特許 6842786 マイクロ波処理装置、及びマイクロ波処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6842786

(24)【登録日】2021年2月25日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】マイクロ波処理装置、及びマイクロ波処理方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/80 20060101AFI20210308BHJP

   H05B 6/70 20060101ALI20210308BHJP

   H05B 6/64 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/80 Z

   H05B6/70 E

   H05B6/64 D

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-20275(P2020-20275)

(22)【出願日】2020年2月10日

【審査請求日】2020年9月8日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】508067736

【氏名又は名称】マイクロ波化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100121223

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 悟道

(72)【発明者】

【氏名】塚原 保徳

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 久夫

(72)【発明者】

【氏名】金城 隆平

(72)【発明者】

【氏名】植村 和史

(72)【発明者】

【氏名】菅野 雅皓

【審査官】 河内 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−１０６８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１９２２９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 中国実用新案第２０２９１８５３０（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／４６，６／５２−６／６４，６／７０−６／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロ波の照射対象物が配置される空間を内部に有する円筒状形状のキャビティであって、軸方向の一部の領域にマイクロ波の通過領域が設けられているキャビティと、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
前記キャビティの外周側に回転可能に設けられた回転部材であって、前記マイクロ波の通過領域の外周側に、マイクロ波の通過可能な複数の領域の設けられた円筒状部材を有している回転部材と、
前記円筒状部材を円周方向の全体に亘って覆うように設けられ、前記円筒状部材の外周側に、前記マイクロ波発生器から導入されたマイクロ波の導波路を形成するカバー部材と、を備えたマイクロ波処理装置。

【請求項2】

前記円筒状部材におけるマイクロ波の通過可能な領域は、スリット状の領域である、請求項１記載のマイクロ波処理装置。

【請求項3】

前記マイクロ波の通過領域は、マイクロ波透過性材料の部材によって形成されている、請求項１または２記載のマイクロ波処理装置。

【請求項4】

前記マイクロ波の通過領域は、円周方向の全体に亘って設けられている、請求項１から請求項３のいずれか記載のマイクロ波処理装置。

【請求項5】

マイクロ波の照射対象物が配置される空間を内部に有する円筒状形状のキャビティの軸方向の一部の領域に設けられたマイクロ波の通過領域の外周側において、マイクロ波の通過可能な複数の領域の設けられた円筒状部材を回転させるステップと、
前記円筒状部材を円周方向の全体に亘って覆うように設けられたカバー部材によって前記円筒状部材の外周側に形成されたマイクロ波の導波路にマイクロ波を導入することにより、前記キャビティ内のマイクロ波の照射対象物にマイクロ波を照射するステップと、を備えたマイクロ波処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円筒形状のキャビティ内の対象物にマイクロ波を照射するマイクロ波処理装置及びマイクロ波処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、所定のキャビティ内の対象物（被加熱物）にマイクロ波を照射して加熱することによって、対象物の乾燥、反応などが行われていた（特許文献１参照）。なお、マイクロ波加熱は、選択的な加熱を実現できるため、対象物を内部から高速に加熱することができ、加熱効率が高いという特徴がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９−１２５５３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、マイクロ波の照射方向などに応じて、加熱したい領域の一部が局所的に加熱される可能性もあり得る。そのため、加熱したい領域をより均一に加熱したいという要望があった。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、円筒形状のキャビティ内の対象物にマイクロ波を照射する場合に、加熱したい領域に対してより均一なマイクロ波の照射を実現することができるマイクロ波処理装置及びマイクロ波処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一態様によるマイクロ波処理装置は、マイクロ波の照射対象物が配置される空間を内部に有する円筒状形状のキャビティであって、軸方向の一部の領域にマイクロ波の通過領域が設けられているキャビティと、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、キャビティの外周側に回転可能に設けられた円筒状形状の回転部材であって、マイクロ波の通過領域の外周側に、マイクロ波の通過可能な複数の領域の設けられた円筒状形状の円筒状部材を有している回転部材と、円筒状部材を円周方向の全体に亘って覆うように設けられ、円筒状部材の外周側に、マイクロ波発生器から導入されたマイクロ波の導波路を形成するカバー部材と、を備えたものである。

【0007】

このような構成により、円筒状部材の周囲に形成された導波路を伝搬するマイクロ波を、回転する円筒状部材に設けられたマイクロ波の通過可能な複数の領域からキャビティ内部の対象物に照射することができる。そのため、マイクロ波が、対象物の加熱したい領域に対して円周方向の様々な方向から照射されることになり、加熱したい領域に対するより均一なマイクロ波の照射を実現することができるようになる。

【0008】

また、本発明の一態様によるマイクロ波処理装置では、円筒状部材におけるマイクロ波の通過可能な領域は、スリット状の領域であってもよい。

【0009】

このような構成により、漏洩導波管のスロットからマイクロ波が漏洩するのと同様にして、マイクロ波がキャビティ内部の対象物により均等に照射されるようになる。

【0010】

また、本発明の一態様によるマイクロ波処理装置では、スリット状の領域は、円筒状部材の円周方向に延びていてもよい。

【0011】

このような構成により、スリットの領域が円筒状部材の軸方向に延びている場合と比較して、より効率のよいマイクロ波の照射を実現することができる。

【0012】

また、本発明の一態様によるマイクロ波処理装置では、マイクロ波の通過領域は、マイクロ波透過性材料の部材によって形成されていてもよい。

【0013】

このような構成により、例えば、対象物の加熱に応じて水蒸気やガスなどが発生する場合であっても、その水蒸気やガスなどがマイクロ波発生器の方に移動することを防止できる。その結果、マイクロ波発生器の故障などを防止することができる。

【0014】

また、本発明の一態様によるマイクロ波処理装置では、マイクロ波の通過領域は、円周方向の全体に亘って設けられていてもよい。

【0015】

このような構成により、対象物に対して、円周方向の全方向からマイクロ波を照射することができるようになり、対象物全体に対するより均一なマイクロ波の照射を実現することができるようになる。

【0016】

また、本発明の一態様によるマイクロ波処理方法は、マイクロ波の照射対象物が配置される空間を内部に有する円筒状形状のキャビティの軸方向の一部の領域に設けられたマイクロ波の通過領域の外周側において、マイクロ波の通過可能な複数の領域の設けられた円筒状形状の円筒状部材を回転させるステップと、円筒状部材を円周方向の全体に亘って覆うように設けられたカバー部材によって円筒状部材の外周側に形成されたマイクロ波の導波路にマイクロ波を導入することにより、キャビティ内のマイクロ波の照射対象物にマイクロ波を照射するステップと、を備えたものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一態様によるマイクロ波処理装置によれば、キャビティ内の対象物の加熱したい領域に対して、より均一なマイクロ波の照射を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態によるマイクロ波処理装置を示す斜視図

【図2】同実施の形態におけるキャビティ及び回転部材を示す斜視図

【図3】同実施の形態におけるキャビティを示す斜視図

【図4】同実施の形態における円筒部材の正面図及び縦断面図

【図5】同実施の形態におけるマイクロ波処理装置の軸方向に垂直な平面における断面図

【図6】同実施の形態におけるマイクロ波処理装置の中心軸を通る平面における断面図

【図7】同実施の形態における回転部材の回転機構について説明するための図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明によるマイクロ波処理装置及びマイクロ波処理方法について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態によるマイクロ波処理装置は、円筒形状のキャビティの軸方向の一部にマイクロ波の通過領域が設けられており、その通過領域の外周側の円周方向の全体に亘ってマイクロ波の導波路が形成され、その導波路を伝搬するマイクロ波が、マイクロ波の通過領域の外周側を円周方向に回転する、マイクロ波の通過可能な複数の領域を有する円筒部材を介してキャビティ内の対象物に照射されるものである。

【0020】

図１は、本実施の形態によるマイクロ波処理装置１の主な構成を示す斜視図である。図２は、キャビティ１１の外周側に回転可能に設けられた回転部材１２を示す斜視図である。なお、図２は、図１においてカバー部材１３を取りのけた状態を示す図である。図３は、キャビティ１１の外観を示す斜視図である。なお、図３は、図２において回転部材１２を取りのけた状態を示す図である。図４（ａ）は、回転部材１２が有する円筒部材１２ａの構成を示す正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVｂ−IVｂ線断面図である。図５は、図１で示されるマイクロ波処理装置１の軸方向に垂直な平面であって、導波管１３ａを通る平面における切断面の端面のみを示す縦断面図である。なお、図５では、マイクロ波発生器１４については省略している。図６は、図１で示されるマイクロ波処理装置１の軸方向に平行な平面における縦断面図である。なお、図６では、マイクロ波処理装置１の上部側のみの断面を示している。図７は、回転部材１２の回転機構について説明するための図である。

【0021】

本実施の形態によるマイクロ波処理装置１は、キャビティ１１と、回転部材１２と、カバー部材１３と、マイクロ波発生器１４と、回転駆動部１５とを備える。マイクロ波が照射され、マイクロ波加熱の対象となる対象物５は、どのようなものであってもよい。対象物５は、例えば、中実の長尺なものであってもよく、中空の長尺なものであってもよく、その他の長尺なものであってもよい。なお、キャビティ１１の内部に入れられる長尺な対象物５は、例えば、１個であってもよく、または、２個以上であってもよい。また、対象物５は、長尺以外のもの、例えば、粒状固体や、粉体、流体等であってもよい。粒状固体や粉体、流体等の対象物５は、例えば、キャビティ１１の内部に配設されたパイプ等の内部を流通してもよい。そのパイプ等は、マイクロ波透過性材料によって構成されていてもよい。マイクロ波透過性材料の一例については、後述のとおりである。また、対象物５が長尺なものである場合にも、キャビティ１１の内部または外部に、対象物５を支持する構成が存在してもよい。対象物５は、キャビティ１１の内部の空間１１ｃにおける中心軸付近に配置されることが好適である。

【0022】

マイクロ波が照射されている際に、キャビティ１１の内部の空間１１ｃに配置された対象物５は、移動してもよく、または、そうでなくてもよい。すなわち、マイクロ波を照射することによって行われる対象物５への処理は、連続式で行われてもよく、バッチ式で行われてもよい。対象物５への処理が連続式で行われる場合に、対象物５は、例えば、継続的に移動していてもよく、移動と停止とを繰り返してもよい。対象物５への処理が連続式で行われる場合には、例えば、対象物５を搬送するための機構がキャビティ１１の内部または外部に存在してもよい。

【0023】

対象物５へのマイクロ波の照射は、例えば、対象物５の乾燥のために行われてもよく、対象物５の融解や昇華、蒸発のために行われてもよく、対象物５の反応のために行われてもよく、対象物５の殺菌のために行われてもよく、その他の用途のために行われてもよい。対象物の反応は、例えば、化学反応であってもよい。

【0024】

キャビティ１１は、マイクロ波の照射対象物５が配置される空間１１ｃを内部に有する円筒形状のキャビティである。キャビティ１１の内部の空間１１ｃにおいて、対象物５にマイクロ波が照射される。空間１１ｃにおけるマイクロ波のモードは、通常、マルチモードである。図３で示されるように、キャビティ１１は、キャビティ本体１１ａと、キャビティ１１の軸方向の一部の領域に設けられたマイクロ波の通過領域１１ｂとを有している。マイクロ波の通過領域１１ｂは、キャビティ１１の円周方向の全体に亘って設けられてもよく、円周方向の一部に設けられてもよい。後者の場合には、例えば、円周方向の一部の領域にのみ、マイクロ波の通過領域１１ｂが設けられてもよく、円周方向について、マイクロ波の通過領域１１ｂと、マイクロ波を通過しない領域とが交互に設けられてもよい。マイクロ波を通過しない領域は、マイクロ波反射性の材料によって構成されてもよい。マイクロ波反射性の材料の例示については後述する。本実施の形態では、マイクロ波の通過領域１１ｂが、キャビティ１１の円周方向の全体に亘って設けられている場合について主に説明する。キャビティ本体１１ａ、及びマイクロ波の通過領域１１ｂは、通常、中空の円筒形状、すなわちパイプ形状である。なお、軸方向とは、キャビティ１１である円筒形状の中心軸の方向のことである。また、その円筒形状の円周の方向を円周方向と呼ぶこともある。また、その円筒形状の軸方向に垂直な面における中心軸を通る直線の方向を半径方向と呼ぶこともある。また、キャビティ１１は、通常、中心軸が水平方向になるように配設されるが、それ以外の方向、例えば、垂直方向等になるように配設されてもよい。

【0025】

キャビティ本体１１ａは、マイクロ波を通過しないものであることが好適である。キャビティ本体１１ａは、マイクロ波反射性の材料によって構成されてもよい。マイクロ波反射性の材料は、例えば、金属であってもよい。金属は、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金などであってもよい。図７で示されるように、キャビティ本体１１ａは、支持部２２によって、ベース７に固定されてもよい。なお、図７は、マイクロ波処理装置１を軸方向に垂直な方向から見た図である。また、図１〜図３では、回転駆動部１５や、ベース７、支持部２２を省略している。キャビティ本体１１ａの外周のうち、回転部材１２やカバー部材１３によって覆われていない領域は、断熱材やジャケット等によって覆われていてもよい。

【0026】

対象物５への処理が連続式で行われる場合には、キャビティ１１の軸方向の端部には、対象物５が通過する入口や出口が設けられていてもよい。また、キャビティ１１の内部のマイクロ波が外に漏洩することを防止するため、その入口や出口にはチョーク構造などのマイクロ波の漏洩防止機構が設けられてもよい。また、マイクロ波の照射がバッチ式で行われる場合には、キャビティ１１の軸方向の端部は、閉じられていてもよい。なお、キャビティ１１内部への対象物５の出し入れを行うため、例えば、その端部は、開閉可能となっていてもよい。

【0027】

マイクロ波の通過領域１１ｂは、例えば、物体が存在せず、開口した領域であってもよく、マイクロ波透過性材料の部材によって形成されていてもよい。本実施の形態では、後者の場合、すなわちマイクロ波の通過領域１１ｂがマイクロ波透過性材料の円筒形状の部材によって形成されている場合について主に説明する。そのように、マイクロ波の通過領域１１ｂが閉じられていることによって、キャビティ１１の内部の空間１１ｃに配置された対象物５が加熱されて発生した水蒸気やガスなどが、マイクロ波の通過領域１１ｂを介してマイクロ波発生器１４側に流れることを防止することができ、マイクロ波発生器１４の故障などを防止することができる。そのため、マイクロ波透過性材料の円筒形状の部材によって形成されたマイクロ波の通過領域１１ｂと、キャビティ本体１１ａとの間には隙間がないことが好適である。キャビティ本体１１ａと、円筒形状の部材であるマイクロ波の通過領域１１ｂとは、例えば、ネジ止めや接着等によって接続されてもよい。

【0028】

マイクロ波透過性材料は、比誘電損失が小さい材料であり、特に限定されるものではないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、石英、ガラス等であってもよい。マイクロ波透過性材料の比誘電損失は、例えば、マイクロ波処理装置１の稼働時のマイクロ波の周波数及び温度において、１より小さいことが好適であり、０．１より小さいことがより好適であり、０．０１より小さいことがさらに好適である。

【0029】

キャビティ１１の内部において、軸方向に送風を行ってもよい。例えば、マイクロ波の照射によって対象物５を乾燥させる場合には、その送風を行うことによって、湿度の高い空気が排気されるようにしてもよい。また、マイクロ波を照射する前に、対象物５をマイクロ波以外の加熱手段によって予備加熱してもよい。マイクロ波以外の加熱手段は、例えば、電気ヒータ、ガスヒータ等であってもよい。

【0030】

回転部材１２は、キャビティ１１の外周側において回転可能に設けられた円筒形状の部材であり、図２で示されるように、円筒部材１２ａと、円筒部材１２ａを軸方向の両側から支持する回転支持部材１２ｂとを備える。なお、円筒部材１２ａと、回転支持部材１２ｂとは、例えば、別々の部材であってもよく、または、一体的に構成されたものであってもよい。本実施の形態では、両者が別々の部材である場合について主に説明する。円筒部材１２ａと回転支持部材１２ｂとが別々の部材である場合に、両者は、例えば、ネジ止めや接着、溶接等によって接続されてもよい。

【0031】

円筒部材１２ａは、円筒形状の部材であり、マイクロ波の通過領域１１ｂの外周側に配置される。なお、円筒部材１２ａの軸方向の長さと、マイクロ波の通過領域１１ｂの軸方向の長さとは、同じであることが好適である。また、円筒部材１２ａとマイクロ波の通過領域１１ｂとの軸方向の位置は同じであることが好適である。図４で示されるように、円筒部材１２ａの表面、すなわち、円筒形状の側面には、マイクロ波の通過可能な複数の領域１２ｃが設けられている。複数の領域１２ｃは、例えば、物体が存在せず、開口した領域であってもよく、マイクロ波透過性材料の部材によって形成されていてもよい。後者の場合には、例えば、マイクロ波反射性材料によって形成された円筒部材１２ａの側面に設けられた開口がマイクロ波透過性材料の物体によって塞がれていてもよい。マイクロ波透過性材料及びマイクロ波反射性材料の例示は、上記のとおりである。複数の領域１２ｃは、通常、円筒部材１２ａの表面に均等に設けられているが、そうでなくてもよい。領域１２ｃの形状は、例えば、図４（ａ）で示されるように、スリット状であってもよく、丸形状や、正方形状などであってもよい。領域１２ｃがスリット状である場合に、スリット状の領域１２ｃは、例えば、図４（ａ）で示されるように、円筒形状の円周方向に延びていてもよく、円筒形状の軸方向や、その他の方向に延びていてもよい。図４（ａ）では、スリット状の領域１２ｃが軸方向の２つの位置に設けられている場合、すなわちスリット状の領域１２ｃが２列に設けられている場合について示しているが、スリット状の領域１２ｃは、１列だけ設けられてもよく、３列以上設けられてもよい。また、図４（ａ）、図４（ｂ）では、スリット状の領域１２ｃが、各列の円周方向において９０度ごとに４箇所設けられている場合について示しているが、スリット状の領域１２ｃは、各列の円周方向において、（３６０／Ｎ）度ごとにＮ箇所設けられていてもよい。ここで、Ｎは、２以上の任意の整数である。また、複数の領域１２ｃは、列ごとに整列しないように設けられてもよい。

【0032】

なお、カバー部材１３によって形成された導波路１３ｂから円筒部材１２ａの内側に、領域１２ｃを介してマイクロ波が効率よく通過するためには、スリット状の領域１２ｃは、円筒形状の円周方向に延びていることが好適である。また、円周方向に延びているスリット状の領域１２ｃの円周方向の間隔、及び軸方向の間隔は、マイクロ波が円筒部材１２ａの内部に進入しやすいように設定されることが好適である。その間隔としては、例えば、方形導波管の一面に、長手方向に延びるスリット状の複数のスロットが設けられた公知の漏洩導波管と同様の間隔を採用してもよい。

【0033】

回転支持部材１２ｂは、円筒部材１２ａを支持するものであり、回転支持部材１２ｂがキャビティ１１の外周側を回転することによって、円筒部材１２ａも一緒に回転することになる。したがって、回転支持部材１２ｂは、マイクロ波の通過領域１１ｂの外周側において円筒部材１２ａが回転可能となるように、円筒部材１２ａを支持していることになる。

【0034】

複数の領域１２ｃを除く円筒部材１２ａ、及び回転支持部材１２ｂは、マイクロ波を通過しない材料によって構成されることが好適である。複数の領域１２ｃを除く円筒部材１２ａ、及び回転支持部材１２ｂは、マイクロ波反射性の材料によって構成されてもよい。マイクロ波反射性の材料は、例えば、金属であってもよい。金属の例示は、上記のとおりである。

【0035】

カバー部材１３は、円筒部材１２ａを円周方向の全体に亘って覆うように設けられる。カバー部材１３は、キャビティ１１に対して回転しないものである。したがって、回転部材１２は、キャビティ１１とカバー部材１３との間で、円周方向に回転することになる。図７で示されるように、カバー部材１３は、ベース７に固定されていてもよい。カバー部材１３によって、円筒部材１２ａの外周側に、マイクロ波発生器１４から導入されたマイクロ波の導波路１３ｂが形成される。導波路１３ｂは、中空円柱形状である。導波路１３ｂは、方形導波管を円形状に曲げることによって形成された中空円柱形状と同様の形状であると考えることもできる。導波路１３ｂは、カバー部材１３以外をも用いて、形成されることになる。本実施の形態では、導波路１３ｂは、図５，図６で示されるように、円筒部材１２ａと、回転支持部材１２ｂと、カバー部材１３とによって形成されている。より具体的には、導波路１３ｂの外周面は、カバー部材１３によって形成されており、導波路１３ｂの内周面は、円筒部材１２ａの外周面によって形成されており、導波路１３ｂの側面（すなわち、外周面と内周面とを繋ぐ面）は、カバー部材１３と回転支持部材１２ｂとによって形成されている。なお、回転支持部材１２ｂの半径方向の厚さが円筒部材１２ａと同程度である場合には、導波路１３ｂは、円筒部材１２ａと、カバー部材１３とによって形成されてもよい。

【0036】

導波路１３ｂには、マイクロ波発生器１４によって発生されたマイクロ波が導入されるための開口１３ｃを有している。カバー部材１３は、開口１３ｃに接続された導波管１３ａを有していてもよい。導波管１３ａによって、マイクロ波発生器１４からのマイクロ波が導波路１３ｂにまで導かれることになる。導波管１３ａは、図５で示されるように、中空円柱形状である導波路１３ｂの接線方向に延びるように設けられていることが好適である。なお、カバー部材１３が導波管１３ａを有していない場合には、マイクロ波発生器１４が、開口１３ｃの部分に直接、接続されていてもよい。

【0037】

導波路１３ｂの円周方向に垂直な平面における断面は、導波路１３ｂを伝搬するマイクロ波の周波数に適した方形導波管の断面と同様のサイズとなることが好適である。例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波路１３ｂを伝搬する場合には、導波路１３ｂの軸方向の長さは、１０９．２（ｍｍ）であり、半径方向の長さは、５４．６（ｍｍ）であってもよい。

【0038】

カバー部材１３は、マイクロ波を通過しないものであることが好適である。カバー部材１３は、マイクロ波反射性の材料によって構成されてもよい。マイクロ波反射性の材料は、例えば、金属であってもよい。金属の例示は、上記のとおりである。

【0039】

なお、本実施の形態では、カバー部材１３の外形が円柱形状である場合について示しているが、そうでなくてもよい。カバー部材１３の外形は立方体形状等であってもよい。その場合であっても、カバー部材の内周面は、導波路１３ｂを形成したり、回転部材１２を回転可能としたりするため、円筒形状となっている。

【0040】

図６で示されるように、回転部材１２は、ボールベアリング４１によってキャビティ１１の外周側において回転可能に設けられてもよい。なお、キャビティ１１の外周面と、回転支持部材１２ｂの内周面との間に形成された隙間の半径方向の長さは、一定であることが好適である。また、回転部材１２は、ボールベアリング４２によってカバー部材１３の内周側において回転可能に設けられてもよい。なお、回転支持部材１２ｂの外周面と、カバー部材１３の内周面との間に形成された隙間の半径方向の長さは、一定であることが好適である。ボールベアリング４１，４２は、図６とは別の位置に設けられてもよく、また、より多くのボールベアリングが設けられてもよい。なお、ボールベアリング４１，４２は、マイクロ波が照射されないようにするため、後述する漏洩防止機構によってマイクロ波の進入が遮断される箇所に設けられてもよい。図１〜図３においては、説明の便宜上、ボールベアリング４１，４２を省略している。

【0041】

また、キャビティ１１と回転支持部材１２ｂとの隙間、及びカバー部材１３と回転支持部材１２ｂとの隙間から、導波路１３ｂを伝搬するマイクロ波が外側に漏洩しないようにするための漏洩防止機構として、図６で示されるチョーク構造３１，３２が設けられている。なお、チョーク構造については、すでに公知であるため、その詳細な説明を省略する。本実施の形態では、回転支持部材１２ｂにチョーク構造３１，３２が設けられる場合について示しているが、チョーク構造は、例えば、キャビティ１１側に設けられてもよく、カバー部材１３側に設けられてもよい。

【0042】

また、キャビティ１１、円筒部材１２ａ、回転支持部材１２ｂ、カバー部材１３の導波路１３ｂ部分の内周面、及び回転部材１２の外周面と対向するカバー部材１３の内周面は、同軸に形成されていることが好適である。また、回転部材１２の回転軸も、キャビティ１１等の中心軸と一致していることが好適である。

【0043】

マイクロ波発生器１４は、マイクロ波を発生させる。マイクロ波発生器１４は、例えば、マグネトロンや、クライストロン、ジャイロトロン等を用いてマイクロ波を発生させてもよく、半導体素子を用いてマイクロ波を発生させてもよい。マイクロ波の周波数は、例えば、９１５ＭＨｚや２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、２４ＧＨｚであってもよく、その他の３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲内の周波数であってもよい。また、マイクロ波の強度は、図示しない制御部によって適宜、制御されてもよい。その制御は、例えば、キャビティ１１の内部の温度や、対象物５の温度、対象物５の水分量などのセンシング結果を用いたフィードバック制御であってもよい。

【0044】

回転駆動部１５は、回転部材１２をキャビティ１１に対して回転させる。回転駆動部１５は、例えば、モータ等であってもよい。回転駆動部１５は、例えば、図７で示されるようにカバー部材１３に固定されてもよく、ベース７に固定されてもよい。図７で示されるように、回転駆動部１５によって回転されるチェーンホイール１５ａと、回転部材１２に設けられたチェーンホイール１２ｄとにチェーン２１が掛け渡されており、回転駆動部１５によってチェーンホイール１５ａが回転されることによって、回転部材１２が回転される。その回転は、導波路１３ｂを伝搬するマイクロ波と同じ方向であってもよく、または、逆方向であってもよい。前者の場合には、図５において、時計回りに円筒部材１２ａが回転することになり、後者の場合には、図５において、反時計回りに円筒部材１２ａが回転することになる。また、回転駆動部１５は、回転部材１２を揺動させてもよい。なお、その揺動は、対象物５にマイクロ波が均一に照射される角度の範囲内で行われることが好適である。なお、回転部材１２を回転させる回転機構として、図７の以外のものを使用してもよいことは言うまでもない。

【0045】

回転駆動部１５は、回転部材１２を一定の回転速度で回転させてもよく、または、そうでなくてもよい。また、回転部材１２が一方向に回転され、連続式の処理が行われる場合には、回転駆動部１５は、例えば、対象物５が導波路１３ｂの軸方向の長さを進む期間に、回転部材１２が３６０度以上回転する回転速度で回転部材１２を回転させてもよい。また、回転部材１２が一方向に回転され、連続式の処理が行われる場合であって、円筒部材１２ａの領域１２ｃについて、Ｍ回対称となっている場合（すなわち、円筒部材１２ａを（３６０／Ｍ）度だけ回転させると領域１２ｃの位置が一致する場合）には、回転駆動部１５は、例えば、対象物５が導波路１３ｂの軸方向の長さを進む期間に、回転部材１２が（３６０／Ｍ）度以上回転する回転速度で回転部材１２を回転させてもよい。ここで、Ｍは、２以上の任意の整数である。

【0046】

次に、本実施の形態によるマイクロ波処理装置１による対象物５へのマイクロ波の照射方法について、簡単に説明する。バッチ式の場合には、キャビティ１１内に対象物５を静止状態で配置し、連続式の場合には、キャビティ１１内において対象物５を軸方向に移動させる。そして、マイクロ波発生器１４によってマイクロ波を発生させると共に、回転部材１２を回転駆動部１５によって回転させる。その結果、マイクロ波発生器１４から導波路１３ｂに導かれたマイクロ波が、回転している円筒部材１２ａの領域１２ｃ及びマイクロ波の通過領域１１ｂを介して対象物５に照射されることになる。ここで、円筒部材１２ａがキャビティ１１の外周側を回転しているため、マイクロ波は、円周方向の種々の位置から対象物５に照射されることになる。その結果、対象物５へのマイクロ波の均等な照射を実現することができる。

【0047】

以上のように、本実施の形態によるマイクロ波処理装置１によれば、キャビティ１１の外周側に設けられた導波路１３ｂを伝搬するマイクロ波を、導波路１３ｂの内周側において回転する円筒部材１２ａの複数の領域１２ｃを介してキャビティ１１内の対象物５に照射することによって、対象物５のより均一な加熱を実現することができる。その結果、例えば、対象物５のより均一な乾燥や、より均一な反応などを実現することができるようになる。なお、マイクロ波の通過領域１１ｂは、上記したように、キャビティ１１の円周方向の一部に設けられてもよい。具体的には、マイクロ波の通過領域１１ｂは、キャビティ１１の下方にのみ設けられていてもよい。その場合には、対象物５に対して、下方からのマイクロ波の照射のみが行われることになるが、その照射においても、回転する円筒部材１２ａにおけるマイクロ波を通過可能な複数の領域１２ｃを介した照射が行われるため、対象物５のマイクロ波を照射したい領域（例えば、この場合には下方領域）について、より均一な加熱を実現することができる。

【0048】

なお、本実施の形態では、キャビティ１１の軸方向の１箇所においてマイクロ波の照射を行う場合について説明したが、キャビティ１１の軸方向の２箇所以上においてマイクロ波の照射を行ってもよい。その場合には、キャビティ１１の軸方向の２箇所以上に、マイクロ波の通過領域１１ｂや円筒部材１２ａが設けられ、マイクロ波の導波路１３ｂが形成されてもよい。なお、回転部材１２やカバー部材１３、回転駆動部１５は、例えば、マイクロ波の導波路１３ｂごとに設けられてもよく、複数のマイクロ波の導波路１３ｂに対して一つの回転部材１２やカバー部材１３、回転駆動部１５が用いられてもよい。後者の場合には、回転部材１２は、複数の円筒部材１２ａを有しており、カバー部材１３は、複数の導波路１３ｂを形成することになる。また、キャビティ１１の軸方向の２箇所以上でマイクロ波の照射が行われる場合に、マイクロ波処理装置１は、１個のマイクロ波発生器１４を備えていてもよく、または、複数のマイクロ波発生器１４を備えていてもよい。前者の場合には、１個のマイクロ波発生器１４によって発生されたマイクロ波が分岐されて照射されてもよい。また、複数のマイクロ波発生器１４が用いられる場合には、各マイクロ波発生器１４が発生させるマイクロ波の周波数は、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0049】

また、本実施の形態では、マイクロ波発生器１４によって発生されたマイクロ波が、導波管１３ａによって導波路１３ｂに導入される場合について説明したが、マイクロ波発生器１４によって発生されたマイクロ波は、同軸ケーブル等の他の伝送手段によって導波路１３ｂに導入されてもよい。同軸ケーブルによってマイクロ波が伝送される場合には、同軸ケーブルに接続された、マイクロ波を放射するためのアンテナが導波路１３ｂに設けられてもよい。

【0050】

また、本実施の形態では、軸方向において、カバー部材１３よりも回転部材１２の方が長い場合について示しているが、そうでなくてもよい。回転部材１２を回転させる機構を設けることができるのであれば、軸方向において、カバー部材１３の方が回転部材１２よりも長くてもよい。

【0051】

また、本実施の形態において、キャビティ１１が円筒形状であること、すなわち、キャビティ１１の軸方向に垂直な断面が正円であることを前提に説明をしたが、断面が正円から少しずれた形状、例えば、楕円形状又は正多角形状であってもよく、円筒状形状（ｃｙｌｉｎｄｅｒ−ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）と呼ぶことがある。後者の場合には、回転部材１２も、軸方向に垂直な断面が正円から少しずれた円筒状部材となっており、また、キャビティ１１の外周側で回転できるようになっていてもよい。

【0052】

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0053】

以上より、本発明の一態様によるマイクロ波処理装置及びマイクロ波処理方法によれば、キャビティ内の対象物にマイクロ波をより均一に照射することができるという効果が得られ、対象物にマイクロ波を照射するマイクロ波処理装置及びマイクロ波処理方法として有用である。

【符号の説明】

【0054】

１ マイクロ波処理装置
５ 対象物
１１ キャビティ
１１ｂ 通過領域
１２ 回転部材
１２ａ 円筒部材
１２ｃ マイクロ波の通過可能な領域
１３ カバー部材
１３ｂ 導波路
１４ マイクロ波発生器
１５ 回転駆動部

【要約】

【課題】対象物により均一にマイクロ波を照射することができるマイクロ波処理装置を提供する。
【解決手段】マイクロ波処理装置１は、対象物５が配置される空間１１ｃを内部に有する円筒形状のキャビティ１１であって、軸方向の一部の領域にマイクロ波の通過領域が設けられているキャビティ１１と、マイクロ波発生器１４と、キャビティ１１の外周側に回転可能に設けられた円筒形状の回転部材１２であって、マイクロ波の通過領域の外周側に、マイクロ波の通過可能な複数の領域の設けられた円筒形状の円筒部材を有している回転部材１２と、円筒部材を円周方向の全体に亘って覆うように設けられ、円筒部材の外周側に、マイクロ波発生器１４から導入されたマイクロ波の導波路を形成するカバー部材１３と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】