マイクロ波を用いた誘電加熱装置
【課題】エネルギー効率に優れ、加熱対象物に対して簡単な構造で効率よく加熱することができる。
【解決手段】誘電加熱装置１は、断面形状が楕円形をなす空胴部２を有する空胴体３と、空胴部２の内部にマイクロ波Ｍを供給するための発振器４と、一端が発振器４に接続されていて他端が空胴部２に連通して設けられた導波管５と、空胴部２の外周の一部に開口して形成された開口部６とを備え、空胴部２において、マイクロ波Ｍの電界の向きが空胴部２の断面に対して直交する方向の厚さ方向に一致するとともに、楕円短軸ｙ付近にマイクロ波Ｍのエネルギーが集中する共振による電磁界集中領域Ｔを形成することで、発振器４から発振されるマイクロ波Ｍが導波管５を介して空胴体３内（空胴部２）に伝達され、空胴体３の開口部６から加熱対象物Ｋに向けてマイクロ波Ｍを放射する構成とした。
【解決手段】誘電加熱装置１は、断面形状が楕円形をなす空胴部２を有する空胴体３と、空胴部２の内部にマイクロ波Ｍを供給するための発振器４と、一端が発振器４に接続されていて他端が空胴部２に連通して設けられた導波管５と、空胴部２の外周の一部に開口して形成された開口部６とを備え、空胴部２において、マイクロ波Ｍの電界の向きが空胴部２の断面に対して直交する方向の厚さ方向に一致するとともに、楕円短軸ｙ付近にマイクロ波Ｍのエネルギーが集中する共振による電磁界集中領域Ｔを形成することで、発振器４から発振されるマイクロ波Ｍが導波管５を介して空胴体３内（空胴部２）に伝達され、空胴体３の開口部６から加熱対象物Ｋに向けてマイクロ波Ｍを放射する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波のエネルギーを与えることで加熱対象物を加熱するためのマイクロ波を用いた誘電加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アスファルト舗装の補修工事等では、アスファルト混合物を溶解したり、アスファルト舗装表面に撒かれた溶剤を速く揮発させるために、アスファルト舗装表面を広い面積にわたって加熱することが行われている。このような加熱方法として、重油等を燃焼させたバーナによる加熱方式が一般的であるが、間接加熱であることから、加熱効率が低く、且つ過熱によるアスファルトの劣化が問題となっている。
【０００３】
一方、骨材に含まれる水分を利用したマイクロ波加熱による加熱方法も提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。このマイクロ波加熱では、マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を導波管を介して放射させ、その放射させたマイクロ波によって加熱対象物を加熱する構成となっている。この場合、直接加熱であることから効率が高く、アスファルト自身がマイクロ波によってほとんど加熱されないことから、アスファルトの加熱溶解時に過熱による劣化の発生が抑えられるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０３４０８号公報
【特許文献２】特開平９−１８９００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のマイクロ波加熱による加熱方式では、以下のような問題があった。
すなわち、マイクロ波加熱ではエネルギー効率を高くする観点から、電磁界分布が明確で単純な形になる共振状態を利用することが期待されるが、加熱対象物が存在してなおこの共振状態を維持することは困難な課題であり、実際の加熱方式として採用されることは少ない。そのため、従来提案されているマイクロ波加熱装置にあっては、導波管から直接マイクロ波を放射させる構成であり、上述したような共振状態を利用してマイクロ波を加熱対象物に対して放射する構成ではなく、マイクロ波を使用した誘電加熱の利点を十分に発揮されていない現状があり、よりエネルギー効率の高い加熱方法が求められており、その点で改良の余地があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、エネルギー効率に優れ、加熱対象物に対して簡単な構造で効率よく加熱することができるマイクロ波を用いた誘電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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、加熱対象物にマイクロ波のエネルギーを与えて加熱するマイクロ波を用いた誘電加熱装置であって、断面形状が楕円形又は円形をなす空胴部を有する空胴体と、空胴部に導波管を介してマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、空胴部の短軸付近の周の一部に形成された開口部とを備え、空胴部は、マイクロ波の電界の向きが空胴部の断面に対して直交する方向の厚さ方向に一致するとともに、短軸付近にマイクロ波のエネルギーが集中する共振状態を形成する構成とされたことを特徴としている。
【０００８】
本発明では、空胴部を楕円形断面又は円形断面とし、且つ空胴部内におけるマイクロ波の電界の向きを空胴部の断面に対して直交する方向の厚さ方向に一致させた構成であるので、空胴部の短軸付近に電磁波を集中させ、好適な電磁界集中領域を形成することができる。つまり、空胴部の短軸付近に電磁界のエネルギーを集中させやすい構造となり、好適で且つ堅固な場をなす電磁界集中領域を形成することができる。そして、空胴部に形成された安定した電磁界を崩さない位置に開口部を設けることで、その空胴部から一定強度のマイクロ波を開口部から外部へ放射させることができ、マイクロ波供給の安定性を確保することでき、加熱対象物を効率よく加熱することができる。しかも、開口部を備え空胴部を有する空胴体を導波管に装備するといった簡単な構造により実現することができる。
【０００９】
また、誘電加熱装置を横移動させることで、開口部の位置を移動させることができ、これにより所定面積の加熱領域全体にわたって加熱することが可能となる。例えば、加熱対象物がアスファルト混合物である場合には、マイクロ波によって内部の水分や骨材が直接加熱されることでその周囲のアスファルトも間接的に加熱され、アスファルト混合物を溶融することができる。そのため、アスファルト自体の過熱による熱劣化を防ぐことが可能となり、マイクロ波加熱における直接加熱の特性を効果的に発揮することができる。
【００１０】
また、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、空胴部の断面形状は、楕円形であることが好ましい。
本発明では、とくに短軸長と長軸長の比率を１：√２とした楕円形断面とすることで、ファブリ・ペロ共振器を模擬することができ、好適で且つ堅固な場をなす電磁界集中領域を形成することができる。
【００１１】
また、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、開口部は、短軸から周方向の一方に向けてマイクロ波の波長で略半波長以上、離れた位置に設けられていることが好ましい。
本発明では、開口部を短軸から周方向の一方に向けてマイクロ波の波長で略半波長以上離れた位置とすることで、空胴部内の短軸付近に形成されるマイクロ波の電磁界分布に乱れを生じさせることなく、エネルギーが集中した状態で安定したモードを維持することができ、これにより開口部から加熱に有効なマイクロ波の放射を行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、開口部は、空胴部の周方向に延びる開口幅がマイクロ波の波長で略１波長であることが好ましい。
本発明では、短軸から周方向の一方に向けてマイクロ波の波長で略半波長から略１．５波長の間に開口部を配置することで、空胴部内の電磁界分布を安定状態に保ち、且つより加熱に有効なマイクロ波を開口部から放射することができる。
【００１３】
また、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、空胴体には、開口部を加熱対象物に当接させた状態で、その当接部の周囲を覆う遮蔽部材が設けられていてもよい。
この場合、開口部から放射される加熱対象物に対して供給されるマイクロ波が遮蔽部材によって遮蔽されるから、マイクロ波の空気中への漏出を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のマイクロ波を用いた誘電加熱装置によれば、空胴部の短軸付近にマイクロ波のエネルギーを集中させ、好適な電磁界集中領域を形成するとともに、空胴部に形成された安定した電磁界を崩さない位置に開口部を設けることで、その空胴部から一定強度のマイクロ波を開口部から加熱対象物に向けて放射させることができ、マイクロ波の供給の安定性を確保することで加熱対象物を簡単な構造で効率よく加熱することができ、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による誘電加熱装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す誘電加熱装置の破断断面図である。
【図３】実施例１による誘電加熱装置における空胴部内に形成されるマイクロ波の電磁界分布を示す写真である。
【図４】実施例１の試験３におけるアスファルト舗装の表面温度分布を示す写真である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、実施例２における供試体の表面温度分布を示す写真である。
【図６】本実施の形態の変形例による電磁界分布を示す図である。
【図７】本実施の形態の変形例による誘電加熱装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態によるマイクロ波を用いた誘電加熱装置について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示す誘電加熱装置１は、マイクロ波のエネルギーを加熱対象物Ｋ（図２参照）に与えて加熱溶融するためのものである。加熱対象物Ｋとしては、例えば既設のアスファルト舗装体の表層を構成するアスファルト混合物が挙げられ、加熱対象物Ｋを現場で再生処理する施工等が適用対象となる。つまり、加熱対象物Ｋの要補修箇所に誘電加熱装置１を持ち込み、その現場において再生処理を行う際に用いられる。
【００１８】
図２に示すように、誘電加熱装置１は、断面形状が楕円形をなす空胴部２を有する空胴体３と、空胴部２の内部にマイクロ波Ｍを供給するためのマイクロ波発振器（以下、単に「発振器４」という）と、一端が発振器４に接続されていて他端が空胴部２に連通して設けられた導波管５と、空胴部２の外周の一部に開口して形成された開口部６とを備えて概略構成されている。すなわち、発振器４から発振されるマイクロ波Ｍが導波管５を介して空胴体３内（空胴部２）に伝達され、さらに空胴体３の開口部６から加熱対象物Ｋに向けてマイクロ波Ｍを放射するように構成されている。
ここで、楕円形状をなす空胴部２において、楕円中心Ｏを通る楕円短軸を符号ｙとし、同じく楕円長軸を符号ｘとして以下説明する。
【００１９】
発振器４は、例えば１ｋＷの電源により周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍを発振させ、そのエネルギーを導波管５を通じて空胴部２の内部に伝達するためのものである。
【００２０】
導波管５は、スタブ整合器を含むものが採用されている。そして、この導波管５の空胴部２に対する取付け位置は、楕円形断面をなす空胴部２の楕円短軸ｙ付近にマイクロ波Ｍのエネルギーが集中する状態において、電界強度が強い部分（後述する電磁界集中領域Ｔに相当）を避けた位置であって、空胴部２の楕円中心Ｏを挟んで開口部６に対してほぼ対称の位置となっている。そして、導波管５は、発振器４より発振される２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍが進行可能な適宜な幅寸法に設定されている。導波管５が電磁界集中領域Ｔを避けた位置に設けられているので、電磁界集中領域Ｔが導波管５によって供給されるマイクロ波Ｍの影響を受けることがなく安定した状態となり、開口部６より放射されるマイクロ波Ｍの強度が一定となる。
【００２１】
空胴体３は、一定の厚さをもつとともに、短軸長Ｙ１と長軸長Ｘ１との比率（アスペクト比）が略１：√２となる楕円形状に形成された空胴部２を有している。例えば、空胴部２の厚さ寸法（図１に示す符号Ｄ）は、マイクロ波Ｍの１波長以下の寸法をなしている。そして、空胴体３の内面は、安定した電磁界を形成するうえで銅、アルミニウムなどの導電性、耐熱性を有する金属製の材料であることが好ましく、例えば金属箔の部材で被覆されている。なお、空胴体３の外周面の材質は、金属製の部材である必要はない。
【００２２】
空胴部２では、内部に発振器４から伝達されるマイクロ波Ｍの電界の向きを空胴部２の厚さＤ方向（図１）に一致させ、そのマイクロ波Ｍのエネルギーが楕円短軸ｙ付近に集中した状態、すなわちマイクロ波Ｍの電磁界分布が楕円短軸ｙ付近に集中する領域（共振による電磁界集中領域Ｔ）を形成することで、電磁界を安定させる構成となっている。具体的には電磁界集中領域Ｔは、楕円短軸ｙ付近に、その楕円短軸ｙ方向に沿って一定の間隔をもってほぼ同一の大きさの複数個（ここでは７個）のピーク（電界の強い部分）が配列する電磁界分布となっている。
【００２３】
なお、共焦点条件とは、楕円短軸ｙ付近を近似する２個の対向する放物線が楕円中心Ｏにそれらの焦点をもつものである。この条件を満足する楕円を断面として有する空胴部２は、電界が断面垂直方向になるように使用する場合、断面垂直方向に均一で、且つ、楕円短軸ｙ付近にエネルギーが集中するモードを発生させ易い構成となり、空胴部２の内部に安定したモードの電磁界分布が形成される。
【００２４】
空胴体３に形成される開口部６は、楕円短軸ｙから周方向の一方（図２では周方向で時計回りの方向）に向けてマイクロ波Ｍの波長で略半波長の位置から略１．５波長の位置までであり、つまり開口幅（図２に示す符号Ｗ１）が１波長程度となっている。つまり、開口部６は、空胴部２内の電磁界の集中が乱れない位置、すなわち電磁界集中領域Ｔの形成を妨げたり、変動を与えたりしない位置に配置されている。ここで、図２の符号Ｗ２は、上述した楕円短軸ｙから開口部６までの長さ寸法である。
なお、開口部６の位置および開口幅Ｗ１を適宜寸法に調整することにより、空胴部２内の電磁界を安定した状態（つまり、マイクロ波Ｍのエネルギーが楕円短軸ｙ付近に集中した状態）に保ちつつ、開口部６からマイクロ波Ｍを安定して放射させることができる。そして、開口部６が加熱対象物Ｋに接することで、その加熱対象物Ｋに空胴部２を介してマイクロ波Ｍのエネルギーが与えられて加熱されるようになっている。
【００２５】
次に、誘電加熱装置１の作用について、図面に基づいてさらに具体的に説明する。
図２に示すように、誘電加熱装置１において、空胴体３の開口部６を加熱対象物Ｋの加熱面に当てた状態とし、発振器４から導波管５を介して空胴部２にマイクロ波Ｍが供給されると、そのマイクロ波Ｍは一旦、楕円形断面をなす空胴部２内に蓄えられた後、開口部６からマイクロ波Ｍが放射され、そのエネルギーを加熱対象物Ｋに供給する。
つまり、空胴部２内におけるマイクロ波の電界の向きを空胴部２の厚さ方向（紙面に垂直となる方向）に一致させ、空胴部２の楕円短軸ｙ付近に電磁波を集中させることで、好適な電磁界集中領域Ｔを形成して蓄えた状態とする。
【００２６】
このとき、空胴部２の短軸長Ｙ1と長軸長Ｘ１との比率が１：√２となる楕円形断面とすることで、ファブリ・ペロ共振器を模擬することができ、空胴部２の楕円短軸ｙ付近に電磁界のエネルギーが集中し易くなるとともに、電磁界分布が安定しその崩れが抑えられることから、好適で且つ堅固な場をなす電磁界集中領域Ｔを形成することができる。すなわち、導波管５と加熱対象物Ｋとの間にＱ値（共振状態を示す周知の値）の高い空胴部２を介挿させることで、加熱対象物Ｋのコンディションに左右されない崩れ難い電磁界分布を実現することが可能となる。
【００２７】
これにより、一定強度のマイクロ波Ｍを開口部６から外部へ放射させることができ、マイクロ波供給の安定性を確保することでき、加熱対象物Ｋに対して効率よく加熱することができる。しかも、開口部６を備え空胴部２を有する空胴体３を導波管５に装備するといった簡単な構造により実現することができる。
【００２８】
ここで、加熱対象物Ｋがアスファルト舗装体の表層を構成するアスファルト混合物である場合には、アスファルト混合物内部の水分にマイクロ波Ｍが吸収され、その水分や骨材が直接加熱されることでその周囲のアスファルトも間接的に加熱し、アスファルト混合物が溶融して軟化状態となる。そのため、アスファルト自体の過熱による熱劣化を防ぐことが可能となり、マイクロ波加熱の直接加熱方式という特性を効果的に発揮することができる。また、例えば、アスファルト舗装体の表層下部に金属板や金網を敷設することで、加熱効率を高めるようにしてもよい。
【００２９】
なお、開口部６を加熱対象物Ｋに当接させた状態で、空胴体３の周囲の加熱対象物Ｋを簡易なシート状の遮蔽部材等（図示省略）で覆うことで、開口部６から放射して加熱対象物Ｋ内に供給されたマイクロ波Ｍが外方の空気中に漏出するのを抑制することができ、その放射したマイクロ波Ｍのエネルギーの全てが加熱対象物Ｋに供給されて加熱することが可能となるので、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【００３０】
さらに誘電加熱装置１を図示しない車両に装備することで、開口部６を加熱対象物Ｋに当てた状態のまま移動自在な構造としてもよい。この場合、装置自体を任意に横移動させ、この横移動とともに開口部６の位置を移動させることで、所定面積の加熱領域全体にわたって加熱することが可能となる。
【００３１】
また、上述した誘電加熱装置１を用いて、アスファルト舗装体の再生処理を現場で行う方法について簡単に説明する。
先ず、空胴体３の開口部６を加熱対象となるアスファルト舗装体の表面に当てるようにして設置する。そして、このアスファルト舗装体の表層をマイクロ波により例えば８０℃程に加熱し、柔らかくする。これにより、加熱したアスファルト表層がほぐし易くなり、切削が容易になるとともに、切削音が小さくなるといった施工上の利点が得られる。
つまり、本再生処理による作業は、標準的な作業手順とほぼ同様であり、従来の加熱装置である間接加熱方式の路面ヒータに代えて誘電加熱装置１を使用し、この誘電加熱装置１による加熱により溶解して柔らかい状態となった舗装表層を誘電加熱装置１の後方に配置されたカッタで掻きほぐし、それをミキサに投入して新規アスファルト混合物や再生用添加材料などと混合して舗装表層部に排出し、スクリードによって敷き均し、その後、転圧ローラによって締め固めるといった一連の作業手順により再生処理が行われる。
【００３２】
上述のように本実施の形態によるマイクロ波を用いた誘電加熱装置１では、空胴部２の楕円短軸ｙ付近にマイクロ波Ｍのエネルギーを集中させ、好適な電磁界集中領域Ｔを形成するとともに、空胴部２に形成された安定した電磁界を崩さない位置に開口部６を設けることで、その空胴部２から一定強度のマイクロ波Ｍを開口部６から加熱対象物Ｋに向けて放射させることができ、マイクロ波Mの供給の安定性を確保することで加熱対象物Ｋを簡単な構造で効率よく加熱することができ、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【実施例】
【００３３】
次に、上述した実施の形態によるマイクロ波を用いた誘電加熱装置の効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。
【００３４】
（実施例１）
実施例１では、上述した誘電加熱装置を使用し、屋外のアスファルト舗装面にマイクロ波を照射して加熱し、その加熱面の温度（℃）をサーモグラフィーで測定した。ここで、使用した誘電加熱装置は、空胴部の厚さ寸法が５．５ｃｍ、長軸半径が３１４ｍｍ、短軸半径が２２２ｍｍ、開口部の短軸からの距離が５４ｍｍであり、開口部の幅寸法が１３０ｍｍである。そして、表１に示すように、試験１ではマイクロ波出力を１ｋＷとし、加熱時間１８０秒で行い、試験２ではマイクロ波出力を２ｋＷとし、加熱時間９０秒で行い、試験３ではマイクロ波出力２．５ｋＷとし、加熱時間６０秒で行った。そして、装置の周囲のアスファルト舗装面は、遮蔽部材となるアルミ板で覆った状態で試験した。
図３は、本実施例１による条件下における空胴部内のマイクロ波の電磁界分布の状態を示している。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１に示すように、試験の結果、加熱面の最高温度は、試験１で１６５℃、試験２で２００℃、試験３で１９５℃となった。なお、図４は、試験３におけるサーモグラフィーで測定した表面温度分布の結果を示す写真であり、中央部分Ｐの最高温度が１９５℃となっている。
このように、本実施例１では、試験１〜３のいずれも、アスファルト溶融に必要な８０℃程度を大きく上回る温度で安定して加熱することが可能であることが確認できた。
【００３７】
（実施例２）
実施例２は、屋内実験によるものであり、上述した誘電加熱装置を使用し、アスファルト混合物からなる供試体に対してマイクロ波を照射して加熱し、その加熱面の温度（℃）をサーモグラフィーで測定した。
ここで、使用した誘電加熱装置は、上述した実施例１と同様で、空胴部の厚さ寸法が５．５ｃｍ、長軸半径が３１４ｍｍ、短軸半径が２２２ｍｍ、開口部の短軸からの距離が５４ｍｍであり、開口部の幅寸法が１３０ｍｍである。そして、マイクロ波の入射電力を２．７ｋＷとし、反射電力が６０Ｗであり、このときの漏れが０．２ｍＷ／ｃｍ２であり、初期温度２０℃の供試体に対して６０秒間加熱した。供試体は、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ５０ｍｍの板状のものを３枚積層させ、細かい真鍮の金網で覆った構造とした。
【００３８】
図５は、実施例２におけるサーモグラフィーで測定した表面温度分布の結果を示す写真であり、（ａ）が表面（加熱面）側の１枚目の供試体表面、（ｂ）が１枚目の供試体裏面、（ｃ）が２枚目の供試体表面、（ｄ）が２枚目の供試体裏面、（ｅ）が３枚目の供試体表面、（ｆ）が３枚目の供試体裏面を示している。図５（ａ）に示すように、供試体の１枚目の表面温度の最高温度は２００℃程度まで上昇していることが確認できた。また、１枚目から３枚目の供試体裏面側になるにしたがって漸次温度が低くなっているが、２枚目の供試体表面（図５（ｃ））の温度は１００℃程度あり、２枚目の供試体裏面（図５（ｄ））の温度でも６０℃程度あることが確認できる。
このことから、本実施例２では、供試体の表面から６０〜７０ｍｍまでの深さまでは、アスファルト溶融に必要な８０℃程度の温度に安定して加熱することが可能であることが確認できた。
【００３９】
以上、本発明によるマイクロ波を用いた誘電加熱装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では、図２に示すようにほぼ同一の大きさの７個のピークが楕円短軸ｙ方向に配列した電磁界分布の例を示しているが、これに限定されることはない。例えば、図６に示す変形例のように、楕円短軸ｙ方向で導波管５側から離れるにしたがって順次電磁界集中領域Ｔの幅寸法が広がるような電磁界分布であってもかまわない。要は、電磁界分布にばらつきが無く、楕円短軸ｙ付近にエネルギーが集中した状態であり、且つ開口部６の影響を受けて分布が乱れない状態であればよいのである。
【００４０】
また、本実施の形態では空胴部２の平面視形状を楕円形としているが、楕円形であることに限定されることはなく、円形、或いは楕円を僅かに外れるような形状であってもかまわない。但し、円の場合には楕円短軸ｙの向きを特定することができないので、電磁界集中領域Ｔの向きを固定することが難しい。つまり、空胴部２の形状に僅かな変化が生じたときに、電磁界集中領域Ｔの向きが変わる可能性があるため、円形断面より楕円形断面の方が確実に電磁界集中領域Ｔを安定させることができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態の誘電加熱装置１の使用方法として、図７に示すように、導波管５に回動自在な複数（図７では２つ）の可動部５ａ、５ｂを設け、路面（加熱対象物の加熱面）の凹凸形状に追従して空胴体３を上下に移動させることが可能な構造として用いるようにしてもよい。
【００４２】
さらにまた、空胴部２の厚さ寸法Ｄ、アスペクト比、開口部６の開口幅Ｗ１などの構成は、本実施の形態に限定されることはなく、上述した空胴部２内の電磁界を安定させることができ、加熱対象物Ｋを所望温度で加熱させることができる範囲で任意に設定することができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ 誘電加熱装置
２ 空胴部
３ 空胴体
４ 発振器
５ 導波管
６ 開口部
Ｋ 加熱対象物
Ｍ マイクロ波
Ｔ 電磁界集中領域
Ｄ 空胴部の厚さ寸法
Ｗ１ 開口幅
ｙ 空胴部の楕円短軸
ｘ 空胴部の楕円長軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波のエネルギーを与えることで加熱対象物を加熱するためのマイクロ波を用いた誘電加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アスファルト舗装の補修工事等では、アスファルト混合物を溶解したり、アスファルト舗装表面に撒かれた溶剤を速く揮発させるために、アスファルト舗装表面を広い面積にわたって加熱することが行われている。このような加熱方法として、重油等を燃焼させたバーナによる加熱方式が一般的であるが、間接加熱であることから、加熱効率が低く、且つ過熱によるアスファルトの劣化が問題となっている。
【０００３】
一方、骨材に含まれる水分を利用したマイクロ波加熱による加熱方法も提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。このマイクロ波加熱では、マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を導波管を介して放射させ、その放射させたマイクロ波によって加熱対象物を加熱する構成となっている。この場合、直接加熱であることから効率が高く、アスファルト自身がマイクロ波によってほとんど加熱されないことから、アスファルトの加熱溶解時に過熱による劣化の発生が抑えられるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０３４０８号公報
【特許文献２】特開平９−１８９００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のマイクロ波加熱による加熱方式では、以下のような問題があった。
すなわち、マイクロ波加熱ではエネルギー効率を高くする観点から、電磁界分布が明確で単純な形になる共振状態を利用することが期待されるが、加熱対象物が存在してなおこの共振状態を維持することは困難な課題であり、実際の加熱方式として採用されることは少ない。そのため、従来提案されているマイクロ波加熱装置にあっては、導波管から直接マイクロ波を放射させる構成であり、上述したような共振状態を利用してマイクロ波を加熱対象物に対して放射する構成ではなく、マイクロ波を使用した誘電加熱の利点を十分に発揮されていない現状があり、よりエネルギー効率の高い加熱方法が求められており、その点で改良の余地があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、エネルギー効率に優れ、加熱対象物に対して簡単な構造で効率よく加熱することができるマイクロ波を用いた誘電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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、加熱対象物にマイクロ波のエネルギーを与えて加熱するマイクロ波を用いた誘電加熱装置であって、断面形状が楕円形又は円形をなす空胴部を有する空胴体と、空胴部に導波管を介してマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、空胴部の短軸付近の周の一部に形成された開口部とを備え、空胴部は、マイクロ波の電界の向きが空胴部の断面に対して直交する方向の厚さ方向に一致するとともに、短軸付近にマイクロ波のエネルギーが集中する共振状態を形成する構成とされたことを特徴としている。
【０００８】
本発明では、空胴部を楕円形断面又は円形断面とし、且つ空胴部内におけるマイクロ波の電界の向きを空胴部の断面に対して直交する方向の厚さ方向に一致させた構成であるので、空胴部の短軸付近に電磁波を集中させ、好適な電磁界集中領域を形成することができる。つまり、空胴部の短軸付近に電磁界のエネルギーを集中させやすい構造となり、好適で且つ堅固な場をなす電磁界集中領域を形成することができる。そして、空胴部に形成された安定した電磁界を崩さない位置に開口部を設けることで、その空胴部から一定強度のマイクロ波を開口部から外部へ放射させることができ、マイクロ波供給の安定性を確保することでき、加熱対象物を効率よく加熱することができる。しかも、開口部を備え空胴部を有する空胴体を導波管に装備するといった簡単な構造により実現することができる。
【０００９】
また、誘電加熱装置を横移動させることで、開口部の位置を移動させることができ、これにより所定面積の加熱領域全体にわたって加熱することが可能となる。例えば、加熱対象物がアスファルト混合物である場合には、マイクロ波によって内部の水分や骨材が直接加熱されることでその周囲のアスファルトも間接的に加熱され、アスファルト混合物を溶融することができる。そのため、アスファルト自体の過熱による熱劣化を防ぐことが可能となり、マイクロ波加熱における直接加熱の特性を効果的に発揮することができる。
【００１０】
また、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、空胴部の断面形状は、楕円形であることが好ましい。
本発明では、とくに短軸長と長軸長の比率を１：√２とした楕円形断面とすることで、ファブリ・ペロ共振器を模擬することができ、好適で且つ堅固な場をなす電磁界集中領域を形成することができる。
【００１１】
また、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、開口部は、短軸から周方向の一方に向けてマイクロ波の波長で略半波長以上、離れた位置に設けられていることが好ましい。
本発明では、開口部を短軸から周方向の一方に向けてマイクロ波の波長で略半波長以上離れた位置とすることで、空胴部内の短軸付近に形成されるマイクロ波の電磁界分布に乱れを生じさせることなく、エネルギーが集中した状態で安定したモードを維持することができ、これにより開口部から加熱に有効なマイクロ波の放射を行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、開口部は、空胴部の周方向に延びる開口幅がマイクロ波の波長で略１波長であることが好ましい。
本発明では、短軸から周方向の一方に向けてマイクロ波の波長で略半波長から略１．５波長の間に開口部を配置することで、空胴部内の電磁界分布を安定状態に保ち、且つより加熱に有効なマイクロ波を開口部から放射することができる。
【００１３】
また、本発明に係るマイクロ波を用いた誘電加熱装置では、空胴体には、開口部を加熱対象物に当接させた状態で、その当接部の周囲を覆う遮蔽部材が設けられていてもよい。
この場合、開口部から放射される加熱対象物に対して供給されるマイクロ波が遮蔽部材によって遮蔽されるから、マイクロ波の空気中への漏出を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のマイクロ波を用いた誘電加熱装置によれば、空胴部の短軸付近にマイクロ波のエネルギーを集中させ、好適な電磁界集中領域を形成するとともに、空胴部に形成された安定した電磁界を崩さない位置に開口部を設けることで、その空胴部から一定強度のマイクロ波を開口部から加熱対象物に向けて放射させることができ、マイクロ波の供給の安定性を確保することで加熱対象物を簡単な構造で効率よく加熱することができ、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による誘電加熱装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す誘電加熱装置の破断断面図である。
【図３】実施例１による誘電加熱装置における空胴部内に形成されるマイクロ波の電磁界分布を示す写真である。
【図４】実施例１の試験３におけるアスファルト舗装の表面温度分布を示す写真である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、実施例２における供試体の表面温度分布を示す写真である。
【図６】本実施の形態の変形例による電磁界分布を示す図である。
【図７】本実施の形態の変形例による誘電加熱装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態によるマイクロ波を用いた誘電加熱装置について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示す誘電加熱装置１は、マイクロ波のエネルギーを加熱対象物Ｋ（図２参照）に与えて加熱溶融するためのものである。加熱対象物Ｋとしては、例えば既設のアスファルト舗装体の表層を構成するアスファルト混合物が挙げられ、加熱対象物Ｋを現場で再生処理する施工等が適用対象となる。つまり、加熱対象物Ｋの要補修箇所に誘電加熱装置１を持ち込み、その現場において再生処理を行う際に用いられる。
【００１８】
図２に示すように、誘電加熱装置１は、断面形状が楕円形をなす空胴部２を有する空胴体３と、空胴部２の内部にマイクロ波Ｍを供給するためのマイクロ波発振器（以下、単に「発振器４」という）と、一端が発振器４に接続されていて他端が空胴部２に連通して設けられた導波管５と、空胴部２の外周の一部に開口して形成された開口部６とを備えて概略構成されている。すなわち、発振器４から発振されるマイクロ波Ｍが導波管５を介して空胴体３内（空胴部２）に伝達され、さらに空胴体３の開口部６から加熱対象物Ｋに向けてマイクロ波Ｍを放射するように構成されている。
ここで、楕円形状をなす空胴部２において、楕円中心Ｏを通る楕円短軸を符号ｙとし、同じく楕円長軸を符号ｘとして以下説明する。
【００１９】
発振器４は、例えば１ｋＷの電源により周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍを発振させ、そのエネルギーを導波管５を通じて空胴部２の内部に伝達するためのものである。
【００２０】
導波管５は、スタブ整合器を含むものが採用されている。そして、この導波管５の空胴部２に対する取付け位置は、楕円形断面をなす空胴部２の楕円短軸ｙ付近にマイクロ波Ｍのエネルギーが集中する状態において、電界強度が強い部分（後述する電磁界集中領域Ｔに相当）を避けた位置であって、空胴部２の楕円中心Ｏを挟んで開口部６に対してほぼ対称の位置となっている。そして、導波管５は、発振器４より発振される２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍが進行可能な適宜な幅寸法に設定されている。導波管５が電磁界集中領域Ｔを避けた位置に設けられているので、電磁界集中領域Ｔが導波管５によって供給されるマイクロ波Ｍの影響を受けることがなく安定した状態となり、開口部６より放射されるマイクロ波Ｍの強度が一定となる。
【００２１】
空胴体３は、一定の厚さをもつとともに、短軸長Ｙ１と長軸長Ｘ１との比率（アスペクト比）が略１：√２となる楕円形状に形成された空胴部２を有している。例えば、空胴部２の厚さ寸法（図１に示す符号Ｄ）は、マイクロ波Ｍの１波長以下の寸法をなしている。そして、空胴体３の内面は、安定した電磁界を形成するうえで銅、アルミニウムなどの導電性、耐熱性を有する金属製の材料であることが好ましく、例えば金属箔の部材で被覆されている。なお、空胴体３の外周面の材質は、金属製の部材である必要はない。
【００２２】
空胴部２では、内部に発振器４から伝達されるマイクロ波Ｍの電界の向きを空胴部２の厚さＤ方向（図１）に一致させ、そのマイクロ波Ｍのエネルギーが楕円短軸ｙ付近に集中した状態、すなわちマイクロ波Ｍの電磁界分布が楕円短軸ｙ付近に集中する領域（共振による電磁界集中領域Ｔ）を形成することで、電磁界を安定させる構成となっている。具体的には電磁界集中領域Ｔは、楕円短軸ｙ付近に、その楕円短軸ｙ方向に沿って一定の間隔をもってほぼ同一の大きさの複数個（ここでは７個）のピーク（電界の強い部分）が配列する電磁界分布となっている。
【００２３】
なお、共焦点条件とは、楕円短軸ｙ付近を近似する２個の対向する放物線が楕円中心Ｏにそれらの焦点をもつものである。この条件を満足する楕円を断面として有する空胴部２は、電界が断面垂直方向になるように使用する場合、断面垂直方向に均一で、且つ、楕円短軸ｙ付近にエネルギーが集中するモードを発生させ易い構成となり、空胴部２の内部に安定したモードの電磁界分布が形成される。
【００２４】
空胴体３に形成される開口部６は、楕円短軸ｙから周方向の一方（図２では周方向で時計回りの方向）に向けてマイクロ波Ｍの波長で略半波長の位置から略１．５波長の位置までであり、つまり開口幅（図２に示す符号Ｗ１）が１波長程度となっている。つまり、開口部６は、空胴部２内の電磁界の集中が乱れない位置、すなわち電磁界集中領域Ｔの形成を妨げたり、変動を与えたりしない位置に配置されている。ここで、図２の符号Ｗ２は、上述した楕円短軸ｙから開口部６までの長さ寸法である。
なお、開口部６の位置および開口幅Ｗ１を適宜寸法に調整することにより、空胴部２内の電磁界を安定した状態（つまり、マイクロ波Ｍのエネルギーが楕円短軸ｙ付近に集中した状態）に保ちつつ、開口部６からマイクロ波Ｍを安定して放射させることができる。そして、開口部６が加熱対象物Ｋに接することで、その加熱対象物Ｋに空胴部２を介してマイクロ波Ｍのエネルギーが与えられて加熱されるようになっている。
【００２５】
次に、誘電加熱装置１の作用について、図面に基づいてさらに具体的に説明する。
図２に示すように、誘電加熱装置１において、空胴体３の開口部６を加熱対象物Ｋの加熱面に当てた状態とし、発振器４から導波管５を介して空胴部２にマイクロ波Ｍが供給されると、そのマイクロ波Ｍは一旦、楕円形断面をなす空胴部２内に蓄えられた後、開口部６からマイクロ波Ｍが放射され、そのエネルギーを加熱対象物Ｋに供給する。
つまり、空胴部２内におけるマイクロ波の電界の向きを空胴部２の厚さ方向（紙面に垂直となる方向）に一致させ、空胴部２の楕円短軸ｙ付近に電磁波を集中させることで、好適な電磁界集中領域Ｔを形成して蓄えた状態とする。
【００２６】
このとき、空胴部２の短軸長Ｙ1と長軸長Ｘ１との比率が１：√２となる楕円形断面とすることで、ファブリ・ペロ共振器を模擬することができ、空胴部２の楕円短軸ｙ付近に電磁界のエネルギーが集中し易くなるとともに、電磁界分布が安定しその崩れが抑えられることから、好適で且つ堅固な場をなす電磁界集中領域Ｔを形成することができる。すなわち、導波管５と加熱対象物Ｋとの間にＱ値（共振状態を示す周知の値）の高い空胴部２を介挿させることで、加熱対象物Ｋのコンディションに左右されない崩れ難い電磁界分布を実現することが可能となる。
【００２７】
これにより、一定強度のマイクロ波Ｍを開口部６から外部へ放射させることができ、マイクロ波供給の安定性を確保することでき、加熱対象物Ｋに対して効率よく加熱することができる。しかも、開口部６を備え空胴部２を有する空胴体３を導波管５に装備するといった簡単な構造により実現することができる。
【００２８】
ここで、加熱対象物Ｋがアスファルト舗装体の表層を構成するアスファルト混合物である場合には、アスファルト混合物内部の水分にマイクロ波Ｍが吸収され、その水分や骨材が直接加熱されることでその周囲のアスファルトも間接的に加熱し、アスファルト混合物が溶融して軟化状態となる。そのため、アスファルト自体の過熱による熱劣化を防ぐことが可能となり、マイクロ波加熱の直接加熱方式という特性を効果的に発揮することができる。また、例えば、アスファルト舗装体の表層下部に金属板や金網を敷設することで、加熱効率を高めるようにしてもよい。
【００２９】
なお、開口部６を加熱対象物Ｋに当接させた状態で、空胴体３の周囲の加熱対象物Ｋを簡易なシート状の遮蔽部材等（図示省略）で覆うことで、開口部６から放射して加熱対象物Ｋ内に供給されたマイクロ波Ｍが外方の空気中に漏出するのを抑制することができ、その放射したマイクロ波Ｍのエネルギーの全てが加熱対象物Ｋに供給されて加熱することが可能となるので、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【００３０】
さらに誘電加熱装置１を図示しない車両に装備することで、開口部６を加熱対象物Ｋに当てた状態のまま移動自在な構造としてもよい。この場合、装置自体を任意に横移動させ、この横移動とともに開口部６の位置を移動させることで、所定面積の加熱領域全体にわたって加熱することが可能となる。
【００３１】
また、上述した誘電加熱装置１を用いて、アスファルト舗装体の再生処理を現場で行う方法について簡単に説明する。
先ず、空胴体３の開口部６を加熱対象となるアスファルト舗装体の表面に当てるようにして設置する。そして、このアスファルト舗装体の表層をマイクロ波により例えば８０℃程に加熱し、柔らかくする。これにより、加熱したアスファルト表層がほぐし易くなり、切削が容易になるとともに、切削音が小さくなるといった施工上の利点が得られる。
つまり、本再生処理による作業は、標準的な作業手順とほぼ同様であり、従来の加熱装置である間接加熱方式の路面ヒータに代えて誘電加熱装置１を使用し、この誘電加熱装置１による加熱により溶解して柔らかい状態となった舗装表層を誘電加熱装置１の後方に配置されたカッタで掻きほぐし、それをミキサに投入して新規アスファルト混合物や再生用添加材料などと混合して舗装表層部に排出し、スクリードによって敷き均し、その後、転圧ローラによって締め固めるといった一連の作業手順により再生処理が行われる。
【００３２】
上述のように本実施の形態によるマイクロ波を用いた誘電加熱装置１では、空胴部２の楕円短軸ｙ付近にマイクロ波Ｍのエネルギーを集中させ、好適な電磁界集中領域Ｔを形成するとともに、空胴部２に形成された安定した電磁界を崩さない位置に開口部６を設けることで、その空胴部２から一定強度のマイクロ波Ｍを開口部６から加熱対象物Ｋに向けて放射させることができ、マイクロ波Mの供給の安定性を確保することで加熱対象物Ｋを簡単な構造で効率よく加熱することができ、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【実施例】
【００３３】
次に、上述した実施の形態によるマイクロ波を用いた誘電加熱装置の効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。
【００３４】
（実施例１）
実施例１では、上述した誘電加熱装置を使用し、屋外のアスファルト舗装面にマイクロ波を照射して加熱し、その加熱面の温度（℃）をサーモグラフィーで測定した。ここで、使用した誘電加熱装置は、空胴部の厚さ寸法が５．５ｃｍ、長軸半径が３１４ｍｍ、短軸半径が２２２ｍｍ、開口部の短軸からの距離が５４ｍｍであり、開口部の幅寸法が１３０ｍｍである。そして、表１に示すように、試験１ではマイクロ波出力を１ｋＷとし、加熱時間１８０秒で行い、試験２ではマイクロ波出力を２ｋＷとし、加熱時間９０秒で行い、試験３ではマイクロ波出力２．５ｋＷとし、加熱時間６０秒で行った。そして、装置の周囲のアスファルト舗装面は、遮蔽部材となるアルミ板で覆った状態で試験した。
図３は、本実施例１による条件下における空胴部内のマイクロ波の電磁界分布の状態を示している。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１に示すように、試験の結果、加熱面の最高温度は、試験１で１６５℃、試験２で２００℃、試験３で１９５℃となった。なお、図４は、試験３におけるサーモグラフィーで測定した表面温度分布の結果を示す写真であり、中央部分Ｐの最高温度が１９５℃となっている。
このように、本実施例１では、試験１〜３のいずれも、アスファルト溶融に必要な８０℃程度を大きく上回る温度で安定して加熱することが可能であることが確認できた。
【００３７】
（実施例２）
実施例２は、屋内実験によるものであり、上述した誘電加熱装置を使用し、アスファルト混合物からなる供試体に対してマイクロ波を照射して加熱し、その加熱面の温度（℃）をサーモグラフィーで測定した。
ここで、使用した誘電加熱装置は、上述した実施例１と同様で、空胴部の厚さ寸法が５．５ｃｍ、長軸半径が３１４ｍｍ、短軸半径が２２２ｍｍ、開口部の短軸からの距離が５４ｍｍであり、開口部の幅寸法が１３０ｍｍである。そして、マイクロ波の入射電力を２．７ｋＷとし、反射電力が６０Ｗであり、このときの漏れが０．２ｍＷ／ｃｍ２であり、初期温度２０℃の供試体に対して６０秒間加熱した。供試体は、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ５０ｍｍの板状のものを３枚積層させ、細かい真鍮の金網で覆った構造とした。
【００３８】
図５は、実施例２におけるサーモグラフィーで測定した表面温度分布の結果を示す写真であり、（ａ）が表面（加熱面）側の１枚目の供試体表面、（ｂ）が１枚目の供試体裏面、（ｃ）が２枚目の供試体表面、（ｄ）が２枚目の供試体裏面、（ｅ）が３枚目の供試体表面、（ｆ）が３枚目の供試体裏面を示している。図５（ａ）に示すように、供試体の１枚目の表面温度の最高温度は２００℃程度まで上昇していることが確認できた。また、１枚目から３枚目の供試体裏面側になるにしたがって漸次温度が低くなっているが、２枚目の供試体表面（図５（ｃ））の温度は１００℃程度あり、２枚目の供試体裏面（図５（ｄ））の温度でも６０℃程度あることが確認できる。
このことから、本実施例２では、供試体の表面から６０〜７０ｍｍまでの深さまでは、アスファルト溶融に必要な８０℃程度の温度に安定して加熱することが可能であることが確認できた。
【００３９】
以上、本発明によるマイクロ波を用いた誘電加熱装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では、図２に示すようにほぼ同一の大きさの７個のピークが楕円短軸ｙ方向に配列した電磁界分布の例を示しているが、これに限定されることはない。例えば、図６に示す変形例のように、楕円短軸ｙ方向で導波管５側から離れるにしたがって順次電磁界集中領域Ｔの幅寸法が広がるような電磁界分布であってもかまわない。要は、電磁界分布にばらつきが無く、楕円短軸ｙ付近にエネルギーが集中した状態であり、且つ開口部６の影響を受けて分布が乱れない状態であればよいのである。
【００４０】
また、本実施の形態では空胴部２の平面視形状を楕円形としているが、楕円形であることに限定されることはなく、円形、或いは楕円を僅かに外れるような形状であってもかまわない。但し、円の場合には楕円短軸ｙの向きを特定することができないので、電磁界集中領域Ｔの向きを固定することが難しい。つまり、空胴部２の形状に僅かな変化が生じたときに、電磁界集中領域Ｔの向きが変わる可能性があるため、円形断面より楕円形断面の方が確実に電磁界集中領域Ｔを安定させることができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態の誘電加熱装置１の使用方法として、図７に示すように、導波管５に回動自在な複数（図７では２つ）の可動部５ａ、５ｂを設け、路面（加熱対象物の加熱面）の凹凸形状に追従して空胴体３を上下に移動させることが可能な構造として用いるようにしてもよい。
【００４２】
さらにまた、空胴部２の厚さ寸法Ｄ、アスペクト比、開口部６の開口幅Ｗ１などの構成は、本実施の形態に限定されることはなく、上述した空胴部２内の電磁界を安定させることができ、加熱対象物Ｋを所望温度で加熱させることができる範囲で任意に設定することができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ 誘電加熱装置
２ 空胴部
３ 空胴体
４ 発振器
５ 導波管
６ 開口部
Ｋ 加熱対象物
Ｍ マイクロ波
Ｔ 電磁界集中領域
Ｄ 空胴部の厚さ寸法
Ｗ１ 開口幅
ｙ 空胴部の楕円短軸
ｘ 空胴部の楕円長軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象物にマイクロ波のエネルギーを与えて加熱するマイクロ波を用いた誘電加熱装置であって、
断面形状が楕円形又は円形をなす空胴部を有する空胴体と、
前記空胴部に導波管を介してマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、
前記空胴部の短軸付近の周の一部に形成された開口部と、
を備え、
前記空胴部は、前記マイクロ波の電界の向きが前記空胴部の断面に対して直交する方向の厚さ方向に一致するとともに、前記短軸付近に前記マイクロ波のエネルギーが集中する共振状態を形成する構成とされたことを特徴とするマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項２】
前記空胴部の断面形状は、楕円形であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記短軸から周方向の一方に向けて前記マイクロ波の波長で略半波長以上、離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項４】
前記開口部は、前記空胴部の周方向に延びる開口幅が前記マイクロ波の波長で略１波長であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項５】
前記空胴体には、前記開口部を前記加熱対象物に当接させた状態で、その当接部の周囲を覆う遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項１】
加熱対象物にマイクロ波のエネルギーを与えて加熱するマイクロ波を用いた誘電加熱装置であって、
断面形状が楕円形又は円形をなす空胴部を有する空胴体と、
前記空胴部に導波管を介してマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、
前記空胴部の短軸付近の周の一部に形成された開口部と、
を備え、
前記空胴部は、前記マイクロ波の電界の向きが前記空胴部の断面に対して直交する方向の厚さ方向に一致するとともに、前記短軸付近に前記マイクロ波のエネルギーが集中する共振状態を形成する構成とされたことを特徴とするマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項２】
前記空胴部の断面形状は、楕円形であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記短軸から周方向の一方に向けて前記マイクロ波の波長で略半波長以上、離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項４】
前記開口部は、前記空胴部の周方向に延びる開口幅が前記マイクロ波の波長で略１波長であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【請求項５】
前記空胴体には、前記開口部を前記加熱対象物に当接させた状態で、その当接部の周囲を覆う遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロ波を用いた誘電加熱装置。
【図１】
【図２】
【図６】
【図７】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図６】
【図７】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１６５４０７（Ｐ２０１１−１６５４０７Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７１６（Ｐ２０１０−２４７１６）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（５９０００２４８２）株式会社ＮＩＰＰＯ (130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（５９０００２４８２）株式会社ＮＩＰＰＯ (130)
【Ｆターム（参考）】
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