特開 2022-157484 電磁波加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022157484

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】電磁波加熱装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/80 20060101AFI20221006BHJP

【ＦＩ】

H05B6/80 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021061739

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥野 大樹

【テーマコード（参考）】

3K090

【Ｆターム（参考）】

3K090AA12

3K090AB20

3K090EB40

3K090PA04

(57)【要約】

【課題】加熱炉の外部へのマイクロ波の漏れを抑制する。
【解決手段】電磁波加熱装置１０は、発振器によって内部に電磁波が出力される加熱炉の筐体１３Ａと、筐体１３Ａに形成された開口部１３Ａａを介して筐体１３Ａの内外に移動可能に設けられたデシカントロータ１１と、を備え、デシカントロータ１１は、貫通孔１１Ａが形成され、貫通孔１１Ａが筐体１３Ａの開口部１３Ａａに掛かって配置される。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発振器によって内部に電磁波が出力される加熱炉の筐体と、
前記筐体に形成された開口部を介して前記筐体の内外に移動可能に設けられた被加熱体と、
を備え、
前記被加熱体は、貫通孔が形成され、前記貫通孔が前記筐体の前記開口部に掛かって配置される、電磁波加熱装置。

【請求項2】

前記筐体から外部に延びて筒形状に形成されて前記開口部を含み構成され前記被加熱体の一部を囲う鍔部材をさらに備え、
前記被加熱体は、前記鍔部材がなす前記開口部に前記貫通孔が掛かって配置される、請求項１に記載の電磁波加熱装置。

【請求項3】

前記被加熱体は、前記筐体と前記鍔部材との連通部に前記貫通孔の開口縁が掛かって配置される、請求項２に記載の電磁波加熱装置。

【請求項4】

前記鍔部材は、筒体の内径において前記被加熱体を中央に配置する、請求項２または請求項３に記載の電磁波加熱装置。

【請求項5】

前記鍔部材は、前記被加熱体を囲む内面が前記被加熱体の外面と平行に配置される、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電磁波加熱装置。

【請求項6】

前記鍔部材は、前記被加熱体を囲む内面と前記被加熱体の外面との間に隙間を有する、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電磁波加熱装置。

【請求項7】

前記鍔部材は、前記被加熱体を囲む内面と前記被加熱体の外面との間に誘電体が設けられる、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の電磁波加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電磁波加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、特許文献１には、被加熱物にマイクロ波（電磁波）を放射して誘電加熱する電磁波加熱装置が開示されている。この電磁波加熱装置は、マイクロ波を伝送する伝送部から伝送されるマイクロ波を加熱炉（加熱室）に放射する導波管構造アンテナを備え、導波管構造アンテナの導波管構造を形成する壁面にマイクロ波吸出し開口が形成されている。マイクロ波吸出し開口は、その最大長さが、マイクロ波発生部が発生させるマイクロ波の波長の１／４以上１／２以下である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１７１１５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、マイクロ波の波長の１／４より小さい開口は、マイクロ波を漏らさないことが知られている。しかし、マイクロ波の放射時に加熱炉の内外にマイクロ波の波長の１／４を超える寸法の被加熱体を出し入れする必要が生じた場合、加熱炉にマイクロ波の波長の１／４を超える寸法の開口を設ける必要がある。従って、このような構成であっても、安全性向上のため、加熱炉の外部へのマイクロ波の漏れを抑えることが望まれる。

【0005】

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、加熱炉の外部へのマイクロ波の漏れを抑制することのできる電磁波加熱装置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】

一態様の電磁波加熱装置は、発振器によって内部に電磁波が出力される加熱炉の筐体と、筐体に形成された開口部を介して筐体の内外に移動可能に設けられた被加熱体と、を備え、被加熱体は、貫通孔が形成され、貫通孔が前記筐体の前記開口部に掛かって配置される。

【発明の効果】

【0007】

一態様の電磁波加熱装置によれば、加熱炉の外部へのマイクロ波の漏れを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る電磁波加熱装置が適用される再生装置の構成図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の外観斜視図である。

【図3】図３は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【図4】図４は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【図5】図５は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【図6】図６は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【図7】図７は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の変形例の断面図である。

【図8】図８は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の変形例の断面図である。

【図9】図９は、実施形態２に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【図10】図１０は、実施形態２に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【図11】図１１は、実施形態２に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【図12】図１２は、実施形態２に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【図13】図１３は、実施形態２に係る電磁波加熱装置の作用をあらわすグラフである。

【図14】図１４は、実施形態に係る再生装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本願の開示する電磁波加熱装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によって、本願の開示する再生装置が限定されるものではない。

【0010】

［電磁波加熱装置の適用例］
図１は、実施形態に係る電磁波加熱装置が適用される再生装置の構成図である。実施形態の電磁波加熱装置１，１０は、図１に示すように、再生装置１００に適用できる。再生装置１００は、空気中の水分子を吸着し、吸着した水分子を加熱して水蒸気にし、水蒸気を凝縮させて水分子に再生する。この再生装置１００は、デシカントロータ１１と、送風用ファン１２と、加熱炉１３と、凝縮器１４と、を含む。

【0011】

デシカントロータ１１は、円板形状の中心部に板厚方向に貫通孔１１Ａが形成された円環形状である。デシカントロータ１１は、板厚方向に通気空洞が設けられた多孔質ハニカム構造に形成されている。デシカントロータ１１は、支持部１１Ｂによって、貫通孔１１Ａを中心としてデシカントロータ１１の厚み方向に延びる軸の廻りに回転自在に支持されている。デシカントロータ１１は、図示しない駆動手段によって回転駆動される。このデシカントロータ１１は、多孔質ハニカム構造が耐熱性を有する紙（ガラスペーパーなど）で形成され、多孔質ハニカム構造の表面にデシカント材が付着されている。デシカント材は、多数の細孔を有し、その細孔に空気が通過する際、空気中に含まれる水分子を吸着する。このように、被加熱体であるデシカントロータ１１は、水分子を吸着する吸着部材として構成される。

【0012】

デシカントロータ１１を回転自在に支持する支持部１１Ｂは、図１４に示すように、デシカントロータ１１の貫通孔１１Ａに挿通されてデシカントロータ１１を回転可能に支持する回転支持部１１Ｂａを有している。支持部１１Ｂは、デシカントロータ１１の板厚方向に空気を通過させるように貫通して形成されている。従って、支持部１１Ｂは、デシカントロータ１１に空気を案内する案内部材としても構成されている。デシカントロータ１１は、その外周に歯車１１Ｃａが設けられる。支持部１１Ｂは、歯車１１Ｃａに噛み合う駆動歯車１１Ｃｂを駆動するモータ１１Ｃｃが設けられる。これにより、デシカントロータ１１は、支持部１１Ｂによって回転自在に支持される。また、支持部１１Ｂは、図には明示しないが、デシカントロータ１１に向けて空気を通過させる部分にフィルタが設けられ、デシカントロータ１１に向けて案内する空気に含まれる、例えば、ＰＭ（Particulate Matter）２．５、砂及び花粉などを捕捉できるように構成されていてもよい。

【0013】

送風用ファン１２は、支持部１１Ｂを介してデシカントロータ１１に向けて空気を送る。送風用ファン１２によって送られた空気は、デシカントロータ１１の多孔質ハニカム構造を通過し、その過程で水分子がデシカント材に吸着される。

【0014】

加熱炉１３は、デシカントロータ１１の一部であって、実施形態ではデシカントロータ１１の円環形状の上半部を囲む金属（非磁性金属）、または非金属の少なくとも内面に金属メッキなどにより金属膜が施された筐体１３Ａで構成される。筐体１３Ａは、回転するデシカントロータ１１の一部が通過して出し入れできる開口部１３Ａａが形成されている。デシカントロータ１１は、自身の回転により開口部１３Ａａを介して筐体１３Ａの内部に一部が連続して通過する。即ち、デシカントロータ１１は、筐体１３Ａに形成された開口部１３Ａａを介して筐体１３Ａの内外に移動可能に設けられている。デシカントロータ１１の一部とは、例えば、デシカントロータ１１の円環形状の半部である。加熱炉１３は、２，４ＧＨｚから２．５ＧＨｚなどの特定の周波数帯のマイクロ波（電磁波）を出力する発振器１３Ｂを有する。加熱炉１３は、発振器１３Ｂによって筐体１３Ａの内部にマイクロ波が出力される。発振器１３Ｂが出力するマイクロ波によって加熱炉１３の筐体１３Ａの内部のデシカントロータ１１が加熱される。この加熱により、デシカントロータ１１のデシカント材に吸着された水分子や、デシカントロータ１１の多孔質ハニカム構造に付着した水分子が加熱され蒸発する。

【0015】

発振器１３Ｂは、マイクロ波の発振方式が例えばシリコン（Ｓｉ）半導体、窒化ガリウム(ＧａＮ)半導体などを用いた半導体方式の発振器であり、ＩＳＭ（Industrial Scientific and Medical）バンドとして認められている９１５ＭＨｚまたは２４５０ＭＨｚなど特定の周波数のマイクロ波を出力できる。発振器１３Ｂは、半導体方式でマイクロ波を出力することから、出力するマイクロ波の周波数の制御が可能である。なお、発振器１３Ｂは、マグネトロン方式によりマイクロ波を発生させるものであってもよい。

【0016】

凝縮器１４は、筐体１３Ａの外部に配置され、凝縮部１４Ａと、回収部１４Ｂと、循環部１４Ｃと、再生ファン１４Ｄとを含む。凝縮部１４Ａは、加熱炉１３の筐体１３Ａの一側に形成された接続開口部１３Ａｅにパッキン１４Ｅを介して接続されている。回収部１４Ｂは、凝縮部１４Ａに接続されている。循環部１４Ｃは、加熱炉１３の筐体１３Ａの他側に形成された接続開口部１３Ａｄｅパッキン１４Ｅを介して接続され、かつ回収部１４Ｂに接続されている。従って、凝縮器１４は、凝縮部１４Ａ、回収部１４Ｂ、および循環部１４Ｃが、加熱炉１３の筐体１３Ａを途中に介在して一連の循環経路を構成する。再生ファン１４Ｄは、回収部１４Ｂと循環部１４Ｃとの間に設けられている。再生ファン１４Ｄは、凝縮部１４Ａ、回収部１４Ｂ、循環部１４Ｃ、および筐体１３Ａがなす一連の循環経路に循環流を生じさせる。ここで、凝縮部１４Ａが接続された筐体１３Ａの一側と、循環部１４Ｃが接続された筐体１３Ａの他側とは、デシカントロータ１１の円板形状の板厚方向で対向する部分である。従って、再生ファン１４Ｄによる循環流は、加熱炉１３の筐体１３Ａの内部において、デシカントロータ１１の多孔質ハニカム構造を通過するように流通する。上述したように、加熱炉１３の筐体１３Ａの内部では、マイクロ波によって加熱されたデシカントロータ１１の水分子が蒸発する。蒸発した水蒸気は、循環流によって凝縮部１４Ａに至り凝縮して水になる。なお、送風用ファン１２によってデシカントロータ１１に向けて送られる空気は、凝縮部１４Ａの周りにも吹き付けられ凝縮部１４Ａを冷却することで、凝縮部１４Ａで水蒸気から水への凝縮促進にも用いられる。また、凝縮した水は、凝縮部１４Ａから回収部１４Ｂに至り、回収部１４Ｂの回収孔１４Ｂａから循環経路の外部に排出される。このように、実施形態の再生装置１００は、空気中の水分子を吸着し、吸着した水分子を加熱して水蒸気にし、水蒸気を凝縮して水に再生する。

【0017】

［電磁波加熱装置の実施形態１］
図２は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の外観斜視図である。図３から図６は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【0018】

実施形態１の電磁波加熱装置１は、上述したデシカントロータ１１と、送風用ファン１２と、加熱炉１３と、を含み構成される。具体的に、実施形態１の電磁波加熱装置１は、デシカントロータ１１と、加熱炉１３の筐体１３Ａとに関係する。

【0019】

加熱炉１３の筐体１３Ａは、鍔部材１３Ａｂを有する。ここで、筐体１３Ａは、６つの壁板からなる直方体形状に形成され、隣接する壁板が直角に交わる直六面体として形成されている。鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの１つの壁板から外部に延びる筒体をなしている。鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの壁板の一部が開口した連通部１３Ａｃを介して筐体１３Ａに接続されることで、筐体１３Ａの壁板の一部を外部に開放するように形成されている。そして、鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの１つの壁板から外部に延びる筒体の先端において、上述した筐体１３Ａの開口部１３Ａａを構成する。このように、鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａに形成された開口部１３Ａａを含み、この開口部１３Ａａを介してデシカントロータ１１を筐体１３Ａの内外に移動可能に配置する。鍔部材１３Ａｂは、筒体によりデシカントロータ１１の一部を囲む。鍔部材１３Ａｂは、図２に示す形態では、筐体１３Ａの壁板から矩形状に延びる筒体をなしている。鍔部材１３Ａｂの筒体は、矩形状に限らず、楕円形状や菱型形状に形成されてもよい。また、鍔部材１３Ａｂの筒体は、矩形状の角部が円弧状の加工や面取り加工を施されていてもよい。

【0020】

筒体である鍔部材１３Ａｂは、小寸法ｔａの内径と、大寸法ｔｂの内径とを有する。具体的に、鍔部材１３Ａｂは、図２に示すように、長方形状の筒体に形成され、その短辺がなす差し渡しの短い側の筒体の内径が小寸法ｔａであり、長辺がなす差し渡しの長い側の筒体の内径が大寸法ｔｂである。また、図には明示しないが、鍔部材１３Ａｂは、筒体が楕円形状の場合、その差し渡しの短い側の筒体の内径が小寸法ｔａであり、差し渡しの長い側の筒体の内径が大寸法ｔｂである。

【0021】

このように構成される鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの内部に放射される電磁波の管内波長λｇに対し、筒体の内径の小寸法ｔａがλｇ／４以下に形成され、筒体の内径の大寸法ｔｂがλｇ／４を超えて形成されている。また、鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの外部に延びる長さＬが、ｔａ≦Ｌ≦λｇ／４の範囲を満たす。

【0022】

尚、λｇは矩形導波管断面の１辺をａ、１辺をｂとした場合、それらと自由空間波長λの関係によって導き出される管内波長である。
詳しくは、次の数式（５）（６）で算出できる。

【数1】

【数2】

【0023】

数式（６）で、ａとｂによってカットオフ波長λｃ（カットオフ周波数ｆｃ＝１／λｃという場合もある）が決まる。これは、管内を伝搬することができる電磁波の波長を示しており、λｃより大きい波長の電磁波は管内を伝搬しない。そして、このλｃを用いて、数式（１）からλｇが導出されることが既知である。ここで、ｍとｎは０以上の整数であり、電場モードによって変わる変数である。例えば、ＴＥｍｎモードと表現され、ＴＥ１０１、ＴＥ１０２、ＴＥ１０３の各モードは、全てｍ＝１、n＝０ということになる。ＴＥ１０１モードにおいては、寸法ａだけが関わるという意味である。また、３つ目の数値は、導波管の軸方向（電磁波進行方向）に関わる数値であり、カットオフ周波数や管内波長には関係が無い。

【0024】

このように構成される実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、鍔部材１３Ａｂの筐体１３Ａから外部に延びる長さＬを、電磁波の管内波長λｇおよび鍔部材１３Ａｂの筒体の内径の小寸法ｔａによって規定することで、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制できる。この結果、実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、安全性を向上できる。

【0025】

実施形態１の電磁波加熱装置１において、鍔部材１３Ａｂの筐体１３Ａから外部に延びる長さＬと、鍔部材１３Ａｂの筒体の内径の小寸法ｔａの変化による電磁波の漏れ量は、指数関数に比例する関係であることを発見した。鍔部材１３Ａｂの長さＬが長いほど、電磁波の漏れ量は大きく減っていく。

【0026】

また、指数関数式（ａ＊ｅ^ｂ＊ｘ）のａに当たる数値は、筐体１３Ａの内部に放射される電力Ｐにほぼ比例することが分かり、ｂに当たる数値は、鍔部材１３Ａｂの筒体の内径の小寸法ｔａと対数の関係にあることを見出し、下記数式（３）に示す近似式とすることができる。即ち、鍔部材１３Ａｂの長さＬは、下記の数式（１）および数式（２）から変換されるを数式（３）の範囲を満たす。
Ｓ_Ｌｅａｋ≧Ｐ＊０．６９３４４＊ｅ^{（Ａ＊Ｌ）}・・・（１）
Ａ＝０．２４２６＊Ｌｏｇ_ｅｔａ－０．９９３・・・（２）
Ｌ≧Ｌｏｇ_ｅ（Ｓ_Ｌｅａｋ／（Ｐ＊０．６９３４４））／Ａ・・・（３）
Ｓ_Ｌｅａｋ≧０・・・（４）
数式（１）および数式（３）において、Ｓ_Ｌｅａｋは鍔部材１３Ａｂから筐体１３Ａの外部に漏れる電磁波の漏れ量、Ｐは放射される電磁波の照射電力である。また、ｔａについて、ｔａ＜λｇ／２の場合とする。Ｓ_Ｌｅａｋは、基準とする法規制や設計思想に応じて柔軟に対応することが好ましく、どのような数値であっても上式に当てはめて得たＬ以上の寸法に設計することで漏れにくい構造にすることができる。上記数式（１）から数式（３）は、シミュレーションによって、電磁波の漏れ量Ｓ_Ｌｅａｋを所定範囲に抑えるように、Ｐ、Ｌ、ｔａの数値を算出した。

【0027】

ここで、製品の寸法等に制約がないのであれば、Ｌはλｇ／４を超える寸法であっても漏れを防止する観点では特に問題はない。但し、最小限の構造物寸法で設計を行うため、Ｌの長さは最適な範囲に定める。ただし、この時、電磁波漏れの起点となる位置から５ｃｍの地点で許容可能な漏れ量Ｓ_Ｌｅａｋ［ｍＷ／ｃｍ^２］を１［ｍＷ／ｃｍ^２］としているという前提条件があり、許容可能な漏れ量が変わった場合は、ｔａ＞Ｌとなる場合もある。例えば、電気用品安全法によれば、機体表面から５ｃｍ離れたあらゆる箇所で１ｍＷ／ｃｍ^２以下と規定されているため、その基準に則った場合はｔａ≦Ｌ＜λｇ／４に含まれると考えられる。一方で、電波法施工規則によると、漏れ量は５ｍＷ／ｃｍ^２であることが規定されているため、この基準に則った場合は、Ｌの設計に余裕が生まれ、短くしても問題ない場合が出てくる。その結果ｔａ＞Ｌとなるケースもある。

【0028】

また、電気用品安全法に則った設計においても、製品の機体から５ｃｍと、電磁波漏れの起点となる位置から５ｃｍが一致しない場合も考えられる。通常、加熱炉部分は製品の内部部品として構成されることが多いため、製品の機体から５ｃｍの位置は、電磁波漏れの起点となる位置から１０ｃｍの場合もあり、２０ｃｍの場合の可能性もある。そういった場合もやはり、Ｌの設計に余裕が生まれ、短くしても問題ない場合がある。あるいは、電磁波の照射電力Ｐが５０Ｗなど比較的小さい場合においても、Ｌの設計に余裕が生まれ、ｔａ＞Ｌとなり得ることがある。これは、上記数式（１）から数式（３）にて算出が可能である。従って、実施形態１の電磁波加熱装置１は、筐体１３Ａの内部に放射される電磁波の管内波長λｇに対し、鍔部材１３Ａｂがなす筒体の内径の小寸法ｔａがλｇ／４以下に形成され、筒体の内径の大寸法ｔｂがλｇ／４を超えて形成され、鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの外部に延びる長さＬが、ｔａ≦Ｌの範囲を満たすことで、上記効果を奏することが可能である。また、鍔部材１３Ａｂは、筒体の内径の小寸法をｔａとし、筒体の内径の大寸法をｔｂとして、筒体の内径の小寸法ｔａが電磁波の管内波長λｇに対してλｇ／４以下に形成され、筒体の内径の大寸法ｔｂがλｇ／４を超えて形成され、筐体１３Ａから外部に延びる長さＬが、鍔部材１３Ａｂの端面であって加熱炉１３の筐体１３Ａの開口部１３Ａａとその外部の大気との界面から５ｃｍの位置における任意の許容したい漏れ量Ｓ_Ｌｅａｋを定めたとき、それ以下とするための近似式として与えられた、上記式（１）－（３）という関係になっていてもよい。即ち、任意の漏れ量以下にしたい場合に、近似式を用いて長さＬを決めることができる。

【0029】

更に付け加えると、半導体方式の発振器が出力するマイクロ波とマグネトロン方式の発振器が出力するマイクロ波では含まれる周波数成分に違いがある。半導体方式の発振器では任意の周波数成分だけを出力させるのが容易であるが、マグネトロン方式の発振器では任意の周波数成分に加えてそれ以外の周波数成分も出力されてしまうのが一般的である。ＬＥＤと同様で、半導体方式の発振器は非常に鋭い発振スペクトラムを持つ特性であり、その発信スペクトラムの波長を用いた計算で寸法Ｌを決めるための設計を行うことは容易であるが、マグネトロン方式の発振器はブロードな発振周波数帯域幅（例えば、２．４０ＧＨｚから２．５０ＧＨｚ）を持つ特性がある。このため、中心周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）の波長を用いた計算で寸法Ｌを算出した場合は電磁波の漏れを抑制するには十分ではない場合があると考えられる。その場合、少なくともその周波数範囲において最も漏れやすくなると考えられる２．５０ＧＨｚ（高周波＝波長小）である波長を管内波長λｇとして扱い、漏れを防止するための鍔構造寸法Ｌの設計に反映する。

【0030】

また、実施形態１の電磁波加熱装置１では、図３に示すように、鍔部材１３Ａｂは、筒体の内径においてデシカントロータ１１を中央に配置することが好ましい。即ち、鍔部材１３Ａｂの延びる方向において、鍔部材１３Ａｂおよびデシカントロータ１１の中心線Ｃが一致する。

【0031】

この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、鍔部材１３Ａｂの中央にデシカントロータ１１を配置することで、デシカントロータ１１の外面１１Ｃと、鍔部材１３Ａｂの内面１３Ａｄとの間隔ｔｃがデシカントロータ１１の両外面側で均等になる。このため、この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れをデシカントロータ１１の両外面側でそれぞれ同等にできる。この結果、実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、デシカントロータ１１の両外面側で加熱炉１３の外部への電磁波の漏れが同等になることで、デシカントロータ１１の両外面側で誘電率のバランスが保たれて加熱炉１３の外部へ漏れるエネルギーを打ち消し合うため、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が得られる。なお、加熱炉１３の内部は、その中心において電界強度が最も強く、当該中心にデシカントロータ１１を置くことで、デシカントロータ１１の加熱効率が高まり、そのうえで、中央にデシカントロータ１１が中央となるように鍔部材１３Ａｂを配置することで、加熱効率を確保しつつ電磁波の漏れを抑制できる。

【0032】

また、実施形態１の電磁波加熱装置１では、図３に示すように、鍔部材１３Ａｂは、デシカントロータ１１を囲む内面１３Ａｄがデシカントロータ１１の外面１１Ｃと平行に配置されることが好ましい。

【0033】

この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、鍔部材１３Ａｂの内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとが互いに平行に配置されることで、相互間の間隔ｔｃが鍔部材１３Ａｂの延びる方向で均等になる。この結果、この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、デシカントロータ１１の外面側で誘電率のバランスが保たれ、デシカントロータ１１の両外面側で加熱炉１３の外部へ漏れるエネルギーを打ち消し合う作用が高まるため、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が得られる。

【0034】

なお、実施形態１の電磁波加熱装置１は、図４および図５に示すように、鍔部材１３Ａｂの延びる筒体の先端に向かって筐体１３Ａから遠ざかるほど窄まるように構成されていてもよい。図４では、鍔部材１３Ａｂが筐体１３Ａから遠ざかるほど連続して窄まる形態を示し、図５では、鍔部材１３Ａｂが筐体１３Ａから遠ざかるほど段階的に窄まる形態を示している。鍔部材１３Ａｂの延びる筒体の先端に向かって筐体１３Ａから遠ざかるほど広がる形態は、窄まる形態と比較して加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が低く、窄まる形態にすることが好ましい。なお、図４および図５に示す形態では、上述した小寸法ｔａは、鍔部材１３Ａｂの延びる筒体の先端における寸法とする。

【0035】

また、実施形態１の電磁波加熱装置１では、図３から図５に示すように、鍔部材１３Ａｂは、デシカントロータ１１を囲む筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に隙間ｔｃを有することが好ましい。

【0036】

この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、鍔部材１３Ａｂの筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に隙間ｔｃがあることで、当該間に空気層が生じる。デシカントロータ１１が移動するには、隙間ｔｃは必要である。隙間ｔｃは、鍔部材１３Ａｂの筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間で誘電率のバランスを設定できるため、隙間ｔｃの設定によりデシカントロータ１１の両外面側で加熱炉１３の外部へ漏れるエネルギーを打ち消し合う作用が得られる。この結果、この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が顕著に得られる。隙間ｔｃは、デシカントロータ１１の誘電率など材料特性に応じて、その寸法の最適化を図ることが望ましい。例えば誘電率が１である空気の場合は、間隔ｔｃを０．１ｍｍ～３．０ｍｍで設計することが好ましいが、誘電率が２のテフロン（登録商標）を充填すると、４ｍｍ程度まで間隔ｔｃが許容可能になる。別の見方をすると間隔ｔｃがどちらの場合も１ｍｍで同じ場合においては、漏れ量はテフロン（登録商標）を充填している方が５０％程度低減できることが解析から分かっている。

【0037】

また、実施形態１の電磁波加熱装置１では、図６に示すように、鍔部材１３Ａｂは、デシカントロータ１１を囲む筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に誘電体１５が設けられることが好ましい。誘電体１５は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂がある。

【0038】

この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、鍔部材１３Ａｂの筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に誘電体１５があることで、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が顕著に得られる。なお、誘電体１５は、図６に示すように、上述した隙間ｔｃの範囲内に設けられ、鍔部材１３Ａｂの筒体の内面１３Ａｄに設けられることで、デシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に空隙が形成されることが、デシカントロータ１１の移動を円滑に行える。しかも、隙間ｔｃの設定により、誘電率のバランスを設定でき、デシカントロータ１１の両外面側で加熱炉１３の外部へ漏れるエネルギーを打ち消し合う作用が得られる。

【0039】

図７および図８は、実施形態１に係る電磁波加熱装置の変形例の断面図である。

【0040】

図７および図８に示す形態の電磁波加熱装置１において、デシカントロータ１１は、加熱炉１３における筐体１３Ａの隣接する２つの壁板を跨いで筐体１３Ａの内部に一部が連続して通過し、筐体１３Ａの内外に移動可能に設けられている。鍔部材１３Ａｂは、デシカントロータ１１が跨ぐ筐体１３Ａの隣接する２つの壁板に跨ってＬ字形状に形成されている。即ち、鍔部材１３Ａｂは、隣接する２つの壁板からデシカントロータ１１の外面１１Ｃに沿うように筐体１３Ａの壁板から外部に延びる筒体をなしている。鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの隣接する２つの壁板に繋がって開放された連通部１３Ａｃを介して筐体１３Ａに接続されることで、筐体１３Ａの隣接する壁板に繋がって外部に開放するように形成されている。そして、鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの壁板から外部に延びる筒体の先端において、筐体１３Ａの開口部１３Ａａを構成する。このように、鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａに形成された開口部１３Ａａを含み、この開口部１３Ａａを介してデシカントロータ１１を筐体１３Ａの内外に移動可能に配置する。鍔部材１３Ａｂは、筒体によりデシカントロータ１１の一部を囲む。

【0041】

そして、鍔部材１３Ａｂは、筒体の内径が小寸法ｔａの部分と、大寸法ｔｂの部分とを有する。鍔部材１３Ａｂは、デシカントロータ１１を挟むように、デシカントロータ１１の各外面１１Ｃにそれぞれ対向する内面１３Ａｄを有し、両内面１３Ａｄの間の筒体の内径が小寸法ｔａであり、Ｌ字形状に沿う筒体の内径が大寸法ｔｂである。

【0042】

このように構成される鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの内部に放射される電磁波の管内波長λｇに対し、筒体の内径の小寸法ｔａがλｇ／４以下に形成され、筒体の内径の大寸法ｔｂがλｇ／４を超えて形成されている。また、鍔部材１３Ａｂは、筐体１３Ａの外部に延びる長さＬが、ｔａ≦Ｌの範囲を満たし、ｔａ≦Ｌ≦λｇ／４の範囲を満たすことが好ましい。

【0043】

また、図７および図８に示す形態の電磁波加熱装置１は、図３から図６に示す形態と同様に構成される。

【0044】

従って、図７および図８に示す形態の電磁波加熱装置１によれば、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制できる。さらに、図７および図８に示す形態の電磁波加熱装置１によれば、図３から図６に示す形態と同様の効果が得られる。

【0045】

［電磁波加熱装置の実施形態２］
図９から図１２は、実施形態２に係る電磁波加熱装置の断面図である。

【0046】

実施形態２の電磁波加熱装置１０は、上述した実施形態１の電磁波加熱装置１と同様の構成であり、デシカントロータ１１の配置を規定したものである。従って、実施形態２の電磁波加熱装置１０の以下の説明において、実施形態１の電磁波加熱装置１と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【0047】

実施形態２の電磁波加熱装置１０は、図９から図１２に示すように、被加熱体であるデシカントロータ１１に形成された貫通孔１１Ａが、加熱炉１３における筐体１３Ａの開口部１３Ａａに掛かって配置される。貫通孔１１Ａは、デシカントロータ１１の回転の軸に対して平行に貫通して設けられている。

【0048】

図９から図１１に示す形態の電磁波加熱装置１０は、鍔部材１３Ａｂを有する。鍔部材１３Ａｂは、実施形態１の電磁波加熱装置１と同様に構成することができる。鍔部材１３Ａｂは、実施形態１の電磁波加熱装置１のように、筐体１３Ａの内部に放射される電磁波の管内波長λｇに対し、筒体の内径の小寸法ｔａがλｇ／４以下に形成され、筒体の内径の大寸法ｔｂがλｇ／４を超えて形成されていることが好ましく、筐体１３Ａの外部に延びる長さＬが、ｔａ≦Ｌの範囲や、ｔａ≦Ｌ≦λｇ／４の範囲を満たすことが好ましい。

【0049】

図９に示す実施形態２の電磁波加熱装置１０は、デシカントロータ１１の貫通孔１１Ａの開口縁が連通部１３Ａｃと同じ位置に配置されている。貫通孔１１Ａは、デシカントロータ１１の回転の軸に対して平行に貫通して設けられているため、デシカントロータ１１の両外面１１Ｃにおける貫通孔１１Ａの両開口縁が、互いに対面する両連通部１３Ａｃと同じ位置に配置されている。

【0050】

図１０に示す実施形態２の電磁波加熱装置１０は、デシカントロータ１１の貫通孔１１Ａの開口縁が連通部１３Ａｃに掛かって配置されている。即ち、図１０に示す形態の電磁波加熱装置１０は、図９に示す形態の電磁波加熱装置１０よりも、デシカントロータ１１が筐体１３Ａの内側に配置されている。

【0051】

図１１に示す実施形態２の電磁波加熱装置１０は、デシカントロータ１１の貫通孔１１Ａの開口縁が連通部１３Ａｃに掛からず配置されている。即ち、図１１に示す形態の電磁波加熱装置１０は、デシカントロータ１１の貫通孔１１Ａの開口縁が開口部１３Ａａにのみ掛かり、図９に示す形態の電磁波加熱装置１０よりも、デシカントロータ１１が筐体１３Ａの外側に配置されている。

【0052】

図１２に示す実施形態２の電磁波加熱装置１０は、鍔部材１３Ａｂが設けられておらず、開口部１３Ａａが筐体１３Ａの壁板に形成されている。図１２に示す形態の電磁波加熱装置１０は、この開口部１３Ａａに対し、デシカントロータ１１の貫通孔１１Ａの開口縁が掛かって配置されている。

【0053】

図１３は、実施形態２に係る電磁波加熱装置の作用をあらわすグラフである。

【0054】

図１３のグラフにおいて、電磁波加熱装置１０は、図９から図１１に示すように、筐体１３Ａに鍔部材１３Ａｂが形成され、筐体１３Ａの形状および鍔部材１３Ａｂの形状や配置を同じくした。また、図１３のグラフにおいて、電磁波加熱装置１０は、デシカントロータ１１の外径を同じくし、デシカントロータ１１の回転中心を鍔部材１３Ａｂの先端の開口部１３Ａａに一致させた。また、図１３のグラフにおいて、電磁波加熱装置１０は、筐体１３Ａの内部に照射する電磁波の周波数を２．４６ＧＨｚとした。

【0055】

そして、このような実施形態２の電磁波加熱装置１０において、図１３のグラフでは、デシカントロータ１１の回転中心に配置した円形状の貫通孔１１Ａの孔径を変えて解析を行った結果を示す。この解析では、開口部１３Ａａから筐体１３Ａの外部への電磁波の漏れ量の平均を算出し、貫通孔１１Ａを設けない孔径０ｍｍの場合の電磁波の漏れ低減効果０％（漏れ量平均０．５０８）を基準として、孔径に対応した漏れ低減効果をあらわした。

【0056】

図１３において、貫通孔１１Ａの孔径３０ｍｍの場合、図９から図１１を参照し、貫通孔１１Ａの開口縁が鍔部材１３Ａｂの延びる長さである開口部１３Ａａから連通部１３Ａｃの間（実施形態１の電磁波加熱装置１における長さＬ）の中央５０％に位置している。この貫通孔１１Ａの孔径３０ｍｍの場合、漏れ量平均０．４４６で漏れ低減効果１２．２％であった。

【0057】

また、図１３において、貫通孔１１Ａの孔径４０ｍｍの場合、図１１に示すように、貫通孔１１Ａの開口縁が鍔部材１３Ａｂの延びる長さである開口部１３Ａａから連通部１３Ａｃの間の連通部１３Ａｃ寄り８０％に位置している。この貫通孔１１Ａの孔径４０ｍｍの場合、漏れ量平均０．４２７で漏れ低減効果１５．９％であった。

【0058】

また、図１３において、貫通孔１１Ａの孔径６０ｍｍの場合、図９に示すように、貫通孔１１Ａの開口縁が連通部１３Ａｃに一致している。言い換えると、貫通孔１１Ａの開口縁が鍔部材１３Ａｂの延びる長さである開口部１３Ａａから連通部１３Ａｃの間の連通部１３Ａｃ寄り１００％に位置している。この貫通孔１１Ａの孔径６０ｍｍの場合、漏れ量平均０．４０５で漏れ低減効果２０．３％であった。

【0059】

また、図１３において、貫通孔１１Ａの孔径８０ｍｍの場合、図１０に示すように、貫通孔１１Ａの開口縁が鍔部材１３Ａｂの延びる長さである開口部１３Ａａから連通部１３Ａｃに対して連通部１３Ａｃを越えた１１８％に位置している。この貫通孔１１Ａの孔径８０ｍｍの場合、漏れ量平均０．４１２で漏れ低減効果１８．９％であった。

【0060】

そして、図１３のグラフでは、貫通孔１１Ａの各孔径に対応し漏れ低減効果を近似した曲線を示している。

【0061】

従って、実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、図９から図１２に示すように、デシカントロータ１１の貫通孔１１Ａの開口縁が筐体１３Ａの開口部１３Ａａに掛かって配置されることで、開口部１３Ａａから筐体１３Ａの外部への電磁波の漏れを抑制できる。この結果、実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制できる。

【0062】

また、実施形態２の電磁波加熱装置１０では、図９から図１１に示すように、筐体１３Ａから外部に延びて筒形状に形成されて開口部１３Ａａを含み構成され被加熱体であるデシカントロータ１１の一部を囲む鍔部材１３Ａｂをさらに備え、デシカントロータ１１は、鍔部材１３Ａｂがなす開口部１３Ａａに貫通孔１１Ａが掛かって配置されることが好ましい。即ち、実施形態２の電磁波加熱装置１０は、実施形態１の電磁波加熱装置１の構成を含むことが好ましい。

【0063】

この実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、開口部１３Ａａから筐体１３Ａの外部への電磁波の漏れ低減効果を向上できる。この結果、実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が顕著に得られる。

【0064】

また、実施形態２の電磁波加熱装置１０では、図９に示すように、デシカントロータ１１は、筐体１３Ａと鍔部材１３Ａｂとの連通部１３Ａｃに貫通孔１１Ａの開口縁が掛かって配置されることが好ましい。

【0065】

この実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、開口部１３Ａａから筐体１３Ａの外部への電磁波の漏れ低減効果をより向上できる。この結果、実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果がより顕著に得られる。

【0066】

なお、実施形態２の電磁波加熱装置１０において、貫通孔１１Ａの形状は、デシカントロータ１１の中央に設けられて円形状に形成されていることが、デシカントロータ１１の回転移動において、貫通孔１１Ａの開口縁が常に同じ位置で電磁波の漏れを抑制する効果を均等かつ連続して得るうえで好適であるが、上述した条件を満たせば中央配置や円形状に限定されない。

【0067】

また、実施形態２の電磁波加熱装置１０では、実施形態１の電磁波加熱装置１と同様に、図３に示すように、鍔部材１３Ａｂは、筒体の内径においてデシカントロータ１１を中央に配置することが好ましい。即ち、鍔部材１３Ａｂの延びる方向において、鍔部材１３Ａｂおよびデシカントロータ１１の中心線Ｃが一致する。

【0068】

この実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、鍔部材１３Ａｂの中央にデシカントロータ１１を配置することで、デシカントロータ１１の外面１１Ｃと、鍔部材１３Ａｂの内面１３Ａｄとの隙間ｔｃがデシカントロータ１１の両外面側で均等になる。このため、この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れをデシカントロータ１１の両外面側でそれぞれ同等にできる。この結果、実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、デシカントロータ１１の両外面側で加熱炉１３の外部への電磁波の漏れが同等になることで、デシカントロータ１１の両外面側で誘電率のバランスが保たれて加熱炉１３の外部へ漏れるエネルギーを打ち消し合うため、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が得られる。なお、加熱炉１３の内部は、その中心において電界強度が最も強く、当該中心にデシカントロータ１１を置くことで、デシカントロータ１１の加熱効率が高まり、そのうえで、中央にデシカントロータ１１が中央となるように鍔部材１３Ａｂを配置することで、加熱効率の確保しつつ電磁波の漏れを抑制できる。

【0069】

また、実施形態２の電磁波加熱装置１０では、実施形態１の電磁波加熱装置１と同様に、図３に示すように、鍔部材１３Ａｂは、デシカントロータ１１を囲む内面１３Ａｄがデシカントロータ１１の外面１１Ｃと平行に配置されることが好ましい。

【0070】

この実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、鍔部材１３Ａｂの内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとが互いに平行に配置されることで、相互間の隙間ｔｃが鍔部材１３Ａｂの延びる方向で均等になる。この結果、この実施形態１の電磁波加熱装置１によれば、デシカントロータ１１の外面側で誘電率のバランスが保たれ、デシカントロータ１１の両外面側で加熱炉１３の外部へ漏れるエネルギーを打ち消し合う作用が高まるため、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が得られる。

【0071】

また、実施形態２の電磁波加熱装置１０では、実施形態１の電磁波加熱装置１と同様に、図３から図５に示すように、鍔部材１３Ａｂは、デシカントロータ１１を囲む筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に隙間ｔｃを有することが好ましい。

【0072】

この実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、鍔部材１３Ａｂの筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に隙間ｔｃがあることで、当該間に空気層が生じる。デシカントロータ１１が移動するには、隙間ｔｃは必要である。隙間ｔｃは、鍔部材１３Ａｂの筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間で誘電率のバランスを設定できるため、隙間ｔｃの設定によりデシカントロータ１１の両外面側で加熱炉１３の外部へ漏れるエネルギーを打ち消し合う作用が得られる。この結果、この実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が顕著に得られる。

【0073】

また、実施形態２の電磁波加熱装置１０では、実施形態１の電磁波加熱装置１と同様に、図６に示すように、鍔部材１３Ａｂは、デシカントロータ１１を囲む筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に誘電体１５が設けられることが好ましい。誘電体１５は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂がある。

【0074】

この実施形態２の電磁波加熱装置１０によれば、鍔部材１３Ａｂの筒体の内面１３Ａｄとデシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に誘電体１５があることで、加熱炉１３の外部への電磁波の漏れを抑制する効果が顕著に得られる。なお、誘電体１５は、図６に示すように、上述した隙間ｔｃの範囲内に設けられ、鍔部材１３Ａｂの筒体の内面１３Ａｄに設けられることで、デシカントロータ１１の外面１１Ｃとの間に空隙が形成されることが、デシカントロータ１１の移動を円滑に行える。しかも、隙間ｔｃの設定により、誘電率のバランスを設定でき、デシカントロータ１１の両外面側で加熱炉１３の外部へ漏れるエネルギーを打ち消し合う作用が得られる。

【0075】

以上で説明した各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0076】

１ 電磁波加熱装置
１１ デシカントロータ（被加熱体）
１１Ｃ 外面
１３ 加熱炉
１３Ａ 筐体
１３Ａａ 開口部
１３Ａｂ 鍔部材
１３Ａｄ 内面
１３Ｂ 発振器
１５ 誘電体
ｔａ 小寸法
ｔｂ 大寸法
ｔｃ 隙間
λｇ 電磁波の管内波長

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】