JPH0754745B2 - Microwave heating device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、陶磁器及びファインセラミックスの焼結、仮
焼、溶融、接合、ファイバー線引き等における加熱手
段、あるいは、乾燥、仮焼、樹脂抜き、焼結等の一連の
加熱工程における加熱手段に係り、詳しくは入射された
マイクロ波を繰り返し往復反射させることにより、往復
反射されたマイクロ波(即ち、周波数範囲として300GHz
程度を上限とするマイクロ波)が集束通過する位置に配
置された被加熱体を、予め設定された温度条件で加熱す
ることができるマイクロ波加熱装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to heating means for sintering, calcination, melting, joining, fiber drawing, etc. of ceramics and fine ceramics, or drying, calcination, resin removal, It relates to heating means in a series of heating steps such as sintering. Specifically, by repeatedly reflecting the incident microwave back and forth, the microwave reflected back and forth (that is, a frequency range of 300 GHz
The microwave heating device is capable of heating an object to be heated, which is arranged at a position where microwaves whose upper limit is about the degree) converges and passes, under a preset temperature condition.
(従来の技術) 従来、例えば、陶磁器及びファインセラミックス等を製
造するときの加熱工程に用いられる加熱手段としては、
燃料の燃焼加熱、電気ヒータによる伝導及び放射加熱、
赤外線による放射加熱等が採用されており、いずれの加
熱手段においても被加熱体を、その外側から加熱し、熱
伝導により次第に内部まで加熱するものである。(Prior Art) Conventionally, for example, as a heating means used in a heating step when manufacturing ceramics and fine ceramics,
Combustion heating of fuel, conduction and radiant heating by electric heater,
Radiant heating by infrared rays or the like is adopted, and in any heating means, the object to be heated is heated from the outside and gradually heated to the inside by heat conduction.
(発明が解決しようとする課題) 上記従来の加熱手段は、いずれも被加熱体を、その外側
から加熱し、熱伝導により次第に内部まで加熱するもの
であるため、昇温中では常に被加熱体の外側の温度が内
部より高くなることから、被加熱体中に温度勾配が生じ
る。そのため、温度の不均一性による熱応力が被加熱体
に発生し、焼成歪やクラックが発生するという問題があ
った。そのため、特にセラミック動翼のような複雑な形
状のものとか、大型部品の焼成は容易ではなく、焼成歪
やクラックの発生を防ぐためには、昇温速度を低く制限
し、被加熱体の温度勾配を小さくする必要があるため、
加熱時間が長くなり、生産コストが高くなるという問題
があった。(Problems to be Solved by the Invention) In all of the above conventional heating means, the object to be heated is heated from the outside and gradually heated to the inside by heat conduction. Since the temperature of the outside is higher than that of the inside, a temperature gradient occurs in the object to be heated. Therefore, there is a problem that thermal stress is generated in the object to be heated due to the nonuniformity of temperature, and firing strain and cracks are generated. Therefore, it is not easy to fire large-sized parts such as those with complicated shapes such as ceramic blades, and in order to prevent the occurrence of firing strain and cracks, the heating rate should be limited to a low temperature gradient. Is required to be small,
There is a problem that the heating time becomes long and the production cost becomes high.
あるいは、加熱炉の蓄熱のために、被加熱体をきめ細か
く温度制御することは極めて困難であることから、ファ
インセラミックス製品を高品質に製造することに限界が
あった。Alternatively, since it is extremely difficult to finely control the temperature of the object to be heated due to the heat storage of the heating furnace, there is a limit in producing fine ceramic products with high quality.
そこで本発明では、マイクロ波出力手段から出力された
ビーム状のマイクロ波を、曲面状の反射面を有する二つ
の反射体の間で連続的に往復反射させ、その二つの反射
体の間に配置された被加熱体にマイクロ波を集束通過さ
せることにより、比加熱体を内部から均一に加熱し、被
加熱体中の温度勾配の発生を抑制するとともに、マイク
ロ波出力手段からの出力を例えばデューティ制御するこ
とによって、被加熱体を設定された温度条件に従って加
熱することにより、被加熱体の品質の向上を計ることを
解決すべき技術的課題とするものである。Therefore, in the present invention, the beam-shaped microwave output from the microwave output means is continuously reciprocally reflected between two reflectors having a curved reflecting surface, and is arranged between the two reflectors. By focusing and passing the microwave to the heated body, the specific heating body is uniformly heated from the inside, and the generation of the temperature gradient in the heated body is suppressed, and the output from the microwave output means is changed to, for example, a duty cycle. It is a technical problem to be solved to control the heating of the object to be heated in accordance with the set temperature condition to improve the quality of the object to be heated.
(課題を解決するための手段) 上記課題解決のための技術的手段は、マイクロ波加熱装
置を、被加熱体を加熱するための所要電力のマイクロ波
をビーム状に出力するビーム状マイクロ波出力手段と、
前記ビーム状マイクロ波を端部に開口した入射口から入
射させる箱体と、その箱体の内部に配設され、前記入射
口から入射されたビーム状マイクロ波を曲面状反射面の
外縁部で反射する第1の反射体と、その第1の反射体と
対向する位置に配設され、同第1の反射体の外縁部で反
射された前記ビーム状マイクロ波を受けて反射したあと
同第1の反射体の曲面状反射面との間でビーム状マイク
ロ波を連続反射させ、そのビーム状マイクロ波を被加熱
体が配置されるポジションに次第に収束させる曲面状反
射面を有する第2の反射体と、前記被加熱体の温度を検
出し、その検出温度に対応した信号を出力する温度検出
手段と、前記マイクロ波出力手段からの出力電力をデュ
ーティ制御する出力制御手段と、前記被加熱体の温度、
昇温時間、あるいは降温時間等の温度条件を設定する設
定手段と、その設定手段で設定された前記温度条件と前
記温度検出手段からの信号とに基づいて前記被加熱体を
前記設定条件に従った温度で制御するための温度制御信
号を前記出力制御手段に出力する温度制御手段とを備え
た構成にすることである。(Means for Solving the Problem) A technical means for solving the above-mentioned problems is to provide a microwave heating device for outputting a microwave of a required electric power for heating an object to be heated in a beam form. Means and
A box body that allows the beam-shaped microwaves to enter through an entrance opening that is opened at the end, and a beam-shaped microwave that is disposed inside the box body and that enters through the entrance port at the outer edge of the curved reflecting surface. A first reflector that reflects the light, and a first reflector that is disposed at a position facing the first reflector and that receives the beam-shaped microwave reflected by the outer edge of the first reflector and then reflects the beam-shaped microwave. Second reflection having a curved reflection surface that continuously reflects the beam-shaped microwave between the first reflection member and the curved reflection surface and gradually converges the beam-shaped microwave to the position where the object to be heated is arranged. Body, temperature detecting means for detecting the temperature of the object to be heated and outputting a signal corresponding to the detected temperature, output control means for duty-controlling the output power from the microwave output means, and the object to be heated The temperature of
Setting means for setting a temperature condition such as a temperature rising time or a temperature falling time, and the object to be heated according to the setting condition based on the temperature condition set by the setting device and a signal from the temperature detecting means. And a temperature control means for outputting a temperature control signal for controlling the temperature to the output control means.
(作用) 上記構成のマイクロ波加熱装置によれば、被加熱体がマ
イクロ波電界中に置かれた場合に、その被加熱体の単位
体積当りに吸収される電力Pは、 P=2πfε0εrtanδ|E|2 ここで、fは周波数(GHz) ε0は真空の誘電率(8.86×10-12F/m) εrは被加熱体の比誘電率 tanδはマイクロ波電界と誘起電流との位相の90度から
のずれ角の正接 E(V/m)は内部電界の大きさを示したものである。(Operation) According to the microwave heating device having the above configuration, when the object to be heated is placed in the microwave electric field, the electric power P absorbed per unit volume of the object to be heated is P = 2πfε 0 ε r tan δ | E | 2 where f is the frequency (GHz) ε 0 is the dielectric constant of vacuum (8.86 × 10 -12 F / m) ε r is the relative permittivity of the heated object tan δ is the microwave electric field and induced current The tangent E (V / m) of the angle of deviation of the phase from and 90 degrees indicates the magnitude of the internal electric field.
上記式から明らかなように、被加熱体の比誘電率εr、
及びtanδの温度特性がマイクロ波加熱プロセスのコン
トロールに重要である。被加熱体の比誘電率εr、及びt
anδの温度特性に関して、一般にtanδは高温になるほ
ど大きくなるので、マイクロ波エネルギーの吸収がより
効率良く行われ、それによって被加熱体の温度が上昇す
る。As is clear from the above equation, the relative permittivity ε r of the object to be heated,
The temperature characteristics of tan δ and tan δ are important for controlling the microwave heating process. Relative permittivity ε r of heated object, and t
Regarding the temperature characteristic of an δ, tan δ generally increases as the temperature rises, so that microwave energy is absorbed more efficiently, and thereby the temperature of the heated object rises.
このようにして被加熱体の温度が上昇した場合、到達最
高温度は、被加熱体から発生された熱量と、伝導及び放
射等で拡散される熱量のバランスで決まるため、マイク
ロ波の出力強度をデューティ制御することにより被加熱
体の温度制御を容易に実現することができる。従ってマ
イクロ波の出力をデューティ制御することにより、被加
熱体を、設定された温度条件に従って加熱することがで
きるようになり、被加熱体の生産性の向上と品質の向上
を計ることができる。When the temperature of the object to be heated rises in this way, the maximum temperature reached is determined by the balance between the amount of heat generated from the object to be heated and the amount of heat diffused by conduction and radiation. By controlling the duty, the temperature of the object to be heated can be easily controlled. Therefore, by controlling the duty of the microwave output, the object to be heated can be heated according to the set temperature condition, and the productivity and the quality of the object to be heated can be improved.
以上のような加熱原理に基づいて前記被加熱体を加熱す
るためのマイクロ波加熱装置によれば、マイクロ波出力
手段からビーム状に出力された所要電力のマイクロ波が
箱体に形成された入射口から入射されると、その入射さ
れたビーム状のマイクロ波は第1の反射体と第2の反射
体の間で連続的に往復反射される。そのビーム状マイク
ロ波を二つの反射体の間に配置された被加熱体に集束通
過させることにより、被加熱体を内部から均一に加熱
し、被加熱体中の温度勾配の発生を抑制することができ
る。According to the microwave heating device for heating the object to be heated based on the heating principle as described above, the microwave of the required power output in the beam form from the microwave output means is incident on the box body. When entering through the mouth, the incident beam-like microwave is continuously reflected back and forth between the first reflector and the second reflector. By focusing and passing the beam-shaped microwaves to the heated object placed between the two reflectors, the heated object is uniformly heated from the inside, and the generation of the temperature gradient in the heated object is suppressed. You can
また、温度制御手段が、設定手段で設定された温度条件
と温度検出手段からの信号とに基づいて被加熱体を温度
条件に従った温度に制御するための温度制御信号を出力
制御手段に出力すると、出力制御手段は、その温度制御
信号に従った出力電力がマイクロ波出力手段から出力さ
れる。その結果、出力制御手段は温度検出手段からの信
号に基づいて被加熱体の実際の温度を認識するとともに
その実際の温度が、設定手段で設定された温度条件との
間で差が生じた場合、それを補正するように自動制御
し、被加熱体を予め設定された温度条件に従った温度に
一致させる。Further, the temperature control means outputs to the output control means a temperature control signal for controlling the temperature of the object to be heated to a temperature in accordance with the temperature condition set by the setting means and the signal from the temperature detection means. Then, the output control means outputs the output power according to the temperature control signal from the microwave output means. As a result, when the output control means recognizes the actual temperature of the object to be heated based on the signal from the temperature detection means, and the actual temperature has a difference from the temperature condition set by the setting means, , It is automatically controlled so as to correct it, and the object to be heated is made to match the temperature according to a preset temperature condition.
(実施例) 次に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。(Example) Next, the Example of this invention is described, referring drawings.
第1図は、マイクロ波加熱装置の構成を略体的に示した
構成系統図である。FIG. 1 is a structural system diagram schematically showing the structure of a microwave heating device.
本実施例において、マイクロ波発生装置1は最大出力20
0KW、53GHzのマイクロ波をビーム状に出力するジャイロ
トロンが用いられている。また制御装置2は、マイクロ
波発生装置1から出力されるマイクロ波の電力を制御す
るものである。この制御装置2はマイクロ波発生装置1
から出力されるマイクロ波の電力を制御するためのデュ
ーティ信号を出力する。制御装置2から出力されるデュ
ーティ信号は出力設定器2Aを手動設定し、例えば0.01%
〜100%のデューティパーセントの範囲で任意に設定す
ることができる一方、被加熱体Mの温度、昇温時間及び
降温時間等の温度条件を設定する温度設定器2Bが設けら
れ、その温度設定器2Bで設定された温度条件に対応し
た、第2図に示すような周期Tをもった自動制御用のデ
ューティ信号を出力する。In this embodiment, the microwave generator 1 has a maximum output of 20
A gyrotron that outputs a microwave of 0KW and 53GHz into a beam is used. The controller 2 controls the electric power of the microwave output from the microwave generator 1. This control device 2 is the microwave generator 1
It outputs a duty signal for controlling the power of the microwave output from. The duty signal output from the controller 2 is manually set in the output setter 2A, for example, 0.01%.
The temperature setter 2B is provided to set temperature conditions such as the temperature of the object to be heated M, the temperature raising time and the temperature lowering time, which can be arbitrarily set within a duty percentage range of 100% to 100%. A duty signal for automatic control having a cycle T as shown in FIG. 2 corresponding to the temperature condition set in 2B is output.
制御装置2から出力された上記デューティ信号はゲート
回路3に入力され、そのゲート回路3を駆動する。ゲー
ト回路3は、上記デューティ信号に基づいて直流電源4
からマイクロ波発生装置1に供給される直流電力をオン
・オフする。マイクロ波発生装置1は、直流電源4から
の直流電圧が印加された状態では53GHzのマイクロ波を
出力する一方、直流電圧の印加が遮断されるとマイクロ
波の出力が停止される。即ちマイクロ波発生装置1は、
上記デューティ信号のデューティパーセントに応じた平
均電力を出力する。The duty signal output from the controller 2 is input to the gate circuit 3 and drives the gate circuit 3. The gate circuit 3 uses the DC signal 4 based on the duty signal.
The DC power supplied from the microwave generator 1 to the microwave generator 1 is turned on / off. The microwave generator 1 outputs the microwave of 53 GHz in the state where the DC voltage from the DC power source 4 is applied, while the microwave output is stopped when the application of the DC voltage is cut off. That is, the microwave generator 1
The average power corresponding to the duty percentage of the duty signal is output.
マイクロ波発生装置1から出力されたビーム状のマイク
ロ波10は、マイクロ波入射装置5を経てマイクロ波加熱
体6に入射される。マイクロ波入射装置5は、マイクロ
波発生装置1から出力されたビーム状のマイクロ波10を
マイクロ波加熱体6方向に減衰無く通過させる一方、マ
イクロ波加熱体6方向からの反射マイクロ波をマイクロ
波発生装置1の方向に透過させずに、マイクロ波発生装
置1を反射マイクロ波の照射から保護するように構成さ
れている。The beam-shaped microwave 10 output from the microwave generation device 1 is incident on the microwave heating body 6 via the microwave injection device 5. The microwave injection device 5 allows the beam-shaped microwaves 10 output from the microwave generation device 1 to pass through in the microwave heating body 6 direction without attenuation, while reflecting microwaves reflected from the microwave heating body 6 in the microwave direction. The microwave generation device 1 is configured to be protected from irradiation of reflected microwaves without being transmitted in the direction of the generation device 1.
マイクロ波発生装置1から出力され、マイクロ波入射装
置5を経たビーム状のマイクロ波10は金属材で形成され
た箱状のマイクロ波加熱体6に入射される。そのマイク
ロ波加熱体6は、第3図に示すように構成されている。
即ち、マイクロ波加熱体6の内部には、凹面鏡状の反射
面11Aを有する第1の反射体11が設けられ、入射口12か
ら入射されたマイクロ波ビーム10が反射面11Aの上部で
反射するように固定されている。また第2の反射体13
は、凹面鏡状の反射面13Aを有しており、反射面11Aと13
Aは平行なビームが1点に集束する放物面形状をしてい
る。そして第1の反射体11、第2の反射体13それぞれの
集束点を被加熱体M付近に合わせている。即ち第2の反
射体13は第1の反射体11と中心光軸を同一にした状態で
所要の空間を隔て、第1の反射体11と対向する位置に配
設されており、第1の反射体11と第2の反射体13の間の
空間中央部には、陶磁器及びファインセラミックス等の
被加熱体Mが配置される。The beam-shaped microwave 10 output from the microwave generation device 1 and passed through the microwave injection device 5 is incident on the box-shaped microwave heating body 6 formed of a metal material. The microwave heating body 6 is configured as shown in FIG.
That is, a first reflector 11 having a concave mirror-shaped reflecting surface 11A is provided inside the microwave heating body 6, and the microwave beam 10 incident from the entrance 12 is reflected on the reflecting surface 11A. Is fixed as. The second reflector 13
Has a concave mirror-shaped reflecting surface 13A, and the reflecting surfaces 11A and 13A
A has a parabolic shape in which parallel beams are focused on one point. The focusing points of the first reflector 11 and the second reflector 13 are set near the heated object M. That is, the second reflector 13 is arranged at a position facing the first reflector 11 with the central optical axis being the same as that of the first reflector 11 with a required space therebetween. At the center of the space between the reflector 11 and the second reflector 13, a heated object M such as ceramics or fine ceramics is arranged.
以上のように構成されたマイクロ波加熱体6において、
前記入射口12から入射されたパルス状のマイクロ波ビー
ム2が反射面11Aの上部で反射されると、第3図に示す
ように第1の反射体11の反射面11Aと第2の反射体13の
反射面13A間で連続的に往復反射され、第1の反射体11
と第2の反射体13の間の空間中央部を集束通過するた
め、その空間中央部における電磁界強度が5〜10倍に増
大される。そして、その連続反射波は、第1の反射体11
と第2の反射体13の間の空間中央部に置かれた被加熱体
Mをマイクロ波が集束通過するため被加熱体Mは急速に
加熱される。In the microwave heating body 6 configured as described above,
When the pulsed microwave beam 2 incident from the entrance 12 is reflected on the reflecting surface 11A, as shown in FIG. 3, the reflecting surface 11A of the first reflector 11 and the second reflecting body 11A are reflected. The first reflector 11 is continuously reciprocally reflected between the 13 reflecting surfaces 13A.
Since the light passes through the center of the space between the second reflector 13 and the second reflector 13, the electromagnetic field strength in the center of the space is increased by a factor of 5 to 10. Then, the continuous reflected wave is generated by the first reflector 11
Since the microwave converges and passes through the object M to be heated placed in the central portion of the space between the second reflector 13 and the second reflector 13, the object M to be heated is rapidly heated.
マイクロ波加熱体6に近接して、被加熱体Mの温度を検
出し、検出温度に対応した信号を出力する例えば放射式
の温度センサ15が取り付けられており、その信号が前記
制御装置2にフィードバック入力されるように構成され
ている。そして、制御装置2は、温度センサ15からの信
号を入力することにより、被加熱体Mの実際の温度を認
識するとともに、その実際の温度と前記温度設定器2Bで
設定された温度との間に差が生じたとき、その差をゼロ
に補正するための前記デューティ信号のデューティパー
セントを自動的に補正する。A temperature sensor 15 of, for example, a radiation type that detects the temperature of the object to be heated M and outputs a signal corresponding to the detected temperature is attached in the vicinity of the microwave heating body 6, and the signal is sent to the control device 2. It is configured for feedback input. Then, the control device 2 recognizes the actual temperature of the object to be heated M by inputting a signal from the temperature sensor 15, and detects the actual temperature between the actual temperature and the temperature set by the temperature setting device 2B. When a difference occurs in the duty ratio, the duty percentage of the duty signal for correcting the difference to zero is automatically corrected.
次に、以上説明したような構成のマイクロ波加熱装置を
用いて被加熱体Mを焼結したときの焼結実験について説
明する。Next, a sintering experiment when the object to be heated M is sintered using the microwave heating device having the above-described configuration will be described.
この実験においては、試料として、Y-Ba-Cu-O系超電導
体、即ちYBa2Cu3Oyの仮焼粉を1t/cm2の圧力をかけ、プ
レス成形することによって15φx5tのペレットを作りそ
れを電気炉で焼成した通常焼成の1個のペレットと、マ
イクロ波加熱により焼成した10個のペレットとの各種の
特性比較をした。In this experiment, as a sample, a Y-Ba-Cu-O-based superconductor, that is, a calcined powder of YBa 2 Cu 3 O y was applied with a pressure of 1 t / cm 2 and press-molded to form a pellet of 15φx5t. Various characteristics were compared between one pellet that was normally fired in an electric furnace and 10 pellets that were fired by microwave heating.
第4図は、1個のペレットを電気炉で通常焼成したとき
の焼成温度パターン図である。この図に示すように昇温
時間は184分をかけ、920℃まで昇温させたあと、920℃
を5時間保持し、そのあと炉冷させることによって通常
焼成したものである。FIG. 4 is a firing temperature pattern diagram when one pellet is normally fired in an electric furnace. As shown in this figure, the heating time takes 184 minutes, and after heating up to 920 ° C, 920 ° C
Is held for 5 hours and then cooled in a furnace to be normally fired.
11個の15φx5tのペレット番号として、マイクロ波加熱
により焼成するペレットYM-1からYM-10と、第4図に示
した温度特性により通常焼成するペレットYS-1の合計11
を付与する。As 11 pellets of 15φ x 5t, a total of 11 pellets YM-1 to YM-10 which are fired by microwave heating and YS-1 which is normally fired according to the temperature characteristics shown in FIG.
Is given.
尚、この実験においては第5図に示すように寸法が50x1
00x100の断熱材21を4個用い、側方には前記温度センサ
15による温度検出用の孔を明けるとともに、中央部空間
には、ペレットYM-1からYM-5と、ペレットYM-6からYM-1
0とをそれぞれ別々に1グループづつ配置した状態で、
前記マイクロ波加熱体6の被加熱体配置位置にセットし
たあと、ペレットYM-1からYM-5のグループを第6図に示
す温度条件とデューティ比に基づいた第1回の実験でマ
イクロ波加熱焼成するものである。また、ペレットYM-6
からYM-10のグループを第7図に示す温度条件とデュー
ティ比に基づいた第2回の実験でマイクロ波加熱焼成す
るものである。In this experiment, the size is 50x1 as shown in Fig.5.
Four 00x100 insulation materials 21 are used, and the temperature sensor is on the side.
A hole for temperature detection is made by 15 and pellets YM-1 to YM-5 and pellets YM-6 to YM-1 are provided in the central space.
With 0 and 1 arranged separately,
After the microwave heating element 6 was set to the heating object arrangement position, the group of pellets YM-1 to YM-5 was subjected to microwave heating in the first experiment based on the temperature condition and duty ratio shown in FIG. It is to be fired. Also, pellet YM-6
7 to the YM-10 group is subjected to microwave heating and firing in the second experiment based on the temperature condition and the duty ratio shown in FIG.
第8図は、実験に用いられる15φx5tのペレットYM-1か
らYM-10までと、YS-1のそれぞれを短冊状に切り出し、
それぞれに試料番号を付けることを示したものである。
その一例としてYM-4を8分割し、それぞれの短冊に1か
ら8のサブナンバーを付けた状態を示している。このよ
うにそれぞれのペレットを8分割し、それぞれにサブナ
ンバーを付けるのは、同一ペレットにおける特性のばら
つきを見るためである。Fig. 8 shows 15φ x 5t pellets YM-1 to YM-10 used in the experiment and YS-1 cut into strips.
It shows that a sample number is assigned to each.
As an example, YM-4 is divided into eight, and each strip is given a subnumber from 1 to 8. The reason why each pellet is divided into eight parts and the sub-numbers are assigned to each is to see variations in characteristics of the same pellet.
第9図は、マイクロ波加熱により焼成された15φx5tの
ペレットYM-1からYM-10までのそれぞれを短冊状に切り
出した試料と、通常焼成されたペレットYS-1を短冊状に
切り出した試料それぞれの超電導特性を測定した結果を
示したものである。Fig. 9 shows a sample obtained by cutting each of 15φx5t pellets YM-1 to YM-10 fired by microwave heating into strips, and a sample of normally fired pellets YS-1 cut into strips. 3 shows the results of measuring the superconducting characteristics of the.
この測定結果によると、超電導特性を明白に示す臨界電
流密度Jc(A/cm2)は、試料YM-4-4が21A/cm2と最も高
く、これに続いて試料YM-6-4が11A/cm2となっている。
一方、臨界電流密度Jc(A/cm2)が1以下になっている
試料も多いが、これは、第5図に示すような状態でマイ
クロ波加熱体6にペレットをグループ配置するとき、そ
れぞれのペレットの配置位置により、ペレットを透過す
るマイクロ波の透過量が異なるためと思われる。そのた
め、ペレットを透過するマイクロ波の透過量を同じにす
れば、それぞれの試料YM-4-4と同じような超電導特性が
得られるものと思われる。According to the measurement results, the critical current density Jc clearly illustrate superconducting properties (A / cm 2), the sample YM-4-4 is 21A / cm 2 and the highest, the the sample YM-6-4 followed this It is 11 A / cm 2 .
On the other hand, many samples have a critical current density Jc (A / cm 2 ) of 1 or less. This is because when pellets are arranged in groups in the microwave heating body 6 in the state shown in FIG. It is considered that the amount of microwaves transmitted through the pellets varies depending on the arrangement position of the pellets. Therefore, it is considered that the same superconducting characteristics as those of the samples YM-4-4 can be obtained by making the amount of microwaves transmitted through the pellets the same.
尚、通常焼成したペレットYS-1の試料YS-1-4の臨界電流
密度Jc(A/cm2)は1A/cm2以下であることから、マイク
ロ波加熱により焼成したペレットに比較して、通常焼成
したペレットYS-1は超電導特性が悪いということが明ら
かである。Since the critical current density Jc (A / cm 2 ) of the sample YS-1-4 of the normally fired pellet YS-1 is 1 A / cm 2 or less, compared with the pellet fired by microwave heating, It is clear that the normally fired pellet YS-1 has poor superconducting properties.
第10図は、前記実験において最も高い臨界電流密度を示
したペレットYM-4の試料YM-4-2からYM-4-7それぞれの臨
界電流密度を示したものであり、同一ペレットにおける
超電導特性のばらつきを調べたものである。FIG. 10 shows the critical current densities of the samples YM-4-2 to YM-4-7 of the pellet YM-4 that showed the highest critical current density in the experiment, and the superconducting properties of the same pellet. This is the result of investigating the variation of.
この図に示すように、同一ペレットであっても試料によ
り、即ち箇所により超電導特性にばらつきがある。この
ばらつきの生じる原因は、同一ペレットであってもマイ
クロ波の透過量が異なるためと思われる。As shown in this figure, even with the same pellet, there are variations in superconducting characteristics depending on the sample, that is, the location. The cause of this variation seems to be that the microwave transmission amount is different even for the same pellet.
尚、第9図、及び第10図において、臨界電流密度Jc(A/
cm2)は77K、ゼロ磁場での値を示した。また、かさ密度
は寸法測定による概算値を示した。In FIGS. 9 and 10, the critical current density Jc (A /
cm 2 ) was 77K and showed a value at zero magnetic field. Moreover, the bulk density showed the approximate value by dimension measurement.
第11図(A),(B)は、通常焼成したペレットYS-1の
試料YS-1-4とマイクロ波加熱により焼成したペレットYM
-4の試料YM-4-2それぞれを、電子顕微鏡で同一倍率で観
察した結晶構造を図示したものである。FIGS. 11 (A) and 11 (B) show a sample YS-1-4 of the normally fired pellet YS-1 and a pellet YM fired by microwave heating.
-4 is a diagram illustrating a crystal structure of each of YM-4-2 samples observed with an electron microscope at the same magnification.
第11図(A)に示すように、通常焼成したペレットYS-1
の試料YS-1-4の結晶構造は粒の集合体を成しているのに
対して、第11図(B)に示すように、マイクロ波加熱に
より焼成したペレットYM-4の試料YM-4-2は、所定温度で
内部まで均一加熱されるため、単結晶化して粒が大きく
なっている。従って試料YM-4-2は、結晶間の空隙が少な
くなり、電流の通電特性が向上するものと思われる。一
方、ペレットYS-1の試料YS-1-4は電気炉による通常加熱
であるため、外部の温度に比較して内部の温度が低くな
ることから、単結晶化し難いと推定される。As shown in FIG. 11 (A), normally fired pellets YS-1
While the crystal structure of the sample YS-1-4 of No. 2 is an aggregate of grains, as shown in FIG. 11 (B), the sample YM-of the pellet YM-4 fired by microwave heating is used. Since 4-2 is uniformly heated to the inside at a predetermined temperature, it is single-crystallized and has large grains. Therefore, it is considered that Sample YM-4-2 has less voids between crystals and has improved current-carrying characteristics. On the other hand, since the sample YS-1-4 of the pellet YS-1 is normally heated by the electric furnace, the internal temperature becomes lower than the external temperature, and thus it is presumed that single crystallization is difficult.
尚、単結晶化して粒が大きくなっている試料YM-4-2は、
機械的硬度が高くなるという特性を有している。In addition, the sample YM-4-2, which is single-crystallized and has large grains,
It has the characteristic of high mechanical hardness.
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、マイクロ波出力手段から
出力されたビーム状のマイクロ波を、曲面状の反射面を
有する二つの反射体の間で連続的に往復反射させ、その
二つの反射体の間に配置された被加熱体にマイクロ波を
集束通過させるように構成したマイクロ波加熱装置にお
いて、マイクロ波出力手段からの出力をデューティ制御
することによって被加熱体を適正な品質にするように温
度制御できるため、被加熱体の品質を向上させることが
できるという効果がある。(Effect of the invention) As described above, according to the present invention, the beam-shaped microwave output from the microwave output means is continuously reflected back and forth between two reflectors having a curved reflecting surface. In a microwave heating device configured to focus and pass a microwave to a heated body disposed between the two reflectors, the heated body is appropriately controlled by duty-controlling the output from the microwave output means. Since the temperature can be controlled so that the quality of the object to be heated can be improved, the quality of the object to be heated can be improved.
図面は本発明の実施例に係り、第1図はマイクロ波加熱
装置の全体的な構成を略体的に示した構成系統図、第2
図はデューティ信号の波形図、第3図はマイクロ波加熱
体の断面図、第4図は実験に用いる通常焼成ペレットの
焼成温度パターン図、第5図は実験に用いるペレットを
焼成するときの試料配置図、第6図は第1回の実験にお
ける焼成温度パターン図、第7図は第2回目の実験にお
ける焼成温度パターン図、第8図は試料番号説明図、第
9図はマイクロ波加熱により焼成したペレットと通常焼
成したペレットの特性比較図、第10図はマイクロ波加熱
により焼成した同一ペレットの各試料における超電導特
性のばらつきを示した図、第11図(A)は通常焼成した
ペレットの1試料の結晶組織図、第11図(B)はマイク
ロ波加熱により焼成したペレットの1試料の結晶組織図
である。 1:マイクロ波発生装置 2:制御装置 2B:温度設定器 3:ゲート回路 4:直流電源 5:マイクロ波入射装置 6:マイクロ波加熱体 M:被加熱体 15:温度センサThe drawings relate to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a structural system diagram schematically showing the overall structure of a microwave heating device, and FIG.
The figure is a waveform diagram of the duty signal, Fig. 3 is a cross-sectional view of the microwave heating body, Fig. 4 is a firing temperature pattern diagram of the normal firing pellets used in the experiment, and Fig. 5 is a sample when firing the pellets used in the experiment. Arrangement diagram, FIG. 6 is a firing temperature pattern diagram in the first experiment, FIG. 7 is a firing temperature pattern diagram in the second experiment, FIG. 8 is a sample number explanatory diagram, and FIG. 9 is microwave heating. Fig. 10 is a characteristic comparison diagram between the fired pellets and the normally fired pellets. Fig. 10 is a diagram showing variations in superconducting properties of each sample of the same pellet fired by microwave heating. Fig. 11 (A) is a graph of the normally fired pellets. The crystal structure diagram of one sample, FIG. 11 (B) is the crystal structure diagram of one sample of pellets fired by microwave heating. 1: Microwave generator 2: Controller 2B: Temperature setting device 3: Gate circuit 4: DC power supply 5: Microwave injection device 6: Microwave heating element M: Heated element 15: Temperature sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 敬 愛知県名古屋市千種区北千種3丁目2―2 千種東住宅14―14 (72)発明者 佐藤 元泰 滋賀県滋賀郡志賀町小野朝日1―5―21 (72)発明者 小林 策治 大阪府枚方市御殿山南町4番3944号 (72)発明者 角岡 勉 愛知県刈谷市野田町段留25―8 (72)発明者 東田 豊 愛知県小牧市光ケ丘2丁目18―3 (56)参考文献 特開 昭58−186200(JP,A) 特公 昭52−6505(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kei Mutoh 3-2, Kitasenshi, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi 14-2 Chikusa Higashi Housing 14-14 (72) Inventor Motoyasu Sato Ono Asahi, Shiga-cho, Shiga-gun 1 ―5-21 (72) Inventor Sakuji Kobayashi 4944, Gotenyamaminami-cho, Hirakata-shi, Osaka (72) Inventor Tsutomu Kadooka 25-8 Dandome, Noda-cho, Kariya-shi (72) Inventor Yutaka Higashida Aichi Komaki City Mitsugaoka 2-chome 18-3 (56) References JP-A-58-186200 (JP, A) JP-B-52-6505 (JP, B2)
Claims (1)
クロ波をビーム状に出力するビーム状マイクロ波出力手
段と、前記ビーム状マイクロ波を端部に開口した入射口
から入射させる箱体と、その箱体の内部に配設され、前
記入射口から入射されたビーム状マイクロ波を曲面状反
射面の外縁部で反射する第1の反射体と、その第1の反
射体と対向する位置に配設され、同第1の反射体の外縁
部で反射された前記ビーム状マイクロ波を受けて反射し
たあと同第1の反射体の曲面状反射面との間でビーム状
マイクロ波を連続反射させ、そのビーム状マイクロ波を
被加熱体が配置されるポジションに次第に収束させる曲
面状反射面を有する第2の反射体と、前記被加熱体の温
度を検出し、その検出温度に対応した信号を出力する温
度検出手段と、前記マイクロ波出力手段からの出力電力
をデューティ制御する出力制御手段と、前記被加熱体の
温度、昇温時間、あるいは降温時間等の温度条件を設定
する設定手段と、その設定手段で設定された前記温度条
件と前記温度検出手段からの信号とに基づいて前記被加
熱体を前記設定条件に従った温度で制御するための温度
制御信号を前記出力制御手段に出力する温度制御手段と
を備えたことを特徴とするマイクロ波加熱装置。1. A beam-shaped microwave output means for outputting a microwave of a required electric power for heating an object to be heated in a beam shape, and a box body for injecting the beam-shaped microwave from an entrance opening opened at an end thereof. And a first reflector which is disposed inside the box body and reflects the beam-shaped microwaves incident from the entrance through the outer edge portion of the curved reflecting surface, and which opposes the first reflector. The beam-shaped microwaves, which are arranged at a position and receive the beam-shaped microwaves reflected by the outer edge portion of the first reflector, reflect the beam-shaped microwaves, and then generate a beam-shaped microwave between the curved surface of the first reflector. A second reflector having a curved reflecting surface that continuously reflects the beam-like microwaves and gradually converges the beam-shaped microwaves to the position where the object to be heated is placed, and the temperature of the object to be heated is detected, and the detected temperature is responded to. Temperature detection means for outputting the signal Output control means for duty-controlling the output power from the microwave output means, setting means for setting temperature conditions such as temperature of the object to be heated, temperature rising time, or temperature lowering time, and the setting means set by the setting means. Temperature control means for outputting to the output control means a temperature control signal for controlling the object to be heated at a temperature according to the set condition based on a temperature condition and a signal from the temperature detection means. A microwave heating device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339793A JPH0754745B2 (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Microwave heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339793A JPH0754745B2 (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Microwave heating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04209495A JPH04209495A (en) | 1992-07-30 |
| JPH0754745B2 true JPH0754745B2 (en) | 1995-06-07 |
Family
ID=18330861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS526505A (en) * | 1975-07-03 | 1977-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Multichannel audis recording method |
| JPS52119405A (en) * | 1976-04-01 | 1977-10-06 | Kawasaki Steel Co | Device for removal of extraneous matter away from taphole portion of vertical reducing furnace |
| JPS58186200A (en) * | 1982-04-24 | 1983-10-31 | 株式会社日立製作所 | nuclear fusion device |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339793A patent/JPH0754745B2/en not_active Expired - Fee Related
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