專利名稱：微波焙燒爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種微波焙燒爐，其焙燒由陶土材料、細(xì)陶瓷材料等制成的待焙燒物體，以生產(chǎn)燒制產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
近來，已經(jīng)提出了通過微波加熱焙燒陶土材料或者細(xì)陶瓷的技術(shù)，并且該技術(shù)已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用中。
用于微波焙燒陶瓷的微波焙燒爐有很多種，例如，一種類型為待焙燒物體(如陶瓷)借助微波而自熱(self-heat)以焙燒其自身，而一種類型為將借助微波生成熱量的加熱材料放置在待焙燒物體附近，而待焙燒物體由加熱材料生成的熱量受到焙燒。日本專利早期公開No.6-345541(第2和3頁，附圖1公開了前一類型的焙燒爐)。
對于后一類型焙燒爐，提出了一種其內(nèi)周壁由加熱材料制成的焙燒爐，該加熱材料借助微波而自熱(參見日本專利早期公開No.2-275777(第3頁，附圖1))。這種焙燒爐包括由可傳輸微波的隔熱部件制成并容納在微波爐內(nèi)的圓柱性容器以及由燒制的碳化硅材料制成并設(shè)置于該容器內(nèi)的圓柱性元件。在該焙燒爐中，利用圓柱形元件的內(nèi)部作為焙燒部分，把待焙燒物體置于該焙燒部分中，并且向燒制的碳化硅材料輻照微波，這使得其生成熱量以焙燒待焙燒物體。
考慮同時(shí)采用上述兩種類型的焙燒爐，提出了一種焙燒爐(參見日本專利早期公開No.7-318262(第3頁，附圖1))，該焙燒爐包括主要由高微波損失的物質(zhì)組成的加熱容器；覆蓋于加熱容器外側(cè)并且主要由低微波損失的物質(zhì)組成的隔熱部件；位于加熱容器中的開口；以及微波輻照裝置，其將微波經(jīng)由隔熱部件輻照入加熱容器內(nèi)并經(jīng)由加熱容器中的開口輻照到加熱容器內(nèi)的待焙燒物體上。在該焙燒爐中，可以使厚度方向上的溫度分布更加平整(flatter)。
當(dāng)利用微波加熱焙燒均質(zhì)物體時(shí)，理論上，待焙燒物體的各個(gè)部分都受到微波的均勻加熱。但是，在焙燒過程中，因?yàn)槲⒉ū簾隣t的環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于待焙燒物體的表面溫度，所以待焙燒物體就從其表面輻射熱量。因此，待焙燒物體的中心部分與表面之間產(chǎn)生溫度梯度，這有可能在待焙燒物體中產(chǎn)生裂紋。
此外，作為微波加熱的特征，如果待焙燒物體由相同材料制成，那么該物體中溫度更高的部分就有更大的介電損失。從而，一旦產(chǎn)生溫度梯度，具有更高溫度的部分微波吸收率將增加，從而物體中不同部分的微波吸收率將產(chǎn)生顯著差異，這導(dǎo)致物體的局部加熱。這樣，一旦產(chǎn)生溫度梯度，微波加熱就使不同部分的溫度具有很大差異，這就引起了待焙燒物體中的裂紋。
此外，將在室溫下具有低介電損失的陶瓷的主要材料(氧化鋁、二氧化硅等)用作微波加熱的待焙燒物體原料時(shí)，就存在以下問題，即在低溫范圍內(nèi)微波加熱的能量效應(yīng)很低。
因此如圖7所示，提出了一種內(nèi)部含有用以控制微波焙燒爐溫度的加熱器18的微波焙燒爐，其是一種可以抑制溫度梯度產(chǎn)生以減少裂紋產(chǎn)生的微波焙燒爐(參見日本專利早期公開No.6-345541)。
此外，如圖8所示，提出了一種焙燒爐，該焙燒爐包括焙燒室26和微波生成裝置22。焙燒室26被襯板19隔開以包圍待焙燒的整個(gè)物體20，該襯板19可以利用微波而自熱。微波生成裝置22向置于焙燒室26中的待焙燒物體輻照微波(參見日本專利早期公開No.2002-130960(第3頁，附圖1))。在此類焙燒爐中，襯板的由微波產(chǎn)生的單位體積發(fā)熱量大于待焙燒物體的發(fā)熱量，并且襯板的內(nèi)表面溫度基本上等于待焙燒物體的溫度。
這種爐的設(shè)計(jì)被認(rèn)為來源于以下思想，即當(dāng)利用微波焙燒物體時(shí)，通過利用具有與待焙燒物體相同微波吸收特征的襯板包圍待焙燒物體，就幾乎可以完全使待焙燒物體隔熱。此時(shí)，通過輻射冷卻就可以防止該物體中產(chǎn)生熱量梯度，并且可以更加均勻地焙燒該物體。然而，當(dāng)待焙燒物體由襯板包圍同時(shí)受到焙燒時(shí)，微波能量由襯板和待焙燒物體吸收。因此存在著用于焙燒的能量顯著增加的問題。
當(dāng)將襯板的厚度變小以降低襯板消耗的能量時(shí)，襯板損失的熱能就大于其通過微波獲得的熱能。從而，在襯板內(nèi)表面和待焙燒物體之間造成很大的溫度差異。為了解決這一問題，不僅要求降低用于焙燒待焙燒物體的能量，而且要防止由待焙燒物體中輻射冷卻而造成的溫度梯度產(chǎn)生。
在這種爐中，該問題已經(jīng)通過使襯板的由微波產(chǎn)生的單位體積發(fā)熱量大于待焙燒物體的發(fā)熱量和使襯板的內(nèi)表面溫度等于待焙燒物體的表面溫度而得以解決。
在附加地包括可獨(dú)立進(jìn)行熱處理的加熱器18的微波焙燒爐中，例如日本專利早期公開No.6-345541(第2和3頁，附圖1)中公開的微波焙燒爐，由于加熱器18輔助地加熱處于低溫范圍內(nèi)的物體，在該低溫范圍內(nèi)微波加熱的能量效應(yīng)較低，就可以焙燒在室溫下具有低介電損失的物體，并且可以提高焙燒的能量效率。
此外，如日本專利早期公開No.2002-130960(第3頁，附圖1)中所述，可以改善環(huán)繞焙燒室的隔熱特性，并且通過覆蓋襯板可以防止由熱輻射產(chǎn)生的溫度梯度，其中該襯板與具有優(yōu)良隔熱特性的另一襯板確定焙燒室。
然而，在各專利文件中描述的微波焙燒爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此需要高昂的制造成本。此外，在日本專利早期公開No.2002-130960(第3頁，附圖1)中描述的微波焙燒爐，雖然一定程度上可以抑制產(chǎn)生溫度梯度，但是幾乎沒有提高在低溫范圍內(nèi)的能量效率。
在具有微波輻照金屬腔和微波生成裝置的微波焙燒爐中，設(shè)置于該腔中的容納待焙燒物體的焙燒室由具有低微波吸收特征和高隔熱特性的隔熱部件包圍。圖6中所示的微波焙燒爐可以看成具有上述結(jié)構(gòu)的高效率的微波焙燒爐。
圖6中所示的微波焙燒爐通過微波加熱焙燒陶土材料或者細(xì)陶瓷，包括確定微波空間2的空腔；經(jīng)由波導(dǎo)4連接于空腔3并且向空腔3輻照微波的作為微波生成裝置的磁控管；攪動(dòng)向空腔3輻照微波的微波攪動(dòng)裝置7；以及設(shè)置于空腔3中以包圍待焙燒物體11的襯板19。
空腔3用于至少在其內(nèi)表面上將微波反射至微波空間2中，并且防止微波泄漏。
微波攪動(dòng)裝置7包括置于空腔3中的攪動(dòng)葉片8；置于空腔3外的驅(qū)動(dòng)電機(jī)9；以及將驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)傳輸至攪動(dòng)葉片8的旋轉(zhuǎn)傳輸軸10，并且該微波攪動(dòng)裝置7利用攪動(dòng)葉片8的旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)空腔3中的空氣。
襯板19分隔放置待焙燒物體11的焙燒室12，并且具有隔熱部件15a和具有高微波損失的物質(zhì)15b的雙層結(jié)構(gòu)。
隔熱部件15a由隔熱且能傳輸微波的材料制成，特別是氧化鋁纖維、泡沫氧化鋁等。
如圖9所示，隔熱部件15a可以隨著其厚度增加而更好的抑制從焙燒室12或者襯板19向外的熱輻射。
圖9中，曲線F1表示在隔熱部件15a的厚度較小情況下的熱輻射特征，曲線F2表示在隔熱部件15a的厚度比曲線F1有所增加的情況下的熱輻射特征。由該圖明顯可見，增加了厚度的隔熱部件15a可以更好地提高隔熱特性。圖9中，水平軸表示焙燒室12的溫度，垂直軸表示從襯板19向外輻射的熱量。
具有高微波損失的物質(zhì)15b由介電材料制成，該介電材料借助從外部輻照的微波而自熱，并且向焙燒室12中的待焙燒物體11傳輸部分輻照的微波。
在這種情況下，高微波損失的物質(zhì)15b最好由碳化硅、氮化硅、石墨以及以它們?yōu)橹饕煞值幕衔锲渲兄恢瞥伞?br> 同時(shí)，當(dāng)如圖6所示的微波焙燒爐1用微波焙燒陶瓷(待焙燒物體11)時(shí)，高微波損失的物質(zhì)(氮化硅等)15b均勻地覆蓋焙燒室12的六個(gè)表面或者全部表面。
同樣，當(dāng)高微波損失的物質(zhì)15b均勻地覆蓋焙燒室12的六個(gè)表面或者全部表面時(shí)，存在以下問題，即高微波損失的物質(zhì)15b由微波局部加熱，并且無論是否存在微波攪動(dòng)裝置7，待焙燒物體11或者隔熱部件15a也會破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微波焙燒爐，其可以實(shí)現(xiàn)從低溫范圍至高溫范圍的所有溫度范圍的微波加熱，其可以有效防止焙燒過程中在待焙燒物體中產(chǎn)生溫度梯度，并且其可以通過穩(wěn)定微波供應(yīng)和簡化結(jié)構(gòu)而降低制造成本。
本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究來解決上述問題，并發(fā)現(xiàn)通過以適當(dāng)間隔設(shè)置高微波損失的物質(zhì)，例如，在焙燒室中弱微波電場區(qū)域上在低溫范圍內(nèi)具有高發(fā)熱量的碳化硅，而不是均勻覆蓋焙燒室的所有部分，則可以防止焙燒過程中在待焙燒物體中產(chǎn)生溫度梯度，并且基于該發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明的一個(gè)方面按以下方式構(gòu)建以解決上述問題。
(1)含有利用微波輻照的金屬空腔的微波焙燒爐；由放置在該空腔中的具有低微波吸收特征和高隔熱特性的隔熱部件包圍的焙燒室；以及微波生成裝置，其中含有高微波損失的物質(zhì)，其以與金屬空腔相距一定距離布置在焙燒室的弱微波電場區(qū)域中，該距離超過所用微波波長λ的1/4λ。
(2)根據(jù)(1)的微波焙燒爐，其中高微波損失的物質(zhì)彼此相距一定距離設(shè)置在焙燒室的左側(cè)、右側(cè)、頂部和底部，其中該距離等于所用微波波長λ的1/2×n倍(n是自然數(shù))。
(3)根據(jù)(1)的微波焙燒爐，其中高微波損失的物質(zhì)布置在傳輸微波的隔熱部件內(nèi)部，并且該隔熱部件做成具有孔穴或溝槽的形式，以從高微波損失的物質(zhì)向焙燒室的外壁引導(dǎo)輻射熱。
(4)根據(jù)(1)的微波焙燒爐，其中用于從高微波損失的物質(zhì)向焙燒室的內(nèi)部引導(dǎo)輻射熱的孔洞或溝槽形成并布置在焙燒室的外壁上。
(5)根據(jù)(1)的微波焙燒爐，其中高微波損失物質(zhì)的最大微波輸出設(shè)定在小于40g/KW。
(6)根據(jù)(1)的微波焙燒爐，其中高微波損失物質(zhì)是從碳化硅、氮化硅、石墨以及以它們作為主要成分的化合物中之一選擇的。
本發(fā)明中，從包括室溫的低溫范圍到焙燒溫度的高溫范圍上，利用微波輻射焙燒物體，并且由高微波損失的加熱材料制成的加熱元件布置在焙燒室的弱微波電場區(qū)域中。
在本發(fā)明的焙燒室中，當(dāng)微波生成裝置輻照微波時(shí)，加熱元件和焙燒室中的待焙燒物體同時(shí)由通過分隔壁傳輸?shù)奈⒉訜岫a(chǎn)生溫度上升。
在上述焙燒過程中，組成加熱元件的具有高微波損失的物質(zhì)以其固有的高能量效率由初始微波加熱生成熱量，直到分隔壁的溫度達(dá)到高溫范圍內(nèi)給定的溫度，從而提升環(huán)境溫度。
在上述加熱過程中，從金屬空腔反射的微波輻照到高微波損失的物體上，從而該物質(zhì)的一部分生成熱量。因此，當(dāng)高微波損失的物質(zhì)位于金屬空腔附近時(shí)，由于從金屬空腔反射的微波量根據(jù)焙燒室的位置發(fā)生顯著變化，發(fā)熱值可能發(fā)生變化，并且焙燒室內(nèi)的溫度可能變得不均勻?？紤]到上述事實(shí)，在本發(fā)明中，高微波損失的物質(zhì)以與金屬空腔相距一定距離布置在焙燒室的弱微波電場區(qū)域中，該距離超過所用微波波長λ的1/4λ，以降低發(fā)熱量根據(jù)該物質(zhì)在焙燒室中的位置而顯著變化的因素的影響，從而使焙燒爐中的溫度均勻。
因此在本發(fā)明中，由于加熱元件僅布置在弱微波電場區(qū)域中，源自加熱元件的輻射熱不會集中在待焙燒物體的表面上，因此待焙燒物體的表面溫度不會過度上升。同樣，由于焙燒爐中待焙燒物體由不含加熱元件的隔熱部件中的一部分所傳輸?shù)奈⒉ㄟM(jìn)行加熱并且其溫度上升，所以待焙燒物體受到均勻加熱，而不會在待焙燒物體的表面和內(nèi)部之間造成溫度差異。從而，在待焙燒物體中不會出現(xiàn)由任何溫度差異造成的裂痕或裂縫。
此外，在本發(fā)明的一個(gè)方面，優(yōu)選的是，高微波損失的物質(zhì)彼此相距一定距離布置于焙燒室的左側(cè)、右側(cè)、上部和底部，其中該距離等于所用微波波長λ的1/2λ×n(n是自然數(shù))，從而可以使焙燒室的溫度更加均勻。
根據(jù)本發(fā)明的微波焙燒爐，優(yōu)選的是，覆蓋焙燒室的高微波損失物質(zhì)以與金屬空腔相距一定距離布置在弱微波電場區(qū)域中，該距離超過所用微波波長λ的1/4λ。因此可以減少所需昂貴的高微波損失物質(zhì)(例如碳化硅)的數(shù)量。同樣，可以解決由微波電場聚集(electric field concentration)而造成的諸如熱點(diǎn)或火花(spark)的問題。
此外，在焙燒室中，當(dāng)高微波損失的物質(zhì)(加熱元件)彼此相距一定距離放置于焙燒爐的左側(cè)、右側(cè)、上部和底部，其中該距離等于所用微波波長λ的1/2λ×n(n是自然數(shù))時(shí)，則可以使焙燒室的溫度更加均勻。由于待焙燒物體也直接由通過加熱元件之間的間隙傳輸?shù)奈⒉ㄟM(jìn)行加熱，從而使待焙燒物體升溫，所以在待焙燒物體的表面和內(nèi)部之間不存在任何溫差，可以有效防止出現(xiàn)裂痕。
此外，當(dāng)加熱元件布置在加熱材料內(nèi)部，并且從加熱元件向焙燒壁引導(dǎo)輻射熱的孔穴或者溝槽形成于隔熱部件中時(shí)，由于可以通過孔穴或者溝槽將源自微波加熱的加熱元件的輻射熱有效地引導(dǎo)至焙燒爐內(nèi)部，因此可以均勻并快速地提升焙燒室的溫度。
當(dāng)加熱元件被設(shè)定在最大微波輸出小于40g/KW時(shí)，由于微波加熱諸如碳化硅的加熱元件比例不會顯著增加，則可以很好地保持微波的使用效率，而不會降低用于加熱待焙燒物體的微波比例。同樣，由于可以均勻保持焙燒室的溫度，從而可以有效防止出現(xiàn)裂痕。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)加熱待焙燒物體時(shí)，由于可以通過控制由微波加熱的微波焙燒室中的溫度來降低待焙燒物體的表面和內(nèi)部之間的溫差以及微波焙燒室中的溫度，從而可以降低從待焙燒物體表面輻射的熱量，使溫度分布均勻，并且可以降低待焙燒物體中各個(gè)部分之間的溫差。因此，可以防止出現(xiàn)裂紋，并且可以獲得高質(zhì)量的燒制物體。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微波焙燒爐結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是示出其中埋置高微波損失物質(zhì)并且形成有引導(dǎo)輻射熱的孔穴和溝槽的隔熱部件的結(jié)構(gòu)的正視圖；圖3是示出其中埋置高微波損失物質(zhì)并且形成有引導(dǎo)輻射熱的孔穴和溝槽的隔熱部件的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖4是示出其中形成有引導(dǎo)輻射熱的孔穴和溝槽的焙燒室壁的結(jié)構(gòu)的正視圖；圖5是示出其中形成有引導(dǎo)輻射熱的孔穴和溝槽的焙燒室壁的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖6是示出其中高微波損失物質(zhì)包圍焙燒室的傳統(tǒng)微波焙燒爐的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7是示出其中設(shè)置有加熱器的傳統(tǒng)微波焙燒爐的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8是示出其中配置有包圍待焙燒物體并且利用微波自熱的加熱元件的襯板的傳統(tǒng)微波焙燒爐的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9是示出當(dāng)組成圖1所示微波焙燒爐的焙燒室內(nèi)殼的隔熱分隔壁的厚度發(fā)生變化時(shí)加熱元件發(fā)熱量變化的曲線圖。
附圖標(biāo)記1 微波焙燒爐2 微波空間3 空腔4 波導(dǎo)6 微波振蕩器7 微波攪動(dòng)裝置8 攪動(dòng)葉片9 驅(qū)動(dòng)電機(jī)10 驅(qū)動(dòng)軸
11 待焙燒物體12 焙燒室13 焙燒室壁14 分隔壁15a 隔熱部件15b 高微波損失的物質(zhì)16 孔穴17 溝槽18 加熱器19 襯板具體實(shí)施方式
下面，將參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的微波焙燒爐。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微波焙燒爐。
該實(shí)施例中的微波焙燒爐1通過微波加熱焙燒陶土材料或者細(xì)陶瓷。微波焙燒爐1包括確定微波空間2的空腔3；作為微波生成裝置的微波振蕩器(磁控管)6，其經(jīng)由波導(dǎo)4連接于空腔3并將微波輻照入空腔3中；微波攪動(dòng)裝置7，其攪動(dòng)向空腔3輻照的微波；分隔壁14，其由設(shè)置于空腔3中并傳輸微波的隔熱部件15a組成；以及利用微波生成熱量的高微波損失物質(zhì)(加熱元件)15b。
空腔3至少在其內(nèi)表面適于向微波空間2反射微波并防止微波泄漏。
微波攪動(dòng)裝置7包括設(shè)置于空腔3中的攪動(dòng)葉片8；設(shè)置于空腔3外的驅(qū)動(dòng)電機(jī)9；以及將驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)傳輸至攪動(dòng)葉片8的旋轉(zhuǎn)傳輸軸10。攪動(dòng)葉片8旋轉(zhuǎn)以攪動(dòng)空腔3中的空氣。
由隔熱部件15a組成的分隔壁14分隔用于容納待焙燒物體11的焙燒室12。加熱元件15b設(shè)置于焙燒室12的右表面和左表面。組成分隔壁14的隔熱部件15a由隔熱并允許微波傳輸?shù)牟牧希绕涫茄趸X纖維、泡沫氧化鋁等制成。如圖9所示，分隔壁14可以隨著其厚度增加而更有效地抑制從焙燒室12或者加熱元件15b向外輻射熱量。
圖9中，曲線F1表示在分隔壁14厚度較小情況下的熱輻射特征，曲線F2表示在分隔壁14厚度比曲線F1中有所增加的情況下的熱輻射特征。此外，由該圖明顯可見，厚度增加的分隔壁14可以提高隔熱特性。圖9中，水平軸表示焙燒室12的溫度，垂直軸表示從焙燒室12向外輻射的熱量。
對于加熱元件15b相對待焙燒物體11的布置類型，為了向待焙燒物體11施加由加熱元件15b生成的熱量，就在面向待焙燒物體11的表面上將加熱元件布置在待焙燒物體11的周圍。雖然布置加熱元件15b的表面的數(shù)量可以是幾個(gè)，但是加熱元件15b的數(shù)量越多，對待焙燒物體11的加熱就越均勻。然而，由于在焙燒爐12中也可以通過空氣循環(huán)(不限于自然對流)以及輻射來傳遞熱量，所以沒有必要將加熱元件布置于所有六個(gè)表面上。最實(shí)用的辦法是將加熱元件布置在五個(gè)表面上并且留下一個(gè)表面不設(shè)置任何東西?？梢蚤_放剩下的表面，以產(chǎn)生空氣循環(huán)，或者如果必要，將由傳輸微波的材料組成的并且不自熱的隔熱部件15a設(shè)置于剩下的表面上。此外，圖1中，可以將加熱元件15b視為布置在焙燒室12內(nèi)的空間中。然而，由于此類布置實(shí)際上是不可能的，所以可以通過將低微波損失的耐火填料置于加熱元件周圍來支承加熱元件。
具有高微波損失的物質(zhì)(加熱元件)15b包括一種材料，該材料在室溫下微波產(chǎn)生的單位體積發(fā)熱量是組成待焙燒物體的材料發(fā)熱量的幾倍至幾十倍，并且在焙燒溫度的高溫范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的高微波吸收特征。例如，碳化硅、氮化硅、石墨和以它們作為主要成分的物質(zhì)等可以用作物質(zhì)15b。
根據(jù)上述微波焙燒爐1，當(dāng)作為微波生成裝置的微波振蕩器(磁控管)6向加熱元件(高微波損失的物質(zhì))15b輻照微波時(shí)，加熱元件15b通過微波加熱升溫，并且同時(shí)，由隔熱部件15a組成的分隔壁14確定的焙燒室12中的待焙燒物體11通過由穿透加熱元件15b的微波加熱而升溫。
在此類焙燒過程中，在低溫范圍內(nèi)由初始微波加熱導(dǎo)致的升溫中，高微波損失的物質(zhì)(加熱元件)15b以高能量效率生成熱量，以提升周圍環(huán)境溫度。物質(zhì)15b持續(xù)以高能量效率發(fā)熱，即使當(dāng)其達(dá)到預(yù)定高溫范圍，從而提升環(huán)境溫度。
另外，雖然在焙燒爐12中存在沒有面向加熱元件15b的表面，但是在升溫過程中，焙燒室12的內(nèi)部通過由溫度差異導(dǎo)致的空氣循環(huán)而受到均勻加熱。而且，沒有加熱元件15b的表面通過空氣循環(huán)也均勻上升至焙燒溫度。
從而，可以僅通過微波加熱而有效地對加熱元件15b進(jìn)行加熱，并且可以縮短將加熱元件15b從低溫范圍升溫至高溫范圍所用的時(shí)間。此外，即使將在室溫下具有低介電損失的陶瓷的主要材料氧化鋁、二氧化硅等用作待焙燒物體11的原料時(shí)，焙燒過程也可以高效平穩(wěn)地進(jìn)行。
隨后，在對本發(fā)明中所用的微波進(jìn)行說明之后，將對高微波損失的多個(gè)物質(zhì)(加熱元件)15b之間的位置關(guān)系進(jìn)行說明。
目前，商用微波具有2.45GHz或者0.915GHz的頻率。根據(jù)本發(fā)明的焙燒爐1不僅可用于具有2.45GHz頻率的國內(nèi)微波爐，也可以用于具有0.915GHz頻率的微波爐。這樣，優(yōu)選的是，在預(yù)先調(diào)節(jié)焙燒室12中設(shè)置的開口區(qū)域之后制造微波焙燒爐1，以平衡從焙燒室壁13輻射給待焙燒物體11的熱量與微波加熱使待焙燒物體11自熱的熱量，從而減輕厚度方向上的溫度分布以防止出現(xiàn)裂痕。也就是，例如，當(dāng)開口區(qū)域大時(shí)，待焙燒物體11吸收更多微波，從而受到微波進(jìn)一步加熱，同時(shí)生成熱量的部分減少，使得輻射造成的發(fā)熱量減少。
同時(shí)，微波頻率優(yōu)選位于0.9-100GHz的范圍內(nèi)，更優(yōu)選位于0.9-10GHz，最優(yōu)選為2.45GHz。當(dāng)頻率低于0.9GHz時(shí)，微波的波長過長，微波的吸收率將降低。相反，當(dāng)微波頻率高于100GHz時(shí)，就需要用昂貴的微波振蕩器6，而這是不期望的。當(dāng)微波振蕩器6輸出的微波頻率為2.45GHz時(shí)，相對較小和低廉的微波振蕩器7可以符合要求地工作。
同樣，當(dāng)微波頻率為2.45時(shí)，微波波長約為122mm，其半波長為61mm。因此可以以不低于61mm×n的間隔布置由高微波損失物質(zhì)15b組成的加熱元件。以此布置方式，可以均勻加熱待焙燒物體11的表面和內(nèi)部，并且可以有效防止在待焙燒物體11中出現(xiàn)裂痕。
圖2和3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微波焙燒爐1的正視圖和側(cè)視圖，其中從高微波損失物質(zhì)(加熱元件)15b向焙燒室壁13引導(dǎo)輻射熱的孔穴16和溝槽17形成于隔熱部件15a中。
此時(shí)，高微波損失物質(zhì)(加熱元件)15b被埋置于隔熱部件15a中。此外，當(dāng)物質(zhì)15b被埋置于隔熱部件15a中時(shí)，孔穴16和溝槽17被布置成朝向焙燒室壁13的外部。這種布置的優(yōu)點(diǎn)在于，其使焙燒室內(nèi)部溫度一致。
圖4和5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的微波焙燒爐的正視圖和側(cè)視圖，其中從高微波損失物質(zhì)(加熱元件)15b向焙燒室12內(nèi)部引導(dǎo)輻射熱的孔穴16和溝槽17形成于焙燒爐壁28中。
在圖2至3和圖4至5的情況下，布置在隔熱部件15a中或者在隔熱部件15a和焙燒室壁13之間的高微波損失物質(zhì)15b(例如碳化硅)可通過孔穴16或者溝槽17將微波輻射生成的輻射熱有效地引導(dǎo)至焙燒室12內(nèi)部，從而可以均勻并快速地提升焙燒室12的內(nèi)部溫度。
在隨后的實(shí)施例中，可設(shè)定加熱元件15b(例如碳化硅)的最大微波輸出小于40g/KW。
如果將大于40g/KW的諸如碳化硅的加熱元件15b插入隔熱部件15a內(nèi)部，則微波加熱碳化硅的比例就增加，而微波加熱待焙燒物體11的比例下降，從而微波的使用效率降低，并且導(dǎo)致焙燒室12內(nèi)部和待焙燒物體11之間的溫度差異，這就引起待焙燒物體11表面上的裂痕。因此，為了防止在待焙燒物體中出現(xiàn)裂痕或裂紋，抑制加熱元件15b(例如碳化硅)的最大微波輸出，并使其小于40g/KW是非常有效的。
根據(jù)本發(fā)明的微波焙燒爐，當(dāng)用微波加熱待焙燒物體時(shí)，可以均勻加熱并焙燒待焙燒物體，而不會在待焙燒物體中產(chǎn)生溫度梯度，并且可以防止在待焙燒物體中出現(xiàn)裂痕或裂紋。因此，該微波焙燒爐可用于焙燒陶土或者陶瓷。
權(quán)利要求
1.一種微波焙燒爐，包括金屬空腔，其由微波進(jìn)行輻照；焙燒室，其由設(shè)置在空腔中的具有低微波吸收特征和高隔熱特性的隔熱部件包圍；以及微波生成器；其中高微波損失物質(zhì)與金屬空腔相距一定距離布置在焙燒室的弱微波電場區(qū)域中，該距離大于所用微波波長λ的1/4。
2.如權(quán)利要求1所述的微波焙燒爐，其中高微波損失物質(zhì)彼此相距一定距離設(shè)置在焙燒室的左側(cè)、右側(cè)、頂部和底部，其中該距離等于所用微波波長λ的1/2×n倍，n是自然數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的微波焙燒爐，其中高微波損失物質(zhì)布置在傳輸微波的隔熱部件內(nèi)部，并且該隔熱部件形成有孔穴或溝槽，以從高微波損失物質(zhì)向焙燒室的外壁引導(dǎo)輻射熱。
4.如權(quán)利要求1所述的微波焙燒爐，其中用于從高微波損失物質(zhì)向焙燒室內(nèi)部引導(dǎo)輻射熱的孔穴或溝槽形成并布置在焙燒室外壁上。
5.如權(quán)利要求1所述的微波焙燒爐，其中高微波損失物質(zhì)設(shè)置成其最大微波輸出小于40g/KW。
6.如權(quán)利要求1所述的微波焙燒爐，其中高微波損失物質(zhì)是從碳化硅、氮化硅、石墨和以它們作為主要成分的物質(zhì)中之一選擇出來的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波焙燒爐，其可以僅通過微波加熱有效完成低溫范圍內(nèi)的升溫和高溫范圍內(nèi)的升溫，其可以有效防止焙燒過程中在待焙燒物體中出現(xiàn)溫度梯度，并且其可以穩(wěn)定供應(yīng)微波并具有簡單的結(jié)構(gòu)。一種微波焙燒爐包括金屬空腔，其由微波進(jìn)行輻照；焙燒室，其設(shè)置于空腔中并且由設(shè)置在空腔中的具有低微波吸收特征和高隔熱特性的隔熱部件包圍；以及微波生成裝置。高微波損失物質(zhì)與金屬空腔相距一定距離布置在焙燒室的弱微波電場區(qū)域中，該距離大于1/4λ，λ為所用微波波長。
文檔編號F27B17/00GK1683270SQ200510064190
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者伏島順一, 久松義博 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社