JP2021158022A - Microwave processing device and microwave processing method - Google Patents

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Abstract

To provide a microwave processing device and a microwave processing method capable of easily controlling variations in a resonance frequency of a single mode standing wave formed in a resonator to a frequency band of an ISM band.SOLUTION: Disclosed is a microwave processing device 1 which includes: a microwave generator 4; a resonator 2 which forms a standing wave in a single mode; and a tube 6 whose at least a part is arranged in a resonator. The microwave processing device 1 has the internal peripheral surface of the tube which is formed of a plane parallel to a resonator axis C of the resonator, and also has a portion different in the thickness of the wall surface of the tube in the axial direction of the resonator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マイクロ波処理装置及びマイクロ波処理方法に関する。 The present invention relates to a microwave processing apparatus and a microwave processing method.

共振器内にマイクロ波を照射することによって形成したシングルモードの定在波によって、共振器内の被処理対象物を効率的に加熱することができる。
例えば、特許文献１には、空胴共振器を用いたマイクロ波加熱装置が記載されている。この技術では、円筒型の空胴共振器の中心軸に平行な軸対象マイクロ波電界を該空胴共振器内に発生させ、電界強度が集中する部分に配した円管内で被処理対象物を加熱し、化学反応を進行させる。
また特許文献２には、空胴共振器内に形成されるシングルモード定在波の電界強度が極大となる部分に沿って流通管を配し、流通管内に流体を流通させることにより当該流体を迅速かつ均一に加熱する流通型のマイクロ波利用化学反応装置が記載されている。 The single-mode standing wave formed by irradiating the resonator with microwaves can efficiently heat the object to be processed in the resonator.
For example, Patent Document 1 describes a microwave heating device using an cavity resonator. In this technique, an axially targeted microwave electric field parallel to the central axis of a cylindrical cavity resonator is generated in the cavity resonator, and the object to be processed is placed in a circular tube arranged in a portion where the electric field strength is concentrated. Heat to allow the chemical reaction to proceed.
Further, in Patent Document 2, a flow pipe is arranged along a portion where the electric field strength of the single-mode standing wave formed in the cavity resonator is maximized, and the fluid is circulated in the flow pipe to provide the fluid. A flow-type microwave-based chemical reactor that heats quickly and uniformly is described.

共振器内にシングルモード定在波を形成するための共振周波数は、共振器内に配した被処理対象物の状態変化によっても変動する。そこで、シングルモード定在波による被処理対象物の加熱中に共振器内の共振周波数を測定し、この共振周波数の変動に応じて、照射するマイクロ波の周波数を制御することにより、連続的な、安定的な加熱処理が可能となる。 The resonance frequency for forming a single-mode standing wave in the resonator also fluctuates depending on the state change of the object to be processed arranged in the resonator. Therefore, the resonance frequency in the resonator is measured during heating of the object to be processed by the single-mode standing wave, and the frequency of the irradiated microwave is controlled according to the fluctuation of the resonance frequency to make it continuous. , Stable heat treatment is possible.

特開２００５−３２２５８２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-322582 特開２０１０−２０７７３５号公報JP-A-2010-207735

上記の通り、共振器内の定在波の共振周波数は、共振器内に配した被処理対象物の状態変化によっても変動する。一方、工業的にはＩＳＭ（工業・科学・医療用／Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドとよばれる特定の周波数範囲を超えるマイクロ波発生装置を組み入れた場合、電波法に則った許認可が必要となる。そのため、多くのマイクロ波処理装置はＩＳＭバンド内での運用が望まれている。すなわち、マイクロ波発生装置の周波数範囲が限定されることから、この限られた周波数範囲内へと共振器内の共振周波数を制御する必要がある。しかし、この共振周波数の周波数域の制御は、共振器の内部構造を変える必要があり、被処理対象物の配置、共振器の追加工（寸法調整等）が必要になるなど、実用上の課題となっていた。 As described above, the resonance frequency of the standing wave in the resonator also fluctuates depending on the state change of the object to be processed arranged in the resonator. On the other hand, industrially, when a microwave generator exceeding a specific frequency range called an ISM (Industrial, Scientific and Medical) band is incorporated, a license in accordance with the Radio Law is required. .. Therefore, many microwave processing devices are desired to be operated in the ISM band. That is, since the frequency range of the microwave generator is limited, it is necessary to control the resonance frequency in the resonator within this limited frequency range. However, in order to control the frequency range of this resonance frequency, it is necessary to change the internal structure of the resonator, and it is necessary to arrange the object to be processed and to perform additional machining of the resonator (dimension adjustment, etc.), which are practical problems. It was.

また、例えば、被処理対象物を触媒とし、この触媒を共振器内に配し、そこに流体を送り込みながらマイクロ波の定在波により加熱して化学反応させる場合、触媒自体は製品評価基準値内にあるものでも一定のばらつきがあり、共振器内に触媒を配したときのマイクロ波に対する応答性が異なることがある。つまり、製品評価基準値を満たすある触媒を用いた場合の共振周波数と、当該製品評価基準値を満たす別の触媒を用いた場合の共振周波数とが異なる場合がある。その場合、共振器の共振周波数を調整するために、触媒製品一つ一つについて、共振器内への触媒の詰め直しやマイクロ波照射空間への追加工（寸法調整）を行うのは非効率であり、生産性に劣る。 Further, for example, when the object to be treated is used as a catalyst, this catalyst is arranged in a resonator, and the catalyst itself is heated by a standing wave of microwaves while sending a fluid there, the catalyst itself has a product evaluation reference value. Even if it is inside, there is a certain variation, and the response to microwaves when the catalyst is placed in the resonator may be different. That is, the resonance frequency when a certain catalyst satisfying the product evaluation reference value is used may be different from the resonance frequency when another catalyst satisfying the product evaluation reference value is used. In that case, in order to adjust the resonance frequency of the resonator, it is inefficient to repack the catalyst in the resonator and perform additional machining (dimensional adjustment) to the microwave irradiation space for each catalyst product. It is inferior in productivity.

本発明は、共振器内に形成されたシングルモード定在波の共振周波数の変動を、ＩＳＭバンドの周波数帯へと簡便に制御することを可能とするマイクロ波処理装置及びマイクロ波処理方法を提供することを課題とする。 The present invention provides a microwave processing apparatus and a microwave processing method capable of easily controlling the fluctuation of the resonance frequency of a single-mode standing wave formed in a resonator to the frequency band of the ISM band. The task is to do.

本発明の上記課題は下記の手段により解決される。
［１］
マイクロ波発生器と、シングルモードの定在波を形成する共振器と、該共振器内に少なくとも一部が配された管とを有するマイクロ波処理装置であって、
前記管の内周面が前記共振器の共振器軸に対して平行な面で構成され、該管の管壁の厚さが該共振器軸方向に異なる部分を有する、
マイクロ波処理装置。
［２］
前記管の外壁面がテーパ及び／又は段差を有する、［１］に記載のマイクロ波処理装置。
［３］
前記管は、前記共振器内の電界強度もしくは磁界強度が極大かつ均一になる前記共振器軸に沿って該共振器軸方向に移動可能に配される、［１］又は［２］に記載のマイクロ波処理装置。
［４］
前記管は、多重管構造を有し、
前記管のうち最内周の管を除く他の管の少なくとも１層の管が前記共振器軸方向に移動可能である、［１］〜［３］いずれかに記載のマイクロ波処理装置。
［５］
前記共振器内に形成される定在波の共振周波数を検出する検出部と、
前記検出部にて検出した共振周波数に基づいて前記共振器軸に沿う前記管の移動位置を決定する制御部と、
前記制御部により決定された管の挿入位置に基づいて前記共振器軸に沿って前記管を移動させる駆動部と、を有する［１］〜［４］のいずれかに記載のマイクロ波処理装置。
［６］
共振器のマイクロ波照射空間内の電界強度もしくは磁界強度が極大かつ均一になる共振器軸方向に管の軸方向を合わせて該管を配し、該管内に配した被処理対象物にシングルモードの定在波を照射するマイクロ波処理方法であって、
前記管が、その内周面が前記共振器軸に対して平行な面で構成され、該管の管壁の厚さが前記共振器軸方向に異なる部分を有し、該管を前記共振器軸方向に移動させて前記共振器の共振周波数を調整するマイクロ波処理方法。 The above-mentioned problems of the present invention are solved by the following means.
[1]
A microwave processing device having a microwave generator, a resonator forming a single-mode standing wave, and a tube having at least a part arranged in the resonator.
The inner peripheral surface of the tube is formed of a surface parallel to the resonator axis of the resonator, and the thickness of the tube wall of the tube has a portion different in the resonator axis direction.
Microwave processing equipment.
[2]
The microwave processing apparatus according to [1], wherein the outer wall surface of the pipe has a taper and / or a step.
[3]
The tube according to [1] or [2], wherein the tube is movably arranged in the resonator axis direction along the resonator axis at which the electric field strength or the magnetic field strength in the resonator becomes maximum and uniform. Microwave processing device.
[4]
The tube has a multi-tube structure and has a multi-tube structure.
The microwave processing apparatus according to any one of [1] to [3], wherein at least one layer of the tubes other than the innermost tube is movable in the resonator axial direction.
[5]
A detection unit that detects the resonance frequency of a standing wave formed in the resonator, and
A control unit that determines the moving position of the tube along the resonator axis based on the resonance frequency detected by the detection unit.
The microwave processing apparatus according to any one of [1] to [4], further comprising a drive unit for moving the tube along the resonator axis based on a tube insertion position determined by the control unit.
[6]
The electric field strength or magnetic field strength in the microwave irradiation space of the resonator becomes maximum and uniform. It is a microwave processing method that irradiates the standing wave of
The tube has an inner peripheral surface formed of a surface parallel to the resonator axis, and has a portion in which the thickness of the tube wall of the tube differs in the resonator axis direction, and the tube is used as the resonator. A microwave processing method for adjusting the resonance frequency of the resonator by moving it in the axial direction.

本発明のマイクロ波処理装置によれば、共振器内に形成されたシングルモード定在波の共振周波数の変動を、ＩＳＭバンドの周波数帯へと簡便に制御することが可能になる。また、マイクロ波処理方法によれば、共振器軸方向に管を移動させることによって、共振器内に形成されたシングルモード定在波の共振周波数の変動を、ＩＳＭバンドの周波数帯へと簡便に制御することが可能になる。 According to the microwave processing apparatus of the present invention, it is possible to easily control the fluctuation of the resonance frequency of the single-mode standing wave formed in the resonator to the frequency band of the ISM band. Further, according to the microwave processing method, by moving the tube in the axial direction of the resonator, the fluctuation of the resonance frequency of the single-mode standing wave formed in the resonator can be easily moved to the frequency band of the ISM band. It becomes possible to control.

本発明のマイクロ波処理装置の好ましい一実施形態を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which shows typically one preferable embodiment of the microwave processing apparatus of this invention. 本発明のマイクロ波処理装置に用いる管の好ましい一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed a preferable example of the tube used for the microwave processing apparatus of this invention. 本発明のマイクロ波処理装置に用いる管の好ましい一例を示した断面図であり、（Ａ）は管を下降した状態の断面図であり、（Ｂ）は管を上昇した状態の断面図である。It is sectional drawing which showed the preferable example of the tube used for the microwave processing apparatus of this invention, (A) is the sectional view of the state which the tube was lowered, and (B) is the sectional view of the state which the tube was raised. .. 本発明のマイクロ波処理装置に用いる管の好ましい別の一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed another preferable example of the tube used for the microwave processing apparatus of this invention. 本発明のマイクロ波処理装置に用いる管の好ましい別の一例を示した断面図であり、（Ａ）は管を下降した状態の断面図であり、（Ｂ）は管を上昇した状態の断面図である。It is sectional drawing which showed another preferable example of the tube used for the microwave processing apparatus of this invention, (A) is the sectional view of the state which the tube was lowered, (B) is the sectional view of the state which the tube was raised. Is. 本発明のマイクロ波処理装置に用いる管の好ましいさらに別の一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed still more preferable another example of the tube used for the microwave processing apparatus of this invention. 本発明のマイクロ波処理装置に用いる管の好ましいさらに別の一例を示した断面図であり、（Ａ）は管を下降した状態の断面図であり、（Ｂ）は管を上昇した状態の断面図である。It is sectional drawing which showed the further preferable further example of the tube used in the microwave processing apparatus of this invention, (A) is the sectional view of the state which the tube is lowered, (B) is the sectional view of the state which the tube is raised. It is a figure. マイクロ波処理装置の空胴共振器の共振器軸にそって図２に示した管を昇降させた場合の共振周波数を示した図であり、縦軸に共振周波数を示し、横軸に管の挿入位置を示した。挿入位置０（基準位置）は、共振器軸における空胴共振器のマイクロ波照射空間の中心位置２ＡＣと管の中心軸の管長の中心位置６１Ｃとが一致した位置とした。It is a figure which showed the resonance frequency when the tube shown in FIG. 2 was moved up and down along the resonator axis of the cavity resonator of the microwave processing apparatus, the vertical axis shows the resonance frequency, and the horizontal axis shows the tube of the tube. The insertion position is shown. The insertion position 0 (reference position) was set to a position where the center position 2AC of the microwave irradiation space of the cavity resonator on the resonator axis and the center position 61C of the tube length of the tube center axis coincided with each other. マイクロ波処理装置の空胴共振器の共振器軸にそって図４に示した管を昇降させた場合の共振周波数を示した図であり、縦軸に共振周波数を示し、横軸に管の挿入位置を示した。挿入位置０（基準位置）は、共振器軸における空胴共振器のマイクロ波照射空間の中心位置２ＡＣと段差管の段差部６２Ｓの断面方向の中心位置６２Ｃとが一致する位置とした。It is a figure which showed the resonance frequency when the tube shown in FIG. 4 was moved up and down along the resonator axis of the cavity resonator of the microwave processing apparatus, the vertical axis shows the resonance frequency, and the horizontal axis shows the tube of the tube. The insertion position is shown. The insertion position 0 (reference position) was set to a position where the center position 2AC of the microwave irradiation space of the cavity resonator on the resonator axis and the center position 62C in the cross-sectional direction of the step portion 62S of the step tube coincide with each other. マイクロ波処理装置の空胴共振器の共振器軸にそって図６に示した管を昇降させた場合の共振周波数を示した図であり、縦軸に共振周波数を示し、横軸に管の挿入位置を示した。挿入位置０（基準位置）は、共振器軸における空胴共振器のマイクロ波照射空間の中心位置２ＡＣと、管の中心軸における内周管の管長の中心位置６３Ｃとが一致する位置とした。It is a figure which showed the resonance frequency when the tube shown in FIG. 6 was moved up and down along the resonator axis of the cavity resonator of the microwave processing apparatus, the vertical axis shows the resonance frequency, and the horizontal axis shows the tube of the tube. The insertion position is shown. The insertion position 0 (reference position) was set to a position where the center position 2AC of the microwave irradiation space of the cavity resonator on the resonator axis and the center position 63C of the tube length of the inner peripheral tube on the center axis of the tube coincide with each other.

本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して以下に説明する。本発明は、本発明で規定されること以外、下記実施形態に限定されるものではない。また、各図面に示される装置の形態は、本発明の理解を容易にするための模式図であり、各構成部材のサイズおよび相対的な大小関係等は説明の便宜上大小を変えている場合があり、実際の関係をそのまま示すものではない。また、本発明で規定する事項以外はこれらの図面に示された外形、形状に限定されるものでもない。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, except as specified in the present invention. Further, the form of the device shown in each drawing is a schematic diagram for facilitating the understanding of the present invention, and the size and relative magnitude relationship of each constituent member may be changed in magnitude for convenience of explanation. Yes, it does not show the actual relationship as it is. Further, the matters other than those specified in the present invention are not limited to the outer shape and shape shown in these drawings.

本発明に係るマイクロ波処理装置は、マイクロ波発生器と、シングルモードの定在波を形成する共振器と、該共振器内に少なくとも一部が配された管とを有する。その管の内周面は共振器の共振器軸に対して平行な面で構成される。また、該管の壁面の厚さは共振器軸方向に異なる部分を有する。
以下に、本発明のマイクロ波処理装置の好ましい一実施形態（第１実施形態）を、図面を参照して説明する。 The microwave processing apparatus according to the present invention includes a microwave generator, a resonator that forms a single-mode standing wave, and a tube in which at least a part thereof is arranged in the resonator. The inner peripheral surface of the tube is composed of a surface parallel to the resonator axis of the resonator. Further, the thickness of the wall surface of the tube has a portion different in the resonator axial direction.
Hereinafter, a preferred embodiment (first embodiment) of the microwave processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

［マイクロ波処理装置］
図１に示すように、マイクロ波処理装置１は、共振器２及び該共振器２内に定在波を形成することができる周波数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段３と、該共振器２内に少なくとも一部が配された管６とを有する。
共振器２には、例えば、空胴共振器を用いることができる。以下、共振器２を空胴共振器２として説明する。マイクロ波供給手段３は、マイクロ波を出力するマイクロ波発生器４、出力したマイクロ波をマイクロ波供給口２Ｓより空胴共振器２内に供給するアンテナ５を含む。アンテナ５は、ケーブル７を介してマイクロ波発生器４と接続される。マイクロ波発生器４には、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器が備えられ、さらに、マイクロ波発振器を制御する制御部１１、マイクロ波の減衰レベルを調節する減衰器、マイクロ波電力を増幅する増幅器、反射波を吸収するアイソレータ、反射波を抑制する整合器等（図示せず）を備えてもよい。制御部１１は、例えば、マイクロ波発生器４に内蔵されていても、又は別体に構成されていてもよい。 [Microwave processing device]
As shown in FIG. 1, the microwave processing device 1 includes a resonator 2 and a microwave supply means 3 for supplying a microwave having a frequency capable of forming a standing wave in the resonator 2, and the resonator. It has a tube 6 in which at least a part thereof is arranged.
As the resonator 2, for example, an empty body resonator can be used. Hereinafter, the resonator 2 will be described as an empty body resonator 2. The microwave supply means 3 includes a microwave generator 4 that outputs microwaves, and an antenna 5 that supplies the output microwaves into the cavity resonator 2 from the microwave supply port 2S. The antenna 5 is connected to the microwave generator 4 via a cable 7. The microwave generator 4 is provided with a microwave oscillator that oscillates microwaves, and further includes a control unit 11 that controls the microwave oscillator, an attenuator that adjusts the attenuation level of microwaves, and an amplifier that amplifies microwave power. , An isolator that absorbs the reflected wave, a matching device that suppresses the reflected wave, and the like (not shown) may be provided. The control unit 11 may be built in the microwave generator 4 or may be configured separately, for example.

空胴共振器２は、その内部のマイクロ波照射空間２Ａに定在波を形成する。定在波は、ＴＭｍｎ０モード（ｍ、ｎは１以上の整数である）又はＴＥｍ０ｐモード（ｍ、ｐは１以上の整数である）のシングルモードである。
例えば、電界を利用したマイクロ波処理を行う場合は、ＴＭ０ｎ０モード（ｎは１以上の整数）を用いることが好ましい。なかでも円筒型空胴共振器におけるＴＭ０１０モードの定在波は、マイクロ波照射空間２Ａの共振器（中心）軸Ｃにおいて、空胴共振器２内に形成される定在波のエネルギーが極大となる共振器軸Ｃ部分において電界強度が極大となるため、被処理対象物を設置する位置を決定しやすい。また共振器軸Ｃ方向には定在波エネルギーが均一となる。このエネルギーが極大でかつ均一となる共振器軸又はその近傍に沿って管６が移動可能に配される。管６内には被処理対象物３１（図面では矢印で示す）が配される。被処理対象物３１が配されるとは、管６の内部空間６ＳＵに被処理対象物３１が存在することを意味し、被処理対象物３１が管６内に静置されている形態も、被処理対象物３１が管６内を流動している形態も、一部が流動している形態も含む意味である。被処理対象物３１は、管６内のすべてを満たしていても、満たしていなくてもよい。 The cavity resonator 2 forms a standing wave in the microwave irradiation space 2A inside the cavity resonator 2. The standing wave is a single mode in TM mn0 mode (m, n is an integer of 1 or more) or TE m0p mode (m, p is an integer of 1 or more).
For example, when performing microwave processing using an electric field, it is preferable to use the TM 0n0 mode (n is an integer of 1 or more). Among them, the standing wave in TM 010 mode in the cylindrical cavity resonator has the maximum energy of the standing wave formed in the cavity resonator 2 on the resonator (center) axis C of the microwave irradiation space 2A. Since the electric field strength is maximized at the resonator shaft C portion, it is easy to determine the position where the object to be processed is installed. Further, the standing wave energy becomes uniform in the resonator axis C direction. The tube 6 is movably arranged along the resonator shaft or its vicinity where this energy is maximum and uniform. An object to be processed 31 (indicated by an arrow in the drawing) is arranged in the pipe 6. The fact that the object to be processed 31 is arranged means that the object to be processed 31 exists in the internal space 6SU of the pipe 6, and the form in which the object to be processed 31 is stationary in the pipe 6 is also available. It means that the object to be processed 31 includes a form in which the object 31 is flowing in the pipe 6 and a form in which a part of the object to be processed is flowing. The object to be processed 31 may or may not fill all of the inside of the pipe 6.

また、磁界を利用したマイクロ波処理を行う場合は、ＴＭｍｎ０モード（ｍおよびｎは１以上の整数）を用いることが好ましい。なかでも円筒型の空胴共振器２におけるＴＭ１１０モードの定在波および矩形型空胴共振器におけるＴＥ１０２モードは、共振器軸Ｃ部分が磁界極大となるため、被処理対象物３１を設置する位置を決定しやすい。
被処理対象物は、空胴共振器２の内部の磁界強度に対応させて、磁界強度の強い部分に配されることが好ましい。特に、空胴共振器２内に形成された磁界強度が極大になる領域に配せば、より効率的な加熱が可能になる。例えば、被処理対象物３１が、磁性を有する物質の場合には磁界エネルギーを吸収することで、より効率的な加熱となる。被処理対象物３１が金属やイオンを含む物質などで電気伝導性を有する場合、磁界により物質内に誘起された電流によるジュール熱で発熱させることができ、より効率的な加熱が可能になる。 Further, when performing microwave processing using a magnetic field, it is preferable to use TM mn0 mode (m and n are integers of 1 or more). Among them, in the standing wave of TM 110 mode in the cylindrical cavity resonator 2 and the TE 102 mode in the rectangular cavity resonator 2, the object to be processed 31 is installed because the resonator shaft C portion has the maximum magnetic field. It is easy to determine the position to do.
The object to be processed is preferably arranged in a portion having a strong magnetic field strength in correspondence with the magnetic field strength inside the cavity resonator 2. In particular, if it is arranged in a region where the magnetic field strength formed in the cavity resonator 2 becomes maximum, more efficient heating becomes possible. For example, when the object to be processed 31 is a magnetic substance, it absorbs magnetic field energy, so that heating becomes more efficient. When the object to be processed 31 is a substance containing metals or ions and has electrical conductivity, it can be generated by Joule heat due to an electric current induced in the substance by a magnetic field, and more efficient heating becomes possible.

上記マイクロ波発振器としては、発振周波数を２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波を発生できるマイクロ波発振器を挙げることができる。マイクロ波の周波数を微調整できるという観点、装置の小型化という観点から、半導体固体素子を用いたマイクロ波発生器を用いることが好ましい。このようなマイクロ波発振器としては、例えばガンダイオード、アバランシェダイオード（インパットダイオード）、等を用いたマイクロ波発振器が挙げられる。もしくは、ＭＨｚ帯ではコイルとコンデンサからなるＬＣ回路による発振回路も用いることができる。また、これらの素子と周波数制御機構をパッケージ化したＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）やＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｄ Ｌｏｏｐ）回路等も挙げることができる。マイクロ波発振器によって発生されるマイクロ波は、周波数が２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波に限定されるものではなく、９１５ＭＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯等、その他の周波数帯のマイクロ波を発生するものも、適宜、用いることができる。 Examples of the microwave oscillator include a microwave oscillator capable of generating microwaves having an oscillation frequency in the 2.45 GHz band. From the viewpoint of finely adjusting the microwave frequency and the miniaturization of the apparatus, it is preferable to use a microwave generator using a semiconductor solid-state element. Examples of such a microwave oscillator include a microwave oscillator using a Gunn diode, an avalanche diode (impat diode), or the like. Alternatively, in the MHz band, an oscillation circuit using an LC circuit composed of a coil and a capacitor can also be used. Further, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) and a PLL (Phase Locked Loop) circuit in which these elements and a frequency control mechanism are packaged can also be mentioned. The microwave generated by the microwave oscillator is not limited to the microwave having a frequency of 2.45 GHz band, and the microwave generated by other frequency bands such as 915 MHz band and 5.8 GHz band may be generated. It can be used as appropriate.

［管］
マイクロ波処理する被処理対象物３１が配される管６について説明する。管６は、管の内壁面が共振器軸Ｃと平行な面で構成された形状を有し、管壁の厚さが共振器軸Ｃ方向に異なる部分を有するものである。以下、好ましい管の形態について詳述する。 [tube]
The pipe 6 in which the object to be processed 31 to be microwave-processed is arranged will be described. The tube 6 has a shape in which the inner wall surface of the tube is formed by a surface parallel to the resonator axis C, and has a portion in which the thickness of the tube wall differs in the resonator axis C direction. Hereinafter, the preferred tube form will be described in detail.

＜テーパ管＞
図２に示すように、管６（６１）は、外壁面６１ＷＡが連続的に先太り形状を成し、内壁面６１ＷＢが共振器軸Ｃと平行な面で構成される。言い換えれば、管壁６１Ｗの断面における厚さが連続的に厚くなっていることが好ましい。「連続的」とは、外壁面６１ＷＡに段差がなく、管軸方向に外壁面６１ＷＡが滑らかに先太りになる形態を意味する。また、「先太り」とは、図面、上側より下側の外形が太くなることを意味する。外壁面６１ＷＡは、直線的に先太りになる形態と、曲線的に先太りになる形態とがある。直線的に先太りになる形態のテーパ率は、共振周波数の調整範囲が広いという観点から、１％以上が好ましく、５％以上がより好ましく、１０％以上がさらに好ましく、実際的には３０％以下である。また、貫通孔２１、２２と管６との隙間を小さくして貫通孔からの電磁波漏洩を抑制する観点から、２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましく、１５％以下がさらに好ましい。テーパ率は｜（管６１の入口側外径）−（管６１の出口側外径）｜／（管６１の管長）×１００％で求めることができる。先太りの形態では、（管６１の入口側外径）＜（管６１の出口側外径）である。具体的には、例えば、外壁面６１ＷＡは円錐台形状の外周面で構成され、内壁面６１ＷＢは円筒形状の外周面で構成されることが好ましい。また、図２に示した管６とは逆に、外形が先細り形状を有した管を用いることもできる。「先細り」とは、図面、上側より下側の外形が細くなることを意味する。直線的に先細りになる形態の場合、（管６１の入口側外径）＞（管６１の出口側外径）であり、上記テーパ率を求める式によってテーパ率を求めることができる。なお、本発明では、外壁面６１ＷＡが、曲線的に先細り又は先太りになる形態の場合（図示せず）もテーパ管の範疇に含める。以下、上側から下側に先太り形状となる形態について記載する。 <Tapered tube>
As shown in FIG. 2, in the tube 6 (61), the outer wall surface 61WA has a continuously tapered shape, and the inner wall surface 61WB is formed of a surface parallel to the resonator shaft C. In other words, it is preferable that the thickness of the pipe wall 61W in the cross section is continuously increased. "Continuous" means a form in which the outer wall surface 61WA has no step and the outer wall surface 61WA smoothly becomes thicker in the pipe axis direction. Further, "thickening" means that the outer shape of the drawing is thicker than the upper side. The outer wall surface 61WA has a form in which the outer wall surface becomes thicker in a straight line and a form in which the outer wall surface becomes thicker in a curved line. From the viewpoint of a wide adjustment range of the resonance frequency, the taper ratio in the form of linearly thickening is preferably 1% or more, more preferably 5% or more, further preferably 10% or more, and practically 30%. It is as follows. Further, from the viewpoint of reducing the gap between the through holes 21 and 22 and the pipe 6 to suppress electromagnetic wave leakage from the through holes, 20% or less is preferable, 18% or less is more preferable, and 15% or less is further preferable. The taper ratio can be obtained by | (outer diameter on the inlet side of the pipe 61)-(outer diameter on the outlet side of the pipe 61) | / (pipe length of the pipe 61) x 100%. In the tapered form, (outer diameter on the inlet side of the pipe 61) <(outer diameter on the outlet side of the pipe 61). Specifically, for example, it is preferable that the outer wall surface 61WA is formed of a truncated cone-shaped outer peripheral surface, and the inner wall surface 61WB is formed of a cylindrical outer peripheral surface. Further, contrary to the pipe 6 shown in FIG. 2, a pipe having a tapered outer shape can also be used. "Tapering" means that the outer shape of the drawing, which is lower than the upper side, becomes thinner. In the case of a linearly tapered form, (outer diameter on the inlet side of the pipe 61)> (outer diameter on the outlet side of the pipe 61), and the taper ratio can be obtained by the above formula for obtaining the taper ratio. In the present invention, the case where the outer wall surface 61WA is curvedly tapered or tapered (not shown) is also included in the category of the tapered pipe. Hereinafter, a form in which the tip is thickened from the upper side to the lower side will be described.

上記のようなテーパ管からなる管６１を共振器軸Ｃ方向に沿って移動させることによって、マイクロ波照射空間２Ａ内における管６１の管壁６１Ｗの占める体積が変化する。これによって、マイクロ波照射空間２Ａ内の比誘電率が変化するため、空胴共振器２の共振周波数が変化して、共振周波数を変更することが可能になる。その際、変化範囲を大きくとるために、管壁６１Ｗの厚さを共振器軸Ｃ方向に薄い形態から厚い形態に大きく変化させることが好ましい。言い換えれば、管６１の外径を小径から大径に大きく変化させることが好ましい。
また、管６１の内壁面６１ＷＢが共振器軸Ｃに対して平行に構成された面であることから、管６１内部に被処理対象物として流体を流した場合、流体の流速が変化することなく、一定の流速でかつスムーズに流すことができる。これによって、流体を均一に加熱処理することができる。
空胴共振器２に形成された貫通孔２１及び２２と管６１の外壁面６１ＷＡとの隙間は、共振器軸Ｃ方向への管６１の移動が阻害されない程度に、必要最小限の隙間を設けることが好ましい。また、図示はしないが、管６１の外壁と貫通孔２１及び２２との隙間を塞ぐように、可動式の遮蔽板（図示せず）を設けて、状況に応じて遮蔽版によってマイクロ波照射空間２Ａ内のマイクロ波の漏洩を最小限にするようにしてもよい。
上記管６１は、内側に内壁面が共振器軸Ｃと平行な面で構成された内周管を配し、その外側に外壁面がテーパ形状のテーパ管を配した２層構造の管としてもよい。この場合の内周管は外周管に接合して一体化されていることが好ましい。また外周管は誘電損失が小さい樹脂やガラス管、セラミック等の材料を用いることが好ましい。
なお、テーパ管の場合、管６１は管内に被処理対象物３１を流通させる形態でなければ、管６１の内部空間６１ＳＵが管６１を貫通した形態とする必要はなく、例えば、管６１の一端を閉じた形状とすることができる。例えば、管６１の一端（例えば下端側）を閉じた構成とすることができる。 By moving the tube 61 made of the tapered tube as described above along the resonator axis C direction, the volume occupied by the tube wall 61W of the tube 61 in the microwave irradiation space 2A changes. As a result, the relative permittivity in the microwave irradiation space 2A changes, so that the resonance frequency of the cavity resonator 2 changes, and the resonance frequency can be changed. At that time, in order to increase the range of change, it is preferable to greatly change the thickness of the tube wall 61W from a thin form to a thick form in the resonator axis C direction. In other words, it is preferable to greatly change the outer diameter of the pipe 61 from a small diameter to a large diameter.
Further, since the inner wall surface 61WB of the pipe 61 is a surface formed parallel to the resonator shaft C, when a fluid is flowed inside the pipe 61 as an object to be processed, the flow velocity of the fluid does not change. , It can flow smoothly at a constant flow velocity. As a result, the fluid can be uniformly heat-treated.
The gap between the through holes 21 and 22 formed in the cavity resonator 2 and the outer wall surface 61WA of the tube 61 is provided with the minimum necessary gap so as not to hinder the movement of the tube 61 in the resonator axis C direction. Is preferable. Further, although not shown, a movable shielding plate (not shown) is provided so as to close the gap between the outer wall of the tube 61 and the through holes 21 and 22, and a microwave irradiation space is provided by a shielding plate depending on the situation. Microwave leakage within 2A may be minimized.
The tube 61 may also be a two-layered tube in which an inner peripheral tube having an inner wall surface formed of a plane parallel to the resonator shaft C is arranged on the inner surface, and a tapered tube having a tapered outer wall surface is arranged on the outer wall surface. good. In this case, the inner peripheral pipe is preferably joined and integrated with the outer peripheral pipe. Further, it is preferable to use a material such as a resin, a glass tube, or a ceramic having a small dielectric loss for the outer peripheral tube.
In the case of a tapered pipe, the pipe 61 does not need to have the internal space 61SU of the pipe 61 penetrating the pipe 61 unless the object 31 to be processed is circulated in the pipe. For example, one end of the pipe 61. Can have a closed shape. For example, one end (for example, the lower end side) of the pipe 61 may be closed.

空胴共振器２の共振周波数を変更するには、空胴共振器２に対して管６１を共振器軸Ｃに沿って昇降させればよい。
例えば、内部空間６１ＳＵ内の物質の比誘電率が管６１を構成する材料の比誘電率より小さい場合であり、共振周波数が低くなっている場合には、共振周波数を上げる方向に管６１を移動させればよい。すなわち、図３（Ａ）に示すように、空胴共振器２（マイクロ波照射空間２Ａ）に対して管６１を下げる方向に移動させればよい。移動量（挿入位置）は、あらかじめ測定しておいた管６１の共振器軸Ｃ方向の挿入位置と共振周波数の関係から求めることができる。なお、本発明において、内部空間内の物質とは内部空間内に配された物を意味し、例えば、空気、被処理対象物、触媒等を挙げることができる。また、「管を上げる方向」とは、図面上、下から上に向かう方向を意味し、「管を下げる方向」とは、図面上、上から下に向かう方向を意味する。以下、同様である。
また、内部空間６１ＳＵ内の物質の比誘電率が管６１を構成する材料の比誘電率より小さい場合であり、共振周波数が高くなっている場合には、共振周波数を下げる方向に管６１を移動させればよい。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、空胴共振器２（マイクロ波照射空間２Ａ）に対して管６１を上げる方向に移動させればよい。この場合の移動量（挿入位置）も、あらかじめ測定しておいた管６１の共振器軸Ｃ方向の挿入位置と共振周波数の関係から求めることができる。
なお、内部空間６１ＳＵ内の物質の比誘電率が管６１を構成する材料の比誘電率より大きい場合は、上記記載の管６１の移動操作の方向を逆転すればよい。 In order to change the resonance frequency of the cavity resonator 2, the tube 61 may be moved up and down along the resonator axis C with respect to the cavity resonator 2.
For example, when the relative permittivity of the material in the internal space 61SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 61, and the resonance frequency is low, the tube 61 is moved in the direction of increasing the resonance frequency. Just let me do it. That is, as shown in FIG. 3A, the tube 61 may be moved in the direction of lowering the cavity resonator 2 (microwave irradiation space 2A). The amount of movement (insertion position) can be obtained from the relationship between the insertion position of the tube 61 in the resonator axis C direction and the resonance frequency, which has been measured in advance. In the present invention, the substance in the internal space means a substance arranged in the internal space, and examples thereof include air, an object to be treated, and a catalyst. Further, the "direction of raising the pipe" means a direction from the bottom to the top on the drawing, and the "direction of lowering the pipe" means a direction from the top to the bottom on the drawing. The same applies hereinafter.
Further, when the relative permittivity of the material in the internal space 61SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 61, and the resonance frequency is high, the tube 61 is moved in the direction of lowering the resonance frequency. Just let me do it. That is, as shown in FIG. 3B, the tube 61 may be moved in the direction of raising the tube 61 with respect to the cavity resonator 2 (microwave irradiation space 2A). The amount of movement (insertion position) in this case can also be obtained from the relationship between the insertion position of the tube 61 in the resonator axis C direction and the resonance frequency, which has been measured in advance.
When the relative permittivity of the substance in the internal space 61SU is larger than the relative permittivity of the material constituting the tube 61, the direction of the movement operation of the tube 61 described above may be reversed.

＜段差管＞
図４に示すように、管６（６２）は、内壁面６２ＷＢが共振器軸Ｃと平行な面で構成され、外壁面６２ＷＡに段差部６２Ｓを有して、外形が段階的に先太り形状を成すことが好ましい。言い換えれば、管壁６２Ｗの断面における厚さが段階的に厚くなっている。「段階的」とは、管の外壁面６２ＷＡに段差があり、共振器軸Ｃ方向に階段状に共振器軸Ｃに対して直角方向の外形断面が変化する形態を意味する。すなわち、段差部前後の外壁面６２ＷＡは、管壁が滑らかで管の外形の断面積が変化しない形態であっても、管壁が滑らかで断面積が徐々に変化する形態であってもよい。上記段差部６２Ｓは、外壁面６２ＷＡに少なくとも１か所設けられ、２か所以上設けてもよい。図示例では、１段の段差部６２Ｓであるため、図面上の上部側の外形が細く、下部側の外形が太くなっている。 <Step pipe>
As shown in FIG. 4, the inner wall surface 62WB of the tube 6 (62) is formed of a plane parallel to the resonator shaft C, the outer wall surface 62WA has a stepped portion 62S, and the outer wall surface has a stepwise tapered shape. It is preferable to form. In other words, the thickness of the pipe wall 62W in the cross section is gradually increased. The “stepwise” means a form in which the outer wall surface 62WA of the pipe has a step, and the outer cross section in the direction perpendicular to the resonator shaft C changes stepwise in the resonator shaft C direction. That is, the outer wall surface 62WA before and after the step portion may be in a form in which the pipe wall is smooth and the cross-sectional area of the outer shape of the pipe does not change, or in a form in which the pipe wall is smooth and the cross-sectional area gradually changes. The step portion 62S is provided at least one place on the outer wall surface 62WA, and may be provided at two or more places. In the illustrated example, since the step portion 62S has one step, the outer shape on the upper side in the drawing is thin and the outer shape on the lower side is thick.

上記のような段差部６２Ｓを有する管６２（段差管ともいう）を、貫通孔２１，２２を貫通して、共振器軸Ｃ方向に移動させる。管６２の移動によって、マイクロ波照射空間２Ａ内に存在する管６２の管壁６２Ｗの体積が変化して、マイクロ波照射空間２Ａ内の比誘電率を変化させることができる。それによって、空胴共振器２の共振周波数が変化して、共振周波数を変更することが可能になる。その際、変化範囲を大きくとるために、段差部６２Ｓの前後において、管壁６２Ｗの厚さの薄い部分と厚い部分との差を大きくとることが好ましい。「段差部の前後」とは、段差部６２Ｓを境にして、管６２の一端側と他端側とを意味する。言い換えれば、段差部６２Ｓの前後において管６２の外径を小径から大径に大きく変化させることを意味する。また、段差部６２Ｓをテーパ形状としてもよい。
また、管６２の内壁面６２ＷＢを共振器軸Ｃと平行な面で構成したことによって、上記テーパ管と同様に、管６１内を流れる流体の速度が変化することなく、一定の流速でスムーズに流すことができる。これによって、流体を均一に加熱処理することができる。
上記管６２は、図示はしていないが、内周管の内壁面を共振器軸Ｃと平行な面で構成し、その外壁面に厚さを増すための外壁面がテーパ形状のテーパ管からなる外周管を配した２層構造の管としてもよい。この場合の外周管は内周管の接合されていることが好ましい。また外周管には誘電損失が小さい樹脂やガラス、セラミック等の材料を用いることが好ましい。
なお、段差管の場合、管６２は管内に被処理対象物３１を流通させる形態でなければ、テーパ管と同様に、例えば、管６２の一端を閉じた形態とすることができる。例えば、管６２の一端（例えば下端側）を閉じた構成とすることができる。 The pipe 62 (also referred to as a stepped pipe) having the stepped portion 62S as described above is moved in the resonator axis C direction through the through holes 21 and 22. By moving the tube 62, the volume of the tube wall 62W of the tube 62 existing in the microwave irradiation space 2A changes, and the relative permittivity in the microwave irradiation space 2A can be changed. As a result, the resonance frequency of the cavity resonator 2 changes, and the resonance frequency can be changed. At that time, in order to increase the range of change, it is preferable to increase the difference between the thin portion and the thick portion of the pipe wall 62W before and after the step portion 62S. The “front and back of the step portion” means one end side and the other end side of the pipe 62 with the step portion 62S as a boundary. In other words, it means that the outer diameter of the pipe 62 is greatly changed from a small diameter to a large diameter before and after the step portion 62S. Further, the step portion 62S may have a tapered shape.
Further, by forming the inner wall surface 62WB of the pipe 62 with a surface parallel to the resonator shaft C, the speed of the fluid flowing in the pipe 61 does not change and the flow velocity is smoothly maintained, as in the case of the tapered pipe. Can be shed. As a result, the fluid can be uniformly heat-treated.
Although not shown, the tube 62 has an inner wall surface of the inner peripheral tube formed of a surface parallel to the resonator shaft C, and the outer wall surface for increasing the thickness of the outer wall surface is formed from a tapered tube having a tapered shape. It may be a pipe having a two-layer structure in which the outer peripheral pipe is arranged. In this case, the outer peripheral pipe is preferably joined with the inner peripheral pipe. Further, it is preferable to use a material such as resin, glass, or ceramic having a small dielectric loss for the outer peripheral tube.
In the case of a stepped pipe, the pipe 62 may be in a form in which one end of the pipe 62 is closed, as in the taper pipe, unless the object to be processed 31 is circulated in the pipe. For example, one end (for example, the lower end side) of the pipe 62 may be closed.

空胴共振器２の共振周波数を変更するには、空胴共振器２に対して管６２を共振器軸Ｃに沿って昇降させればよい。
例えば、内部空間６２ＳＵ内の物質の比誘電率が管６２を構成する材料の比誘電率より小さい場合であり、共振周波数が低くなっている場合には、共振周波数を上げる方向に管６２を移動させればよい。すなわち、図５（Ａ）に示すように、管壁６２Ｗの薄い部分６２Ｗｔが空胴共振器２（マイクロ波照射空間２Ａ）内に多く入るように、空胴共振器２に対して管６２を下げる方向に移動させればよい。つまり、段差部６２Ｓがマイクロ波照射空間２Ａの底部に位置する方向に移動させればよい。移動量（挿入位置）は、あらかじめ測定しておいた管６２の共振器軸Ｃ方向の挿入位置と共振周波数の関係から求めることができる。
また、内部空間６２ＳＵ内の物質の比誘電率が管６２を構成する材料の比誘電率より小さい場合であり、共振周波数が高くなっている場合には、共振周波数を下げる方向に管６２を移動させればよい。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、管壁６２Ｗの厚い部分６２ＷＴが空胴共振器２（マイクロ波照射空間２Ａ）内に多く入るように、空胴共振器２に対して管６２を上げる方向に移動させればよい。つまり、段差部６２Ｓがマイクロ波照射空間２Ａの上部に位置する方向に移動させればよい。この場合の移動量（挿入位置）も、あらかじめ測定しておいた管６２の共振器軸Ｃ方向の挿入位置と共振周波数の関係から求めることができる。 In order to change the resonance frequency of the cavity resonator 2, the tube 62 may be moved up and down along the resonator axis C with respect to the cavity resonator 2.
For example, when the relative permittivity of the material in the internal space 62SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 62, and the resonance frequency is low, the tube 62 is moved in the direction of increasing the resonance frequency. Just let me do it. That is, as shown in FIG. 5 (A), the tube 62 is provided with respect to the cavity resonator 2 so that the thin portion 62 Wt of the tube wall 62 W enters the cavity resonator 2 (microwave irradiation space 2A) in large quantities. You can move it in the lowering direction. That is, the step portion 62S may be moved in the direction of being located at the bottom of the microwave irradiation space 2A. The amount of movement (insertion position) can be obtained from the relationship between the insertion position of the tube 62 in the resonator axis C direction and the resonance frequency, which has been measured in advance.
Further, when the relative permittivity of the material in the internal space 62SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 62, and the resonance frequency is high, the tube 62 is moved in the direction of lowering the resonance frequency. Just let me do it. That is, as shown in FIG. 5 (B), the tube 62 is provided with respect to the cavity resonator 2 so that the thick portion 62WT of the tube wall 62W enters the cavity resonator 2 (microwave irradiation space 2A) in large quantities. You can move it in the direction of raising it. That is, the step portion 62S may be moved in the direction in which the step portion 62S is located above the microwave irradiation space 2A. The amount of movement (insertion position) in this case can also be obtained from the relationship between the insertion position of the tube 62 in the resonator axis C direction and the resonance frequency, which has been measured in advance.

＜多重管＞
管は、２重管以上の多重管構造を有し、管のうち最内周の管の内壁面が共振器軸と平行な面で構成され、最内周の管を除く他の管の少なくとも１層の管が共振器軸方向に移動可能である。多重管構造とは、管中心軸方向に移動可能な、管中心軸を同じにする複数層の管が、例えば同心円状に配されている管構造を意味する。以下、多重管構造として、２層構造の管について説明する。 <Multiple tube>
The tube has a double tube structure or more, and the inner wall surface of the innermost tube of the tube is composed of a plane parallel to the resonator axis, and at least of the other tubes except the innermost tube. The one-layer tube is movable in the resonator axial direction. The multi-tube structure means a pipe structure in which a plurality of layers of pipes having the same pipe center axis, which can move in the direction of the pipe center axis, are arranged concentrically, for example. Hereinafter, a tube having a two-layer structure will be described as a multi-tube structure.

図６に示すように、管６（６３）は、２層構造を有し、内周管６３Ｂの外壁面６３ＢＷＡにそって外周管６３Ａが配される。したがって、最内周の管を除く他の管の少なくとも１層の管は、外周管６３Ａとなる。外周管６３Ａは、その内壁面６３ＡＷＢが内周管６３Ｂの外壁面６３ＢＷＡに対して摺動可能または遊挿可能に構成され、共振器軸Ｃ方向のマイクロ波照射空間２Ａの高さよりも長く、内周管６３Ｂより管長が短く形成されていることが好ましい。以下、本発明における「遊挿可能」には「摺動可能」な状態も含める。
内周管６３Ｂは空胴共振器２の貫通孔２１に固定されることが好ましい。内周管６３Ｂに対して外周管６３Ａを共振器軸Ｃ方向に移動させることによって、マイクロ波照射空間２Ａ内における外周管６３Ａと内周管６３Ｂとを合わせた管６３の管壁６３Ｗの占める体積が変化して、空胴共振器２内の比誘電率を変化させることができる。外周管６３Ａによる比誘電率の変化量を大きくするには、外周管６３Ａに樹脂のような誘電損失が小さい樹脂やガラス、セラミック等の材料を用いることが好ましい。それによって、マイクロ波照射空間２Ａの共振周波数が変化して、共振周波数を変更することが可能になる。その際、変化範囲を大きくとるために、外周管６３Ａは、マイクロ波照射空間２Ａ内に存在しない状態（わずかに存在する状態も含む）からマイクロ波照射空間２Ａ内の共振器軸Ｃ方向に外周管６３Ａが存在する状態に移動できることが好ましい。
また、内周管６３Ｂの外壁面６３ＢＷＡを貫通孔２１に対して固定できるため、管６３と空胴共振器２との間に隙間が生じないようにできる。また、外周管６３Ａは貫通孔２２との隙間を最小限にして配することが好ましい。これによって、貫通孔２１及び２２からマイクロ波照射空間２Ａ内のマイクロ波の漏洩が生じにくくなる。
また、内周管６３Ｂの内壁面６３ＢＷＢが共振器軸Ｃに対して平行に構成された面であることから、管６１内部に被処理対象物として流体を流した場合、流体の流速が変化することなく、一定の流速でかつスムーズに流すことができる。これによって、流体を均一に加熱処理することができる。
なお、多重管の場合、管６３は管内に被処理対象物３１を流通させる形態でなければ、管６３の内部空間６３ＳＵが管６３を貫通した形状とする必要はなく、例えば、管６３の一端を閉じた形状とすることができる。例えば、内周管６３Ｂの一端（例えば下端側）を閉じ、内周管６３Ｂの開放端（例えば上端側）又は閉塞端（例えば下端側）から外周管６３Ａを遊挿可能とする構成としてもよい。 As shown in FIG. 6, the pipe 6 (63) has a two-layer structure, and the outer peripheral pipe 63A is arranged along the outer wall surface 63BWA of the inner peripheral pipe 63B. Therefore, the pipe having at least one layer of the pipe other than the pipe on the innermost circumference is the outer pipe 63A. The outer wall surface 63AWB of the outer peripheral tube 63A is configured so that the inner wall surface 63AWB is slidable or playable with respect to the outer wall surface 63BWA of the inner peripheral tube 63B, and is longer than the height of the microwave irradiation space 2A in the resonator axis C direction. It is preferable that the tube length is shorter than that of the peripheral tube 63B. Hereinafter, the "freely insertable" state in the present invention also includes the "sliding" state.
The inner peripheral tube 63B is preferably fixed to the through hole 21 of the cavity resonator 2. By moving the outer peripheral tube 63A in the direction of the resonator axis C with respect to the inner peripheral tube 63B, the volume occupied by the tube wall 63W of the tube 63 in which the outer peripheral tube 63A and the inner peripheral tube 63B are combined in the microwave irradiation space 2A. Can be changed to change the relative permittivity in the cavity resonator 2. In order to increase the amount of change in the relative permittivity due to the outer peripheral tube 63A, it is preferable to use a resin such as a resin having a small dielectric loss or a material such as glass or ceramic for the outer peripheral tube 63A. As a result, the resonance frequency of the microwave irradiation space 2A changes, and the resonance frequency can be changed. At that time, in order to take a large change range, the outer peripheral tube 63A has an outer circumference in the microwave irradiation space 2A in the direction of the resonator axis C from a state where it does not exist in the microwave irradiation space 2A (including a state where it exists slightly). It is preferable that the tube 63A can be moved to the present state.
Further, since the outer wall surface 63BWA of the inner peripheral tube 63B can be fixed to the through hole 21, it is possible to prevent a gap from being generated between the tube 63 and the cavity resonator 2. Further, it is preferable that the outer peripheral pipe 63A is arranged with the gap between the outer peripheral pipe 63A and the through hole 22 minimized. As a result, leakage of microwaves in the microwave irradiation space 2A from the through holes 21 and 22 is less likely to occur.
Further, since the inner wall surface 63BWB of the inner peripheral tube 63B is a surface configured to be parallel to the resonator shaft C, the flow velocity of the fluid changes when the fluid is flowed inside the tube 61 as an object to be processed. It can flow smoothly at a constant flow rate without any problem. As a result, the fluid can be uniformly heat-treated.
In the case of a multiple pipe, the pipe 63 does not need to have a shape in which the internal space 63SU of the pipe 63 penetrates the pipe 63 unless the object 31 to be processed is circulated in the pipe. For example, one end of the pipe 63. Can have a closed shape. For example, one end (for example, the lower end side) of the inner peripheral pipe 63B may be closed so that the outer peripheral pipe 63A can be freely inserted from the open end (for example, the upper end side) or the closed end (for example, the lower end side) of the inner peripheral pipe 63B. ..

管６３によって空胴共振器２の共振周波数を変更するには、空胴共振器２に対して管６３の内周管６３Ｂを共振器軸Ｃに沿って昇降させればよい。
例えば、内部空間６３ＳＵ内の物質の比誘電率が管６３を構成する材料の比誘電率より小さい場合であり、共振周波数が低くなっている場合には、共振周波数を上げる方向に内周管６３Ｂに沿って外周管６３Ａを移動させればよい。すなわち、図７（Ａ）に示したように、空胴共振器２に対して外周管６３Ａを下げてマイクロ波照射空間２Ａ内から出す方向に移動させればよい。移動量（挿入位置）は、あらかじめ測定しておいた外周管６３Ａの共振器軸Ｃ方向の挿入位置と共振周波数の関係から求めることができる。
また、内部空間６３ＳＵ内の物質の比誘電率が管６３を構成する材料の比誘電率より小さい場合であり、共振周波数が高くなっている場合には、共振周波数を下げる方向に内周管６３Ｂに沿って外周管６３Ａを移動させればよい。すなわち、図７（Ｂ）に示したように、空胴共振器２に対して外周管６３Ａを上げてマイクロ波照射空間２Ａ内に入れる方向に移動させればよい。この場合の移動量（挿入位置）も、あらかじめ測定しておいた外周管６３Ａの共振器軸Ｃ方向の挿入位置と共振周波数の関係から求めることができる。 In order to change the resonance frequency of the cavity resonator 2 by the tube 63, the inner peripheral tube 63B of the tube 63 may be moved up and down along the resonator axis C with respect to the cavity resonator 2.
For example, when the relative permittivity of the material in the internal space 63SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 63, and the resonance frequency is low, the inner peripheral tube 63B is in the direction of increasing the resonance frequency. The outer peripheral pipe 63A may be moved along the above. That is, as shown in FIG. 7A, the outer peripheral tube 63A may be lowered with respect to the cavity resonator 2 and moved in the direction of exiting from the microwave irradiation space 2A. The amount of movement (insertion position) can be obtained from the relationship between the insertion position of the outer peripheral tube 63A in the resonator axis C direction and the resonance frequency, which has been measured in advance.
Further, when the relative permittivity of the material in the internal space 63SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 63, and the resonance frequency is high, the inner peripheral tube 63B in the direction of lowering the resonance frequency. The outer peripheral pipe 63A may be moved along the above. That is, as shown in FIG. 7B, the outer peripheral tube 63A may be raised with respect to the cavity resonator 2 and moved in the direction of entering the microwave irradiation space 2A. The amount of movement (insertion position) in this case can also be obtained from the relationship between the insertion position of the outer peripheral tube 63A in the resonator axis C direction and the resonance frequency, which has been measured in advance.

上記のマイクロ波処理装置１（図１参照）では、被処理対象物が配される管６を配した空胴共振器２に対して、マイクロ波発生器４からマイクロ波を供給し、マイクロ波照射空間２Ａ内に上記の定在波を形成する。例えば、この定在波の電界強度が極大となる部分に沿って管６を設けたことにより、管６内の被処理対象物３１を高いエネルギー効率で処理することができる。 In the above-mentioned microwave processing device 1 (see FIG. 1), microwaves are supplied from the microwave generator 4 to the cavity resonator 2 in which the tube 6 on which the object to be processed is arranged is arranged, and the microwaves are generated. The above standing wave is formed in the irradiation space 2A. For example, by providing the tube 6 along the portion where the electric field strength of the standing wave is maximized, the object to be processed 31 in the tube 6 can be processed with high energy efficiency.

上記マイクロ波処理装置１において、マイクロ波発生器４から供給されるマイクロ波は、周波数を調整して供給される。マイクロ波の周波数の調整することにより、空胴共振器２内に定在波を安定して形成できる。またマイクロ波電力の出力によって定在波の強度を調整することができる。つまり、被処理対象物３１の加熱状態を制御することが可能になる。 In the microwave processing device 1, the microwave supplied from the microwave generator 4 is supplied with its frequency adjusted. By adjusting the frequency of the microwave, a standing wave can be stably formed in the cavity resonator 2. In addition, the intensity of the standing wave can be adjusted by the output of microwave power. That is, it becomes possible to control the heating state of the object to be processed 31.

本発明のマイクロ波処理装置１では、共振器軸Ｃ方向に被処理対象物３１が配される管６を前述の図３、５、７によって説明したように移動することによって、共振周波数を所定の範囲内（例えば、ＩＳＭバンド内）になるように調整することができる。すなわち、上記管６又はその一部を共振器軸Ｃに沿って移動することによって、マイクロ波照射空間２Ａ内の比誘電率が変化する。これによって、共振周波数が変更され、所望の共振周波数範囲にすることが可能になる。
管６又はその一部を上昇させることによって、マイクロ波照射空間２Ａ内において管壁６１Ｗ、６２Ｗ、６３Ｗの占める割合が大きくなる。この結果、内部空間６ＳＵ内の物質の比誘電率が管６を構成する材料の比誘電率より小さい場合では、マイクロ波照射空間２Ａ内の比誘電率が高くなり、共振周波数を低下させることができる。逆に管６又はその一部を下降させることによって、マイクロ波照射空間２Ａ内において管壁６１Ｗ、６２Ｗ、６３Ｗの占める割合が小さくなる。この結果、マイクロ波照射空間２Ａ内の比誘電率が低くなり、共振周波数を上昇させることができる。
一方、内部空間６ＳＵ内の物質の比誘電率が管６を構成する材料の比誘電率より大きい場合では、上記マイクロ波照射空間２Ａ内の比誘電率の高低が逆転するため、管６又はその一部の下降または上昇方向を反転させるとで、共振周波数の調整が可能となる。 In the microwave processing device 1 of the present invention, the resonance frequency is determined by moving the tube 6 in which the object to be processed 31 is arranged in the resonator axis C direction as described with reference to FIGS. 3, 5 and 7 described above. It can be adjusted to be within the range of (for example, within the ISM band). That is, by moving the tube 6 or a part thereof along the resonator axis C, the relative permittivity in the microwave irradiation space 2A changes. As a result, the resonance frequency is changed so that the desired resonance frequency range can be obtained.
By raising the tube 6 or a part thereof, the proportion of the tube walls 61W, 62W, and 63W in the microwave irradiation space 2A becomes large. As a result, when the relative permittivity of the material in the internal space 6SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 6, the relative permittivity in the microwave irradiation space 2A becomes high and the resonance frequency may be lowered. can. On the contrary, by lowering the tube 6 or a part thereof, the proportion of the tube walls 61W, 62W, and 63W in the microwave irradiation space 2A becomes small. As a result, the relative permittivity in the microwave irradiation space 2A becomes low, and the resonance frequency can be raised.
On the other hand, when the relative permittivity of the material in the internal space 6SU is larger than the relative permittivity of the material constituting the tube 6, the relative permittivity in the microwave irradiation space 2A is reversed, so that the tube 6 or its own is used. The resonance frequency can be adjusted by reversing a part of the descending or ascending direction.

例えば、管６１を位置調整する場合、まず共振器軸Ｃと、管６（６１）の中心軸とを合わせる。そして、共振器軸Ｃにおけるマイクロ波照射空間２Ａの中心位置２ＡＣと、管の中心軸における管６１の管長の中心位置６１Ｃとを一致させる。この一致させた点を管移動の基準位置（移動量が０の位置）とする。また管６２を位置調整する場合は、共振器軸Ｃに管６２の管の中心軸を合わせ、段差部６２Ｓの断面方向の中心位置６２Ｃと、マイクロ波照射空間２Ａの中心位置２ＡＣとを一致させ、上記同様の基準位置を規定する。また管６３を位置調整する場合は、共振器軸Ｃに管６３の管の中心軸を合わせ、管６３の中心軸における内周管６３Ｂの管長の中心位置６３Ｃと、マイクロ波照射空間２Ａの中心位置２ＡＣとを一致させ、上記同様の基準位置を規定する。
このようにして、管の移動開始点となる基準位置を規定する。 For example, when adjusting the position of the tube 61, first, the resonator shaft C and the central axis of the tube 6 (61) are aligned with each other. Then, the center position 2AC of the microwave irradiation space 2A on the resonator axis C and the center position 61C of the tube length of the tube 61 on the center axis of the tube are made to coincide with each other. This matched point is set as the reference position for pipe movement (the position where the amount of movement is 0). When adjusting the position of the tube 62, the central axis of the tube 62 is aligned with the resonator shaft C, and the center position 62C in the cross-sectional direction of the step portion 62S is made to coincide with the center position 2AC of the microwave irradiation space 2A. , The same reference position as above is specified. When adjusting the position of the tube 63, the central axis of the tube 63 is aligned with the resonator axis C, the center position 63C of the tube length of the inner peripheral tube 63B on the central axis of the tube 63, and the center of the microwave irradiation space 2A. The position 2AC is matched with the above-mentioned reference position.
In this way, the reference position that becomes the movement start point of the pipe is defined.

そして、検出部１２によって検出した空胴共振器２の共振周波数に基づいて、制御部１１によって共振器軸Ｃに沿う管６の挿入位置（移動量）を決定する。そのため、空胴共振器２には、マイクロ波照射空間２Ａ内の定在波の周波数を検出する検出部１２が配されていることが好ましい。検出部１２は、マイクロ波照射空間２Ａ内部のエネルギー強度を計測し、その信号を処理して周波数を検出するものであればよい。
あらかじめ、共振周波数とマイクロ波照射空間２Ａに対する管の挿入位置との関係を求めておき、その関係を制御部１１に記憶させておくことが好ましい。そして、検出器１２によって検出した共振周波数と、あらかじめ求めた上記関係に基づいて、ＩＳＭバンド内に共振周波数が収まるように、管６の挿入位置を決定し指示する。その指示は、図示はしていないが、管６を昇降させる駆動部に伝達されることが好ましい。このようにして、管６の挿入位置は、共振器２の共振周波数がＩＳＭバンド内に収まるように駆動部によって調整される。 Then, based on the resonance frequency of the cavity resonator 2 detected by the detection unit 12, the control unit 11 determines the insertion position (movement amount) of the tube 6 along the resonator axis C. Therefore, it is preferable that the cavity resonator 2 is provided with a detection unit 12 for detecting the frequency of a standing wave in the microwave irradiation space 2A. The detection unit 12 may measure the energy intensity inside the microwave irradiation space 2A and process the signal to detect the frequency.
It is preferable to obtain the relationship between the resonance frequency and the insertion position of the tube with respect to the microwave irradiation space 2A in advance, and store the relationship in the control unit 11. Then, based on the resonance frequency detected by the detector 12 and the above-mentioned relationship obtained in advance, the insertion position of the tube 6 is determined and instructed so that the resonance frequency falls within the ISM band. Although not shown, the instruction is preferably transmitted to a drive unit that raises and lowers the pipe 6. In this way, the insertion position of the tube 6 is adjusted by the drive unit so that the resonance frequency of the resonator 2 is within the ISM band.

また、制御部１１は、被処理対象物の処理を開始する前に、マイクロ波発生器４又は増幅器（図示せず）から発生するマイクロ波の周波数を、空胴共振器２のマイクロ波照射空間２Ａ内に形成される定在波の周波数に一致させることもできる。この一致させるとは、完全に一致することが好ましいが、ある範囲内、例えば１％以内の差の場合も含むものとする。そして、周波数を一致させたマイクロ波をマイクロ波照射空間２Ａ内に照射させる。 Further, the control unit 11 sets the frequency of the microwave generated from the microwave generator 4 or the amplifier (not shown) in the microwave irradiation space of the cavity resonator 2 before starting the processing of the object to be processed. It can also be matched to the frequency of the standing wave formed in 2A. This matching is preferably a perfect match, but also includes a difference within a certain range, for example, within 1%. Then, the microwaves having the same frequency are irradiated into the microwave irradiation space 2A.

具体的には、検出部１２によってマイクロ波照射空間２Ａ内のマイクロ波のエネルギー強度に比例した出力信号を検出する。一方、マイクロ波照射空間２Ａに供給するマイクロ波は、マイクロ波発生器４から発生したマイクロ波もしくはマイクロ波発生器４から発生したマイクロ波を増幅器によって増幅したマイクロ波である。このとき、マイクロ波発生器４から発生する周波数を２．４５ＧＨｚ帯全域又は２．４５ＧＨｚ帯の一部の帯域で掃引すると、検出部１２からの出力信号は極大値をもつ分布を得る。この極大値はマイクロ波照射空間２Ａ内に定在波が形成できていることを意味しているので、あらかじめＴＭ０ｎ０モードの定在波の共振周波数と比較することで所定のモードの共振周波数を検出することができる。
そして制御部１１によって、マイクロ波発生器４から発生するマイクロ波の周波数を、検出したマイクロ波の周波数に一致させて、マイクロ波照射空間２Ａ内に共振周波数に一致させた周波数のマイクロ波を供給することもできる。 Specifically, the detection unit 12 detects an output signal proportional to the energy intensity of the microwave in the microwave irradiation space 2A. On the other hand, the microwave supplied to the microwave irradiation space 2A is a microwave generated from the microwave generator 4 or a microwave obtained by amplifying the microwave generated from the microwave generator 4 by an amplifier. At this time, if the frequency generated from the microwave generator 4 is swept over the entire 2.45 GHz band or a part of the 2.45 GHz band, the output signal from the detection unit 12 obtains a distribution having a maximum value. Since this maximum value means that a standing wave can be formed in the microwave irradiation space 2A, the resonance frequency of the predetermined mode can be determined by comparing it with the resonance frequency of the standing wave in TM 0n0 mode in advance. Can be detected.
Then, the control unit 11 matches the frequency of the microwave generated from the microwave generator 4 with the detected microwave frequency, and supplies the microwave having a frequency matching the resonance frequency into the microwave irradiation space 2A. You can also do it.

マイクロ波発生器から発するマイクロ波の周波数を、マイクロ波照射空間２Ａ内の共振周波数に一致させる別の手段として、マイクロ波照発生器から発生するマイクロ波の周波数を固定しておき、管６を上げる方向または下げる方向に移動することにより、共振周波数を変化させることもできる。この場合、マイクロ波照射空間からの反射波が極小値になる、もしくは検出部１２からの出力信号が極大値となる位置に、管６を上げる方向または下げる方向に移動することで、共振周波数を調整することができる。 As another means of matching the frequency of the microwave emitted from the microwave generator to the resonance frequency in the microwave irradiation space 2A, the frequency of the microwave generated from the microwave illumination generator is fixed, and the tube 6 is connected. The resonance frequency can also be changed by moving in the upward or downward direction. In this case, the resonance frequency is set by moving the tube 6 in the raising or lowering direction to the position where the reflected wave from the microwave irradiation space becomes the minimum value or the output signal from the detection unit 12 becomes the maximum value. Can be adjusted.

共振周波数を検出するための操作は定期的に行うことが望ましい。外乱が大きい場合や温度変化、流量変化、組成変化が大きい場合、マイクロ波処理を開始した直後は短い周期、例えば１秒以下で行うことが望ましい。一方外乱が少ない場合や、温度変化、流量変化、組成変化が少ない場合、マイクロ波処理を開始し十分な時間が経過し安定したのちは、長い周期、例えば１分おきに行ってもよい。
共振周波数を検出するためにマイクロ波発生器４からのマイクロ波の周波数を掃引する場合、掃引周波数の幅は狭いほうが望ましい。しかし変動が大きい場合は掃引周波数の幅が少ない場合は掃引周波数内に極大値が見つからない場合がある。その場合は掃引周波数幅を広げて、再度掃引することで共振周波数を検出することも望ましい。 It is desirable to perform operations for detecting the resonance frequency on a regular basis. When the disturbance is large, the temperature change, the flow rate change, or the composition change is large, it is desirable to perform the microwave treatment in a short cycle, for example, 1 second or less immediately after the start of the microwave treatment. On the other hand, when there is little disturbance, or when there is little temperature change, flow rate change, or composition change, the microwave treatment may be started for a long period of time, for example, every 1 minute after a sufficient time has passed and stabilized.
When sweeping the frequency of the microwave from the microwave generator 4 to detect the resonance frequency, it is desirable that the width of the sweep frequency is narrow. However, if the fluctuation is large and the width of the sweep frequency is small, the maximum value may not be found within the sweep frequency. In that case, it is also desirable to widen the sweep frequency width and detect the resonance frequency by sweeping again.

本発明のマイクロ波処理装置１の構成の好ましい一例について詳説する。
＜空胴共振器＞
マイクロ波処理装置に用いる空胴共振器２の形状は、一つのマイクロ波供給口２Ｓを有し、マイクロ波を供給した際にシングルモードの定在波が形成されるものであれば特に制限はない。例えば、円筒形又は角筒形の空胴共振器を用いることができる。本明細書において円筒形の空胴共振器とは、該空胴共振器の中心軸Ｃに垂直な内側断面形状が円形であるものの他、当該断面形状が楕円形もしくは長円形であるものを含む意味に用いる。また、角筒形の空胴共振器は、中心軸Ｃに直角な内側断面形状が多角形であるものを意味し、当該断面形状が４〜１０角形であることが好ましい。また、多角形の角が、丸みを帯びた形状であってもよい。
空胴共振器２の大きさも上記説明した形態において、目的に応じて適宜に設計することができる。空胴共振器２は電気抵抗率の小さいものが望ましく、通常は金属製であり、一例として、アルミニウム、銅、鉄、マグネシウム、黄銅、ステンレス、若しくはそれらの合金等を用いることができる。又は、樹脂やセラミック、金属の表面に電気抵抗率の小さい物質をめっき、蒸着などによりコーティングしてもよい。コーティングには銀、銅、金、スズ、ロジウムを含む材を用いることができる。 A preferred example of the configuration of the microwave processing apparatus 1 of the present invention will be described in detail.
<Aircraft resonator>
The shape of the cavity resonator 2 used in the microwave processing device is particularly limited as long as it has one microwave supply port 2S and a single mode standing wave is formed when the microwave is supplied. No. For example, a cylindrical or square tubular cavity resonator can be used. In the present specification, the cylindrical cavity resonator includes one having a circular inner cross-sectional shape perpendicular to the central axis C of the cavity resonator, and one having an elliptical or oval cross-sectional shape. Used for meaning. Further, the square tubular cavity resonator means that the inner cross-sectional shape perpendicular to the central axis C is polygonal, and the cross-sectional shape is preferably 4 to 10 decagonal. Further, the corners of the polygon may have a rounded shape.
The size of the cavity resonator 2 can also be appropriately designed according to the purpose in the above-described embodiment. The cavity resonator 2 is preferably one having a low electrical resistivity, and is usually made of metal. As an example, aluminum, copper, iron, magnesium, brass, stainless steel, or an alloy thereof can be used. Alternatively, the surface of resin, ceramic, or metal may be coated with a substance having a low electrical resistivity by plating, vapor deposition, or the like. Materials containing silver, copper, gold, tin and rhodium can be used for the coating.

＜マイクロ波の供給＞
本発明のマイクロ波処理装置１は、マイクロ波発生器４またはマイクロ波増幅器（図示せず）から発生したマイクロ波をマイクロ波供給口２Ｓからアンテナ５を介して空胴共振器２のマイクロ波照射空間２Ａ内に供給される。 <Supply of microwave>
The microwave processing device 1 of the present invention irradiates the microwave generated from the microwave generator 4 or the microwave amplifier (not shown) with the microwave from the microwave supply port 2S via the antenna 5 to the cavity resonator 2. It is supplied in space 2A.

上記マイクロ波発生器４は、例えば、発振周波数を、ＩＳＭバンドの２．４５ＧＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯、９１５ＭＨｚ帯、等の範囲内にて調整できるマイクロ波発生器を挙げることができる。例えば、半導体固体素子を用いたマイクロ波発生器や、マグネトロン等のマイクロ波発生器を用いることができる。マイクロ波の周波数を微調整できるという観点から、半導体固体素子を用いたマイクロ波発生器を用いることが好ましい。半導体固体素子を用いたマイクロ波発生器としては、例えばガンダイオード、アバランシェダイオード（インパットダイオード）、等を用いたマイクロ波発生器が挙げられる。なお、発振周波数は上記周波数帯に限定されるものではない。また、マイクロ波発生器４から発生したマイクロ波を増幅する増幅器を備えることが好ましい。この増幅器は、一般的な、高周波用の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いたマイクロ波増幅器を用いることができる。 Examples of the microwave generator 4 include a microwave generator whose oscillation frequency can be adjusted within the range of the ISM band 2.45 GHz band, 5.8 GHz band, 915 MHz band, and the like. For example, a microwave generator using a semiconductor solid-state element or a microwave generator such as a magnetron can be used. From the viewpoint of finely adjusting the microwave frequency, it is preferable to use a microwave generator using a semiconductor solid-state element. Examples of the microwave generator using a semiconductor solid-state element include a microwave generator using a Gunn diode, an avalanche diode (impat diode), and the like. The oscillation frequency is not limited to the above frequency band. Further, it is preferable to include an amplifier that amplifies the microwave generated from the microwave generator 4. As this amplifier, a general microwave amplifier using a field effect transistor (FET) for high frequency can be used.

図１に示す形態では、空胴共振器２として円筒形の空胴共振器を用いている。その空胴共振器２の中心軸Ｃに平行な壁面（円筒の側壁）又はその近傍には、マイクロ波供給口２Ｓが設けられている。マイクロ波供給口２Ｓを通じてマイクロ波照射空間２Ａには、高周波を印加することができるアンテナ５を有していることが好ましい。アンテナ５としては磁界励起アンテナ、例えばループアンテナ、または電界励起アンテナ、例えばモノポールアンテナ等を用いることが好ましい。アンテナ５は、ケーブル７を介してマイクロ波発生器４と接続されている。ケーブル７には、例えば同軸ケーブルを用いることができる。
この構成では、マイクロ波発生器４から発せられたマイクロ波を、ケーブル７を介してアンテナ５からマイクロ波照射空間２Ａ内に供給する。マイクロ波発生器４とアンテナ５の間には、反射波を抑制するための整合器（図示せず）やマイクロ波発生器を保護するためのアイソレータ（図示せず）を設置してもよい。またケーブルの長さを調整することによって整合器の機能を果たすようにしてもよい。
上記アンテナ５の端面は空胴共振器壁面など接地電位と接続することが好ましい。このアンテナ５にマイクロ波（高周波）を印加することで、例えばループアンテナのループ内に磁界が励振され空胴共振器内に定在波を形成する形態とすることができる。
例えば、上記の円筒状の空胴共振器においてＴＭ０１０のシングルモード定在波を形成させた場合、共振器軸Ｃにおいて電界強度が極大になり、共振器軸Ｃ方向に電界強度が均一になる。したがって、管６において、その内部に存在し、又は流通する被処理対象物３１を、均一に、高効率にマイクロ波加熱することが可能になる。
なお、マイクロ波発生器４から導波管を用いてマイクロ波供給口３にマイクロ波を供給してもよい。 In the form shown in FIG. 1, a cylindrical cavity resonator is used as the cavity resonator 2. A microwave supply port 2S is provided on or near the wall surface (side wall of the cylinder) parallel to the central axis C of the cavity resonator 2. It is preferable that the microwave irradiation space 2A has an antenna 5 capable of applying a high frequency through the microwave supply port 2S. As the antenna 5, it is preferable to use a magnetic field excitation antenna, for example, a loop antenna, or an electric field excitation antenna, for example, a monopole antenna. The antenna 5 is connected to the microwave generator 4 via a cable 7. For the cable 7, for example, a coaxial cable can be used.
In this configuration, the microwave emitted from the microwave generator 4 is supplied from the antenna 5 into the microwave irradiation space 2A via the cable 7. A matching device (not shown) for suppressing reflected waves and an isolator (not shown) for protecting the microwave generator may be installed between the microwave generator 4 and the antenna 5. The length of the cable may be adjusted to perform the function of a matching unit.
It is preferable that the end surface of the antenna 5 is connected to the ground potential such as the wall surface of the cavity resonator. By applying a microwave (high frequency) to the antenna 5, for example, a magnetic field is excited in the loop of the loop antenna to form a standing wave in the cavity resonator.
For example, when a single-mode standing wave of TM 010 is formed in the above-mentioned cylindrical cavity resonator, the electric field strength becomes maximum in the resonator axis C, and the electric field strength becomes uniform in the resonator axis C direction. .. Therefore, in the pipe 6, the object to be processed 31 existing or circulating inside the pipe 6 can be uniformly and highly efficiently heated by microwaves.
The microwave may be supplied from the microwave generator 4 to the microwave supply port 3 by using a waveguide.

＜被処理対象物の加熱＞
本発明のマイクロ波処理装置では、被処理対象物３１（例えば、管６内に配された被加熱対象物３１）は、空胴共振器２内部に定在波のエネルギー（電界又は磁界）強度に対応させて配される。特に、空胴共振器２内に形成された定在波の電界又は磁界強度が極大になる部分に沿って配せば、より効率的な加熱が可能になる。 <Heating of the object to be treated>
In the microwave processing apparatus of the present invention, the object to be processed 31 (for example, the object to be heated 31 arranged in the tube 6) has a standing wave energy (electric field or magnetic field) strength inside the cavity resonator 2. It is distributed corresponding to. In particular, if the standing wave formed in the cavity resonator 2 is arranged along the portion where the electric field or magnetic field strength becomes maximum, more efficient heating becomes possible.

図１に示す形態のマイクロ波処理装置１においては、管６内に配される被加熱対象物３１に特に制限はなく、液体、固体、粉末およびそれらの混合物を挙げることができる。もしくは、管６内にあらかじめ設置したハニカム構造体、触媒等（図示せず）を挙げることができる。
被加熱対象物３１を管６内に流通させる場合、送給手段（例えば、ポンプ）４１等を用いて被加熱対象物３１を搬送することで連続的に被加熱対象物の温度を制御することができる。多くの化学反応は温度により反応の進行を制御することができるため、本発明のマイクロ波処理装置１は化学反応の制御に好適に用いることができる。
被加熱対象物をハニカム構造体とした場合には、マイクロ波処理装置は、例えば、ハニカム構造体を通過するガス状物質の温度制御をするために用いることができる。また、被加熱対象物を触媒とした場合には、触媒の作用による化学反応を生じさせるために用いることができる。触媒は、ハニカム構造体に担持させた形態とすることも好ましい。 In the microwave processing apparatus 1 of the form shown in FIG. 1, the object to be heated 31 arranged in the tube 6 is not particularly limited, and liquids, solids, powders, and mixtures thereof can be mentioned. Alternatively, a honeycomb structure, a catalyst, etc. (not shown) installed in advance in the pipe 6 can be mentioned.
When the object to be heated 31 is circulated in the pipe 6, the temperature of the object to be heated is continuously controlled by transporting the object to be heated 31 using a feeding means (for example, a pump) 41 or the like. Can be done. Since many chemical reactions can control the progress of the reaction by temperature, the microwave processing apparatus 1 of the present invention can be suitably used for controlling the chemical reaction.
When the object to be heated is a honeycomb structure, the microwave processing device can be used, for example, to control the temperature of the gaseous substance passing through the honeycomb structure. Further, when the object to be heated is used as a catalyst, it can be used to cause a chemical reaction due to the action of the catalyst. The catalyst is also preferably in the form of being supported on a honeycomb structure.

［マイクロ波処理方法］
マイクロ波処理方法は、空胴共振器内にマイクロ波を照射して、該空胴共振器内にＴＭｍｎ０モード（ｍ、ｎは１以上の整数）又はＴＥｍ０ｐモード（ｍ、ｐは１以上の整数）のシングルモードの定在波を形成し、該定在波を用いて被処理対象物を処理する。マイクロ波には、例えば２．４５ＧＨｚ帯の周波数のマイクロ波を用いる。また定在波のエネルギー（電界または磁界）強度が極大となる部分に沿って被処理対象物を配する。
このマイクロ波処理方法には、上述のマイクロ波処理装置１にテーパ管を用いることが好ましい。以下、マイクロ波処理装置１にテーパ管を用いた場合を説明するが、段差管や多重管を用いた場合も同様に適用できる。
具体的には、上記マイクロ波処理装置１を用いて被処理対象物３１の加熱を行うことができる。まずマイクロ波発生器４から上記のように周波数を調整して供給されるマイクロ波を、空胴共振器２のマイクロ波照射空間２Ａ内に供給する。周波数の調整により、空胴共振器２内に形成される定在波の電界又は磁界強度分布を所望の分布状態に制御することができ、またマイクロ波の出力によって定在波の強度を調整することができる。つまり、管６内（内部空間６ＳＵ）の被処理対象物３１の、例えば加熱状態（温度）を制御することが可能になる。
上記マイクロ波の周波数は、例えば上記２．４５ＧＨｚ帯の周波数であり、マイクロ波照射空間２Ａ内に特定のシングルモード定在波を形成することができるものである。 [Microwave processing method]
In the microwave processing method, a microwave is irradiated into the cavity resonator, and TM mn0 mode (m, n is an integer of 1 or more) or TE m0p mode (m, p is 1 or more) in the cavity resonator. A single-mode standing wave (of the integer) is formed, and the object to be processed is processed using the standing wave. As the microwave, for example, a microwave having a frequency in the 2.45 GHz band is used. In addition, the object to be processed is arranged along the portion where the energy (electric field or magnetic field) intensity of the standing wave is maximized.
In this microwave processing method, it is preferable to use a tapered tube for the above-mentioned microwave processing apparatus 1. Hereinafter, the case where a tapered tube is used for the microwave processing device 1 will be described, but the same can be applied to the case where a stepped tube or a multiplex tube is used.
Specifically, the object to be processed 31 can be heated by using the microwave processing device 1. First, the microwave supplied from the microwave generator 4 after adjusting the frequency as described above is supplied into the microwave irradiation space 2A of the cavity resonator 2. By adjusting the frequency, the electric field or magnetic field intensity distribution of the standing wave formed in the cavity resonator 2 can be controlled to a desired distribution state, and the intensity of the standing wave is adjusted by the output of the microwave. be able to. That is, it becomes possible to control, for example, the heating state (temperature) of the object to be processed 31 in the pipe 6 (internal space 6SU).
The frequency of the microwave is, for example, the frequency of the 2.45 GHz band, and a specific single-mode standing wave can be formed in the microwave irradiation space 2A.

上記初期設定をした後、マイクロ波処理を行う。処理を進めるに従い、共振周波数にずれが生じてくる。その場合には、共振周波数のずれ量に応じて、管６（６１）を共振器軸Ｃ方向に移動させて、共振周波数を設定値に戻す。例えば、内部空間６１ＳＵ内の物質の比誘電率が管６１を構成する材料の比誘電率より小さい場合であって、共振周波数が設定値よりも小さい場合には、図３（Ａ）に示したように管６１を降下させてマイクロ波照射空間２Ａ内の管６１の体積が少なくなる方向（比誘電率が低くなる方向）に移動させて、共振周波数を高める。逆に、例えば、内部空間６１ＳＵ内の物質の比誘電率が管６１を構成する材料の比誘電率より小さい場合であって、共振周波数が設定値よりも大きい場合には、図３（Ｂ）に示したように管６１を上昇させてマイクロ波照射空間２Ａ内の管６１の体積が多くなる方向（比誘電率が高くなる方向）に移動させて、共振周波数を低くする。
図４及び６に示した管６（６２）及び６（６３）についても、図２に示した管６（６１）と同様に昇降させることによって、共振周波数を制御することができる。すなわち、マイクロ波照射空間２Ａ内の管６の占める体積が小さくなる方向に管６を移動させることで、共振周波数を高めることができ、マイクロ波照射空間２Ａ内の管６の占める体積が大きくなる方向に管６を移動させることで、共振周波数を低下させることができる。 After making the above initial settings, microwave processing is performed. As the processing progresses, the resonance frequency shifts. In that case, the tube 6 (61) is moved in the resonator axis C direction according to the amount of deviation of the resonance frequency, and the resonance frequency is returned to the set value. For example, when the relative permittivity of the material in the internal space 61SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 61 and the resonance frequency is smaller than the set value, it is shown in FIG. 3 (A). As described above, the tube 61 is lowered and moved in the direction in which the volume of the tube 61 in the microwave irradiation space 2A decreases (the direction in which the relative permittivity decreases) to increase the resonance frequency. On the contrary, for example, when the relative permittivity of the material in the internal space 61SU is smaller than the relative permittivity of the material constituting the tube 61 and the resonance frequency is larger than the set value, FIG. 3B As shown in the above, the tube 61 is raised and moved in the direction in which the volume of the tube 61 in the microwave irradiation space 2A increases (the direction in which the relative permittivity increases) to lower the resonance frequency.
The resonance frequencies of the tubes 6 (62) and 6 (63) shown in FIGS. 4 and 6 can also be controlled by raising and lowering the tubes 6 (62) and 6 (63) in the same manner as in the tubes 6 (61) shown in FIG. That is, by moving the tube 6 in a direction in which the volume occupied by the tube 6 in the microwave irradiation space 2A becomes smaller, the resonance frequency can be increased, and the volume occupied by the tube 6 in the microwave irradiation space 2A becomes larger. By moving the tube 6 in the direction, the resonance frequency can be lowered.

以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not construed as being limited thereto.

［実施例１］
図１に示したマイクロ波処理装置１を用いた。共振器には、ＴＭ０１０モードの定在波を形成するシングルモード共振器として、円筒型のマイクロ波照射空間２Ａを有する空胴共振器２を用いた。マイクロ波照射空間２Ａは、内径８４ｍｍの円筒型であった。空胴共振器２の上下面には、共振器軸（中心軸）Ｃを中心とする図２に示した外形テーパ形状の管６（６１）が貫通される貫通孔２１、２２を形成した。貫通孔２１、２２は、管６２の太い外形部分が遊挿可能に貫通される直径１５ｍｍの孔とした。貫通孔２１には管６２の細い外形部分を遊挿可能に貫通させて配し、貫通孔２２には管６２の太い外形部分を遊挿可能に貫通させて配した。したがって、共振器軸Ｃに管６１の中心軸が一致した。
管６１には、図２に示した、外径１５ｍｍ、長さ５０ｍｍで最小外径６ｍｍ、最大外径１５ｍｍの石英製のテーパ管（比誘電率４．０）を用いた。このような管６１を、マイクロ波照射空間２Ａに対して貫通孔２１、２２を通じて昇降可能に配した。なお、内部空間６１ＳＵ内の物質は空気（比誘電率１．０）とした。
管６１の中心軸（共振器軸Ｃに一致）の管長方向における管の中心位置と、共振器軸Ｃにおけるマイクロ波照射空間２Ａの中心位置２ＡＣが一致する位置を基準位置０とした。
そして、共振器軸Ｃにそって、基準位置０に対して、管６１を１０ｍｍ下降した位置（１０ｍｍ）（図３（Ａ）参照）から１０ｍｍ上昇した位置（−１０ｍｍ）（図３（Ｂ）参照）まで、２ｍｍ毎に挿入位置を変化させたときの共振周波数を測定した。その結果を図８に示した。図８に示したように、挿入位置を変化させることによって共振周波数を可変できることがわかった。工業分野で利用できるマイクロ波周波数帯のＩＳＭバンドの一つに帯域は２．４〜２．５ＧＨｚとされていることから、管６２の挿入位置を−８ｍｍから＋８ｍｍに可変することで、工業的に利用できる周波数範囲（２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）内に調整できることがわかった。マイクロ波照射空間や管を製作する際、加工精度により、実際の共振周波数が異なるが、加工精度や処理対象物の変化からくる、共振周波数のずれを、微調整できることがわかった。 [Example 1]
The microwave processing device 1 shown in FIG. 1 was used. As the resonator, an cavity resonator 2 having a cylindrical microwave irradiation space 2A was used as a single-mode resonator that forms a standing wave in TM 010 mode. The microwave irradiation space 2A was a cylindrical type having an inner diameter of 84 mm. Through holes 21 and 22 through which the outer tapered tube 6 (61) shown in FIG. 2 centered on the resonator shaft (central shaft) C is formed on the upper and lower surfaces of the cavity resonator 2. The through holes 21 and 22 are holes having a diameter of 15 mm through which the thick outer portion of the pipe 62 can be freely inserted. The thin outer portion of the pipe 62 was freely inserted through the through hole 21, and the thick outer portion of the pipe 62 was freely inserted through the through hole 22. Therefore, the central axis of the tube 61 coincided with the resonator axis C.
As the tube 61, a quartz tapered tube (relative permittivity 4.0) shown in FIG. 2 having an outer diameter of 15 mm, a length of 50 mm, a minimum outer diameter of 6 mm, and a maximum outer diameter of 15 mm was used. Such a tube 61 was arranged so as to be able to move up and down with respect to the microwave irradiation space 2A through the through holes 21 and 22. The substance in the internal space 61SU was air (relative permittivity 1.0).
The position where the center position of the tube 61 in the tube length direction of the center axis (corresponding to the resonator axis C) and the center position 2AC of the microwave irradiation space 2A on the resonator axis C coincide with each other was set as the reference position 0.
Then, along the resonator axis C, the position (-10 mm) raised by 10 mm from the position (10 mm) lower than the tube 61 by 10 mm (see FIG. 3 (A)) with respect to the reference position 0 (FIG. 3 (B)). The resonance frequency when the insertion position was changed every 2 mm was measured up to (see). The result is shown in FIG. As shown in FIG. 8, it was found that the resonance frequency can be changed by changing the insertion position. One of the ISM bands of the microwave frequency band that can be used in the industrial field has a band of 2.4 to 2.5 GHz. Therefore, by changing the insertion position of the tube 62 from -8 mm to +8 mm, it is industrial. It was found that it can be adjusted within the frequency range (2.4 GHz to 2.5 GHz) that can be used for. When manufacturing a microwave irradiation space or a tube, the actual resonance frequency differs depending on the processing accuracy, but it was found that the deviation of the resonance frequency due to the processing accuracy and the change of the processing object can be finely adjusted.

［実施例２］
図１に示したマイクロ波処理装置１を用いた。共振器には、ＴＭ０１０モードの定在波を形成するシングルモード共振器であり、円筒型の空洞のマイクロ波照射空間２Ａを有する空胴共振器２を用いた。マイクロ波照射空間２Ａは内径８３ｍｍの円筒型であった。空胴共振器２の上下面には、共振器軸（中心軸）Ｃを中心とする図４に示した管６（６２）が貫通される貫通孔２１、２２を形成した。貫通孔２１は、管６２の細い外形部分が貫通する直径６ｍｍの孔とした。貫通孔２２は、管６２の太い外形部分が遊挿可能に貫通する直径１５ｍｍの孔とした。貫通孔２１には管６２の細い外形部分を遊挿可能に貫通させて配し、貫通孔２２には管６２の太い外形部分を遊挿可能に貫通させて配した。したがって、共振器軸Ｃに管６２の中心軸が一致した。
管６２には、図４に示した、内径４ｍｍ、長さ５０ｍｍで片端より２５ｍｍまでは外径６ｍｍ、そこから他端までの外径１５ｍｍの、外壁面に段違い外径を有する石英製の段差管（比誘電率４．１）を用いた。なお、内部空間６２ＳＵ内の物質は空気（比誘電率１．０）とした。このような管６２を、マイクロ波照射空間２Ａに対して貫通孔２１、２２を通じて昇降可能に配した。管６２の中心軸（共振器軸Ｃに一致）の管長方向における管の中心位置６２Ｃと、共振器軸Ｃにおけるマイクロ波照射空間２Ａの中心位置２ＡＣが一致する位置を基準位置０とした。管６２の中心位置６２Ｃは、外壁面６２ＷＡの段差部６２Ｓにおける管６２の断面の中心とした。
そして、共振器軸Ｃにそって、基準位置０に対して、管６２を１０ｍｍ下降した位置（−１０ｍｍ）（図５（Ａ）参照）から１０ｍｍ上昇した位置（１０ｍｍ）（図５（Ｂ）参照）まで、２ｍｍ毎に挿入位置を変化させたときの共振周波数を測定した。その結果を図９に示した。図９に示したように、挿入位置を変化させることによって共振周波数を可変できることがわかった。この段差型の管６の挿入位置を−４ｍｍから＋２ｍｍに可変することで、工業的に利用できる周波数範囲（２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）内に調整することができることがわかった。マイクロ波照射空間や管を製作する際、加工精度により、実際の共振周波数が異なるが、加工精度や処理対象物の変化からくる、共振周波数のずれを、微調整できることがわかった。 [Example 2]
The microwave processing device 1 shown in FIG. 1 was used. As the resonator, an cavity resonator 2 which is a single-mode resonator that forms a standing wave in TM 010 mode and has a cylindrical cavity microwave irradiation space 2A was used. The microwave irradiation space 2A was a cylindrical type having an inner diameter of 83 mm. Through holes 21 and 22 through which the tube 6 (62) shown in FIG. 4 centered on the resonator shaft (central shaft) C is formed are formed on the upper and lower surfaces of the cavity resonator 2. The through hole 21 is a hole having a diameter of 6 mm through which the thin outer portion of the pipe 62 penetrates. The through hole 22 is a hole having a diameter of 15 mm through which the thick outer portion of the pipe 62 can be inserted freely. The thin outer portion of the pipe 62 was freely inserted through the through hole 21, and the thick outer portion of the pipe 62 was freely inserted through the through hole 22. Therefore, the central axis of the tube 62 coincided with the resonator axis C.
The pipe 62 has a step made of quartz having an inner diameter of 4 mm, a length of 50 mm, an outer diameter of 6 mm from one end to 25 mm, and an outer diameter of 15 mm from the other end to the other end, and has a stepped outer diameter on the outer wall surface, as shown in FIG. A tube (relative permittivity 4.1) was used. The substance in the internal space 62SU was air (relative permittivity 1.0). Such a tube 62 was arranged so as to be able to move up and down with respect to the microwave irradiation space 2A through the through holes 21 and 22. The position where the center position 62C of the tube in the tube length direction of the center axis of the tube 62 (corresponding to the resonator axis C) and the center position 2AC of the microwave irradiation space 2A on the resonator axis C coincide with each other was set as the reference position 0. The center position 62C of the pipe 62 was set as the center of the cross section of the pipe 62 at the stepped portion 62S of the outer wall surface 62WA.
Then, along the resonator axis C, the position (10 mm) raised by 10 mm from the position (-10 mm) lowered by 10 mm (see FIG. 5 (A)) of the tube 62 with respect to the reference position 0 (FIG. 5 (B)). The resonance frequency when the insertion position was changed every 2 mm was measured up to (see). The result is shown in FIG. As shown in FIG. 9, it was found that the resonance frequency can be changed by changing the insertion position. It was found that by changing the insertion position of the stepped tube 6 from -4 mm to +2 mm, it can be adjusted within the industrially usable frequency range (2.4 GHz to 2.5 GHz). When manufacturing a microwave irradiation space or a tube, the actual resonance frequency differs depending on the processing accuracy, but it was found that the deviation of the resonance frequency due to the processing accuracy and the change of the processing object can be finely adjusted.

［実施例３］
図１に示したマイクロ波処理装置１を用いた。共振器には、ＴＭ０１０モードの定在波を形成するシングルモード共振器であり、円筒型の空洞のマイクロ波照射空間２Ａを有する空胴共振器２を用いた。マイクロ波照射空間２Ａは内径８３ｍｍの円筒型であった。空胴共振器２の上下面には、共振器軸（中心軸）Ｃを中心とする図６に示した管６（６３）が貫通される貫通孔２１、２２を形成した。貫通孔２１は、内周管６３Ｂが貫通する直径６ｍｍの孔とした。貫通孔２２は、外周管６３Ａが遊挿可能に貫通する直径２０ｍｍの孔とした。貫通孔２１には管６３の内周管６３Ｂを貫通させて配し、貫通孔２２には内周管６３Ｂを貫通させ、さらに管６３の外周管６３Ａを遊挿可能に配した。したがって、共振器軸Ｃに管６３の中心軸が一致した。
管６３は、図６に示した二重管構造の管であり、内周管６３Ｂに、内径４ｍｍ、外径６ｍｍ、長さ５０ｍｍの石英管（比誘電率４．１）を用い、外周管６３Ａに外径２０ｍｍ、内径６ｍｍのテフロン（登録商標）管（比誘電率２．０）を用いた。なお、内部空間６３ＳＵ内の物質は空気（比誘電率１．０）とした。そして外周管６３Ａの一部がマイクロ波照射空間２Ａ内に挿入されるよう配した。管６３の中心軸（共振器軸Ｃに一致）における管長の中心位置６３Ｃと、共振器軸Ｃにおけるマイクロ波照射空間２Ａの中心位置２ＡＣが一致する位置を基準位置０とした。管６３の中心位置６３Ｃは、外周管６３Ａが貫通孔２２からマイクロ波照射空間２Ａ内の中心位置２Ｃまで挿入した位置とした。
そして、共振器軸Ｃにそって、基準位置０に対して、管６３の外周管６３Ａを１０ｍｍ下降した位置（−１０ｍｍ）（図７（Ａ）参照）から１０ｍｍ上昇した位置（１０ｍｍ）（図７（Ｂ）参照）まで、２ｍｍ毎に挿入位置を変化させたときの共振周波数を測定した。その結果を図１０に示した。図１０に示したように、挿入位置を変化させることによって共振周波数を可変できることがわかった。この２重管の管６の挿入位置を−８ｍｍから０ｍｍに可変することで、工業的に利用できる周波数範囲（２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）内に調整することができることがわかった。マイクロ波照射空間や管を製作する際、加工精度により、実際の共振周波数が異なるが、加工精度や処理対象物の変化からくる、共振周波数のずれを、微調整できることがわかった。 [Example 3]
The microwave processing device 1 shown in FIG. 1 was used. As the resonator, an cavity resonator 2 which is a single-mode resonator that forms a standing wave in TM 010 mode and has a cylindrical cavity microwave irradiation space 2A was used. The microwave irradiation space 2A was a cylindrical type having an inner diameter of 83 mm. Through holes 21 and 22 through which the tube 6 (63) shown in FIG. 6 centered on the resonator axis (central axis) C is formed on the upper and lower surfaces of the cavity resonator 2. The through hole 21 is a hole having a diameter of 6 mm through which the inner peripheral pipe 63B penetrates. The through hole 22 is a hole having a diameter of 20 mm through which the outer peripheral pipe 63A can be inserted freely. The inner peripheral pipe 63B of the pipe 63 was passed through the through hole 21, the inner peripheral pipe 63B was passed through the through hole 22, and the outer peripheral pipe 63A of the pipe 63 was arranged so as to be playable. Therefore, the central axis of the tube 63 coincided with the resonator axis C.
The tube 63 is a tube having a double tube structure shown in FIG. 6, and a quartz tube (relative permittivity 4.1) having an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 6 mm, and a length of 50 mm is used for the inner peripheral tube 63B, and is an outer peripheral tube. A Teflon (registered trademark) tube (relative permittivity 2.0) having an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 6 mm was used for 63A. The substance in the internal space 63SU was air (relative permittivity 1.0). Then, a part of the outer peripheral tube 63A was arranged so as to be inserted into the microwave irradiation space 2A. The position where the center position 63C of the tube length on the central axis of the tube 63 (corresponding to the resonator axis C) and the center position 2AC of the microwave irradiation space 2A on the resonator axis C coincide with each other was set as the reference position 0. The center position 63C of the tube 63 is a position where the outer tube 63A is inserted from the through hole 22 to the center position 2C in the microwave irradiation space 2A.
Then, along the resonator axis C, the outer peripheral tube 63A of the tube 63 is lowered by 10 mm (-10 mm) with respect to the reference position 0 (see FIG. 7 (A)) and is raised by 10 mm (10 mm) (FIG. 7). 7 (B)), the resonance frequency when the insertion position was changed every 2 mm was measured. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 10, it was found that the resonance frequency can be changed by changing the insertion position. It was found that by changing the insertion position of the double tube 6 from -8 mm to 0 mm, it can be adjusted within the industrially usable frequency range (2.4 GHz to 2.5 GHz). When manufacturing a microwave irradiation space or a tube, the actual resonance frequency differs depending on the processing accuracy, but it was found that the deviation of the resonance frequency due to the processing accuracy and the change of the processing object can be finely adjusted.

１ マイクロ波処理装置
２ 共振器
２Ａ マイクロ波照射空間
２ＡＣ マイクロ波照射空間の中心位置
２Ｓ マイクロ波供給口
３ マイクロ波供給手段
４ マイクロ波発生器
５ アンテナ
６、６１、６２、６３ 管
６ＳＵ、６１ＳＵ、６２ＳＵ、６３ＳＵ、 内部空間
６Ｗ、６１Ｗ、６２Ｗ、６３Ｗ 管壁
７ ケーブル
１１ 制御部
１２ 検出部
２１、２２ 貫通孔
３１ 被処理対象物
６１Ｃ 管の中心軸における管長の中心位置
６２Ｗｔ 管壁の薄い部分
６２ＷＴ 管壁の厚い部分
６１ＷＡ、６２ＷＡ 外壁面
６１ＷＢ、６２ＷＢ 内壁面
６２Ｃ 段差部６２Ｓの断面方向の中心位置
６２Ｓ 段差部
６３Ａ 外周管
６３Ｂ 内周管
６３Ｃ 管の中心軸における内周管の管長の中心位置
Ｃ 共振器軸（中心軸） 1 Microwave processing device 2 Resonator 2A Microwave irradiation space 2AC Center position of microwave irradiation space 2S Microwave supply port 3 Microwave supply means 4 Microwave generator 5 Antennas 6, 61, 62, 63 tubes 6SU, 61SU, 62SU, 63SU, internal space 6W, 61W, 62W, 63W Tube wall 7 Cable 11 Control section 12 Detection section 21, 22 Through hole 31 Processed object 61C Center position of pipe length on the center axis of the pipe 62Wt Thin part of the pipe wall 62WT Thick part of the pipe wall 61WA, 62WA Outer wall surface 61WB, 62WB Inner wall surface 62C Center position in the cross-sectional direction of the step portion 62S 62S Step portion 63A Outer pipe 63B Inner peripheral pipe 63C Center position of the pipe length of the inner peripheral pipe on the central axis of the pipe C Resonator axis (central axis)

Claims (6)

マイクロ波発生器と、シングルモードの定在波を形成する共振器と、該共振器内に少なくとも一部が配された管とを有するマイクロ波処理装置であって、
前記管の内周面が前記共振器の共振器軸に対して平行な面で構成され、該管の管壁の厚さが該共振器軸方向に異なる部分を有する、
マイクロ波処理装置。 A microwave processing device having a microwave generator, a resonator forming a single-mode standing wave, and a tube having at least a part arranged in the resonator.
The inner peripheral surface of the tube is formed of a surface parallel to the resonator axis of the resonator, and the thickness of the tube wall of the tube has a portion different in the resonator axis direction.
Microwave processing equipment. 前記管の外壁面がテーパ及び／又は段差を有する、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。 The microwave processing apparatus according to claim 1, wherein the outer wall surface of the pipe has a taper and / or a step. 前記管は、前記共振器内の電界強度もしくは磁界強度が極大かつ均一になる前記共振器軸に沿って該共振器軸方向に移動可能に配される、請求項１又は２に記載のマイクロ波処理装置。 The microwave according to claim 1 or 2, wherein the tube is movably arranged in the resonator axis direction along the resonator axis at which the electric field strength or the magnetic field strength in the resonator becomes maximum and uniform. Processing equipment. 前記管は、多重管構造を有し、
前記管のうち最内周の管を除く他の管の少なくとも１層の管が前記共振器軸方向に移動可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波処理装置。 The tube has a multi-tube structure and has a multi-tube structure.
The microwave processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one layer of the tubes other than the innermost tube is movable in the resonator axial direction. 前記共振器内に形成される定在波の共振周波数を検出する検出部と、
前記検出部にて検出した共振周波数に基づいて前記共振器軸に沿う前記管の移動位置を調整する制御部と、
前記制御部により決定された管の挿入位置に基づいて前記共振器軸に沿って前記管を移動させる駆動部と、を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波処理装置。 A detection unit that detects the resonance frequency of a standing wave formed in the resonator, and
A control unit that adjusts the moving position of the tube along the resonator axis based on the resonance frequency detected by the detection unit.
The microwave processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a driving unit for moving the tube along the resonator shaft based on a tube insertion position determined by the control unit. 共振器のマイクロ波照射空間内の電界強度もしくは磁界強度が極大かつ均一になる共振器軸方向に管の軸方向を合わせて該管を配し、該管内に配した被処理対象物にシングルモードの定在波を照射するマイクロ波処理方法であって、
前記管は、その外周面が前記共振器軸に対して平行な面で構成され、該管の管壁の厚さが前記共振器軸方向に異なる部分を有し、該管を前記共振器軸方向に移動させて前記共振器の共振周波数を調整するマイクロ波処理方法。
The electric field strength or magnetic field strength in the microwave irradiation space of the resonator becomes maximum and uniform. It is a microwave processing method that irradiates the standing wave of
The tube has an outer peripheral surface formed of a surface parallel to the resonator shaft, and has a portion in which the thickness of the tube wall of the tube differs in the resonator axis direction. A microwave processing method for adjusting the resonance frequency of the resonator by moving it in a direction.
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