(57)【要約】【課題】処理量を上げても十分な収率を得ることが可能なマイクロ波装置及びその流通管を提供する。【解決手段】マイクロ波を共振させる空胴共振器３０内に流通管６０を配設し、流通管６０内を流通する液体を加熱処理するマイクロ波装置１００において、流通管６０は、液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部６１と、加熱用管部６１を流通した液体の温度を、前記第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部６２とを含むことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を共振させる空胴共振器内に流通管を配設し、当該流通管内を流通する液体を加熱処理するマイクロ波装置において、
前記流通管は、前記液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、前記加熱用管部を流通した液体の温度を、前記第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含むことを特徴とするマイクロ波装置。
【請求項２】
前記マイクロ波の共振により前記空胴共振器内に発生するシングルモードの電界の方向と当該加熱用管部における前記液体の流動方向とのなす角度は、前記電界の方向と前記温度維持用管部における前記液体の流動方向とのなす角度より小さい、請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項３】
前記加熱用管部は、前記電界の方向と略平行な方向に伸延する直管からなり、
前記温度維持用管部は、前記直管から螺旋状に伸延する蛇管からなる、請求項２に記載のマイクロ波装置。
【請求項４】
前記温度維持用管部の前記角度は、前記液体流動の下流側に向かうにつれて大きくなるように設定される、請求項３に記載のマイクロ波装置。
【請求項５】
前記加熱用管部及び温度維持用管部は、それぞれ蛇管からなる、請求項２に記載のマイクロ波装置。
【請求項６】
前記加熱用管部及び温度維持用管部の少なくとも一方の前記角度は、前記液体流動の下流側に向かうにつれて大きくなるように設定される、請求項５に記載のマイクロ波装置。
【請求項７】
前記加熱用管部は、前記電界の方向と略平行な方向に伸延する第１直管からなり、
前記温度維持用管部は、前記第１直管から伸延し当該第１直管の径より大きな径の直管であり、その内部に前記液体より低い比誘電率を有して前記液体の流れを乱す阻害物を収容した第２直管からなる、請求項１に記載のマイクロ波装置。
【請求項８】
前記空胴共振器内における前記流通管の位置を調整可能に構成した、請求項１〜７のいずれか１つに記載のマイクロ波装置。
【請求項９】
前記空胴共振器の上壁及び底壁のそれぞれに、筒状部材を、当該筒状部材の筒内部を前記空胴共振器内の空胴と連通させて配置し、当該各筒状部材により前記流通管の両端を支持する構成とし、
前記加熱用管部側の前記筒状部材の筒内径は、前記温度維持用管部の前記筒状部材の筒内径より小さい、請求項１〜８のいずれか１つに記載のマイクロ波装置。
【請求項１０】
マイクロ波を共振させる空胴共振器を備えるマイクロ波装置の、前記空胴共振器内に配設され液体を流通させる流通管であって、
前記液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、前記加熱用管部を流通した液体の温度を、前記第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含む、流通管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を照射して加熱や化学反応促進などの処理を物質に施す装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波が物質の化学反応を促進することが見出され、バイオケミストリーなどの分野において、マイクロ波を利用した化学反応装置への関心が高まっている。このような化学反応促進や加熱のためのマイクロ波装置は、試験管やフラスコ等に液体を収容して処理する、いわゆる家庭用電子レンジタイプのバッチ式装置が現在主流である。しかし、バッチ式では連続処理ができず処理能力（処理量）に限界が生じるため、流通管を形成しこれに液体を流しながらマイクロ波を照射して処理するフロー式のマイクロ波装置が検討されている。
【０００３】
この種のフロー式のマイクロ波装置としては、特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載されたマイクロ波装置は、空胴共振器内の空胴にマイクロ波を導入して共振させ、シングルモードの電界を発生させ、空胴内に配設された流通管内を流通する液体を加熱処理している。そして、この流通管は、蛇管からなり、その螺旋中心が空胴内のシングルモードの電界の方向と略平行になるように空胴内に配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７５９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、この種のフロー式のマイクロ波装置おいて、化学反応を十分に促進させ生成対象の物質を得るためには、流通管内の液体の温度を、化学反応が開始する温度（反応開始温度）以上であり、有害な副反応が生じない温度以下の温度範囲内に十分な時間の間、維持させる必要がある。
【０００６】
特許文献１に記載のマイクロ波装置では、蛇管からなる流通管を流れる液体の流速が低い場合は、流入した液体を加熱し、その後、液体におけるマイクロ波からの吸熱と液体から流通管及び空胴共振器への熱伝導による放熱とのバランス等により、液体温度を上記温度範囲内で十分な時間の間、維持させることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のマイクロ波装置では、マイクロ波の出力を変えずに、単位時間当たりの処理量を上げるべく流速を高めた場合、液体の温度上昇は緩やかになって反応開始温度に到達する箇所が流通管の出口側（下流側）に移動するため、液体の温度を反応開始温度で維持する時間が短くなる。一方、マイクロ波の出力を大きくすれば、流速を高めても反応開始温度に到達する箇所が下流側に移動することを抑制することができるが、この場合、液体の温度が反応開始温度に到達した後、さらに昇温して上記温度範囲を超えてしまうおそれがある。これらのため、単位時間当たりの処理量が高まるにつれ、液体の化学反応を十分に促進できなくなり、実際に得られる生成対象の物質の量が減少してしまい収率（＝実際に得られる生成対象物質の量／処理量）の低下を招く虞がある。
【０００８】
本発明は上記課題に着目してなされたもので、単位時間当たりの処理量を上げても十分な収率を得ることが可能なマイクロ波装置及びその流通管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明のマイクロ波装置は、マイクロ波を共振させる空胴共振器内に流通管を配設し、当該流通管内を流通する液体を加熱処理するマイクロ波装置において、前記流通管は、前記液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、前記加熱用管部を流通した液体の温度を、前記第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の流通管は、マイクロ波を共振させる空胴共振器を備えるマイクロ波装置の、前記空胴共振器内に配設され液体を流通させる流通管であって、前記液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、前記加熱用管部を流通した液体の温度を、前記第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマイクロ波装置によれば、マイクロ波を共振させる空胴共振器内に配設する流通管は、液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、当該加熱用管部を流通した液体の温度を、第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含む構成としたので、加熱用（昇温用）の流通管構造と温度維持用の流通管構造を別々に構築することができる。したがって、例えば、温度維持用管部の構造は従来と同じ蛇管構造とし、加熱用管部の構造は従来よりも急速な加熱が可能な直管構造とすることができるため、流速が増大しても反応開始温度に到達する箇所が流通管の出口側に移動することを抑制することができる。これにより、単位時間当たりの処理量を上げても、液体の温度を反応開始温度で維持する時間が短くなることを抑制することができ、十分な収率を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の流通管によれば、液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、当該加熱用管部を流通した液体の温度を、第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含む構成としたので、加熱用の流通管構造と温度維持用の流通管構造を別々に構築することができる。したがって、加熱用と温度維持用の流通管構造を適宜構築して、マイクロ波装置の空胴内に配設すれば、単位時間当たりの処理量を上げても十分な収率を得ることが可能な流通管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るマイクロ波装置の第１実施形態の概略構成図である。
【図２】上記実施形態の空胴共振器の概略図であり、（Ａ）は図１と同じ側面から見た正面図、（Ｂ）は左側側面図、（Ｃ）は上面図である。
【図３】上記実施形態の空胴共振器内の流通管の配置状態を示した図である。
【図４】上記実施形態における液体の流動方向と電界の方向との関係を説明するための図面であり、（Ａ）は加熱用管部における流通管の部分断面図、（Ｂ）は温度維持用管部における流通管の部分断面図である。
【図５】本発明に係るマイクロ波装置の第２実施形態における流通管を示す図である。
【図６】本発明に係るマイクロ波装置の第３実施形態における流通管を示す図である。
【図７】本発明に係るマイクロ波装置の空胴共振器内に発生する電界をシミュレーションした一例である。
【図８】空胴共振器内における流通管の位置調整を説明するための概念図である。
【図９】第１実施形態における流通管の変形例を示す図である。
【図１０】流通管における加熱用管部と温度維持用管部との構成比率を変えた場合の共振周波数の変化を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るマイクロ波装置の第１実施形態の概略構成図を示す。
図１において、このマイクロ波装置１００は、マイクロ波発生器１０と、導波管２０と、空胴共振器３０と、制御機器４０と、アンテナ５０と、流通管６０（図２参照）とを備え、マイクロ波発生器１０を同軸ケーブル等を介して導波管２０に接続し、この導波管２０及びアンテナ５０を空胴共振器３０に組み付け、制御器４０で制御するように構成されている。
【００１５】
上記マイクロ波発生器１０は、マイクロ波を発生するものであり、例えば、可変周波数発振器１１と可変増幅器１２とを備えて構成される。可変周波数発振器１１は、マイクロ波を出力するものであり、例えば、固体素子を用いて、ＩＳＭ周波数帯である２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲内の所定の周波数で出力する。可変増幅器１２は、マイクロ波のパワーを可変増幅するものである。可変周波数発振器１１の周波数と可変増幅器１２のパワーは、制御器４０によって制御される。
【００１６】
上記導波管２０は、マイクロ波発生器１０から出力されたマイクロ波を導波させて空胴共振器３０へ導入するものである。具体的には、マイクロ波発生器１０からのマイクロ波は、同軸ケーブルでつながったアイソレータ１３、方向性結合器１４を介して同軸導波管変換器２１に送られる。そして、同軸導波管変換器２１を経て導波管２０により導波されたマイクロ波は、後述するアイリス３１を通って、空胴共振器３０内へ導入される。
【００１７】
上記空胴共振器３０は、マイクロ波発生器１０からのマイクロ波を導入して共振させる空胴としての照射室３２を有し、マイクロ波の共振により照射室３２内にシングルモードの電界を発生させるものである。具体的には、空胴共振器３０は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、上壁３３、底壁３４及び側壁３５，３６，３７，３８を含んで構成される。この上壁３３及び底壁３４は互いに対向しそれぞれ正方形である。側壁３５，３６，３７，３８はそれぞれ長方形であり、その短辺側が上壁３３及び底壁３４の各辺にボルト等（図示省略）で固定される。このようにして上壁３３、底壁３４及び側壁３５，３６，３７，３８を組み立てて形成された筐体内に四角柱状（正四角柱状）の空胴の照射室３２が形成される。本実施形態の場合、導波管２０側の側壁３５は、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、導波管２０を接続するために、導波管２０のフランジ２２に対応させて面積が広げられている。
【００１８】
上記アイリス３１は、照射室３２にマイクロ波を導入する結合スリットであり、図２（Ｂ）に示すように、照射室側面を形成する側壁３５の中央部位に、矩形開口として開けられる。この矩形開口は、長方形で、その長軸が、照射室３２の上面及び底面の中心どうし、すなわち上壁３３及び底壁３４の中心どうしを結んだ中心軸Ｃと平行に伸延する。
【００１９】
上記四角柱状空胴の照射室３２にアイリス３１を介して導入されたマイクロ波は、共振時、中心軸Ｃと平行な方向にシングルモードの電界を発生する。厳密に言えば、空胴共振器３０内に何も入っていなければ、ＴＭ１１０モードの電磁界が励起される。したがって、おおよそＴＭ１１０モードの電磁界分布に従った分布の電磁界が照射室３２に発生することになる。例えば、加熱等において一般的に用いられる周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波の場合において、照射室３２内に何も無いときにシングルモードの電界を発生させるには、側壁３５と側壁３７との間の距離Ｌ、側壁３６と側壁３８との間の距離Ｌ（図２（Ｃ）参照）は、それぞれ、８６．５ｍｍで設計する。しかし実際には、照射室３２内には誘電体となる液体が存在するので、その影響を受けて照射室３２の共振周波数は下がる。そこで、側壁間の上記距離Ｌは、空のときの寸法（本例では８６．５ｍ）より小さく設計し、照射室３２内に液体が有って共振周波数が下がったときに共振できる値とするのがよい。なお、Ｌの誤差は±数％程度許容される。また、照射室３２において上壁３３と底壁３４との間の距離Ｈ（図２（Ａ）参照）、つまり四角柱の高さは、適宜、必要な長さで設計すればよい。
【００２０】
アイリス３１は、照射室３２に励起される電磁界を、予定したシングルモード（ＴＭ１１０）のみとすることに関与する。図２（Ｂ）に示すアイリス３１においては、その長辺（側縁）においてマイクロ波による電流が中心軸Ｃと平行な方向に流れ、この電流に起因して、中心軸Ｃを囲繞する磁界と中心軸Ｃに平行な電界が発生する。アイリス３１の幅（中心軸Ｃと直交する方向）は、シミュレーション及び実験により最適値を求めることができる。空胴共振器３０はＴＥモードを発生する可能性があるが、ＴＥモードが発生すると想定外の現象が起き得るので、ＴＥモードは極力抑制する必要がある。図２の導波管２０及びアイリス３１の関係においては、中心軸Ｃに関し構造的対称性が保たれる限り、図中の横方向の電界が存在しないので、ＴＥモードを抑制することが可能である。
【００２１】
また、上壁３３及び底壁３４の中央部位には、照射室３２内に導入されたマイクロ波を外部へ逃がすことなく流通管６０の両端を支持する筒状部材３９，３９’がそれぞれ配置されている。例えば、図３に示すように、上壁３３側の筒状部材３９は、円筒部３９ａとフランジ部３９ｂとを含んで構成され、底壁３４側の筒状部材３９’は、円筒部３９ａ’とフランジ部３９ｂ’とを含んで構成される。各円筒部３９ａ，３９ａ’は、例えば、高さが５０ｍｍ程度、筒内径が２２ｍｍ程度（流通管６０のサイズに応じて適宜設計）で形成され、その一端側にフランジ部３９ｂ，３９ｂ’が周設されており、上壁３３及び底壁３４の外面に設けられた凹部にフランジ部３９ｂ，３９ｂ’が受容され、六角穴付ボルト等により締め付け固定される。各円筒部３９ａ，３９ａ’の他端側は、流通管６０の端部側にそれぞれ取り付けられた蓋部材６０ａ，６０ａ’により閉塞される。この蓋部材６０ａ，６０ａ’は、流通管６０に固定されており、流通管６０と一緒に円筒部空洞共振器３０から取り外せるように構成されている。筒状部材３９，３９’の筒内部３９ｃ，３９ｃ’は、上壁３３、底壁３４の上記凹部の中央に設けられた貫通孔を介して照射室３２と連通する。筒状部材３９，３９’は、その中心軸が照射室３２の中心軸Ｃとほぼ一致するように位置決めされる。蓋部材６０ａ，６０ａ’はその中央に流通管６０の外径に相応する直径の貫通孔が開けられており、この貫通孔に流通管６０の端部を嵌挿して外側へそれぞれ突出させている。筒状部材３９，３９’は、照射室３２の中心軸Ｃと、下流側蛇管６２の螺旋中心及び流通管６０の後述する直管部６１の軸線Ｃ’とがほぼ一致するように、蓋部材６０ａ，６０ａ’を介して、流通管６０を位置決めして、流通管６０の両端を支持すると共に、照射室３２から外部へのマイクロ波漏洩を防止する。
【００２２】
図１に戻って、上記制御器４０は、マイクロ波発生器１０を制御するものである。例えば、制御部４０には、中心軸方向へ離間設置された２本のアンテナ５０（例えばループ形のアンテナ）により検知された電界又は磁界の強度の検知結果が入力されると共に、液体の温度の計測結果が入力され、これらの入力にしたがってマイクロ波発生器１０を制御する。２つのアンテナ出力の一方は観測用に、他方は制御用に利用される。例えば、空胴共振器３０の下側のアンテナが制御用に、上側のアンテナが観測用に利用される。なお、アンテナ５０は、少なくとも制御用のものがあればよい。
【００２３】
より具体的には、制御器４０は、マイクロ波照射開始の操作が行われると、マイクロ波発生器１０によりマイクロ波出力を開始させ、周波数制御過程を実行する。周波数制御過程は、例えば、下側のアンテナ５０による検知結果に従って、マイクロ波発生器１０から出力されるマイクロ波の周波数を、照射室３２の共振周波数に同調させる制御過程である。制御器４０は、可変周波数発振器１１の周波数を掃引しつつアンテナ５０による検出結果から同調周波数を判断する。このとき、制御部４０は、アンテナ５０による検出に支障ない範囲で最低限の微弱パワーで増幅するように可変増幅器１２に指令するとよい。照射室３２へ導入するマイクロ波の出力パワーを弱くすることで、周波数制御過程の実行中に液体へ与え得る影響を抑制することができる。制御器４０は、周波数制御過程による同調に続いて、マイクロ波のパワーを制御するパワー制御過程を実行する。パワー制御過程は、マイクロ波照射開始前にオペレーターにより液体の種類や後述する反応開始温度等に基づいて設定された条件に従ってマイクロ波発生器１０の可変増幅器１２を制御し、マイクロ波のパワーを制御する過程である。パワー制御過程において制御器４０は、アンテナ５０による検知結果（又は被処理物の温度計測結果）にしたがって、マイクロ波発生器１０から出力されるマイクロ波のパワーを調整する。アンテナ５０の検知結果及び温度計測結果の両方を使用して、パワー制御過程におけるパワー調整の正確性を向上させてもよい。
【００２４】
制御器４０は、例えば、マイクロ波の照射開始にあたって最初に周波数制御過程を実行した後、パワー制御過程を実行し、このパワー制御過程実行中に一定の間隔で周波数制御過程を割り込ませて実行する。そして、その周波数制御過程において制御器４０は、可変増幅器１２を制御して上述の微弱パワーでマイクロ波を出力させつつ、可変周波数発振器１１を制御して周波数の同調を図る。
【００２５】
次に、空胴共振器３０の照射室３２内に配置される流通管６０について、図３を参照して詳述する。
【００２６】
まず、流通管６０の基本構成について説明する。流通管６０は、加熱処理対象の液体を流通させるものであり、液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、この加熱用管部の下流側に設けられ、加熱用管部を流通した液体の温度を、第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含んで構成されている。この第１温度とは、生成対象の物質を得るための化学反応の開始温度（以下、「反応開始温度」という）であり、第２温度とは、有害な副反応が生じるおそれのない温度、つまり、生成対象とは別の物質が生成されるおそれがない上限の温度である。
【００２７】
具体的には、マイクロ波の共振により空胴共振器３０（照射室３２）内に発生するシングルモードの電界の方向と加熱用管部における液体の流動方向Ｆ1とのなす角度は、電界の方向と温度維持用管部における液体の流動方向Ｆ2とのなす角度より小さくなるように構成されている。前述したように、電界は照射室３２の中心軸Ｃと略平行な方向に発生しているため、電界の方向と流動方向（Ｆ1，Ｆ2）とのなす角度は、中心軸Ｃと流動方向（Ｆ1，Ｆ2）とのなす角度θで表せる。この角度θは、厳密にいうと、中心軸Ｃと流動方向（Ｆ1，Ｆ2）とのなす小さい方の角度（つまり劣角）である。より具体的には、本実施形態においては、流通管６０は、例えば石英ガラス製で形成され、加熱用管部としての直管部６１と、温度維持用管部としての下流側蛇管部６２とを含んで構成される。
【００２８】
上記直管部６１は、下流側蛇管部６２の上流側に配設され電界の方向（つまり中心軸Ｃ）と略平行な方向に伸延する直管であり、一端側が筒状部材３９’に蓋部材６０ａ’を介して支持され、他端側が下流側蛇管部６２に接続する。この直管部６１における流れ方向Ｆ1と、中心軸Ｃは略平行であるため、上記角度は略ゼロである。したがって、直管部６１における上記角度は、下流側蛇管部６２における流れ方向Ｆ2と中心軸Ｃとのなす角度θ（劣角）より小さい。このように、本実施形態における流通管６０は、加熱用管部を直管とし、温度維持用管部を蛇管とすることにより、電界の方向と加熱用管部における液体の流動方向Ｆ1とのなす角度を、電界の方向と温度維持用管部における液体の流動方向Ｆ2とのなす角度より小さくなるように構成している。
【００２９】
また、本実施形態の場合、直管部６１は、前述したように筒状部材３９’及び蓋部材６０ａ’を利用して、直管の軸線Ｃ’を中心軸Ｃとほぼ一致するように位置決めされる。直管部６１の内径は、例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ程度である。この直管部６１の内径及び直管部６１の照射室３２内でマイクロ波が照射される部分の長さは、液体の種類、照射室３２の大きさ、反応開始温度及び液体の流速等に応じて適宜設計される。
【００３０】
上記下流側蛇管部６２は、直管部６１の下流側に配設され、直管部６１から螺旋状に伸延する蛇管からなるものであり、例えば、その螺旋中心を直管部６１の軸線Ｃ’と一致させこの軸線Ｃ’回りに螺旋状に巻回されている。この下流側蛇管部６２は、一端側が直管部６１に接続され、他端側が筒状部材３９に蓋部材６０ａを介して支持される直管と接続する。この下流側蛇管部６２における上記角度θは、直管部６１における角度より大きい。なお、螺旋中心と軸線Ｃ’とは必ずしも一致させなくてもよい。この変形例については、後述の図９において詳述する。
【００３１】
また、本実施形態の場合、下流側蛇管部６２は、前述したように筒状部材３９を利用して、螺旋中心（軸線Ｃ’）を中心軸Ｃとほぼ一致するように位置決めされる。下流側蛇管部６２の他端側（筒状部材３９側）は、例えば、図３に示すように、流通管６０を照射室３２に設置したときに、当該他端側の端部（巻終わり部）が筒状部材３９の筒内部３９ｃに位置するように配置される。下流側蛇管部６２の内径は、例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、直管部６１の内径と合わせてもよいし異ならせてもよい。流通管６０の製造コストを考慮すると、直管部６１と下流側蛇管部６２の内径及び外径は合わせた方がよい。下流側蛇管部６２の巻外径Ｄは、例えば、φ２０ｍｍ程度である。下流側蛇管部６２の螺旋の巻ピッチは下流側蛇管部６２の上記角度θと巻外径Ｄにより定まり、本実施形態においては、一定の巻ピッチで巻回されている。例えば、下流側蛇管部６２の電界方向（中心軸Ｃ）の長さ（つまり、全長）及び巻外径Ｄが同じ場合、角度θを大きくすると、全体の巻き数が増えて液体の流動長が長くなるため、液体の照射室３２内での滞留時間が増え、反対に角度θを小さくすると、全体の巻き数が減って流動長が短くなるため、滞留時間が減る。また、これら下流側蛇管部６２の内径、巻外径、角度θ及び全長は、液体の種類、照射室３２の大きさ、反応開始温度及び液体の流速等に応じて適宜設計される。
【００３２】
ここで、図４を参照して、液体の流動方向と電界の方向との関係について説明する。
図４（Ａ）は、直管部６１内を流れる液体の流動方向Ｆ1が電界の方向（中心軸Ｃ）と略平行であることを表し、図４（Ｂ）は、下流側蛇管部６２内を流れる液体の流動方向Ｆ2が中心軸Ｃを横切ることを表している。流通管６０を流れる液体は、誘電体と見なせるので、図４（Ａ）の場合は誘電体境界が電界と平行であり、図４（Ｂ）の場合は誘電体境界が電界を横切ることになる。したがって、電界と誘電体境界が平行な場合、誘電体の内外で電界の強さが同じになる。そして、誘電体境界の方向が、電界の方向に対して、平行な状態（図４（Ａ））から直交する状態に変化するにつれて、誘電体の中の電界の強さは弱まる。したがって、流動方向と電界の方向とのなす角度（劣角）θが大きいほど誘電体内の電界の強度は弱まる。言い換えると、電界の方向と直交する方向に対する蛇管の螺旋の傾斜角が小さいほど誘電体内の電界の強度は弱まる。
【００３３】
また、誘電体が吸収するマイクロ波電力（単位時間当りのエネルギー）は次式で与えられる。
ＰＬ＝（１／２）・∫Ｖωε０εｒ″Ｅ２ｄｖ
式中、ωは角周波数、ε０は真空の誘電率で８．８５４×１０−１２（Coulomb／ｍ）である。比誘電率（複素数）εｒは、εｒ＝εｒ′−ｊεｒ″で定義される。
図４（Ｂ）において、説明を簡略化するため、液体を水とし、角度θを９０°とした場合、水のεｒ′は８０（常温）、εｒ″は１０程度であるから、図４（Ａ）の場合に比べて電界が１／８０（１／εｒ′）になる。
すなわち、流通管６０に液体を流したとすると、中心軸Ｃに沿って液体が流れる図４（Ａ）の場合は、液体へのマイクロ波の吸収が非常に多いが、中心軸Ｃを螺旋状に取り巻いて液体が流れる図４（Ｂ）の場合は、液体へのマイクロ波の吸収は大幅に減少する。つまり、角度θが９０°から０°に近づくにつれ、液体へのマイクロ波の吸収は多くなるという特性がある。また、角度θが９０°から０°に近づくにつれ、空胴共振器３０の共振周波数を低下させる作用が強まる。
【００３４】
次に、本実施形態のマイクロ波装置１００の動作について概略説明する。なお、説明の簡略化のため、制御部４０による周波数制御及びパワー制御は完了しているものとし、照射室３２内にはマイクロ波が導入されて電界が中心軸Ｃと略平行な方向に発生しているものとして説明する。
【００３５】
流通管６０に液体が所定の流速で流入され始めると、直管部６１により液体を中心軸Ｃに沿って下流側蛇管部６２側へ流動させる。このとき、電界は液体の流動方向と略平行であるため、直管部６１内の液体にはマイクロ波が十分に吸収される。これにより、液体を所定の昇温速度で加熱させ、液体の温度が直管部６１における下流側端部近辺で反応開始温度（第１温度）に達するように昇温させる。反応開始温度まで昇温された液体は、続いて下流側蛇管部６２内を流動する。このとき、電界は下流側蛇管部６２を横切るため、電界の方向と流動方向とのなす角度θに応じて液体内の電界の強度は弱まり、液体へのマイクロ波の吸収は直管部６１における吸収よりも減少する。そして、下流側蛇管部６２を流動中、液体の温度は、下流側蛇管部６２内を流動する液体におけるマイクロ波からの吸熱と、液体から下流側蛇管部６２及び空胴共振器３０への熱伝導による放熱とのバランス等により、第１温度以上第２温度以下の温度範囲内に所定の時間の間、維持される。これにより、目的とする化学反応処理を行い生成対象の物質を流通管６０から流出させる。なお、上記所定の時間は、生成対象の物質に応じて適宜定められる。
【００３６】
かかる構成のマイクロ波装置１００によれば、マイクロ波を共振させる空胴共振器３０内に配設する流通管６０は、液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、当該加熱用管部を流通した液体の温度を、第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含む構成としたので、加熱用（昇温用）の流通管構造と温度維持用の流通管構造を別々に構築することができる。例えば、温度維持用管部の構造は従来と同じ蛇管構造の下流側蛇管部６２とし、加熱用管部の構造は従来よりも急速な加熱が可能である直管構造の直管部６１とすることで、流速が増大しても反応開始温度に到達する箇所が流通管の出口側に移動することを抑制することができる。これにより、単位時間当たりの処理量を上げても、液体の温度を所定の温度範囲で維持する時間が短くなることを抑制することができ、十分な収率を得ることができる。
【００３７】
また、本実施形態において、流通管６０は、蛇管の一端側の直管を他端側の直管より長く形成するだけでよいため、加熱用管部と温度維持用管部とを組み合わせた流通管６０を容易に形成することができる。そして、本実施形態において、照射室３２の中心軸Ｃは、電界の方向に一致し且つ電界が最も強い所であるから、この中心軸Ｃに直管部６１の軸線Ｃ’をほぼ一致させて、直管部６１を設置することで、直管部６１において最も効率良く液体を昇温させることができる。なお、必要な電界の強度が得られる場合は、軸線Ｃ’は必ずしも中心軸Ｃに一致させなくてもよい。また、本実施形態において、下流側蛇管部６２は、一定の巻ピッチで巻回される例を示したが、これに限らず、例えば、下流側に向かうにつれて巻ピッチが小さくなるように形成してもよい。つまり、この場合、電界の方向と温度維持用管部における液体の流動方向Ｆ2とのなす角度θは、液体流動の下流側に向かうにつれて大きくなるように設定される。この変形例においては、下流側蛇管部６２において、液体へのマイクロ波の吸収量を下流側に向かうにつれて減少させることができる。
【００３８】
図５は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ波装置１００の空胴共振器３０断面図を示す。なお、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
本実施形態において、流通管６０の加熱用管部及び温度維持用管部は、それぞれ蛇管からなる。具体的には、加熱用管部は、図５に示すように、その螺旋中心を中心軸Ｃと一致させこの中心軸Ｃ回りに螺旋状に巻回される上流側蛇管部６１’からなる。温度維持用管部は、上流側蛇管部６１’の下流側に配設され、その螺旋中心を上流側蛇管部６１’の螺旋中心（つまり中心軸Ｃ）と一致させこの中心軸Ｃ回りに螺旋状に巻回される下流側蛇管部６２’からなる。流通管６０は、例えば、第１実施形態の下流側蛇管部６２を上記下流側蛇管部６２’として利用し、第１実施形態の直管部６１に替って上流側蛇管部６１’を下流側蛇管部６２’（６２）に接続して構成される。なお、上流側蛇管部の螺旋中心と下流側蛇管部の螺旋中心とは必ずしも一致させなくてもよい。
【００４０】
上流側蛇管部６１’は、電界の方向と直交する方向に対する螺旋の傾斜角が下流側蛇管部６２’における傾斜角より大きくなるように形成されている。このように、本実施形態における流通管６０は、各蛇管６１’，６２’の螺旋の傾斜角を上流側と下流側とで異ならせ、上流側は粗い所定の巻ピッチの蛇管（上流側蛇管部６１’）とし、下流側は細かい所定の巻ピッチの蛇管（下流側蛇管部６２’）とすることにより、電界の方向と加熱用管部における液体の流動方向Ｆ1’とのなす角度θ1を、電界の方向と温度維持用管部における液体の流動方向Ｆ2とのなす角度θ2より小さくなるように構成している。
【００４１】
上流側蛇管部６１’の内径は、例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、下流側蛇管部６２’（下流側蛇管部６２）の内径と合わせてもよいし異ならせてもよい。流通管６０の製造コストを考慮すると、上流側蛇管部６１’と下流側蛇管部６２’の内径及び外径は合わせた方がよい。また、上流側蛇管部６１’の巻外径は、例えば、下流側蛇管部６２’（下流側蛇管部６２）の巻外径Ｄと合わせて、φ２０ｍｍ程度である。なお、上流側蛇管部６１’及び下流側蛇管部６２’の内径、巻外径、角度及び全長（電界方向の長さ）は、それぞれ液体の種類、照射室３２の大きさ、反応開始温度及び液体の流速等に応じて適宜設計される。
【００４２】
かかる構成のマイクロ波装置１００によれば、第１実施形態と同様に、単位時間当たりの処理量を上げても、液体の温度を所定の温度範囲で維持する時間が短くなることを抑制することができ、十分な収率を得ることができる。
【００４３】
なお、第２実施形態において、上流側蛇管部６１’及び下流側蛇管部６２’は、図５に示したようにそれぞれ一定の巻ピッチで巻回される場合で説明したが、これに限らず、各蛇管部６１’，６２’を、下流側に向かうにつれて巻ピッチが小さくなるようにそれぞれ形成してもよい。また、各蛇管部６１’，６２’の一方の巻ピッチは一定にして、他方の巻ピッチは流出側に向かうにつれて小さくなるようにしてもよい。つまり、加熱用管部及び温度維持用管部の少なくとも一方の前記角度（θ1、θ2）は、下流側に向かうにつれて大きくなるように設定されるようにしてもよい。この変形例の場合、上流側蛇管部６１’と下流側蛇管部６２’の境界部（接続部分）におけるそれぞれの巻ピッチは、図５のように異ならせてもよいし、一致するようにしてもよい。
【００４４】
図６は、本発明の第３実施形態に係るマイクロ波装置１００の空胴共振器３０断面図を示す。なお、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４５】
本実施形態において、流通管６０の加熱用管部は、電界の方向（中心軸Ｃ）と略平行な方向に伸延する第１直管６３からなる。そして、流通管６０の温度維持用管部は、第１直管６３から伸延し当該第１直管６３の径より大きな径の直管であり、その内部に液体の流れを乱す阻害物６４ａを収容した第２直管６４からなる。
【００４６】
具体的には、流通管６０は、第１実施形態の直管部６１を上記第１直管６３として利用し、第１実施形態の下流側蛇管部６２に替って第２直管６４を第１直管６３（直管部６１）に接続して構成される。
ここで、第２直管部６４の断面積が第１直管部６３の断面積より小さいと、第２直管６４内の液体の流速が第１直管６３内の流速より高くなってしまう。その結果、温度維持用管部としての第２直管６４内での滞留時間が短くなってしまう。したがって、第２直管６４の内径は、内部に阻害物６４ａを収容したときに流体が流通可能な有効断面積が、第１直管部６３の断面積と略一致、又は、第１直管部６３の断面積より大きくなるように設定する。第２直管６４は、例えば、第１直管６３（直管部６１）の軸線Ｃ’及び中心軸Ｃと一致させて伸延し、一端側が第１直管６３と接続され、他端側は開口して形成されている。上記阻害物６４ａは、上記他端側の開口から投入される。阻害物６４ａが投入された後、第２直管部６４の他端側の開口は比誘電率の低い蓋材６４ｂにより閉塞される。上壁３３側の筒状部材３９に蓋部材６０ａを介して支持される直管６４ｃは、蓋部材６０ａの中央部に形成された貫通孔に嵌挿される。
【００４７】
上記阻害物６４ａは、例えば、同一材料の多数の粒体（球体として示したが、球体以外もあり得る）であり、この粒体により流通管６０内に流れる液体の流れが乱される。この粒体は、第１直管６３及び上壁３３側の筒状部材３９に蓋部材６０ａを介して支持される直管６４ｃの内径より大きなサイズで形成されているため、第２直管６４内に収容支持される。
【００４８】
また、阻害物６４ａは、流通させる液体より低い比誘電率を有する材料から形成され、マイクロ波吸収の少ない（又は吸収の無い）材料、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、フッ素樹脂、石英やホウケイ酸ガラスから形成されている。なお、阻害物６４ａには化学反応のための触媒を担持させてもよい。
【００４９】
第２直管６４内に何も無ければ、この第２直管６４内を流通する液体の流れは層流となるが、この阻害物６４ａが存在することにより、第２直管６４内に乱流が生じる。これにより、液体の撹拌作用が生じ、液体の化学反応が促進される。さらに、阻害物６４ａの比誘電率は、液体の比誘電率と異ならせているため、第２直管６４内の電界分布が一様ではなくなると共に、電界の強さが平均的に減少する。液体へのマイクロ波の吸収は電界の強さの２乗に比例するため、第２直管６４内のマイクロ波の吸収は、第１直管６３内のマイクロ波の吸収に比べて小さくなる。一方、第１直管６３内には阻害物が収容されていないため、電界の分布が乱されることなくかつ、電界の方向と平行に伸延しているため、マイクロ波の吸収は大きい。
【００５０】
かかる構成のマイクロ波装置１００によれば、加熱用管部は、電界の方向と略平行な方向に伸延する第１直管６３（直管部６１）からなり、温度維持用管部は、第１直管６３から伸延し第１直管６３の径より大きな径の直管であり、その内部に液体より低い比誘電率を有して液体の流れを乱す阻害物６４ａを収容した第２直管６４からなる、という構成としたので、阻害物６４ａにより第２直管６４内の電界の強さを、第１直管６３内の電界の強さより小さくすることができる。これにより、第１及び第２実施形態と同様に、加熱用管部では液体を急速に昇温させることができ、温度維持用管部では液体の温度を第１温度以上第２温度以下の温度範囲内に所定の時間の間、維持させることができる。したがって、第１及び第２実施形態と同様に、単位時間当たりの処理量を上げても、液体の温度を所定の温度範囲で維持する時間が短くなることを抑制することができ、十分な収率を得ることができる。
【００５１】
また、上記第１〜第３実施形態では、図３、図５及び図６に示したように、底壁３４側の筒状部材３９’の筒内径は、上壁３３側の筒状部材３９の筒内径と同じ寸法にした場合で説明したが、これに限らず、上壁３３側の筒状部材３９の筒内径より小さい寸法にしてもよい。例えば、底壁３４側の筒状部材３９’の筒内径を、筒状部材３９’内に挿通される直管を嵌挿可能な径まで小さくすることができる。この場合、蓋部材６０ａ’は不要であり、筒状部材３９’の筒内面に流通管６０の端部が直接支持される。
【００５２】
図７は、照射室３２内に発生する電界をシミュレーションした一例である。照射室３２内に第１実施形態の流通管６０を配置させた場合のシミュレーション結果を図７（Ａ）及び図７（Ｃ）に示し、上述したように底壁３４側の筒状部材３９’の筒内径を下流側蛇管部６２側より小さくした場合を図７（Ｂ）及び図７（Ｄ）に示す。なお、計算の簡略化のため、シミュレーションにおいては、流通管６０自体の比誘電率は無視できるほど小さいものとし、下流側蛇管部６２の巻き数は４として計算した。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は液体がアセトニトリル（比誘電率＝３７．５（常温））の場合で、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）は液体がエタノール（比誘電率＝２４．５（常温））の場合のシミュレーション結果である。図７において、横軸が中心軸Ｃの方向の距離、縦軸が中心軸Ｃから半径方向（中心軸に直交する方向）への距離であり、○印は下流側蛇管部６２の蛇管断面を表す。
【００５３】
図７中、おおよそ横方向に表された線が電気力線で、電界の包絡線であり、電界はこの線に沿っている。電気力線や電界は液体（○印）の近傍で僅かながら乱れるが、ほぼ中心軸Ｃに平行な直線になる。すなわち、照射室３２内に発生する電界の方向は、中心軸Ｃに略平行である。図７に示すように、筒状部材３９’の内径が小さい（図７（Ｂ）及び図７（Ｄ））ほど、直管部６１に電界を集中させることができる。また、比誘電率が大きい（図７（Ａ）及び図７（Ｂ））ほど、直管部６１に電界を集中させることができる。したがって、底壁３４側の筒状部材３９’の内径が小さく、液体の比誘電率が大きいほど、直管部６１内の液体をより急速に加熱させることができる。
【００５４】
ところで、流通管６０に流通させる液体は、１種類ではなく様々である。したがって、例えば、ＩＳＭ帯域の共振周波数で所定の液体を加熱処理したあと、比誘電率の異なる別の種類の液体を加熱処理する場合もある。例えば、初めの液体より比誘電率の大きい液体（例えば水）を流通管６０に流通させる場合、空胴共振器３０の共振周波数は初めの共振周波数より低くなって、ＩＳＭ帯域の周波数帯の下限を超えて外れてしまうことがある。一方、初めの液体より比誘電率が小さい液体（例えばトルエン）を流通管６０に流通させる場合、逆に、空胴共振器３０の共振周波数は初めの共振周波数より高くなって、ＩＳＭ帯域の周波数帯の上限を超えて外れてしまうことがある。また、空胴共振器３０のインピーダンスと導波管２０のインピーダンス等との整合が不適切な場合、マイクロ波の反射が多くなりマイクロ波の吸収効率が悪くなる。これらの場合に、好適な第１〜第３実施形態の変形例を、以下に説明する。
【００５５】
上記第１〜第３実施形態では、流通管６０は、筒状部材３９，３９’に蓋部材６０，６０’を介して位置決め支持された場合で説明したが、これに限らず、空胴共振器３０内における位置を調整可能に構成してもよい。具体的には、図示省略するが、空胴共振器３０内における流通管６０の位置を調整可能な位置調整手段を更に備えて構成する。
【００５６】
図８は、空胴共振器３０内における流通管６０の位置調整を説明するための概念図であり、一例として第１実施形態の流通管６０の場合を示す。流通管６０は、位置調整手段（図示省略）により、例えば、直管部６１の軸線Ｃ’（中心軸Ｃ）に沿う軸方向及び軸線Ｃ’と直交する方向（以下、「径方向」という）に移動調整可能な状態で支持されている。
【００５７】
ここで、流通管６０が軸方向に移動すると、直管部６１と下流側蛇管部６２との境界部Ｚ（つまり、加熱用管部と温度維持用管部の境界部）の位置が空胴共振器３０内で上下する。ここで、直管部６１は下流側蛇管部６２と比べて空胴共振器３０の共振周波数を低下させる作用が強い。このため、図８において、境界部Ｚの位置が上側に移動して、空胴共振器３０内における直管部６１の占める割合（構成比率）が増えた場合、空胴共振器３０の共振周波数は低くなり、逆に境界部Ｚの位置が下側に移動して、空胴共振器３０内における直管部６１の占める割合が減る場合、空胴共振器３０の共振周波数は高くなる。
【００５８】
したがって、流通管６０の空胴共振器３０内における軸方向の位置を調整可能に構成することにより、流通させる液体の種類、つまり、比誘電率に応じて、空胴共振器３０の共振周波数をＩＳＭ帯域内に入るように調整することができる。なお、前述したように、マイクロ波は、固体素子を用いた可変周波数発振器１１から出力する構成としたが、上記のように、共振周波数を調整可能に構成した場合は、マイクロ波の発振器はこれに限らない。この場合、マイクロ波の周波数を広範囲に掃引させる必要がないため、マイクロ波の発振器は、電子レンジで用いられるマグネトロン等の周波数の掃引幅の狭いものを用いることもできる。
【００５９】
また、図８に示すように、空胴共振器３０内における流通管６０の径方向の位置及び軸方向の位置を調整可能に構成することにより、空胴共振器３０のインピーダンスを調整することもできる。これにより、インピーダンスを調整して、マイクロ波の反射波が少なくなるようにすることができる。例えば、図８に示すように、軸線Ｃ’及び螺旋中心が中心軸Ｃに対して平行のまま流通管６０全体を径方向にも平行移動できるように位置調整手段を構成して、流通管６０の径方向の位置調整を行う。この場合、上壁側の筒状部材３９及び底壁側の筒状部材３９’は、流通管６０の軸方向の移動及び上記平行移動が可能なように流通管６０を支持するように構成する。
【００６０】
なお、図８に示すように、下流側蛇管部６２の直管部６１との接続箇所と、下流側蛇管部６２の上壁３３側の直管との接続箇所を、中心軸Ｃと合わせた場合で説明したが、これに限らず、中心軸Ｃに対して偏心させてもよい。例えば、図９に示すように、下流側蛇管部６２の直管部６１との接続箇所と、下流側蛇管部６２の上壁３３側の直管との接続箇所を、中心軸Ｃに対して蛇管の巻外径に応じて偏心させた軸線Ｃ’’上にそれぞれ設定してもよい。つまり、下流側蛇管部６２の螺旋中心は中心軸Ｃに合わせ、直管部６１及び上壁３３側の直管は中心軸Ｃに対して偏心させた軸線Ｃ’’に沿って伸延させる。この場合、流通管６０の径方向の位置調整は、図９に示すように、流通管６０を軸線Ｃ’’回りに回転させることにより行うとよい。これにより、流通管６０を平行移動させることなく径方向の位置調整を行うことができるため、流通管６０の両端部を支持する各筒状部材３９、３９’の構造を簡素化することができる。また、流通管６０の径方向の位置調整を両端部の回転により行う構成とした場合、前述した筒状部材３９’の筒内径を直管部６１を嵌挿可能な径まで小さくするという構成を採用することができる。また、流通管６０の位置を調整可能に構成した本変形例は、第１実施形態の流通管６０を例にして説明したが、流通管６０は、第２及び第３実施形態に示した構成のものであってもよい。
【００６１】
図１０は、空胴共振器３０内における加熱用管部（直管部６１）と温度維持用管部（下流側蛇管部６２）の構成比率を変えた場合の、共振周波数の測定結果の一例を示している。空胴共振器３０（照射室３２）の高さＨ（図２参照）は５０ｍｍ、照射室３２の幅方向の寸法Ｌ（図２参照）は７９ｍｍ、直管部６１及び下流側蛇管部６２の管外径は６ｍｍ、内径は３．６ｍｍ、下流側蛇管部６２の巻外径は２０ｍｍ、巻ピッチは１２．５ｍｍとし、下流側蛇管部６２の巻き数は１巻から４巻の４種類の場合で測定した。この測定結果より、流通管６０の全体の長さを一定にして、全体に占める直管部６１の長さの割合を高くするほど、共振周波数は低くなり、直管部６１の長さの割合を低くするほど、共振周波数は高くなることが分かる。このため、空胴共振器３０内における加熱用管部と温度維持用管部の構成比率を変えた流通管６０を複数用意しておき、空胴共振器３０に着脱可能に装着できるようして、空胴共振器３０内における流通管６０の位置を調整可能に構成することで、共振周波数の調整することもできる。この場合、上記位置調整手段を備える必要はない。
【００６２】
上記第１〜第３実施形態及びこれらの変形例では、空胴共振器３０は、図２に示したように、四角柱状空胴の照射室３２を備えて構成された場合で説明したが、これに限らず、図示省略するが、円柱状空胴の照射室を備えて構成するようにしてもよい。図２の照射室３２の寸法Ｌがこの円柱状空胴の照射室の直径に相当する。この場合、照射室が円柱状空胴なので、空胴共振器内に何も入っていなければＴＭ０１０モードの電磁界が励起される。共振するマイクロ波の周波数を２，４５０ＭＨｚとする場合、照射室内に何も無いときの直径Ｌは９３．７ｍｍである。なお、第１実施形態と同様にＬについての±数％程度の誤差が許容される。
【００６３】
また、第１〜第３実施形態及びこれらの変形例における流通管６０は、本発明に係る流通管でもある。これら実施形態の流通管６０によれば、液体の温度を第１温度まで上昇させるための加熱用管部と、当該加熱用管部を流通した液体の温度を、第１温度から当該第１温度より高い第２温度の範囲内に維持するための温度維持用管部とを含む構成としたので、加熱用の流通管構造と温度維持用の流通管構造を別々に構築することができる。したがって、加熱用と温度維持用の流通管構造を適宜構築して、マイクロ波装置１００の照射室３２内に配設すれば、単位時間当たりの処理量を上げても十分な収率を得ることが可能な流通管を提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０・・・・・・マイクロ波発生器
３０・・・・・・空胴共振器
３２・・・・・・照射室（空胴）
３３・・・・・・上壁
３４・・・・・・底壁
３９,３９’・・・筒状部材
６０・・・・・・流通管
６１・・・・・・直管部（加熱用管部）
６１’・・・・・上流側蛇管部（加熱用管部）
６２,６２’・・・下流側蛇管部（温度維持用管部）
６３・・・・・・第１直管（加熱用管部）
６４・・・・・・第２直管（温度維持用管部）
６４ａ・・・・・障害手段
１００・・・・・マイクロ波装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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