特許 7296634 電磁波加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-15

(45)【発行日】2023-06-23

(54)【発明の名称】電磁波加熱装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/54 20060101AFI20230616BHJP

   H05B 6/78 20060101ALI20230616BHJP

【ＦＩ】

H05B6/54

H05B6/78 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020128953

(22)【出願日】2020-07-30

(65)【公開番号】P2022025839

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-01-31

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504293528

【氏名又は名称】ゼネラルソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100157428

【弁理士】

【氏名又は名称】大池 聞平

(74)【代理人】

【識別番号】110003155

【氏名又は名称】弁理士法人バリュープラス

(72)【発明者】

【氏名】渡部 創士

【審査官】土屋 正志

(56)【参考文献】

【文献】特表２００３－５１０４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０９７６７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ６／５４

Ｈ０５Ｂ ６／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波を利用して被加熱物を加熱する電磁波加熱装置であって、
所定の方向に隙間を空けて配列された３本以上の導体線路と、前記３本以上の導体線路の少なくとも一部に電磁波を供給するための入力部とを有する電界形成部と、
前記３本以上の導体線路に対して前記被加熱物が配置される側とは反対側に配置され、前記３本以上の導体線路の少なくとも一部に対面する接地電極と、
前記３本以上の導体線路が表側に積層され、前記接地電極が裏側に積層された基板とを備え、
前記電界形成部は、前記３本以上の導体線路の一部に前記入力部が導通し残りの導体線路が接地される、又は、前記３本以上の導体線路の全てに前記入力部が導通するように構成され、
前記電界形成部は、前記入力部に電磁波が入力される入力期間に、前記３本以上の導体線路の各々で電磁波による共振が生じて、前記３本以上の導体線路に沿って前記被加熱物を加熱するための強電界領域が形成されるように構成されている、電磁波加熱装置。

【請求項2】

前記電界形成部の表側において長尺の基材を搬送する搬送機構をさらに備え、
前記搬送機構により前記基材を搬送しながら、前記基材の表面上に設けられた被加熱物を加熱する、請求項１に記載の電磁波加熱装置。

【請求項3】

前記所定の方向に隣り合う導体線路間の距離は、該導体線路の線路幅の５倍以下である、請求項１又は２に記載の電磁波加熱装置。

【請求項4】

前記被加熱物は、所定の搬送方向に搬送され、
前記３本以上の導体線路は、前記搬送方向に配列されている、請求項１乃至３の何れか１つに記載の電磁波加熱装置。

【請求項5】

前記導体線路の配列方向に対し、各導体線路が斜めに延びている、請求項１乃至４の何れか１つに記載の電磁波加熱装置。

【請求項6】

前記３本以上の導体線路の配列領域は、平面視で帯状の領域であり、
前記３本以上の導体線路では、前記配列領域における幅方向の一端側に電磁波による定在波の腹部が形成される導体線路と、他端側に前記定在波の腹部が形成される導体線路とが交互に並ぶ、請求項１乃至５の何れかに記載の電磁波加熱装置。

【請求項7】

前記電界形成部では、４本以上の前記導体線路が、前記所定の方向に隙間を空けて配列され、
前記４本以上の導体線路では、電磁波による定在波の腹部となる導体線路の強電界箇所が、前記導体線路の配列方向に並ぶ強電界列が、２列以上形成される、請求項１乃至６の何れか１つに記載の電磁波加熱装置。

【請求項8】

前記電界形成部は、それぞれが前記導体線路に相当する複数の歯部を有する第１櫛歯電極と、それぞれが前記導体線路に相当する複数の歯部を有する第２櫛歯電極とを備え、
前記第１櫛歯電極及び前記第２櫛歯電極は、それぞれの歯部同士が隙間を空けて噛み合うように配置されている、請求項１乃至７の何れか１つに記載の電磁波加熱装置。

【請求項9】

前記３本以上の導体線路を囲うように設けられた筐体をさらに備え、
前記被加熱物は、前記筐体に形成された開口部、又は、前記筐体により形成された隙間を通じて、前記筐体内に出し入れ可能となっている、請求項１乃至８の何れか１つに記載の電磁波加熱装置。

【請求項10】

誘電体により構成され、前記３本以上の導体線路に対して前記被加熱物が配置される側を覆う被覆部材が設けられている、請求項１乃至９の何れか１つに記載の電磁波加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加熱物の加熱に用いられる電磁波加熱装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、食品の加熱など様々な用途に、誘電加熱方式の電磁波加熱装置が利用されている。電磁波加熱装置は、被加熱物に含まれる誘導体に対し電磁波を照射する。そうすると、電磁波による電界の作用により、誘導体における分子レベルのダイポールが振動し、その振動に伴う誘電損失により発熱が生じて、被加熱物が加熱される。また、誘電加熱方式以外の高周波加熱について、被加熱物に導体成分やイオン物質が含まれる場合には電流により生じる導電（ジュール）損失により、磁性成分が含まれる場合には磁性損失により、被加熱物が加熱される。

【0003】

特許文献１には、トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着する定着部材を誘電加熱する誘電加熱部が記載されている。この誘電加熱部は、定着部材の外周面又は／及び内周面に対向して、定着部材の誘電体の周囲に高周波電界を形成する少なくとも一対の棒状電極を備えている。棒状電極は、隣接する棒状電極との極性が異なるように配設されていて、電源から高周波電力が供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２９２６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１には、４０ＭＨｚの高周波を用いた実験結果が記載されている。この場合、高周波の波長は約７．５ｍとなる。このことから、特許文献１に記載の従来技術では、各棒状電極で高周波による共振を生じさせるものではなく、各棒状電極について長さ方向の電界は概ね均一になると考えられる。ここで、電界が強いほど、電磁波は被加熱物に吸収されやすくなり、被加熱物を効率的に加熱することができる。しかし、従来技術では、各棒状電極で概ね均一電界が形成される反面、電磁波が被加熱物に吸収されやすいレベルの強電界領域を形成するためには、棒状電極への投入電力を大きくする必要がある。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電磁波を利用して被加熱物を加熱する電磁波加熱装置について、電磁波が被加熱物に吸収されやすいレベルの強電界領域を低電力で形成可能に構成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の課題を解決するべく、第１の発明は、電磁波を利用して被加熱物を加熱する電磁波加熱装置であって、所定の方向に隙間を空けて配列された３本以上の導体線路と、３本以上の導体線路の少なくとも一部に電磁波を供給するための入力部とを有する電界形成部を備え、電界形成部は、入力部に電磁波が入力される入力期間に、３本以上の導体線路の各々で電磁波による共振が生じて、３本以上の導体線路に沿って被加熱物を加熱するための強電界領域が形成されるように構成されている。

【0008】

第２の発明は、第１の発明において、３本以上の導体線路に対して被加熱物が配置される側とは反対側に配置され、３本以上の導体線路の少なくとも一部に対面する接地電極をさらに備えている。

【0009】

第３の発明は、第１又は第２の発明において、所定の方向に隣り合う導体線路間の距離は、該導体線路の線路幅の５倍以下である。

【0010】

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、被加熱物は、所定の搬送方向に搬送され、３本以上の導体線路は、搬送方向に配列されている。

【0011】

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、導体線路の配列方向に対し、各導体線路が斜めに延びている。

【0012】

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、３本以上の導体線路の配列領域は、平面視で帯状の領域であり、３本以上の導体線路では、配列領域における幅方向の一端側に電磁波による定在波の腹部が形成される導体線路と、他端側に定在波の腹部が形成される導体線路とが交互に並ぶ。

【0013】

第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、電界形成部では、４本以上の導体線路が、所定の方向に隙間を空けて配列され、４本以上の導体線路では、電磁波による定在波の腹部となる導体線路の強電界箇所が、導体線路の配列方向に並ぶ強電界列が、２列以上形成される。

【0014】

第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、電界形成部は、それぞれが導体線路に相当する複数の歯部を有する第１櫛歯電極と、それぞれが導体線路に相当する複数の歯部を有する第２櫛歯電極とを備え、第１櫛歯電極及び第２櫛歯電極は、それぞれの歯部同士が隙間を空けて噛み合うように配置されている。

【0015】

第９の発明は、第１乃至第８の何れか１つの発明において、３本以上の導体線路を囲うように設けられた筐体をさらに備え、被加熱物は、筐体に形成された開口部、又は、筐体により形成された隙間を通じて、筐体内に出し入れ可能となっている。

【0016】

第１０の発明は、第１乃至第９の何れか１つの発明において、誘電体により構成され、３本以上の導体線路に対して被加熱物が配置される側を覆う被覆部材が設けられている。

【発明の効果】

【0017】

本発明では、電界形成部の入力部に電磁波が入力される入力期間に、電界形成部における３本以上の導体線路の各々で電磁波による共振が生じる。そのため、３本以上の導体線路に沿って形成される強電界領域は、電界強度が比較的高くなる。本発明によれば、共振が生じない場合に比べて、電磁波が被加熱物に吸収されやすいレベルの強電界領域を低電力で形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態１に係る電磁波加熱装置及び処理システムを斜め上から見た斜視図である。

【図2】図２は、電磁波加熱装置及び処理システムの側面図である。

【図3】図３は、電磁波加熱装置の上面図である。

【図4】図４は、実施形態１の変形例１に係る電磁波加熱装置の上面図である。

【図5】図５は、実施形態１の変形例２に係る電磁波加熱装置の上面図である。

【図6】図６（ａ）は、実施形態１の変形例３に係る電磁波加熱装置の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ断面図（横断面図）である。

【図7】図７は、実施形態１の変形例４に係る電磁波加熱装置の上面図である。

【図8】図８は、実施形態１の変形例５に係る電磁波加熱装置を斜め上から見た斜視図である。

【図9】図９は、実施形態１の変形例６に係る電磁波加熱装置の拡大上面図である。

【図10】図１０は、実施形態１の変形例７に係る電磁波加熱装置を斜め上から見た斜視図である。

【図11】図１１は、実施形態１の変形例８に係る電磁波加熱装置の側面図である。

【図12】図１２は、実施形態１の変形例９に係る電磁波加熱装置を斜め上から見た斜視図である。

【図13】図１３は、実施形態２に係る電磁波加熱装置の上面図である。

【図14】図１４は、実施形態３に係る電磁波加熱装置の上面図である。

【図15】図１５は、実施形態４に係る電磁波加熱装置の上面図である。

【図16】図１６は、実施形態５に係る電磁波加熱装置の上面図である。

【図17】図１７は、実施形態６に係る電磁波加熱装置の上面図である。

【図18】図１８（ａ）は、その他の実施形態に係る電磁波加熱装置の電界形成部について第１方向に切断した断面図であり、図１８（ｂ）は、別の形態の電界形成部の断面図であり、図１８（ｃ）は、さらに別の形態の電界形成部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態及び変形例は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【0020】

＜実施形態１＞
本実施形態は、電磁波を利用して被加熱物２０を加熱する電磁波加熱装置１０である。電磁波加熱装置１０は、誘電加熱方式の加熱装置である。電磁波加熱装置１０で利用される電磁波は、５０ＭＨｚ以上の高周波である。

【0021】

電磁波加熱装置１０で加熱される被加熱物２０は、高周波を吸収する物質（液体、固体など）を含み、シート状を呈する。被加熱物２０は、例えば接着剤である。被加熱物２０は、シート状で長尺の基材１１の表面に塗布や配置され、基材１１と共に所定の方向（図１に示す矢印の方向）に搬送されて、後述する強電界領域を通過する。その際、被加熱物２０は、高周波を吸収することで加熱される。なお、被加熱物２０は、シート状ではなくてもよく、ある程度の厚みがあってもよい。

【0022】

電磁波加熱装置１０は、基材１１を搬送する搬送機構１２と共に、搬送式の処理システムを構成している。搬送機構１２は、図２に示すように、複数対のローラ１３を用いて基材１１及び被加熱物２０を搬送する。以下では、被加熱物２０の搬送方向を「第１方向」と言い、第１方向に直交する方向を「第２方向」と言う（図１等参照）。また、電磁波加熱装置１０において、被加熱物２０が配置される側を「表側」と言い、その反対側を「裏側」と言う（図２参照）。

【0023】

電磁波加熱装置１０は、高周波を発振する発振器２１と、発振器２１から供給される高周波により強電界領域（高周波加熱領域）を形成する電界形成部２２と、平板状に形成されて電界形成部２２を支持する基板２３とを備えている。また、基板２３は、基板２３の表面に露出する誘電体層２４と、誘電体層２４の裏面に積層された接地電極層２５とを有する。

【0024】

電界形成部２２は、図３に示すように、発振器２１からの高周波が入力される入力部３０と、入力部３０に入力された高周波が供給される第１櫛歯電極３１と、接地電極層２５に電気的に接続された第２櫛歯電極３２とを備えている。入力部３０は、例えば同軸コネクタである。第１櫛歯電極３１は、高圧側の電極であり、複数の歯部３１ａを有する。第２櫛歯電極３２は、接地側の電極であり、複数の歯部３２ａを有する。第１櫛歯電極３１と第２櫛歯電極３２とは、同一平面内において、それぞれの歯部３１ａ，３２ａ同士が、隙間を空けて噛み合うように配置されている。電界形成部２２は、インターディジタル型の回路により構成されている。

【0025】

ここで、第１櫛歯電極３１の各歯部３１ａと第２櫛歯電極３２の各歯部３２ａは、本発明に係る導体線路に相当する。各歯部３１ａ，３２ａは、直線状の導体線路である。電界形成部２２では、多数の歯部３１ａ，３２ａが、所定の方向（第１方向）に隙間を空けて配列されている。多数の歯部３１ａ，３２ａが配列された領域（以下、「配列領域」と言う。）は、平面視で帯状の領域である。電界形成部２２では、多数の導体線路の一部である第１櫛歯電極３１に、入力部３０からの高周波が供給される。電界形成部２２では、入力部３０に高周波が入力される入力期間に、多数の歯部３１ａ，３２ａに沿って、被加熱物２０を加熱するための強電界領域が形成される。

【0026】

なお、本明細書において「多数」とは、５以上を意味している。但し、所定の方向に隙間を空けて配列される歯部（導体線路）３１ａ，３２ａの本数は、３本以上であればよい。また、図３に示す電界形成部２２のように、各櫛歯電極３１，３２が多数（５本以上）の歯部３１ａ，３２ａを有し、歯部３１ａ，３２ａの合計本数を１０本以上としてもよい。

【0027】

また、本実施形態では、電界形成部２２を構成する多数の導体線路について１つ置きに高周波が直接的に供給されるが、全ての導体線路に高周波が直接的に供給されるようにしてもよいし（後述の実施形態２等を参照）、多数の導体線路において２つ置きに高周波が直接的に供給されるようにしてもよい。

【0028】

図３に示す各櫛歯電極３１，３２について詳細に説明する。第１櫛歯電極３１は、誘電体層２４の表面に支持されている。第１櫛歯電極３１は、入力部３０から延びる基部線路３１ｂと、基部線路３１ｂに付け根が接続された多数の歯部３１ａとを備えている。基部線路３１ｂは、入力部３０から第２方向に延びて途中で折れ曲がり、折れ曲がり箇所から第１方向に真っすぐ延びている。多数の歯部３１ａは、互いに平行となるように基部線路３１ｂから突出している。多数の歯部３１ａは、第１方向に等間隔で配列されている。各歯部３１ａは、誘電体層２４の表面に沿って第２方向に延びており、基部線路３１ｂに直交している。

【0029】

第２櫛歯電極３１も、誘電体層２４の表面に支持されている。第２櫛歯電極３１は、基部線路３２ｂと、基部線路３２ｂに付け根が接続された多数の歯部３２ａとを備えている。基部線路３２ｂは、第１櫛歯電極３１の基部線路３１ｂに平行に延びている。基部線路３２ｂは、その一部が誘電体層２４の表面に積層され、基板２３の外周位置で折り曲げられている。基部線路３２ｂの残りの部分は、折り曲げ箇所から基板２３の側面に沿って裏側に延びて、接地電極層２５に接続されている。また、多数の歯部３２ａは、互いに平行となるように、基部線路３２ｂから第１櫛歯電極３１側に突出している。多数の歯部３２ａは、第１方向に等間隔で配列されている。各歯部３２ａは、誘電体層２４の表面に沿って第２方向に延びており、基部線路３２ｂに直交している。

【0030】

電界形成部２２は、上述の入力期間に、各導体線路３１ａ，３２ａで高周波による共振が同時に生じるように構成されている。具体的に、歯部３１ａの長さＬ１と歯部３２ａの長さＬ２とは、伝送される高周波の波長（電気長）をλとした場合に、式１を用いて設計される（ｎは自然数）。隣り合う歯部３１ａと歯部３２ａの合計長さは、２ｍ×λ／４で表される（ｍは自然数）。本実施形態では、歯部３１ａ，３２ａの長さＬ１，Ｌ２は、式１においてｎ＝１とした長さλ／４である。なお、第１櫛歯電極３１の各歯部３１ａと第２櫛歯電極３２の各歯部３２ａは、全て同じ長さであり、全て同じ線路幅であるが、長さ又は太さを互いに異ならせてもよい。
式１：Ｌ１＝Ｌ２＝λ×（２ｎ－１）／４

【0031】

電界形成部２２は、上述の入力期間に、第１方向に隣り合う導体線路３１ａ，３２ａの間で比較的強固な電界結合が生じるように構成されている。具体的に、電界形成部２２では、多数の歯部３１ａ，３２ａが第１方向に等間隔で配列され、第１方向に隣り合う歯部３１ａ，３２ａの距離（隙間の寸法）Ｇは、歯部３１ａ，３２ａの線路幅の５倍以下となっている。この距離Ｇは、歯部３１ａ，３２ａの線路幅の３倍以下としてもよいし、１倍以下としてもよい。なお、歯部３１ａ，３２ａの線路幅について、歯部３１ａの線路幅と歯部３２ａの線路幅が互いに異なる場合、歯部３１ａの線路幅と歯部３２ａの線路幅の平均値を採用する。この点は、後述する実施形態２～６において隙間Ｇの数値範囲を規定する導体線路の線路幅でも同じである。

【0032】

誘電体層２４は、セラミックなどの誘電体により構成されている。誘電体層２４の厚みは、例えば、全面に亘って一様である。誘電体層２４は、接地電極層２５に対し、第１櫛歯電極３１及び第２櫛歯電極３２を離間させている。

【0033】

接地電極層２５は、導体（例えば、金属板）により構成され、接地電位となっている。接地電極層２５は、多数の歯部３１ａ、３２ａの裏側に配置され、誘電体層２４を介して配列領域の歯部３１ａ、３２ａに対面している。接地電極層２５を設けることで、上述の入力期間では多数の歯部３１ａ、３２ａの表側のみに高周波が放射され、多数の歯部３１ａ、３２ａの表側近傍に強電界領域が形成される。強電界領域では、被加熱物２０の導電成分又はイオン物質は導電損失により加熱され、磁性成分は磁性損失により加熱され、誘電成分は誘電損失により加熱される。接地電極層２５は、多数の歯部３１ａ、３２ａの一部に対面する平面寸法としてもよい。

【0034】

［処理システムの動作］
電磁波加熱装置１０を含めた処理システムの動作について説明を行う。処理システムの電源をＯＮにすると、電磁波加熱装置１０及び搬送機構１２の各電源がＯＮになる。これにより、搬送機構１２により基材１１が第１方向に搬送されると共に、発振器２１から高周波が発振される。なお、基材１１は、被加熱物２０側の面を表側（図２において上側）に向けて、多数の歯部３１ａ，３２ａの表側近傍を搬送される。なお、基材１１は、被加熱物２０側の面を裏側に向けて搬送してもよい。

【0035】

電磁波加熱装置１０では、発振器２１から出力された高周波が、第１櫛歯電極３１の各歯部３１ａに供給される。第１櫛歯電極３１では、上述したように、各歯部３１ａの長さがλ／４である。そのため、第１櫛歯電極３１の各歯部３１ａでは、高周波による共振が生じ、各歯部３１ａの先端が、高周波による定在波の腹部となる。

【0036】

また、上述したように、第１櫛歯電極３１と第２櫛歯電極３２の間では、比較的強固な電界結合が生じる。これにより、第２櫛歯電極３２の各歯部３２ａでは、高周波による共振が生じ、各歯部３２ａの先端が、高周波による定在波の腹部となる。また、第１櫛歯電極３１と第２櫛歯電極３２の隙間の電界強度は比較的強くなる。

【0037】

多数の歯部３１ａ，３２ａの表側には、基材１１及び被加熱物２０の搬送路を含むように、強電界領域が形成される。強電界領域を通過する被加熱物２０は、誘電成分や導電成分などが高周波により加熱される。これにより、被加熱物２０は昇温を経て、所望の物理／化学変化（重合、アニール、乾燥、硬化等）が生じる。

【0038】

［実施形態１の効果等］
本実施形態では、高周波の入力期間に、電界形成部２２における各歯部３１ａ，３２ａで高周波による共振が生じる。多数の歯部３１ａ，３２ａに沿って形成される強電界領域は、電界強度が比較的高くなる。本実施形態によれば、共振が生じない場合に比べて、高周波が被加熱物２０に吸収されやすいレベルの強電界領域を低電力で形成することができる。

【0039】

また、本実施形態では、電界形成部２２では、多数の歯部３１ａ，３２ａが所定の方向に隙間を空けて配列され、第１方向に隣り合う歯部３１ａ，３２ａの距離Ｇは歯部３１ａ，３２ａの線路幅の５倍以下である。そのため、隣り合う歯部３１ａ，３２ａの間では、比較的強い電界結合が生じる。また、隣り合う歯部３１ａと歯部３２ａでは、定在波の腹部となる先端と、定在波の節部となる付け根とが、互いに近接している。そのため、隣り合う歯部３１ａ，３２ａの隙間における電界強度が比較的高くなる。多数の歯部３１ａ，３２ａの配列領域では強電界領域の面積が広くなり、被加熱物２０に対し、平行で厚みが薄い強電界領域が形成される。

【0040】

ここで、被加熱物２０がシート状で、体積の割に表面積が大きい場合、高周波加熱時の放熱量が大きく、被加熱物２０を昇温させることが容易ではない。本実施形態では、多数の歯部３１ａ，３２ａの配列領域において、被加熱物２０に対し、平行で厚みが薄い強電界領域が形成される。そして、この強電界領域では、多くの電気力線がシート状の被加熱物２０に平行となるため、被加熱物２０に高周波のエネルギーを集中させることができ、被加熱物２０を効率的に昇温及び物理／化学反応を生じさせることができる。また、歯部３１ａ，３２ａの配列領域では、隣り合う歯部３１ａ，３２ａの隙間でも電界強度が比較的高く、被加熱物２０の加熱を連続的に行うことができ、体積の割に表面積が大きい被加熱物２０を効果的に昇温させることができる。

【0041】

また、本実施形態では、多数の歯部３１ａ，３２ａの配列領域（帯状の領域）における幅方向の一端側に高周波による定在波の腹部が形成される歯部３１ａと、他端側に定在波の腹部が形成される歯部３２ａとが交互に並ぶ。これにより、定在波の腹部となる各歯部３１ａ，３２ａの強電界箇所が第１方向に並ぶ強電界列が、２列形成される。そのため、被加熱物２０には幅方向の両側から強い電界が作用することになり、平面視における被加熱物２０の加熱度合いを均一化することができる。

【0042】

＜実施形態１の変形例１＞
本変形例では、図４に示すように、各歯部３１ａ，３２ａが、歯部３１ａ，３２ａの配列方向（第１方向）に対し斜めに延びている。

【0043】

具体的に、第１櫛歯電極３１では、第１方向に延びる基部線路３１ｂに対し、各歯部３１ａが斜めに延びている。第２櫛歯電極３２では、第１方向に延びる基部線路３２ｂに対し、各歯部３２ａが斜めに延びている。第１櫛歯電極３１の各歯部３１ａと第２櫛歯電極３２の各歯部３２ａとは、互いに平行である。

【0044】

また、歯部３１ａ，３２ａの長さは、実施形態１と同様に、伝送される高周波の波長（電気長）をλとした場合に、λ／４に設計される。各歯部３１ａ，３２ａでは、高周波による共振が生じ、先端が高周波の腹部となる。

【0045】

ここで、図１の被加熱物２０に比べて被加熱物２０の幅を狭くする場合は、被加熱物２０の幅が、歯部３１ａ，３２ａの長さに比べて短くなり、また強電界領域の幅に比べて狭くなる。被加熱物２０は各歯部３１ａ，３２ａの先端から内側に離れ、各歯部３１ａ，３２ａの先端の電界は被加熱物２０に作用しにくくなる。その結果、被加熱物２０に吸収されない高周波のエネルギーが増える。

【0046】

それに対し、本変形例では、被加熱物２０の幅が歯部３１ａ，３２ａの長さに比べて短い場合であっても、各歯部３１ａ，３２ａを斜めにすることで、被加熱物２０の幅に合わせて強電界領域の幅を調整することができる。そのため、被加熱物２０の加熱に高周波のエネルギーを有効利用することができる。

【0047】

なお、後述の変形例２～変形例９、実施形態２～６、及び、その他の実施形態において、本変形例のように各歯部３１ａ，３２ａの延伸方向を第１方向に対し斜めにする構成と、実施形態１のように各歯部３１ａ，３２ａの延伸方向を第１方向に直交させる構成との何れを採用してもよい。

【0048】

＜実施形態１の変形例２＞
本変形例では、図５に示すように、第１櫛歯電極３１の歯部３１ａの長さＬ１が、第２櫛歯電極３２の歯部３２ａの長さＬ２に比べて長い。第１櫛歯電極３１の歯部３１ａの長さＬ１は、式２を用いて設計され、第２櫛歯電極３２の歯部３２ａの長さＬ２は、式３を用いて設計される（ｎ_１，ｎ_２はともに自然数であり、ｎ_１＞ｎ_２の関係が成立する）。図５では、歯部３１ａの長さＬ１は「λ×３／４」であり、歯部３２ａの長さＬ２は「λ／４」である。
式２：Ｌ１＝λ×（２ｎ_１－１）／４
式３：Ｌ２＝λ×（２ｎ_２－１）／４

【0049】

本変形例では、第１櫛歯電極３１の各歯部３１ａにおいては、付け根からλ／４離れた位置と先端との２箇所が、定在波の腹部となる。一方、第２櫛歯電極３２の各歯部３２ａでは、先端の１箇所が、定在波の腹部となる。そのため、電界形成部２２では、３列の強電界列が形成される。なお、図５とは逆に、第２櫛歯電極３２の歯部３２ａの長さＬ２が、第１櫛歯電極３１の歯部３１ａの長さＬ１に比べて長くなるようにしてもよい。

【0050】

＜実施形態１の変形例３＞
本変形例では、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、基板２３において多数の歯部３１ａ，３２ａの配列領域の裏側の誘電体層２４をなくしている。配列領域の裏側では、誘電体層２４に略矩形状の開口部（凹部）２４ａが形成されている。接地電極層２５は、開口部２４ａ内の空気（誘電体）を介して、各歯部３１ａ，３２ａに対面する。

【0051】

本変形例によれば、誘電体層２４が低誘電率の空気に置き換わることで、基板２３における誘電損失を削減することができ、被加熱物２０の加熱効率が向上する。

【0052】

＜実施形態１の変形例４＞
本変形例では、図７に示すように、変形例３について、基板２３における誘電体層２４の面積をさらに減らしている。基板２３では、第１櫛歯電極３１の基部線路３１ｂの裏側及びその近傍と、第２櫛歯電極３２の基部線路３２ｂの裏側及びその近傍だけに、誘電体層２４が設けられている。本変形例によれば、基板２３における誘電損失をさらに削減することができる。

【0053】

＜実施形態１の変形例５＞
本変形例では、図８に示すように、第１櫛歯電極３１及び第２櫛歯電極３２の多数の歯部３１ａ，３２ａに対し被加熱物２０が配置される側（表側）を覆う被覆部材２６が設けられている。被覆部材２６は、板状の誘電体により構成されている。これにより、第１櫛歯電極３１と第２櫛歯電極３２の隙間に異物が侵入することを抑制することができる。

【0054】

また、本変形例では、第１櫛歯電極３１及び第２櫛歯電極３２を囲うように筐体２８が設けられている。筐体２８は、下方が開放された箱状に形成され、基板２３の表面を覆うように設けられている。筐体２８は、基材１１及び被加熱物２０が通過する箇所に、基板２３との間に隙間２８ａが形成されるように設けられている。なお、筐体２８に開口部（例えば、横長のスリット）を形成して、その開口部に基材１１及び被加熱物２０を通過させるようにしてもよい。

【0055】

＜実施形態１の変形例６＞
本変形例では、図９に示すように、第２櫛歯電極３２の位置を第１方向に少しスライドさせている。電界形成部２２では、隣り合う歯部３１ａ，３２ａの隙間が狭い箇所と、隙間が広い箇所とが交互に並ぶ。これにより、各歯部３１ａ，３２ａにおける共振周波数を調節することができる。

【0056】

＜実施形態１の変形例７＞
本変形例では、図１０に示すように、基板２３の接地電極層２５上に、誘電体層を構成する複数の支持板２４が設けられている。各支持板２４は、例えば円板状に形成されている。各支持板２４は、第１櫛歯電極３１を支持する。本変形例によれば、基板２３における誘電損失を削減することができる。

【0057】

また、基部線路３１ｂは、各支持板２４に重なる位置が、支持板２４の形状に合わせて膨らんだ幅広部４０となっている。幅広部４０は円形である。この場合、接地電極層２５に対して基部線路３１ｂ及び支持板２４を固定する際、接地電極層２５の表面に支持板２４及び幅広部４０を重ねた状態で、幅広部４０の表面から接地電極層２５に向けてネジ止めを行う。なお、図１０では第２櫛歯電極３２の記載を省略している。第２櫛歯電極３２についても、第１櫛歯電極３１と同様に、複数の支持板２４により支持するようにしてもよく、また幅広部４０を設けてもよい。

【0058】

＜実施形態１の変形例８＞
本変形例では、図１１に示すように、入力部３０が基板２３の裏側に設けられている。具体的に、入力部３０は、基板線路３１ｂのうち多数の歯部３１ａが接続されていない端部側の部分の裏側に配置され、その端部側の部分に接続されている。また、基板線路３１ｂにおける入力部３０の接続箇所は、支持板２４に支持されている。

【0059】

本変形例によれば、基材１１が幅広である場合であっても、入力部３０が基材１１に覆われることがなく、入力部３０へのアクセスが容易である。また、基板２３の表側に入力部３０が突出することはないため、入力部３０が基材１１に干渉することはなく、幅広の基材１１を使用することができる。

【0060】

＜実施形態１の変形例９＞
本変形例では、図１２に示すように、基板２３の表面において、第１櫛歯電極３１の基部線路３１ｂの外側に、基部線路３１ｂに沿って多数のグランドピン２９が設けられている。各グランドピン２９は、接地電極層２５に接触している。本変形例によれば、配列領域の幅方向における高周波の漏洩を抑制することができる。なお、第２櫛歯電極３２の基部線路３２ｂの外側に、多数のグランドピン２９を設けてもよい。

【0061】

＜実施形態２＞
本実施形態は、実施形態１と同様に、搬送式の処理システムを構成する電磁波加熱装置１０である。以下では、実施形態１とは異なる点を中心に説明を行う。

【0062】

本実施形態では、電界形成部２２が、図１３に示すように、第１櫛歯電極４１と、第１櫛歯電極４１に隙間を空けて噛み合う第２櫛歯電極４２とが設けられた閉回路である。電界形成部２２は、第１櫛歯電極４１及び第２櫛歯電極４２に加えて、第１方向における配列領域の一端側で第１櫛歯電極４１と第２櫛歯電極４２を接続する第１接続線路５１と、他端側で第１櫛歯電極４１と第２櫛歯電極４２を接続する第２接続線路５２とを備えている。

【0063】

また、入力部３０が、第１接続線路５１を支持する誘電体層２４の裏側に設けられて、第１接続線路５１に接続されている。電界形成部２２では、第１櫛歯電極４１及び第２櫛歯電極４２の両方に高周波が直接的に供給される。なお、入力部３０を２箇所設けてもよい。この場合、もう一方の入力部３０は、例えば第２接続線路５２に接続する。

【0064】

第１櫛歯電極４１は、複数の歯部４１ａを有する。第２櫛歯電極４２も、複数の歯部４２ａを有する。第１櫛歯電極４１と第２櫛歯電極４２とは、同一平面内において、それぞれの歯部４１ａ，４２ａ同士が、隙間を空けて互いに噛み合うように配置されている。第１櫛歯電極４１及び第２櫛歯電極４２は、両方の櫛歯電極４１，４２が高圧側電極となる点で、実施形態１の第１櫛歯電極３１及び第２櫛歯電極３２とは相違するが、実施形態１又は変形例１の第１櫛歯電極３１及び第２櫛歯電極３２と同じ形状および寸法にすることができる。

【0065】

第１櫛歯電極４１の各歯部４１ａと第２櫛歯電極４２の各歯部４２ａは、本発明に係る導体線路に相当する。電界形成部２２では、多数の歯部４１ａ，４２ａが第１方向に等間隔で配列されている。

【0066】

本実施形態では、実施形態１と同様に、高周波の入力期間に、各歯部４１ａ，４２ａで高周波による共振が生じる。また、第１方向に隣り合う歯部４１ａ，４２ａの距離Ｇは歯部４１ａ，４２ａの線路幅の５倍以下であり、隣り合う導体線路４１ａ，４２ａの間で比較的強い電界結合が生じる。そのため、多数の歯部４１ａ，４２ａに沿って強電界領域が形成される。なお、第１方向に隣り合う歯部４１ａ，４２ａの距離Ｇは、歯部４１ａ，４２ａの線路幅の３倍以下にしてもよいし、１倍以下にしてもよい。また、本実施形態について、上述の変形例２～９の構成を採用してもよい。

【0067】

＜実施形態３＞
本実施形態は、実施形態１と同様に、搬送式の処理システムを構成する電磁波加熱装置１０である。以下では、実施形態１とは異なる点を中心に説明を行う。

【0068】

本実施形態は、電界形成部２２が、図１４に示すように、ミアンダ回路（ミアンダ配線パターン）により構成されている。具体的に、電界形成部２２は、第２方向に延びる直線線路４６と、直線線路４６の端部に連続する折り返し部４７とが交互に設けられることで、所定の帯状領域内において複数回蛇行する回路が構成されている。電界形成部２２は、互いに同じ長さに形成された多数の直線線路４６を有する。各直線線路４６は、本発明に係る導体線路に相当する。電界形成部２２では、多数の直線線路４６が第１方向に等間隔で配列されている。直線線路４６の長さは、λ×（２ｎ－１）／４に設計される（ｎは自然数）。なお、直線線路４６の本数は３本以上であればよい。

【0069】

また、電界形成部２２では、多数の直線線路４６のうち、第１方向において最も端の直線線路４６に、入力部３０から延びる基部線路４８が接続されている。なお、実施形態２と同様に、入力部３０を２箇所にしてもよい。

【0070】

本実施形態では、高周波の入力期間に、各直線線路４６で高周波による共振が生じる。また、第１方向に隣り合う直線線路４６の距離Ｇは、直線線路４６の線路幅の５倍以下であり、隣り合う直線線路４６の間で比較的強い電界結合が生じる。そのため、多数の直線線路４６に沿って強電界領域が形成される。なお、第１方向に隣り合う直線線路４６の距離Ｇは、直線線路４６の線路幅の３倍以下にしてもよいし、１倍以下にしてもよい。

【0071】

＜実施形態４＞
本実施形態は、実施形態１と同様に、搬送式の処理システムを構成する電磁波加熱装置１０である。以下では、実施形態１とは異なる点を中心に説明を行う。

【0072】

本実施形態では、電界形成部２２が、図１５に示すように、互いに同じ長さに形成された多数の渦巻き状線路６０を備えている。各渦巻き状線路６０は、本発明に係る導体線路に相当する。電界形成部２２では、多数の渦巻き状線路６０が第１方向に等間隔で配列されている。渦巻き状線路６０の長さは、λ×（２ｎ－１）／４に設計される（ｎは自然数）。なお、渦巻き状線路６０の本数は３本以上であればよい。また、図１５では、渦巻き状線路６０を含む導体部分にハッチングを付けている。

【0073】

電界形成部２２は、多数の渦巻き状線路６０に加え、互いに間隔を空けて平行に配置された第１基部線路６１と第２基部線路６２を備えている。電界形成部２２では、付け根が第１基部線路６１に接続された渦巻き状線路６０と、付け根が第２基部線路６２に接続された渦巻き状線路６０とが交互に並ぶ。

【0074】

基板２３では、第１方向における一方の端部に第１入力部３０ａが、他方の端部に第２入力部３０ｂが設けられている。各入力部３０ａ，３０ｂには、発振器２１から出力された高周波が入力される。各入力部３０ａ，３０ｂは、第１基部線路６１及び第２基部線路６２にそれぞれ接続されている。

【0075】

本実施形態では、高周波の入力期間に、各渦巻き状線路６０で高周波による共振が生じ、渦巻き状線路６０の内側の線路間で強い電界結合が生じる。また、第１方向に隣り合う渦巻き状線路６０の距離Ｇは、各渦巻き状線路６０の線路幅の５倍以下であり、隣り合う渦巻き状線路６０の間でも比較的強い電界結合が生じる。そのため、多数の渦巻き状線路６０に沿って強電界領域が形成される。なお、第１方向に隣り合う渦巻き状線路６０の距離Ｇは、渦巻き状線路６０の線路幅の３倍以下にしてもよいし、１倍以下にしてもよい。

【0076】

＜実施形態５＞
本実施形態は、実施形態１と同様に、搬送式の処理システムを構成する電磁波加熱装置１０である。以下では、実施形態１とは異なる点を中心に説明を行う。

【0077】

本実施形態は、電界形成部２２が、図１６に示すように、１本の基部線路８０と、付け根が基部線路８０に接続された多数の分岐型線路８１とを備えている。各分岐型線路８１は、途中で２手に分岐し、分岐箇所から先端側が渦巻状に形成されている。各分岐型線路８１は、互いに同じ形状及び寸法である。各分岐型線路８１は、本発明に係る導体線路に相当する。電界形成部２２では、第２方向における基部線路８０の片側で、多数の分岐型線路８１が第１方向に等間隔で配列され、基部線路８０のもう片側でも、複数の分岐型線路８１が第１方向に等間隔で配列されている。分岐型線路８１は、付け根から分岐後の各先端までの長さが、λ×（２ｎ－１）／４に設計される（ｎは自然数）。なお、基部線路８０の片側における分岐型線路８１の本数は３本以上であればよい。また、図１６では、基部線路８０及び分岐型線路８１を含む導体部分にハッチングを付けている。

【0078】

電界形成部２２では、第１方向における基部線路８０の両側に、入力部３０ａ，３０ｂがそれぞれ接続されている。各入力部３０ａ，３０ｂには、発振器２１から出力された高周波が入力される。

【0079】

本実施形態では、高周波の入力期間に、各分岐型線路８１で高周波による共振が生じ、各分岐型線路８１の内側の線路間で強い電界結合が生じる。また、第１方向に隣り合う分岐型線路８１の距離Ｇは、分岐型線路８１の線路幅の５倍以下であり、隣り合う分岐型線路８１の間で比較的強い電界結合が生じる。そのため、多数の分岐型線路８１に沿って強電界領域が形成される。なお、第１方向に隣り合う分岐型線路８１の距離Ｇは、分岐型線路８１の線路幅の３倍以下にしてもよいし、１倍以下にしてもよい。

【0080】

＜実施形態６＞
本実施形態は、実施形態１と同様に、搬送式の処理システムを構成する電磁波加熱装置１０である。以下では、実施形態１とは異なる点を中心に説明を行う。

【0081】

本実施形態は、電磁波加熱装置１０が、図１７に示すように、それぞれに入力部３０が接続された複数の電界形成部２２を備えている。複数の電界形成部２２は、第１方向に間隔を空けて配列されている。また、各電界形成部２２は、第２方向に隙間を空けて配列された３本以上の直線線路３８を有する。直線線路３８の長さは、λ×（２ｎ－１）／４に設計される（ｎは自然数）。なお、各電界形成部２２における直線線路３８の本数は３本以上であればよい。また、第２方向に隣り合う直線線路３８の距離Ｇについて、直線線路３８の線路幅の５倍以下としているが、３倍以下にしてもよいし、１倍以下にしてもよい。また、図１７では、電界形成部２２は、上述のミアンダ回路であるが、それ以外の回路を採用してもよい。

【0082】

本実施形態では、各入力部３０に高周波が入力される期間に、各電界形成部２２において各直線線路３８で高周波による共振が生じ、第２方向に隣り合う直線線路３８の間で比較的強い電界結合が生じる。そのため、各電界形成部２２で、多数の直線線路３８に沿って強電界領域が形成される。

【0083】

［その他の実施形態］
上述の実施形態では、本発明に係る導体線路３６の断面形状が略矩形であるが、図１８（ａ）に示すように、断面視において導体線路３６に曲面部３７を設けてもよい。なお、図１８（ａ）に示す導体線路３６は、実施形態１の歯部３１ａ，３２ａ、実施形態２の歯部４１ａ，４２ａ、実施形態３の直線線路４６、実施形態４の渦巻き状線路６０、実施形態５の分岐型線路８１、実施形態６の直線線路３８に相当する。この点は、図１８（ｂ）～図１８（ｃ）も同じである。ここで、導体線路３６の断面形状が略矩形である場合、高周波電力を増大させると、導体線路３６の間で放電が生じて、基材１１が損傷する虞がある。それに対し、導体線路３６に曲面部３７を設けることで、導体線路３６の間で放電が生じることを抑制することができる。なお、図１８（ａ）では導体線路３６の裏側（基板２３側）に曲面部３７を設けたが、導体線路３６の表側に曲面部３７を設けても良い。また、導体線路３６の断面形状は、角がない断面形状（例えば円形又は楕円形）としても良い。

【0084】

上述の実施形態１の変形例３、４では、多数の歯部３１ａ，３２ａの配列領域の裏側で接地電極層２５が露出しているが、図１８（ｂ）に示すように、接地電極層２５の表側に誘電体板３９を設けてもよい。これにより、高周波エネルギーの一部が誘電体板３９に吸収されるため、導体線路３６の間で放電が生じることを抑制することができる。

【0085】

上述の実施形態では、各導体線路３６が露出しているが、図１８（ｃ）に示すように、樹脂又はセラミックなどの誘電体４５により、導体線路３６を被覆してもよい。この場合も、導体線路３６の間で放電が生じることを抑制することができる。

【0086】

上述の実施形態では、電界形成部２２の表側だけで被加熱物２０の加熱を行ったが、基板２３を設けずに、電界形成部２２の裏側でも被加熱物２０の加熱を行うようにしてもよい。

【0087】

上述の実施形態において、電磁波加熱装置１０は、基材１１上における液体あるいは固体の被加熱物２０の加熱を目的とせずに、単に基材１１そのものの加熱を目的とした装置であってもよい。また、電磁波加熱装置１０は、被加熱物２０の搬送を行うことなく、被加熱物２０の加熱を行うものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本発明は、被加熱物の加熱に用いられる電磁波加熱装置等に適用可能である。

【符号の説明】

【0089】

１０ 電磁波加熱装置
１１ 基材
１２ 搬送機構
２０ 被加熱物
２２ 電界形成部
２３ 基板
２４ 誘電体層
２５ 接地電極層
３０ 入力部
３１ 第１櫛歯電極
３１ａ 歯部（導体線路）
３２ 第２櫛歯電極
３２ａ 歯部（導体線路）

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】