JP5408566B2 - 導電性薄膜のマイクロ波加熱 - Google Patents
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Description
(1)円柱又は円筒の表面もしくは内面に形成された金属からなる導電性薄膜をマイクロ波で均一に加熱する同軸型空胴共振器を備えたマイクロ波加熱装置であって、
金属製の円筒状側壁と、この円筒状側壁の軸方向両端を電磁波的に閉じる金属製の端部側壁で構成される空胴共振器と、この空胴共振器内に同軸的に配置された内軸と、前記円筒状側壁における軸方向の中間位置に設けられた結合スロットにマイクロ波導波管もしくはマイクロ波供給アンテナが結合された構造とを具備し、前記内軸は、その表面に金属からなる導電性薄膜を形成する円柱状又は円筒状構造体から構成され、前記同軸型空胴共振器にマイクロ波を照射することにより、中心軸に平行な軸対照マイクロ波電界を発生させ、かつ、同軸型空胴共振器の中心軸上の導電性薄膜表面付近に均一なマイクロ波磁界を形成させ、これらの電界と磁界との相互作用により導電性薄膜を均一に加熱するようにしたことを特徴とするマイクロ波加熱装置。
(2)前記同軸型空胴共振器内壁と前記金属からなる導電性薄膜との間に、円筒型の誘電体からなる中間円管を配設した構造を有している、前記(1)に記載のマイクロ波加熱装置。
(3)前記同軸型空胴共振器に対し、金属又は誘電体からなる共振周波数調整部材が、同軸型空胴共振器内への突出量を調整可能となるように挿入され、該共振周波数調整部材によって、共振周波数が調整可能となっている、前記(1)又は(2)に記載のマイクロ波加熱装置。
(4)電磁界を検出する検出素子が検出した前記同軸型空胴共振器の共振周波数に等しい周波数のマイクロ波を発生させて、該マイクロ波を同軸型空胴共振器に導入する、前記(1)から(3)のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
(5)前記導電性薄膜の材料が、触媒作用を有する金属である、前記(1)に記載のマイクロ波加熱装置。
(6)マイクロ波の出力及び発振周波数を自動制御する制御機構を具備している、前記(1)から(5)のいずれかに記載のマイクロ波加熱器。
本発明は、円柱又は円筒の表面もしくは内面に形成された導電性薄膜をマイクロ波で均一に加熱するマイクロは加熱装置であって、金属製の円筒状側壁と、この円筒状側壁の軸方向両端を電磁波的に閉じる金属製の端部側壁で構成される空胴共振器と、この空胴共振器内に同軸的に配置された内軸と、前記円筒状側壁における軸方向の中間位置に設けられた結合スロットにマイクロ波導波管もしくはマイクロ波供給アンテナが結合された構造とを具備し、前記内軸は、その表面に導電性薄膜を形成するための円柱状又は円筒状構造体から構成され、前記同軸型空胴共振器にマイクロ波を照射することにより、導電性薄膜表面付近に均一なマイクロ波磁界を形成させ、磁界との相互作用により導電性薄膜を均一に加熱するようにしたことを特徴とするものである。
(1)同軸型空胴共振器に発生したTM010モードの電磁界により、金属からなる導電性薄膜を、選択的かつ均一に加熱することができる。
(2)マイクロ波照射による加熱は、短時間に加熱を実施することができるため、金属からなる導電性薄膜の熱処理に必要とされる時間を短縮することができる。
(3)中心軸上の導電性薄膜のみを選択的に加熱することができるため、エネルギー効率が向上する。
(4)通常の電気炉のような、断熱材が不要になる。
(5)加熱部位が特定されているため、加熱部位以外にプラスチックやゴムなどの耐熱性の劣る材料を用いることができ、装置構成の自由度が増加する。
(6)同軸型空胴共振器を周波数可変とするか、あるいは、この空胴に導入するマイクロ波の周波数を変えることにより、検出素子を用いて監視し、その検出値によって、常に共振を維持することができる。
2 導波管
3 結合孔
4 (中心軸に配置した)円柱状構造体
5 導電性薄膜(4もしくは5の上に形成)
6 (中心軸に配置した)円筒状(チューブ状)構造体
7 誘電体
8 磁界
9 電流
10 制御ユニット
11 電圧制御発振器
12 可変減衰器
13 高周波電力増幅器
14 サーキョレータ
15 ダミーロード
16 方向性結合器
17 パワーメータ
18 インピーダンス整合器
19 電界強度検出器
20 放射温度計
Claims (6)
- 円柱又は円筒の表面もしくは内面に形成された金属からなる導電性薄膜をマイクロ波で均一に加熱する同軸型空胴共振器を備えたマイクロ波加熱装置であって、
金属製の円筒状側壁と、この円筒状側壁の軸方向両端を電磁波的に閉じる金属製の端部側壁で構成される空胴共振器と、この空胴共振器内に同軸的に配置された内軸と、前記円筒状側壁における軸方向の中間位置に設けられた結合スロットにマイクロ波導波管もしくはマイクロ波供給アンテナが結合された構造とを具備し、前記内軸は、その表面に金属からなる導電性薄膜を形成する円柱状又は円筒状構造体から構成され、前記同軸型空胴共振器にマイクロ波を照射することにより、中心軸に平行な軸対照マイクロ波電界を発生させ、かつ、同軸型空胴共振器の中心軸上の導電性薄膜表面付近に均一なマイクロ波磁界を形成させ、これらの電界と磁界との相互作用により導電性薄膜を均一に加熱するようにしたことを特徴とするマイクロ波加熱装置。 - 前記同軸型空胴共振器内壁と前記金属からなる導電性薄膜との間に、円筒型の誘電体からなる中間円管を配設した構造を有している、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記同軸型空胴共振器に対し、金属又は誘電体からなる共振周波数調整部材が、同軸型空胴共振器内への突出量を調整可能となるように挿入され、該共振周波数調整部材によって、共振周波数が調整可能となっている、請求項1又は2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 電磁界を検出する検出素子が検出した前記同軸型空胴共振器の共振周波数に等しい周波数のマイクロ波を発生させて、該マイクロ波を同軸型空胴共振器に導入する、請求項1から3のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記導電性薄膜の材料が、触媒作用を有する金属である、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- マイクロ波の出力及び発振周波数を自動制御する制御機構を具備している、請求項1から5のいずれかに記載のマイクロ波加熱器。
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