JP2009301764A - マイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ波によって被処理材を均一に加熱することができるマイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法を提供すること。
【解決手段】マイクロ波加熱装置１は、加熱室１２と、マイクロ波７を発生させるマグネトロン１３と、加熱室１２とマグネトロン１３との間を連結する導波管１４と、加熱室１２内の温度分布を断続的に測定する赤外線サーモグラフィ（温度分布測定手段）１５と、加熱室１２内の加熱条件を制御する加熱条件制御装置１６とを有する。加熱条件制御装置１６は、加熱条件データから最適な加熱条件を選択して設定する初期条件設定手段１６１と、加熱室１２内の温度分布が正常状態から外れた場合に、修正用の加熱条件データから加熱室１２内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更する条件変更手段１６２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理材をマイクロ波によって加熱するマイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法に関する。

従来から、被処理材をマイクロ波によって均一に加熱する加熱装置及び加熱方法が提案されている。
例えば、特許文献１では、加熱室内において被処理材を載せたターンテーブルを回転させ、被処理材そのものを回転させることにより、照射されるマイクロ波の電界強度分布の強弱を平均化するマイクロ波加熱装置が提案されている。

また、特許文献２では、産業用設備等に用いられるスターラーと呼ばれる金属製のフィンを回転させ、加熱室内に照射されるマイクロ波を反射・拡散させることにより、加熱室内の電界強度分布のばらつきを抑制して均一にするマイクロ波乾燥機が提案されている。さらに、加熱室内にリフレクタを取り付けたり、加熱室内の形状を多角形にしたりして、加熱室内に照射されるマイクロ波を反射・拡散させることにより、加熱室内の電界強度分布のばらつきを抑制する加熱装置や加熱方法が提案されている。

また、特許文献３では、赤外線センサによって加熱室内の温度分布を広範囲において測定し、その測定した温度分布に基づいて加熱室内におけるマイクロ波の照射方向を変更することにより、加熱室内の電界強度分布のばらつきを抑制するマイクロ波加熱装置が提案されている。

特開平１０−１１０９５５号公報 特開平９−２０２６６０号公報 特開２００７−３３５３７７号公報

しかしながら、従来の加熱装置や加熱方法には、次のような問題があった。
すなわち、特許文献１では、被処理材自体に温度分布が生じてしまい、電界強度分布の平均化が十分とは言えなかった。また、特許文献２や特許文献３においても、加熱室内における電界強度分布のばらつきを十分に抑制しているとは言えなかった。
このように、従来の加熱装置や加熱方法では、被処理材をマイクロ波によって均一に加熱し、安定した品質を確保することが困難であった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、マイクロ波によって被処理材を均一に加熱し、安定した品質を確保することができるマイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法を提供することができる。

第１の発明は、被処理材を加熱するための加熱室と、
マイクロ波を発生させる１又は複数のマグネトロンと、
上記加熱室と上記マグネトロンとの間を連結するよう配設され、該マグネトロンにて発生させたマイクロ波を上記加熱室に導いて照射する導波管と、
上記加熱室内の温度分布を常時又は断続的に測定する温度分布測定手段と、
上記加熱室内の加熱条件を制御する加熱条件制御装置とを有し、
該加熱条件制御装置は、予め取得しておいた加熱条件データから上記加熱室内にセットした上記被処理材を加熱するに当たって最適な加熱条件を選択して設定する初期条件設定手段と、上記温度分布測定手段が測定した上記加熱室内の温度分布が正常状態から外れた場合に、予め取得しておいた修正用の加熱条件データから上記加熱室内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更する条件変更手段とを備えていることを特徴とするマイクロ波加熱装置（請求項１）。

本発明のマイクロ波加熱装置は、上記加熱条件制御装置の上記初期条件設定手段によって設定した加熱条件に基づいて上記マグネトロンにてマイクロ波を発生させ、該マイクロ波を上記導波管から上記加熱室に導き、該加熱室内に照射して上記被処理材を加熱することができる。また、上記被処理材を加熱している間は、上記温度分布測定手段によって上記加熱室内の温度分布を経時的に測定することができる。
そして、加熱中において、上記加熱室内の温度分布が正常状態から外れた場合には、上記加熱条件制御装置の上記条件変更手段によって、予め取得しておいた修正用の加熱条件データから上記加熱室内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更することができる。

すなわち、本発明では、上記温度分布測定手段によって経時的に得られる温度分布のデータにより、上記加熱室内における温度分布の異常を迅速に検知することができる。そして、このとき、上記加熱条件制御装置の上記条件変更手段によって加熱条件を迅速かつ適切に変更することができる。そのため、上記加熱室内における上記被処理材の大きさ、個数、配列等の被処理材条件がどのような場合であっても、その被処理材条件に合わせて随時最適な加熱条件に制御することができ、上記加熱室内の温度分布（マイクロ波による電界強度分布）を均一に保つことができる。これにより、加熱中における上記被処理材の温度履歴のばらつきを抑制し、上記被処理材を均一に加熱して安定した品質を確保することができる。

このように、本発明によれば、マイクロ波によって被処理材を均一に加熱し、安定した品質を確保することができるマイクロ波加熱装置を提供することができる。

第２の発明は、被処理材を加熱するための加熱室と、マイクロ波を発生させる１又は複数のマグネトロンと、上記加熱室と上記マグネトロンとの間を連結するよう配設され、該マグネトロンにより発生させたマイクロ波を上記加熱室に導いて照射する導波管と、上記加熱室内の温度分布を常時又は断続的に測定する温度分布測定手段と、上記加熱室内の加熱条件を制御する加熱条件制御装置とを有するマイクロ波加熱装置を用いて上記被処理材を加熱する方法であって、
上記加熱条件制御装置により、予め取得しておいた加熱条件データから上記加熱室内にセットした上記被処理材を加熱するに当たって最適な加熱条件を選択して設定する初期条件設定工程と、
該初期条件設定工程において設定した加熱条件に基づいて上記マグネトロンにてマイクロ波を発生させ、該マイクロ波を上記導波管から上記加熱室に導き、該加熱室内に照射して上記被処理材を加熱すると共に、上記温度分布測定手段により、上記加熱室内の温度分布を常時又は断続的に測定する加熱工程とを有し、
該加熱工程において、上記温度分布測定手段が測定した上記加熱室内の温度分布が正常状態から外れた場合には、上記加熱条件制御装置により、予め取得しておいた修正用の加熱条件データから上記加熱室内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更する条件変更工程を行うことを特徴とするマイクロ波加熱方法にある（請求項８）。

本発明のマイクロ波加熱方法において、上記加熱工程では、上記加熱室内に照射されたマイクロ波によって上記被処理材を加熱している間、上記温度分布測定手段により、上記加熱室内の温度分布を経時的に測定する。
そして、上記加熱工程において、上記加熱室内の温度分布が正常状態から外れた場合には、上記加熱条件制御装置により、予め取得しておいた修正用の加熱条件データから上記加熱室内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更する条件変更工程を行う。

すなわち、本発明では、上記温度分布手段によって経時的に得られる温度分布のデータにより、上記加熱室内における温度分布の異常を迅速に検知することができる。そして、このとき、上記加熱条件制御装置によって加熱条件を迅速かつ適切に変更することができる。そのため、上記加熱室内における上記被処理材の大きさ、個数、配列等の被処理材条件がどのような場合であっても、その被処理材条件に合わせて随時最適な加熱条件に制御することができ、上記加熱室内の温度分布（マイクロ波による電界強度分布）を均一に保つことができる。これにより、加熱中における上記被処理材の温度履歴のばらつきを抑制し、上記被処理材を均一に加熱して安定した品質を確保することができる。

このように、本発明のマイクロ波加熱方法によれば、マイクロ波によって被処理材を均一に加熱し、安定した品質を確保することができる。

上記第１の発明において、加熱条件とは、後述のごとく、上記マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力や上記導波管から上記加熱室内へ導出されるマイクロ波の照射位置・方向、その他加熱に関する様々な条件等のことをいう。

また、上記マイクロ波加熱装置は、上記マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を制御する出力制御手段を有し、該出力制御手段は、上記加熱条件制御装置の上記初期条件設定手段及び上記条件変更手段によって定められた加熱条件に従って、上記マグネトロンのマイクロ波の出力を制御するよう構成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記出力制御手段によって上記マグネトロンのマイクロ波の出力を制御することにより、加熱条件を精度良く制御することができる。
なお、上記出力制御手段によるマイクロ波の出力の制御は、例えばアナログ的なインバータ制御、最適パルスでのＯＮ−ＯＦＦ照射等によって行うことができる。

また、上記マイクロ波加熱装置は、上記マグネトロンを複数有しており、上記出力制御手段は、上記各マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を個々に制御するよう構成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記出力制御手段によって上記各マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を個々に制御することにより、加熱条件をさらに精度良く制御することができる。
また、上記複数のマグネトロンは、上記加熱室の周囲に配置し、該加熱室内を立体的に制御することが好ましい。また、上記マグネトロンを配置は、様々に変更することができる。

また、上記マイクロ波加熱装置は、上記導波管から上記加熱室内に導出されるマイクロ波が通過する開口出口の位置を制御する開口出口制御手段を有し、該開口出口制御手段は、上記加熱条件制御装置の上記初期条件設定手段及び上記条件変更手段によって定められた加熱条件に従って、上記開口出口の位置を制御するよう構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記開口出口制御手段によって上記開口出口の位置を制御することにより、上記開口出口から上記加熱室内に導出されるマイクロ波の照射条件を容易に変更することができる。これにより、加熱条件を精度良く制御することができる。

また、上記開口出口は、上記加熱室の壁面に沿って平面方向に移動又は／及び出口方向角度の変更が可能な可動板に設けられていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記可動板を動かすことにより、上記開口出口から上記加熱室内に導出されるマイクロ波の照射位置・方向を容易に変更することができる。これにより、加熱条件を容易に精度良く制御することができる。
なお、上記開口出口制御手段による上記開口出口の位置の制御は、上記可動板を例えばサーボモータ、ステッピングモータ等の機構を用いて移動させたり、ピストンピン、θ軸ステージ、カム等の機構を用いて傾きを変えたりすることによって行うことができる。

上記第２の発明において、上記加熱工程では、上記加熱条件制御装置によって定められた加熱条件に従って、上記マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を制御することが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を制御することにより、加熱条件を精度良く制御することができる。

また、上記マイクロ波加熱装置は、上記マグネトロンを複数有しており、上記加熱工程では、上記加熱条件制御装置によって定められた加熱条件に従って、上記各マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を個々に制御することが好ましい（請求項１０）。
この場合には、上記各マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を個々に制御することにより、加熱条件をさらに精度良く制御することができる。

また、上記加熱工程では、上記加熱条件制御装置によって定められた加熱条件に従って、上記導波管から上記加熱室内に導出されるマイクロ波が通過する開口出口の位置を制御することが好ましい（請求項１１）。
この場合には、上記開口出口の位置を制御することにより、上記開口出口から上記加熱室内に導出されるマイクロ波の照射条件を容易に変更することができる。これにより、加熱条件を精度良く制御することができる。

また、上記開口出口は、上記加熱室の壁面に沿って平面方向に移動又は／及び出口方向角度の変更が可能な可動板に設けられていることが好ましい（請求項１２）。
この場合には、上記可動板を動かすことにより、上記開口出口から上記加熱室内に導出されるマイクロ波の照射位置・方向を容易に変更することができる。これにより、加熱条件を容易に精度良く制御することができる。

上記第１及び第２の発明において、上記温度分布測定手段は、赤外線サーモグラフィであることが好ましい（請求項６、１３）。
この場合には、上記温度分布測定手段によって上記加熱室内の温度分布を精度良く測定することができる。そのため、測定した温度分布のデータを基に、加熱条件をより一層適切に制御することができる。

また、上記被処理材は、セラミックス材料であることが好ましい（請求項７、１４）。
すなわち、セラミックス材料は、マイクロ波の吸収特性である誘電損失特性に特有の温度依存性を有するものであり、温度変化も大きいことから、その均一加熱は非常に困難である。例えば、複数の被処理材を同時に一つの炉内で加熱する場合、一つの被処理材の温度が他のものより上がってしまうと、それに伴って誘電損失も大きくなる。この場合、この被処理材のみマイクロ波の吸収が大きくなって結果として急昇温により溶損したり、他の被処理材が加熱不十分になったりすることがある。したがって、本発明は、セラミックス材料に対して特に有効な手段である。
なお、セラミックス材料としては、例えば、ＰＺＴ系等の圧電素子、ＤＰＦやモノリス用のセラミックハニカム構造体、ＳｉＣ、コージェライト、その他一般的なアルミナ、ジルコニア等が挙げられる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるマイクロ波加熱装置について、図を用いて説明する。
本例のマイクロ波加熱装置１は、図１に示すごとく、被処理材８を加熱するための加熱室１２と、マイクロ波７を発生させるマグネトロン１３と、加熱室１２とマグネトロン１３との間を連結するよう配設され、マグネトロン１３にて発生させたマイクロ波７を加熱室１２に導いて照射する導波管１４と、加熱室１２内の温度分布を断続的に測定する赤外線サーモグラフィ（温度分布測定手段）１５と、加熱室１２内の加熱条件を制御する加熱条件制御装置１６とを有する。

そして、加熱条件制御装置１６は、予め取得しておいた加熱条件データから加熱室１２内にセットした被処理材８を加熱するに当たって最適な加熱条件を選択して設定する初期条件設定手段１６１と、赤外線サーモグラフィ１５が測定した加熱室１２内の温度分布が正常状態から外れた場合に、予め取得しておいた修正用の加熱条件データから加熱室１２内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更する条件変更手段１６２とを備えている。
以下、これを詳説する。

図１に示すごとく、マイクロ波加熱装置１は、被処理材８を加熱する加熱炉１１を備えている。加熱炉１１内には、加熱室１２が設けられている。また、加熱室１２内には、被処理材８をセットするための設置台１１１が配設されている。
また、加熱炉１１の外部には、マイクロ波７を発生させるためのマグネトロン１３が１基配設されている。マグネトロン１３と加熱炉１１の加熱室１２との間には、マグネトロンにて発生させたマイクロ波７を加熱室１２に導入する導波管１４が両者の間を連結するように設けられている。

また、加熱炉１１の上部には、加熱室１２内の温度分布を測定する赤外線サーモグラフィ１５が配設されている。赤外線サーモグラフィ１５は、加熱室１２の壁面１２１上部に設けられた測定窓１１２から加熱室１２内の温度分布を測定することができる。赤外線サーモグラフィ１５により測定した加熱室１２内の温度分布のデータは、加熱室１２内の加熱条件を制御するための加熱条件制御装置１６へ出力信号として送られるようになっている。

加熱条件制御装置１６には、予め取得しておいた加熱条件データが記憶されている。そして、加熱条件制御装置１６は、この記憶された加熱条件データの中から、加熱室１２内にセットした被処理材８を加熱するに当たって最適な加熱条件、すなわち加熱室１２内の温度分布のばらつきを小さくして被処理材８を均一に加熱するために最適な加熱条件を選択し、これを初期の加熱条件として設定する初期条件設定手段１６１を備えている。

また、加熱条件制御装置１６には、予め取得しておいた修正用の加熱条件データが記憶されている。そして、加熱条件制御装置１６は、赤外線サーモグラフィ１５から送られてくる加熱室１２内の温度分布が正常な範囲から外れた場合において、この記憶された修正用の加熱条件データの中から、加熱室１２内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件、すなわち加熱室１２内の温度分布を補正してばらつきを小さくするために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更する条件変更手段１６２を備えている。

マグネトロン１３には、マグネトロン１３にて発生させるマイクロ波７の出力を制御する出力制御手段１７が備えられている。出力制御手段１７には、加熱条件制御装置１６の初期条件設定手段１６１及び条件変更手段１６２によって定められた加熱条件が出力信号として送られるようになっている。そして、出力制御手段１７は、この出力信号に従ってマグネトロン１３のマイクロ波７の出力を制御し、初期の加熱条件の設定及び加熱条件の変更を行う。

加熱室１２と導波管１４との間には、導波管１４から加熱室１２内に導出されるマイクロ波７が通過する開口出口２２を有する可動部１９が設けられている。可動部１９には、開口出口２２の位置を制御する開口出口制御手段１８が備えられている。開口出口制御手段１８には、加熱条件制御装置１６の初期条件設定手段１６１及び条件変更手段１６２によって定められた加熱条件が出力信号として送られるようになっている。そして、開口出口制御手段１８は、この出力信号に従って開口出口２２の位置を制御し、初期の加熱条件の設定及び加熱条件の変更を行う。

具体的には、図２（ａ）に示すごとく、可動部１９は、開口出口２２を設けた可動板１９２と、開口出口２２よりも大きな開口部２１を設けた本体部１９１と、可動板１９２と導波管１４との間を連結する連結部１９３とにより構成されている。また、可動板１９２には、本体部１９１と可動板１９２との間からの電磁波漏洩を防止するために保護部材１９４が取り付けられている。

そして、図３に示すごとく、可動部１９は、開口出口制御手段１８としてのサーボモータ（図示略）によって加熱室１２の壁面１２１に沿って平面方向（Ｘ−Ｙ軸方向）に移動させることができる。これにより、可動板１９２の開口出口２２の位置、すなわち開口出口２２から導出されるマイクロ波７の照射位置を移動させることができる。

また、図２（ｂ）に示すごとく、可動部１９は、開口出口制御手段１８としてのピストンピン１８２によって加熱室１２の壁面１２１に対する可動板１９２の傾きを０〜１０°の範囲で調整することができる。これにより、可動板１９２の開口出口２２の出口方向角度、すなわち開口出口２２から導出されるマイクロ波７の照射方向を変更することができる。

なお、本例における加熱条件は、マグネトロン１３にて発生させるマイクロ波７の出力、導波管１４から加熱室１２内へ導出されるマイクロ波７の照射位置・方向等の条件をいう。

次に、本例のマイクロ波加熱装置１を用いた被処理材８の加熱方法の一例について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、加熱炉１１の加熱室１２内に配設された設置台１１１に、所定の大きさの被処理材８（以下、適宜、ワークという）を所定の個数、所定の配列でセットする。このときのワーク８の大きさ、個数、配列等の条件を被処理材条件（以下、適宜、ワーク条件という）とする。

なお、本例のワーク８は、例えばここでは、８ｍｍ×８ｍｍ×６．５ｍｍのＰＺＴ圧電素子である。そして、ワーク８は、２０列×２０列の計４００個をワーク間ピッチ５ｍｍの専用ワーク位置決め治具に配置されている。また、本例では、ワーク条件の情報は、オペレータが加熱条件制御装置に入力できるように構成してある。

次いで、加熱条件制御装置１６の初期条件設定手段１６１により、ワーク条件に対してワーク８を均一に加熱するために最適な加熱条件を予め記憶されている加熱条件データの中から選択し、これを初期の加熱条件として設定する。また、併せて、加熱条件に応じた温度プロファイルも設定する。

そして、設定した初期の加熱条件を出力信号として出力制御手段１７に送り、この出力信号に従ってマグネトロン１３のマイクロ波７の出力を制御し、マイクロ波７を発生させる。マイクロ波７は、導波管１４を介して可動部１９における可動板１９２の開口出口２２から加熱室１２内に照射される。これにより、ワーク８の加熱を開始する（Ｓ０）。

加熱開始直後から加熱室１２内にはマイクロ波７による電界強度分布が存在し、それに伴ってワーク８についても電界強度に応じた温度分布を示すようになる。そのため、加熱室１２（ワーク８）の温度分布を赤外線サーモグラフィ１５により測定する（Ｓ１）。測定した温度分布データは、各ワーク８に対応したセルエリアに区切られ、それぞれのワーク８の温度履歴データを一定の間隔でサンプリングする（Ｓ２）。サンプリングした温度履歴データは、加熱条件制御装置１６に送られる。

次いで、加熱条件制御装置１６において、全ワーク８の温度履歴データ内の最高温度と設定した温度プロファイルの上限値とを比較する（Ｓ３）。ワーク８の最高温度が温度プロファイルの上限値を超えている場合（いわゆる温度分布が正常状態から外れた場合）は、条件変更手段１６２から出力制御手段１７にマグネトロン１３の出力を変更する旨の出力信号が送られ、マグネトロン１３の出力をダウンさせる（Ｓ３１）。

同様に、加熱条件制御装置１６において、全ワーク８の温度履歴データ内の最高温度と設定した温度プロファイルの下限値とを比較する（Ｓ４）。ワーク８の最高温度が温度プロファイルの下限値を超えている場合（いわゆる温度分布が正常状態から外れた場合）は、条件変更手段１６２から出力制御手段１７にマグネトロン１３の出力を変更する旨の出力信号が送られ、マグネトロン１３の出力をアップさせる（Ｓ４１）。

次いで、加熱条件制御装置１６において、全ワーク８の温度履歴データ内のワーク８の最大温度差を計測し（Ｓ５）、その最大温度差と予め設定した設定値（ここでいう設定値とは正常状態の温度差）とを比較する（Ｓ６）。最大温度差が設定値を超えている場合（いわゆる温度分布が正常状態から外れた場合）は、ワーク８間の距離、可動部１９（開口出口２２）の移動量をそれぞれ演算し（Ｓ６１、Ｓ６２）、可動部１９（開口出口２２）のＸ軸方向における最適移動量を決定する。そして、条件変更手段１６２から開口出口制御手段１８に可動部１９（開口出口２２）の位置を変更する旨の出力信号が送られ、可動部１９（開口出口２２）をＸ軸方向に移動させる（Ｓ６３）。

同様に、加熱条件制御装置１６において、全ワーク８の温度履歴データ内のワーク８の最大温度差を計測し（Ｓ７）、その最大温度差と予め設定した設定値（ここでいう設定値とは正常状態の温度差）とを比較する（Ｓ８）。最大温度差が設定値を超えている場合（いわゆる温度分布が正常状態から外れた場合）は、ワーク８間の距離、可動部１９（開口出口２２）の移動量をそれぞれ演算し（Ｓ８１、Ｓ８２）、可動部１９（開口出口２２）のＹ軸方向における最適移動量を決定する。そして、条件変更手段１６２から開口出口制御手段１８に可動部１９（開口出口２２）の位置を変更する旨の出力信号が送られ、可動部１９（開口出口２２）をＹ軸方向に移動させる（Ｓ８３）。

そして、全ワーク８の温度履歴積算値演算を行い（Ｓ９）、全ワーク８の積算値と設定値（ここでいう設定値とは、良品とするために所定の温度で所定の時間加熱されたかを判断するための閾値）とを比較する（Ｓ１０）。積算値が設定値を満たしていなければ一連の制御を継続し、満たしていればプログラムは終了となる（Ｓ１１）。すなわち、マイクロ波７の照射を停止し、ワーク８の加熱を終了する。

次に、本例のマイクロ波加熱装置１における作用効果について説明する。
本例のマイクロ波加熱装置１は、加熱条件制御装置１６の初期条件設定手段１６１によって設定した加熱条件に基づいてマグネトロン１３にてマイクロ波７を発生させ、マイクロ波７を導波管１４から加熱室１２に導き、加熱室１２内に照射して被処理材８を加熱することができる。また、被処理材８を加熱している間は、赤外線サーモグラフィ１５によって加熱室１２内の温度分布を経時的に測定することができる。
そして、加熱中において、加熱室１２内の温度分布が正常状態から外れた場合には、加熱条件制御装置１６の条件変更手段１６２によって、予め取得しておいた修正用の加熱条件データから加熱室１２内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更することができる。

すなわち、本例では、赤外線サーモグラフィ１５によって経時的に得られる温度分布のデータにより、加熱室１２内における温度分布の異常を迅速に検知することができる。そして、このとき、加熱条件制御装置１６の条件変更手段１６２によって加熱条件を迅速かつ適切に変更することができる。そのため、加熱室１２内における被処理材８の大きさ、個数、配列等の被処理材条件がどのような場合であっても、その被処理材条件に合わせて随時最適な加熱条件に制御することができ、加熱室１２内の温度分布（マイクロ波による電界強度分布）を均一に保つことができる。これにより、加熱中における被処理材８の温度履歴のばらつきを抑制し、被処理材８を均一に加熱して安定した品質を確保することができる。

また、本例では、マイクロ波加熱装置１は、マグネトロン１３にて発生させるマイクロ波７の出力を制御する出力制御手段１７を有し、出力制御手段１７は、加熱条件制御装置１６の初期条件設定手段１６１及び条件変更手段１６２によって定められた加熱条件に従って、マグネトロン１３のマイクロ波７の出力を制御するよう構成されている。そのため、加熱条件を精度良く制御することができる。

また、マイクロ波加熱装置１は、導波管１４から加熱室１２内に導出されるマイクロ波７が通過する開口出口２２の位置を制御する開口出口制御手段１８を有し、開口出口制御手段１８は、加熱条件制御装置１６の初期条件設定手段１６１及び条件変更手段１６２によって定められた加熱条件に従って、開口出口２２の位置を制御するよう構成されている。そのため、開口出口２２から加熱室１２内に導出されるマイクロ波７の照射条件を容易に変更することができる。これにより、加熱条件を精度良く制御することができる。

また、開口出口２２は、加熱室１２の壁面１２１に沿って平面方向に移動又は／及び出口方向角度の変更が可能な可動板１９２に設けられている。そのため、可動板１９２を動かすことにより、開口出口２２から加熱室１２内に導出されるマイクロ波７の照射位置・方向を容易に変更することができる。これにより、加熱条件を容易に精度良く制御することができる。

また、温度分布測定手段としては、赤外線サーモグラフィ１５を用いている。そのため、加熱室１２内の温度分布を精度良く測定することができる。これにより、測定した温度分布のデータを基に、加熱条件をより一層適切に制御することができる。

このように、本例のマイクロ波加熱装置１を用いることにより、マイクロ波７によって被処理材８を均一に加熱し、安定した品質を確保することができる。

（実施例２）
本例は、図５に示すごとく、マイクロ波加熱装置１の構成を変更し、マグネトロン１３を複数配設すると共に実施例１の可動部１９及び開口出口制御手段１８を配設しない例である。
本例では、同図に示すごとく、加熱炉１１の側面外周には、マイクロ波７を発生させるためのマグネトロン１３が６基配設されている。なお、マグネトロン１３は、底面側や上面側に配設することもできる。

各マグネトロン１３には、マグネトロン１３にて発生させるマイクロ波７の出力を制御する出力制御手段１７が備えられている。出力制御手段１７には、加熱条件制御装置１６の初期条件設定手段１６１及び条件変更手段１６２によって定められた加熱条件が出力信号として送られるようになっている。そして、出力制御手段１７は、この出力信号に従って各マグネトロン１３のマイクロ波７の出力を個別に制御し、初期の加熱条件の設定及び加熱条件の変更を行う。
その他は、実施例１と同様の構成である。

本例の場合には、マイクロ波加熱装置１は、マグネトロン１３を複数備えている。そして、出力制御手段１７は、各マグネトロン１３のマイクロ波７の出力を個別に制御することができる。そのため、加熱条件をより精度良く制御することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。

実施例１における、マイクロ波加熱装置の構成を示す説明図。 図１のＡ方向から見た可動部を示す説明図。 図１のＢ方向から見た可動部を示す説明図。 実施例１における、マイクロ波加熱方法の一例を示すフローチャート。 実施例２における、マイクロ波加熱装置の構成を示す説明図。

符号の説明

１ マイクロ波加熱装置
１２ 加熱室
１３ マグネトロン
１４ 導波管
１５ 赤外線サーモグラフィ（温度分布測定手段）
１６ 加熱条件制御装置
１６１ 初期条件設定手段
１６２ 条件変更手段
７ マイクロ波
８ 被処理材

Claims (14)

1. 被処理材を加熱するための加熱室と、
   マイクロ波を発生させる１又は複数のマグネトロンと、
   上記加熱室と上記マグネトロンとの間を連結するよう配設され、該マグネトロンにて発生させたマイクロ波を上記加熱室に導いて照射する導波管と、
   上記加熱室内の温度分布を常時又は断続的に測定する温度分布測定手段と、
   上記加熱室内の加熱条件を制御する加熱条件制御装置とを有し、
   該加熱条件制御装置は、予め取得しておいた加熱条件データから上記加熱室内にセットした上記被処理材を加熱するに当たって最適な加熱条件を選択して設定する初期条件設定手段と、上記温度分布測定手段が測定した上記加熱室内の温度分布が正常状態から外れた場合に、予め取得しておいた修正用の加熱条件データから上記加熱室内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更する条件変更手段とを備えていることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
2. 請求項１において、上記マイクロ波加熱装置は、上記マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を制御する出力制御手段を有し、
   該出力制御手段は、上記加熱条件制御装置の上記初期条件設定手段及び上記条件変更手段によって定められた加熱条件に従って、上記マグネトロンのマイクロ波の出力を制御するよう構成されていることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
3. 請求項２において、上記マイクロ波加熱装置は、上記マグネトロンを複数有しており、
   上記出力制御手段は、上記各マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を個々に制御するよう構成されていることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、上記マイクロ波加熱装置は、上記導波管から上記加熱室内に導出されるマイクロ波が通過する開口出口の位置を制御する開口出口制御手段を有し、
   該開口出口制御手段は、上記加熱条件制御装置の上記初期条件設定手段及び上記条件変更手段によって定められた加熱条件に従って、上記開口出口の位置を制御するよう構成されていることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
5. 請求項４において、上記開口出口は、上記加熱室の壁面に沿って平面方向に移動又は／及び出口方向角度の変更が可能な可動板に設けられていることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、上記温度分布測定手段は、赤外線サーモグラフィであることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、上記被処理材は、セラミックス材料であることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
8. 被処理材を加熱するための加熱室と、マイクロ波を発生させる１又は複数のマグネトロンと、上記加熱室と上記マグネトロンとの間を連結するよう配設され、該マグネトロンにより発生させたマイクロ波を上記加熱室に導いて照射する導波管と、上記加熱室内の温度分布を常時又は断続的に測定する温度分布測定手段と、上記加熱室内の加熱条件を制御する加熱条件制御装置とを有するマイクロ波加熱装置を用いて上記被処理材を加熱する方法であって、
   上記加熱条件制御装置により、予め取得しておいた加熱条件データから上記加熱室内にセットした上記被処理材を加熱するに当たって最適な加熱条件を選択して設定する初期条件設定工程と、
   該初期条件設定工程において設定した加熱条件に基づいて上記マグネトロンにてマイクロ波を発生させ、該マイクロ波を上記導波管から上記加熱室に導き、該加熱室内に照射して上記被処理材を加熱すると共に、上記温度分布測定手段により、上記加熱室内の温度分布を常時又は断続的に測定する加熱工程とを有し、
   該加熱工程において、上記温度分布測定手段が測定した上記加熱室内の温度分布が正常状態から外れた場合には、上記加熱条件制御装置により、予め取得しておいた修正用の加熱条件データから上記加熱室内の温度分布を正常状態に戻すために最適な加熱条件を選択し、先に設定されていた加熱条件を新たな加熱条件に変更する条件変更工程を行うことを特徴とするマイクロ波加熱方法。
9. 請求項８において、上記加熱工程では、上記加熱条件制御装置によって定められた加熱条件に従って、上記マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を制御することを特徴とするマイクロ波加熱方法。
10. 請求項９において、上記マイクロ波加熱装置は、上記マグネトロンを複数有しており、
    上記加熱工程では、上記加熱条件制御装置によって定められた加熱条件に従って、上記各マグネトロンにて発生させるマイクロ波の出力を個々に制御することを特徴とするマイクロ波加熱方法。
11. 請求項８〜１０のいずれか１項において、上記加熱工程では、上記加熱条件制御装置によって定められた加熱条件に従って、上記導波管から上記加熱室内に導出されるマイクロ波が通過する開口出口の位置を制御することを特徴とするマイクロ波加熱方法。
12. 請求項１１において、上記開口出口は、上記加熱室の壁面に沿って平面方向に移動又は／及び出口方向角度の変更が可能な可動板に設けられていることを特徴とするマイクロ波加熱方法。
13. 請求項８〜１２のいずれか１項において、上記温度分布測定手段は、赤外線サーモグラフィであることを特徴とするマイクロ波加熱方法。
14. 請求項８〜１３のいずれか１項において、上記被処理材は、セラミックス材料であることを特徴とするマイクロ波加熱方法。

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