また、図６のように、筒状ホルダー４を用いず、上端部をネジ加工した吊り具支持体１と、貫通孔をネジ加工したワッシャ状支持具２を用いて螺合させたり、あるいは吊り具支持体１と、ワッシャ状支持具２が嵌合するように加工して、支持しても艮い。
【００３８】
一方、吊り具支持体１は、断熱部材６を垂直方向に貫通して断熱部材６の炉内面で、吊り具支持体１の下端部にワッシャ状支持具２を固定することによって、断熱部材６を支持する。ここで、ワッシャ状支持具２の固定は、図７のように、端部をネジ加工した吊り具支持体１と、貫通孔をネジ加工したワッシャ状支持具２を用いて螺合させる構造や、吊り具支持体１と、ワッシャ状支持具２が嵌合するように加工して、支持する構造などが好適である。
【００３９】
次に天井部分の断熱部材の第３の支持構造について説明する。
【００４０】
図４は、第３の支持構造の概念図である。天井部分の断熱部材の第３の支持構造は、チューブ状若しくは棒状支持体３を、天井部分の断熱部材６に水平方向に貫通させ、チューブ状若しくは棒状支持体３は、吊り具支持体１が支持し、吊り具支持体１は、その上端部が金属製ケーシング１１から突出して金属製ケーシング１１の外側で、ホルダー４及びピン５によって、またはワッシャ状支持具２によって支持されることで、天井部分の断熱部材６を支持する。また、天井部分の断熱部材６を水平方向に貫通したチューブ状若しくは棒状支持体３は、必要に応じて、その両端を金属製ケーシングの側面で支持しても良い。また、吊り具支持体１の下端部はフック状として、チューブ状若しくは棒状支持体３を支持しても良い。または、吊り具支持体１の下端部に水平方向に設けた貫通孔に、チューブ状若しくは棒状支持体３を通して、チューブ状若しくは棒状支持体３を支持しても良い。
【００４１】
この場合、チューブ状若しくは棒状支持体３は、天井の断熱部材６を水平方向に支持できる長さがあればよい。
【００４２】
吊り具支持体１、チューブ状若しくは棒状支持体３の使用数は、炉の大きさに応じて任意に増減させてよいが、吊り具支持体１は、およそ２００〜４００ｍｍ間隔で、チューブ状若しくは棒状支持体３１は、およそ３００〜５００ｍｍ程度の間隔で配する事が好適である。
【００４３】
次に側壁部分の断熱部材の支持構造について説明する。
【００４４】
本発明においては、好ましくは、天井部分の断熱部材が側壁部分とは独立に支持されているので、側壁部分の断熱部材は、自身の膨張収縮の動きや、地震など外力による動きに対して安全であるような（大きな変形を起こさない）支持を行えばよい。側壁部分を構成する断熱部材は、対向面に位置する金属製ケーシングの一方の側面から、対向する他方の側面に支持体を渡して、断熱部材を支持体により支持することが好適である。
【００４５】
さらに、好ましくは、支持体は、金属製ケーシングと接した部分で支持されて固定される。この場合、支持体は、上述のように、長尺の支持体が適している。側壁部分を構成する断熱部材を支持する長尺の支持体は、少なくともその一部で断熱部材の外側または表面を支持すればよい。また支持体で断熱部材を貫通して支持しても良く、短尺の支持体で、隣接する断熱部材同士を互いに貫通して支持しても良い。
【００４６】
図８は、高温用マイクロ波加熱炉全体の概念図である。
【００４７】
以上のように、天井部分の断熱部材を側壁部分の断熱部材とは独立に支持して、天井部分の断熱部材の荷重が、側壁部分の断熱部材に実質的にかからないようにするのが好ましい。
【００４８】
このようにすることによって、高温用マイクロ波加熱炉の運転時に、断熱部材が構成する閉空間（炉内）が、断熱部材の膨張、収縮の動きによって、変形することを防止でき、安定して炉の運転をが行うことができる。
【００４９】
金属製ケーシングよりも内側に配置する吊り具支持体、チューブ状若しくは棒状支持体、ワッシャ状支持具は、前述のように、安全に配置される。従って、マイクロ波透過性及び耐熱性に優れ、高温での強度があり、成形や加工が容易な材料が好ましく、非金属かつ無機質材料が好適であり、例えばアルミナ質、ムライト質、ステアタイト質、ジルコン質、コーディエライト質、シリカ質、石英、炭化ケイ素、窒化ケイ素等からなる耐火物が好ましい。
【００５０】
高温用マイクロ波加熱炉において、使用する材料と被加熱物のマイクロ波に対する性質は重要である。材料に対する、マイクロ波の透過、反射、吸収を考えた場合、マイクロ波の透過性に優れた材料は、言い換えればマイクロ波を反射、吸収しにくい性質を持っているものである。その性質を表すひとつの要素として誘電損失がある。
【００５１】
誘電損失が大きい材料は、マイクロ波を吸収しやすい。その結果、材料の発熱量が多くなる。従って、高温用マイクロ波加熱炉においては、被加熱物よりも高温になってしまい、高温で必要な強度を維持できなくなり、また、このような材料が被加熱物の近くにあれば、これら材料からの熱の影響を受け、被加熱物の正確な温度制御が困難となる。さらに、マイクロ波が被加熱物に届く前にこれらの材料に吸収されてしまい、被加熱物の発熱効率が悪くなるため好ましくない。
【００５２】
つまり、高温用マイクロ波加熱炉においては、断熱部材を支持する支持体等は、その誘電損失が被加熱物と同じか、または被加熱物よりも小さいことが好ましい。例えば、被加熱物がムライトである場合は、支持体等はムライトまたはアルミナが好ましい材料であり、被加熱物がアルミナである場合は、支持体等はアルミナであることが好ましい。
【００５３】
本発明で用いる吊り具支持体は、棒状、または、チューブ状が好適であり、端部は必要に応じてフック状、ネジ加工など、支持に適した形状とすることが好ましい。吊り具支持体の棒状、またはチューブ状である部分の断面が、例えば円形の場合では、その直径は、棒状で５〜２０ｍｍ程度、チューブ状で外径２０〜４０ｍｍ程度が好ましい。
【００５４】
本発明で主に水平方向に用いるチューブ状若しくは棒状支持体は、断面の形状、断面の幅、径等は任意のものでよい。ただし、幅、径が小さすぎると支持体としての強度が不足し、大きすぎると、支持体にマイクロ波が吸収される量が多くなり、被加熱物を効率よく加熱できなくなる。これは、吊り具支持体についても同様である。
【００５５】
支持体は、材料の入手のしやすさ、価格、加工性、施工性を考慮するとチューブ状にするのが最も好ましい。主に水平方向に用いるチューブ状若しくは棒状支持体では、その断面が、例えば円形の場合では、その直径は、１０〜４０ｍｍ程度が好ましい。
【００５６】
また、支持体をチューブ状とすれば、チューブ内に冷媒を通して支持体を冷却し、支持体の発熱を防止することもできる。
【００５７】
また、支持体を冷却しようとする場合、冷媒は、空気、窒素、またはアルゴン等の不活性気体や、それらの混合気体を使用でき、水、油等の液体を使用できる。これら冷媒を使用する際は、高温によって発火等の危険性のないものを、さらに価格を考慮して選択する必要がある。
【００５８】
炉内面で使用する場合のワッシャ状支持具２の形状、大きさは特に制限されないが、ワッシャ状支持具２が円板状であれば、直径が小さすぎるとワッシャ状支持具と接する部分の断熱部材に荷重がかかりすぎるため、直径２０〜８０ｍｍ程度が好ましい。
【００５９】
また、断熱部材の外側と、金属製ケーシング及び導波管の間には、空間を設けて空気流を自然対流させて、支持体を自然冷却することが好ましい。
【００６０】
次に断熱部材について説明する。
【００６１】
本発明に使用する断熱部材としては、アルミナ繊維等の無機繊維と、無機バインダー、必要に応じて無機粉体、有機結合材からなる断熱部材で、例えば、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維の１種または両方を水中で分散させ、アルミナ粉を加えてスラリーとしたものを、吸引用の成形モールドによって平板状に真空成形した平板状成形体が好適である。また、作製時に必要に応じ、少量の有機バインダーを使用することもできるが、その場合は成形後に加熱処理して有機バインダーを焼失させることが必要である。ここで、一般に、アルミナ繊維とは、Ａｌ₂Ｏ₃含有率が７０％以上で残部がＳｉＯ₂である、アルミナ及び／またはムライトの結晶質繊維を言い、アルミナシリカ繊維とは、Ａｌ₂Ｏ₃含有率が４６〜５４％で残部がＳｉＯ₂である非晶質無機繊維を言う。
【００６２】
また、被加熱物の処理温度が１０００℃程度であるような、処理温度の低い炉では、アルミナシリカ繊維、無機バインダー、必要に応じ少量の有機バインダーを加えてスラリーとしたものをモールドで成形して平板状成形体としたものが好適である。この際も、有機バインダーを使用した場合は、成形後に有機バインダーを消失させることが必要である.
さらに、上記の如きスラリーの水分量を少なく調整し、モールドを用いてスタンプ成形することによって平板状成形体を作製してもよい。
【００６３】
また、断熱部材として無機繊維ブロックを使用することもできる。無機繊維ブロックは、アルミナ繊維等のブランケットまたはマットを積層して、ブロック状に構成したものである。無機繊維ブロックは、例えば、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維の１種または両方からなるブランケットまたはマットを、同じ大きさに切断して小片とし、これらの小片を積層して積層体とするか、または、細長いブランケットまたはマットを葛折りにして積層体とし、この積層体を圧縮し、バンド締めや縫製によって作製する。無機繊維の構成材であるブランケット及びマットは、繊維が結合材なしに絡み合う状態なので、柔軟性があり、外部からの力に対し復元力を有する。従って、これらブランケットまたはマットで構成された無機繊維ブロックも、柔軟性があり、復元力を有する。
【００６４】
無機繊維ブロツクは、閉空間（炉内）の天井部分の断熱部材として好適である。無機繊維ブロックは前記した平板状成形体に比べ、嵩密度が８０〜２００ｋｇ／ｍ³と小さく、断熱部材としての重量を軽くでき、支持体が天井部分の断熱部材の荷重を支持する際に、断熱部材にかかる負担が軽減できる。
【００６５】
１０００℃以上で使用する高温用マイクロ波加熱炉用に無機繊維ブロックを使用する場合は、無機繊維ブロックと平板状成形体を組み合わせて使用する。
【００６６】
その理由は、以下の通りである。即ち、炉内が１０００℃以上の高温になってくると、熱の伝導は輻射によって行われる割合が大きくなる。無機繊維ブロックは、繊維が結合材なしに絡み合っている状態で、その嵩密度は８０〜２００Ｋｇ／ｍ³と小さいため、高温時には、輻射によって外側（炉外側）に熱を逃がしやすく、炉内温度が上がりにくい。一方、平板状成形体は、その嵩密度が２２０〜１０００Ｋｇ／ｍ³と、無機繊維ブロックに比べ大きく、輻射によって熱を逃がしにくい。従って、無機繊維ブロックを使用する場合は、無機繊維ブロックと平板状成形体を組み合わせることで、効率のよい加熱が行える。
【００６７】
また、複数の断熱部材は、支持体で貫通した形で一体（ユニット）とすることができる。この場合、支持体は、短くてよく、例えば、少なくとも隣り合う断熱部材を支持して一体とすることができる程度の長さの短尺支持体が適している。支持体の長さは、一体としたい断熱部材の大きさや数量に応じて決めることができる。
【００６８】
天井部分の断熱部材は、前述の平板状成形体や、無機繊維ブロックが好適に使用できる。
【００６９】
天井部分の断熱部材として、平板状成形体を用いる場合は、平板状成形体の広い面を炉内面として、厚さ方向に積層（床に垂直な方向に積層）して用いることができる。この場合、断熱部材の支持構造としては、第１又は第２の支持構造が好適である。
【００７０】
また、平板状成形体は、端面を炉内側に向けて、厚さ方向に積層（水平方向に積層）して天井部分の断熱部材とすることができる。この場合は、断熱部材の支持構造としては、第３の支持構造が好適である。
【００７１】
さらに、天井部分の断熱部材として無機繊維ブロックを使用する場合、例えば、隣接する無機繊維ブロック同士を、短尺の支持体をブロックに貫通してユニット化し、ユニット化した無機繊維ブロックを第１又は第２の支持構造によって支持できる。また、短尺の支持体は用いずに、第３の支持方法によって支持することもできる。
【００７２】
また、前述のように、１０００℃以上で使用するマイクロ波加熱炉に、無機繊維ブロックを使用する場合には、平板状成形体を併用する。この場合は、平板状成形体の広い面が炉内面となるように配置し、その外側に無機繊維ブロックを配置して、第１、第２、第３何れかの支持構造で支持することが好適である。この際、平板状成形体と無機繊維ブロックは無機接着材で接着してもよい。
【００７３】
側壁部分を構成する断熱部材は、前述の平板状成形体や、無機繊維ブロックが好適に使用でき、天井部分と同様に、１０００℃以上で使用するマイクロ波加熱炉に、無機繊維ブロックを使用する場合には、平板状成形体を併用する必要がある。
【００７４】
この場合、平板状成形体の広い面が炉内面となるように配置し、その外側に無機繊維ブロックを配置する。無機繊維ブロックと平板状成形体は、無機接着材で接着する、または短尺の支持体とワッシャ状支持具で支持（接合）することが好適である。
【００７５】
本発明においては、天井部分と側壁部分との接合関係は、前述の実施例に限らず、種々のものを採用することができる。たとえば、図示例では、天井部分のエッジ部が中心部と同じ厚みで平坦になっているが、天井部分のエッジ部の厚みを変化させたり（たとえば厚くしたり）、エッジ部分の形状を変化させたり（たとえばＬ字形に曲げたり）することも可能である。
【００７６】
【実施例】
断熱部材として、アルミナ繊維、無機粉体、結合材を水で分散させたスラリーをモールドを用いて真空成形して得られた平板状成形体を使用した。
【００７７】
側壁部分は、平板状成形体（厚さ７０ｍｍ）を、その厚さ方向に積層し、積層方向が床と平行な方向になるようにして構成した。さらに、側壁部分の外側（金属製ケーシング側）の面に接するように、外径３５ｍｍのアルミナチューブを断熱部材の積層方向と同方向に配して側壁部分を支持した。また、アルミナチューブは、金属製ケーシングの一方の側面から対面する他方の側面に渡し、アルミナチューブの端部は金属製ケーシングに開けた穴に差し込んで固定した。さらにアルミナチューブの一端から冷媒として空気を流し、他端に抜けるようにしてアルミナチューブを冷却した。
【００７８】
天井部分は、断熱部材として、上記平板状成形体（厚さ４０ｍｍ）を用いた。平板状成形体を厚さ方向に積層し、積膚する方向が床と平行となるように構成した。（平板状成形体の端面が炉内面となる）
天井部分の支持構造としては、第３の支持構造を用いた。
【００７９】
吊り具支持体として、内径２８ｍｍ、外径３５ｍｍ、長さ４１０ｍｍのアルミナチューブを使用した。吊り具支持体の上端から２５ｍｍ、及び下端から２５ｍｍの位置を中心として、直径１５ｍｍの孔を径方向に貫通孔を１ヶづつ設けた。上端部の孔は、金属製ケーシングに固定したホルダー、及びアルミナピン（内径９ｍｍ、外径１３ｍｍ、長さ５０ｍｍ）によって吊り具支持体を支持するための、アルミナピンを差し込むための孔とし、下端の孔は、天井部分の断熱部材を水平方向に貫通する長尺のアルミナチューブ支持体が通る孔とした。
【００８０】
吊り具支持体は、天井の断熱部材の所定位置で、金属製ケーシング側から約６０ｍｍの深さまで断熱部材に孔加工を施して、吊り具支持体の下端部を差し込み、アルミナチューブ支持体（内径９ｍｍ、外径１３ｍｍ、長さ７９０ｍｍ）が、天井の断熱部材を水平方向に貫通し、吊り具支持体の下端部の孔を通って断熱部材を支持するようにした。
【００８１】
吊り具支持体の他端部（上端部）は、金属製ケーシングに設けた直径５０ｍｍの孔を通って、金属製ケーシングに設けた孔の外側部分に固定された円筒状ホルダーと、吊り具支持体の上端部に設けた貫通孔に差し込まれたアルミナピンとで支持するようにした。
【００８２】
床部分は、上記平板状成形体（厚さ４０ｍｍ）を平板状成形体の広い面を炉内側にして、３層積層して用いた。
【００８３】
これら側壁、天井、床の、各断熱部材で囲まれた閉空間は、幅８２０ｍｍ、高さ４４０ｍｍ、奥行き４４０ｍｍであった。
【００８４】
金属製ケーシングは、天井、側壁、床の断熱部材を囲むように（６面）配した。さらに側壁部分の断熱部材及び天井部分の断熱部材と、金属製ケーシングとの間は、約２００ｍｍの間隔を設け、空気流の自然対流で冷却できる構造とした。
この高温用マイクロ波加熱炉で、被加熱物として陶磁器材料を１３００℃で加熱したところ、断熱部材で囲まれた閉空間は変形することなく安定に陶磁器材料を加熱できた。また、陶磁器材料には、歪みや割れを生じることなく、支持体は、変形することなく、断熱部材を安定に固定、支持できた。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、高温用マイクロ波加熱炉において、炉の運転中に断熱部材の加熱時の膨張、降温時の収縮、特に天井部分の断熱部材の動きによって、側壁部分の断熱部材が外側（炉外側）に押されることがなく、炉の運転中に、断熱部材で構成する閉空間が変形することを防止し、炉の運転を安定に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高温用マイクロ波加熱炉の断熱部材の支持構造を示す概念図である。
【図２】本発明で使用する吊り具支持体の例を示す図である。
【図３】本発明による高温用マイクロ波加熱炉の断熱部材の支持構造を示す概念図である。
【図４】本発明による高温用マイクロ波加熱炉の断熱部材の支持構造を示す概念図である。
【図５】吊り具支持体の上端部を筒状ホルダーと、ピンによって支持した例の概念図である。
【図６】吊り具支持体の上端部をネジ加工し、吊り具支持体をワッシャ状支持具と螺合して支持した例の概念図である。
【図７】吊り具支持体の下端部をネジ加工し吊り具支持体をワッシャ状支持具と螺合して支持した例の概念図である。
【図８】本発明による高温用マイクロ波加熱炉全体の概念図である。
【符号の脱明】
１吊り具支持体
２ワッシャ状支持具
３チューブ状若しくは棒状支持体
４筒状ホルダー
５ピン
６断熱部材
７被加熱物
８棚板
９マイクロ波発振器
１０導波管
１１金属製ケーシング
１２高温用マイクロ波加熱炉[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-temperature microwave heating furnace, and more specifically, a support structure for a ceiling portion of a heat insulating member that constitutes a closed space so as to surround an object to be heated. High-temperature microwave heating furnace having About.
[0002]
[Related technologies]
In microwave heating, microwave power is absorbed by a dielectric material and self-heats from the inside of the dielectric material (object to be heated).
[0003]
For this reason, compared to conventional heating methods using heat conduction or radiation using gas, electrical resistance, or the like as a heat source, microwave heating enables rapid heating and high heat efficiency, so heat treatment is performed in a short time. be able to.
[0004]
Applying this principle, microwave heating is widely used as a rubber vulcanization or wood adhesion drying apparatus.
[0005]
In addition to these low-temperature applications, as a high-temperature application, a microwave heating furnace for firing ceramics and earthenware is described in Patent Document 1, and a firing furnace that performs firing using a microwave oven is described in Patent Document 2, respectively. Yes. In such a high temperature application, it is necessary to surround the heated object with a heat insulating material so as not to dissipate the heat generated by the self-heating of the heated object.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No.59-25937
[0007]
[Patent Document 2]
JP 7-318262 A
A microwave heating furnace for high-temperature applications mainly includes a microwave oscillation device, a waveguide serving as a microwave oscillation port, a fan for scattering the microwave, a casing for preventing leakage of the microwave, and a heat insulating material. .
[0008]
The microwave heating furnaces shown in the above-mentioned publications for high temperature use so far have been small. Therefore, when a closed space (space in the furnace) surrounding the object to be heated is constructed with a heat insulating material, a single heat insulating material in which the side wall portion and the ceiling portion are formed into a substantially body can be used. As a result, a support for supporting the heat insulating material was not particularly necessary. That is, the integrally formed heat insulating material can stand up mechanically and stably as it is.
[0009]
However, when the furnace is increased in size, a large closed space constructed with a heat insulating material is required. In order to construct this wide space, it has become necessary to form a side wall portion and a ceiling portion by combining a plurality of heat insulating materials. As a result, it was necessary to support and fix a plurality of heat insulating materials.
[0010]
On the other hand, in general, in a conventional large heating furnace using gas, electrical resistance, or the like as a heat source, as a fixing method of the heat insulating member, a rod-shaped or claw-shaped metal support is used, which also serves as an outer frame. A method of fixing a heat insulating material to a strong metal casing is common.
[0011]
On the other hand, the microwave is absorbed by a part of the metal and generates heat, but has a property of being reflected by most of the metal. This property is properly used as needed. For example, in general electric cookers and heating furnaces using microwaves as the heat source, the microwave is reflected by the metal so that the cooker and the entire furnace are surrounded by metal so that microwaves do not leak outside the furnace. To prevent danger.
[0012]
Furthermore, there are points to consider in order to perform microwave heating at high temperatures. That is,
a) The object to be heated must be covered with a heat insulating member, and a microwave oscillator and a waveguide must be disposed outside the heat insulating member. This is because the heat generated by the object to be heated is confined in a closed space covered with the heat insulating member by using the heat insulating member to keep the object to be heated at a high temperature and the outside of the heat insulating member at a low temperature. This is to prevent damage to the oscillator and the waveguide. Therefore, the object to be heated, the heat insulating material, the oscillator, and the waveguide are provided in this order from the inside.
[0013]
b) During operation of the furnace, the closed space constituted by the heat insulating member needs to be stable without being greatly deformed. If the closed space constituted by the heat insulating member is greatly deformed, heat from the furnace (in the closed space) leaks from the gap of the heat insulating member or the closed space itself collapses, which is dangerous.
[0014]
c) On the other hand, the microwave is oscillated from the oscillator through the waveguide, needs to pass through the outer heat insulating member constituting the closed space, and efficiently reach the innermost object to be heated. Therefore, it is necessary to avoid as much as possible at least between the waveguide and the object to be heated so that a member that prevents it or a member that melts itself and loses its original function is disposed. For example, metal plates, supports and the like cannot be placed and used as they are.
[0015]
d) The heat insulating member needs to be made of a material that does not hinder the heat generation of the object to be heated by the microwave, that is, a material that has excellent permeability to the microwave. This is because if the heat insulating member absorbs a lot of microwaves, the microwave does not reach the object to be heated, and the object to be heated becomes less likely to generate heat. In other words, the heat insulating member, the support, and the adhesive need to have the same dielectric loss as the object to be heated or smaller than the object to be heated.
[0016]
e) In order to ensure safety for the human body, leakage of microwaves to the outside of the furnace must be prevented. That is, a metal casing that covers at least the outside of the heat insulating member and creates a closed space is necessary.
[0017]
Here, means relating to a) and d) have already been proposed in Japanese Patent Application No. 2001-339162.
[0018]
In addition, the present inventor has already disclosed in Japanese Patent Application Nos. 2002-033992, Nos. 2002-034045, and 2002-034801 regarding the enlargement of a furnace in a closed space (inside the furnace) that surrounds an object to be heated. ) Is constructed with a plurality of heat insulating members and a support of a material whose dielectric loss is the same as that of the object to be heated or smaller than that of the object to be heated.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the furnace is increased in size, if a fired refractory or ceramic fiber board is used as a heat insulating member at the ceiling or a portion where the ceiling and the side wall are in contact with each other, for example, the ceiling has an arch structure, the heat insulating member is operated during operation of the furnace The heat insulation member for the side wall is pushed outward (furnace outside) by the expansion during heating and the shrinkage during cooling, especially the movement of the heat insulation member in the ceiling part. Therefore, the closed space constituted by the heat insulating member is deformed, and the furnace cannot be stably operated. In particular, when the furnace is increased in size, the heat insulating member in the ceiling portion also increases in weight, and there arises a problem that the heat insulating member constituting the further closed space is likely to be deformed.
[0020]
The purpose of the present invention is that the heat insulating member of the side wall part is deformed by the movement of expansion and contraction of the heat insulating member of the ceiling part during operation of the furnace, and thereby the closed space surrounded by the heat insulating member is not deformed, The object is to provide a high-temperature microwave heating furnace that can stably operate the furnace.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-described problems in the high-temperature microwave heating furnace, the present inventor has improved the method for supporting the ceiling portion of the high-temperature microwave heating furnace, Independent of the side wall insulation member, the dielectric loss is the same as or smaller than that of the object to be heated, and supports the most weight of the ceiling part, preferably the side wall insulation. The present inventors have found that the problem can be solved by making the load of the heat insulating member at the ceiling portion substantially not applied to the member, and the present invention has been completed.
[0022]
The solution means of the present invention is exemplified by the microwave furnace for high temperature described in each claim.
[0023]
Here, preferably, the casing is made of metal and is located outside the waveguide, for preventing the microwave from leaking out of the furnace, and for supporting and fixing the support. is there.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is an improvement of the support structure for a heat insulating member in a ceiling portion of a high-temperature microwave heating furnace using microwaves as a heat source.
[0025]
Usually, an object to be heated, a heat insulating member and a support, and a metal casing are arranged in order from the inside of the furnace. A waveguide serving as a microwave oscillation port is provided in a metal casing, and the microwave is irradiated from the waveguide toward the object to be heated. A closed space is configured using a heat insulating member in the form of a wall inside the metal casing so as to surround an object to be heated, and the heat insulating member is supported by a support.
[0026]
In the supporting structure of the microwave heating furnace for high temperature according to the present invention, in particular, the heat insulating member of the ceiling portion is insulated from the side wall portion by a support body of a material whose dielectric loss is the same as or smaller than that of the heated object. Independently of the member, the weight of the majority of the ceiling portion is supported, preferably so that the heat insulating member of the side wall portion is not substantially loaded with the heat insulating member of the ceiling portion. Thus, during operation of the furnace, the closed space (inside the furnace) formed by the heat insulating member is prevented from being deformed by thermal fluctuations, for example, expansion and contraction movements of the heat insulating member, particularly the heat insulating member of the ceiling portion. It is intended to enable stable operation of the furnace.
[0027]
A preferred support structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
First, the support structure for the heat insulating member in the ceiling portion will be described.
[0029]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a first support structure. The first support structure of the heat insulating member of the ceiling part is the heat insulating member constituting the ceiling part of the closed space (inside the furnace), the suspension support 1, the washer-like support 2, the tubular or rod-like support 3. It is a structure used and supported. Any of these support member materials is preferably a material having a small dielectric loss, for example, an alumina sintered body. The suspension support 1 is preferably, for example, one having an upper end hooked and having a lower end fixed with a screw to fix the washer support. There is no particular limitation as long as the lifting tool support 1 can be fixed, such as fixing the lifting tool support 1 and the washer-like support 2 so as to be fitted. The hanger support 1 has a hook-like upper end hooked on a tube-like or bar-like support 3 and the lower end penetrates the heat insulating member in the vertical direction. It fixes and supports a heat insulation member.
[0030]
Further, the suspension support 1 may be supported through a tube-shaped or rod-shaped support 3 in a horizontal through hole provided in the suspension support 1 without having a hook shape at the upper end.
[0031]
The tube-like or rod-like support 3 is supported and fixed at a portion in contact with the metal casing 11 from one side surface of the metal casing 11 to the other side surface in the horizontal direction. In this case, the tube-shaped or rod-shaped support 3 is suitably a long one that can pass at least the distance between both side surfaces of the metal casing 11 described above.
[0032]
FIG. 2 is a conceptual diagram of a suspension support 1 having a hook shape at the upper end.
[0033]
Next, the 2nd support structure of the heat insulation member of a ceiling part is demonstrated.
[0034]
FIG. 3 is a conceptual diagram of the second support method.
[0035]
The second support structure does not use a tube-shaped or bar-shaped support, and the upper end of the suspension support 1 is formed on the outer side of the upper surface of the metal casing 11 using the cylindrical holder 4 and the pin 5 or isher-shaped. The structure is supported using the support tool 2, and the lower end portion is supported by the washer-like support tool 2 on the furnace inner surface of the heat insulating member 6.
[0036]
In this case, for example, as shown in FIG. 5, the upper end portion of the suspension support body 1 penetrating the heat insulating member 6 is projected from the hole provided in the metal casing 11, and the projecting suspension support body 1 is tubed. A structure in which a cylindrical holder 4 is covered and supported by inserting a rod-like pin 5 into a through hole provided on the side surface near the upper end of the suspension support 1 and a through hole provided on the side surface of the cylindrical holder 4. Is preferred.
[0037]
Further, as shown in FIG. 6, without using the cylindrical holder 4, the suspension support 1 having a threaded upper end and the washer-shaped support 2 having a threaded through hole are screwed together or suspended. It may be processed and supported so that the tool support 1 and the washer-like support 2 are fitted.
[0038]
On the other hand, the hanger support 1 passes through the heat insulating member 6 in the vertical direction and fixes the washer-like support 2 to the lower end portion of the hanger support 1 on the furnace inner surface of the heat insulating member 6. Support. Here, as shown in FIG. 7, the washer-like support 2 is fixed by using a suspension support 1 having a threaded end and a washer-like support 2 having a threaded through hole. A structure in which the hanger support 1 and the washer-like support 2 are processed so as to be fitted and supported is suitable.
[0039]
Next, the 3rd support structure of the heat insulation member of a ceiling part is demonstrated.
[0040]
FIG. 4 is a conceptual diagram of the third support structure. The third support structure of the heat insulating member in the ceiling portion is such that the tube-shaped or bar-shaped support body 3 penetrates the heat-insulating member 6 in the ceiling portion in the horizontal direction. The upper end of the suspension support 1 protrudes from the metal casing 11 and is supported outside the metal casing 11 by the holder 4 and the pin 5 or by the washer-like support 2. The heat insulating member 6 of the part is supported. Moreover, you may support the both ends of the tube-shaped or rod-shaped support body 3 which penetrated the heat insulation member 6 of the ceiling part in the horizontal direction with the side surface of metal casings as needed. Further, the lower end portion of the suspension support 1 may be hooked to support the tube-shaped or rod-shaped support 3. Alternatively, the tube-shaped or rod-shaped support 3 may be supported through a tube-shaped or rod-shaped support 3 through a through hole provided in the horizontal direction at the lower end portion of the lifting device support 1.
[0041]
In this case, the tube-shaped or bar-shaped support body 3 only needs to have a length that can support the heat insulating member 6 on the ceiling in the horizontal direction.
[0042]
The number of the suspension support 1, tube-shaped or rod-shaped support 3 used may be arbitrarily increased or decreased depending on the size of the furnace, but the suspension support 1 is approximately 200 to 400 mm at intervals of a tube or The rod-shaped supports 31 are preferably arranged at intervals of about 300 to 500 mm.
[0043]
Next, a support structure for the heat insulating member in the side wall portion will be described.
[0044]
In the present invention, preferably, the heat insulating member of the ceiling part is supported independently of the side wall part, so that the heat insulating member of the side wall part is safe against movement of its own expansion and contraction and movement due to external force such as an earthquake. It is only necessary to provide support that does not cause major deformation. It is preferable that the heat insulating member constituting the side wall portion supports the heat insulating member by the support body by passing the support body from one side surface of the metal casing located on the opposite surface to the other side surface.
[0045]
Further preferably, the support is supported and fixed at a portion in contact with the metal casing. In this case, as described above, a long support is suitable as the support. The long support body that supports the heat insulating member constituting the side wall portion may support the outside or the surface of the heat insulating member by at least a part thereof. Further, the heat insulating member may be supported through the support, or the adjacent heat insulating members may be supported through the short support.
[0046]
FIG. 8 is a conceptual diagram of the entire high-temperature microwave heating furnace.
[0047]
As described above, it is preferable to support the heat insulating member of the ceiling portion independently of the heat insulating member of the side wall portion so that the load of the heat insulating member of the ceiling portion is not substantially applied to the heat insulating member of the side wall portion.
[0048]
By doing so, it is possible to prevent the closed space (inside the furnace) formed by the heat insulating member from being deformed by the expansion and contraction movement of the heat insulating member during the operation of the high temperature microwave heating furnace, and stably. Furnace operation can be performed.
[0049]
The suspension support, the tube-shaped or rod-shaped support, and the washer-shaped support disposed inside the metal casing are safely disposed as described above. Therefore, a material that is excellent in microwave permeability and heat resistance, has strength at high temperature, is easy to be molded and processed, and is preferably a non-metallic and inorganic material, such as alumina, mullite, steatite, A refractory made of zircon, cordierite, siliceous, quartz, silicon carbide, silicon nitride or the like is preferable.
[0050]
In the microwave heating furnace for high temperature, the material to be used and the property of the object to be heated with respect to the microwave are important. When considering transmission, reflection, and absorption of microwaves with respect to the material, a material that is excellent in microwave transmission has a property that it is difficult to reflect and absorb microwaves in other words. One factor that expresses this property is dielectric loss.
[0051]
A material with a large dielectric loss is likely to absorb microwaves. As a result, the calorific value of the material increases. Therefore, in the microwave heating furnace for high temperature, it becomes higher temperature than the object to be heated, and it becomes impossible to maintain the necessary strength at high temperature, and if such a material is near the object to be heated, these materials It is difficult to accurately control the temperature of the object to be heated under the influence of heat from the heat source. Furthermore, microwaves are absorbed by these materials before reaching the object to be heated, and the heat generation efficiency of the object to be heated is deteriorated.
[0052]
In other words, in a high-temperature microwave heating furnace, it is preferable that the support for supporting the heat insulating member has the same dielectric loss as the object to be heated or smaller than the object to be heated. For example, when the object to be heated is mullite, the support or the like is preferably a material such as mullite or alumina. When the object to be heated is alumina, the support or the like is preferably alumina.
[0053]
The hanger support used in the present invention is preferably in the form of a rod or a tube, and the end is preferably formed in a shape suitable for support, such as a hook or thread if necessary. When the cross section of the rod-like or tube-like portion of the lifting tool support is, for example, circular, the diameter is preferably about 5 to 20 mm in the shape of a rod and about 20 to 40 mm in the tube shape.
[0054]
The tube-like or rod-like support used mainly in the horizontal direction in the present invention may have any cross-sectional shape, cross-sectional width, diameter, etc. However, if the width and diameter are too small, the strength as a support is insufficient, and if it is too large, the amount of microwaves absorbed by the support increases, and the object to be heated cannot be heated efficiently. The same applies to the suspension support.
[0055]
The support is most preferably formed into a tube shape in consideration of availability of materials, cost, workability, and workability. In the case of a tube-like or rod-like support mainly used in the horizontal direction, when the cross section is circular, for example, the diameter is preferably about 10 to 40 mm.
[0056]
Further, if the support is formed in a tube shape, the support can be cooled by passing a coolant through the tube, and heat generation of the support can be prevented.
[0057]
Moreover, when it is going to cool a support body, inert gas, such as air, nitrogen, or argon, and those mixed gas can be used for a refrigerant | coolant, and liquids, such as water and oil, can be used for a refrigerant | coolant. When using these refrigerants, it is necessary to select a refrigerant that does not pose a risk of ignition due to high temperatures in consideration of the price.
[0058]
The shape and size of the washer-like support 2 when used on the inner surface of the furnace are not particularly limited. However, if the washer-like support 2 is a disc shape, if the diameter is too small, the heat insulation of the portion that contacts the washer-like support Since a load is excessively applied to the member, a diameter of about 20 to 80 mm is preferable.
[0059]
Moreover, it is preferable to provide a space between the outside of the heat insulating member, the metal casing, and the waveguide to naturally convect the air flow to naturally cool the support.
[0060]
Next, the heat insulating member will be described.
[0061]
As a heat insulating member used in the present invention, a heat insulating member made of inorganic fibers such as alumina fibers, an inorganic binder, and optionally inorganic powders and organic binders, for example, one kind of alumina fibers and alumina silica fibers or A plate-like molded body obtained by dispersing both in water and adding alumina powder to form a slurry is vacuum-formed into a flat plate shape using a suction mold. In addition, a small amount of an organic binder can be used as necessary at the time of production. In that case, it is necessary to heat-treat the organic binder after molding. Here, in general, the alumina fiber is Al. ₂ O _Three The content is over 70% and the balance is SiO ₂ Which is a crystalline fiber of alumina and / or mullite, and the alumina silica fiber is Al ₂ O _Three The content is 46-54% and the balance is SiO ₂ Is an amorphous inorganic fiber.
[0062]
In a furnace with a low processing temperature, such as a processing temperature of an object to be heated, alumina silica fiber, an inorganic binder, and a small amount of an organic binder as necessary are formed into a slurry and molded with a mold. Thus, a flat molded body is preferable. Also in this case, when using an organic binder, it is necessary to eliminate the organic binder after molding.
Furthermore, a flat plate-shaped molded body may be produced by adjusting the amount of water in the slurry as described above to be small and performing stamp molding using a mold.
[0063]
Moreover, an inorganic fiber block can also be used as a heat insulation member. The inorganic fiber block is formed by laminating blankets or mats such as alumina fibers to form a block shape. The inorganic fiber block is, for example, a blanket or mat made of one or both of alumina fibers and alumina silica fibers, cut into the same size into small pieces, and these small pieces are laminated to form a laminate, or A slender blanket or mat is folded into a laminated body, and the laminated body is compressed and manufactured by band fastening or sewing. The blanket and the mat, which are the constituent materials of the inorganic fiber, are in a state where the fibers are intertwined without the binder, so that they are flexible and have a restoring force against an external force. Therefore, the inorganic fiber block composed of these blankets or mats is also flexible and has a restoring force.
[0064]
The inorganic fiber block is suitable as a heat insulating member for the ceiling portion of the closed space (inside the furnace). The inorganic fiber block has a bulk density of 80 to 200 kg / m as compared to the flat plate-shaped body described above. ^Three The weight of the heat insulating member can be reduced, and the burden on the heat insulating member can be reduced when the support supports the load of the heat insulating member of the ceiling portion.
[0065]
When an inorganic fiber block is used for a microwave heating furnace for high temperature used at 1000 ° C. or higher, the inorganic fiber block and a flat molded body are used in combination.
[0066]
The reason is as follows. That is, when the temperature inside the furnace becomes 1000 ° C. or higher, the rate of heat conduction by radiation increases. The inorganic fiber block has a bulk density of 80 to 200 kg / m in a state where the fibers are intertwined without a binder. ^Three Therefore, at high temperatures, it is easy for heat to escape to the outside (outside of the furnace) by radiation, and the temperature inside the furnace does not rise easily. On the other hand, the flat compact has a bulk density of 220 to 1000 kg / m. ^Three Compared to inorganic fiber blocks, it is difficult to release heat by radiation. Therefore, when using an inorganic fiber block, efficient heating can be performed by combining an inorganic fiber block and a flat molded body.
[0067]
Moreover, a some heat insulation member can be united (unit) in the form penetrated by the support body. In this case, the support body may be short, and for example, a short support body having a length that can support and integrate at least adjacent heat insulating members is suitable. The length of the support can be determined according to the size and quantity of the heat insulating members that are desired to be integrated.
[0068]
As the heat insulating member for the ceiling portion, the above-mentioned flat molded body or inorganic fiber block can be suitably used.
[0069]
In the case where a flat molded body is used as the heat insulating member for the ceiling portion, the wide surface of the flat molded body can be used as a furnace inner surface and laminated in the thickness direction (laminated in the direction perpendicular to the floor). In this case, the first or second support structure is preferable as the support structure of the heat insulating member.
[0070]
Moreover, a flat molded object can be made into the heat insulation member of a ceiling part by laminating | stacking in a thickness direction (lamination | stacking in a horizontal direction) with an end surface facing an inner side of a furnace. In this case, the third support structure is suitable as the support structure for the heat insulating member.
[0071]
Furthermore, when using an inorganic fiber block as a heat insulating member for a ceiling portion, for example, adjacent inorganic fiber blocks are united by penetrating a short support through the block, and the unitized inorganic fiber block is the first or first unit. It can be supported by two support structures. Moreover, it can also support by a 3rd support method, without using a short support body.
[0072]
Moreover, as mentioned above, when using an inorganic fiber block for the microwave heating furnace used at 1000 degreeC or more, a flat molded object is used together. In this case, the flat surface of the flat molded body is arranged so that the inner surface of the furnace becomes the furnace inner surface, and the inorganic fiber block is arranged on the outer side, and can be supported by any one of the first, second, and third support structures. Is preferred. At this time, the flat molded body and the inorganic fiber block may be bonded with an inorganic adhesive.
[0073]
As the heat insulating member constituting the side wall portion, the above-described flat plate-like molded body or inorganic fiber block can be suitably used, and the inorganic fiber block is used in a microwave heating furnace used at 1000 ° C. or higher, similarly to the ceiling portion. In some cases, it is necessary to use a plate-shaped molded body in combination.
[0074]
In this case, it arrange | positions so that the wide surface of a plate-shaped molded object may become a furnace inner surface, and arrange | positions an inorganic fiber block on the outer side. It is preferable that the inorganic fiber block and the flat molded body are bonded with an inorganic adhesive or supported (joined) with a short support and a washer-shaped support.
[0075]
In the present invention, the joining relationship between the ceiling portion and the side wall portion is not limited to the above-described embodiment, and various types can be employed. For example, in the illustrated example, the edge part of the ceiling part is flat with the same thickness as the center part, but the thickness of the edge part of the ceiling part is changed (for example, thickened) or the shape of the edge part is changed. (For example, bent into an L-shape).
[0076]
【Example】
As the heat insulating member, a flat molded body obtained by vacuum forming a slurry in which alumina fibers, inorganic powder, and a binder were dispersed with water using a mold was used.
[0077]
The side wall portion was formed by laminating a plate-shaped molded body (thickness 70 mm) in the thickness direction so that the lamination direction was parallel to the floor. Further, an alumina tube having an outer diameter of 35 mm was arranged in the same direction as the laminating direction of the heat insulating member so as to be in contact with the outer side (metal casing side) surface of the side wall portion to support the side wall portion. The alumina tube was passed from one side surface of the metal casing to the other side surface facing, and the end portion of the alumina tube was inserted into a hole opened in the metal casing and fixed. Further, air was passed as a refrigerant from one end of the alumina tube, and the alumina tube was cooled so as to escape to the other end.
[0078]
The ceiling part used the said plate-shaped molded object (thickness 40mm) as a heat insulation member. The flat molded body was laminated in the thickness direction, and the stacking direction was parallel to the floor. (The end surface of the plate-shaped molded body is the furnace inner surface)
The third support structure was used as the support structure for the ceiling portion.
[0079]
An alumina tube having an inner diameter of 28 mm, an outer diameter of 35 mm, and a length of 410 mm was used as a lifting tool support. A hole with a diameter of 15 mm was provided in the radial direction, one through hole at a position about 25 mm from the upper end and 25 mm from the lower end of the suspension support. The hole at the upper end is a hole for inserting an alumina pin for supporting the suspension support by a holder fixed to a metal casing and an alumina pin (inner diameter 9 mm, outer diameter 13 mm, length 50 mm). This hole was a hole through which a long alumina tube support that penetrates the heat insulating member in the ceiling portion in the horizontal direction passes.
[0080]
The hanger support body is a predetermined position of the heat insulation member on the ceiling, the hole is formed in the heat insulation member to a depth of about 60 mm from the metal casing side, the lower end portion of the hanger support body is inserted, and the alumina tube support body (inner diameter) 9 mm, an outer diameter of 13 mm, and a length of 790 mm) penetrated the heat insulating member on the ceiling in the horizontal direction, and supported the heat insulating member through the hole at the lower end of the suspension support.
[0081]
The other end portion (upper end portion) of the suspension support body passes through a hole having a diameter of 50 mm provided in the metal casing and is fixed to the outer portion of the hole provided in the metal casing, and the suspension support It was made to support with the alumina pin inserted in the through-hole provided in the upper end part of the body.
[0082]
The floor portion was formed by laminating three layers of the flat plate-shaped body (thickness 40 mm) with the wide surface of the flat plate-shaped body being the inside of the furnace.
[0083]
The closed space surrounded by the heat insulating members of these side walls, ceiling, and floor was 820 mm wide, 440 mm high, and 440 mm deep.
[0084]
The metal casing was arranged (six sides) so as to surround the heat insulating members of the ceiling, side walls, and floor. Furthermore, a space of about 200 mm is provided between the heat insulating member in the side wall portion and the heat insulating member in the ceiling portion, and the metal casing, so that the air can be cooled by natural convection.
When the ceramic material was heated as an object to be heated at 1300 ° C. in this high-temperature microwave heating furnace, the closed space surrounded by the heat insulating member could be stably heated without deformation. Further, the ceramic material was able to stably fix and support the heat insulating member without causing distortion or cracking and without deforming the support.
[0085]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the microwave heating furnace for high temperature, the heat insulating member of the side wall portion is moved outside by the expansion of the heat insulating member during the operation of the furnace, the contraction when the temperature is lowered, particularly the movement of the heat insulating member of the ceiling portion. It is not pushed by the outside of the furnace, and the closed space formed by the heat insulating member can be prevented from being deformed during the operation of the furnace, and the operation of the furnace can be performed stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a support structure of a heat insulating member of a high-temperature microwave heating furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing an example of a suspension support used in the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a support structure of a heat insulating member of a high-temperature microwave heating furnace according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a support structure of a heat insulating member of a high-temperature microwave heating furnace according to the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram of an example in which the upper end portion of the suspension support is supported by a cylindrical holder and a pin.
FIG. 6 is a conceptual view of an example in which the upper end portion of the suspension support is threaded and the suspension support is screwed and supported with a washer-shaped support.
FIG. 7 is a conceptual diagram of an example in which the lower end portion of the suspension support is threaded and the suspension support is screwed and supported with a washer-shaped support.
FIG. 8 is a conceptual diagram of the entire high-temperature microwave heating furnace according to the present invention.
[Blood sign]
1 Suspension support
2 Washer support
3 Tube-shaped or rod-shaped support
4 Cylindrical holder
5 pin
6 Insulation member
7 Object to be heated
8 Shelf
9 Microwave oscillator
10 Waveguide
11 Metal casing
12 Microwave furnace for high temperature

Claims

In a microwave heating furnace for high temperature using microwaves as a heating source,
So as to surround the object to be heated, are arranged heat insulating member is formed with a closed space in the furnace,
The heat insulating member constitutes a side wall portion, a ceiling portion, and a floor portion ,
The metal casing is arranged on six surfaces so as to surround the heat insulating members of the ceiling portion, the side wall portion, and the floor portion, and a predetermined interval is provided between the heat insulating members of the side wall portion and the ceiling portion and the metal casing. Provide a structure that cools with natural convection of air flow,
The support is provided in the metal casing, independently of the heat insulating member side wall portion, in the form of supporting the weight of the heat-insulating member of the ceiling portion through the support by the metal casing, the heating at the side wall portions of the heat insulating member The heat insulating member is configured not to be deformed by the load of the heat insulating member of the ceiling part ,
The support is composed of a support made of a material whose dielectric loss is the same as or smaller than that of the object to be heated,
A high-temperature microwave heating furnace characterized in that, during operation of the microwave heating furnace, the closed space in the furnace formed by the heat insulating member can be prevented from being deformed by the expansion and contraction of the heat insulating member .

The heat insulating member of the ceiling portion is supported by a suspension support that vertically penetrates the heat insulation member, and a washer-like support fixed to the lower end of the suspension support, and the suspension support is at the upper end. It is supported by a tube-like or rod-like support, and the tube-like or rod-like support is supported by a portion in contact with the metal casing, passing horizontally from one side of the metal casing to the other side. The microwave heating furnace for high temperature according to claim 1 characterized by the above-mentioned.

The heat insulating member of the ceiling portion is supported by a suspension support that vertically penetrates the heat insulation member, and a washer-shaped support fixed to the lower end of the suspension support, and the upper end of the suspension support is The high-temperature microwave heating furnace according to claim 1, wherein the microwave heating furnace protrudes from a hole provided in the metal casing and is supported outside the metal casing.

The heat insulating member of the ceiling part is supported by a tube-like or bar-like support that penetrates the heat insulating member in the horizontal direction at the lower end of the suspension support that is arranged in the vertical direction. The high-temperature microwave heating furnace according to claim 1, wherein the microwave heating furnace protrudes from a hole provided in the casing and is supported outside the metallic casing.