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(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】P2023137897
(43)【公開日】2023-09-29
(54)【発明の名称】マイクロ波反応装置
(51)【国際特許分類】
B01J 19/12 20060101AFI20230922BHJP
【ＦＩ】
B01J19/12 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022044324
(22)【出願日】2022-03-18
(71)【出願人】
【識別番号】504261077
【氏名又は名称】大学共同利用機関法人自然科学研究機構
(71)【出願人】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000707
【氏名又は名称】弁理士法人市澤・川田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高山 定次
(72)【発明者】
【氏名】中村 道生
【テーマコード（参考）】
4G075
【Ｆターム（参考）】
4G075AA02
4G075AA63
4G075AA65
4G075BA10
4G075CA02
4G075CA26
4G075DA02
4G075DA18
4G075EA01
4G075EA05
4G075EB01
4G075EB25
4G075EB31
4G075EC07
4G075ED02
4G075ED08
4G075ED09
4G075FB02
4G075FB06
4G075FB12
4G075FC04
(57)【要約】
【課題】筐体内に配された処理対象物が収容された反応器の周面全体にマイクロ波を隈なく照射して処理対象物を効率的に処理し、反応器の中心部における処理を促進させて処理対象物全体を均一に処理する。
【解決手段】マイクロ波反応装置１の筐体２内に処理対象物が収容された反応器６を設置する。周側面体４は複数の側面体を底面体５上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視多角形状に形成する。反応器６内には金属製の冷却又は加熱用コイル１０を設置し、当該コイルに照射したマイクロ波により冷却又は加熱用コイル１０内に誘導磁場及び電界を生じさせ、アンテナ効果により反応器６中心部の処理を促進させる。
【選択図】図１
【解決手段】マイクロ波反応装置１の筐体２内に処理対象物が収容された反応器６を設置する。周側面体４は複数の側面体を底面体５上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視多角形状に形成する。反応器６内には金属製の冷却又は加熱用コイル１０を設置し、当該コイルに照射したマイクロ波により冷却又は加熱用コイル１０内に誘導磁場及び電界を生じさせ、アンテナ効果により反応器６中心部の処理を促進させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
天面体、周側面体及び底面体を有する筐体内にマイクロ波を導入して前記筐体内に配された処理対象物を処理する縦型のマイクロ波反応装置であって、
前記周側面体は複数の側面体を底面体上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視多角形状に形成され、
前記複数の側面体のうちの少なくとも一つの側面体にマイクロ波導入口が設けられているともに、
前記筐体内であって前記マイクロ波導入口の正面に前記処理対象物を収容する少なくとも一つの反応器が設けられた構成を有することを特徴とするマイクロ波反応装置。
前記周側面体は複数の側面体を底面体上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視多角形状に形成され、
前記複数の側面体のうちの少なくとも一つの側面体にマイクロ波導入口が設けられているともに、
前記筐体内であって前記マイクロ波導入口の正面に前記処理対象物を収容する少なくとも一つの反応器が設けられた構成を有することを特徴とするマイクロ波反応装置。
【請求項2】
前記反応器がガラス製又は樹脂製の容器である、請求項１に記載のマイクロ波反応装置。
【請求項3】
前記樹脂がテフロン系樹脂である、請求項２に記載のマイクロ波反応装置。
【請求項4】
前記テフロン系樹脂が、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項３に記載のマイクロ波反応装置。
【請求項5】
前記反応器内部に冷却又は加熱用のコイルを備えてなる、請求項１から４の何れかに記載のマイクロ波反応装置。
【請求項6】
前記コイルの外周部と前記反応器の内壁との距離（Ｄ）がマイクロ波の半減深度未満である、請求項５に記載のマイクロ波反応装置。
【請求項7】
前記反応器が補強部材で覆われている、請求項１から６の何れかに記載のマイクロ波反応装置。
【請求項8】
前記補強部材が開口部を有する金属で形成されてなる、請求項７に記載のマイクロ波反応装置。
【請求項9】
前記開口部の最大口径が、マイクロ波の波長（λ）に対してλ／６～λ／２であり、開口率が１５～４５％である、請求項８に記載のマイクロ波反応装置。
【請求項10】
前記補強部材は複数の開口部を備え、隣接開口部の配置間隔が、マイクロ波の波長（λ）に対してλ／１０～λである、請求項９に記載のマイクロ波反応装置。
【請求項11】
前記周側面体が、少なくとも一つの側面体の幅が他の側面体の幅とは同一ではない五つの側面体を組み合わせて平面視五角形状に形成されている、請求項１から１０の何れかに記載のマイクロ波反応装置。
【請求項12】
前記マイクロ波導入口が設けられていない他の側面体のうちの少なくとも一つの側面体にマイクロ波拡散用のファンアンテナが設けられている、請求項１から１１の何れかに記載のマイクロ波反応装置。
【請求項13】
前記ファンアンテナは、前記マイクロ波導入口とは対面しない位置に設けられている、請求項１２に記載のマイクロ波反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、処理対象物が配された筐体内にマイクロ波を導入して処理対象物を処理する縦型のマイクロ波反応装置の構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のマイクロ反応装置として、ハウジング内に処理対象物を収容する反応器を設置するとともに、処理対象物が収容された反応器内に冷却媒体を没入させ、或いは反応器の外周を冷却媒体で囲った構成のものが知られている（例えば特許文献１の図１４参照）。
【0003】
また、他のマイクロ波反応装置として、横断面が正五角形の筒体の前後両端をフランジで閉鎖してハウジングを形成し、このハウジングの軸方向中央を通るように処理対象物が流通する反応管を配置し、前記断面正五角形の筒体の周側面のうちの一の側面に設けられたマイクロ波導入口からハウジング内にマイクロ波を導入し、前記筒体の内周面に沿ってマイクロ波を伝搬させることで、前記反応管内の処理対象物にマイクロ波が照射されるように構成されたものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開２００５－１１３１３３号公報
【特許文献2】特開２０１６－９１６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記従来技術のうち前者のものは、ハウジング内に処理対象物を収容した反応器を配した二重構造のマイクロ波反応装置であるが、処理対象物とハウジングの間、或いは反応器とハウジングの間に冷却媒体が存在しているため、ハウジング内に照射されて伝搬するマイクロ波が処理対象物に到達する前に冷却媒体に吸収されてしまいやすいという問題がある。処理対象物が吸収するマイクロ波は極めて少なくなり、効果的かつ効率的な反応は望めない。
【0006】
また、後者のものは、ハウジング内で局所的にマイクロ波が集中する領域が発生しにくく、マイクロ波の分布のばらつきを抑制可能であるが、導波管からマイクロ波を直接反応管に向けて照射する場合と比べて、マイクロ波の照射量が少なくなる場合がある。
【0007】
本発明は従来の技術が有するこのような問題点に鑑み、筐体内に配された処理対象物が収容された反応器の周面全体にマイクロ波を隈なく照射して処理対象物を効率的に処理することができるようにするとともに、反応器の中心部における処理を促進させて処理対象物全体を均一に処理することができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するため本発明のマイクロ波反応装置は、天面体、周側面体及び底面体を有する筐体内にマイクロ波を導入して前記筐体内に配された処理対象物を処理する縦型のマイクロ波反応装置であって、
前記周側面体は複数の側面体を底面体上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視多角形状に形成され、
前記複数の側面体のうちの少なくとも一つの側面体にマイクロ波導入口が設けられているともに、
前記筐体内であって前記マイクロ波導入口の正面に前記処理対象物を収容する少なくとも一つの反応器が設けられた構成を有することを特徴とする。
前記周側面体は複数の側面体を底面体上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視多角形状に形成され、
前記複数の側面体のうちの少なくとも一つの側面体にマイクロ波導入口が設けられているともに、
前記筐体内であって前記マイクロ波導入口の正面に前記処理対象物を収容する少なくとも一つの反応器が設けられた構成を有することを特徴とする。
【0009】
これによれば、筐体の周側面体を構成する一つの側面体に設けられたマイクロ波導入口から筐体内にマイクロ波が導入され、筐体内に配された処理対象物を収容した反応器に照射されて処理対象物の処理がなされる。
前記側面体に設けられたマイクロ波導入口に導波管が接続され、この導波管から当該マイクロ波導入口を通って筐体内の対向周側面体側に向けて水平にマイクロ波が照射され、導波管から照射されるマイクロ波の伝搬方向途上に反応器が配されていることで、マイクロ波吸収が大きい溶媒中においてマイクロ波を処理対象物に対して効率的に吸収せしめて処理することが可能である。
また、筐体内に導入されたマイクロ波のうち、前記処理対象物に吸収されない分は、前記周側面体の内面で反射して筐体内を伝搬するが、周側面体は複数の側面体を底面体上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視多角形状に設けられているため、各側面体の内面で反射して前記マイクロ波導入口側に向けて伝搬しにくくなり、マイクロ波が導波管内に逆流してエネルギーロスが生じることを効果的に防止することができる。
前記側面体に設けられたマイクロ波導入口に導波管が接続され、この導波管から当該マイクロ波導入口を通って筐体内の対向周側面体側に向けて水平にマイクロ波が照射され、導波管から照射されるマイクロ波の伝搬方向途上に反応器が配されていることで、マイクロ波吸収が大きい溶媒中においてマイクロ波を処理対象物に対して効率的に吸収せしめて処理することが可能である。
また、筐体内に導入されたマイクロ波のうち、前記処理対象物に吸収されない分は、前記周側面体の内面で反射して筐体内を伝搬するが、周側面体は複数の側面体を底面体上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視多角形状に設けられているため、各側面体の内面で反射して前記マイクロ波導入口側に向けて伝搬しにくくなり、マイクロ波が導波管内に逆流してエネルギーロスが生じることを効果的に防止することができる。
【0010】
前記構成のマイクロ波反応装置において、反応器は非磁性の材料を用いて形成されるが、ガラス製又は樹脂製の容器であることが好ましい。
樹脂材料を用いて反応器を形成する場合は、テフロン系樹脂を用いることが好ましく、テフロン系樹脂は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥからなる群から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
樹脂材料を用いて反応器を形成する場合は、テフロン系樹脂を用いることが好ましく、テフロン系樹脂は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥからなる群から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
【0011】
また、反応器内で処理対象物の反応温度を調整して反応及び処理の促進が図れるように、反応器内部に冷却又は加熱用のコイルが設けられていることが好ましい。
【0012】
この場合、前記コイルとして磁性体である金属製のものを用いることで、反応器内に収容された処理対象物の中心部の反応促進を図れることが期待される。
すなわち、反応器を照射するマイクロ波は、反応器を透過して処理対象物を照射し、処理対象物に吸収されながら減衰する。よって、マイクロ波照射による処理対象物の反応は、半減深度が短いものは照射される表面反応に限られる。筐体内部の前記コイルが金属製であれば、反応器に照射されたマイクロ波が前記コイルに到達すると当該コイル内にいわゆる電磁誘導によって誘導電流が流れ、さらにこの誘導電流に応じて誘導磁場及び電界、すなわちマイクロ波が生じる。前記金属製のコイルでは、このマイクロ波は、その中心付近に集中的に発生することになる。こうして発生するマイクロ波によって、当該コイルの内側の処理対象物、つまり反応器内の中心部の処理対象物の反応を促進させ、処理対象物の反応効率を向上させる可能性があると推察される。
すなわち、反応器を照射するマイクロ波は、反応器を透過して処理対象物を照射し、処理対象物に吸収されながら減衰する。よって、マイクロ波照射による処理対象物の反応は、半減深度が短いものは照射される表面反応に限られる。筐体内部の前記コイルが金属製であれば、反応器に照射されたマイクロ波が前記コイルに到達すると当該コイル内にいわゆる電磁誘導によって誘導電流が流れ、さらにこの誘導電流に応じて誘導磁場及び電界、すなわちマイクロ波が生じる。前記金属製のコイルでは、このマイクロ波は、その中心付近に集中的に発生することになる。こうして発生するマイクロ波によって、当該コイルの内側の処理対象物、つまり反応器内の中心部の処理対象物の反応を促進させ、処理対象物の反応効率を向上させる可能性があると推察される。
【0013】
反応器内に設置されるコイルは、当該コイルの外周部と反応器の内壁との距離（Ｄ）が、マイクロ波の半減深度未満であることが好ましい（図６参照）。前記距離に設定することで、マイクロ波が反応器を透過して処理対象物を深く照射し、さらにコイルへの到達による電場の発生を確保することができる。
【0014】
前記構成のマイクロ波反応装置において、反応器の強度確保のため、反応器が補強部材で覆われていることが好ましい。
【0015】
前記反応器を覆う補強部材は、開口部を有する磁性体である金属を用いて形成することができる。
開口部の形状は特に限定されないが、開口部の間隔の調整のし易さから四角形と略円形が好ましく、正方形と円形が特に好ましい。この場合、補強部材の開口部を通って反応器を照射するマイクロ波が多くなるように、前記開口部の最大口径が、マイクロ波の波長（λ）に対してλ／６～λ／２であり、開口率が１５～４５％であるように設定されていることが好ましい。
前記補強部材は複数の開口部を備え、隣接開口部の配置間隔が、マイクロ波の波長（λ）に対してλ／１０～λであるように設定されていることが好ましい。
穴径と開口率は、四角の場合においては、マイクロ波の波長λに対して、λ／４～λ／２の一辺長さで２０～５０％であり、より好ましくはλ／２～λ／４の穴径で２０～４０％、さらにより好ましくはλ／２で３０～４０％、λ／４で２５～３５％である。円の場合においては、λ／２～λ／４の直径で２０～３５％であり、より好ましくはλ／２で２０～３０％、λ／４で２０～３５％、さらにより好ましくはλ／４で２０～３５％である。
開口部の形状は特に限定されないが、開口部の間隔の調整のし易さから四角形と略円形が好ましく、正方形と円形が特に好ましい。この場合、補強部材の開口部を通って反応器を照射するマイクロ波が多くなるように、前記開口部の最大口径が、マイクロ波の波長（λ）に対してλ／６～λ／２であり、開口率が１５～４５％であるように設定されていることが好ましい。
前記補強部材は複数の開口部を備え、隣接開口部の配置間隔が、マイクロ波の波長（λ）に対してλ／１０～λであるように設定されていることが好ましい。
穴径と開口率は、四角の場合においては、マイクロ波の波長λに対して、λ／４～λ／２の一辺長さで２０～５０％であり、より好ましくはλ／２～λ／４の穴径で２０～４０％、さらにより好ましくはλ／２で３０～４０％、λ／４で２５～３５％である。円の場合においては、λ／２～λ／４の直径で２０～３５％であり、より好ましくはλ／２で２０～３０％、λ／４で２０～３５％、さらにより好ましくはλ／４で２０～３５％である。
【0016】
前記構成のマイクロ波反応装置において、筐体の周側面体は少なくとも一つの側面体の幅が他の側面体の幅とは同一ではない複数の側面体を組み合わせることで、容易に各側面体同士が平行に向き合わない配置に構成することができる。
筐体の周側面体を平面視で多角形状、好ましくは奇数多角形状の配置とするのは、マイクロ波導入口から筐体内に導入されたマイクロ波がマイクロ波導入口側へ戻る方向に伝搬することを抑制するためである。ここで、配置される側面体の数が多く、角部（コーナー部）が多いと、マイクロ波導入口側へ戻る方向への伝搬が促進され、却ってエネルギーの損失量が増える傾向がある。また、側面体の数が多いと筐体の組み立てが複雑となり、作業工数も増える。マイクロ波導入口側へ戻る方向への伝搬を効果的に抑制することができ、しかも筐体の組み立てが簡易に行える点で、周側面体は平面視五角形の配置とすることが好ましい。
筐体の周側面体を平面視で多角形状、好ましくは奇数多角形状の配置とするのは、マイクロ波導入口から筐体内に導入されたマイクロ波がマイクロ波導入口側へ戻る方向に伝搬することを抑制するためである。ここで、配置される側面体の数が多く、角部（コーナー部）が多いと、マイクロ波導入口側へ戻る方向への伝搬が促進され、却ってエネルギーの損失量が増える傾向がある。また、側面体の数が多いと筐体の組み立てが複雑となり、作業工数も増える。マイクロ波導入口側へ戻る方向への伝搬を効果的に抑制することができ、しかも筐体の組み立てが簡易に行える点で、周側面体は平面視五角形の配置とすることが好ましい。
【0017】
また、前記マイクロ波導入口が設けられていない他の側面体のうちの少なくとも一つの側面体にマイクロ波拡散用のファンアンテナが設けられていることが好ましい。
さらに、このファンアンテナは、前記マイクロ波導入口とは対面しない位置に設けられていることが好ましい。
さらに、このファンアンテナは、前記マイクロ波導入口とは対面しない位置に設けられていることが好ましい。
【0018】
これによれば、筐体内でマイクロ波は、マイクロ波導入口が設けられていない他の側面体に設けられたファンアンテナで反射して筐体内に拡散して伝搬するため、前記各側面体の内面で反射しつつ伝搬するマイクロ波と相俟って、筐体内全体にマイクロ波が分布せしめられるので、筐体内部に局所的に集中する領域が発生しにくく、筐体内に配された反応器の周面全体にマイクロ波を照射せしめて処理対象物を効率的に処理することが可能である。
なお、前記ファンアンテナが前記マイクロ波導入口と対峙する位置に設けられていると、マイクロ波がファンアンテナで反射してマイクロ波導入口側へ伝搬しやすくなることがあるため、ファンアンテナは前記マイクロ波導入口とは対面しない位置の側面体に設けられていることが好ましい。
なお、前記ファンアンテナが前記マイクロ波導入口と対峙する位置に設けられていると、マイクロ波がファンアンテナで反射してマイクロ波導入口側へ伝搬しやすくなることがあるため、ファンアンテナは前記マイクロ波導入口とは対面しない位置の側面体に設けられていることが好ましい。
【0019】
前記構成のマイクロ波反応装置において、処理対象物が収容された複数の反応器を筐体内に配した構成としてもよい。また、複数の側面体にマイクロ波導入口と導波管を設け、各導波管が設置された各マイクロ波導入口から筐体内にマイクロ波が導入されるようにしてもよく、これら各マイクロ波導入口とは非対面となる複数の位置にファンアンテナがそれぞれ設置されていてもよい。
【発明の効果】
【0020】
本発明のマイクロ波反応装置によれば、筐体内に配された処理対象物が収容された反応器の周面全体にマイクロ波を隈なく照射し処理対象物を効率的に処理することが可能である。また、反応器の中心部における処理を促進させて処理対象物全体を均一に処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施形態のマイクロ波反応装置の外観図である。
【図5】マイクロ波反応装置の開閉口となる側面体のそれぞれ扉側（Ａ）と本体側（Ｂ）の構成を示す図である。
【図6】反応器の内部を透過した概略側面図である。
【図7】（Ａ）は反応器の他の形態の外観図、（Ｂ）は反応器を覆う補強部材の外観図である。
【図9】本発明の他の実施形態のマイクロ波反応装置の概略外観図である。
【図10】比較例における筐体内の加熱状態を示した図である。
【図11】実施例における筐体内の加熱状態を示した図である。
【図12】他の実施例で用いた反応器に代わるビーカーの構成を示した図である。
【図13】（Ａ）、（Ｂ）はともに他の実施例で用いた補強部材の構成を示した図である。
【図14】実施例の試験結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明のマイクロ波反応装置の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下に説明する形態のものには限定されない。
【0023】
図１は本発明の一実施形態のマイクロ反応装置の外観、図２と図３は同装置の概略側面と内部を透過した概略上面をそれぞれ示している。
各図に示されるように、本形態のマイクロ波反応装置１は、天面体３と周側面体４と底面体５とにより構成された筐体２内に、処理対象物を収容した反応器６が設置され、前記周側面体４のうち一の側面体４１の外側面に接続された導波管７からマイクロ波を筐体２内に導入し、反応器６内の処理対象物にマイクロ波が照射されることで、処理対象物の処理がなされるように構成されている。
各図に示されるように、本形態のマイクロ波反応装置１は、天面体３と周側面体４と底面体５とにより構成された筐体２内に、処理対象物を収容した反応器６が設置され、前記周側面体４のうち一の側面体４１の外側面に接続された導波管７からマイクロ波を筐体２内に導入し、反応器６内の処理対象物にマイクロ波が照射されることで、処理対象物の処理がなされるように構成されている。
【0024】
詳しくは、天面体３、周側面体４及び底面体５は何れもアルミニウムや非磁性ステンレスなどの非磁性の金属板により形成されており、底面体５上に周側面体４を垂直に立て並べ、周側面体４の上端に天面体３を被せて、内部空間が略密閉された筐体２を構成している。
【0025】
周側面体４は、図３及び図４に示されるように、５枚の側面体４１，４２，４３，４４，４５を継ぎ合わせて平面視五角形に形成してある。５枚の側面体は、側面体４１，４２が略同幅に形成され、側面体４３，４５がこれよりも広い幅、側面体４４が狭い幅にそれぞれ形成されており、幅の異なるこれら側面体を平面視五角形に配置することで、各側面体同士が平行に向き合わない配置となっている。
【0026】
前記側面体４１には開口であるマイクロ波導入口４１ａが形成されており、当該側面体４１の外側面に接続された導波管７から出力されるマイクロ波がマイクロ波導入口４１ａを通して筐体２内に導入されるようになっている。図３及び図４中の円形線は、筐体２内に設置された処理対象物を収容した反応器６を示している。反応器６は前記マイクロ波導入口４１ａの正面に配置されて導波管７から出力されるマイクロ波が照射されるようになっている。
このように反応器６をマイクロ波導入口４１ａの正面に配置する場合には、反応器６にマイクロ波吸収の大きい溶媒を充填してもよい。マイクロ波吸収の大きい溶媒としては、アルカリ水溶液その他の水溶液が挙げられる。反応器６をマイクロ波導入口４１ａの正面に配置すると、反射・攪拌前のマイクロ波が処理対象物に集中し、熱暴走を生じるおそれがあるが、反応器６に上記態様のようにマイクロ波吸収の大きい溶媒が満たされている場合は、かかる現象が生じる可能性を緩和できる。逆に、かかる溶媒で満たされている場合には、マイクロ波の浸透深さが短くなるため、少しでも強度の強いマイクロ波を照射する意味で、反応器６をマイクロ波導入口４１ａの正面側に配置することが好ましいともいえる。
なお、充填する溶媒のマイクロ波吸収の程度は、マイクロ波の強度、反応器６とマイクロ波導入口４１ａとの距離、反応器６のサイズなどに応じて、処理対象物に熱暴走が生じないよう解析的又は実験的に定めることができる。
このように反応器６をマイクロ波導入口４１ａの正面に配置する場合には、反応器６にマイクロ波吸収の大きい溶媒を充填してもよい。マイクロ波吸収の大きい溶媒としては、アルカリ水溶液その他の水溶液が挙げられる。反応器６をマイクロ波導入口４１ａの正面に配置すると、反射・攪拌前のマイクロ波が処理対象物に集中し、熱暴走を生じるおそれがあるが、反応器６に上記態様のようにマイクロ波吸収の大きい溶媒が満たされている場合は、かかる現象が生じる可能性を緩和できる。逆に、かかる溶媒で満たされている場合には、マイクロ波の浸透深さが短くなるため、少しでも強度の強いマイクロ波を照射する意味で、反応器６をマイクロ波導入口４１ａの正面側に配置することが好ましいともいえる。
なお、充填する溶媒のマイクロ波吸収の程度は、マイクロ波の強度、反応器６とマイクロ波導入口４１ａとの距離、反応器６のサイズなどに応じて、処理対象物に熱暴走が生じないよう解析的又は実験的に定めることができる。
【0027】
さらに、図３に示されるように、前記側面体４１と非対面、つまり対面する位置からずれた位置の側面体４４の内面にはファンアンテナ８、外面には当該ファンアンテナ８を駆動するモータ８１が設置され、ファンアンテナ８を回転させることで筐体２内に導入されたマイクロ波を拡散させることができるようになっている。
ファンアンテナ８は、反射したマイクロ波がマイクロ波導入口４１ａ側に戻らないように設計されていることが好ましい。
ファンアンテナ８は、反射したマイクロ波がマイクロ波導入口４１ａ側に戻らないように設計されていることが好ましい。
【0028】
また、側面体４５は、中央に開口４５Ａ１を有する側面本体４５Ａと、一側の端部がヒンジ４６を介して前記側面体４５Ａの一側の端部に回動自在に接続した扉体４５Ｂとにより構成されている。
詳しくは、図５に示されるように、側面本体４５Ａは、横長矩形の開口４５Ａ１を中央に配した枠状に形成されており、両側部をそれぞれ前記側面体４１と側面体４４とに一続きに接続して周側面体４の一部を構成している。
扉体４５Ｂは、側面本体４５Ａにぴったりと重なる大きさに形成され、その一側がヒンジ４６を介して前記側面体４５Ａの一側の端部に接続されて前記側面本体４５Ａの正面側に重ねて取り付けてある。扉体４５Ｂの面内には金網が埋め込まれたガラス板を配してなる覗き窓４５Ｂ１が設けられ、また、前記ヒンジ４６が取り付けられた側とは反対側の端部にはその上下両端に前記側面本体４５Ａに接続するラッチ式の留め具４７，４７、中央には取っ手４８が取り付けてある。
側面体４５は、側面本体４５Ａと扉体４５Ｂとで筐体２の開閉口を構成し、前記ヒンジ４６を軸として扉体４５Ｂを水平外向きに回動することで側面本体４５Ａの開口４５Ａ１を開放させ、その状態で反応器６の筐体２内への設置と取り出しを行え、また、扉体４５Ｂを前記とは反対側に回動して側面本体４５Ａに重ねることで筐体２を閉鎖し、前記留め具４７，４７で扉体４５Ｂを側面本体４５Ａ上に固定することで筐体２内を密閉し、その状態でマイクロ波の導入による処理対象物の処理を行えるようになっている。
詳しくは、図５に示されるように、側面本体４５Ａは、横長矩形の開口４５Ａ１を中央に配した枠状に形成されており、両側部をそれぞれ前記側面体４１と側面体４４とに一続きに接続して周側面体４の一部を構成している。
扉体４５Ｂは、側面本体４５Ａにぴったりと重なる大きさに形成され、その一側がヒンジ４６を介して前記側面体４５Ａの一側の端部に接続されて前記側面本体４５Ａの正面側に重ねて取り付けてある。扉体４５Ｂの面内には金網が埋め込まれたガラス板を配してなる覗き窓４５Ｂ１が設けられ、また、前記ヒンジ４６が取り付けられた側とは反対側の端部にはその上下両端に前記側面本体４５Ａに接続するラッチ式の留め具４７，４７、中央には取っ手４８が取り付けてある。
側面体４５は、側面本体４５Ａと扉体４５Ｂとで筐体２の開閉口を構成し、前記ヒンジ４６を軸として扉体４５Ｂを水平外向きに回動することで側面本体４５Ａの開口４５Ａ１を開放させ、その状態で反応器６の筐体２内への設置と取り出しを行え、また、扉体４５Ｂを前記とは反対側に回動して側面本体４５Ａに重ねることで筐体２を閉鎖し、前記留め具４７，４７で扉体４５Ｂを側面本体４５Ａ上に固定することで筐体２内を密閉し、その状態でマイクロ波の導入による処理対象物の処理を行えるようになっている。
【0029】
天面体３は、その面内に三つの開口３１，３２，３３が互いに間隔を開けて形成され、各開口の上部には適宜な長さの配管３１ａ，３２ａ，３３ａを接続して各配管と筐体２内部とを連通させてある。
【0030】
前記配管のうち、その中央の配管３２にはその上端から撹拌機９が筐体２内に挿通され、前記反応器６に収容された処理対象物を攪拌させることができるようになっている（図６参照）。配管３１には図示されない凝縮器又は蒸発器の熱媒体（冷媒及び熱媒）の流入管１０ａと流出管１０ｂが挿通しており、両管を反応器６内に設置される冷却又は加熱用コイル１０に接続して熱媒体を冷却又は加熱用コイル１０に循環供給することができようになっている（同図参照）。また、配管３３にはその上端から温度計（熱電対）１１が筐体２内に挿通され、前記反応器６に収容された処理対象物の温度を測定することができるようになっている（同図参照）。
なお、冷媒は任意に選択可能であるが、前記反応器６に充填する溶液よりも、マイクロ波吸収が小さいものを用いることが好ましい。こうすることで、冷媒によってマイクロ波が吸収されることを抑制し、加熱効率の低減を抑制することができる。
なお、冷媒は任意に選択可能であるが、前記反応器６に充填する溶液よりも、マイクロ波吸収が小さいものを用いることが好ましい。こうすることで、冷媒によってマイクロ波が吸収されることを抑制し、加熱効率の低減を抑制することができる。
【0031】
また、天面体３には、前記三つの開口３１，３２，３３の両側にそれぞれ開口３４，３５が形成してある。両開き口３４，３５は蓋で塞いである。
図３に示されるように、これら五つの開口は前記側面体４１に形成されたマイクロ波導入口４１ａの正面に一列に並んだ配置となっており、同図に示されるように反応器６を筐体２の略中央に配置したときは開口３１，３２，３３に、前記側面体４１に近づけて配置したときは開口３４，３１，３２に、前記側面体４１から遠ざけて配置したときには開口３２，３３，３５にそれぞれ前記配管を設置して、各配管に挿通した撹拌機９，熱媒体配管１０ａ，１０ｂ及び温度計１１を反応器６内に至らしめることができるようになっている。
図３に示されるように、これら五つの開口は前記側面体４１に形成されたマイクロ波導入口４１ａの正面に一列に並んだ配置となっており、同図に示されるように反応器６を筐体２の略中央に配置したときは開口３１，３２，３３に、前記側面体４１に近づけて配置したときは開口３４，３１，３２に、前記側面体４１から遠ざけて配置したときには開口３２，３３，３５にそれぞれ前記配管を設置して、各配管に挿通した撹拌機９，熱媒体配管１０ａ，１０ｂ及び温度計１１を反応器６内に至らしめることができるようになっている。
【0032】
底面体５は、その下側に熱交換器１２が設置されており、熱交換器１２が放熱又は冷却動作することによる温度変化を、底面体５を介して筐体２内に伝熱することで、筐体２内の温度を制御することができるようになっている。
【0033】
反応器６は、ガラスや樹脂材料などのマイクロ波を透過する材料で形成されており、図６に示されるように、上部が開口していて内部に処理対象物が収容される有底円筒形の本体容器６１と、本体容器６１の上部開口に被さる蓋体６２により構成してある。
【0034】
本体容器６１内には、当該本体容器の内径よりも小径の螺旋状に巻かれた金属製の管体からなる冷却又は加熱用コイル１０が設置されており、前記凝縮器から供給される冷媒を、当該コイル１０を介して本体容器６１内に循環流通させることにより処理対象物を冷却することができるようになっている。
なお、図６に示されるように、冷却又は加熱用コイル１０は、当該コイル１０の外周部と本体容器６１の内壁との距離（Ｄ）が、筐体２内に導入されるマイクロ波の半減深度未満の距離となるように設置してある。また、冷却又は加熱用コイル１０は、螺旋状に巻かれた中心軸を本体容器６１の中心から若干ずらして設置してある。
なお、図６に示されるように、冷却又は加熱用コイル１０は、当該コイル１０の外周部と本体容器６１の内壁との距離（Ｄ）が、筐体２内に導入されるマイクロ波の半減深度未満の距離となるように設置してある。また、冷却又は加熱用コイル１０は、螺旋状に巻かれた中心軸を本体容器６１の中心から若干ずらして設置してある。
【0035】
蓋体６２には、列状に配した三つの開口６２ａ，６２ａ，６２ａが形成されており、本体容器６１に蓋体６２を被せた状態で、これら開口に前記撹拌機９、熱媒体配管１０ａ，１０ｂ及び温度計１１を通して本体容器６１内に至らしめるようになっている。なお、冷媒配管１０ａ，１０ｂは、筐体２内で接地処理がなされており、それぞれ蓋体６２の下側で前記冷却又は加熱用コイル１０の両端に接続してある。
【0036】
このように構成された本形態のマイクロ波反応装置１によれば、処理対象物を収容した反応器６が筐体２内に配され、導波管７から出力されて前記マイクロ波導入口４１ａを通して筐体２内に導入されたマイクロ波が反応器６に照射され、反応器６を透過したマイクロ波が処理対象物に吸収されることで、処理対象物の処理が行われる。
【0037】
筐体２内で処理対象物を収容した反応器６は前記マイクロ波導入口４１ａの正面、つまり導波管７から筐体２内に導入されるマイクロ波の伝搬方向途上に配置されているので、マイクロ波を効率的に処理対象物に吸収させて処理することが可能である。また、筐体２内に導入されたマイクロ波のうち、処理対象物に吸収されない分は、前記周側面体４の内面で反射して筐体２内を伝搬するが、周側面体４は５枚の側面体４１，４２，４３，４４，４５を底面体５上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視五角形の配置に形成してあるので、マイクロ波は各側面体の内面で反射して前記マイクロ波導入口４１ａ側に向けて伝搬しにくくなり、マイクロ波が導波管７内に逆流してエネルギーロスが生じることを効果的に防止することが可能である。
【0038】
筐体２内で導入されたマイクロ波は、マイクロ波導入口４１ａと対面しない位置の側面体４４に設けられファンアンテナ８で反射して筐体２内に拡散して伝搬するため、前記各側面体の内面で反射しつつ伝搬するマイクロ波と相俟って、筐体２内全体にマイクロ波が一様に拡散せしめられるので、筐体２内部にマイクロ波が局所的に集中する領域が発生しにくく、筐体２内に配された処理対象物を効率的に処理することが可能である。
【0039】
また、前記処理対象物の処理の際、反応器６に収容されたマイクロ波吸収の大きい溶媒と処理対象物とを撹拌機９で攪拌させながら、或いは温度計１１で処理対象物の温度を測定しつつ、必要に応じて冷却又は加熱用コイル１０に冷媒を流通させて処理対象物の温度を調整することで、処理対象物の反応の促進を図ることが可能である。
【0040】
さらに、前記冷却又は加熱用コイル１０が金属管を螺旋状に巻いて形成してあるため、以下に述べる作用により、反応器６内の中心部の処理対象物の反応を促進させる効果もある。金属板、金属管などが存在するとマイクロ波はそれによって遮断されるのが一般的であるが、本形態のように螺旋状に巻いてある場合は、反応器６に照射されたマイクロ波が冷却又は加熱用コイル１０に到達すると、いわゆる電磁誘導によって冷却又は加熱用コイル１０に誘導電流が流れ、さらにこの誘導電流に応じて誘導磁場及び電界、すなわちマイクロ波が生じる。螺旋状に巻いた形状の場合、このマイクロ波は、冷却又は加熱用コイル１０の中心付近に集中的に発生することになる。従って、こうして生じたマイクロ波の影響によって、冷却又は加熱用コイル１０の内側の処理対象物、つまり反応器６内の中心部の処理対象物の反応を促進させるものと推察されるのである。
併せて、冷却又は加熱用コイル１０に到達したマイクロ波によって誘導電流が生じると、冷却又は加熱用コイル１０自体にいわゆる誘導加熱が生じ、これによって処理対象物の加熱が進むという効果も得られる。
本形態では、冷却又は加熱用コイル１０はその外周部と反応器６の内壁との距離（Ｄ）をマイクロ波半減深度未満の距離に設定してあるため、マイクロ波が反応器６を透過して冷却又は加熱用コイル１０に至るまでの範囲では処理対象物を深く照射し、さらに冷却又は加熱用コイル１０に到達した後も上述した作用によって反応が促進されることになる。
このように反応器６内でマイクロ波の伝搬による反応する場が広範囲に広がることで、反応器６の周辺から中心部に亘る処理対象物全体にマイクロ波を吸収せしめて、処理対象物を効率的に処理することが可能である。
併せて、冷却又は加熱用コイル１０に到達したマイクロ波によって誘導電流が生じると、冷却又は加熱用コイル１０自体にいわゆる誘導加熱が生じ、これによって処理対象物の加熱が進むという効果も得られる。
本形態では、冷却又は加熱用コイル１０はその外周部と反応器６の内壁との距離（Ｄ）をマイクロ波半減深度未満の距離に設定してあるため、マイクロ波が反応器６を透過して冷却又は加熱用コイル１０に至るまでの範囲では処理対象物を深く照射し、さらに冷却又は加熱用コイル１０に到達した後も上述した作用によって反応が促進されることになる。
このように反応器６内でマイクロ波の伝搬による反応する場が広範囲に広がることで、反応器６の周辺から中心部に亘る処理対象物全体にマイクロ波を吸収せしめて、処理対象物を効率的に処理することが可能である。
【0041】
図７と図８は、補強のため反応器の補強部材で覆う形態を示している。
反応器６は、同図（Ａ）に示されるように、テフロン系樹脂を用い、有底円筒形の本体容器６１と蓋体６１とにより形成してある。なお、同図は反応器６の概略図であり、蓋体６１の上面から本体容器６１内に撹拌機９、熱媒体配管１０ａ，１０ｂ及び温度計１１が挿通されることは前記形態と同様である。
反応器６は、同図（Ａ）に示されるように、テフロン系樹脂を用い、有底円筒形の本体容器６１と蓋体６１とにより形成してある。なお、同図は反応器６の概略図であり、蓋体６１の上面から本体容器６１内に撹拌機９、熱媒体配管１０ａ，１０ｂ及び温度計１１が挿通されることは前記形態と同様である。
【0042】
補強部材６３は、同図（Ｂ）に示されるように、帯状の金属板を反応器６の外周面に装着し得るように環状に形成してある三つの横桟材６３ａを、反応器６の上下両端部及び中間部に位置するように上下に間隔を開けて配置した状態で、各横枠材横桟材６３ａの外面に、周方向に間隔を開けて配置した金属板からなる複数の縦桟材６３ｂを一体に固着して、反応器６の外面に嵌って装着するように枠状に形成してある。
【0043】
詳しくは、補強部材６３は、上下に交差して固着された縦横の桟材６３ａ，６３ｂ間が開口部６３ｃとなっており、補強部材６の周辺に開口部６３ｃを複数配した形状に形成してある。
そして、各開口部６３ｃはそれぞれ最大口径がマイクロ波の波長（λ）に対してλ／６～λ／２の大きさとなり、且つ開口率が１５～４５％となるよう形成してある。
また、各開口部６３ｃは、互いに隣接する開口部６３ｃとの配置間隔が、マイクロ波の波長（λ）に対してλ／１０～λとなるように形成してある。
そして、各開口部６３ｃはそれぞれ最大口径がマイクロ波の波長（λ）に対してλ／６～λ／２の大きさとなり、且つ開口率が１５～４５％となるよう形成してある。
また、各開口部６３ｃは、互いに隣接する開口部６３ｃとの配置間隔が、マイクロ波の波長（λ）に対してλ／１０～λとなるように形成してある。
【0044】
反応器６は、図８に示されるように、その外周に補強部材６３が装着されて一体に取り付けられ、補強された反応器６は、前記形態で説明したように、その内部に処理対象物を収容して筐体２内に設置される。
処理対象物を処理するため筐体２内で、補強部材６３で覆われた反応器６にマイクロ波が照射されるが、補強部材６３は上下に交差した縦横の桟材６３ａ，６３ｂ間に前記の寸法条件に設定された複数の開口部６３ｃを配して形成されているので、補強部材６３で反射するマイクロ波は極めて少なく、マイクロ波は各開口部６３ｃを通過して反応器６の周面全体を隈なく照射して、反応器６に収容された処理対象物を処理することが可能である。
処理対象物を処理するため筐体２内で、補強部材６３で覆われた反応器６にマイクロ波が照射されるが、補強部材６３は上下に交差した縦横の桟材６３ａ，６３ｂ間に前記の寸法条件に設定された複数の開口部６３ｃを配して形成されているので、補強部材６３で反射するマイクロ波は極めて少なく、マイクロ波は各開口部６３ｃを通過して反応器６の周面全体を隈なく照射して、反応器６に収容された処理対象物を処理することが可能である。
【0045】
図９は本発明の他の実施形態のマイクロ波反応装置の概略外観を示している。
図示した形態のマイクロ波反応装置１は、平面視五角形に形成された周側面体４の側面体４１と当該側面体４１と非対面の位置の側面体４４との二つの側面体の外側に導波管７，７をそれぞれ設置し、両側面体４１，４４に形成されたマイクロ波導入口を通して導波管７，７から出力されるマイクロ波が筐体２内に導入されるように構成するとともに、処理対象物を収容して筐体２内に設置される反応器６に処理対象物の供給管路１３と送出管路１４をそれぞれ接続し、未処理の処理対象物を筐体２の外側から反応器６内に供給管路１３を通して流入させ、処理対象物の処理後に反応器６から送出管路１４を通して筐体２の外部に送出することができるように構成されたものである。
前記平面視五角形の周側面体４の構成や筐体２内の前記導波管７，７が設けられた側面体４１，４４とは非対面の位置の側面体にファンアンテナ８が設置してあること、反応器６が本体容器６１と蓋体６２からなり、その外面に補強部材６３が取り付けられて補強されていること、本体容器６１の内部に冷却又は加熱用コイル１０が設置され、撹拌機９と温度計１１を具備することなども前述の形態のものと同様である。なお、周側面体４を構成する少なくとも一つの側面体には筐体２内を外部から観察することができるように覗き窓が設置される。
図示した形態のマイクロ波反応装置１は、平面視五角形に形成された周側面体４の側面体４１と当該側面体４１と非対面の位置の側面体４４との二つの側面体の外側に導波管７，７をそれぞれ設置し、両側面体４１，４４に形成されたマイクロ波導入口を通して導波管７，７から出力されるマイクロ波が筐体２内に導入されるように構成するとともに、処理対象物を収容して筐体２内に設置される反応器６に処理対象物の供給管路１３と送出管路１４をそれぞれ接続し、未処理の処理対象物を筐体２の外側から反応器６内に供給管路１３を通して流入させ、処理対象物の処理後に反応器６から送出管路１４を通して筐体２の外部に送出することができるように構成されたものである。
前記平面視五角形の周側面体４の構成や筐体２内の前記導波管７，７が設けられた側面体４１，４４とは非対面の位置の側面体にファンアンテナ８が設置してあること、反応器６が本体容器６１と蓋体６２からなり、その外面に補強部材６３が取り付けられて補強されていること、本体容器６１の内部に冷却又は加熱用コイル１０が設置され、撹拌機９と温度計１１を具備することなども前述の形態のものと同様である。なお、周側面体４を構成する少なくとも一つの側面体には筐体２内を外部から観察することができるように覗き窓が設置される。
【0046】
本形態のマイクロ波反応装置１によれば、前記二つの導波管７，７から出力されるマイクロ波を筐体２内に導入し、これを反応器６に収容された処理対象物が吸収させて処理することが可能である。筐体２の周側面体４は５枚の側面体４１，４２，４３，４４，４５を底面体５上に垂直に、且つ各側面体同士が平行に向き合わないように立ち並べて平面視五角形の配置に形成してあるので、マイクロ波は各側面体の内面で反射して導波管７，７内に逆流してエネルギーロスが生じることを効果的に防止し、また、筐体２の内部に設けられたファンアンテナ８で筐体２内にマイクロ波を拡散させ、マイクロ波が局所的に集中することを防止することが可能である。
また、反応器６に照射されたマイクロ波が金属製の冷却又は加熱用コイル１０に到達するとそこで誘導磁場及び電界を発生させ、これによるコイルのアンテナ効果によって冷却又は加熱用コイル１０内にマイクロ波を生じせしめ、このマイクロ波によって冷却又は加熱用コイル１０の内側の処理対象物の反応を促進させることが可能である。
さらに、前記供給管路１３を通して筐体２の外側から反応器６内に処理対象物を収容し、マイクロ波の照射による処理後に、反応器６内の処理対象物を、前記送出管路１４を通して筐体２の外部に送出することで、筐体２の開閉操作を行うことなく、処理対象物を連続的に処理することができる。
また、反応器６に照射されたマイクロ波が金属製の冷却又は加熱用コイル１０に到達するとそこで誘導磁場及び電界を発生させ、これによるコイルのアンテナ効果によって冷却又は加熱用コイル１０内にマイクロ波を生じせしめ、このマイクロ波によって冷却又は加熱用コイル１０の内側の処理対象物の反応を促進させることが可能である。
さらに、前記供給管路１３を通して筐体２の外側から反応器６内に処理対象物を収容し、マイクロ波の照射による処理後に、反応器６内の処理対象物を、前記送出管路１４を通して筐体２の外部に送出することで、筐体２の開閉操作を行うことなく、処理対象物を連続的に処理することができる。
【0047】
【0048】
図１０及び図１１に示されるように、側面体４３にファンアンテナ８を設置して筐体２を構成した。
３０個の三角フラスコの各々に１００ｃｃの水を入れ、筐体２の底面体３上に両図に示されるように並べて配置した。試験前の水温は２０℃である。
導波管７から出力４００Ｗでマイクロ波を筐体２内に導入してフラスコに照射した。
実施例では筐体２内にマイクロ波を導入している間、ファンアンテナ８を回転動作させ、比較例ではファンアンテナを動作させなかった。
マイクロ波の照射は１０分間行い、照射停止後の各フラスコの水温を測定した。
３０個の三角フラスコの各々に１００ｃｃの水を入れ、筐体２の底面体３上に両図に示されるように並べて配置した。試験前の水温は２０℃である。
導波管７から出力４００Ｗでマイクロ波を筐体２内に導入してフラスコに照射した。
実施例では筐体２内にマイクロ波を導入している間、ファンアンテナ８を回転動作させ、比較例ではファンアンテナを動作させなかった。
マイクロ波の照射は１０分間行い、照射停止後の各フラスコの水温を測定した。
【0049】
図１０は比較例の試験結果を示している。底面体５上の「〇」印はフラスコであり、二重丸は３０℃以上の水温が測定されたフラスコ、単丸は３０℃より低い水温が測定されたフラスコを示している。
ファンアンテナ８を停止した状態でマイクロ波を照射した比較例では、実施例よりも水温の上昇度合が小さく、３０度℃を超す水温となったフラスコは周側面体４の内面に沿って位置していた。底面体５の中央寄りに配置されたフラスコの水温は３０℃に達しなかった。
ファンアンテナ８を停止した状態でマイクロ波を照射した比較例では、実施例よりも水温の上昇度合が小さく、３０度℃を超す水温となったフラスコは周側面体４の内面に沿って位置していた。底面体５の中央寄りに配置されたフラスコの水温は３０℃に達しなかった。
【0050】
図１１は実施例の試験結果を示している。図１０と同様に、底面体５上の「〇」印はフラスコであり、二重丸は３０℃以上の水温が測定されたフラスコ、三重丸は４０℃以上の水温が測定されたフラスコを示している。
ファンアンテナ８を回転動作させた実施例では、底面体５上の全てのフラスコの水温が３０℃を超え、底面体５の中央寄りに配置されたものも含めて水温が４０℃を超えたものが多かった。
これは、マイクロ波がファンアンテナ８で反射し筐体２内に拡散されて、導波管７に戻るように伝搬することなく、筐体２内に略均一の分布で伝搬したためと推測される。
ファンアンテナ８を回転動作させた実施例では、底面体５上の全てのフラスコの水温が３０℃を超え、底面体５の中央寄りに配置されたものも含めて水温が４０℃を超えたものが多かった。
これは、マイクロ波がファンアンテナ８で反射し筐体２内に拡散されて、導波管７に戻るように伝搬することなく、筐体２内に略均一の分布で伝搬したためと推測される。
【0051】
【0052】
試験は、前記反応器６に代えて、容量１０００ｍｌのガラス製のビーカー（外径１０８ｍｍ、高さ１５８ｍｍ）を用いて行った。図１２に示されるように、このビーカーＢｅに水８００ｍｌを入れ、上部開口をアルミ製の蓋Ｃで塞ぎ、胴部外面には薄肉の金属板からなる補強部材６３を巻き付けて装着した。蓋Ｃａと補強部材６３はともに接地されている。
【0053】
前記補強部材６３ｃに、図１３に示される配列で開口部６３ｃが形成されたものを用意した。
同図（Ａ）は開口部６３ｃの形状が正方形であり、同図中の実線で表された位置に計１２個の開口部６３ｃを形成した態様、実線と点線で表された位置に計１６個の開口部６３ｃを形成した態様、実線と点線及び一点鎖線で表された位置に計２１個の開口部６３ｃを形成した態様の、三つの態様の補強部材６３ｃを用意した。同図中の左右及び上下に隣接する開口部６３ｃの配置間隔は１５ｍｍとした。
また、同図（Ｂ）は開口部６３ｃの形成が正方形であり、上下４列で千鳥状に開口部６３ｃを配した。同図中の左右に隣接する開口部６３ｃの配置間隔は７０ｍｍ、上下に隣接する開口部６３ｃ間の隙間は６ｍｍ、最上列と３列目の開口部６３ｃの配置間隔及び２列目と４列目の開口部６３ｃの配置間隔は４０ｍｍとした。
同図（Ａ）は開口部６３ｃの形状が正方形であり、同図中の実線で表された位置に計１２個の開口部６３ｃを形成した態様、実線と点線で表された位置に計１６個の開口部６３ｃを形成した態様、実線と点線及び一点鎖線で表された位置に計２１個の開口部６３ｃを形成した態様の、三つの態様の補強部材６３ｃを用意した。同図中の左右及び上下に隣接する開口部６３ｃの配置間隔は１５ｍｍとした。
また、同図（Ｂ）は開口部６３ｃの形成が正方形であり、上下４列で千鳥状に開口部６３ｃを配した。同図中の左右に隣接する開口部６３ｃの配置間隔は７０ｍｍ、上下に隣接する開口部６３ｃ間の隙間は６ｍｍ、最上列と３列目の開口部６３ｃの配置間隔及び２列目と４列目の開口部６３ｃの配置間隔は４０ｍｍとした。
【0054】
マイクロ波反応装置１内で、前記ビーカーＢｅにマイクロ波（波長λ＝１２．５ｃｍ）を出力３００Ｗで照射し、ビーカーＢｅ内を撹拌機９で攪拌しつつ水温を温度計１で測定して昇温速度を検出した。
前記のとおりビーカーＢｅを照射するマイクロ波の波長λは１２．５ｃｍである。マイクロ波の波長λに対する補強部材６３の開口部６３ｃの大きさによる前記昇温速度の違いを確認するため、前記図１３に示された開口部６３ｃの大きさ（面積）を、同図（Ａ）の正方形の開口部６３ｃではλ／２：３９ｃｍ２、λ／４：９．７７ｃｍ２、λ／６：４．３４ｃｍ２、同図（Ｂ）の円形の開口部６３ｃではλ／２：３０．６８ｃｍ２、λ／４：７．６６ｃｍ２、λ／６：３．４１ｃｍ２というように、それぞれ開口部６３ｃの大きさが異なる補強部材６３を用意し、それぞれの補強部材６３をビーカーＢｅに装着したときの前記昇温速度を求めた。
前記のとおりビーカーＢｅを照射するマイクロ波の波長λは１２．５ｃｍである。マイクロ波の波長λに対する補強部材６３の開口部６３ｃの大きさによる前記昇温速度の違いを確認するため、前記図１３に示された開口部６３ｃの大きさ（面積）を、同図（Ａ）の正方形の開口部６３ｃではλ／２：３９ｃｍ２、λ／４：９．７７ｃｍ２、λ／６：４．３４ｃｍ２、同図（Ｂ）の円形の開口部６３ｃではλ／２：３０．６８ｃｍ２、λ／４：７．６６ｃｍ２、λ／６：３．４１ｃｍ２というように、それぞれ開口部６３ｃの大きさが異なる補強部材６３を用意し、それぞれの補強部材６３をビーカーＢｅに装着したときの前記昇温速度を求めた。
【0055】
試験結果を図１４に示す。
開口部６３ｃの形状が正方形と円形との間で多少の差があるものの、開口部６３ｃの最大口径がマイクロ波の波長λに対してλ／６～λ／２の範囲にあり、且つ、開口部６３ｃの開口率が１５～４５％の範囲であれば、補強部材がない場合の昇温速度と比べて、同等以上の昇温速度での昇温効果が得られる。特に開口部６３ｃの最大口径がλ／４で開口率が３０～４０％の範囲で効果が顕著であった。また、開口部６３ｃの最大口径がλ／４のときに隣接する開口部６３ｃの配置間隔をλ／８とλ／１２で比較した場合、配置間隔がλ／８の方がλ／１２よりも良好な昇温速度比を示した。
開口部６３ｃの形状が正方形と円形との間で多少の差があるものの、開口部６３ｃの最大口径がマイクロ波の波長λに対してλ／６～λ／２の範囲にあり、且つ、開口部６３ｃの開口率が１５～４５％の範囲であれば、補強部材がない場合の昇温速度と比べて、同等以上の昇温速度での昇温効果が得られる。特に開口部６３ｃの最大口径がλ／４で開口率が３０～４０％の範囲で効果が顕著であった。また、開口部６３ｃの最大口径がλ／４のときに隣接する開口部６３ｃの配置間隔をλ／８とλ／１２で比較した場合、配置間隔がλ／８の方がλ／１２よりも良好な昇温速度比を示した。
【0056】
なお、本発明のマイクロ波反応装置及びこれを構成する筐体や反応器などの各部材の構成や形状、組み合わせは一例であり、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【0057】
１ マイクロ波反応装置、２ 筐体、３ 天面体、４ 周側面体、４１，４２，４３，４４，４５ 側面体、４５Ａ 側面本体、４５Ｂ 扉体、５ 底面体、６ 反応器、６１ 本体容器、６２ 蓋体、６３ 補強部材、７ 導波管、８ ファンアンテナ、９ 撹拌機、１０ 冷却又は加熱用コイル、１１ 温度計、１２ 熱交換器、１３ 供給管路、１４ 送出管路
【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】