加熱体、それを用いた加熱方法並びに加熱体を備えた加熱装置
【課題】加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体、それを用いた加熱方法並びに加熱体を備えた加熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】セラミック３ａと炭素３ｂとで加熱体３を形成する。炭素３ｂは、マイクロ波を炭化ケイ素よりも良く吸収し、耐熱温度も十分であり、マイクロ波用加熱体として最適である。一方、セラミック３ａは、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好である。また、セラミック３ａは、その加工性において容易であり、コストも炭化ケイ素よりも低く抑えられ、入手も簡単である。したがって、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【解決手段】セラミック３ａと炭素３ｂとで加熱体３を形成する。炭素３ｂは、マイクロ波を炭化ケイ素よりも良く吸収し、耐熱温度も十分であり、マイクロ波用加熱体として最適である。一方、セラミック３ａは、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好である。また、セラミック３ａは、その加工性において容易であり、コストも炭化ケイ素よりも低く抑えられ、入手も簡単である。したがって、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波加熱に用いられる加熱体、それを用いた加熱方法並びに加熱体を備えた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波の加熱応用が近年広まっている。中でも、加熱処理物を断熱素材で覆い、放熱を防止した状態でのマイクロ波加熱は効率が良く、高温まで使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような目的で使われる加熱体の特性としては、比較的低温から高温までマイクロ波を効率良く吸収し、マイクロ波を熱に換えることが要求され、しかも高温での耐熱性等から、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が考えられる（特許文献１のサセプタを参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５３５１７２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、加熱用途での加熱体としては、設計の自由性、低コスト、耐寿命などが要求され、炭化ケイ素製のものでは素材が非常に高硬度であり、難加工性である。そのため、コストも非常に高い物となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体、それを用いた加熱方法並びに加熱体を備えた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】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る加熱体は、マイクロ波加熱に用いられる加熱体であって、前記加熱体は、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成されることを特徴とするものである。
【０００８】
［作用・効果］本発明に係る加熱体によれば、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで加熱体を形成する。大きさによるが、炭素（例えば炭素粉、発砲状の炭素素材、炭素を使ったスポンジ状の加工物、炭素繊維、炭素製のフェルト）は、マイクロ波を炭化ケイ素よりも良く吸収し、耐熱温度も十分であり、マイクロ波用加熱体として最適である。炭素化合物の場合も炭素と同等の効果が得られる。一方、セラミックや石英は、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好である。また、セラミックや石英は、その加工性において容易であり、コストも炭化ケイ素よりも低く抑えられ、入手も簡単である。したがって、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体を実現することができる。
【０００９】
また、本発明に係る加熱方法は、本発明に係る加熱体を用いた加熱方法であって、前記加熱体を用いて前記マイクロ波加熱を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
［作用・効果］本発明に係る加熱方法によれば、本発明に係る加熱体を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００１１】
本発明に係る加熱方法において、加熱対象物の一例として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、加熱対象物が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体の場合には、加熱体を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体が加熱対象物であっても、本発明に係る加熱体を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００１２】
また、加熱対象物の一例として粉体がある。粉体を形成する物質や粉体の粒径にもよるが、粉体の場合にはマイクロ波を吸収せずに透過することが多いので、難加熱な場合（加熱が難しい場合）が多い。難加熱性の粉体が加熱対象物であっても、本発明に係る加熱体を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。もちろん、形態に限定されず、例えば塊を加熱対象物として用いてもよい。
【００１３】
また、加熱対象物の一例として流体がある。流体のように移送される物体が加熱対象物であっても、マイクロ波加熱を行うことができる。もちろん、流体に限定されず、移送されずに固定された物体が加熱対象物であってもよい。
【００１４】
また、セラミックあるいは石英で形成された容器内に加熱対象物を収容してマイクロ波加熱を行ってもよい。上述したように、セラミックや石英は、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好であるので、セラミックあるいは石英で形成された容器を介して加熱対象物に対して間接的に熱を伝え、加熱を行うことができる。
【００１５】
また、減圧中でマイクロ波加熱を行うことで、断熱した状態でマイクロ波加熱を効率良く行うことができる。特に大気圧下で減圧して、還元ガス（例えば窒素ガス）を注入して還元雰囲気中でマイクロ波加熱を行うことで、酸化を防止した状態で加熱を行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係る加熱装置は、本発明に係る加熱体を備えた加熱装置であって、加熱対象物を収容して前記マイクロ波加熱を行う加熱処理部を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］本発明に係る加熱装置によれば、本発明に係る加熱体の他に、加熱対象物を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部を備えることで、加熱体はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部に収容された加熱対象物に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る加熱体、それを用いた加熱方法並びに加熱体を備えた加熱装置によれば、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る加熱装置の概略断面図、（ａ）は正面視した断面図、（ｂ）は側面視した断面図である。
【図２】（ａ）は実施例２に係る加熱装置の概略断面図、（ｂ）は（ａ）とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図である。
【図３】（ａ）は図２とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図、（ｂ）は（ａ）の加熱体の概略斜視図である。
【図４】（ａ）は図２および図３とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図、（ｂ）は（ａ）の加熱体の概略斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、図２〜図４とは別の実施形態の実施例２に係る概略断面図である。
【図６】実施例３に係る加熱装置の概略断面図である。
【図７】図６とは別の実施形態の実施例３に係る加熱装置の概略断面図である。
【図８】実施例４に係る加熱装置の概略断面図である。
【実施例１】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係る加熱装置の概略断面図である。後述する実施例２〜４も含めて、本実施例１では、加熱対象物として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体を例に採って説明する。
【００２１】
本実施例１では、加熱装置は、図１に示すように、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う炉体２と、マイクロ波を熱に変える加熱体３とを備えている。炉体２は断熱材で形成され、放熱を防止する。図１（ａ）の正面視した断面図に示すように、炉体２には、マイクロ波を伝送する導波管４を設けており、導波管４を通して炉体２内にマイクロ波を供給する。炉体２は、本発明における加熱処理部に相当し、加熱体３は、本発明における加熱体に相当する。
【００２２】
加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されている。後述する実施例２〜４も含めて、本実施例１では、炭素３ｂは、炭素粉で形成されており、セラミック３ａ内に炭素粉で形成された炭素３ｂを収容している。マイクロ波の吸収特性から炭素粉の粒径は３００μｍ〜１０００μｍ程度の範囲が好ましい。
【００２３】
加熱体３については、セラミック３ａの替わりに石英であってもよいし、セラミックと石英とを両方用いてもよい。炭素３ｂについても、炭素粉以外に、発砲状の炭素素材、炭素を使ったスポンジ状の加工物、炭素繊維、炭素製のフェルトあるいはそれらの組み合わせなどのようにマイクロ波を良く吸収するものであれば、形態については特に限定されない。また、炭素３ｂの替わりに炭素化合物（例えば炭化ケイ素の粉体）であってもよいし、炭素と炭素化合物とを両方用いてもよい。
【００２４】
本実施例１では、加熱体３は、ヒータをも兼用しており、図１では上部および下部にそれぞれ複数ずつ備えている。また、下部に備えられた各々の加熱体３は、図１（ｂ）の側面視した断面図に示すように、加熱対象物１を移送するセラミックローラをも兼用している。すなわち、下部に備えられた各々の加熱体３は、ヒータ機能付セラミックローラである。図１の矢印の方向に下部に備えられた各々の加熱体３（ヒータ機能付セラミックローラ）を回転させることで、加熱体３（ヒータ機能付セラミックローラ）に載置された加熱対象物１を、図１（ｂ）の矢印の方向に平行に移送する。
【００２５】
なお、加熱体３については、必ずしもヒータやセラミックローラを兼用する必要はなく、別々にヒータ（加熱部）やローラ（移送部）を備えてもよい。また、必ずしもヒータ（加熱部）やローラ（移送部）を設ける必要もない。
【００２６】
加熱対象物１は、上述したようにマイクロ波を吸収せずに透過する物体である。後述する実施例２、３のように粉体（例えば酸化物の粉体や無機物の粉体）を、マイクロ波を吸収せずに透過する加熱対象物として、それを収容した容器５（図２〜図５を参照）ごとローラによって移送してもよいし、実施例３のように液体や気体を、マイクロ波を吸収せずに透過する加熱対象物として、それを密封した容器（図示省略）ごとローラによって移送してもよい。加熱対象物１を収容あるいは密封する容器については、実施例２のようにセラミックあるいは石英で形成してもよい。
【００２７】
本実施例１に係る加熱体３によれば、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで加熱体を形成する。大きさによるが、炭素（例えば炭素粉、発砲状の炭素素材、炭素を使ったスポンジ状の加工物、炭素繊維、炭素製のフェルト）は、マイクロ波を炭化ケイ素よりも良く吸収し、耐熱温度も十分であり、マイクロ波用加熱体として最適である。炭素化合物の場合も炭素と同等の効果が得られる。一方、セラミックや石英は、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好である。また、セラミックや石英は、その加工性において容易であり、コストも炭化ケイ素よりも低く抑えられ、入手も簡単である。したがって、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【００２８】
また、本実施例１に係る加熱方法によれば、本実施例１に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００２９】
本実施例１では、加熱対象物１として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、本実施例１のように、加熱対象物１が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体の場合には、加熱体３を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体が加熱対象物１であっても、本実施例１に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００３０】
また、本実施例１に係る加熱装置によれば、本実施例１に係る加熱体３の他に、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部（本実施例１では炉体２）を備えることで、加熱体３はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部（炉体２）に収容された加熱対象物１に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【実施例２】
【００３１】
次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。
図２（ａ）は、実施例２に係る加熱装置の概略断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図であり、図３（ａ）は、図２とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の加熱体の概略斜視図であり、図４（ａ）は、図２および図３とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の加熱体の概略斜視図であり、図５は、図２〜図４とは別の実施形態の実施例２に係る概略断面図である。本実施例２では、加熱対象物として粉体を例に採って説明する。なお、上述した実施例１と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
上述した実施例１と同様に、加熱装置は、図２〜図５に示すように、加熱対象物１（本実施例２では粉体）を収容してマイクロ波加熱を行う炉体２と、マイクロ波を熱に変える加熱体３と、マイクロ波を伝送して炉体２内に供給する導波管４とを備えている。本実施例２では、セラミックで形成された容器５内に加熱対象物１である粉体を収容してマイクロ波加熱を行う。加熱対象物としては、例えば酸化物の粉体や無機物の粉体がある。容器５は、本発明における容器に相当する。
【００３３】
容器５については、上述の実施例１の加熱体３と同様に、セラミックの替わりに石英であってもよいし、セラミックと石英とを両方用いてもよい。また、容器５内に収容される加熱対象物１としては、本実施例２のような粉体に限定されず、後述する実施例３のように液体や気体が加熱対象物であってもよい。あるいは、セラミックあるいは石英で形成された容器５内に加熱対象物を密封してもよい。なお、加熱対象物１が粉体である場合においても、容器５に蓋をして粉体を密封するのが好ましい。
【００３４】
図２（ａ）の実施形態の場合には、加熱体３は、チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）と炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。容器５内に収容された粉体に、複数の加熱体３を挿入する。この実施形態においても、チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）の替わりにチューブ状の石英（ガラスチューブ）であってもよいし、セラミックと石英とを両方用いてもよい。炭素３ｂについても、炭素粉、発砲状の炭素素材、炭素を使ったスポンジ状の加工物、炭素繊維、炭素製のフェルトあるいはそれらの組み合わせなどのように特に限定されない。また、炭素３ｂの替わりに炭素化合物（例えば炭化ケイ素の粉体）であってもよいし、炭素と炭素化合物とを両方用いてもよい。
【００３５】
さらなる応用として、図２（ｂ）の実施形態の場合には、加熱体３を撹拌棒で形成し、撹拌棒の加熱体３を、図２（ｂ）の矢印の方向に回転させつつ、矢印の方向に昇降移動させることで、容器５内に収容された粉体を撹拌しつつマイクロ波加熱を行う。この実施形態においても、加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されている。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、図２（ａ）で述べたように特に限定されない。
【００３６】
さらなる応用として、図３の実施形態の場合には、図２（ａ）の実施形態と同様に、容器５内に収容された粉体に複数の加熱体３を挿入する。図３（ａ）の断面図に示すように、各々の加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。各々の加熱体３は、図３（ｂ）の斜視図に示すように、角柱状の支持部材６に水平支持されている。支持部材６については、容器５と同様に、セラミック、石英あるいはこれらの組み合わせであってもよいし、セラミックや石英以外であってもよい。角柱状の支持部材６の替わりに板状の支持部材を用いて、当該支持部材が各々の加熱体３を水平支持してもよい。また、容器５が支持部材６を兼用して、容器５が各々の加熱体３を水平支持してもよい。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、図２で述べたように特に限定されない。
【００３７】
さらなる応用として、図４の実施形態の場合には、図２（ａ）や図３の実施形態と同様に、容器５内に収容された粉体に複数の加熱体３を挿入する。図４（ａ）の断面図に示すように、各々の加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。各々の加熱体３は、図４（ｂ）の斜視図に示すように、板状に形成され、角柱状の支持部材６に吊り掛け支持されている。なお、取っ手６ａを設けてもよい。また、加熱対象物１（本実施例２では粉体）を密封する容器５の蓋を支持部材６が兼用し、容器５の蓋が各々の加熱体３を吊り掛け支持してもよい。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、図２で述べたように特に限定されない。また、支持部材６を形成する物質についても、図３で述べたように特に限定されない。
【００３８】
さらなる応用として、図５（ａ）の実施形態の場合には、容器５が加熱体３を兼用し、セラミックからなる２重構造となっており、これらのセラミックからなる２重構造の容器５ａ，５ｂの間に炭素３ｂを収容することで加熱体３として形成している。内側の容器５ａ内に粉体を収容する。加熱体３を兼用した容器５についても、セラミックの替わりに石英であってもよいし、セラミックと石英とを両方用いてもよい。また、内側の容器５ａをセラミックで形成し、外側の容器５ｂを石英で形成してもよいし、逆に内側の容器５ａを石英で形成し、外側の容器５ｂをセラミックで形成してもよい。
【００３９】
さらなる応用として、図５（ｂ）の実施形態の場合には、図２（ａ）の実施形態では容器５内に収容された粉体に、複数の加熱体３を挿入したのに対して、１つの加熱体３のみを挿入して、容器５を簡略化している。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、図２で述べたように特に限定されない。
【００４０】
本実施例２に係る加熱体３によれば、上述した実施例１と同様に、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【００４１】
また、本実施例２に係る加熱方法によれば、上述した実施例１と同様に、本実施例２に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００４２】
本実施例２では、上述した実施例１と同様に、加熱対象物１として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（本実施例２では粉体）がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、本実施例２のように、加熱対象物１が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（粉体）の場合には、加熱体３を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（粉体）が加熱対象物１であっても、本実施例２に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００４３】
また、本実施例２では、加熱対象物１として粉体がある。粉体を形成する物質（本実施例２では酸化物の粉体や無機物の粉体）や粉体の粒径にもよるが、粉体の場合にはマイクロ波を吸収せずに透過することが多いので、難加熱な場合（加熱が難しい場合）が多い。難加熱性の粉体が加熱対象物１であって、本実施例２に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。もちろん、形態に限定されず、例えば塊を加熱対象物として用いてもよい。
【００４４】
なお、難加熱な材料例として、酸化チタンがあり、酸化チタンの誘電率や誘電正接は下記表１の通りである。また、加熱可能な材料例として、水や炭素粉があり、水や炭素粉の誘電率や誘電正接は下記表１の通りである。
【００４５】
【表１】
【００４６】
誘電率、誘電正接が高い方がマイクロ波の吸収率は良い。炭素粉の場合、水に近い吸収率効果があり、しかも高温（１０００度）に耐える。
【００４７】
また、本実施例２では、セラミックあるいは石英で形成された容器５内に加熱対象物１（本実施例２では粉体）を収容してマイクロ波加熱を行っている。上述したように、セラミックや石英は、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好であるので、セラミックあるいは石英で形成された容器５を介して加熱対象物１（粉体）に対して間接的に熱を伝え、加熱を行うことができる。
【００４８】
また、本実施例２に係る加熱装置によれば、本実施例２に係る加熱体３の他に、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部（本実施例２では炉体２）を備えることで、加熱体３はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部（炉体２）に収容された加熱対象物１に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。
図６は、実施例３に係る加熱装置の概略断面図であり、図７は、図６とは別の実施形態の実施例３に係る加熱装置の概略断面図である。本実施例３では、加熱対象物として流体（例えば上述の実施例２の粉体、液体あるいは気体）を例に採って説明する。なお、上述した実施例１、２と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
上述した実施例１、２と同様に、加熱装置は、図６、図７に示すように、炉体２と加熱体３と導波管４とを備えている。上述したように、本実施例３では、加熱対象物１（図６、図７では図示省略）として流体を用いて、流体としては、例えば上述の実施例２の粉体、液体あるいは気体を用いる。
【００５１】
図６の実施形態の場合には、円筒形状の回転炉（すなわちロータリーキルン（rotary kiln））の炉体２を採用する。炉体２には、導波管４の他に、流体を流入する流入口２ａを設けており、流入口２ａを通して炉体２内に流体を流入してマイクロ波加熱を行う。その他、炉体２には、流体を流出する流出口２ｂを設けており、流出口２ｂを通してマイクロ波加熱後の流体を流出する。回転炉の炉体２についても、上述した実施例１、２と同様に、断熱材で形成され、放熱を防止する。
【００５２】
炉体２内にはスクリュー機構７の回転軸７ａを挿入し、スクリュー機構７はセラミックで形成されている。スクリュー機構７は加熱体３を兼用し、流体を炉体２内で図６の矢印の方向に回転させて撹拌する回転軸７ａと、回転軸７ａに軸支された複数の加熱体３とで形成されている。加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。回転軸７ａについては、必ずしもセラミックで形成される必要はない。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、実施例１、２で述べたように特に限定されない。
【００５３】
なお、炉体２内に回転軸７ａを挿入する関係上、炉体２は端部がそれぞれ開口となっている。したがって、流体として、粉体あるいは液体が好ましい。端部を密封するあるいは端部を流入口あるいは流出口とするのであれば、流体として気体を用いてもよい。
【００５４】
さらなる応用として、図７の実施形態の場合には、加熱体３は、チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）と炭素３ｂとで形成されている。チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）は、炉体２外では、流体を流入する流入口、流体を流出する流出口を兼用しており、炉体２内では、チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）の外側を炭素３ｂが取り囲む。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、特に限定されない。
【００５５】
また、炉体２は２重構造となっており、内側の炉体２は断熱材２Ａで形成され、炭素３ｂに接触されている。流入口を通して炉体２内に流体を流入してマイクロ波加熱を行い、流出口を通してマイクロ波加熱後の流体を流出する。外側の炉体２については特に限定されず、内側の炉体２と同様に、断熱材で形成されてもよいし、炉体２を断熱材のみで一体形成してもよい。なお、図７では、図６と相違して、炉体２の端部が開口となっていないので、流体として気体を用いてもよい。したがって、流体として、粉体、液体あるいは気体を用いる。
【００５６】
本実施例３に係る加熱体３によれば、上述した実施例１、２と同様に、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【００５７】
また、本実施例３に係る加熱方法によれば、上述した実施例１、２と同様に、本実施例３に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００５８】
本実施例３では、上述した実施例１、２と同様に、加熱対象物１として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（本実施例３では流体）がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、本実施例３のように、加熱対象物１が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（流体）の場合には、加熱体３を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（流体）が加熱対象物１であっても、本実施例３に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００５９】
また、本実施例３では、加熱対象物１として流体がある。流体のように移送される物体が加熱対象物１であっても、マイクロ波加熱を行うことができる。もちろん、流体に限定されず、移送されずに固定された物体が加熱対象物であってもよい。
【００６０】
また、本実施例３に係る加熱装置によれば、本実施例３に係る加熱体３の他に、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部（本実施例３では炉体２）を備えることで、加熱体３はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部（炉体２）に収容された加熱対象物１に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【実施例４】
【００６１】
次に、図面を参照して本発明の実施例４を説明する。
図８は、実施例４に係る加熱装置の概略断面図である。本実施例４では、上述した実施理例１と同様に、加熱対象物として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体を例に採って説明する。なお、上述した実施例１〜３と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
上述した実施例１〜３と同様に、加熱装置は、図８に示すように、炉体２と加熱体３と導波管４とを備えている。本実施例４では、炉体２内を減圧するためにポンプ８を設けている。さらに、還元ガスを注入する注入管９を設けている。還元ガスについては、窒素ガスに例示されるように、酸化を防止するガス（例えば希ガス）であれば、特に限定されない。また、酸化を防止する目的以外で、マイクロ波加熱（積極的に酸化、反応ガス下で加熱しつつ化学反応）を行うのであれば、還元ガスに限定されない。
【００６３】
加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、実施例１〜３で述べたように特に限定されない。また、図８では、上述した実施例１の図１の炉体２を例に採って説明したが、各実施例２、３の図２〜図７の炉体２に適用して減圧を行ってもよい。
【００６４】
本実施例４に係る加熱体３によれば、上述した実施例１〜３と同様に、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【００６５】
また、本実施例４に係る加熱方法によれば、上述した実施例１〜３と同様に、本実施例４に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００６６】
本実施例４では、上述した実施例１〜３と同様に、加熱対象物１として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、本実施例４のように、加熱対象物１が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体の場合には、加熱体３を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体が加熱対象物１であっても、本実施例４に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００６７】
また、本実施例４では、減圧中でマイクロ波加熱を行うことで、断熱した状態でマイクロ波加熱を効率良く行うことができる。特に大気圧下で減圧して、還元ガス（例えば窒素ガス）を注入して還元雰囲気中でマイクロ波加熱を行うことで、酸化を防止した状態で加熱を行うことができる。
【００６８】
また、本実施例４に係る加熱装置によれば、本実施例４に係る加熱体３の他に、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部（本実施例４では炉体２）を備えることで、加熱体３はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部（炉体２）に収容された加熱対象物１に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【００６９】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００７０】
（１）上述した実施例１では、ヒータやセラミックローラは、炭素を内部に収容していたが、上述した実施例３の図７のように炭素あるいは炭素化合物を外部に設けてもよい。
【００７１】
（２）上述した実施例１のヒータやセラミックローラを、各実施例２〜４が備えてもよい。また、各実施例２〜４の加熱体がヒータあるいはセラミックローラをも兼用してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１ … 加熱対象物
２ … 炉体
３ … 加熱体
３ａ … セラミック
３ｂ … 炭素
５ … 容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波加熱に用いられる加熱体、それを用いた加熱方法並びに加熱体を備えた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波の加熱応用が近年広まっている。中でも、加熱処理物を断熱素材で覆い、放熱を防止した状態でのマイクロ波加熱は効率が良く、高温まで使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような目的で使われる加熱体の特性としては、比較的低温から高温までマイクロ波を効率良く吸収し、マイクロ波を熱に換えることが要求され、しかも高温での耐熱性等から、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が考えられる（特許文献１のサセプタを参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５３５１７２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、加熱用途での加熱体としては、設計の自由性、低コスト、耐寿命などが要求され、炭化ケイ素製のものでは素材が非常に高硬度であり、難加工性である。そのため、コストも非常に高い物となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体、それを用いた加熱方法並びに加熱体を備えた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】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る加熱体は、マイクロ波加熱に用いられる加熱体であって、前記加熱体は、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成されることを特徴とするものである。
【０００８】
［作用・効果］本発明に係る加熱体によれば、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで加熱体を形成する。大きさによるが、炭素（例えば炭素粉、発砲状の炭素素材、炭素を使ったスポンジ状の加工物、炭素繊維、炭素製のフェルト）は、マイクロ波を炭化ケイ素よりも良く吸収し、耐熱温度も十分であり、マイクロ波用加熱体として最適である。炭素化合物の場合も炭素と同等の効果が得られる。一方、セラミックや石英は、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好である。また、セラミックや石英は、その加工性において容易であり、コストも炭化ケイ素よりも低く抑えられ、入手も簡単である。したがって、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体を実現することができる。
【０００９】
また、本発明に係る加熱方法は、本発明に係る加熱体を用いた加熱方法であって、前記加熱体を用いて前記マイクロ波加熱を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
［作用・効果］本発明に係る加熱方法によれば、本発明に係る加熱体を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００１１】
本発明に係る加熱方法において、加熱対象物の一例として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、加熱対象物が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体の場合には、加熱体を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体が加熱対象物であっても、本発明に係る加熱体を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００１２】
また、加熱対象物の一例として粉体がある。粉体を形成する物質や粉体の粒径にもよるが、粉体の場合にはマイクロ波を吸収せずに透過することが多いので、難加熱な場合（加熱が難しい場合）が多い。難加熱性の粉体が加熱対象物であっても、本発明に係る加熱体を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。もちろん、形態に限定されず、例えば塊を加熱対象物として用いてもよい。
【００１３】
また、加熱対象物の一例として流体がある。流体のように移送される物体が加熱対象物であっても、マイクロ波加熱を行うことができる。もちろん、流体に限定されず、移送されずに固定された物体が加熱対象物であってもよい。
【００１４】
また、セラミックあるいは石英で形成された容器内に加熱対象物を収容してマイクロ波加熱を行ってもよい。上述したように、セラミックや石英は、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好であるので、セラミックあるいは石英で形成された容器を介して加熱対象物に対して間接的に熱を伝え、加熱を行うことができる。
【００１５】
また、減圧中でマイクロ波加熱を行うことで、断熱した状態でマイクロ波加熱を効率良く行うことができる。特に大気圧下で減圧して、還元ガス（例えば窒素ガス）を注入して還元雰囲気中でマイクロ波加熱を行うことで、酸化を防止した状態で加熱を行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係る加熱装置は、本発明に係る加熱体を備えた加熱装置であって、加熱対象物を収容して前記マイクロ波加熱を行う加熱処理部を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］本発明に係る加熱装置によれば、本発明に係る加熱体の他に、加熱対象物を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部を備えることで、加熱体はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部に収容された加熱対象物に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る加熱体、それを用いた加熱方法並びに加熱体を備えた加熱装置によれば、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る加熱装置の概略断面図、（ａ）は正面視した断面図、（ｂ）は側面視した断面図である。
【図２】（ａ）は実施例２に係る加熱装置の概略断面図、（ｂ）は（ａ）とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図である。
【図３】（ａ）は図２とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図、（ｂ）は（ａ）の加熱体の概略斜視図である。
【図４】（ａ）は図２および図３とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図、（ｂ）は（ａ）の加熱体の概略斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、図２〜図４とは別の実施形態の実施例２に係る概略断面図である。
【図６】実施例３に係る加熱装置の概略断面図である。
【図７】図６とは別の実施形態の実施例３に係る加熱装置の概略断面図である。
【図８】実施例４に係る加熱装置の概略断面図である。
【実施例１】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係る加熱装置の概略断面図である。後述する実施例２〜４も含めて、本実施例１では、加熱対象物として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体を例に採って説明する。
【００２１】
本実施例１では、加熱装置は、図１に示すように、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う炉体２と、マイクロ波を熱に変える加熱体３とを備えている。炉体２は断熱材で形成され、放熱を防止する。図１（ａ）の正面視した断面図に示すように、炉体２には、マイクロ波を伝送する導波管４を設けており、導波管４を通して炉体２内にマイクロ波を供給する。炉体２は、本発明における加熱処理部に相当し、加熱体３は、本発明における加熱体に相当する。
【００２２】
加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されている。後述する実施例２〜４も含めて、本実施例１では、炭素３ｂは、炭素粉で形成されており、セラミック３ａ内に炭素粉で形成された炭素３ｂを収容している。マイクロ波の吸収特性から炭素粉の粒径は３００μｍ〜１０００μｍ程度の範囲が好ましい。
【００２３】
加熱体３については、セラミック３ａの替わりに石英であってもよいし、セラミックと石英とを両方用いてもよい。炭素３ｂについても、炭素粉以外に、発砲状の炭素素材、炭素を使ったスポンジ状の加工物、炭素繊維、炭素製のフェルトあるいはそれらの組み合わせなどのようにマイクロ波を良く吸収するものであれば、形態については特に限定されない。また、炭素３ｂの替わりに炭素化合物（例えば炭化ケイ素の粉体）であってもよいし、炭素と炭素化合物とを両方用いてもよい。
【００２４】
本実施例１では、加熱体３は、ヒータをも兼用しており、図１では上部および下部にそれぞれ複数ずつ備えている。また、下部に備えられた各々の加熱体３は、図１（ｂ）の側面視した断面図に示すように、加熱対象物１を移送するセラミックローラをも兼用している。すなわち、下部に備えられた各々の加熱体３は、ヒータ機能付セラミックローラである。図１の矢印の方向に下部に備えられた各々の加熱体３（ヒータ機能付セラミックローラ）を回転させることで、加熱体３（ヒータ機能付セラミックローラ）に載置された加熱対象物１を、図１（ｂ）の矢印の方向に平行に移送する。
【００２５】
なお、加熱体３については、必ずしもヒータやセラミックローラを兼用する必要はなく、別々にヒータ（加熱部）やローラ（移送部）を備えてもよい。また、必ずしもヒータ（加熱部）やローラ（移送部）を設ける必要もない。
【００２６】
加熱対象物１は、上述したようにマイクロ波を吸収せずに透過する物体である。後述する実施例２、３のように粉体（例えば酸化物の粉体や無機物の粉体）を、マイクロ波を吸収せずに透過する加熱対象物として、それを収容した容器５（図２〜図５を参照）ごとローラによって移送してもよいし、実施例３のように液体や気体を、マイクロ波を吸収せずに透過する加熱対象物として、それを密封した容器（図示省略）ごとローラによって移送してもよい。加熱対象物１を収容あるいは密封する容器については、実施例２のようにセラミックあるいは石英で形成してもよい。
【００２７】
本実施例１に係る加熱体３によれば、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで加熱体を形成する。大きさによるが、炭素（例えば炭素粉、発砲状の炭素素材、炭素を使ったスポンジ状の加工物、炭素繊維、炭素製のフェルト）は、マイクロ波を炭化ケイ素よりも良く吸収し、耐熱温度も十分であり、マイクロ波用加熱体として最適である。炭素化合物の場合も炭素と同等の効果が得られる。一方、セラミックや石英は、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好である。また、セラミックや石英は、その加工性において容易であり、コストも炭化ケイ素よりも低く抑えられ、入手も簡単である。したがって、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【００２８】
また、本実施例１に係る加熱方法によれば、本実施例１に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００２９】
本実施例１では、加熱対象物１として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、本実施例１のように、加熱対象物１が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体の場合には、加熱体３を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体が加熱対象物１であっても、本実施例１に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００３０】
また、本実施例１に係る加熱装置によれば、本実施例１に係る加熱体３の他に、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部（本実施例１では炉体２）を備えることで、加熱体３はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部（炉体２）に収容された加熱対象物１に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【実施例２】
【００３１】
次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。
図２（ａ）は、実施例２に係る加熱装置の概略断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図であり、図３（ａ）は、図２とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の加熱体の概略斜視図であり、図４（ａ）は、図２および図３とは別の実施形態の実施例２に係る加熱装置の概略断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の加熱体の概略斜視図であり、図５は、図２〜図４とは別の実施形態の実施例２に係る概略断面図である。本実施例２では、加熱対象物として粉体を例に採って説明する。なお、上述した実施例１と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
上述した実施例１と同様に、加熱装置は、図２〜図５に示すように、加熱対象物１（本実施例２では粉体）を収容してマイクロ波加熱を行う炉体２と、マイクロ波を熱に変える加熱体３と、マイクロ波を伝送して炉体２内に供給する導波管４とを備えている。本実施例２では、セラミックで形成された容器５内に加熱対象物１である粉体を収容してマイクロ波加熱を行う。加熱対象物としては、例えば酸化物の粉体や無機物の粉体がある。容器５は、本発明における容器に相当する。
【００３３】
容器５については、上述の実施例１の加熱体３と同様に、セラミックの替わりに石英であってもよいし、セラミックと石英とを両方用いてもよい。また、容器５内に収容される加熱対象物１としては、本実施例２のような粉体に限定されず、後述する実施例３のように液体や気体が加熱対象物であってもよい。あるいは、セラミックあるいは石英で形成された容器５内に加熱対象物を密封してもよい。なお、加熱対象物１が粉体である場合においても、容器５に蓋をして粉体を密封するのが好ましい。
【００３４】
図２（ａ）の実施形態の場合には、加熱体３は、チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）と炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。容器５内に収容された粉体に、複数の加熱体３を挿入する。この実施形態においても、チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）の替わりにチューブ状の石英（ガラスチューブ）であってもよいし、セラミックと石英とを両方用いてもよい。炭素３ｂについても、炭素粉、発砲状の炭素素材、炭素を使ったスポンジ状の加工物、炭素繊維、炭素製のフェルトあるいはそれらの組み合わせなどのように特に限定されない。また、炭素３ｂの替わりに炭素化合物（例えば炭化ケイ素の粉体）であってもよいし、炭素と炭素化合物とを両方用いてもよい。
【００３５】
さらなる応用として、図２（ｂ）の実施形態の場合には、加熱体３を撹拌棒で形成し、撹拌棒の加熱体３を、図２（ｂ）の矢印の方向に回転させつつ、矢印の方向に昇降移動させることで、容器５内に収容された粉体を撹拌しつつマイクロ波加熱を行う。この実施形態においても、加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されている。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、図２（ａ）で述べたように特に限定されない。
【００３６】
さらなる応用として、図３の実施形態の場合には、図２（ａ）の実施形態と同様に、容器５内に収容された粉体に複数の加熱体３を挿入する。図３（ａ）の断面図に示すように、各々の加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。各々の加熱体３は、図３（ｂ）の斜視図に示すように、角柱状の支持部材６に水平支持されている。支持部材６については、容器５と同様に、セラミック、石英あるいはこれらの組み合わせであってもよいし、セラミックや石英以外であってもよい。角柱状の支持部材６の替わりに板状の支持部材を用いて、当該支持部材が各々の加熱体３を水平支持してもよい。また、容器５が支持部材６を兼用して、容器５が各々の加熱体３を水平支持してもよい。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、図２で述べたように特に限定されない。
【００３７】
さらなる応用として、図４の実施形態の場合には、図２（ａ）や図３の実施形態と同様に、容器５内に収容された粉体に複数の加熱体３を挿入する。図４（ａ）の断面図に示すように、各々の加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。各々の加熱体３は、図４（ｂ）の斜視図に示すように、板状に形成され、角柱状の支持部材６に吊り掛け支持されている。なお、取っ手６ａを設けてもよい。また、加熱対象物１（本実施例２では粉体）を密封する容器５の蓋を支持部材６が兼用し、容器５の蓋が各々の加熱体３を吊り掛け支持してもよい。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、図２で述べたように特に限定されない。また、支持部材６を形成する物質についても、図３で述べたように特に限定されない。
【００３８】
さらなる応用として、図５（ａ）の実施形態の場合には、容器５が加熱体３を兼用し、セラミックからなる２重構造となっており、これらのセラミックからなる２重構造の容器５ａ，５ｂの間に炭素３ｂを収容することで加熱体３として形成している。内側の容器５ａ内に粉体を収容する。加熱体３を兼用した容器５についても、セラミックの替わりに石英であってもよいし、セラミックと石英とを両方用いてもよい。また、内側の容器５ａをセラミックで形成し、外側の容器５ｂを石英で形成してもよいし、逆に内側の容器５ａを石英で形成し、外側の容器５ｂをセラミックで形成してもよい。
【００３９】
さらなる応用として、図５（ｂ）の実施形態の場合には、図２（ａ）の実施形態では容器５内に収容された粉体に、複数の加熱体３を挿入したのに対して、１つの加熱体３のみを挿入して、容器５を簡略化している。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、図２で述べたように特に限定されない。
【００４０】
本実施例２に係る加熱体３によれば、上述した実施例１と同様に、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【００４１】
また、本実施例２に係る加熱方法によれば、上述した実施例１と同様に、本実施例２に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００４２】
本実施例２では、上述した実施例１と同様に、加熱対象物１として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（本実施例２では粉体）がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、本実施例２のように、加熱対象物１が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（粉体）の場合には、加熱体３を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（粉体）が加熱対象物１であっても、本実施例２に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００４３】
また、本実施例２では、加熱対象物１として粉体がある。粉体を形成する物質（本実施例２では酸化物の粉体や無機物の粉体）や粉体の粒径にもよるが、粉体の場合にはマイクロ波を吸収せずに透過することが多いので、難加熱な場合（加熱が難しい場合）が多い。難加熱性の粉体が加熱対象物１であって、本実施例２に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。もちろん、形態に限定されず、例えば塊を加熱対象物として用いてもよい。
【００４４】
なお、難加熱な材料例として、酸化チタンがあり、酸化チタンの誘電率や誘電正接は下記表１の通りである。また、加熱可能な材料例として、水や炭素粉があり、水や炭素粉の誘電率や誘電正接は下記表１の通りである。
【００４５】
【表１】
【００４６】
誘電率、誘電正接が高い方がマイクロ波の吸収率は良い。炭素粉の場合、水に近い吸収率効果があり、しかも高温（１０００度）に耐える。
【００４７】
また、本実施例２では、セラミックあるいは石英で形成された容器５内に加熱対象物１（本実施例２では粉体）を収容してマイクロ波加熱を行っている。上述したように、セラミックや石英は、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好であるので、セラミックあるいは石英で形成された容器５を介して加熱対象物１（粉体）に対して間接的に熱を伝え、加熱を行うことができる。
【００４８】
また、本実施例２に係る加熱装置によれば、本実施例２に係る加熱体３の他に、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部（本実施例２では炉体２）を備えることで、加熱体３はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部（炉体２）に収容された加熱対象物１に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。
図６は、実施例３に係る加熱装置の概略断面図であり、図７は、図６とは別の実施形態の実施例３に係る加熱装置の概略断面図である。本実施例３では、加熱対象物として流体（例えば上述の実施例２の粉体、液体あるいは気体）を例に採って説明する。なお、上述した実施例１、２と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
上述した実施例１、２と同様に、加熱装置は、図６、図７に示すように、炉体２と加熱体３と導波管４とを備えている。上述したように、本実施例３では、加熱対象物１（図６、図７では図示省略）として流体を用いて、流体としては、例えば上述の実施例２の粉体、液体あるいは気体を用いる。
【００５１】
図６の実施形態の場合には、円筒形状の回転炉（すなわちロータリーキルン（rotary kiln））の炉体２を採用する。炉体２には、導波管４の他に、流体を流入する流入口２ａを設けており、流入口２ａを通して炉体２内に流体を流入してマイクロ波加熱を行う。その他、炉体２には、流体を流出する流出口２ｂを設けており、流出口２ｂを通してマイクロ波加熱後の流体を流出する。回転炉の炉体２についても、上述した実施例１、２と同様に、断熱材で形成され、放熱を防止する。
【００５２】
炉体２内にはスクリュー機構７の回転軸７ａを挿入し、スクリュー機構７はセラミックで形成されている。スクリュー機構７は加熱体３を兼用し、流体を炉体２内で図６の矢印の方向に回転させて撹拌する回転軸７ａと、回転軸７ａに軸支された複数の加熱体３とで形成されている。加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。回転軸７ａについては、必ずしもセラミックで形成される必要はない。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、実施例１、２で述べたように特に限定されない。
【００５３】
なお、炉体２内に回転軸７ａを挿入する関係上、炉体２は端部がそれぞれ開口となっている。したがって、流体として、粉体あるいは液体が好ましい。端部を密封するあるいは端部を流入口あるいは流出口とするのであれば、流体として気体を用いてもよい。
【００５４】
さらなる応用として、図７の実施形態の場合には、加熱体３は、チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）と炭素３ｂとで形成されている。チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）は、炉体２外では、流体を流入する流入口、流体を流出する流出口を兼用しており、炉体２内では、チューブ状のセラミック３ａ（セラミックチューブ）の外側を炭素３ｂが取り囲む。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、特に限定されない。
【００５５】
また、炉体２は２重構造となっており、内側の炉体２は断熱材２Ａで形成され、炭素３ｂに接触されている。流入口を通して炉体２内に流体を流入してマイクロ波加熱を行い、流出口を通してマイクロ波加熱後の流体を流出する。外側の炉体２については特に限定されず、内側の炉体２と同様に、断熱材で形成されてもよいし、炉体２を断熱材のみで一体形成してもよい。なお、図７では、図６と相違して、炉体２の端部が開口となっていないので、流体として気体を用いてもよい。したがって、流体として、粉体、液体あるいは気体を用いる。
【００５６】
本実施例３に係る加熱体３によれば、上述した実施例１、２と同様に、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【００５７】
また、本実施例３に係る加熱方法によれば、上述した実施例１、２と同様に、本実施例３に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００５８】
本実施例３では、上述した実施例１、２と同様に、加熱対象物１として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（本実施例３では流体）がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、本実施例３のように、加熱対象物１が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（流体）の場合には、加熱体３を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体（流体）が加熱対象物１であっても、本実施例３に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００５９】
また、本実施例３では、加熱対象物１として流体がある。流体のように移送される物体が加熱対象物１であっても、マイクロ波加熱を行うことができる。もちろん、流体に限定されず、移送されずに固定された物体が加熱対象物であってもよい。
【００６０】
また、本実施例３に係る加熱装置によれば、本実施例３に係る加熱体３の他に、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部（本実施例３では炉体２）を備えることで、加熱体３はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部（炉体２）に収容された加熱対象物１に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【実施例４】
【００６１】
次に、図面を参照して本発明の実施例４を説明する。
図８は、実施例４に係る加熱装置の概略断面図である。本実施例４では、上述した実施理例１と同様に、加熱対象物として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体を例に採って説明する。なお、上述した実施例１〜３と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
上述した実施例１〜３と同様に、加熱装置は、図８に示すように、炉体２と加熱体３と導波管４とを備えている。本実施例４では、炉体２内を減圧するためにポンプ８を設けている。さらに、還元ガスを注入する注入管９を設けている。還元ガスについては、窒素ガスに例示されるように、酸化を防止するガス（例えば希ガス）であれば、特に限定されない。また、酸化を防止する目的以外で、マイクロ波加熱（積極的に酸化、反応ガス下で加熱しつつ化学反応）を行うのであれば、還元ガスに限定されない。
【００６３】
加熱体３は、セラミック３ａと炭素３ｂとで形成されており、セラミック３ａ内に炭素３ｂを収容している。加熱体３の形態およびそれを形成する物質については、実施例１〜３で述べたように特に限定されない。また、図８では、上述した実施例１の図１の炉体２を例に採って説明したが、各実施例２、３の図２〜図７の炉体２に適用して減圧を行ってもよい。
【００６４】
本実施例４に係る加熱体３によれば、上述した実施例１〜３と同様に、従来の炭化ケイ素のみで形成された加熱体の替わりに、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成された加熱体３を用いることで、加工が容易であり、低コストで入手が簡単な加熱体３を実現することができる。
【００６５】
また、本実施例４に係る加熱方法によれば、上述した実施例１〜３と同様に、本実施例４に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことで、マイクロ波を効率良く吸収し、耐熱性があり、耐摩耗性、耐腐食性などに優れ、熱伝導も良好な加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことができる。
【００６６】
本実施例４では、上述した実施例１〜３と同様に、加熱対象物１として、マイクロ波を吸収せずに透過する物体がある。加熱対象物が、マイクロ波を吸収する物体であれば、加熱体を使用せずともマイクロ波加熱を行うことができるが、本実施例４のように、加熱対象物１が、マイクロ波を吸収せずに透過する物体の場合には、加熱体３を使用した状態でマイクロ波加熱を行うことになる。したがって、マイクロ波を吸収せずに透過する物体が加熱対象物１であっても、本実施例４に係る加熱体３を用いてマイクロ波加熱を行うことが可能である。
【００６７】
また、本実施例４では、減圧中でマイクロ波加熱を行うことで、断熱した状態でマイクロ波加熱を効率良く行うことができる。特に大気圧下で減圧して、還元ガス（例えば窒素ガス）を注入して還元雰囲気中でマイクロ波加熱を行うことで、酸化を防止した状態で加熱を行うことができる。
【００６８】
また、本実施例４に係る加熱装置によれば、本実施例４に係る加熱体３の他に、加熱対象物１を収容してマイクロ波加熱を行う加熱処理部（本実施例４では炉体２）を備えることで、加熱体３はマイクロ波を熱に換えて、加熱処理部（炉体２）に収容された加熱対象物１に対してマイクロ波加熱を行うことができる。
【００６９】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００７０】
（１）上述した実施例１では、ヒータやセラミックローラは、炭素を内部に収容していたが、上述した実施例３の図７のように炭素あるいは炭素化合物を外部に設けてもよい。
【００７１】
（２）上述した実施例１のヒータやセラミックローラを、各実施例２〜４が備えてもよい。また、各実施例２〜４の加熱体がヒータあるいはセラミックローラをも兼用してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１ … 加熱対象物
２ … 炉体
３ … 加熱体
３ａ … セラミック
３ｂ … 炭素
５ … 容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波加熱に用いられる加熱体であって、
前記加熱体は、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成されることを特徴とする加熱体。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱体を用いた加熱方法であって、
前記加熱体を用いて前記マイクロ波加熱を行うことを特徴とする加熱方法。
【請求項３】
請求項２に記載の加熱方法において、
加熱対象物として、前記マイクロ波を吸収せずに透過する物体を用いることを特徴とする加熱方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の加熱方法において、
加熱対象物として粉体を用いることを特徴とする加熱方法。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の加熱方法において、
加熱対象物として流体を用いることを特徴とする加熱方法。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の加熱方法において、
セラミックあるいは石英で形成された容器内に加熱対象物を収容して前記マイクロ波加熱を行うことを特徴とする加熱方法。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれかに記載の加熱方法において、
減圧中で前記マイクロ波加熱を行うことを特徴とする加熱方法。
【請求項８】
請求項１に記載の加熱体を備えた加熱装置であって、
加熱対象物を収容して前記マイクロ波加熱を行う加熱処理部を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項１】
マイクロ波加熱に用いられる加熱体であって、
前記加熱体は、セラミックあるいは石英と、炭素あるいは炭素化合物とで形成されることを特徴とする加熱体。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱体を用いた加熱方法であって、
前記加熱体を用いて前記マイクロ波加熱を行うことを特徴とする加熱方法。
【請求項３】
請求項２に記載の加熱方法において、
加熱対象物として、前記マイクロ波を吸収せずに透過する物体を用いることを特徴とする加熱方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の加熱方法において、
加熱対象物として粉体を用いることを特徴とする加熱方法。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の加熱方法において、
加熱対象物として流体を用いることを特徴とする加熱方法。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の加熱方法において、
セラミックあるいは石英で形成された容器内に加熱対象物を収容して前記マイクロ波加熱を行うことを特徴とする加熱方法。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれかに記載の加熱方法において、
減圧中で前記マイクロ波加熱を行うことを特徴とする加熱方法。
【請求項８】
請求項１に記載の加熱体を備えた加熱装置であって、
加熱対象物を収容して前記マイクロ波加熱を行う加熱処理部を備えることを特徴とする加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５２７７９（Ｐ２０１２−２５２７７９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２０８６（Ｐ２０１１−１２２０８６）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（５９３０３０９２３）株式会社ニッシン (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（５９３０３０９２３）株式会社ニッシン (14)
【Ｆターム（参考）】
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