CN110799264A - 红外线处理装置 - Google Patents

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青木道郎
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

红外线处理装置具备：红外线加热器，该红外线加热器具备发热体和超材料结构体，当从所述发热体输入有热能时，该超材料结构体能够辐射出具有非普朗克分布的最大波峰、且该最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的红外线；内管，该内管含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种、且将所述红外线加热器包围，所述峰值波长的红外线从该内管透过；以及外管，该外管将所述内管包围、且在与所述内管之间形成使得处理对象物能够流通的对象物流路。

Description

红外线处理装置
技术领域
本发明涉及红外线处理装置。
背景技术
以往，已知如下杀菌装置，该杀菌装置具备：紫外线灯；将紫外线灯包围的石英玻璃制的保护管；以及将保护管包围的外周容器(例如专利文献1)。该杀菌装置向在保护管与外周容器之间流通的水溶液供给紫外线而进行水溶液的杀菌。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－168212号公报
发明内容
本发明的发明人考虑了如下方案：在辐射出红外线而对处理对象物进行红外线处理时，利用如上所述的使用紫外线的杀菌装置。但是，专利文献1中，作为保护管而使用石英玻璃。石英玻璃会将波长超过3.5μm的红外线吸收，因此，有时不适合红外线处理。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于，高效地对处理对象物进行红外线处理。
本发明为了达成上述主要目的而采用了以下手段。
本发明的红外线处理装置具备：
红外线加热器，该红外线加热器具备发热体和超材料结构体，当从所述发热体输入有热能时，该超材料结构体能够辐射出具有非普朗克分布的最大波峰、且该最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的红外线；
内管，该内管含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种、且将所述红外线加热器包围，所述峰值波长的红外线从该内管透过；以及
外管，该外管将所述内管包围、且在与所述内管之间形成使得处理对象物能够流通的对象物流路。
该红外线处理装置中，具备超材料结构体的红外线加热器辐射出：具有非普朗克分布的最大波峰、且该最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的红外线。而且，将该红外线向对象物流路内流通的处理对象物辐射，该红外线处理装置由此进行处理对象物的红外线处理。并且，在红外线加热器与对象物流路之间配设的内管含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种，最大波峰的峰值波长的红外线从该内管透过。C－F键在2μm～7μm的波长附近不存在红外线的吸收波峰，因此，具有C－F键的氟系材料针对最大波峰的峰值波长的红外线的吸收率较低。另外，氟化钙在2μm～7μm的波长范围内的红外线透过率较高，因此，针对最大波峰的峰值波长的红外线的吸收率较低。因此，内管难以妨碍最大波峰附近的波长的红外线到达处理对象物。因此，该红外线处理装置能够高效地进行处理对象物的红外线处理。此处，“红外线处理”只要是使用了红外线的、针对处理对象物的处理即可，例如包括加热处理、使其发生化学反应的处理等。另外，“处理对象物”只要是能够在对象物流路内流通的物体即可，基本上为流体。处理对象物可以为液体，也可以为气体。处理对象物只要能够在对象物流路内流通即可，也可以为含有固体粒子的流体(液体或气体)。
本发明的红外线处理装置中，所述内管可以具备使得所述峰值波长的红外线透过的红外线透过部件，该红外线透过部件可以含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种。即，本发明的红外线处理装置中，含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种的部位无需设为整个内管，也可以是内管的一部分部件。
本发明的红外线处理装置中，所述内管可以将具有C－F键的氟系材料作为主成分。所述内管可以由具有C－F键的氟系材料和不可避免的杂质构成。所述内管也可以仅由具有C－F键的氟系材料构成。对于所述内管而言，所述超材料结构体的最大波峰的峰值波长的红外线的透过率优选为75％以上，更优选为80％以上，进一步优选为85％以上，更进一步优选为90％以上。
本发明的红外线处理装置中，所述具有C－F键的氟系材料可以为氟树脂。氟树脂可以具有醚键，也可以不具有醚键。氟树脂可以不具有除了C、F、H以及O以外的原子，也可以不具有除了C、F以及H以外的原子，还可以不具有除了C及F以外的原子。作为氟树脂的具体例，可以举出：聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、六氟丙烯共聚物(FEP)、以及乙烯－四氟乙烯共聚物(Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer，ETFE)等。
本发明的红外线处理装置可以具备反射体，从所述发热体观察，该反射体配设为比所述外管更靠外侧、且对所述峰值波长的红外线进行反射，所述外管可以使得所述峰值波长的红外线透过。据此，反射体将从红外线加热器辐射出并从内管、处理对象物以及外管透过的峰值波长的红外线向处理对象物侧反射，因此，能够更高效地进行红外线处理。在这种情况下，所述反射体可以配设于所述外管的外周面。
本发明的红外线处理装置中，所述外管的内周面的至少一部分可以是对所述峰值波长的红外线进行反射的反射面，或者，可以在该内周面的至少一部分具有对所述峰值波长的红外线进行反射的反射体。据此，外管将从红外线加热器辐射出并从内管及处理对象物透过的峰值波长的红外线向处理对象物侧反射，因此，能够更高效地进行红外线处理。
本发明的红外线处理装置中，可以对所述内管的配置有所述发热体的内部空间进行减压。据此，在内部空间减压后的状态下进行红外线处理，由此，与例如内部空间为常压的情形相比，从红外线加热器朝向内部空间内的对流热传导的情况减少，能够抑制对流损失。因此，能够更高效地进行红外线处理。
本发明的红外线处理装置可以具备透过管，该透过管含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种，配设于所述外管的内侧、且将所述内管包围，所述峰值波长的红外线从该透过管透过，所述对象物流路可以形成于所述透过管与所述外管之间，可以在所述内管与所述透过管之间形成使得制冷剂能够流通的制冷剂流路。据此，通过使制冷剂在制冷剂流路流通，能够抑制处理对象物、内管以及透过管中的至少任一者过热。
本发明的红外线处理装置中，所述最大波峰的所述峰值波长可以超过3.5μm且为7μm以下。在超材料结构体辐射出的红外线的最大波峰的峰值波长超过3.5μm的情况下，如果作为内管而使用例如石英玻璃，则无法高效地进行红外线处理。因此，作为内管而使用具有C－F键的氟系材料的意义重大。在这种情况下，所述最大波峰的所述峰值波长可以设为4μm以上，也可以设为5μm以上，还可以设为6μm以上。另外，所述最大波峰的所述峰值波长可以设为6μm以下，也可以设为5μm以下。
本发明的红外线处理装置中，所述超材料结构体可以从所述发热体侧开始按顺序依次具备：第一导体层；电介质层，该电介质层与上述第一导体层接合；以及第二导体层，该第二导体层具有分别与所述电介质层接合且以彼此分离的方式周期性地配置的多个单独导体层。
本发明的红外线处理装置中，所述超材料结构体可以具备多个微腔，该多个微腔至少表面包含导体且以彼此分离的方式周期性地配置。
附图说明
图1是红外线处理装置10的说明图。
图2是图1的A－A截面图。
图3是第一超材料结构体30a的局部仰视图。
图4是表示聚四氟乙烯(PTFE)的红外线透射光谱的一个例子的曲线图。
图5是变形例的红外线处理装置110的截面图。
图6是变形例的红外线处理装置210的截面图。
图7是变形例的红外线处理装置310的截面图。
图8是变形例的红外线加热器20的局部截面图。
图9是变形例的第一超材料结构体430a的局部仰视立体图。
图10是表示聚四氟乙烯(PTFE)薄膜的红外线透射光谱的曲线图。
图11是表示全氟烷氧基烷烃(PFA)薄膜的红外线透射光谱的曲线图。
图12是表示从辐射型加热器辐射并从PTFE薄膜透过后的红外线的辐射强度的曲线图。
图13是表示从辐射型加热器辐射并从PFA薄膜透过后的红外线的辐射强度的曲线图。
图14是表示从辐射型加热器辐射并从聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜透过后的红外线的辐射强度的曲线图。
图15是表示从辐射型加热器辐射并从聚酰亚胺(PI)薄膜透过后的红外线的辐射强度的曲线图。
图16是变形例的红外线处理装置510的说明图。
图17是图16的B－B截面图。
具体实施方式
接下来，利用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是作为本发明的一个实施方式的红外线处理装置10的说明图。图2是图1的A－A截面图。图3是第一超材料结构体30a的局部仰视图。本实施方式中，上下方向、左右方向以及前后方向如图1～图3所示。
红外线处理装置10具备：红外线加热器20；内管40，其将红外线加热器20包围；外管50，其将内管40包围；反射体55，其配设于外管50的外周面；以及有底筒状的盖60、60，外管50的前后两端气密性地嵌入于其中。另外，红外线处理装置10具备：内部空间42，其形成于内管40的内侧；以及对象物流路52，其形成于内管40与外管50之间。红外线处理装置10针对在对象物流路52流通的处理对象物而辐射来自红外线加热器20的红外线，由此对处理对象物进行红外线处理。
红外线加热器20配置于内管40的内部空间42内。本实施方式中，红外线加热器20形成为长度方向沿着前后方向的近似长方体形状。如图1的放大图所示，红外线加热器20具备：发热部22；第一、第二支撑基板25a、25b，它们分别配置于发热部22的上方及下方；以及超材料结构体30，其具有第一、第二超材料结构体30a、30b。
发热部22构成为所谓的面状加热器，并形成为长度方向沿着前后方向的平板状的形状。发热部22具备：发热体23，其通过线状的部件以Z字形弯曲而成；以及保护部件24，其是与发热体23接触并将发热体23的周围覆盖的绝缘体。作为发热体23的材质，例如可以举出W、Mo、Ta、Fe－Cr－Al合金以及Ni－Cr合金等。作为保护部件24的材质，例如可以举出聚酰亚胺等绝缘性的树脂、陶瓷等。在发热体23的两端安装有一对电气配线57。电气配线57将盖60贯穿并被气密性地向红外线处理装置10的外部引出，进而与未图示的电源连接。发热部22也可以设为带状的发热体卷绕于绝缘体的结构的面状加热器。发热体23可以形成为在红外线加热器20的长度方向(此处为前后方向)上以一条直线延伸而并非以Z字形弯曲的形状。
第一支撑基板25a是在发热部22的上侧配置的平板状的部件。作为第一支撑基板25a的材质，例如可以举出如Si晶片、玻璃等那样容易维持平滑面、耐热性高、热翘曲性低的材料。本实施方式中，第一支撑基板25a设为Si晶片。第一支撑基板25a可以如本实施方式这样与发热部22的上表面接触，也可以不接触而配设成隔开空间地与发热部22上下分离。在第一支撑基板25a和发热部22接触的情况下，二者可以接合。第二支撑基板25b配置于发热部22的下侧，除此以外，与第一支撑基板25a相同，因此，省略详细的说明。
超材料结构体30具备：板状的第一超材料结构体30a，其配设于发热体23及第一支撑基板25a的上方；以及板状的第二超材料结构体30b，其配设于发热体23及第二支撑基板25b的下方。第一、第二超材料结构体30a、30b可以与第一、第二支撑基板25a、25b直接接合，也可以借助未图示的粘接层而接合。第一超材料结构体30a从发热体23侧朝向上方按顺序依次具备第一导体层31a、电介质层33a、以及具有多个单独导体层36a的第二导体层35a。第一超材料结构体30a所具有的各层之间可以直接接合，也可以借助粘接层而接合。单独导体层36a以及电介质层33a的上表面露出部可以由抗氧化层(未图示，例如由氧化铝形成)覆盖。第二超材料结构体30b从发热体23侧朝向下方按顺序依次具备第一导体层31b、电介质层33b、以及具有多个单独导体层36b的第二导体层35b。第一超材料结构体30a和第二超材料结构体30b配置成隔着发热体23而上下对称，并且具有同样的结构，因此，以下，对第一超材料结构体30a的结构要素进行说明。
第一导体层31a是从第一支撑基板25a观察时在发热体23的相反侧(上侧)与之接合的平板状的部件。第一导体层31a的材质例如为金属等导体(导电体)。作为金属的具体例，可以举出金、铝(Al)或钼(Mo)等。本实施方式中，第一导体层31a的材质设为金。第一导体层31a借助未图示的粘接层而与第一支撑基板25a接合。作为粘接层的材质，例如可以举出铬(Cr)、钛(Ti)、钌(Ru)等。应予说明，第一导体层31a和第一支撑基板25a可以直接接合。
电介质层33a是从第一导体层31a观察时在发热体23的相反侧(上侧)与之接合的平板状的部件。电介质层33a夹持于第一导体层31a与第二导体层35a之间。作为电介质层33a的材质，例如可以举出氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)等。本实施方式中，电介质层33a的材质设为氧化铝。
第二导体层35a是包含导体的层，在沿着电介质层33a的上表面的方向(前后左右方向)上具有周期性结构。具体而言，第二导体层35a具备多个单独导体层36a，该单独导体层36a配置成在沿着电介质层33a的上表面的方向(前后左右方向)上彼此分离，由此构成周期性结构(参照图3)。多个单独导体层36a在左右方向(第一方向)上以分别隔开间隔D1的方式彼此等间隔地配设。另外，多个单独导体层36a在与左右方向正交的前后方向(第二方向)上以分别隔开间隔D2的方式彼此等间隔地配设。由此，单独导体层36a排列成格子状。应予说明，本实施方式中，如图3所示，单独导体层36a排列成四方格子状，不过，单独导体层36a例如也可以以单独导体层36a分别位于正三角形的顶点的方式排列成六方格子状。多个单独导体层36a在俯视下分别呈圆形，且形成为厚度h(上下高度)小于直径W的圆柱形状。第二导体层35a的周期性结构的周期为：横向的周期Λ1＝D1+W，纵向的周期Λ2＝D2+W。本实施方式中，设为D1＝D2，因此，Λ1＝Λ2。第二导体层35a(单独导体层36a)的材质例如为金属等导体，可以采用与上述的第一导体层31a同样的材质。第一导体层31a及第二导体层35a中的至少一方可以为金属。本实施方式中，第二导体层35a的材质设为与第一导体层31a相同的金。
这样，第一超材料结构体30a具备：第一导体层31a；具有周期性结构的第二导体层35a(单独导体层36a)；以及由第一导体层31a及第二导体层35a夹持的电介质层33a。由此，当从发热体23输入热能时，第一超材料结构体30a能够辐射出具有非普朗克分布的最大波峰的红外线。应予说明，所谓普朗克分布是指：在横轴设为越趋向右侧则越长的波长、且纵轴设为辐射强度的曲线图上具有特定的峰值的山型分布，且是具有峰值的左侧的斜度陡峭、且峰值的右侧的斜度平缓的形状的曲线。通常的材料依照该曲线(普朗克辐射曲线)而进行辐射。所谓非普朗克辐射(具有非普朗克分布的最大波峰的红外线的辐射)是指：以其辐射的最大波峰为中心的山型的斜度与所述的普朗克辐射相比更陡峭的辐射。即，第一超材料结构体30a具有最大波峰比普朗克分布的峰值更陡峭的辐射特性。应予说明，“与普朗克分布的峰值相比更陡峭”意味着：“与普朗克分布的峰值相比而半值宽度(FWHM：fullwidth at half maximum)较窄”。由此，第一超材料结构体30a作为具有选择性地辐射红外线的整个波长区域(0.7μm～1000μm)中的特定波长的红外线的特性的超材料发射体而发挥作用。可以认为：该特性是由磁极化激元(Magnetic polariton)中说明的共振现象而引起的。应予说明，所谓磁极化激元是指如下共振现象：在上下2个导体(第一导体层31a及第二导体层35a)激发出反向平行电流，在它们之间的电介质(电介质层33a)内获得强磁场的封闭效果。由此，对于第一超材料结构体30a，在第一导体层31a及单独导体层36a且在局部激发出较强的电场的振动，因此，其成为红外线的辐射源而向周围环境(此处，特别是上方)辐射红外线。另外，对于该第一超材料结构体30a，通过调整第一导体层31a、电介质层33a以及第二导体层35a的材质、单独导体层36a的形状以及周期性结构而能够调整共振波长。由此，从第一超材料结构体30a的第一导体层31a及单独导体层36a辐射出的红外线显示出特定波长的红外线的辐射率升高的特性。即，第一超材料结构体30a具有如下特性：辐射出具有半值宽度较小且辐射率较高的陡峭的最大波峰的红外线。应予说明，本实施方式中，设为D1＝D2，不过，间隔D1和间隔D2也可以不同。关于周期Λ1及周期Λ2也一样。应予说明，可以通过变更周期Λ1及周期Λ2而控制半值宽度。
对于第一、第二超材料结构体30a、30b而言，以使得规定的辐射特性中的上述的最大波峰的峰值波长处于2μm以上7μm以下的范围内的方式调整共振波长。峰值波长可以处于超过3.5μm且7μm以下的范围内。峰值波长可以设为4μm以上，也可以设为5μm以上，还可以设为6μm以上。峰值波长可以设为6μm以下，也可以设为5μm以下。峰值波长可以处于2.5μm以上3.5μm以下的范围内，也可以处于4.5μm以上5.5μm以下的范围内，还可以处于5.5μm以上6.5μm以上的范围内。第一、第二超材料结构体30a、30b各自的、从最大波峰的升起部至降落部的波长区域以外的波长区域中的红外线的辐射率的值优选为0.2以下。第一、第二超材料结构体30a、30b各自的、最大波峰的半值宽度优选为1.0μm以下。第一、第二超材料结构体30a、30b的辐射特性可以具有以最大波峰为中心而大致左右对称的形状。另外，第一、第二超材料结构体30a、30b的最大波峰的高度(最大辐射强度)不会超过上述的普朗克辐射的曲线。以如下方式对从超材料结构体30辐射出的红外线的最大波峰的峰值波长的值进行测定。首先，使来自FT－IR装置(傅立叶变换红外分光光度计)的光源的光相对于超材料结构体30而垂直入射，利用积分球对反射光进行测量，由此求出超材料结构体30的半球反射率。另外，将针对金板(反射率为0.95)以同样的方法测定所得的半球反射率设为背景值。接下来，对超材料结构体30的半球反射率和背景值进行比较，由此求出超材料结构体30的反射光谱。然后，将所求出的反射光谱中的底部波长(反射率最小的波谷部分的波长)设为从超材料结构体30辐射出的红外线的最大波峰的峰值波长。
应予说明，例如可以以如下方式形成上述第一超材料结构体30a。首先，通过溅射而在第一支撑基板25a的表面(图1中为上表面)按顺序依次形成粘接层及第一导体层31a。接下来，通过ALD法(atomic layer deposition：原子层沉积法)而在第一导体层31a的表面(图1中为上表面)形成电介质层33a。接下来，在电介质层33a的表面(图1中为上表面)形成规定的抗蚀剂图案，然后，通过螺旋溅射法而形成由第二导体层35a的材质构成的层。然后，将抗蚀剂图案除去，由此形成第二导体层35a(多个单独导体层36a)。应予说明，关于第一超材料结构体30a的各构成要素和第二超材料结构体30b的各构成要素，材质可以相同，一部分材质也可以不同。
内管40为将红外线加热器20包围的管状部件，本实施方式中设为圆筒状的部件。在内管40的内侧的内部空间42内配置有红外线加热器20。内部空间42构成为：未与外管50的内侧的对象物流路52连通，本实施方式中，内部空间42被封闭。优选内部空间42至少在使用红外线处理装置10时能够形成为减压状态，本实施方式中，预先以空气气氛且减压气氛的状态而对内部空间42与外部空间之间进行封闭。不过，内部空间42还可以为惰性气体气氛。另外，也可以不对内部空间42进行减压而使其形成常压气氛。内部空间42的减压状态下的压力可以设为100Pa以下。内部空间42的减压状态下的压力可以设为0.01Pa以上。可以在长度方向的两端对内管40及红外线加热器20这二者进行固定而实现一体化。在这种情况下，可以将盖60拆下而一体地对内管40及红外线加热器20进行更换。
内管40含有具有C－F键的氟系材料。超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线从内管40透过。C－F键在8μm的波长附近具有红外线的吸收波峰，但是，在2μm～7μm的波长附近不存在红外线的吸收波峰。因此，具有C－F键的氟系材料针对超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线的吸收率较低。因此，内管40难以妨碍最大波峰附近的波长的红外线到达处理对象物。内管40可以将具有C－F键的氟系材料作为主成分。所谓主成分是指含量最多的成分，例如是指质量比例最高的成分。内管40可以构成为含有具有C－F键的氟系材料和不可避免的杂质。内管40也可以构成为仅含有具有C－F键的氟系材料。内管40可以仅含有1种具有C－F键的氟系材料，也可以含有2种以上具有C－F键的氟系材料。具有C－F键的氟系材料可以为氟树脂。具有C－F键的氟系材料可以具有醚键，也可以不具有醚键。具有C－F键的氟系材料可以不具有除了C、F、H以及O以外的原子，也可以不具有除了C、F以及H以外的原子，还可以不具有除了C及F以外的原子。优选内管40采用在超材料结构体30的最大波峰附近具有红外线的吸收波峰的键较少的材料。例如，O－H键及N－H键在2.8μm～3.2μm的波长时具有吸收波峰。因此，在超材料结构体30的最大波峰的峰值波长处于2.8μm～3.2μm的波长附近(例如2.5μm以上3.5μm以下的波长)的情况下，优选O－H键及N－H键中的至少任一种键较少的材料，更优选这些键均不存在的材料。作为氟树脂的具体例，可以举出聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、六氟丙烯共聚物(FEP)、以及乙烯－四氟乙烯共聚物(Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer，ETFE)等。本实施方式中，内管40的材质设为聚四氟乙烯(PTFE)。内管40的耐热性还取决于对象物流路52中流通的处理对象物的温度，不过，例如可以设为100℃以上，优选设为200℃以上。在上述氟树脂的具体例中，从耐热性的观点出发，优选为PTFE或PFA。
对于内管40而言，超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线的透过率优选为75％以上，更优选为80％以上，进一步优选为85％以上，更进一步优选为90％以上。内管40针对超材料结构体30的最大波峰的半值宽度区域中的任一波长的红外线的透过率都优选为75％以上，更优选为80％以上，进一步优选为90％以上。2μm以上7μm以下的波长的范围内的任一波长的红外线都可以从内管40透过。内管40针对2μm以上7μm以下的波长的范围内的任一波长的红外线的透过率都可以为75％以上。波长超过3.5μm且为7μm以下的范围内的任一波长的红外线都可以从内管40透过，其透过率可以为75％以上。5μm以上7μm以下的波长的范围内的任一波长的红外线都可以从内管40透过，其透过率可以为75％以上。
图4是表示作为本实施方式的内管40的材质的聚四氟乙烯(PTFE)的红外线透射光谱的一个例子的曲线图。如图4所示，对于PTFE而言，在8μm附近，红外线透过率最小(即，吸收波峰的波长处于8μm附近)，不过，对于波长为2.5μm以上7μm以下的范围内的任一波长的红外线，透过率都较高。另外，虽然省略图示，不过，PTFE针对波长为2.0μm以上2.5μm以下的范围内的任一波长的红外线的透过率都较高。因此，通过利用聚四氟乙烯(PTFE)构成内管40，无论超材料结构体30的最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的何值，该峰值波长的红外线都能够从内管40透过。应予说明，图4所示的是聚四氟乙烯(PTFE)的红外线透射光谱，内管40的实际的红外线透射光谱中的透过率的值还根据例如内管40的厚度而发生变化。内管40的厚度可以设为例如0.5mm以上3mm以下。内管40的透过率的值是：基于针对与内管40相同的材质及厚度的平板状的样品(50mm×50mm)使用FT－IR装置(傅立叶变换红外分光光度计)而获得的红外线透射光谱进行测定所得的值。内管40的厚度可以设为例如0.01mm以上0.5mm以下。内管40的厚度可以设为0.05mm以上。内管40的厚度可以设为0.1mm以下。
外管50是：从红外线加热器20观察时位于比内管40更靠外侧的位置、且将内管40包围的管状部件。本实施方式中，外管50设为圆筒状的部件。外管50由使得超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线透过的材料形成。作为外管50的材质，可以举出与上述的内管40相同的、具有C－F键的氟系材料。作为外管50的材质，可以应用上述的内管40的各种材质。另外，外管50的红外线的透过率可以应用关于内管40的上述各种内容。本实施方式中，外管50的材质设为与内管40相同的聚四氟乙烯(PTFE)。在外管50与内管40之间形成有对象物流路52。本实施方式中，对象物流路52为由外管50的内周面和内管40的外周面包围而成的空间。处理对象物能够在该对象物流路52流通。
从发热体23观察，反射体55配设为比外管50更靠外侧。本实施方式中，反射体55形成为在外管50的外周面配置的反射层。如图2所示，反射体55设置成：在与外管50的长度方向垂直的截面中，将外管50的周围全部覆盖。反射体55由对超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线进行反射的红外线反射材料形成。作为红外线反射材料，例如可以举出金、铂、铝等。通过使用涂布干燥、溅射、CVD、喷镀等成膜方法而使得红外线反射材料在外管50的表面形成薄膜，由此形成反射体55。
盖60、60配设于外管50的两端，外管50的前后两端分别嵌入于盖60、60内。另外，红外线加热器20及内管40的两端支撑于在盖60的内部配置的保持件64。由此，盖60、60对红外线加热器20、内管40以及外管50进行支撑。各盖60具有对象物出入口66。从未图示的对象物供给源向对象物出入口66的一方供给处理对象物。从一方的对象物出入口66流入至盖60内的处理对象物在对象物流路52流通并从另一方的对象物出入口66流出。
接下来，对使用如上构成的红外线处理装置10时的动作进行说明。首先，从未图示的电源经由电气配线57而向发热体23的两端供电。另外，使处理对象物从对象物供给源向对象物流路52流通。例如，以使得发热体23的温度达到预先设定的温度(未特别限定，此处设为320℃)的方式进行供电。主要通过传导、对流、辐射这3种导热方式中的传导而从达到规定温度的发热体23向周围传递能量，由此对超材料结构体30进行加热。其结果，超材料结构体30升高到规定温度(此处例如设为300℃)而成为辐射体，从而辐射红外线。此时，如上所述，第一超材料结构体30a具有第一导体层31a、电介质层33a、以及第二导体层35a，第二超材料结构体30b具有第一导体层31b、电介质层33b、以及第二导体层35b，由此，红外线加热器20辐射出具有非普朗克分布的最大波峰且该最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的红外线。更具体而言，红外线加热器20从第一、第二超材料结构体30a、30b的第一导体层31a、31b及单独导体层36a、36b选择性地辐射出特定的波长区域的红外线(最大波峰的峰值波长及其附近的波长区域的红外线)。然后，该特定的波长区域的红外线从内管40透过而向对象物流路52内流通的处理对象物辐射。由此，红外线处理装置10能够针对对象物流路52内的处理对象物而选择性地辐射出特定的波长区域的红外线。因此，红外线处理装置10能够针对例如该特定的波长区域的红外线的吸收率较高的处理对象物而高效地辐射红外线，由此进行加热处理、使其发生化学反应的处理等红外线处理。并且，超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线从内管40透过，因此，内管40难以妨碍最大波峰附近的波长的红外线到达处理对象物。因此，红外线处理装置10能够更高效地进行处理对象物的红外线处理。应予说明，可以以使得从另一方的对象物出入口66流出的处理对象物再次流入一方的对象物出入口66的方式使处理对象物循环，以便使得处理对象物在对象物流路52内持续流通直至红外线处理完毕为止。
对红外线处理的例子进行说明。例如，在处理对象物为水等具有氢键的物质的情况下，通过使用最大波峰的峰值波长处于3μm附近这样的超材料结构体30而能够高效地向氢键提供能量，从而能够高效地对处理对象物进行加热处理。在处理对象物为含有氰基的物质的情况下，通过使用最大波峰的峰值波长处于4.8μm附近这样的超材料结构体30而能够高效地向氰基提供能量，从而能够高效地促进处理对象物的取代反应等。在处理对象物为含有羰基的物质的情况下，通过使用最大波峰的峰值波长处于5.9μm附近这样的超材料结构体30而能够高效地向羰基提供能量，从而能够高效地促进处理对象物的取代反应等。并不特别限定于此，红外线处理装置10可以在例如有机合成、医药品制造等领域中用于使处理对象物高效地发生反应。
以上详述的本实施方式的红外线处理装置10中，具备超材料结构体30的红外线加热器20辐射出：具有非普朗克分布的最大波峰且该最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的红外线。另外，在红外线加热器20与对象物流路52之间配设的内管40含有具有C－F键的氟系材料，超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线从该内管40透过。因此，内管40难以妨碍最大波峰附近的波长的红外线到达处理对象物。因此，该红外线处理装置10能够高效地进行处理对象物的红外线处理。
另外，红外线处理装置10具备反射体55，从发热体23观察，该反射体55配设为比外管50更靠外侧，并对超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线进行反射。并且，最大波峰的峰值波长的红外线从外管50透过。由此，反射体55将从红外线加热器20辐射出并从内管40、处理对象物以及外管50透过的峰值波长的红外线向处理对象物侧反射，因此，红外线处理装置10能够更高效地进行红外线处理。
此外，内管40的配置有发热体23的内部空间42能够减压。因此，在内部空间42已减压的状态下进行红外线处理，由此，与例如内部空间42处于常压的情形相比，从红外线加热器20朝向内部空间42内的对流热传导减少，从而能够抑制对流损失。因此，能够更高效地进行红外线处理。
进而，超材料结构体30的最大波峰的峰值波长可以超过3.5μm且为7μm以下。在超材料结构体30辐射出的红外线的最大波峰的峰值波长超过3.5μm的情况下，如果作为内管42使用例如石英玻璃，则无法高效地进行红外线处理。因此，作为内管42而使用具有C－F键的氟系材料的意义重大。
应予说明，本发明不受上述实施方式的任何限定，当然，只要属于本发明的技术范围就可以以各种各样的方案而实施。
例如，上述实施方式中，对象物流路52设为由外管50的内周面和内管40的外周面包围而成的空间，不过，对象物流路52只要为内管40与外管50之间的空间即可。例如，可以在内管40与外管50之间存在其他部件。图5是这种情况下的变形例的红外线处理装置110的截面图。该红外线处理装置110在内管40与外管50之间配设有将内管40包围的透过管45。与内管40相同，超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线从透过管45透过。透过管45含有具有C－F键的氟系材料。作为透过管45的材质，可以应用上述内管40的各种材质。另外，透过管45的红外线的透过率可以应用有关内管40的上述各种内容。内管40和透过管45可以为相同的材质。红外线处理装置110中，透过管45的外周面与外管50的内周面之间的空间形成为对象物流路52。另外，红外线处理装置110中，由内管40的外周面和透过管45的内周面包围而成的空间形成制冷剂流路47。应予说明，在内管40和透过管45均含有具有C－F键的氟系材料、且超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线从内管40和透过管45透过的情况下，也可以将透过管45视为本发明的红外线处理装置的“内管”。红外线处理装置110中，通过使制冷剂在该制冷剂流路47流通，能够抑制处理对象物、内管40以及透过管45中的至少任一者过热。可以经由例如在盖60、60配设的未图示的制冷剂出入口而进行外部与制冷剂流路47之间的制冷剂的流出及流入。作为在制冷剂流路47流通的制冷剂，优选来自超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线的透过率较高的材料。例如，制冷剂可以为空气。另外，在例如来自超材料结构体30的最大波峰的峰值波长为5μm～7μm的情况下，作为制冷剂，可以使用水。在例如来自超材料结构体30的最大波峰的峰值波长为2μm～5μm的情况下，作为制冷剂，可以使用含有具有C－F键的氟系材料的液体。作为用于制冷剂的氟系材料的具体例，例如可以举出七氟环戊烷。
上述实施方式中，反射体55形成于外管50的外周面，但并不局限于此。例如，如图6的变形例的红外线处理装置210的截面图所示，反射体55可以是与外管50分离的独立的部件。
上述实施方式中，红外线处理装置10可以不具备反射体55。在这种情况下，外管50可以为超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线不会透过的材质。例如，外管50可以由石英玻璃或金属构成。
上述实施方式中，可以在外管50的内周面的至少一部分具有对超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线进行反射的反射体。图7是这种情况下的变形例的红外线处理装置310的截面图。该红外线处理装置310中，反射体55形成于外管50的内周面而并非外管50的外侧。该红外线处理装置310中，外管50具有的反射体55也将从红外线加热器20辐射出并从内管40及处理对象物透过的峰值波长的红外线向处理对象物侧反射，因此，能够更高效地进行红外线处理。另外，并不局限于在外管50的内周面具备反射体55的情形，外管50的内周面的至少一部分可以成为对超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线进行反射的反射面。例如，外管50可以为金属，可以对外管50的内周面进行研磨而形成为反射面。在这种情况下，也能获得与红外线处理装置310同样的效果。在外管50具有反射体55的情况下、或者在外管50的内周面成为反射面的情况下，外管50可以为超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线不会透过的材质。
上述实施方式中，内部空间42以预先减压的状态而被封闭，但并不局限于此，也可以构成为：能够在使用时形成为减压状态。例如，可以使用在盖60和内管40中的至少一方安装的未图示的配管，在使用红外线处理装置10时，利用真空泵而使得内部空间42形成为减压气氛。
上述实施方式中，只要内部空间42与对象物流路52之间不连通即可，内部空间42可以与外部空间连通。例如，内管40的两端可以在前后方向上将盖60、60贯穿而使得内部空间42与外部空间连通。
上述实施方式中，红外线加热器20可以不具备第一、第二支撑基板25a、25b中的至少一方。在这种情况下，超材料结构体30可以与发热部22接合。
上述实施方式中，超材料结构体30具备：向上方辐射红外线的第一超材料结构体30a；以及向下方辐射红外线的第二超材料结构体30b，但并不特别局限于此。例如，可以省略第一、第二超材料结构体30a、30b中的一方。或者，超材料结构体30可以具有向左右侧辐射红外线的与第一超材料结构体30a同样的结构。另外，超材料结构体30可以具有第一导体层、电介质层以及第二导体层，它们在与红外线加热器20的长度方向垂直的截面(例如图2所示的截面)中以将发热部22的周围包围的方式分别形成为环状。
上述实施方式中，对利用1个红外线处理装置10进行处理对象物的红外线处理的情形进行了说明，但是，也可以将多个红外线处理装置10组合而进行红外线处理。例如，可以准备超材料结构体30的最大波峰的峰值波长互不相同的2个以上红外线处理装置10，使处理对象物依次在该多个红外线处理装置10各自的对象物流路52内流通，由此针对处理对象物依次进行不同的红外线处理。
上述实施方式中，超材料结构体30具有第一导体层、电介质层以及第二导体层，但并不局限于此。超材料结构体30只要是从发热体23输入有热能时能够辐射出具有非普朗克分布的最大波峰、且该最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的红外线的结构体即可。例如，超材料结构体可以构成为具有多个微腔的微腔形成体。图8是变形例的红外线加热器20的局部截面图。图9是变形例的第一超材料结构体430a的局部仰视立体图。图9的红外线加热器20具备超材料结构体430而不具备超材料结构体30。超材料结构体430具有：第一超材料结构体430a，其配设于发热体23的上侧；以及第二超材料结构体430b，其配设于发热体23的下侧。第一超材料结构体430a具有多个微腔437a，这些微腔437a至少表面(此处为侧面438a及底面439a)包含导体层435a、且构成为前后左右方向上的周期性结构。第一超材料结构体430a从红外线加热器20的发热体23侧朝向上方按顺序依次具备主体层431a、凹部形成层433a以及导体层435a。主体层431a例如包含玻璃基板等。凹部形成层433a含有例如树脂、陶瓷及玻璃等无机材料等，并形成于主体层431a的上表面而形成圆柱状的凹部。凹部形成层433a可以是与上述第二导体层35a、35b相同的材料。导体层435a配设于第一超材料结构体430a的表面(上表面)，并将凹部形成层433a的表面(上表面及侧面)和主体层431a的上表面(未配设凹部形成层433a的部分)覆盖。导体层435a包含导体，作为材质，例如可以举出金、镍等金属、导电性树脂等。微腔437a是：被该导体层435a的侧面438a(将凹部形成层433a的侧面覆盖的部分)和底面439a(将主体层431a的上表面覆盖的部分)包围、且在上方开口的近似圆柱形状的空间。如图9所示，微腔437a以在前后左右方向上排列的方式配设有多个。应予说明，第一超材料结构体430a的上表面构成向对象物辐射红外线的辐射面436a。具体而言，如果第一超材料结构体430a吸收来自发热体23的能量，则通过由底面439a和侧面438a形成的空间内的入射波与反射波的共振作用而从辐射面436a朝向上方的对象物强烈地辐射特定波长的红外线。由此，第一超材料结构体430a能够与第一超材料结构体30a同样地辐射出具有非普朗克分布的最大波峰、且该最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的红外线。应予说明，通过调整多个微腔437a各自的圆柱的直径及深度而能够调整第一超材料结构体430a的辐射特性。微腔437a并不局限于圆柱状，也可以为多棱柱形状。微腔437a的深度可以设为例如1.5μm以上10μm以下。第一超材料结构体430a例如可以以如下方式形成。首先，通过周知的纳米压印而在构成主体层431a的上表面的部分形成凹部形成层433a。然后，通过例如溅射以将凹部形成层433a的表面及主体层431a的表面覆盖的方式而形成第一导435a。除了上下对称这一点以外，第二超材料结构体430b具有与第一超材料结构体430a同样的结构，因此，关于第二超材料结构体30b的构成要素，除了将末尾标号从a变更为b以外，标注与第一超材料结构体430a的构成要素相同的附图标记并省略其详细的说明。具有这种变形例的红外线加热器20的红外线处理装置10中，也能够与上述实施方式同样地高效地对对象物流路52内流通的处理对象物进行红外线处理。
作为具有C－F键的氟系材料的具体例，准备了PTFE(聚四氟乙烯)薄膜和PFA(全氟烷氧基烷烃)薄膜，并针对这些薄膜而评价了红外线的透过性能。关于各材质的薄膜，准备了1.0mm、0.5mm、0.1mm、0.05mm这4种厚度的薄膜作为测定对象。对于测定则使用日本分光株式会社制的FT/IR－6100型傅立叶变换红外分光光度计(以下，称为分光计)。首先，测定薄膜的红外线透射光谱。以50mm×50mm的尺寸对薄膜进行切割，并将其放入分光计的试样室中进行测定。图10和图11示出了其结果。根据图10、图11可知：对于PTFE薄膜和PFA薄膜而言，都与图4所示的光谱相同，在8μm的波长附近的吸收显著，关于波长为3.3μm以上(波数为3000cm-1以下)7μm以下的范围内的任一波长的红外线，透过率都较高。另外，虽然省略图示，但是，PTFE薄膜及PFA薄膜针对波长为2.0μm以上且小于3.3μm的范围内的任一波长的红外线的透过率都较高。不过，发现了如下趋势，即，在波长超过3.7μm且小于4.4μm时，透过率略微降低。另外，PTFE薄膜和PFA薄膜中均发现如下趋势，即，厚度越薄，透过率越高。应予说明，上述的图4与图10相比，波长超过3.7μm且小于4.4μm的范围的透过率降低的情况很少，这是因为图4中使用的PTFE的厚度较薄。接下来，使用不具备超材料结构体的辐射型加热器，对从辐射型加热器辐射出并从上述薄膜透过之后的红外线的辐射强度进行了测定。首先，使外部光捕获部作为任选附件而设置于上述分光计，在使日本分光株式会社制的黑体炉MODEL LS1215 100于1000℃实现均热的状态下，将黑体炉的内部辐射捕获到分光计中而对分光计进行校正。辐射型加热器采用日本碍子株式会社制的INFRAQUICK加热器(INFRAQUICK为注册商标)，将设定温度设为600℃。接下来，将上述薄膜载放于辐射型加热器与外部光捕获部的中间，利用分光计测定从薄膜透过后的辐射光的辐射强度。作为比较对象，还对无薄膜的状态、以及使用了PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜及PI(聚酰亚胺)薄膜的情形进行了测定。对于PET薄膜，准备了0.2mm、0.1mm、0.03mm这3种厚度的薄膜而分别进行了测定。对于PI薄膜，准备了0.13mm、0.08mm、0.03mm这3种厚度的薄膜而分别进行了测定。图12～图15中示出了其结果。图中的“无薄膜”是指：无薄膜的状态下的辐射型加热器的辐射强度，图12～图15均为相同的曲线图。辐射强度越接近于“无薄膜”的状态，薄膜对红外线的吸收程度越小，意味着薄膜越难以妨碍红外线到达处理对象物。根据图12～图15可知，PTFE薄膜及PFA薄膜均呈现出辐射强度高于PET薄膜或PI薄膜的辐射强度的趋势，对红外线的吸收程度较小而能够使其透过。另外，根据图12、图13可知，氟系薄膜(PTFE、PFA)在波长2μm～7μm的范围的一部分(波长超过3.7μm且小于4.4μm的范围)体现出较大的吸收程度，但是，特别是如果厚度为0.1mm、0.05mm，则在2μm～7μm的范围的吸收程度较小，从而维持了不逊于无薄膜的状态的透过程度。根据上述图10～图15的结果，可以认为：在将PTFE或PFA用于内管的情况下，优选厚度为0.1mm以下，更优选厚度为0.05mm以下。在减薄内管的厚度的情况下，可以通过对内管的表面进行压花加工、或者将使用了具有C－F键的氟系材料的骨架结构等用于内管而提高内管的强度，从而容易维持内管的圆筒形状。另外，根据图10～图15的结果，可以认为：在将PTFE或PFA用于内管的情况下，优选从超材料结构体辐射出的红外线的最大波峰的峰值波长不处于波长超过3.7μm且低于4.4μm的范围内。即，可以认为：峰值波长优选为2μm以上3.7μm以下的范围内的任一波长或4.4μm以上7μm以下的范围内的任一波长。
上述实施方式中，内管40含有具有C－F键的氟系材料，不过，除了具有C－F键的氟系材料以外，还可以含有氟化钙，或者，可以含有氟化钙而代替具有C－F键的氟系材料。即，内管40可以含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种。氟化钙在2μm～7μm的波长范围内的红外线的透过率也较高，因此，难以妨碍超材料结构体30的最大波峰的峰值波长的红外线到达处理对象物。因此，氟化钙也适合作为内管40的材质。内管40可以将氟化钙作为主成分，也可以由氟化钙和不可避免的杂质构成。在作为内管40的材质而使用氟化钙的情况下，内管40的厚度可以设为例如1mm以上2mm以下。
上述实施方式中，内管40为1个部件，但并不局限于此，内管40也可以具备多个部件。在这种情况下，构成内管的多个部件无需全部都含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种，也可以是一部分部件含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种。图16是变形例的红外线处理装置510的说明图，图17是图16的B－B截面图。以下，对红外线处理装置510进行说明。
红外线处理装置510具备：红外线加热器520；将红外线加热器520包围的内管540；将内管540包围的外管550；以及配设于外管550的前后两端的盖部560、560。红外线加热器520具备发热部22、超材料结构体30、以及第一、第二支撑基板25a、25b(省略图示)。如图16所示，除了发热部22与超材料结构体30相比在前后方向上更长地延伸这一点以外，红外线加热器520具有与红外线加热器20相同的结构。
内管540为将红外线加热器520包围的方管状部件，其具备红外线透过部件541、框体543、以及加热器支撑部件544。红外线透过部件541具备：构成内管540的上表面的板状或薄膜状的第一红外线透过部件541a；以及构成内管540的下表面的板状或薄膜状的第二红外线透过部件541b。第一、第二红外线透过部件541a、541b含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种。此处，第一、第二红外线透过部件541a、541b均设为氟化钙制的板状部件。第一、第二红外线透过部件541a、541b的厚度可以应用与上述内管40的厚度相同的数值范围。框体543是：具备俯视时构成四边形的4条边的棱柱的框状部件。第一、第二红外线透过部件541a、541b借助垫片543b及未图示的粘接材料而安装于框体543的上表面及下表面。内管540具有由红外线透过部件541及框体543包围而成的内部空间542，在该内部空间542内配置有红外线加热器520。在内部空间542前后配置有在框体543的内侧安装的加热器支撑部件544、544。发热部22的前端及后端安装于该加热器支撑部件544、544上，由此，红外线加热器520被支撑并固定于内管540内。在框体543的后部安装有电线导出管543a。发热部22的两端的一对电气配线57(省略前端侧的电气配线57的图示)经由该电线导出管543a而从内部空间542内引出到外部。
外管550为将内管540包围的方管状部件。外管550具备：方管状的主体部551a；以及在主体部551a的前后两端配设的凸缘部551b、551b。在主体部551a的底部的上方配设有多个(例如4个)内管支撑部件564。内管540配置于该内管支撑部件564的上方而与主体部551a的内周面分离。由外管550的内周面和内管540的外周面包围而成的空间成为对象物流路552。
盖部560、560配设于外管550的前后两端，从而将外管550的前后开口封堵。在盖部560与凸缘部551b之间配设有垫片561，利用盖部560和垫片561而将对象物流路552与外部空间之间封闭。前侧的盖部560具有对象物出入口566、566。从未图示的对象物供给源供给的处理对象物从位于下侧的对象物出入口566向对象物流路552流入。流入至对象物流路552内的处理对象物在由来自红外线加热器520的红外线进行了红外线处理之后从上侧的对象物出入口566流出。电线导出管543a在前后方向上将后侧的盖部560贯穿。通过将盖部560从外管550拆下而能够将红外线加热器520及内管540从外管550内取出。由此，能够一体地更换红外线加热器520及内管540，能够容易地清洗外管550的内周面及内管540的表面。框体543、电线导出管543a、加热器支撑部件544、外管550、内管支撑部件564、盖部560以及对象物出入口566均设为可见光能够透过的材质(此处为石英玻璃)。由此，作业者容易观察对象物流路552、红外线加热器520等红外线处理装置510内部的情况。不过，这些部件中的1个以上也可以采用其他材质。例如，外管550及盖部560可以设为由金属制成。
这样构成的红外线处理装置510中，与上述实施方式相同，使得从红外线加热器520辐射出的红外线向对象物流路552内流通的处理对象物辐射，由此能够进行处理对象物的红外线处理。而且，内管540具备的红外线透过部件541难以妨碍超材料结构体30辐射出的红外线的最大波峰附近的波长的红外线到达处理对象物，因此，能够高效地进行处理对象物的红外线处理。
对于红外线处理装置510，可以应用上述实施方式及其各种变形例的方案。例如，外管550的主体部551a可以在内周面或外周面具有反射体。可以对内部空间542进行减压。可以在外管550与内管540之间配设透过管而在内管540与透过管之间形成制冷剂流路。关于透过管，同样含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种即可。另外，关于透过管，与内管相同，无需构成透过管的多个部件全部都含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种。例如，透过管可以具备与内管540的红外线透过部件541同样的部件。对于上述实施方式，可以应用针对红外线处理装置510进行了说明的方案。
实际制作了上述的红外线处理装置510，并确认到能够进行处理对象物的红外线处理。该红外线处理装置510中，发热体23的材质设为Fe－Cr－Al－Co合金，具体设为Sandvik株式会社制的KanthalAF(Kanthal为注册商标)。第一、第二支撑基板25a、25b设为厚度为0.5μm的石英板，超材料结构体30的最大波峰的峰值波长设为5.88μm。第一、第二红外线透过部件541a、541b均设为厚度为1mm的氟化钙制的板状部件。将循环冷却器与对象物出入口566、566的外部连接，从而使其一边对处理对象物进行冷却一边循环(使其在对象物流路552内反复流通)。另外，在红外线透过部件541设置有未图示的过热检测传感器，以便能够检测在对象物流路552内空置的状态下红外线加热器520发热等情况下产生的红外线透过部件541的过热。该红外线处理装置510中，在对发热体23通电而使得超材料结构体30辐射出红外线的状态下，使作为处理对象物的具有醚基的医药原料水溶液在对象物流路552内流通，结果能够确认，利用红外线而促进了酯化反应，使得处理对象物生成了苯甲酸，进行了红外线处理。即使在将第一、第二红外线透过部件541a、541b的材质变更为厚度为0.1mm的PFA薄膜的情况下，也确认到能够进行同样的红外线处理。
产业上的可利用性
本发明可以用于需要进行对象物的加热处理、使其发生化学反应的处理等红外线处理的产业。
本申请以2017年7月5日申请的日本专利申请第2017－131628号作为主张优先权的基础，通过引用而将其内容全部都并入本说明书中。
附图标记说明
10、110、210、310红外线处理装置，20红外线加热器，22发热部，23发热体，24保护部件，25a、25b第一、第二支撑基板，30超材料结构体，30a、30b第一、第二超材料结构体，31a、31b第一导体层，33a、33b电介质层，35a、35b第二导体层，36a、36b单独导体层，40内管，42内部空间，45透过管，47制冷剂流路，50外管，52对象物流路，55反射体，57电气配线，60盖，64保持件，66对象物出入口，430超材料结构体，430a、430b第一、第二超材料结构体，431a、431b主体层，433a、433b凹部形成层，435a、435b导体层，436a、436b辐射面，437a、437b微腔，438a、438b侧面，439a、439b底面，510红外线处理装置，520红外线加热器，540内管，541红外线透过部件，541a、541b第一、第二红外线透过部件，542内部空间，543框体，543a电线导出管，543b垫片，544加热器支撑部件，550外管，551a主体部，551b凸缘部，552对象物流路，560盖部，561垫片，564内管支撑部件，566对象物出入口。

Claims (9)

1.一种红外线处理装置，其中，
所述红外线处理装置具备：
红外线加热器，该红外线加热器具备发热体和超材料结构体，当从所述发热体输入有热能时，该超材料结构体能够辐射出具有非普朗克分布的最大波峰、且该最大波峰的峰值波长为2μm以上7μm以下的红外线；
内管，该内管含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种、且将所述红外线加热器包围，所述峰值波长的红外线从该内管透过；以及
外管，该外管将所述内管包围、且在与所述内管之间形成使得处理对象物能够流通的对象物流路。
2.根据权利要求1所述的红外线处理装置，其中，
所述具有C－F键的氟系材料为氟树脂。
3.根据权利要求1或2所述的红外线处理装置，其中，
所述红外线处理装置具备反射体，从所述发热体观察，该反射体配设为比所述外管更靠外侧、且对所述峰值波长的红外线进行反射，
所述峰值波长的红外线从所述外管透过。
4.根据权利要求3所述的红外线处理装置，其中，
所述反射体配设于所述外管的外周面。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的红外线处理装置，其中，
所述外管的内周面的至少一部分成为对所述峰值波长的红外线进行反射的反射面，或者，在该内周面的至少一部分具有对所述峰值波长的红外线进行反射的反射体。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的红外线处理装置，其中，
能够对所述内管的配置有所述发热体的内部空间进行减压。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的红外线处理装置，其中，
所述红外线处理装置具备透过管，该透过管含有具有C－F键的氟系材料和氟化钙中的至少任一种，配设于所述外管的内侧、且将所述内管包围，所述峰值波长的红外线从该透过管透过，
所述对象物流路形成于所述透过管与所述外管之间，
在所述内管与所述透过管之间形成有使得制冷剂能够流通的制冷剂流路。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的红外线处理装置，其中，
所述最大波峰的所述峰值波长超过3.5μm且为7μm以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的红外线处理装置，其中，
所述超材料结构体从所述发热体侧开始按顺序依次具备：第一导体层；电介质层，该电介质层与所述第一导体层接合；以及第二导体层，该第二导体层具有分别与所述电介质层接合、且以彼此分离的方式周期性地配置的多个单独导体层。
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