特開 2023-8801 導波管装置、マイクロ波照射装置、及びマイクロ波の伝送方法

(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】P2023008801

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】導波管装置、マイクロ波照射装置、及びマイクロ波の伝送方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/70 20060101AFI20230112BHJP

【ＦＩ】

H05B6/70 E

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022048287

(22)【出願日】2022-03-24

(62)【分割の表示】P 2021111372の分割

【原出願日】2021-07-05

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-07-25

(71)【出願人】

【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】渡辺 久夫

(72)【発明者】

【氏名】塚原 保徳

【テーマコード（参考）】

3K090

【Ｆターム（参考）】

3K090AA20

3K090CA05

3K090CA09

3K090DA01

(57)【要約】

【課題】対象物にマイクロ波を照射するキャビティ内における電磁界分布を容易に調整することができる導波管装置を提供する。
【解決手段】導波管装置１は、対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティの壁に、少なくとも一部が壁の外側に位置するように固定される、マイクロ波の第１の導波管１０と、第１の導波管１０からのマイクロ波をキャビティ内に導く第２の導波管２０と、を備え、第２の導波管２０は、キャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更できるように第１の導波管１０に接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティの壁に、少なくとも一部が当該壁の外側に位置するように固定される、マイクロ波の第１の導波管と、
前記第１の導波管からのマイクロ波を導波して前記キャビティ内に出力する第２の導波管と、を備え、
前記第２の導波管は、前記キャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更可能に前記第１の導波管に接続されており、
前記キャビティの外部から前記第２の導波管を回動させる操作部をさらに備える、導波管装置。

【請求項2】

前記第１の導波管は、
マイクロ波発生器で発生されたマイクロ波が入力される入力側導波管と、
第１の中心軸を有する第１のジョイント部であって、前記入力側導波管に接続された第１の開口部と、当該第１の開口部と繋がる第２の開口部とが設けられた中空部を有している第１のジョイント部と
を含み、
前記第２の導波管は、
第２の中心軸を有する第２のジョイント部であって、前記第１の開口部からのマイクロ波が導かれる第３の開口部と、当該第３の開口部に繋がる第４の開口部とが設けられており、前記第２の中心軸を中心として前記中空部内において回動可能となるように配置された第２のジョイント部と、
前記第４の開口部に接続され、前記キャビティ内にマイクロ波を出力する出力側導波管と
を含む、請求項１記載の導波管装置。

【請求項3】

前記第１の中心軸と前記第２の中心軸とが同軸である、請求項２記載の導波管装置。

【請求項4】

前記第１の導波管は、
マイクロ波発生器で発生されたマイクロ波が入力される入力側導波管と、
前記入力側導波管に接続された第１の開口部が周面に設けられ、前記第１の開口部と繋がる第２の開口部が中心軸方向の一端側に設けられた第１の中空部を有している第１のジョイント部と、を含み、
前記第２の導波管は、
前記第１の中空部からのマイクロ波が導かれる第３の開口部が中心軸方向の一端側に設けられ、当該第３の開口部に繋がる第４の開口部が周面に設けられた第２の中空部を有しており、前記第２の中空部の中心軸を中心として、前記第１のジョイント部に対して回動可能となるように前記第１のジョイント部に接続された第２のジョイント部と、
前記第４の開口部に接続され、前記キャビティ内にマイクロ波を出力する出力側導波管と、を含む、請求項１記載の導波管装置。

【請求項5】

前記第１及び第２の中空部が同軸となるように繋がる、請求項４記載の導波管装置。

【請求項6】

マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティと、
前記キャビティに固定され、前記マイクロ波発生器によって発生されたマイクロ波を前記キャビティの内部に導入する、請求項１から５のいずれか記載の導波管装置と、を備えたマイクロ波照射装置。

【請求項7】

対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティの外部から導波管装置を用いて内部にマイクロ波を伝送するためのマイクロ波の伝送方法であって、
前記導波管装置は、
前記キャビティの壁に、少なくとも一部が当該壁の外側に位置するように固定される、マイクロ波の第１の導波管と、
前記第１の導波管からのマイクロ波を導波して前記キャビティ内に出力する第２の導波管と、を備え、
前記第２の導波管は、前記キャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更可能に前記第１の導波管に接続されており、
前記キャビティの外部に設けられた操作部を操作することによって前記第２の導波管を回動させることで、前記第２の導波管の前記キャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更するステップを備えたマイクロ波の伝送方法。

【請求項8】

前記キャビティ内の電磁界分布または前記対象物の状態をセンシングするステップをさらに備え、
前記マイクロ波の出力方向を変更するステップでは、センシング結果を用いて、前記電磁界分布または前記対象物が所望の状態となるように前記第２の導波管のマイクロ波の出力方向を変更する、請求項７記載のマイクロ波の伝送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ波を伝送するための導波管装置、導波管装置を有するマイクロ波照射装置、及びマイクロ波の伝送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、キャビティ内部において、対象物にマイクロ波を照射することによって、対象物を反応させたり、対象物を乾燥させたりすることが行われている。そのようなキャビティ内におけるマイクロ波の照射において、マイクロ波の照射方向は固定されていた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

対象物にマイクロ波を照射するためのキャビティの設計においては、電磁界解析のシミュレーションを行い、そのシミュレーション結果に応じて最適なマイクロ波の照射となるようにキャビティの形状、マイクロ波の照射位置、照射の方向などを決定していた。しかしながら、シミュレーション結果に基づいてキャビティを設計しても、反応器の壁面に付着する液滴等のシミュレーション上では再現できない要因や、液面が経時的に変化する反応系、設計後に液面の高さや反応器の内部構造を変更した場合などに起因して、反応器内部の電磁界分布が変わってしまい、必ずしも最適なマイクロ波の照射を実現できないこともある。そのような状況において、最適なマイクロ波の照射となるようにキャビティ内の電磁界分布を調整する必要が生じ、反応器を開けて電磁界分布を調整するための構造体を追加するなどの作業を伴うために工数の増大を招いていた。

【0004】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物にマイクロ波を照射するキャビティ内における電磁界分布を容易に調整することができる導波管装置、マイクロ波照射装置、及びマイクロ波の伝送方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するため、本発明の一態様による導波管装置は、対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティの壁に、少なくとも一部が壁の外側に位置するように固定される、マイクロ波の第１の導波管と、第１の導波管からのマイクロ波を導波してキャビティ内に出力する第２の導波管と、を備え、第２の導波管は、キャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更可能に第１の導波管に接続されている、ものである。

【0006】

また、本発明の一態様による導波管装置では、第１の導波管は、マイクロ波発生器で発生されたマイクロ波が入力される入力側導波管と、第１の中心軸を有する第１のジョイント部であって、入力側導波管に接続された第１の開口部と、第１の開口部と繋がる第２の開口部とが設けられた部分円柱状形状の中空部を有している第１のジョイント部とを含み、第２の導波管は、第２の中心軸を有する第２のジョイント部であって、第１の開口部からのマイクロ波が導かれる第３の開口部と、第３の開口部に繋がる第４の開口部とが設けられた部分円柱状形状を有しており、第２の中心軸を中心として中空部内において回動可能となるように配置された第２のジョイント部と、第４の開口部に接続され、キャビティ内にマイクロ波を出力する出力側導波管とを含んでもよい。

【0007】

また、本発明の一態様による導波管装置では、第１の中心軸と第２の中心軸とが同軸であってもよい。

【0008】

また、本発明の一態様による導波管装置では、第１の開口部と第２の開口部とは、開口面が第１の中心軸と平行になるように設けられており、第３の開口部と第４の開口部とは、開口面が第２の中心軸と平行になるように設けられていてもよい。

【0009】

また、本発明の一態様による導波管装置では、第１の導波管は、マイクロ波発生器で発生されたマイクロ波が入力される入力側導波管と、入力側導波管に接続された第１の開口部が周面に設けられ、第１の開口部と繋がる第２の開口部が中心軸方向の一端側に設けられた円柱状形状の第１の中空部を有している第１のジョイント部と、を含み、第２の導波管は、第１の中空部からのマイクロ波が導かれる第３の開口部が中心軸方向の一端側に設けられ、第３の開口部に繋がる第４の開口部が周面に設けられた円柱状形状の第２の中空部を有しており、第２の中空部の中心軸を中心として、第１のジョイント部に対して回動可能となるように第１のジョイント部に接続された第２のジョイント部と、第４の開口部に接続され、キャビティ内にマイクロ波を出力する出力側導波管と、を含んでもよい。

【0010】

また、本発明の一態様による導波管装置では、第１及び第２の中空部が同軸となるように繋がっていてもよい。

【0011】

また、本発明の一態様による導波管装置では、第２のジョイント部は、第１のジョイント部に対して第２の中空部の中心軸方向に移動可能に接続されていてもよい。

【0012】

また、本発明の一態様による導波管装置では、第１及び第２のジョイント部の隙間には、円環状のスペーサが設けられていてもよい。

【0013】

また、本発明の一態様による導波管装置では、第１の導波管がキャビティの壁に固定された場合に、キャビティの外部から第２のジョイント部を回動させることができる、第２のジョイント部に接続された操作部をさらに備えてもよい。

【0014】

また、本発明の一態様によるマイクロ波照射装置は、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティと、キャビティに固定され、マイクロ波発生器によって発生されたマイクロ波をキャビティの内部に導入する、導波管装置と、を備えたものである。

【0015】

また、本発明の一態様によるマイクロ波の伝送方法は、対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティの外部から導波管装置を用いて内部にマイクロ波を伝送するためのマイクロ波の伝送方法であって、導波管装置は、キャビティの壁に、少なくとも一部が壁の外側に位置するように固定される、マイクロ波の第１の導波管と、第１の導波管からのマイクロ波を導波してキャビティ内に出力する第２の導波管と、を備え、第２の導波管は、キャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更可能に第１の導波管に接続されており、第２の導波管のキャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更するステップを備えたものである。

【0016】

また、本発明の一態様によるマイクロ波の伝送方法では、キャビティ内の電磁界分布または対象物の状態をセンシングするステップをさらに備え、マイクロ波の出力方向を変更するステップでは、センシング結果を用いて、電磁界分布または対象物が所望の状態となるように第２の導波管のマイクロ波の出力方向を変更してもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一態様による導波管装置、マイクロ波照射装置、及びマイクロ波の伝送方法によれば、キャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更できるため、キャビティ内の電磁界分布を容易に調整することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態１による導波管装置の斜視図

【図2】同実施の形態による導波管装置の正面図

【図3】同実施の形態による導波管装置の側面図

【図4】同実施の形態による導波管装置の断面図

【図5】同実施の形態における第２の導波管の斜視図

【図6】同実施の形態におけるマイクロ波照射装置の断面模式図

【図7】本発明の実施の形態２による導波管装置の斜視図

【図8】同実施の形態による導波管装置の正面図

【図9】同実施の形態による導波管装置の平面図

【図10】同実施の形態による導波管装置の断面図

【図11】同実施の形態による導波管装置の部分拡大断面図

【図12A】同実施の形態におけるマイクロ波照射装置の断面模式図

【図12B】同実施の形態におけるマイクロ波照射装置の断面模式図

【図12C】同実施の形態におけるマイクロ波照射装置の断面模式図

【図13】本発明の実施の形態３による導波管装置の正面図

【図14】同実施の形態による導波管装置の側面図

【図15】同実施の形態における導波管装置の断面図

【図16】同実施の形態における導波管装置の断面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一態様による導波管装置、マイクロ波照射装置、及びマイクロ波の伝送方法について、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。

【0020】

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による導波管装置、マイクロ波照射装置、及びマイクロ波の伝送方法について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による導波管装置は、部分円柱状形状の中空部を有する第１のジョイント部と、その中空部内において回動可能に配置された部分円柱状形状を有する第２のジョイント部とによって、第１及び第２の導波管が接続されているものである。

【0021】

図１は、本実施の形態による導波管装置１の斜視図であり、図２は、導波管装置１の正面図であり、図３は、導波管装置１の側面図であり、図４は、図２におけるIV－IV線断面図であり、図５は、第２の導波管２０の斜視図である。図６は、キャビティ３、及びキャビティ３に装着された導波管装置１を有するマイクロ波照射装置１００の断面模式図である。

【0022】

本実施の形態による導波管装置１は、図６で示されるように、対象物４へのマイクロ波の照射が行われるキャビティ３に固定され、キャビティ３の外部から内部にマイクロ波を導入するために用いられる。マイクロ波照射装置１００は、導波管装置１と、キャビティ３と、マイクロ波発生器７０とを備える。導波管装置１は、キャビティ３の壁に固定される第１の導波管１０と、第１の導波管１０からのマイクロ波を導波してキャビティ３内に出力する第２の導波管２０とを備え、さらに第２の導波管２０を回動させるための操作部５１を備えることができる。第２の導波管２０は、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力方向を変更できるように第１の導波管１０に接続されている。第１の導波管１０がキャビティ３の壁に固定される際に、第１の導波管１０の少なくとも一部、例えば、第１の導波管１０におけるマイクロ波の入力側の端部が壁の外側に位置するように固定される。

【0023】

第１の導波管１０は、マイクロ波発生器７０で発生されたマイクロ波が入力される入力側導波管１１と、キャビティ３の壁に固定される第１のジョイント部１２とを有している。
第１のジョイント部１２は、入力側導波管１１に接続される部分円柱状形状の第１の中空部１３を有している。

【0024】

第２の導波管２０は、第１の中空部１３内において回動可能となるように配置される、部分円柱状形状を有している第２のジョイント部２１と、第２のジョイント部２１からのマイクロ波をキャビティ３内に出力する出力側導波管２２とを有する。

【0025】

第１及び第２の導波管１０、２０はそれぞれマイクロ波を伝送するものであるため、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。マイクロ波を通過しない材料は、例えば、マイクロ波反射性の材料であってもよい。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、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金などであってもよい。

【0026】

キャビティ３内では、対象物４にマイクロ波を照射することによって、例えば、加熱、焼成、化学反応、乾燥、凍結乾燥、廃棄物処理、または殺菌などの処理が行われてもよい。キャビティ３は、例えば、加熱容器、リアクタ、乾燥容器、廃棄物処理用の容器、殺菌用の容器、またはキルンなどであってもよい。キャビティ３は、内部空間からマイクロ波が漏洩しないようにするため、マイクロ波を通過しない壁を有していることが好適である。そのため、キャビティ３の壁は、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。マイクロ波が照射される対象物４は、例えば、固形物、粒状固体、または、粉体などの固体であってもよく、液体であってもよく、気体であってもよく、またはそれらの混合物であってもよい。キャビティ３内において、対象物４の撹拌が行われてもよく、または、そうでなくてもよい。マイクロ波照射装置１００は、例えば、連続式の装置であってもよく、または、バッチ式の装置であってもよい。また、連続式の場合に、対象物４は例えば、継続的に移動してもよく、または、移動と停止を繰り返してもよい。

【0027】

導波管装置１は、マイクロ波発生器７０によって発生されたマイクロ波をキャビティ３内に伝送する。マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器７０は、例えば、マグネトロン、クライストロン、ジャイロトロン、または半導体素子などを用いてマイクロ波を発生させてもよい。半導体素子を用いてマイクロ波を発生させるとは、一例として、半導体素子を用いてマイクロ波を発振させることであってもよく、半導体素子を用いてマイクロ波を増幅することであってもよい。マイクロ波の周波数の帯域は、例えば、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、２４ＧＨｚの付近であってもよく、その他の３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲内の周波数帯域であってもよい。導波管装置１におけるマイクロ波の導波路のサイズは、伝送対象のマイクロ波の周波数に応じたものになっていることが好適である。

【0028】

第１の導波管１０における入力側導波管１１は、例えば、方形導波管であってもよく、円形導波管であってもよい。また、入力側導波管１１は、例えば、直線導波管であってもよく、導波路が直角または他の角度に折れ曲がっており、コーナ部分の外周側が面取りされたコーナ導波管であってもよく、導波路が円弧状に湾曲しているベンド導波管であってもよい。また、入力側導波管１１は、例えば、中空導波管であってもよい。第２の導波管２０における出力側導波管２２についても同様である。本実施の形態では、入力側導波管１１、及び出力側導波管２２が中空の直線状の方形導波管である場合について主に説明する。入力側導波管１１のマイクロ波発生器７０側の端部には、図１で示されるように、フランジ１１ａが設けられていてもよく、または、そうでなくてもよい。入力側導波管１１のマイクロ波発生器７０側の端部には、例えば、マイクロ波発生器７０が接続されてもよく、または、マイクロ波発生器７０に接続された導波管が接続されてもよい。

【0029】

第１の導波管１０における第１のジョイント部１２は、部分円柱状形状である第１の中空部１３を有している。なお、本実施の形態では、第１のジョイント部１２が、厚さが一定の面によって入力側導波管１１と一体的に構成されており、第１のジョイント部１２の外形も、第１の中空部１３と同様に部分円柱状形状である場合、すなわち第１のジョイント部１２が軸方向の両端が閉じている部分円筒状形状である場合について主に説明するが、そうでなくてもよい。第１のジョイント部１２の外形が部分円柱状形状ではない場合には、例えば、第１のジョイント部１２の外形は直方体形状であり、その直方体形状の内部に、部分円柱状形状の第１の中空部１３が構成されていてもよい。

【0030】

第１の中空部１３には、第１の開口部１４と、第２の開口部１５とが設けられている。したがって、第１及び第２の開口部１４、１５は、第１の中空部１３を介して繋がっている。第１の開口部１４は、入力側導波管１１に接続されている。第１の中空部１３には、第２の開口部１５側から、第２の導波管２０の一部が挿入される。第１及び第２の開口部１４、１５は共に、開口面が第１の中空部１３の中心軸に平行になるように設けられている。第１の中空部１３は、円柱状形状の中空部の周面側に、そのような第１及び第２の開口部１４、１５が設けられていることによって、部分円柱状形状となったものである。したがって、第１の中空部１３の中心軸とは、第１の中空部１３における第１及び第２の開口部１４、１５以外の内周面の中心軸である。なお、円柱状形状の周面は、円柱状形状の軸方向に平行な筒状の面のことである。対向する一対の底面１２ｃを有する部分円筒状形状である第１のジョイント部１２における一対の底面１２ｃにはそれぞれ、第２のジョイント部２１の回動軸２１ａが挿入される貫通孔が設けられている。その貫通孔は第１の中空部１３の中心軸上に位置している。

【0031】

本実施の形態では、第１及び第２の開口部１４、１５の開口面が平行であり、両開口面が第１の中空部１３の中心軸を挟んで対向している場合について示しているが、そうでなくてもよい。第１及び第２の開口部１４、１５の開口面は平行でなくてもよい。

【0032】

円柱状形状は、円柱形状、すなわち中心軸に垂直な断面が正円である形状であってもよく、または、その断面が正円から少しずれた形状、例えば、楕円形状もしくは正多角形形状である形状であってもよい。軸方向に垂直な断面が正円である場合、及び正円から少しずれた形状である場合を含めて、円柱状形状（ｓｏｌｉｄ ｃｙｌｉｎｄｅｒ－ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）と呼ぶ。円柱状形状は通常、中実である。円柱状形状が円柱形状である場合には、周面は円周面となる。また、外形は円柱状形状であるが、内部に円柱状形状の中空部を有する筒状の形状を円筒状形状（ｈｏｌｌｏｗ ｃｙｌｉｎｄｅｒ－ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）と呼ぶ。

【0033】

第１のジョイント部１２がキャビティ３の壁に固定される際に、第１の中空部１３の中心軸と、壁の面方向とが平行、または平行に近くなるように固定されることが好適である。第１のジョイント部１２がキャビティ３に固定された際に、第２の開口部１５がキャビティ３の内側を向くことが好適だからである。本実施の形態では、第１のジョイント部１２がキャビティ３の壁に固定された際に、第１のジョイント部１２の全体がキャビティ３の壁の外側に位置する場合について主に説明する。図１で示されるように、第１のジョイント部１２には取り付け板１２ａが固定されていてもよい。そして、図６で示されるように、取り付け板１２ａをキャビティ３の壁にボルト５で固定することによって、第１のジョイント部１２がキャビティ３に固定されてもよい。取り付け板１２ａには、第２の開口部１５と同サイズ、同形状の開口部が設けられており、その開口部と、第１の開口部１５とが取り付け板１２ａの法線方向から見て一致するように、両者が溶接等によって接続されてもよい。なお、第１のジョイント部１２に取り付け板１２ａが設けられていない場合には、第１のジョイント部１２は、例えば、溶接によってキャビティ３の壁に固定されてもよい。

【0034】

第２の導波管２０における第２のジョイント部２１は、部分円柱状形状を有しており、内部の第２の中空部２３と繋がる第３及び第４の開口部２４、２５が設けられている。したがって、第３及び第４の開口部２４、２５は、第２の中空部２３を介して繋がっている。第３の開口部２４には、第１のジョイント部１２の第１の開口部１４からのマイクロ波が、第１の中空部１３を介して導かれる。第３及び第４の開口部２４、２５は共に、開口面が第２のジョイント部２１の部分円柱状形状の中心軸に平行になるように設けられている。第２のジョイント部２１の部分円柱状形状の中心軸とは、第２のジョイント部２１における第３及び第４の開口部２４、２５以外の周面の中心軸である。部分円柱状形状である第２のジョイント部２１の対向する一対の底面２１ｃにはそれぞれ、回動軸２１ａが設けられている。回動軸２１ａは、例えば、溶接、ネジなどによって底面２１ｃに固定されてもよい。回動軸２１ａは、第２のジョイント部２１の中心軸上に位置している。なお、図５では、第２の中空部２３に回動軸２１ａが存在しない場合について示しているが、そうでなくてもよい。第２の中空部２３に、回動軸２１ａが存在してもよい。この場合には、回動軸２１ａは、底面２１ｃを貫通して設けられていてもよい。また、第２の中空部２３に回転軸２１ａが存在する場合には、回転軸２１ａのうち、少なくとも第２の中空部２３に存在する部分は、マイクロ波を反射しない材料によって構成されていることが好適である。マイクロ波を反射しない材料としては、マイクロ波透過性材料が好適である。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１００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。第２の中空部２３におけるマイクロ波の反射または吸収を低減する観点からは、第２の中空部２３に回動軸２１ａが存在しないことが好適である。回動軸２１ａの一端には、図１等で示されるように、一方向に延びる操作部５１が接続されている。なお、回動軸２１ａと操作部５１とは一体として構成されてもよい。

【0035】

第２の導波管２０の第２のジョイント部２１の第３の開口部２４側を、第２の開口部１５から第１の中空部１３の内部に入れることができない場合、または、回動軸２１ａが溶接などによって底面２１ｃに取り付けられる場合には、第２のジョイント部２１の周囲において各面を溶接等によって接続することによって第１の導波管１０を組み立ててもよい。一方、回動軸２１ａをネジなどによって底面２１ｃに取り付けることができる場合であって、第２の導波管２０の第２のジョイント部２１の第３の開口部２４側を、第２の開口部１５から第１の中空部１３の内部に入れることができる場合には、第２の導波管２０を第１の導波管１０の第１の中空部１３に入れた後に、第１のジョイント部１２の底面１２ｃの貫通孔を介して回動軸２１ａを第２のジョイント部２１に取り付けてもよい。

【0036】

なお、本実施の形態では、第２のジョイント部２１が、厚さが一定の面によって出力側導波管２２と一体的に構成されており、第２のジョイント部２１の内側の第２の中空部２３も、第２のジョイント部２１の外形と同様に部分円柱状形状である場合、すなわち第２のジョイント部２１が軸方向の両端が閉じている部分円筒状形状である場合について主に説明するが、そうでなくてもよい。第２の中空部２３が部分円柱状形状でない場合には、例えば、第２の中空部２３は直方体形状であってもよい。

【0037】

本実施の形態では、第３及び第４の開口部２４、２５の開口面が平行であり、両開口面が第２のジョイント部２１の部分円柱状形状の中心軸を挟んで対向している場合について示しているが、そうでなくてもよい。第３及び第４の開口部２４、２５の開口面は平行でなくてもよい。

【0038】

第２のジョイント部２１は、第２のジョイント部２１の部分円柱状形状の中心軸が、第１の中空部１３の中心軸と同軸となり、第２のジョイント部２１の部分円柱状形状の中心軸を中心として、第１の中空部１３内において回動可能となるように配置される。より具体的には、回動軸２１ａが、第１のジョイント部１２の底面１２ｃの貫通孔を貫通することによって、第２のジョイント部２１が、第１のジョイント部１２の第１の中空部１３内において回動可能となっていてもよい。なお、貫通孔と、回動軸２１ａとの隙間からマイクロ波が漏洩することを防止するため、例えば、図１等で示されるように、貫通孔の外側にマイクロ波の漏洩防止部６が設けられてもよい。マイクロ波の漏洩防止部６には、例えば、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いてもよい。

【0039】

第１のジョイント部１２の周面１２ｂの内周側と、第２のジョイント部２１の周面２１ｂの外周側との隙間は小さいことが好適である。また、その隙間を通るマイクロ波は、出力側導波管２２から出力されるマイクロ波と比較して少ないことが好適である。なお、その隙間を通るマイクロ波は、第２の開口部１４からキャビティ３の内に伝送され、キャビティ３の外部に漏洩することはないため、特に問題になることはない。

【0040】

出力側導波管２２は、第４の開口部２４に接続される。そして、出力側導波管２２は、図３の矢印Ａ１１で示されるように、第２のジョイント部２１からのマイクロ波をキャビティ３内に出力する。上記したように、第２のジョイント部２１は、第１の中空部１３において回動可能となっている。そのため、例えば、図３の両矢印Ａ１２で示されるように第２のジョイント部２１が回動することに応じて、出力側導波管２２から出力されるマイクロ波の向きも変化することになる。この場合には、第２の導波管２０は、第１のジョイント部１２の第２の開口部１４の範囲内において回動できる。

【0041】

操作部５１は、第２のジョイント部２１に接続されている。本実施の形態では、上記したように、操作部５１は、第２のジョイント部２１の回動軸２１ａに、同軸になるように接続されているものとする。操作部５１は、図１等で示されるように、棒状の部材であってもよい。この操作部５１を用いることによって、第１の導波管１０がキャビティ３の壁に固定された場合に、キャビティ３の外部から第２のジョイント部２１を回動させることができるようになる。操作部５１による第２のジョイント部２１の回動は、例えば、マイクロ波が照射されていない際に行われてもよく、マイクロ波が照射されている際に行われてもよい。後者の場合には、マイクロ波を照射しながらキャビティ３内におけるマイクロ波の出射方向を変化させることができる。

【0042】

マイクロ波発生器７０によって発生されたマイクロ波は、例えば、導波管を介して入力側導波管１１のフランジ１１ａ側の端部から入力され、入力側導波管１１、第１のジョイント部１２の第１の中空部１３の少なくとも一部、第２のジョイント部２１の第２の中空部２３、及び出力側導波管２２を介してキャビティ３内に出力される。すなわち、第１及び第２の導波管１０、２０は、入力側導波管１１のフランジ１１ａ側の端部から、出力側導波管２２のマイクロ波が出力される側の端部まで、マイクロ波を伝送できるように繋がっている。なお、導波管装置１がキャビティ３に固定された後に、入力側導波管１１の端部からマイクロ波が導入された際には、導波管装置１からキャビティ３の外にマイクロ波が漏洩しないようになっていることが好適である。そのため、マイクロ波が通過可能な隙間などが存在する場合には、適宜、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ることが好適である。キャビティ３内の電磁界分布は、キャビティ３に導入されるマイクロ波の向きが変化することによって変化する。したがって、本実施の形態による導波管装置１を用いてキャビティ３内にマイクロ波を導入し、操作部５１を操作してマイクロ波の出力方向を変化させることによって、キャビティ３内の電磁界分布を調整することができ、その結果として、例えば、対象物４への最適なマイクロ波の照射が行われるようにすることができる。なお、キャビティ３内の電磁界分布が所望の状態になっているかどうかは、例えば、マイクロ波をセンシングするセンサを用いて確認してもよく、対象物４の温度、状態等をセンシングすることによって確認してもよい。また、対象物４が所望の状態になっているかどうかを、例えば、対象物４の温度等をセンシングすることによって確認してもよい。そして、キャビティ３内の電磁界分布が所望の状態となるように、または、対象物４が所望の状態となるように、マイクロ波の出力方向を変更してもよい。

【0043】

以上のように、本実施の形態による導波管装置１、マイクロ波照射装置１００、及びマイクロ波の伝送方法によれば、キャビティ３の外部から内部にマイクロ波を伝送する際に、キャビティ３内において第２の導波管２０によるマイクロ波の出力方向を変更することができ、その変更に応じて、キャビティ３内の電磁界分布を変化させることができる。したがって、例えば、キャビティ３内において最適なマイクロ波の照射が行われるように、キャビティ３内の電磁界分布を容易に調整することができるようになる。また、第１の導波管１０が入力側導波管１１及び第１のジョイント部１２を有しており、第２の導波管２０が第２のジョイント部２１及び出力側導波管２２を有していることによって、簡単な構成により、入力側導波管１１のマイクロ波の伝送方向と、出力側導波管２２におけるマイクロ波の伝送方向とのなす角度を容易に変化させることができるようになる。また、第１の導波管１０をキャビティ３に固定した場合、第２の導波管２０の角度を変化させたとしても、第１の導波管１０に接続されているマイクロ波発生器７０などの配置を変更する必要はない。したがって、マイクロ波発生器７０の位置を固定した状態で、マイクロ波の照射角度を変更できることになる。

【0044】

なお、本実施の形態において、出力側導波管２２は、長手方向の長さを変化させることができる導波管、例えば、スライド式導波管であってもよい。スライド式導波管は、導波管の長手方向の長さを伸縮するためのスライド機構を有する導波管である。スライド式導波管のスライド機構は、例えば、ズームレンズ、望遠鏡などと同様の管または筒の伸縮機構であってもよい。スライド式導波管については、例えば、特開平８－２８８７１０号公報を参照されたい。このように、出力側導波管２２をスライド式導波管とすることによって、マイクロ波の出力位置を変更することもでき、その変更に応じて、キャビティ３内の電磁界分布を調整することもできる。

【0045】

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による導波管装置、マイクロ波照射装置、及びマイクロ波の伝送方法について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による導波管装置は、円柱状形状の中空部を有する第１のジョイント部と、その中空部と繋がる円柱状形状の中空部を有する第２のジョイント部とが、各中空部の中心軸が同軸となるように繋がっており、第２のジョイント部が、第１のジョイント部に対して、中空部の中心軸を中心として回動可能に構成されているものである。

【0046】

図７は、本実施の形態による導波管装置２の斜視図であり、図８は、入力側導波管３１及び出力側導波管４２が同じ側に位置している導波管装置２の正面図であり、図９は、導波管装置２の平面図であり、図１０は、図８におけるＸ－Ｘ線断面図であり、図１１は、図８のＸ－Ｘ線における第１のジョイント部３２と第２のジョイント部４１との接続部分の部分拡大断面図である。図１２Ａ～図１２Ｃは、キャビティ３、及びキャビティ３に装着された導波管装置２を有するマイクロ波照射装置１００の断面模式図である。

【0047】

本実施の形態による導波管装置２も、実施の形態１の導波管装置１と同様に、図１２Ａ等で示されるように、対象物４へのマイクロ波の照射が行われるキャビティ３の外部から内部にマイクロ波を導入するために用いられる。マイクロ波照射装置１００は、導波管装置２と、キャビティ３と、マイクロ波発生器７０とを備える。導波管装置２は、キャビティ３の壁に固定される第１の導波管３０と、第１の導波管３０からのマイクロ波を導波してキャビティ３内に出力する第２の導波管４０とを備え、さらに第２の導波管４０を回動させるための操作部５２と、スペーサ６０とを備えることができる。第１の導波管３０がキャビティ３の壁に固定される際に、第１の導波管３０の少なくとも一部、例えば、第１の導波管３０におけるマイクロ波の入力側の端部が壁の外側に位置するように固定される。第２の導波管４０は、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力方向を変更できるように第１の導波管３０に接続されている。

【0048】

第１の導波管３０は、マイクロ波発生器７０で発生されたマイクロ波が入力される入力側導波管３１と、キャビティ３の壁に固定される第１のジョイント部３２とを有している。第１のジョイント部３２は、入力側導波管３１に接続される円柱状形状の第１の中空部３３を有している。

【0049】

第２の導波管４０は、第１の中空部３３と繋がる円柱状形状の第２の中空部４３を有しており、第１のジョイント部３２に対して回動可能に接続される第２のジョイント部４１と、第２のジョイント部４１からのマイクロ波をキャビティ３内に出力する出力側導波管４２とを有する。

【0050】

なお、マイクロ波の照射によって行われる処理、マイクロ波発生器７０、マイクロ波の周波数等は、実施の形態１と同様であり、その詳細な説明を省略する。また、入力側導波管３１、出力側導波管４２も、実施の形態１の入力側導波管１１、出力側導波管２２と同様のものであり、その詳細な説明を省略する。但し、本実施の形態では、一例として、出力側導波管４２が、マイクロ波の進行方向を４５度だけ変化させるコーナ導波管である場合について説明する。また、第１及び第２の導波管３０、４０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。マイクロ波を通過しない材料は、実施の形態１と同様である。

【0051】

第１の導波管３０における第１のジョイント部３２は、円柱状形状である第１の中空部３３を有している。なお、本実施の形態では、第１のジョイント部３２が、厚さが一定の面によって構成されており、第１のジョイント部３２の外形も、第１の中空部３３と同様に円柱状形状である場合について説明するが、後述するように、そうでなくてもよい。

【0052】

第１の中空部３３には、第１及び第２の開口部３４、３５が設けられている。したがって、第１及び第２の開口部３４、３５は、第１の中空部３３を介して繋がっている。第１の開口部３４は、第１のジョイント部３２の周面３２ａに設けられており、入力側導波管３１に接続されている。本実施の形態では、第１の中空部３３の中心軸方向と、入力側導波管３１の長手方向とが直交するように入力側導波管３１が第１のジョイント部３２に接続される場合について主に説明するが、そうでなくてもよい。その他の角度で両者が接続されてもよい。入力側導波管３１と第１のジョイント部３２とは、例えば、溶接などによって接続されてもよい。第２の開口部３５は、第１の中空部３３の中心軸方向の一端側に設けられている。第２の開口部３５は、第１の中空部３３の中心軸に垂直な平面における第１の中空部３３と同サイズ、同形状であってもよい。すなわち、第１のジョイント部３２の中心軸方向の一端側の面は、全体が開口していてもよい。第１の中空部３３の中心軸とは、第１の中空部３３の周面の中心軸である。第１のジョイント部３２は、軸方向の一端が底面３２ｂによって閉じており、他端が開口しており、周面に第１の開口部３４が設けられている円筒状形状であると言うこともできる。第１のジョイント部３２の第２の開口部３５と反対側の端面である底面３２ｂには、長手方向に垂直な断面が円柱状形状である操作部５２の通る貫通孔３２ｃが設けられている。なお、貫通孔３２ｃと、操作部５２との隙間からマイクロ波が漏洩しないようにするため、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いてもよい。

【0053】

第１のジョイント部３２がキャビティ３の壁に固定される際に、図１２Ａ等で示されるように、第１の中空部３３の中心軸と、壁の面方向とが垂直、または垂直に近くなるように固定されてもよい。したがって、図１２Ａ等で示されるように、第１のジョイント部３２の一部がキャビティ３の壁の内側に位置してもよい。第１のジョイント部３２は、例えば、図１２Ａで示されるように、第２の開口部３５側の端部がキャビティ３の内側に位置するように配置され、第１のジョイント部３２の周面３２ａと同サイズ、同形状であるキャビティ３の開口部３ａと、第１のジョイント部３２の周面３２ａとを溶接することによってキャビティ３に固定されてもよい。なお、実施の形態１と同様に、第１のジョイント部３２の外周側に取り付け板を設け、その取り付け板によって第１のジョイント部３２をキャビティ３に固定してもよい。

【0054】

第２の導波管４０における第２のジョイント部４１は、円柱状形状である第２の中空部４３を有している。なお、本実施の形態では、第２のジョイント部４１が、厚さが一定の面によって構成されており、第２のジョイント部４１の外形も、第２の中空部４３と同様に円柱状形状である場合について説明するが、後述するように、そうでなくてもよい。

【0055】

第２の中空部４３には、第３及び第４の開口部４４、４５が設けられている。したがって、第３及び第４の開口部４４、４５は、第２の中空部４３を介して繋がっている。第３の開口部４４は、第２の中空部４３の中心軸方向の一端側に設けられている。第３の開口部４４は、第２の中空部４３の中心軸に垂直な平面における第２の中空部４３と同サイズ、同形状であってもよい。すなわち、第２のジョイント部４１の中心軸方向の一端側の面は、全体が開口していてもよい。第２の中空部４３の中心軸とは、第２の中空部４３の周面の中心軸である。第３の開口部４４には、第１の中空部３３からのマイクロ波が導かれる。第２のジョイント部４１の第３の開口部４４と反対側の端面である底面４１ｂの内面側には、操作部５２の一端が固定されていてもよい。この固定は、例えば、ねじ止め、溶接、または接着などによって行われてもよい。第４の開口部４５は、第２のジョイント部４１の周面４１ａに設けられており、出力側導波管４２に接続されている。本実施の形態では、第２の中空部４３の中心軸方向と、出力側導波管４２の長手方向とが直交するように出力側導波管４２が第２のジョイント部４１に接続される場合について主に説明するが、そうでなくてもよい。その他の角度で両者が接続されてもよい。第２のジョイント部４１と出力側導波管４２とは、例えば、溶接などによって接続されてもよい。第２のジョイント部４１は、軸方向の一端が底面４１ｂによって閉じており、他端が開口しており、周面に第４の開口部４５が設けられている円筒状形状であると言うこともできる。

【0056】

第１及び第２のジョイント部３２、４１は、第１及び第２の中空部３３、４３が同軸となって繋がるように接続されている。また、第１及び第２のジョイント部３２、４１は、第２の中空部４３の中心軸を中心として、第１のジョイント部３２に対して第２のジョイント部４１が回動可能となるように接続されている。そのため、図７で示されるように、第２のジョイント部４１は、第１のジョイント部３２に対して両矢印Ａ２２で示されるように回動可能となっている。第１及び第２のジョイント部３２、４１は、底面３２ｂ、４１ｂが対向するように、第２のジョイント部４１の内側に第１のジョイント部３２が挿入されることによって繋がっていてもよく、第１のジョイント部３２の内側に第２のジョイント部４１が挿入されることによって繋がっていてもよい。本実施の形態では、図１０等で示されるように、前者の場合について主に説明する。なお、前者の場合、すなわち第２のジョイント部４１が外側である場合には、第２のジョイント部４１の外形は、円柱状形状でなくてもよく、例えば、直方体形状などであってもよい。また、後者の場合、すなわち第１のジョイント部３２が外側である場合には、第１のジョイント部３２の外形は円柱状形状でなくてもよく、例えば、直方体形状などであってもよい。

【0057】

なお、第２のジョイント部４１は、第１のジョイント部３２に対して、第２の中空部４３の中心軸方向に移動可能に接続されていてもよい。すなわち、図７で示されるように、第２のジョイント部４１は、第１のジョイント部３２に対して両矢印Ａ２３の方向に移動可能となっていてもよい。

【0058】

第１及び第２のジョイント部３２、４１の隙間には、図１１で示されるように、円環状のスペーサ６０が設けられていてもよい。スペーサ６０の個数は、１個であってもよく、２個以上であってもよい。スペーサ６０は、例えば、電気絶縁性を有する材料によって構成されてもよい。電気絶縁性を有する材料は、例えば、樹脂、セラミックなどであってもよい。また、スペーサ６０は、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、セラミックなどのマイクロ波透過性材料によって構成されてもよい。図１１において、例えば、図中の上側のスペーサ６０は、第２のジョイント部４１の内周面に固定されており、下側のスペーサ６０は、第１のジョイント部３２の外周面に固定されていてもよい。この場合には、２個のスペーサ６０がストッパとしても機能することになり、第１のジョイント部３２の外周側から第２のジョイント部４１が抜けることを防止することができる。

【0059】

なお、図１１では、第２のジョイント部４１の内側に第１のジョイント部３２が挿入されるため、第１のジョイント部３２の外周面と第２のジョイント部４１の内周面との間にスペーサ６０が配置されているが、逆の場合、すなわち第１のジョイント部３２の内側に第２のジョイント部４１が挿入される場合には、第２のジョイント部４１の外周面と第１のジョイント部３２の内周面との間にスペーサ６０が配置されることになる。

【0060】

第１及び第２のジョイント部３２、４１の隙間を通るマイクロ波は、出力側導波管４２から出力されるマイクロ波と比較して少ないことが好適である。なお、その隙間を通るマイクロ波は、第２の開口部３５からキャビティ３内に伝送され、キャビティ３の外部に漏洩することはないため、特に問題になることはない。

【0061】

出力側導波管４２は、第４の開口部４５に接続される。そして、出力側導波管４２は、図９の矢印Ａ２５で示されるように、第２のジョイント部４１からのマイクロ波をキャビティ３内に出力する。上記したように、第２のジョイント部４１は、中心軸を中心として回動可能となっている。そのため、例えば、図９の両矢印Ａ２６で示されるように第２のジョイント部４１が回動することに応じて、出力側導波管４２から出力されるマイクロ波の向きも変化することになる。

【0062】

操作部５２は、第２のジョイント部４１に接続されている。本実施の形態では、上記したように、操作部５２は、第２のジョイント部４１の底面４１ｂの内側に、底面４１ｂの円形状の中心を通る法線方向と同軸になるように接続されているものとする。この操作部５２を用いることによって、第１の導波管３０がキャビティ３の壁に固定された場合に、キャビティ３の外部から第２のジョイント部４１を回動させることができる。例えば、図７、図９において、操作部５２を両矢印Ａ２１、Ａ２４の方向に回動させることによって、第２のジョイント部４１を両矢印Ａ２２、Ａ２６の方向に回動させることができる。また、例えば、操作部５２を中心軸の軸方向に移動させることによって、第２のジョイント部４１を図７の両矢印Ａ２３の方向に移動させることもできる。操作部５２による第２のジョイント部４１の回動または軸方向への移動は、例えば、マイクロ波が照射されていない際に行われてもよく、マイクロ波が照射されている際に行われてもよい。後者の場合には、マイクロ波を照射しながらキャビティ３内におけるマイクロ波の出射方向または出射位置を変化させることができる。操作部５２は、例えば、マイクロ波反射性またはマイクロ波透過性の材料によって構成されてもよい。操作部５２がマイクロ波透過性材料によって構成されている場合には、貫通孔３２ｃからのマイクロ波の漏洩を防止するため、例えば、マイクロ波を減衰させるように貫通孔３２ｃが設けられてもよく、貫通孔３２ｃからのマイクロ波の漏洩を防止できるように電磁界分布が制御されてもよい。

【0063】

マイクロ波発生器７０によって発生されたマイクロ波は、例えば、導波管を介して入力側導波管３１の端部から入力され、入力側導波管３１、第１のジョイント部３２の第１の中空部３３、第２のジョイント部４１の第２の中空部４３、及び出力側導波管４２を介してキャビティ３内に出力される。すなわち、第１及び第２の導波管３０、４０は、入力側導波管３１の端部から、出力側導波管４２のマイクロ波が出力される側の端部まで、マイクロ波を伝送できるように繋がっている。なお、導波管装置２がキャビティ３に固定された後に、入力側導波管３１の端部からマイクロ波が導入された際には、導波管装置２からキャビティ３の外にマイクロ波が漏洩しないようになっていることが好適である。そのため、マイクロ波が通過可能な隙間などが存在する場合には、適宜、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ることが好適である。キャビティ３内の電磁界分布は、キャビティ３に導入されるマイクロ波の向きが変化することによって変化する。例えば、キャビティ３に導入されるマイクロ波の向きが図１２Ａで示される状況から、図１２Ｂで示される状況に変化した場合に、キャビティ３内の電磁界分布は変化することになる。また、キャビティ３内の電磁界分布は、キャビティ３に導入されるマイクロ波の出力位置が変化することによって変化する。例えば、キャビティ３に導入されるマイクロ波の出力位置が図１２Ａで示される状況から、図１２Ｃで示される状況に変化した場合に、キャビティ３内の電磁界分布は変化することになる。したがって、本実施の形態による導波管装置２を用いてキャビティ３内にマイクロ波を導入し、操作部５２を操作してマイクロ波の出力方向、出力位置を変化させることによって、キャビティ３内の電磁界分布を調整することができ、その結果として、例えば、対象物４への最適なマイクロ波の照射が行われるようにすることができる。

【0064】

以上のように、本実施の形態による導波管装置２、マイクロ波照射装置１００、及びマイクロ波の伝送方法によれば、キャビティ３の外部から内部にマイクロ波を伝送する際に、キャビティ３内において第２の導波管２０によるマイクロ波の出力方向を変更することができ、その変更に応じて、キャビティ３内の電磁界分布を変化させることができる。したがって、例えば、キャビティ３内において最適なマイクロ波の照射が行われるように、キャビティ３内の電磁界分布を容易に調整することができるようになる。また、第１の導波管３０が入力側導波管３１及び第１のジョイント部３２を有しており、第２の導波管４０が第２のジョイント部４１及び出力側導波管４２を有していることによって、簡単な構成により、第１及び第２の中空部３３、４３の軸方向から見た場合における、入力側導波管３１のマイクロ波の伝送方向と、出力側導波管４２におけるマイクロ波の伝送方向とのなす角度を容易に変化させることができると共に、第１及び第２のジョイント部３２、４１の中心軸方向における、出力側導波管４２の出力側の端部の位置も容易に変化させることができるようになる。また、第１及び第２のジョイント部３２、４１の隙間にスペーサ６０を配置することによって、両者の間隔を一定にすることができ、両者の間でスパークが発生する可能性を低減することができる。また、第１の導波管３０はキャビティ３に固定されるため、第２の導波管４０の角度を変化させたとしても、第１の導波管３０に接続されているマイクロ波発生器７０などの配置を変更する必要はない。したがって、マイクロ波発生器７０の位置を固定した状態で、マイクロ波の照射角度または照射位置を変更できることになる。

【0065】

なお、本実施の形態では、第１及び第２のジョイント部３２、４１の隙間にスペーサ６０を設ける場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。例えば、キャビティ３内においてスパークが発生しても問題ない場合などには、第１及び第２のジョイント部３２、４１の隙間にスペーサ６０を設けなくてもよい。

【0066】

また、本実施の形態では、第２のジョイント部４１が、第１のジョイント部３２に対して中心軸方向に移動可能である場合、すなわち第１及び第２のジョイント部３２、４１がスライド式導波管になっている場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。第２のジョイント部４１は、第１のジョイント部３２に対して中心軸方向に移動可能になっていなくてもよい。

【0067】

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３による導波管装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による導波管装置では、実施の形態２の導波管装置と同様に、円柱状形状の中空部を有する第１のジョイント部と、その中空部と繋がる円柱状形状の中空部を有する第２のジョイント部とが、各中空部の中心軸が同軸となるように繋がっていると共に、第２のジョイント部の先端側に、実施の形態１の導波管装置と同様のマイクロ波の出力方向を変更可能な機構が設けられている。

【0068】

図１３は、本実施の形態による導波管装置１０２の正面図であり、図１４は、導波管装置１０２の左側面図である。図１５は、図１３におけるXV－XV線断面模式図であり、図１６は、図１３におけるXVI－XVI線断面模式図である。なお、図１５では、外側操作部１５３と棒状部材１４７との接続状態を主に示しており、図１６では、内側操作部１５４と棒状部材１２６との接続状態を主に示しており、それ以外の構成については適宜、省略している。本実施の形態による導波管装置１０２も、実施の形態１，２の導波管装置１，２と同様に、キャビティ３に装着され、マイクロ波発生器７０で発生されたマイクロ波をキャビティ３内に導入するために用いられる。

【0069】

本実施の形態による導波管装置１０２は、キャビティ３の壁に固定される第１の導波管１３０と、第１の導波管１３０からのマイクロ波を導波してキャビティ３内に出力する第２の導波管１４０と、操作部１５２とを備える。操作部１５２は、円筒状形状の外側操作部１５３と、内側操作部１５４とを有する。内側操作部１５４は、外側操作部１５３の内部を貫通している本体部１５４ａと、本体部１５４ａに対して角度を有するように接続されている先端部１５４ｂとを有する。本体部１５４ａ及び先端部１５４ｂは、それぞれ一方向に延びる棒状部材であり、例えば、円柱状形状であってもよい。なお、外側操作部１５３と内側操作部１５４との隙間からマイクロ波が漏洩しないようにするため、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いてもよい。第１の導波管１３０がキャビティ３の壁に固定される際に、第１の導波管１３０の少なくとも一部、例えば、第１の導波管１３０におけるマイクロ波の入力側の端部が壁の外側に位置するように固定される。第２の導波管１４０は、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力方向を変更できるように第１の導波管１３０に接続されている。

【0070】

第１の導波管１３０は、マイクロ波発生器７０で発生されたマイクロ波が開口部１３１ｃから入力される入力側導波管１３１と、円柱状形状の第１の中空部を有しており、キャビティ３の壁に固定される第１のジョイント部１３２とを有する。第１のジョイント部１３２は、第１の中空部の中心軸方向の両端に開口部を有しており、その一端側に接続された入力側導波管１３１からのマイクロ波を第２の導波管１４０に導波する。

【0071】

入力側導波管１３１は、導波路が直角に折れ曲がっており、コーナ部分の外周側が面取りされたコーナ導波管１３１ａと、コーナ導波管１３１ａに接続されており、方形導波管と円形導波管とを接続するための変換導波管１３１ｂとを有する。なお、コーナ導波管１３１ａの断面は矩形であり、第１のジョイント部１３２の断面は円形であるため、変換導波管１３１ｂによって両者が接続される。コーナ導波管１３１ａと変換導波管１３１ｂとは、例えば、フランジまたは溶接等によって接続されてもよい。また、変換導波管１３１ｂと第１のジョイント部１３２の入力側の端部も、例えば、フランジまたは溶接等によって接続されてもよい。また、コーナ導波管１３１ａには、操作部１５２が貫通する貫通孔が設けられている。その貫通孔と操作部１５２との隙間からマイクロ波が漏洩しないようにするため、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いてもよい。また、外部操作部１５３及び内部操作部１５４は、例えば、マイクロ波反射性またはマイクロ波透過性の材料によって構成されてもよい。外部操作部１５３及び内部操作部１５４がマイクロ波透過性材料によって構成されている場合には、コーナ導波管１３１ａの貫通孔からのマイクロ波の漏洩を防止するため、例えば、マイクロ波を減衰させるように貫通孔が設けられてもよく、貫通孔からのマイクロ波の漏洩を防止できるように電磁界分布が制御されてもよい。なお、入力側導波管１３１は、コーナ導波管１３１ａに代えて、ベンド導波管を有していてもよい。

【0072】

第２の導波管１４０は、第１の中空部と繋がる円柱状形状の第２の中空部を有しており、第１のジョイント部１３２に対して回動可能に接続される第２のジョイント部１４１と、第２のジョイント部１４１からのマイクロ波をキャビティ３内に出力する出力側導波管１４２とを有する。第２のジョイント部１４１は、第２の中空部の中心軸方向の両端に開口部を有しており、その一端側に接続された出力側導波管１４２に、他端側から導入されたマイクロ波を導波する。

【0073】

なお、第１のジョイント部１３２、及び第２のジョイント部１４１は、第１のジョイント部１３２に対する入力側導波管１３１接続位置が異なっており、第２のジョイント部１４１に対する出力側導波管１４２の接続位置が異なっている以外は、それぞれ実施の形態２の第１のジョイント部３２、及び第２のジョイント部４１と同様のものであり、詳細な説明を省略する。

【0074】

出力側導波管１４２は、円形導波管と方形導波管とを接続するための変換導波管１４６と、変換導波管１４６に接続されており、マイクロ波の出力方向を変更することができる方向変更機構１０１とを有する。なお、方向変更機構１０１におけるマイクロ波の入力側の端部が方形導波管であるとしている。一方、第２のジョイント部１４１の断面は円形であるため、変換導波管１４６によって方向変更機構１０１と第２のジョイント部１４１とが接続される。第２のジョイント部１４１と変換導波管１４６とは、例えば、フランジまたは溶接等によって接続されてもよい。また、変換導波管１４６ｂと方向変更機構１０１の入力側の端部も、例えば、フランジまたは溶接等によって接続されてもよい。また、方向変更機構１０１の入力側の端部が方形導波管ではなく、円形導波管である場合には、出力側導波管１４２は、変換導波管１４６を有していなくてもよい。この場合には、方向変更機構１０１の入力側の端部が直接、第２のジョイント部１４１の出力側の端部に接続されてもよい。

【0075】

方向変更機構１０１は、変換導波管１４６に接続されるマイクロ波の第３の導波管１１０と、第３の導波管１１０からのマイクロ波を導波してキャビティ３に出力する第４の導波管１２０とを備える。第４の導波管１２０は、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力方向を変更できるように第３の導波管１１０に接続されている。第３の導波管１１０は、マイクロ波が入力される入力側導波管１１１と、第３のジョイント部１１２を有する。第４の導波管１２０は、第４のジョイント部１２１と、第４のジョイント部１２１からのマイクロ波をキャビティ３内に出力する出力側導波管１２２とを有する。なお、第３の導波管１１０、第４の導波管１２０、入力側導波管１１１、第３のジョイント部１１２、第４のジョイント部１２１、出力側導波管１２２は、操作部５１に代えて内側操作部１５４によって第４の導波管１２０が回動される以外は、それぞれ実施の形態１における第１の導波管１０、第２の導波管２０、入力側導波管１１、第１のジョイント部１２、第２のジョイント部２１、出力側導波管２２と同様のものであり、詳細な説明を省略する。

【0076】

操作部１５２は、導波管装置１０２がキャビティ３の壁に固定された場合に、キャビティ３の外部から第２のジョイント部１４１、及び第４のジョイント部１２１を回動させることができる。なお、第２のジョイント部１４１は、操作部１５２が有する外部操作部１５３によって操作され、第４のジョイント部１２１は、操作部１５２が有する内部操作部１５４によって操作される。

【0077】

外部操作部１５３は、第２のジョイント部１４１の内周面に対して固定され、第２のジョイント部１４１を回動させることができる。なお、外部操作部１５３は、第２のジョイント部１４１の内周面に、他の部材を介して固定されてもよい。具体的には、図１５で示されるように、外側操作部１５３は、４個の棒状部材１４７によって第２のジョイント部１４１の内周面に対して固定されてもよい。なお、図１５では、棒状部材１４７の個数が４個である場合について示しているが、外側操作部１５３を第２のジョイント部１４１に固定するために用いられる棒状部材１４７の個数は問わない。棒状部材１４７の個数は、例えば、２個または３個であってもよく、５個以上であってもよい。なお、複数の棒状部材１４７は、第２の中空部の中心軸を中心として均等な角度で配置されることが好適である。外側操作部１５３が第２のジョイント部１４１に固定されていることによって、操作部１５２を回動させることによって、第２のジョイント部１４１を回動させることができる。なお、外側操作部１５３は、棒状部材１４７以外によって第２のジョイント部１４１に固定されてもよい。また、図１３、図１４では、外部操作部１５３が第２のジョイント部１４１の入力側の端部に固定されている場合について示しているが、そうでなくてもよい。外部操作部１５３は、それ以外の任意の位置において第２のジョイント部１４１に固定されてもよい。

【0078】

内部操作部１５４は、第４のジョイント部１２１の偏心位置に接続され、第４のジョイント部１２１を回動させることができる。なお、内部操作部１５４は、第４のジョイント部１２１の偏心位置に、他の部材を介して接続されてもよい。具体的には、第４のジョイント部１２１の内部の中空部には棒状部材１２６が固定されていてもよい。この棒状部材１２６は、長手方向が第４のジョイント部１２１の部分円柱状形状の中心軸に垂直になり、また第４のジョイント部１４１の出力側導波管１２２に対して反対側の開口部の開口面と平行になるように設けられていてもよい。また、図１６で示されるように、内側操作部１５４の先端部１５４ｂの先端は、軸部材１５４ｃによって、棒状部材１４７と回動可能に接続されてもよい。なお、その接続位置が棒状部材１４７の長手方向の中心ではないため、内部操作部１５４は第４のジョイント部１２１の偏心位置に接続されたことになり、外側操作部１５３を固定した状態で内側操作部１５４を図１３、図１４における図面の上下方向に移動させることによって、第４の導波管１２０を第３の導波管１１０に対して回動させることができる。

【0079】

なお、棒状部材１２６、１４７は、それぞれマイクロ波を反射しない材料によって構成されていることが好適である。マイクロ波を反射しない材料としては、マイクロ波透過性材料が好適である。また、第１及び第２のジョイント部１３２、１４１の隙間には、円環状のスペーサが設けられていてもよい。また、本実施の形態において、第２のジョイント部１４１の内側に第１のジョイント部１３２が挿入されていてもよい。この場合には、外側操作部１５３は、第２のジョイント部１４１の出力側の端部に固定されていてもよい。

【0080】

以上のように、本実施の形態による導波管装置１０２によれば、操作部１５２を長手方向に移動させることによって、出力側導波管１４２の出力側の端部の位置を変化させることができる。さらに、操作部１５２を回動させることによって、または、外側操作部１５３に対して内側操作部１５４を長手方向に移動させることによって、マイクロ波の出力方向を変更することができる。なお、操作部１５２の回動に応じた第２の導波管１４０の回動中心軸の軸方向と、外側操作部１５３に対する内側操作部１５４の長手方向の移動に応じた第４の導波管１２０の回動中心軸の軸方向とは直交している。したがって、本実施の形態による導波管装置１０２では、キャビティ３内において、より多様な方向にマイクロ波を出力することができるようになる。

【0081】

また、実施の形態１～３では、操作部５１、５２、１５２が棒状の部材である場合について説明したが、操作部５１、５２、１５２は、第２のジョイント部２１、４１、１４１等を適切に操作できるのであれば、それ以外の形状であってもよい。

【0082】

また、実施の形態１～３では、導波管装置１、２、１０２をキャビティ３に取り付けた際に、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力方向を外部から調整するために操作部５１、５２、１５２が用いられる場合について説明したが、そうでなくてもよい。導波管装置１、２、１０２は、操作部５１、５２、１５２を備えていなくてもよい。この場合には、例えば、マイクロ波の照射を行っていない際に、キャビティ３を開けて出力側導波管２２、４２、１４２等の向きを変更することによって、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力方向を調整してもよい。

【0083】

また、実施の形態１～３では、第１のジョイント部１２、３２、１３２がキャビティ３の壁に固定される場合について説明したが、そうでなくてもよい。第１の導波管１０、３０、１３０のいずれかの箇所がキャビティ３の壁に固定されてもよい。例えば、入力側導波管１１、３１、１３１がキャビティ３の壁に固定されてもよい。第１の導波管１０、３０、１３０のいずれかの箇所がキャビティ３の壁に固定される際には、少なくとも一部、例えば、マイクロ波の入力側の端部が、キャビティ３の壁の外側に位置するように固定されることが好適である。

【0084】

また、実施の形態１～３では、対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティの壁に固定される、マイクロ波の第１の導波管と、第１の導波管からのマイクロ波をキャビティ内に導く第２の導波管と、を備え、第２の導波管が、キャビティ内におけるマイクロ波の出力方向を変更できるように第１の導波管に接続されている、導波管装置の一例について説明したが、導波管装置は、実施の形態１～３以外の構成であってもよい。例えば、第１の導波管の一端と、第２の導波管の一端とは、パンカールーバーと同様の機構によって接続されていてもよい。すなわち、第１の導波管は、マイクロ波発生器で発生されたマイクロ波が入力される入力側導波管と、入力側導波管に接続された第１の開口部と、第１の開口部と繋がる第２の開口部とが開口面が対向するように設けられた部分球体状形状の中空部を有している第１のジョイント部と、を含んでいてもよい。また、第２の導波管は、第１の開口部からのマイクロ波が導かれる第３の開口部と、第３の開口部に繋がる第４の開口部とが開口面が対向するように設けられた部分球体状形状を有しており、その部分球体状形状の中心が第１のジョイント部の中空部の中心と一致し、その部分球体状形状の中心を中心として第１のジョイント部の中空部内において回動可能となるように配置された第２のジョイント部と、第４の開口部に接続され、キャビティ内にマイクロ波を出力する出力側導波管と、を含んでいてもよい。ここで、部分球体状形状の中心は、開口部以外の周面の中心である。また、第３及び第４の開口部を繋ぐ中空部も、部分球体状形状であってもよい。また、第１のジョイント部の中空部は、球体状形状に開口部が設けられていることによって、部分球体状形状となったものである。球体状形状は、球体形状、すなわち任意の断面が正円である形状であってもよく、または、その断面が正円から少しずれた形状、例えば、楕円形状である形状であってもよい。

【0085】

また、実施の形態１～３では、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力方向を変更できる導波管装置について主に説明したが、そうでなくてもよい。上記したように、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力位置を変更することによっても、キャビティ３内の電磁界分布を変化させることができる。したがって、導波管装置は、キャビティ３内におけるマイクロ波の出力位置を変更できるものであってもよい。この場合には、導波管装置は、対象物へのマイクロ波の照射が行われるキャビティの壁に固定される、マイクロ波の第１の導波管と、第１の導波管からのマイクロ波をキャビティ内に導く第２の導波管と、を備え、第２の導波管は、キャビティ内におけるマイクロ波の出力位置、すなわち第２の導波管の出力側の端部の位置を変更できるように第１の導波管に接続されている、ものであってもよい。出力位置の変更は、直線方向における位置の変更であってもよい。この場合には、例えば、第１及び第２の導波管によってスライド式導波管が構成されてもよい。

【0086】

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。

【符号の説明】

【0087】

１、２、１０２ 導波管装置
３ キャビティ
１０、３０、１３０ 第１の導波管
２０、４０、１４０ 第２の導波管
１１、３１、１１１、１３１ 入力側導波管
１２、３２、１３２ 第１のジョイント部
２１、４１、１４１ 第２のジョイント部
２２、４２、１２２、１４２ 出力側導波管
５１、５２、１５２ 操作部
６０ スペーサ
７０ マイクロ波発生器
１００ マイクロ波照射装置
１１０ 第３の導波管
１２０ 第４の導波管
１１２ 第３のジョイント部
１２１ 第４のジョイント部
１５３ 外側操作部
１５４ 内側操作部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】