JP4180516B2 - マイクロ波加熱装置 - Google Patents
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Description
この発明は、マイクロ波加熱装置および独立項の前段部分によるマイクロ波加熱装置における方法に関する。
化学業界では、新しい物質または化合物を獲得するプロセスは、一般に、小規模な量で開始し多くの異なる物質または化合物が評価され得る基本的な開発ルートを辿る。さらに、具体的な物質または化合物をテストしなければならない開発ルート、たとえば、多くのテストの手順を行なわなければならない医薬物質の場合または半導体業界のための新しい材料を開発する場合では、当初の小規模な段階で利用可能な量よりはるかに大きな量が必要とされる。
の間のインピーダンスの不整合がしばしば起こり、結合および加熱プロセスの効率は低下し、予測が難しくなる。
上述の目的は、マイクロ波加熱装置および独立項によるマイクロ波加熱装置を使用した負荷を加熱する方法によって達成される。
図1および図2を参照して、この発明によるマイクロ波加熱装置を説明する。マイクロ波加熱装置は、円筒形であることが好ましい軸方向の細長い筒形の誘電性のマイクロ波アプリケータ2を含む。アプリケータは原則として誘電体で完全に満たされ、代表的には誘電率が4より高いセラミックで完全に満たされる。このことによって、電気的な寸法はこの誘電率の値の平方根だけ大きくなるため、実際のアプリケータの寸法は対応して小さくすることができる。誘電率が4であれば、アプリケータの体積は、対応する空気を満たされたアプリケータより(ほぼ)43=64倍小さくなる。アプリケータの内側の中央の軸の位置に、負荷チャンバ4を形成する孔があり、加熱される負荷(図示せず)が配置され
る。アプリケータは、アプリケータの軸方向にマイクロ波エネルギを供給するために、アプリケータの下方端部10に配置される供給点6、8をさらに含む。
の配置を示し、分離が135°である図3bに示される。135°(a=3)を選んだ理由は、供給点間の直線距離が小さ過ぎない場合はアプリケータの製造および使用が容易であるという点で純粋に現実的であるためである。
波供給点はアプリケータの中央軸から同じ距離に配置され、a×30度分離され、a=1、2、4、5、7、8、10、または11であり、nおよびp≧1である。この実施例は、供給点のあり得る1つの配置を示し、分離が210°である図3cに示される。
of feldspar ceramic)などの同様のセラミック材料が好ましい。数キロワットのマイクロ波電力の使用では、誘電性材料の損失が低いことおよび必要とされる材料の体積が最も重要な要因である。誘電率が40以上の材料は特に利点がないことがある。これは、この発明による適切な機能に必要な材料の厚みは薄すぎるため、機械的または耐圧性の理由から受け入れられないためである。約4より低い誘電率は、体積を省く利点が十分に得られない。
溶接合金を可能にするということである。
Claims (17)
- 軸方向のTMタイプモードを備える筒形の細長い誘電性のマイクロ波アプリケータを含むマイクロ波加熱装置であって、前記誘電性のアプリケータには負荷を加熱するための負荷チャンバが設けられ、前記負荷チャンバは前記アプリケータの内側の中央の軸の位置にあり、
前記アプリケータの軸方向にマイクロ波エネルギを供給するために2つのマイクロ波供給点が前記アプリケータの下方端部に配置されるため、アプリケータ内のモードはTMmnpになり、m=1、2、3かつnおよびp≧1であり、
m=1では、モードはTM1npであり、前記同軸のマイクロ波供給点は前記アプリケー
タの中央軸から同じ距離に配置され、a×90度分離され、a=1または3であり
m=2では、モードはTM2npであり、前記同軸のマイクロ波供給点は前記アプリケー
タの中央軸から同じ距離に配置され、a×45度分離され、a=1、3、5または7であり、
m=3では、モードはTM3npであり、前記同軸のマイクロ波供給点は前記アプリケー
タの中央軸から同じ距離に配置され、a×30度分離され、a=1、2、4、5、7、8、10または11であることを特徴とする、マイクロ波加熱装置。 - それぞれのマイクロ波供給点にマイクロ波エネルギを供給するために2つの独立したマイクロ波発生器が用いられることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記負荷チャンバは10ml以上の体積を有することを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記誘電性のアプリケータの下方セクションは、他のモードは励起または反射されないという点で円形のTM1npモードのためのモードフィルタが実現されるように形作られ、
nおよびp≧1であることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。 - 前記アプリケータの前記下方セクションは円錐形の形状を有することを特徴とする、請求項4に記載のマイクロ波加熱装置。
- 適用されるマイクロ波は前記2つの供給点に対して同じ周波数を有することを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記誘電性のアプリケータはアルミナから作られることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記装置は金属の管状手段をさらに含み、前記マイクロ波アプリケータは、前記アプリケータ内で生成された圧力に耐えるために前記管状手段の内側に装着されることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記管状手段は鋼の管であることを特徴とする、請求項8に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記管状手段には、前記アプリケータの上方端部に面する端部に前記管状手段を封止するように適合される閉鎖手段が設けられることを特徴とする、請求項8に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記管状手段には、高圧にさらされたときに前記アプリケータを定位置に保持するように配置される内側に突出する手段(22)が設けられることを特徴とする、請求項8に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記負荷チャンバは、前記供給点の端部と反対の前記アプリケータの端部に軸方向にアクセス開口部を有することを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記負荷チャンバは本質的に筒形であることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記マイクロ波アプリケータの上方セクションは、筒形の外側の形状を有することを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記マイクロ波アプリケータの下方セクションは楕円形の断面を有し、前記2つの供給点はそれぞれ長軸および短軸に沿うことを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 請求項1〜15のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置を使用した負荷を加熱する方法。
- 化学反応、特に有機化学合成反応のために請求項1〜15のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置を使用することを特徴とする、マイクロ波加熱装置の使用方法。
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