JP4383136B2 - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ波加熱装置に係り、より詳細には、連続して延在する被加熱物を乾燥または加熱するマイクロ波発振器を接続したマイクロ波加熱炉を備えるマイクロ波加熱装置に関する。

従来、例えば、ゴムの加硫乾燥のように被加熱物を連続加熱する製造工程において、マイクロ波を発生させるマイクロ波発振器と、これに接続導波管を介して接続されてマイクロ波を照射して連続した（例えば、糸状の）被加熱物を加熱するマイクロ波加熱炉とを備え、これにより連続する軸方向の温度分布を誘電加熱により均一に加熱するマイクロ波加熱装置がよく用いられていた。
実開昭６０−３２７９３号公報

前者の装置による例を、図１４および図１５にて説明する。図１４は、糸状の被加熱物を加熱する従来のマイクロ波加熱装置の一実施形態を示す構成図である。また、図１５は、図１４に示したマイクロ波加熱炉８０内の電界分布を示す図である。

図１４に示すように、従来のマイクロ波加熱装置の一実施形態は、マイクロ波を発生させるマイクロ波発振器９０と、このマイクロ波発振器９０に接続導波管１００を介して接続されて断面が矩形の内部にマイクロ波を伝搬させてゴムなどの連続した（糸状の）被加熱物２を加熱するマイクロ波加熱炉８０とを備えている。また、マイクロ波発振器９０とマイクロ波加熱炉８０との間には、接続導波管１００により接続され、マイクロ波加熱炉８０から反射する電力を吸収してマイクロ波発振器９０を保護するアイソレータ１１２と、マイクロ波発振器９０から入力した電力値及びマイクロ波加熱炉８０から反射した電力値を各々電力計１１５により検出するパワーモニタ１１４と、マイクロ波発振器９０及びマイクロ波加熱炉８０のインピーダンス整合をとりマイクロ波電力を有効利用する整合器１１６とを各々介在して連設している。

ここで、マイクロ波加熱炉８０は、横断面が矩形の導波管でありマイクロ波の伝搬方向終端に短絡した端板８４を有し、この端板８４の短絡面により内部で波の反射を利用し、糸状の被加熱物２が位置する部分に定在波を起こして電界を飛躍的に高めて反応しにくい物体でも加熱可能な構造に形成している。また、マイクロ波加熱炉８０では、図１５に示すように、伝送モードがＴＥ_１０のマイクロ波を伝搬させると、矩形断面で電界分布Ｄのように中央近傍で最大強度になるため、この最大強度の電界部分に沿って被加熱物２を一本通している。

このような構成からなる従来のマイクロ波加熱装置の一実施形態により糸状の被加熱物２を乾燥または加熱する場合、図１４に示すように、まず、マイクロ波加熱炉８０内に被加熱物２をマイクロ波の伝搬方向と直交する方向にセットし、このセットした被加熱物２を走行（図１４では下方向に走行）させる。一方、この状態でマイクロ波発振器９０に電源を印加してマイクロ波を発生させ、このマイクロ波をアイソレータ１１２、パワーモニタ１１４、整合器１１６を介してマイクロ波加熱炉８０内に供給する。これにより走行中の被加熱物２は、マイクロ波加熱炉８０内でマイクロ波エネルギを吸収し、誘電加熱により発熱して所望の乾燥または加熱がなされる。

このように従来のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波加熱炉８０内に伝送モードがＴＥ_１０のマイクロ波を伝搬して形成される最大強度の電界位置に、糸状の被加熱物２を一本通して走行させることで、この被加熱物２を誘電加熱により発熱して走行方向の温度分布を均一化し、効率よく乾燥または加熱していた。

しかしながら、従来のマイクロ波加熱装置では、図１５に示したように、マイクロ波加熱炉８０内での電界分布Ｄにおいて最大強度の電界位置が一箇所であり、この最大ポイントに被加熱物２を配置しなければならず、例えば、被加熱物２を複数通して同時に処理すると干渉または均一な加熱が困難であるため、通常、被加熱物２を一本だけ通して処理しておりランニングコストがかかるという不具合があった。
また、従来のマイクロ波加熱装置では、被加熱物２を誘電加熱により発熱させる構造のため、このマイクロ波加熱炉８０内で処理する被加熱物２が絶縁体に限定されてしまい、例えば、この装置に金属の被加熱物である糸状導電材料を通して焼鈍、焼入れ、焼きならし、被膜の乾燥などの加熱工程を実行すると、金属線にマイクロ波が反射して十分に発熱しないという不具合があった。

本発明はこのような課題を解決し、簡単な構造により一つのマイクロ波加熱炉で複数の糸状加熱体を均一に処理でき、金属からなる糸状導電材料でも対応して処理できるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するために、マイクロ波発振器により接続導波管を介して断面が矩形のマイクロ波加熱炉に伝送モードがＴＥ_１０のマイクロ波を伝搬させることで被加熱物を加熱するマイクロ波加熱装置であって、マイクロ波の伝搬方向に直交するマイクロ波加熱炉の矩形断面内で中央近傍に形成される最大強度の電界部分を中心に両側の軸対称となる電界位置に沿って一対の被加熱物である糸状導電材料を通して加熱するマイクロ波加熱炉を備えるとともに、マイクロ波を伝搬することにより壁面に流れる壁面電流を糸状導電材料に変位電流として導くことで糸状導電材料が発熱するように設けるとともに、このマイクロ波加熱炉は、矩形断面の対向面にほぼ直交して一対の糸状導電材料を平行に貫通させて通す挿通孔を有し、この貫通した挿通孔に糸状導電材料を覆ってマイクロ波の漏洩を防止するチョーク構造のボスを設け、当該ボスを対向面の両側から内部に突出させ、この突出するボスのキャパシタ成分と、糸状導電材料のインダクタンス成分とが打ち消し合って、印加マイクロ波電力の反射波を低減して加熱効率を上げるように設ける。
ここで、マイクロ波加熱炉は、糸状導電材料を通した本体を、接続導波管との間に分配器を介在して複数設けることが好ましい。また、マイクロ波加熱炉の他の実施例は、接続導波管との間に伝送モードであるＴＥ_１０をＴＥ_２０に変換するモード変換器を介在し、最大強度の電界部分を２箇所形成することで糸状導電材料を４箇所配置可能に設けることが好ましい。また、マイクロ波加熱炉は、マイクロ波の伝搬方向の終端に糸状導電材料までの距離内を摺動可能な端板を設け、この端板の摺動により伝搬方向の定在波における最大強度の電界位置を処理温度に応じて糸状導電材料に合わせて移動可能に設けることが好ましい。また、接続導波管は、マイクロ波を伝搬する方向に向かって徐々に狭めたテーパ部を備え、この先端に接続するマイクロ波加熱炉の高さ寸法を低くして内部に通す糸状導電材料の加熱範囲を短くし、温度分布を均一化することが好ましい。また、マイクロ波加熱炉には、マイクロ波の伝搬方向両側または片側にマイクロ波が漏洩しないカットオフ孔を穿設し、このカットオフ孔から糸状導電材料の加熱温度を測定してこの測定値に基づいてマイクロ波発振器を制御して安定した温度で加熱させる温度制御手段を更に設けることが好ましい。また、接続導波管には、マイクロ波発振器との間にアイソレータ、パワーモニタ、チューナを更に介在することが好ましい。

以上詳細に説明したように本発明のマイクロ波加熱装置によれば、マイクロ波加熱炉に形成される電界分布において最大強度の電界部分を中心に両側の軸対称となる電界位置に一対の糸状導電材料を通して加熱するため、１回の加熱工程で２本の糸状導電材料を同時に加熱でき、ランニングコストを低減できる。
また、本発明のマイクロ波加熱装置によれば、金属からなる糸状導電材料に壁面電流を導いて変位電流として流すことで発熱させる壁面電流分流型を採用しているため、鋼線などの金属からなる糸状導電材料でも、容易に高温溶融温度近くまで発熱させて安定して加熱することが可能になる。

次に、添付図面を参照して本発明によるマイクロ波加熱装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明によるマイクロ波加熱装置の一実施形態を示した構成図である。また、図２は、図１に示したマイクロ波加熱炉１０内の壁面電流を示す図であり、図２（ａ）は糸状導電材料１を挿通していない状態を、図２（ｂ）は糸状導電材料１を挿通した状態を各々示している。また、図３は、図２に示したマイクロ波加熱炉１０内の電界分布を示す図である。また、図４は、図１に示したボス１２の内部構造を示す図である。また、図５は、図４に示したボス１２を突出したマイクロ波加熱炉８０内の状態を示す等価回路図である。また、図６は、図１に示した端板１４により定在波Ｈの電界位置を調整する動作を示す図であり、図６（ａ）は端板１４を停止している状態を、図６（ｂ）は糸状導電材料１を挿通した状態を、図６（ｃ）は端板１４を摺動した状態を各々示している。また、図７は、図１に示した接続導波管３０及びマイクロ波加熱炉１０の他の実施例を示す図である。また、図８は、図１に示したマイクロ波加熱炉１０を複数設けるための分配器６２を示す図である。また、図９は、図８に示した分配器６２に複数のマイクロ波加熱炉１０を接続した状態を示す図である。また、図１０は、図８に示した分配器の他の実施例を示す図である。また、図１１は、図１０に示した分配器６４に複数のマイクロ波加熱炉１０を接続した状態を示す図である。また、図１２は、図１に示したマイクロ波加熱炉１０内で複数の糸状導電材料１を処理するためのモード変換器６６を示す図である。また、図１３は、図１２に示したマイクロ波加熱炉７０内の電界分布を示す図である。

図１に示すように、本発明によるマイクロ波加熱装置の一実施形態は、図１４に示した従来技術と同様に、マイクロ波発振器２０により接続導波管３０を介して断面が矩形のマイクロ波加熱炉１０に伝送モードがＴＥ_１０のマイクロ波を伝搬させることで被加熱物を加熱する構造に形成されている。また、本実施の形態では、従来技術とは異なり、マイクロ波の伝搬方向に直交するマイクロ波加熱炉１０の矩形断面内で中央近傍に形成される最大強度の電界部分Ａを中心に両側の軸対称となる電界位置に沿って一対の被加熱物である糸状導電材料１を通して加熱するように設けるとともに、マイクロ波を伝搬することにより壁面に流れる壁面電流を糸状導電材料１に変位電流（図２参照）として導くことで糸状導電材料１が直接発熱するように設けている。即ち、本実施の形態は、マイクロ波加熱炉１０内で金属からなる糸状導電材料１を加熱可能にするとともに、１回の工程で２本同時に処理できるように形成したものである。

ここで、マイクロ波発振器２０とマイクロ波加熱炉１０との間には、接続導波管３０により接続され、マイクロ波加熱炉１０から反射する電力を吸収してマイクロ波発振器２０を保護するアイソレータ４２と、マイクロ波発振器２０から入力した電力値及びマイクロ波加熱炉１０から反射した電力値を各々電力計４５により検出するパワーモニタ４４と、マイクロ波発振器２０及びマイクロ波加熱炉１０のインピーダンス整合をとりマイクロ波電力を有効利用する整合器４６とを各々介在して連設している。また、マイクロ波加熱炉１０は、横断面が矩形の導波管でありマイクロ波の伝搬方向終端に短絡した端板１４を有し、この端板１４の短絡面により内部で波の反射を利用し、糸状導電材料１が位置する部分に定在波を起こして電界を飛躍的に高めて反応しにくい物体でも加熱可能な構造に形成している。

ところで、マイクロ波加熱炉１０では、金属からなる糸状導電材料１をマイクロ波の誘電加熱により加熱させる場合、マイクロ波を反射してしまい十分に加熱されない。また、糸状導電材料１は、例えば、鋼線などの導電線である場合に、焼鈍、焼入れ、焼きならし、被膜の乾燥などの加熱工程を実行する際、高温溶融温度（キュリー点）以上の加熱が要求されるため、前述した誘電加熱で加熱することは不可能である。そこで、本実施の形態では、マイクロ波加熱炉１０にマイクロ波を伝搬させることで壁面に流れる壁面電流（図２参照）を用いることで糸状導電材料１を効率良く加熱している。

詳しく説明すると、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、マイクロ波加熱炉１０にマイクロ波を伝搬させることで壁面に壁面電流（導電流）Ｂが流れ、この壁面電流Ｂがマイクロ波加熱炉１０内の下面から周囲の側壁面を通り上端隅からλｇ／４離れた上面中央に集中する。そして、この上面に集中した壁面電流Ｂは、上面中央から変位電流Ｃとして降下するように下面へ流れる。従って、本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、中央に流れる変位電流Ｃの位置に金属からなる糸状導電材料１を配置し、この糸状導電材料１に変位電流Ｃを流すことで、Ｐ＝Ｉ^２ Ｒ（オームの法則）によって糸状導電材料１が発熱する壁面電流分流型の構造を採用している。

また、このマイクロ波加熱炉１０内は、図３に示すように、電界分布Ｄが図１５に示した従来技術とほぼ同様の分布となり、中央部に電界が集まってエネルギが集中する。この際、マイクロ波加熱炉１０では、電界が集まってエネルギが集中する中央部近傍に高周波電流が流れないことが知られている。即ち、従来技術では、マイクロ波加熱炉の中央に挿通孔を穿設して糸状の被加熱物を通することで、この挿通孔からマイクロ波が漏洩することを同時に防止していたが、被加熱物を１本以上配置できなかった。これに対して、本実施の形態では、マイクロ波加熱炉１０の中央近傍に形成される最大強度の電界部分Ａを中心に両側の軸対称となる電界位置に沿って一対の糸状導電材料１を通して加熱するように形成している。

この場合、マイクロ波加熱炉１０では、高周波電流が流れない中央部以外に糸状導電材料１を通す挿通孔１１を穿設すると、その挿通孔１１からマイクロ波が漏洩するため、この挿通孔１１にボス１２を設けてマイクロ波の漏洩を防止している。即ち、マイクロ波加熱炉１０は、図３に示した矩形断面の対向面にほぼ直交して一対の糸状導電材料１を平行に貫通させて通す挿通孔１１を有し、この貫通した対向する各面の挿通孔１１に糸状導電材料１を覆ってマイクロ波の漏洩を防止するチョーク構造のボス１２を各々設けている。このボス１２は、図４に示すように、円柱状に形成されて中心に中空の穴を穿設して糸状導電材料１を挿通できるように形成している。そして、マイクロ波加熱炉１０には、前述したボス１２を対向面の両側に各々配置して糸状導電材料１を通すとともに、このボス１２を対向面の両側から内側に一定の幅Ｅで少し突出させて固定している。これによりマイクロ波加熱炉１０では、図５に示すように、内部に突出したボス１２のキャパシタ成分Ｆと、糸状導電材料１のインダクタンス成分Ｇとが打ち消し合って、印加マイクロ波電力の反射波を低減して加熱効率を上げることができる。

また、マイクロ波加熱炉１０は、図１に示したように、マイクロ波の伝搬方向の終端に糸状導電材料１までの距離内を摺動可能な端板１４を設けており、この端板１４の摺動により伝搬方向の定在波における最大強度の電界位置を処理温度に応じて加熱する糸状導電材料１に合わせて移動可能に形成している（図６参照）。マイクロ波加熱炉１０では、金属からなる糸状導電材料１をマイクロ波が伝搬した内部に挿入すると、このマイクロ波の伝搬方向に定在波の波長が長くなり、特に、糸状導電材料１が太い線材であるほどその波長は長くなるため、端板１４を摺動させて調整可能に設けている。より詳しく説明すると、マイクロ波加熱炉１０は、図６（ａ）に示すように、糸状導電材料１を挿入していない場合、マイクロ波の伝搬方向における定在波Ｈの波長は一定の波長で励振している。そして、このマイクロ波加熱炉１０は、図６（ｂ）に示すように、金属からなる糸状導電材料１を挿入した場合、一定の波長で励振していた定在波Ｈの波長が一部長くなり、最大強度の電界位置が糸状導電材料１を通す位置からずれてしまう。そこで、本実施の形態は、図６（ｃ）に示すように、マイクロ波加熱炉１０の終端で短絡した端板１４を摺動可能に形成することで、この端板１４の摺動により定在波Ｈにおける最大強度の電界位置を糸状導電材料１の挿通位置に合わせて移動させて調整可能にしている。これにより本実施の形態では、糸状導電材料１を常に最大強度の電界位置に移動でき、処理温度に応じて効果的に加熱することができる。

また、本実施の形態では、図１に示したマイクロ波加熱炉１０に接続する接続導波管をテーパ状に傾斜させて徐々に狭く設けることで、糸状導電材料１を挿入するマイクロ波加熱炉１０の高さ寸法を小さくし、糸状導電材料１の走行方向の加熱範囲を短くして均一に加熱することも可能である。この場合、テーパを有した接続導波管３２は、図７に示すように、マイクロ波を伝搬する方向に向かって徐々に狭めたテーパ部３２ａを備え、この先端に接続するマイクロ波加熱炉７２の高さ寸法Ｉを低くして内部に通す糸状導電材料１の加熱範囲を短くすることで、温度分布を均一化できるように形成している。従って、このような接続導波管３２及びマイクロ波加熱炉７２の他の実施例によると、マイクロ波加熱炉７２内で糸状導電材料１の加熱範囲を短くできるため、糸状導電材料１をムラなく均一に加熱することができる。

ここで、本実施の形態では、図１に示したように、糸状導電材料１を加熱する場合、マイクロ波加熱炉１０内の安定した加熱温度の維持が重要になるため、温度制御手段５０を設けて自動的に温度を管理している。このマイクロ波加熱炉１０では、マイクロ波の伝搬方向両側または片側にマイクロ波が漏洩しないカットオフ孔１６を穿設し、このカットオフ孔１６から糸状導電材料１の加熱温度を測定してこの測定値に基づいてマイクロ波発振器２０を制御して安定した温度で加熱させる温度制御手段５０を設けている。この温度制御手段５０は、カットオフ孔１６から糸状導電材料１の加熱温度を測定する測定部５２と、この測定部５２により測定した測定値を電気信号に変換してこれに基づいてマイクロ波発振器２０を制御する電力制御部５４とを備えている。従って、本実施の形態では、温度制御手段５０の電力制御部５４が測定部５２の測定値に基づいて常にマイクロ波発振器２０を制御するため、マイクロ波加熱炉１０内で糸状導電材料１を常時安定した温度で加熱することができる。

一方、このような本発明によるマイクロ波加熱装置では、図１に示したように、接続導波管３０を介してマイクロ波加熱炉１０を１つ設置することに限定されず、複数設置して１回の処理で２本以上の糸状導電材料１を加熱可能に設けることも可能である。この場合、例えば、接続導波管３０に分配器（図８及び図１０参照）を介在させることで、マイクロ波加熱炉１０を複数設置することができる。この分配器の一実施例としては、例えば、図８に示すように、接続導波管３０（矩形の導波管）からマイクロ波を伝搬する入力Ｊに対して、図８に示した左右方向に分配（２分配）して２つの出力Ｋが得られる構造を備えている。そして、この分配器６２は、図９に示すように、接続導波管３０（図示せず）を入力Ｊ側に接続して、この入力Ｊから２分配した出力Ｋ側にマイクロ波加熱炉１０を各々接続することで、１回の処理で４本の糸状導電材料１が同時に加熱可能になる。

また、分配器の他の実施例として、例えば、図１０に示すように、接続導波管（円柱状の同軸管：図示せず）から伝搬するマイクロ波の入力Ｊに対して、図１０に示した左右前後の四方向に分配（４分配）して４つの出力Ｋが得られる構造もある。この分配器６４は、マイクロ波を伝搬する入力Ｊが円柱の同軸管形状に形成され、この同軸管の入力Ｊを介して矩形の導波管による各出力Ｋにマイクロ波を分配するように設けている。そして、このような分配器６４は、図１１に示すように、同軸管状の接続導波管（図示せず）を入力Ｊ側に接続して、ここから４分配した出力Ｋ側にマイクロ波加熱炉１０を各々接続することで、１回の処理で８本の糸状導電材料１が加熱可能になる。

また、このような分配器とは異なり、例えば、モード変換器（図１２参照）を介在させることで、マイクロ波加熱炉７４に複数の糸状導電材料１を通して加熱させることも可能である。このモード変換器６６は、例えば、図１２に示すように、マイクロ波加熱炉７４と接続導波管３０（図示せず）との間に介在することで、入力Ｊ側から伝送モードがＴＥ_１０であるマイクロ波を伝搬し、出力Ｋ側のマイクロ波加熱炉７４内に伝送モードがＴＥ_２０であるマイクロ波に変換して伝搬する構造に形成されている。この際、マイクロ波加熱炉７４内には、図１３に示すように、最大強度の電界部分Ａが２箇所形成された電界分布となるため、この２箇所の電界部分Ａを軸対象にして糸状導電材料１を各々４箇所配置することが可能になる。

次に、図１を参照して、本発明によるマイクロ波加熱装置の一実施形態により糸状導電材料１を加熱する動作を詳細に説明する。まず、糸状導電材料１を加熱する場合、この糸状導電材料１をマイクロ波加熱炉１０内に通してマイクロ波の伝搬方向と直交する方向に平行して一対にセットし、このセットした糸状導電材料１を走行（図１では下方向に走行）させる。一方、この状態でマイクロ波発振器２０に電源を印加してマイクロ波を発生させ、このマイクロ波をアイソレータ４２、パワーモニタ４４、整合器４６を介してマイクロ波加熱炉１０内に供給する。これにより走行中の糸状導電材料１には、マイクロ波加熱炉１０の壁面電流Ｂが導かれて変位電流Ｃとして流れるため（図２参照）、Ｐ＝Ｉ^２ Ｒ（オームの法則）によって発熱して所望の加熱がなされる。また、マイクロ波加熱炉１０は、側面に設けたカットオフ孔１６から温度制御手段５０の測定部５２により糸状導電材料１の加熱温度を測定し、この測定値に基づいてマイクロ波発振器２０を制御することで安定した加熱を実現する。

このように、本発明によるマイクロ波加熱装置の一実施形態によると、マイクロ波加熱炉１０に形成される最大強度の電界部分Ａを中心に両側の軸対称となる電界位置に一対の糸状導電材料１を通して加熱するため、１回の加熱工程で２本の糸状導電材料１を同時に加熱でき、ランニングコストを低減できる。
また、本発明によるマイクロ波加熱装置の一実施形態によると、金属からなる糸状導電材料１に壁面電流Ｂを導いて変位電流Ｃとして流すことで発熱させる壁面電流分流型を採用しているため、鋼線などの金属からなる糸状導電材料１でも、容易に高温溶融温度近くまで発熱させて安定して加熱することが可能になる。
さらに、本実施の形態では、ボス１２のチョーク構造及びキャパシタ成分、摺動可能な端板１４、並びにテーパ部３２ａを有した接続導波管３２などの構成を用いることで、従来技術に比べてより一層、マイクロ波加熱炉１０内で糸状導電材料１を均一に安定させて加熱することができる。また、本実施の形態では、分配器６２，６４またはモード変換器６６を用いることで、１回の加熱工程で複数（２本以上）の糸状導電材料１を加熱処理できるため、ランニングコストをより一層低減することができる。

以上、本発明によるマイクロ波加熱装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、２分配及び４分配する分配器の実施例を詳細に説明したが、これに限定されるものではなく、４分配以上に分配することも可能である。
また、伝送モードがＴＥ_１０からＴＥ_２０に変換するモード変換器の実施例を詳細に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＴＥ_１０をＴＥ_２０以外のモードに変換して糸状導電材料を複数処理しても良い。

本発明によるマイクロ波加熱装置の一実施形態を示した構成図。 図１に示したマイクロ波加熱炉内の壁面電流を示す図。 図２に示したマイクロ波加熱炉内の電界分布を示す図。 図１に示したボスの内部構造を示す図。 図４に示したボスを突出したマイクロ波加熱炉内の状態を示す等価回路図。 図１に示した端板により定在波の電界位置を調整する動作を示す図。 図１に示した接続導波管及びマイクロ波加熱炉の他の実施例を示す図。 図１に示したマイクロ波加熱炉を複数設けるための分配器を示す図。 図８に示した分配器に複数のマイクロ波加熱炉を接続した状態を示す図。 図８に示した分配器の他の実施例を示す図。 図１０に示した分配器に複数のマイクロ波加熱炉を接続した状態を示す図。 図１に示したマイクロ波加熱炉内で複数の糸状導電材料を処理するためのモード変換器を示す図。 図１２に示したマイクロ波加熱炉内の電界分布を示す図。 従来のマイクロ波加熱装置の一実施形態を示す構成図。 図１４に示したマイクロ波加熱炉内の電界分布を示す図。

符号の説明

１ 糸状導電材料
１０ マイクロ波加熱炉
１１ 挿通孔
１２ ボス
１４ 端板
１６ カットオフ孔
２０ マイクロ波発振器
３０ 接続導波管
４２ アイソレータ
４４ パワーモニタ
４５ 電力計
４６ 整合器
５０ 温度制御部
５２ 測定部
５４ 電力制御部

Claims (7)

1. マイクロ波発振器により接続導波管を介して断面が矩形のマイクロ波加熱炉に伝送モードがＴＥ_１０のマイクロ波を伝搬させることで被加熱物を加熱するマイクロ波加熱装置において、
   前記マイクロ波の伝搬方向に直交する前記マイクロ波加熱炉の矩形断面内で中央近傍に形成される最大強度の電界部分を中心に両側の軸対称となる電界位置に沿って一対の前記被加熱物である糸状導電材料を通して加熱する前記マイクロ波加熱炉を備えるとともに、前記マイクロ波を伝搬することにより壁面に流れる壁面電流を前記糸状導電材料に変位電流として導くことで前記糸状導電材料が発熱するように設けるとともに、
   前記マイクロ波加熱炉は、前記矩形断面の対向面にほぼ直交して前記一対の糸状導電材料を平行に貫通させて通す挿通孔を有し、この貫通した挿通孔に前記糸状導電材料を覆ってマイクロ波の漏洩を防止するチョーク構造のボスを設け、当該ボスを前記対向面の両側から内部に突出させ、この突出するボスのキャパシタ成分と、前記糸状導電材料のインダクタンス成分とが打ち消し合って、印加マイクロ波電力の反射波を低減して加熱効率を上げるように設けたことを特徴とするマイクロ波加熱装置。
2. 前記マイクロ波加熱炉は、前記糸状導電材料を通した本体を、前記接続導波管との間に分配器を介在して複数設けた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。
3. 前記マイクロ波加熱炉には、前記接続導波管との間に前記伝送モードであるＴＥ_１０をＴＥ_２０に変換するモード変換器を介在し、前記最大強度の電界部分を２箇所形成することで前記糸状導電材料を４箇所配置可能に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
4. 前記マイクロ波加熱炉は、前記マイクロ波の伝搬方向の終端に前記糸状導電材料までの距離内を摺動可能な端板を設け、この端板の摺動により前記伝搬方向の定在波における最大強度の電界位置を処理温度に応じて前記糸状導電材料に合わせて移動可能に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
5. 前記接続導波管は、前記マイクロ波を伝搬する方向に向かって徐々に狭めたテーパ部を備え、この先端に接続する前記マイクロ波加熱炉の高さ寸法を低くして内部に通す前記糸状導電材料の加熱範囲を短くし、温度分布を均一化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
6. 前記マイクロ波加熱炉には、前記マイクロ波の伝搬方向両側または片側に前記マイクロ波が漏洩しないカットオフ孔を穿設し、このカットオフ孔から前記糸状導電材料の加熱温度を測定してこの測定値に基づいて前記マイクロ波発振器を制御して安定した温度で加熱させる温度制御手段を更に設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
7. 前記接続導波管には、前記マイクロ波発振器との間にアイソレータ、パワーモニタ、チューナを更に介在することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。

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