(57)【要約】【課題】複数の被加熱物を同時に加熱できるとともに、被加熱物を閉空間に配置しなくても加熱できる加熱装置を提供する。【解決手段】加熱装置１０は、平面導体１１２を有する共振器１１と、平面導体１２２を有する共振器１２と、を備え、平面導体１１２と平面導体１２２とは、間隔をあけて配置され、互いに電磁界結合し、平面導体１１２と平面導体１２２との間に、被加熱物を配置するための空間１３が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面状導体を有する第１共振器と、
第２面状導体を有する第２共振器と、を備え、
前記第１面状導体と前記第２面状導体とは、間隔をあけて配置され、互いに電磁界結合し、
前記第１面状導体と前記第２面状導体との間に、被加熱物を配置するための空間が形成される、加熱装置。
【請求項２】
前記第１共振器は、前記第１面状導体に対向する第１グランド導体を有し、
前記第２共振器は、前記第２面状導体に対向する第２グランド導体を有し、
前記第１グランド導体と前記第２グランド導体とは互いに対向する、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第１グランド導体から前記第２グランド導体に向かう方向において、前記第１面状導体は前記第１グランド導体と前記第２グランド導体との間に配置され、前記第２面状導体は前記第１面状導体と前記第２グランド導体との間に配置される、請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記第１面状導体と前記第２面状導体とは互いに対向する、請求項１から３の何れかに記載の加熱装置。
【請求項５】
前記第２共振器は複数設けられ、
前記第１面状導体の主面の法線の方向から平面視して、前記複数の第２共振器の第２面状導体の位置は前記第１面状導体の位置からずれている、請求項１から３の何れかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記第１共振器および前記第２共振器は複数設けられ、
前記複数の第１共振器の第１面状導体は互いに電磁界結合し、
前記複数の第２共振器の第２面状導体は互いに電磁界結合する、請求項１から５の何れかに記載の加熱装置。
【請求項７】
前記第１面状導体は給電線に接続され、前記第２面状導体は開放される、請求項１から６の何れかに記載の加熱装置。
【請求項８】
前記第１共振器および前記第２共振器は半波長共振器である、請求項１から７の何れかに記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物を電磁界で加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁界を利用した最も一般的な加熱装置は電子レンジである。電子レンジは、日常生活で使用されるとともに、化学実験のような専門的な用途にも使用されている。また、空洞共振器内に被加熱物を挿入して加熱する加熱装置も多数知られている。例えば、特許文献１には、マグネトロンで発生させたマイクロ波を加熱室内に照射することにより、加熱室内の被処理材を加熱するマイクロ波加熱装置が開示されている。特許文献２には、空洞共振器内に発生させた定在波の腹に発熱体を配置することで、空洞共振器内の発熱体を効率良く加熱するマイクロ波加熱装置が開示されている。
【０００３】
また、電磁界を利用した給電方式として、非特許文献１，２に開示されているような電磁界結合型のワイヤレス給電技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０１７６４号公報
【特許文献２】特開２００６−１４００６３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】A. Kurs et. al, “Wireless power transfer via strongly coupledmagnetic resonances”, Science Magazine, 317, pp.83-86, 2007
【非特許文献２】篠原真毅監修、「電界磁界結合型ワイヤレス給電技術  電磁誘導・共鳴送電の理論と応用」、科学技術出版、2014年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
空洞共振器を利用した従来の加熱装置は、基本的に、１つの被加熱物に対してしか加熱を行うことができず、複数の被加熱物を同時に加熱できない。このため、特に化学実験の用途において、試料の加熱に膨大な時間が費やされることになる。
【０００７】
一方、電子レンジのような加熱装置は複数の被加熱物を同時に加熱できる。しかし、そのような加熱装置では、電磁波が漏洩して通信機器や人体に悪影響を与えることを防止するために、電磁波の照射領域を金属で囲む必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、複数の被加熱物を同時に加熱できるとともに、被加熱物を閉空間に配置しなくても加熱できる加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の加熱装置は、第１面状導体を有する第１共振器と、第２面状導体を有する第２共振器と、を備え、前記第１面状導体と前記第２面状導体とは、間隔をあけて配置され、互いに電磁界結合し、前記第１面状導体と前記第２面状導体との間に、被加熱物を配置するための空間が形成される。
【００１０】
この構成では、複数の被加熱物を同時に加熱できる。このため、特に化学実験の用途において実験時間の大幅な短縮が得られる。また、加熱装置外への電磁界の漏洩が少ないため、被加熱物を閉空間に配置しなくても、被加熱物を加熱できる。
【００１１】
また、前記第１共振器は、前記第１面状導体に対向する第１グランド導体を有し、前記第２共振器は、前記第２面状導体に対向する第２グランド導体を有し、前記第１グランド導体と前記第２グランド導体とは互いに対向してもよい。この構成では加熱装置を簡易に実現できる。
【００１２】
また、前記第１グランド導体から前記第２グランド導体に向かう方向において、前記第１面状導体は前記第１グランド導体と前記第２グランド導体との間に配置され、前記第２面状導体は前記第１面状導体と前記第２グランド導体との間に配置されてもよい。
【００１３】
また、前記第１面状導体と前記第２面状導体とは互いに対向してもよい。
【００１４】
また、前記第２共振器は複数設けられ、前記第１面状導体の主面の法線の方向から平面視して、前記複数の第２共振器の第２面状導体の位置は前記第１面状導体の位置からずれていてもよい。この構成では複数の同じ被加熱物を同時に均一に加熱できる。
【００１５】
また、前記第１共振器および前記第２共振器は複数設けられ、前記複数の第１共振器の第１面状導体は互いに電磁界結合し、前記複数の第２共振器の第２面状導体は互いに電磁界結合してもよい。この構成でも複数の同じ被加熱物を同時に均一に加熱できる。
【００１６】
また、前記第１面状導体は給電線に接続され、前記第２面状導体は開放されてもよい。この構成では加熱装置の加熱特性がさらに向上する。
【００１７】
また、前記第１共振器および前記第２共振器は、例えば半波長共振器である。この構成では加熱装置を小型化できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数の被加熱物を同時に加熱できるとともに、被加熱物を閉空間に配置しなくても加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は第１の実施形態に係る加熱装置１０の斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は加熱装置１０の平面図である。図２（Ｂ）は加熱装置１０のＡ１−Ａ１断面図である。
【図３】図３は、試料２２が配置された加熱装置１０の斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は、試料２２が配置された加熱装置１０の平面図である。図４（Ｂ）は、試料２２が配置された加熱装置１０のＡ２−Ａ２断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、加熱装置１０の等価回路３０を示す回路図である。図５（Ｂ）は、等価回路３０を変形して得られる等価回路４０を示す回路図である。図５（Ｃ）は、端子Ｐ１，Ｐ２から等価回路４０側を見た入力インピーダンスＺｉを示す回路図である。
【図６】図６（Ａ）はＳパラメータＳ１１の絶対値のシミュレーション結果を示す図である。図６（Ｂ）はＳパラメータＳ２１の絶対値のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、共振器１１と共振器１２との間の電界分布のシミュレーション結果を示す斜視図である。図７（Ｂ）は、共振器１１と共振器１２との間のポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す断面図である。
【図８】図８は、加熱装置１０の電力特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】図９は、純水の複素比誘電率の実部εｒ′および誘電正接ｔａｎδの温度特性を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように試料２２と誘電体基板１１１，１２１との配置関係を変化させた場合における、ＳパラメータＳ１１の絶対値のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように試料２２と誘電体基板１１１，１２１との配置関係を変化させた場合における、ＳパラメータＳ１１の絶対値のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、試料２２と誘電体基板１１１，１２１との配置関係を説明するための平面図である。図１２（Ｂ）は、試料２２と誘電体基板１１１，１２１との配置関係を説明するための側面図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、加熱装置１０から１００ｍｍ離れた位置における電界分布のシミュレーション結果を示す図である。図１３（Ｂ）は、加熱装置１０から１００ｍｍ離れた位置における磁界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）は第２の実施形態に係る加熱装置５０の平面図である。図１４（Ｂ）は加熱装置５０のＢ−Ｂ断面図である。
【図１５】図１５は、加熱装置１０，５０における試料２２の吸収電力のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）は、加熱装置１０，５０で試料２２を加熱した場合の試料２２の温度の時間変化の実験結果の一例を示す図である。図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示す試料２２の温度の時間変化から推定される試料２２の推定吸収電力の時間変化を示す図である。
【図１７】図１７（Ａ）は、加熱装置１０による加熱時の試料２２の内部の電界分布のシミュレーション結果を示す断面図である。図１７（Ｂ）は、加熱装置５０による加熱時の試料２２の内部の電界分布のシミュレーション結果を示す断面図である。
【図１８】図１８は第３の実施形態に係る加熱装置６０の斜視図である。
【図１９】図１９（Ａ）は加熱装置６０の平面図である。図１９（Ｂ）は加熱装置６０のＣ１−Ｃ１断面図である。
【図２０】図２０は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置６０の斜視図である。
【図２１】図２１（Ａ）は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置６０の平面図である。図２１（Ｂ）は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置６０のＣ２−Ｃ２断面図である。
【図２２】図２２（Ａ）は第３の実施形態の変形例に係る加熱装置７０の平面図である。図２２（Ｂ）は加熱装置７０のＤ−Ｄ断面図である。
【図２３】図２３は、加熱装置６０，７０で試料２２Ａ，２２Ｂを加熱した場合の試料２２Ａ，２２Ｂの温度の時間変化の実験結果の一例を示す図である。
【図２４】図２４は第４の実施形態に係る加熱装置８０の斜視図である。
【図２５】図２５（Ａ）は加熱装置８０の平面図である。図２５（Ｂ）は加熱装置８０のＥ１−Ｅ１断面図である。
【図２６】図２６は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置８０の斜視図である。
【図２７】図２７（Ａ）は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置８０の平面図である。図２７（Ｂ）は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置８０のＥ２−Ｅ２断面図である。
【図２８】図２８は、加熱装置８０の電力特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図２９】図２９は、加熱装置８０で試料２２Ａ，２２Ｂを加熱した場合の試料２２Ａ，２２Ｂの温度および反射電力の時間変化の実験結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点について説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００２１】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る加熱装置１０の斜視図である。図２（Ａ）は加熱装置１０の平面図である。図２（Ｂ）は加熱装置１０のＡ１−Ａ１断面図である。図１および図２（Ａ）では同軸ケーブル１４，１５の図示を省略している。
【００２２】
加熱装置１０は方形平板状の共振器１１，１２を備える。共振器１１は本発明の「第１共振器」の一例である。共振器１２は本発明の「第２共振器」の一例である。共振器１１，１２は、マイクロストリップ構造を有する半波長共振器である。共振器１１と共振器１２とは互いに略同じ構造を有する。共振器１１と共振器１２とは、所定間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。共振器１１，１２には、それぞれ、同軸ケーブル１４，１５が接続されている。加熱装置１０に高周波電力が供給されると、共振器１１と共振器１２とは互いに電磁界結合する。
【００２３】
共振器１１は、誘電体基板１１１、平面導体１１２およびグランド導体１１３を有する。平面導体１１２は本発明の「第１面状導体」の一例である。グランド導体１１３は本発明の「第１グランド導体」の一例である。
【００２４】
誘電体基板１１１およびグランド導体１１３は、それぞれ、方形平板状である。平面導体１１２は矩形平板状である。平面導体１１２の長手方向の寸法は、加熱装置１０に使用される高周波の誘電体基板１１１中の波長の１／２に略等しい。平面導体１１２は誘電体基板１１１の一方主面の略中央に形成されている。グランド導体１１３は誘電体基板１１１の他方主面の略全面に形成されている。平面導体１１２とグランド導体１１３とは誘電体基板１１１を介して互いに対向している。
【００２５】
平面導体１１２には同軸ケーブル１４の内導体１４１が接続されている。内導体１４１は本発明の「給電線」の一例である。内導体１４１は、グランド導体１１３に形成された開口１１４内を通り、次に誘電体基板１１１内を通って、平面導体１１２まで延伸している。平面導体１１２と内導体１４１との接続部は入力端１１５を構成する。入力端１１５は、平面導体１１２の主面の法線の方向から平面視して、平面導体１１２の中心点から平面導体１１２の長手方向に距離Ｄｃｉ離間している。グランド導体１１３には同軸ケーブル１４の外導体１４２が接続されている。平面導体１１２は同軸ケーブル１４の内導体１４１を介して高周波電源（図示せず）に接続される。加熱装置１０に使用される高周波は、例えば２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波であるが、これに限定されない。グランド導体１１３は同軸ケーブル１４の外導体１４２に接続される。加熱装置１０の入力端１１５側において、入力端１１５から加熱装置１０側を見た入力インピーダンスが例えば５０Ωになるように、インピーダンス整合をとる。
【００２６】
共振器１２は、誘電体基板１２１、平面導体１２２およびグランド導体１２３を有する。平面導体１２２は本発明の「第２面状導体」の一例である。グランド導体１２３は本発明の「第２グランド導体」の一例である。
【００２７】
誘電体基板１２１およびグランド導体１２３は、それぞれ、方形平板状である。平面導体１２２は矩形平板状である。平面導体１２２の長手方向の寸法は、加熱装置１０に使用される高周波の誘電体基板１２１中の波長の１／２に略等しい。平面導体１２２は誘電体基板１２１の一方主面の略中央に形成されている。グランド導体１２３は誘電体基板１２１の他方主面の略全面に形成されている。平面導体１２２とグランド導体１２３とは誘電体基板１２１を介して互いに対向している。
【００２８】
平面導体１２２には同軸ケーブル１５の内導体１５１が接続されている。同軸ケーブル１５の内導体１５１は、グランド導体１２３に形成された開口１２４内を通り、次に誘電体基板１２１内を通って、平面導体１２２まで延伸している。平面導体１２２と内導体１５１との接続部は出力端１２５を構成する。出力端１２５は、平面導体１２２の主面の法線の方向から平面視して、平面導体１２２の中心点から平面導体１２２の長手方向に距離Ｄｃо離間している。グランド導体１２３には同軸ケーブル１５の外導体１５２が接続されている。平面導体１２２は、同軸ケーブル１５の内導体１５１を介して、図示されていない負荷（終端器）に接続される。グランド導体１２３は同軸ケーブル１５の外導体１５２に接続される。加熱装置１０の出力端１２５側において、出力端１２５から加熱装置１０側を見た入力インピーダンスが例えば５０Ωになるように、インピーダンス整合をとる。
【００２９】
誘電体基板１１１における平面導体１１２が形成された主面と、誘電体基板１２１における平面導体１２２が形成された主面とは所定間隔を隔てて対向している。誘電体基板１１１と誘電体基板１２１との間隔は、スペーサー（図示せず）により確保されてもよいし、誘電体基板１１１，１２１を支持する支持部材（図示せず）により確保されてもよい。平面導体１１２と平面導体１２２とは所定間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。平面導体１１２と平面導体１２２とは、平面導体１１２の主面の法線の方向から平面視して、略一致している（略完全に重なっている）。平面導体１１２と平面導体１２２との間には、被加熱物を配置するための空間１３が形成されている。加熱装置１０に高周波電力が供給されると、共振器１１の平面導体１１２と共振器１２の平面導体１２２とは電磁界結合する。この電磁界結合では、電界結合の寄与が磁界結合の寄与より大きい。
【００３０】
図３は、試料２２が配置された加熱装置１０の斜視図である。図４（Ａ）は、試料２２が配置された加熱装置１０の平面図である。図４（Ｂ）は、試料２２が配置された加熱装置１０のＡ２−Ａ２断面図である。図３および図４（Ａ）では同軸ケーブル１４，１５の図示を省略している。試料２２は本発明の「被加熱物」の一例である。試料２２は、例えば、水、有機溶媒である。試験管２１内の試料２２は、加熱時に、平面導体１１２と平面導体１２２との間の空間１３に配置される。試験管２１は支持部材（図示せず）により支持される。試料２２の少なくとも一部は平面導体１１２，１２２の長手方向の端付近に配置されることが好ましい。
【００３１】
なお、空間１３には複数の被加熱物が配置されてもよい。例えば、平面導体１１２，１２２の長手方向の一方端に１つの被加熱物が配置され、平面導体１１２，１２２の長手方向の他方端にもう１つの被加熱物が配置されてもよい。また、空間１３に平面導体１１２，１２２の短手方向に沿って複数の被加熱物が配置されてもよい。
【００３２】
加熱装置１０では、高周波電源（図示せず）から同軸ケーブル１４の内導体１４１を介して入力端１１５に高周波電力が供給されると、共振器１１の平面導体１１２と共振器１２の平面導体１２２とが電磁界結合する。この電磁界結合に寄与し、平面導体１１２と平面導体１２２との間の空間１３に生じる電磁界によって、試料２２が加熱される。
【００３３】
図５（Ａ）は、加熱装置１０の等価回路３０を示す回路図である。等価回路３０では、共振器１１と共振器１２との間の電磁界結合を電界結合で近似している。また、等価回路３０では被加熱物の影響を考慮していない。等価回路３０は共振回路３１，３２を備える。共振回路３１，３２を構成する各インダクタは共にインダクタンスＬを有する。共振回路３１，３２を構成する各キャパシタはキャパシタンスＣを有する。共振回路３１，３２を構成する各キャパシタは互いに相互容量Ｃｍで電界結合する。共振回路３１は端子Ｐ１，Ｐ２により高周波電源（図示せず）に接続される。共振回路３２は、インピーダンスＺを有する負荷に接続される。共振回路３１は加熱装置１０の共振器１１の等価回路である。共振回路３２は加熱装置１０の共振器１２の等価回路である。
【００３４】
図５（Ｂ）は、等価回路３０を変形して得られる等価回路４０を示す回路図である。等価回路４０は共振回路４１，４２を備える。共振回路４１，４２を構成する各インダクタは共にインダクタンスＬを有する。共振回路４１，４２を構成する各キャパシタはキャパシタンスＣ−Ｃｍを有する。共振回路４１と共振回路４２とは、キャパシタンスＣｍを有するキャパシタを介して接続されている。
【００３５】
図５（Ｃ）は、端子Ｐ１，Ｐ２から等価回路４０側を見た入力インピーダンスＺｉを示す回路図である。周波数ω＝１／√ＬＣの場合における入力インピーダンスＺｉは１／(ωＣｍ)2Ｚになる。このように、共振より、入力インピーダンスＺｉに対する共振回路３１，３２のキャパシタの影響が消滅する。
【００３６】
次に、下記の加熱装置１０のシミュレーションまたは実験の結果が得られたシミュレーションまたは実験の条件について説明する。但し、下記の加熱装置１０のシミュレーションまたは実験の結果に関して、ここで述べる条件とは異なる条件下でシミュレーションまたは実験を行った場合には、その都度、適用した条件について述べる。なお、以後、ここで述べる条件を基本条件と称する。
【００３７】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すような加熱装置１０の設定パラメータを下記のように設定した。
【００３８】
誘電体基板１１１，１２１のｘ軸方向の寸法          Ｄｓｘ＝１００ｍｍ
誘電体基板１１１，１２１のｙ軸方向の寸法          Ｄｓｙ＝１００ｍｍ
誘電体基板１１１，１２１のｚ軸方向の寸法          Ｄｓｚ＝０．８ｍｍ
平面導体１１２，１２２のｘ軸方向の寸法            Ｄｃｘ＝１０ｍｍ
平面導体１１２，１２２のｙ軸方向の寸法            Ｄｃｙ＝３８．５ｍｍ
誘電体基板１１１と誘電体基板１２１との間の距離    ｈ＝２０ｍｍ
平面導体１１２の中心点と入力端１１５との間の距離  Ｄｃｉ＝８ｍｍ
平面導体１２２の中心点と出力端１２５との間の距離  Ｄｃо＝８ｍｍ
誘電体基板１１１，１２１の複素比誘電率の実部      ２．５３
使用周波数                                        ２．４５ＧＨｚ
ここで、平面導体１１２の短手方向をｘ軸方向とし、平面導体１１２の長手方向をｙ軸方向とし、平面導体１１２の主面の法線の方向をｚ軸方向としている。
【００３９】
また、図３、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、試験管２１内の試料２２を空間１３に配置した。試験管２１の内径Ｒａを１１．８ｍｍとし、試験管２１の外径Ｒｂを１５ｍｍとし、そして、試料２２を４．３ｍＬの純水とした。
【００４０】
図６（Ａ）はＳパラメータＳ１１の絶対値のシミュレーション結果を示す図である。図６（Ｂ）はＳパラメータＳ２１の絶対値のシミュレーション結果を示す図である。ここで、距離Ｄｃｉを様々な値に変化させ、距離Ｄｃоを距離Ｄｃｉと同じ値に変化させた。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。また、入力端１１５側を第１端子対側とし、出力端１２５側を第２端子対側として、Ｓパラメータを計算した。
【００４１】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、ＳパラメータＳ１１，Ｓ２１の絶対値に双峰性が現れている。このことから、共振器１１の平面導体１１２と共振器１２の平面導体１２２とが電磁界結合していることがわかる。
【００４２】
また、使用周波数である２．４５ＧＨｚにおいて、距離Ｄｃｉが長くなるにつれて、ＳパラメータＳ１１の絶対値が小さくなり、ＳパラメータＳ２１の絶対値が大きくなる傾向にある。一方、距離Ｄｃｉが１０ｍｍである場合、ＳパラメータＳ１１の絶対値に双峰性が現れない。このため、距離Ｄｃｉ，Ｄｃоを８ｍｍに定めることが好ましい。
【００４３】
図７（Ａ）は、共振器１１と共振器１２との間の電界分布のシミュレーション結果を示す斜視図である。図７（Ｂ）は、共振器１１と共振器１２との間のポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す断面図である。ここで、加熱装置１０の空間１３に試験管２１および試料２２を配置しなかった。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。図７（Ａ）に示すように、平面導体１１２，１２２の長手方向の端付近で、電界が大きくなる。図７（Ｂ）に示すように、平面導体１１２，１２２の長手方向の端付近で、エネルギーフローが大きくなる。このため、上記のように、平面導体１１２，１２２の長手方向の端付近に被加熱物の少なくとも一部が配置されることが好ましい。
【００４４】
図８は、加熱装置１０の電力特性のシミュレーション結果を示す図である。ここで、図９に示す純水の複素比誘電率の実部εｒ′および誘電正接ｔａｎδを用いた。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。図８において、「試料の吸収電力」は試料２２に吸収される電力である。「反射電力」は入力端１１５で反射される電力である。「透過電力」は入力端１１５側から出力端１２５側に透過する電力である。「漏洩電力」は加熱装置１０から漏洩する電力である。「基板等の吸収電力」は、誘電体基板１１１，１２１および試験管２１に吸収される電力である。図８において、試料の吸収電力、反射電力、透過電力、漏洩電力、および基板等の吸収電力を、入力端１１５に入力された入力電力に対する割合で表している。
【００４５】
試料２２の温度が２０℃の場合、入力電力の約７０％が試料２２に吸収される。試料２２の温度が高くなるにつれて、試料２２の吸収電力が低下する。この低下は、試料２２の温度が変化すると、試料２２の誘電特性が変化し、その結果、インピーダンス整合の状態が変化するために起こる。また、試料２２の温度にかかわらず、漏洩電力の割合は入力電力の２０％以下である。この結果から、加熱時に加熱装置１０の外部に漏洩する電磁界が少ないことがわかる。
【００４６】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように試料２２と誘電体基板１１１，１２１との配置関係を変化させた場合における、ＳパラメータＳ１１の絶対値のシミュレーション結果を示す図である。ここで、試料２２の温度を２０℃に設定した。図１１（Ａ）において、誘電体基板１１１と誘電体基板１２１との間の距離ｈを変化させた。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。また、入力端１１５側を第１端子対側とし、出力端１２５側を第２端子対側として、Ｓパラメータを計算した。
【００４７】
なお、図１２（Ａ）は、試料２２と誘電体基板１１１，１２１との配置関係を説明するための平面図である。図１２（Ｂ）は、試料２２と誘電体基板１１１，１２１との配置関係を説明するための側面図である。図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）では、グランド導体１１３，１２３および同軸ケーブル１４，１５の図示を省略している。
【００４８】
図１０（Ａ）は、基準の配置から試料２２がｘ軸の周りに角度θｘ回転した配置、および、基準の配置から試料２２がｚ軸の周りに角度θｚ回転した配置における、ＳパラメータＳ１１の絶対値を示している。ここで、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように、平面導体１２２の主面の法線の方向から見て平面導体１２２の中心点に一致し、かつ、平面導体１１２および平面導体１２２から等しく離間するように、座標軸の原点Ｏを定めている。図１０（Ａ）に示すように、試料２２がｚ軸の周りに回転した配置におけるＳパラメータＳ１１の絶対値は、基準の配置におけるＳパラメータＳ１１から殆ど変化していない。一方、試料２２がｘ軸の周りに回転した配置におけるＳパラメータＳ１１の絶対値は、基準の配置におけるＳパラメータＳ１１から変化している。
【００４９】
図１０（Ｂ）は、基準の配置から試料２２がｘ軸方向に距離Ｗｘ平行移動した配置、基準の配置から試料２２がｙ軸方向に距離Ｗｙ平行移動した配置、および基準の配置から試料２２がｚ軸方向に距離Ｗｚ平行移動した配置における、ＳパラメータＳ１１の絶対値を示している。図１０（Ｂ）に示すように、試料２２がｘ軸またはｙ軸方向に平行移動した配置におけるＳパラメータＳ１１の絶対値は、基準の配置におけるＳパラメータＳ１１の絶対値から殆ど変化していない。一方、試料２２がｚ軸方向に平行移動した配置におけるＳパラメータＳ１１の絶対値は、基準の配置におけるＳパラメータＳ１１の絶対値から変化している。
【００５０】
図１１（Ａ）は、誘電体基板１１１と誘電体基板１２１との間の距離ｈを変化させた場合のＳパラメータＳ１１の絶対値を示している。図１１（Ａ）に示すように、距離ｈが基準値から変化すると、ＳパラメータＳ１１の絶対値が変化している。
【００５１】
図１１（Ｂ）は、誘電体基板１２１がｘ軸方向に距離Ｓｕｂｘ平行移動した配置、および、誘電体基板１２１がｙ軸方向に距離Ｓｕｂｙ平行移動した配置における、ＳパラメータＳ１１の絶対値を示している。図１１（Ｂ）に示すように、誘電体基板１２１がｘ軸およびｙ軸方向に平行移動した配置におけるＳパラメータＳ１１の絶対値は、基準の配置におけるＳパラメータＳ１１の絶対値から殆ど変化していない。
【００５２】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、ＳパラメータＳ１１の絶対値は、試料２２および誘電体基板１１１，１２１の配置のｘ，ｙ軸方向のずれに殆ど影響されないが、試料２２および誘電体基板１１１，１２１の配置のｚ軸方向のずれに影響される。これは、試料２２が平面導体１１２または１２２に近づくことで、インピーダンス整合の状態が変化するために生じる。このため、加熱時に被加熱物を支持する支持部材は、ｚ軸方向において被加熱物を正確に配置できるものであることが好ましい。
【００５３】
図１３（Ａ）は、加熱装置１０から１００ｍｍ離れた位置における電界分布のシミュレーション結果を示す図である。図１３（Ｂ）は、加熱装置１０から１００ｍｍ離れた位置における磁界分布のシミュレーション結果を示す図である。ここで、加熱装置１０に３０Ｗの入力電力を入力し、試料２２の温度を８０℃に設定した。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。
【００５４】
図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、加熱装置１０から１００ｍｍ離れた位置において、電界の大きさは１３７Ｖ／ｍ以下であり、磁界の大きさは０．３６５Ａ／ｍ以下である。このため、加熱装置１０は、入力電力が３０Ｗ以下の場合、電波防護指針に規定された管理指針を満たす。
【００５５】
第１の実施形態では、共振器１１と共振器１２とを対向するように配置し、共振器１１と共振器１２とを電磁界結合させ、そして、共振器１１と共振器１２との間に被加熱物を配置する。これにより、被加熱物を電磁界で加熱できる。
【００５６】
また、共振器１１と共振器１２との間に複数の被加熱物を配置することで、複数の被加熱物を同時に加熱できる。このため、特に化学実験の用途において実験時間の大幅な短縮が得られる。このように、加熱装置１０は、特に化学実験の用途として有効であり、複数かつ少量の被加熱物を同時に加熱する装置としての利用が期待される。
【００５７】
また、加熱装置１０の外部への電磁界の漏洩が少ないため、被加熱物を閉空間に配置しなくても、被加熱物を加熱できる。このため、例えば、共振器１１と共振器１２との間に被加熱物を順次通すことで、複数の被加熱物を連続的に加熱できる。従って、加熱装置１０は流れ作業の用途に有効である。また、平面導体１１２と平面導体１２２との間の空間１３より被加熱物が大きい場合でも、平面導体１１２と平面導体１２２との間に被加熱物の一部分を配置することで、被加熱物のその一部分を加熱できる。
【００５８】
また、共振器１１と共振器１２との電磁界結合において電界結合の寄与が大きい。このため、被加熱物が誘電体である場合に、被加熱物による電力の吸収効率が高い。従って、水、有機溶媒のような誘電体を電力効率良く加熱できる。
【００５９】
《第２の実施形態》
図１４（Ａ）は第２の実施形態に係る加熱装置５０の平面図である。図１４（Ｂ）は加熱装置５０のＢ−Ｂ断面図である。加熱装置５０では、平面導体１２２に同軸ケーブルの内導体が接続されていない。即ち、平面導体１２２は開放されている。
【００６０】
図１５は、加熱装置１０，５０における試料２２の吸収電力のシミュレーション結果を示す図である。ここで、図９に示す純水の複素比誘電率の実部εｒ′および誘電正接ｔａｎδを用いた。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。図１５において、試料２２の吸収電力は、入力端１１５に入力された入力電力に対する割合で表されている。加熱装置５０では、加熱装置１０に比べて、試料２２に吸収される吸収電力の割合が向上している。
【００６１】
図１６（Ａ）は、加熱装置１０，５０で試料２２を加熱した場合の試料２２の温度の時間変化の実験結果の一例を示す図である。ここで、加熱装置１０，５０に入力する入力電力を１０Ｗに設定した。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。加熱装置５０では、加熱装置１０に比べて、加熱特性が向上している。また、加熱装置５０では、試料２２の温度が５分で８０℃以上（雰囲気温度からの温度差５５Ｋ以上）に上昇している。
【００６２】
図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示す試料２２の温度の時間変化から推定される試料２２の推定吸収電力の時間変化を示す図である。ここで、Ｐｅｓｔ＝ｍｃ（ｄＴ／ｄｔ）＋ｈＳ（Ｔ−Ｔ0）＋εσｓＳ（Ｔ4−Ｔ04）を用いて、試料２２の推定吸収電力を計算した。上記の式の各変数または定数は下記のように定義されている。
【００６３】
推定吸収電力                    Ｐｅｓｔ
試料温度                        Ｔ
試料質量                        ｍ＝４．３ｇ
試料比熱                        ｃ＝４．１７Ｊ／ｇ／Ｋ
試料表面積                      Ｓ＝１．７４×１０-3ｍ2
熱伝達率                        ｈ＝４．６Ｗ／ｍ２／Ｋ
雰囲気温度                      Ｔ0＝３００Ｋ
シュテファン＝ボルツマン定数    σｓ＝５．６７×１０-8Ｗ／ｍ2／Ｋ4
放射係数                        ε＝０．９６
また、上記の式において、簡単のため、試験管２１からの放熱および伝熱は考慮されていない。
【００６４】
加熱装置５０では、試料２２の温度が低温の場合、入力電力の約９０％が試料２２に吸収されている。また、図１６（Ｂ）に示す結果からも、加熱装置５０では、加熱装置１０に比べて、加熱特性が向上していることがわかる。なお、図１５に示すシミュレーション結果と、図１６（Ｂ）に示す実験結果との間に幾分誤差が生じているが、これらの結果は同じ傾向を示している。
【００６５】
図１７（Ａ）は、加熱装置１０による加熱時の試料２２の内部の電界分布のシミュレーション結果を示す断面図である。図１７（Ｂ）は、加熱装置５０による加熱時の試料２２の内部の電界分布のシミュレーション結果を示す断面図である。ここで、試料２２の温度を２５℃に設定した。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）では、試料２２の内部の電界の振幅が最大になるときの電界分布を示している。
【００６６】
図１７（Ａ）に示すように、出力端１２５がインピーダンス整合されている場合でも、出力端１２５から試料２２側への反射が１０％程度発生するため、定在波が立つ。図１７（Ｂ）に示すように、平面導体１２２が開放されている場合、透過電力が存在しないため、より大きな定在波が立つ。この傾向は加熱装置５０の加熱効率の上昇に寄与している。
【００６７】
このように、第２の実施形態に係る加熱装置５０では、平面導体１２２が開放されることで、加熱特性がさらに向上する。
【００６８】
《第３の実施形態》
図１８は第３の実施形態に係る加熱装置６０の斜視図である。図１９（Ａ）は加熱装置６０の平面図である。図１９（Ｂ）は加熱装置６０のＣ１−Ｃ１断面図である。
【００６９】
加熱装置６０は共振器６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを備える。共振器６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、マイクロストリップ構造を有する半波長共振器である。共振器６１Ａと共振器６２Ａとは所定間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。共振器６１Ｂと共振器６２Ｂとは所定間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。共振器６１Ｃと共振器６２Ｃとは所定間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。即ち、加熱装置６０には、共振器から構成される対が３つ設けられている。なお、共振器から構成される対は３つ以上設けられてもよい。
【００７０】
加熱装置６０は、誘電体基板１１１、平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃおよびグランド導体１１３を備える。共振器６１Ａ，６１Ｂ、６１Ｃは、それぞれ、平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ,１１２Ｃが誘電体基板１１１を介してグランド導体１１３と対向することにより形成される。共振器６１Ａ，６１Ｂ、６１Ｃは誘電体基板１１１およびグランド導体１１３を共用している。
【００７１】
平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、矩形平板状であり、互いに略同一形状である。平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは誘電体基板１１１の一方主面に形成され、グランド導体１１３は誘電体基板１１１の他方主面に形成されている。平面導体１１２Ｃは誘電体基板１１１の上記主面の略中央に配置されている。平面導体１１２Ａは平面導体１１２Ｃの短手方向の一方側に所定間隔を隔てて配置され、平面導体１１２Ｂは平面導体１１２Ｃの短手方向の他方側に所定間隔を隔てて配置されている。平面導体１１２Ａと平面導体１１２Ｃとの間の距離は、平面導体１１２Ｂと平面導体１１２Ｃとの間の距離に略等しい。換言すると、平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは平面導体１１２Ｃの短手方向に沿って整列している。平面導体１１２Ｃには同軸ケーブル１４の内導体１４１が接続されている。平面導体１１２Ｃと内導体１４１との接続部は入力端１１５を構成する。なお、入力端は複数設けられてもよい。例えば、平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃのそれぞれに入力端が設けられてもよい。
【００７２】
加熱装置６０は、誘電体基板１２１、平面導体１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃおよびグランド導体１２３を備える。共振器６２Ａ，６２Ｂ、６２Ｃは、それぞれ、平面導体１２２Ａ，１２２Ｂ,１２２Ｃが誘電体基板１２１を介してグランド導体１２３と対向することにより形成される。共振器６２Ａ，６２Ｂ、６２Ｃは誘電体基板１２１およびグランド導体１２３を共用している。
【００７３】
平面導体１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃは、矩形平板状であり、互いに略同一形状である。平面導体１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃは誘電体基板１２１の一方主面に形成され、グランド導体１２３は誘電体基板１２１の他方主面に形成されている。平面導体１２２Ｃは誘電体基板１２１の上記主面の略中央に配置されている。平面導体１２２Ａは平面導体１２２Ｃの短手方向の一方側に所定間隔を隔てて配置され、平面導体１２２Ｂは平面導体１２２Ｃの短手方向の他方側に所定間隔を隔てて配置されている。平面導体１２２Ａと平面導体１２２Ｃとの間の距離は、平面導体１２２Ｂと平面導体１２２Ｃとの間の距離に略等しい。換言すると、平面導体１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃは平面導体１２２Ｃの短手方向に沿って整列している。平面導体１２２Ｃには同軸ケーブル１５の内導体１５１が接続されている。平面導体１２２Ｃと内導体１５１との接続部は出力端１２５を構成する。なお、出力端は複数設けられてもよい。例えば、平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃのそれぞれに入力端が設けられたことに対応して、平面導体１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃのそれぞれに出力端が設けられてもよい。
【００７４】
平面導体１１２Ａと平面導体１２２Ａとは所定間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。平面導体１１２Ａと平面導体１２２Ａとの間には、被加熱物を配置するための空間１３Ａが形成されている。平面導体１１２Ｂと平面導体１２２Ｂとは所定間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。平面導体１１２Ｂと平面導体１２２Ｂとの間には、被加熱物を配置するための空間１３Ｂが形成されている。平面導体１１２Ｃと平面導体１２２Ｃとは所定間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。加熱装置６０に高周波電力が供給されると、共振器６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃは互いに電磁界結合する。
【００７５】
図２０は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置６０の斜視図である。図２１（Ａ）は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置６０の平面図である。図２１（Ｂ）は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置６０のＣ２−Ｃ２断面図である。試験管２１Ａ内の試料２２Ａは、加熱時に、平面導体１１２Ａと平面導体１２２Ａとの間の空間１３Ａに配置される。試験管２１Ｂ内の試料２２Ｂは、加熱時に、平面導体１１２Ｂと平面導体１２２Ｂとの間の空間１３Ｂに配置される。試験管２１Ａ，２１Ｂは支持部材（図示せず）により支持される。
【００７６】
加熱装置６０では、高周波電源（図示せず）から入力端１１５に高周波電力が供給されると、共振器６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃは互いに電磁界結合する。平面導体１１２Ａと平面導体１２２Ａとの間の空間１３Ａに生じる電磁界によって、試料２２Ａが加熱される。平面導体１１２Ｂと平面導体１２２Ｂとの間の空間１３Ｂに生じる電磁界によって、試料２２Ｂが加熱される。
【００７７】
図２２（Ａ）は第３の実施形態の変形例に係る加熱装置７０の平面図である。図２２（Ｂ）は加熱装置７０のＤ−Ｄ断面図である。加熱装置７０では、平面導体１２２Ｃに同軸ケーブルの内導体が接続されず、平面導体１２２Ｃが開放されている。加熱装置７０の他の構成は加熱装置６０の構成と同様である。
【００７８】
図２３は、加熱装置６０，７０で試料２２Ａ，２２Ｂを加熱した場合の試料２２Ａ，２２Ｂの温度の時間変化の実験結果の一例を示す図である。ここで、加熱装置６０，７０に入力する入力電力を１０Ｗに設定した。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。図２３に示すように、加熱装置６０，７０のどちらの場合でも、試料２２Ａ，２２Ｂは互いに略均一に加熱されている。
【００７９】
第３の実施形態では、加熱装置６０の構造の対称性から、空間１３Ａ，１３Ｂに生じる電磁界の分布が互いに略同じになる。このため、空間１３Ａ，１３Ｂに配置される互いに同じ被加熱物は略等しい電力を吸収する。従って、複数の同じ被加熱物を同時に均一に加熱できる。
【００８０】
《第４の実施形態》
図２４は第４の実施形態に係る加熱装置８０の斜視図である。図２５（Ａ）は加熱装置８０の平面図である。図２５（Ｂ）は加熱装置８０のＥ１−Ｅ１断面図である。
【００８１】
加熱装置８０は、第２の実施形態の変形例に係る加熱装置７０から平面導体１１２Ａ，１１２Ｂ，１２２Ｃを除いた構成と略同様である。加熱装置８０は、共振器８１，８２Ａ，８２Ｂを備える。共振器８１，８２Ａ，８２Ｂは、マイクロストリップ構造を有する半波長共振器である。共振器８１と共振器８２Ａ，８２Ｂとは、共振器８１の主面の法線の方向において所定間隔を隔てて配置されている。共振器８２Ａと共振器８２Ｂとは、共振器８１の主面に平行な方向において所定間隔を隔てて配置されている。共振器８１は、共振器８１の主面の法線の方向から平面視して、共振器８２Ａと共振器８２Ｂとの間に配置されている。
【００８２】
加熱装置８０は、誘電体基板１１１と、誘電体基板１１１の一方主面に形成された箔状の平面導体１１２と、誘電体基板１１１の他方主面に形成された箔状のグランド導体１１３とを備える。共振器８１は、平面導体１１２が誘電体基板１１１を介してグランド導体１１３と対向することにより形成される。平面導体１１２と同軸ケーブル１４の内導体１４１との接続部は入力端１１５を構成する。
【００８３】
加熱装置８０は、誘電体基板１２１と、誘電体基板１２１の一方主面に形成された箔状の平面導体１２２Ａ，１２２Ｂと、誘電体基板１２１の他方主面に形成された箔状のグランド導体１２３とを備える。共振器８２Ａ，８２Ｂは、それぞれ、平面導体１２２Ａ，１２２Ｂが誘電体基板１２１を介してグランド導体１２３と対向することにより形成される。共振器８２Ａ，８２Ｂは、誘電体基板１２１およびグランド導体１２３を共用している。平面導体１２２Ａ，１２２Ｂは、同軸ケーブルの内導体に接続されておらず、開放されている。
【００８４】
誘電体基板１１１における平面導体１１２が形成された主面と、誘電体基板１２１における平面導体１２２Ａ，１２２Ｂが形成された主面とは所定間隔を隔てて対向している。換言すると、グランド導体１１３とグランド導体１２３とは所定間隔を隔てて対向している。グランド導体１１３からグランド導体１２３に向かう方向において、平面導体１１２はグランド導体１１３とグランド導体１２３との間に配置され、平面導体１２２Ａ，１１２Ｂは平面導体１１２とグランド導体１２３との間に配置されている。
【００８５】
平面導体１１２の主面の法線の方向から平面視して、複数の共振器８２Ａ，８２Ｂの平面導体１２２Ａ，１２２Ｂの位置は共振器８１の平面導体１１２の位置からずれている。平面導体１１２は、平面導体１１２の主面の法線の方向から平面視して、平面導体１２２Ａと平面導体１２２Ｂとの間に配置され、平面導体１２２Ａ，１２２Ｂと重なっていない。
【００８６】
平面導体１１２と平面導体１２２Ａとの間には、被加熱物を配置するための空間８３Ａが形成されている。平面導体１１２と平面導体１２２Ｂとの間には、被加熱物を配置するための空間８３Ｂが形成されている。加熱装置８０に高周波電力が供給されると、共振器８１，８２Ａ，８２Ｂの平面導体１１２，１２２Ａ，１２２Ｂは互いに電磁界結合する。
【００８７】
図２６は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置８０の斜視図である。図２７（Ａ）は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置８０の平面図である。図２７（Ｂ）は、試料２２Ａ，２２Ｂが配置された加熱装置８０のＥ２−Ｅ２断面図である。試験管２１Ａ内の試料２２Ａは、加熱時に、平面導体１１２と平面導体１２２Ａとの間の空間８３Ａに配置される。試験管２１Ｂ内の試料２２Ｂは、加熱時に、平面導体１１２と平面導体１２２Ｂとの間の空間８３Ｂに配置される。
【００８８】
図２８は、加熱装置８０の電力特性のシミュレーション結果を示す図である。ここで、図９に示す純水の複素比誘電率の実部εｒ′および誘電正接ｔａｎδを用いた。平面導体１１２，１２２Ａ，１２２Ｂのｙ軸方向の寸法Ｄｃｙを４０ｍｍに設定した。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。図２８において、「試料の吸収電力」は試料２２Ａ，２２Ｂに吸収される電力である。「反射電力」は入力端１１５で反射される電力である。「漏洩電力」は加熱装置８０から漏洩する電力である。「基板等の吸収電力」は、誘電体基板１１１，１２１および試験管２１Ａ，２１Ｂに吸収される電力である。図２８において、試料の吸収電力、反射電力、漏洩電力、および基板等の吸収電力を、入力端１１５に入力された入力電力に対する割合で表している。
【００８９】
試料２２Ａ，２２Ｂの温度が５０℃のとき、試料２２Ａ，２２Ｂの吸収電力が大きくなり、入力電力の約８６％が試料２２Ａ，２２Ｂに吸収される。このため、図２９の実験結果にも示されるように、試料２２Ａ，２２Ｂの温度が５０℃のとき、加熱速度が上昇する。試料２２Ａ，２２Ｂの温度が５０℃のとき、反射電力は入力電力の約８％まで抑制される。また、試料２２Ａ，２２Ｂの温度にかかわらず、漏洩電力の割合は入力電力の４％以下に抑制される。
【００９０】
図２９は、加熱装置８０で試料２２Ａ，２２Ｂを加熱した場合の試料２２Ａ，２２Ｂの温度および反射電力の時間変化の実験結果の一例を示す図である。ここで、平面導体１１２，１２２Ａ，１２２Ｂのｙ軸方向の寸法Ｄｃｙを４０ｍｍに設定した。加熱装置８０に入力する入力電力を１０Ｗに設定した。他の条件については上記基本条件と同様に設定した。
【００９１】
試料２２Ａの温度変化と試料２２Ｂの温度変化とは略一致しており、試料２２Ａ，２２Ｂは互いに略均一に加熱されている。また、試料２２Ａ，２２Ｂの温度が５０℃付近のとき、加熱速度が上昇することが実験でも示された。試料２２Ａ，２２Ｂの温度が５０℃付近のとき、反射電力が入力電力の約８％まで抑制されることが実験でも示された。
【００９２】
第４の実施形態では、第３の実施形態と比較して、被加熱物による高周波電力の吸収効率が向上する。また、第３の実施形態と比較して、より高い精度で複数の同じ被加熱物を同時に均一に加熱できる。また、第３の実施形態と比較して、共振器の数を減らしても、また共振器が対をなさなくても、複数の被加熱物を加熱できる。
【００９３】
なお、上記の実施形態では、マイクロストリップ構造の半波長共振器を例示したが、共振器の構造はこれに限定されない。例えば、上記の共振器を構成する誘電体基板は必須ではない。換言すると、誘電体基板を空気で置き換えることで上記の共振器の構造を変更してもよい。
【００９４】
また、上記の実施形態では、平面導体を有する共振器を例示したが、共振器は、上記の平面導体に代えて、曲面状の導体、屈曲された平面導体などを有してもよい。また、共振器は、上記の平面導体に代えて、面状部分とそれ以外の部分とが一体的に形成されてなる導体を有してもよい。この場合、当該導体の面状部分が本発明の「面状導体」に相当する。また、上記の実施形態では、平板状のグランド導体および誘電体基板を例示したが、グランド導体および誘電体基板は、曲面状でもよいし、屈曲していてもよい。
【００９５】
また、第１から第３の実施形態では、被加熱物を配置するための空間を挟む平面導体が互いに真正面で対向する例を示したが、当該平面導体は互いにずれていてもよい。特に、第３の実施形態で当該平面導体を互いにずらした構成は、部分的に第４の実施形態と同様の構成を有するので、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
最後に、上記の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９７】
１０，５０，６０，７０，８０…加熱装置
１１，１２，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，８１，８２Ａ，８２Ｂ…共振器
１３，１３Ａ，１３Ｂ，８３Ａ，８３Ｂ…空間
１４，１５…同軸ケーブル
２１，２１Ａ，２１Ｂ…試験管
２２，２２Ａ，２２Ｂ…試料
３０，４０…等価回路
３１,３２，４１，４２…共振回路
１１１，１２１…誘電体基板
１１２，１２２，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ…平面導体
１１３，１２３…グランド導体
１１４，１２４…開口
１１５…入力端
１２５…出力端
１４１，１５１…内導体
１４２，１５２…外導体
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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