(57)【要約】【課題】より多くの被処理物を効率よく加熱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。【解決手段】本発明に係るマイクロ波加熱装置は、被処理物を保持するためのドラムと、前記ドラム内にマイクロ波を照射するマイクロ波照射器と、前記ドラムを回転させる回転装置と、前記被処理物の温度、重さ、若しくは色、又は排気ガスの成分のいずれかの情報を取得するセンサと、前記ドラムの回転軸の仰角を変化させる変化機構と、予め設定した情報が前記センサから出力された場合に、前記仰角が水平に近づくように前記変化機構を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2015031403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を保持するためのドラムと、
前記ドラム内にマイクロ波を照射するマイクロ波照射器と、
前記ドラムを回転させる回転装置と、
前記被処理物の温度、重さ、若しくは色、又は排気ガスの成分のいずれかの情報を取得するセンサと、
前記ドラムの回転軸の仰角を変化させる変化機構と、
予め設定した情報が前記センサから出力された場合に、前記仰角が水平に近づくように前記変化機構を制御する制御部と、を備えることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記センサは、前記被処理物の温度を測定し、
前記制御部は、前記被処理物の温度が予め設定した温度以上になった場合に前記仰角が水平に近づくように前記変化機構を制御する、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記被処理物の温度が４００℃以上になった場合に前記仰角が水平に近づくように前記変化機構を制御する、請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記センサは、前記排気ガスに含まれる水分を測定し、
前記制御部は、前記センサで測定された水分が予め設定した値よりも少ない場合に、前記仰角が水平に近づくように前記変化機構を制御する、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記仰角は、Ａ以上Ｂ以下の角度に可変し、
Ａは３０°以上４５°以下、Ｂは３１°以上９０°以下であり、かつ、ＡよりもＢが大である、請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
所定の仰角を有する回転軸を中心にドラムを回転させることで攪拌される被処理物をマイクロ波で加熱するマイクロ波加熱方法であって、
前記被処理物の温度、重さ、若しくは色、又は排気ガスの成分のいずれかの情報を取得し、
予め設定した情報が取得された場合に、前記所定の仰角を水平に近づける、ことを特徴とするマイクロ波加熱方法。
【請求項７】
前記情報は、前記被処理物の温度の情報であり、
前記被処理物の温度が予め設定した温度以上になった場合に前記所定の仰角を水平に近づける、請求項６に記載のマイクロ波加熱方法。
【請求項８】
前記被処理物は水とシリコンとを含み、
前記被処理物の温度が４００℃以上になった場合に前記所定の仰角を水平に近づける、請求項７に記載のマイクロ波加熱方法。
【請求項９】
前記情報は、前記排気ガスに含まれる水分の情報であり、
前記排気ガスに含まれる水分が、予め設定した値よりも少ない場合に、前記所定の傾斜角を水平に近づける、請求項６に記載のマイクロ波加熱方法。
【請求項１０】
前記被処理物は、水と、第１物質と、第２物質とを含み、
前記第１物質は、極性物質、誘電体損失角Ｔａｎ  δが０．０１以上の物質、または導電率が１０−２以上１０４以下の物質のいずれかであり、
前記第２物質は、極性物質、誘電体損失角Ｔａｎ  δが０．０１以上の物質、または導電率が１０−２以上１０４以下の物質のいずれとも異なる、請求項６〜９のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波加熱装置およびマイクロ波加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波加熱技術は、食品を温める技術として発展している。マイクロ波加熱の特徴は、赤外線、熱風などによる一般的な加熱と比べると
・マイクロ波を吸収しやすい材料を選択的に加熱できる。  
・直接材料を加熱するため、加熱効率が良く、加熱時間が短い。
などの特徴を有している。
【０００３】
ここで、マイクロ波加熱装置の一例を説明する（例えば、特許文献１参照）。図５は、特許文献１に記載のマイクロ波加熱装置の構成を示す説明図である。マイクロ波の照射室４の中に円筒状の筒体５が設置されている。ホッパー１、バルブ２、シュート３を介して被処理物ａを筒体５の開口２１側の一方向から供給し、筒体５を回転させながら、導波管６を介してマイクロ波発振器７からマイクロ波を照射することで、被処理物ａの加熱を行う。開口２１にはこぼれ止め１５が設けられ、照射室４には、スターラー１３及び排気ファン１４が設けられている。筒体５の他方の開口２２からバルブ８、排出口９を介して被処理物ａが排出される。照射室４の被処理物ａの供給側の底部にジャッキボルト１６が設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２５１１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の装置では、大量の被処理物を投入することは可能であるが、被処理物に水分またはアルコールや油類などの溶媒成分が多く含まれる場合において、これらの溶媒成分はマイクロ波の吸収効率が高いため、照射されるマイクロ波の殆どが溶媒成分に吸収されている。このため、被処理物の投入部分でマイクロ波のエネルギの大部分が消費されてしまい、筒体の途中から後半にかけて、被処理物にマイクロ波が殆ど作用せずにあまり加熱できない。すなわち、特許文献１の装置では、大量の被処理物を効率よく加熱することができないという問題を有する。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するもので、マイクロ波吸収性の良い溶媒成分を含む被処理物であっても、より多くの被処理物を効率よく加熱できるマイクロ波加熱装置およびマイクロ波加熱方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、被処理物を保持するためのドラムと、前記ドラム内にマイクロ波を照射するマイクロ波照射器と、前記ドラムを回転させる回転装置と、前記被処理物の温度、重さ、若しくは色、又は排気ガスの成分のいずれかの情報を取得するセンサと、前記ドラムの回転軸の仰角を変化させる変化機構と、予め設定した情報が前記センサから出力された場合に、前記仰角が水平に近づくように前記変化機構を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のマイクロ波加熱方法は、所定の仰角を有する回転軸を中心にドラムを回転させることで攪拌される被処理物をマイクロ波で加熱するマイクロ波加熱方法であって、前記被処理物の温度、重さ、若しくは色、又は排気ガスの成分のいずれかの情報を取得し、予め設定した情報が取得された場合に、前記所定の仰角を水平に近づける、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この構成によれば、所定の条件を満たした場合にドラムの回転軸の仰角を水平に近づけることで、より多くの被処理物を導入可能としつつ、被処理物を効率的に攪拌して高効率な加熱を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るシリコンリサイクルを示す工程図
【図２】実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の模式図
【図３】実施の形態１に係るシリコンスラッジをマイクロ波加熱装置で処理したときの温度変化の一例を示す図
【図４】実施の形態１に係るマイクロ波加熱方法を説明するためのフローチャート
【図５】従来例たる特許文献１に記載のマイクロ波加熱装置の構成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
太陽電池用シリコンウェハの製造工程の副産物として、シリコンと水と炭素との混合物であるシリコンスラッジが生成される。シリコンはマイクロ波を吸収しにくい材料であり、水と炭素はマイクロ波を吸収しやすい材料である。本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を吸収しにくい材料への酸化を抑制しつつ、マイクロ波を吸収しやすい材料のみを加熱できる。以下、本マイクロ波加熱装置について、シリコンスラッジからリサイクル用シリコンを得る工程に適用する例を用いて説明する。
【００１３】
まず、太陽電池用シリコンのウェハ製造工程について図１を用いて説明する。最初に、シリコン材料準備工程（Ｓ１１０）にて不純物の少ない初期シリコンを準備し、次に、インゴット作製工程（Ｓ１２０）にてインゴットを作製する。作製されたインゴットをシリコンインゴット加工・接着工程（Ｓ１３０）で加工し、ビーム材に接着固定する。ビーム材に接着固定されたインゴットをスライス加工工程（Ｓ１４０）でワイヤーソーを用いてスライス加工する。その後、ウェハ洗浄工程（Ｓ１５０）を経て太陽電池用シリコンウェハが製造される。
【００１４】
次にシリコンリサイクル工程（Ｓ２００）を説明する。シリコンリサイクル工程（Ｓ２００）とは、スライス加工工程（Ｓ１４０）で副産物として生成されたシリコンスラッジを、回収工程（Ｓ２１０）にて回収し、炭素・水分除去工程（Ｓ２２０）、溶融・凝固工程（Ｓ２３０）を経て、リサイクル用シリコンを作製し、インゴット作製工程（Ｓ１２０）に戻す一連の工程である。
【００１５】
スライス加工工程（Ｓ１４０）では、インゴットを加工するときに発生するシリコンの切り屑が、インゴットを接着させたビーム材料や、クーラント（有機系）を含む水または油の溶媒と混ざってシリコンスラッジとして大量に排出される。このシリコンスラッジを回収工程（Ｓ２１０）にて回収する。このシリコンスラッジには、水や残留クーラント成分の有機炭素成分やビーム材の材料であるグラファイト、ダイヤモンドワイヤーソーの砥粒などの残留物である無機炭素成分が含まれる。
【００１６】
回収したシリコンスラッジを被処理物として本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置に導入して、数分から数十分程度の加熱処理を行うことで炭素・水除去工程（Ｓ２２０）を実施する。
【００１７】
ここで、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置の詳細について図２を用いて説明する。
【００１８】
マイクロ波加熱装置１００は、マイクロ波発生器３００、チューナ３１０、導波管３２０、金属チャンバ３３０、被処理物（シリコンスラッジ３６０）を保持するためのドラム３５０、ドラム３５０の回転装置である回転機構３４０、シリコンスラッジ３６０を攪拌するための攪拌フィン３７０を備える。さらに、マイクロ波加熱装置１００は、金属チャンバ３３０に空気またはガスを取入れる吸気口４００と、排気する排気口４１０、温度を測定する放射温度計４２０を備える。
【００１９】
金属チャンバ３３０の内部には、回転機構３４０を有する耐熱性の金属で作製されたドラム３５０が設置されている。金属チャンバ３３０の外側には、ドラム３５０の回転軸を任意の傾斜角度に可変とする傾斜機構５００（変化機構）が設けられている。この傾斜機構５００は、駆動モータと歯車とを具備する。
【００２０】
ここで、傾斜機構５００を設ける理由について説明する。
【００２１】
被処理物には水、アルコール又は油等の溶媒成分が含まれており、これらの溶媒成分はマイクロ波加熱で蒸発し、被処理物から除去される。このため、これらの溶媒成分が除去される分、加熱後の被処理物の体積は加熱前に比べて減少する。また、水等の溶媒成分は、マイクロ波の吸収性が高く、優先的に加熱される。すなわち、加熱を開始すると、最初に水等の溶媒成分が蒸発することで、被処理物の体積が減少する。そこで、本実施の形態において、最終的（加熱後）に得られる被処理物の量を最大化するために、被処理物の投入時には、ドラム３５０の回転軸の傾斜角を水平に対して大きく設け（仰角を大きく設け）、水等の溶媒成分が蒸発した後にドラム３５０の回転軸の仰角を水平に近づける。最初に仰角を大きく設けることで、より多くの被処理物を導入できる。そして、水等を蒸発させた後に、ドラム３５０の回転軸の仰角を水平に近づけることで、体積の減少した被処理物を効率的に攪拌でき、均等に加熱することができる。仰角が小さい状態では導入可能な被処理物の体積が少なく、また、仰角が大きいと被処理物に攪拌作用が殆ど働かず部分的な加熱となり均一な加熱が不可能となる。このため、本実施の形態のように傾斜機構５００を設けた構成とすることで、より多くの被処理物を効率的に処理することが可能となる。
【００２２】
傾斜機構５００は、被処理物をドラム３５０に導入する時は、ドラム３５０の回転軸の仰角（水平に対する傾斜角）が６０°以上９０°以下、水等が蒸発した後にはドラム３５０の回転軸の仰角が３０°以上４５°以下となるように動作する。
【００２３】
処理終了後は、試料排出口４４０を開け、ドラム３５０の仰角（俯角）を−２０°以上−１０°以下にすることで、ドラム３５０内の被処理物を金属チャンバ３３０外へ排出する。なお、水平が０°である。
【００２４】
導波管３２０の照射口は、水等が蒸発した後の段階、すなわち仰角を３０°以上４５°以下としたときにシリコンスラッジ３６０にマイクロ波が効率的に照射される様に、ドラム３５０の最も下がった部分（ドラム３５０の底面と側面の境界部）と対向している。マイクロ波発生器３００で発生したマイクロ波は、導波管３２０を通ってドラム３５０内に保持されたシリコンスラッジ３６０に照射される。ここでは、マイクロ波照射器の一例として、マイクロ波発生器３００、チューナ３１０、導波管３２０を合わせた装置を挙げる。
【００２５】
なお、傾斜機構５００により、ドラム３５０のみの仰角を変化させてもよい。ドラム３５０のみの仰角を変化させる場合、マイクロ波発生器３００、チューナ３１０、導波管３２０などを固定することができるため、設備構造を簡易にできる。
【００２６】
金属チャンバ３３０の下面には、空気を導入する吸気口４００が設けられている。金属チャンバ３３０の上面には、シリコンスラッジ３６０を加熱した際に発生する水蒸気や炭素が燃焼したときに発生する排気ガスを排出する排気口４１０と、金属チャンバ３３０の壁に結露した水分を排出する排水口４３０が設けられている。吸気口４００と排気口４１０とは、吸気量、排出量の調整が可能である。排気口４１０と排水口４３０は、ドラム３５０の仰角が変わっても、排気口４１０がドラム３５０に対して上側、排水口４３０がドラム３５０に対して下側になるように配置されている。
【００２７】
ここで、ドラム３５０について説明する。ドラム３５０の内壁面には、ドラム３５０の回転軸と平行に攪拌フィン３７０が設けられている。攪拌フィン３７０は、耐熱性の金属で構成され、一例としてはステンレスの板である。攪拌フィン３７０は、ドラム３５０の内壁面の十字方向に位置するように４枚設置される。この攪拌フィン３７０により、被処理物をドラム３５０の回転方向（図の奥行き方向）の攪拌を促進する。更に、ドラム３５０の仰角を３０°以上４５°以下とすることで、攪拌フィン３７０の作用により、ドラム３５０の開口と底方向（円筒の高さ方向）にも被処理物の攪拌を促進できる。このため、大量の被処理物がドラム３５０に投入された場合でも、満遍なく、マイクロ波を照射でき、効率良く加熱することができる。
【００２８】
なお、攪拌フィン３７０は、石英のような耐熱性を有しつつマイクロ波を透過する材料で構成するのが望ましい。攪拌フィン３７０がマイクロ波を透過させると、被処理物にマイクロ波が照射されない影の部分ができずに、処理効率が向上するからである。
【００２９】
マイクロ波加熱装置１００には、ドラム３５０の回転軸の傾斜角（仰角）を調節するために傾斜機構５００を制御する制御部４５０が備えられている。制御部４５０は、傾斜機構５００と放射温度計４２０とに接続されたコンピュータである。制御部４５０には、放射温度計４２０で測定された被処理物の表面温度に対応する信号が入力される。制御部４５０は、予め設定した温度以上の情報が放射温度計４２０から入力された場合に傾斜機構５００に指令を送り、ドラム３５０の回転軸の仰角を変化させる。ドラム３５０の回転軸の仰角は、上述のように被処理物の投入時には大きく、具体的には６０°以上９０°以下である。制御部４５０は、被処理物から水等の溶媒成分が蒸発して被処理物の体積が減少したタイミングで、ドラム３５０の仰角を水平に近づける。被処理物の体積が減少したタイミングは、センサの一例である放射温度計４２０からの情報を基に判断する。すなわち、制御部４５０は、予め設定した情報がセンサから出力された場合に、ドラム３５０の回転軸の仰角が水平に近づくように傾斜機構５００を制御する。
【００３０】
ここでは、制御部４５０は、放射温度計４２０で測定した被処理物であるシリコンスラッジ３６０の温度が予め設定した温度以上になった場合にドラム３５０の回転軸の仰角が水平に近づくように傾斜機構５００を制御する。この場合、仰角を３０°以上４５°以下にする。
【００３１】
ここで、被処理物から水等の溶媒成分が蒸発し、ドラム３５０の回転軸の仰角を水平に近づけるタイミングについて、水と炭素を含むシリコンスラッジの例を用いて説明する。
【００３２】
図３は、水と炭素を含むシリコンスラッジ３６０をマイクロ波で加熱したときの温度変化の一例を表す。今回、放射温度計４２０には、実効波長０．８〜１．６マイクロメートルのＩｎＧａＡｓの検出素子を採用したため、有効測定温度は２９７℃以上である。そのため、２９７℃以下の温度は、すべて２９７℃と表示されている。シリコンスラッジ３６０へのマイクロ波の照射を開始すると、選択的に加熱された水が水蒸気となり排気口４１０から金属チャンバ３３０の外へ排出される（領域Ｉ）。その後、有機系炭素成分が蒸発または大気中の酸素と燃焼反応を起し、有機系ガスや二酸化炭素（ＣＯ２）を含む白煙となって排気口４１０から排出される（領域ＩＩ）。最後に、温度が４００℃以上になると、シリコンスラッジ３６０は赤熱し、シリコンスラッジ３６０中のグラファイトやダイヤモンドなどの無機系炭素成分が大気中の酸素と燃焼反応し、排気口４１０から排出される（領域ＩＩＩ）。
【００３３】
無機系炭素を除去する領域（領域ＩＩＩ）では、シリコンスラッジ３６０の攪拌を効率的に行わないと、局部的、部分的に高温になりシリコンの酸化が著しく進行してしまう。効率的な攪拌を行うには、攪拌時にシリコンスラッジ３６０が移動できる距離が長く（攪拌空間が大きく）、かつ、ドラム３５０の内壁への衝突回数を増やすことが必要である。これを実現するには、ドラム３５０の回転軸の仰角を３０°以上４５°以下とすべきことを発明者らは見出している。無機系炭素の除去は４００℃以上で開始される。したがって、放射温度計４２０で４００℃以上の温度が測定された場合に、制御部４５０は、傾斜機構５００を制御して、ドラム３５０の回転軸の仰角を小さくする（水平に近づける）。４００℃未満の温度で処理を行う領域（領域Ｉ、ＩＩ）では、攪拌効率が低くてもシリコンの酸化は殆ど進行しない。そのため、４００℃未満の温度で処理を行う場合は、ドラム３５０の回転軸の仰角を大きく（例えば６０°以上９０°以下）設定し、より多くの被処理物をドラム３５０に保持させる。ただし、水の除去が終了すると、被処理物の体積の減少は殆どないため、そのタイミングで、ドラム３５０の回転軸の仰角を水平に近づけるのが好適である。なお、水及び有機系炭素の除去が終了すると、被処理物の体積の減少はより生じなくなるため、そのタイミングで、ドラム３５０の回転軸の仰角を水平に近づけるのが最適である。
【００３４】
マイクロ波加熱前のシリコンスラッジ３６０に含有される水分の質量百分率は、最小の場合で５％、最大の場合で６０％である。含有水分量が最小の５％のシリコンスラッジ３６０を処理する場合、所望の取れ量の１．０５倍以上の被処理物を投入する必要がある。この場合、ドラム３５０の仰角を３１°にして被処理物を投入し、水分が蒸発した後に、ドラム３５０の仰角を３０°にして処理を行えば良い。また、含有水分量が最大の６０％のシリコンスラッジ３６０を処理する場合では、所望の取れ量の２倍以上の被処理物を投入する必要がある。この場合、投入時の仰角を９０°、その後の攪拌加熱時の仰角を４５°とすれば良い。これらから、傾斜機構５００は、ドラム３５０の回転軸の仰角をＡ以上Ｂ以下の角度に可変することができ、Ａは３０°以上４５°以下、Ｂは３１°以上９０°以下であり、ＡよりもＢを大とすべきことを発明者らは見出している。
【００３５】
なお、被処理物の温度を測定する放射温度計４２０の代わりに、被処理物の重さ、若しくは色、又は排気ガスの成分、のいずれかの情報を取得するセンサを設けても良い。排気ガスの成分を測定する場合は、ガスセンサを排気口４１０に設け、有機系ガスや二酸化炭素が一定量以下検出されたタイミングで仰角を変化させる。また、被処理物の重さを測定する場合は、水分や有機成分が蒸発しきった後には被処理物の重さが殆ど変わらないことを利用して、計量器をドラム３５０に設け、被処理物の重さが一定となったタイミングで仰角を変化させる。そして、被処理物の色を測定する場合には、カメラをドラム３５０の開口部上方に設け、シリコンの赤熱の色が検出されたタイミングで仰角を変化させる。各センサからの情報を受信した制御部４５０が傾斜機構５００を制御することで、ドラム３５０の回転軸の仰角を変化させる。
【００３６】
特に、被処理物が加熱される際に発する赤外線などの電磁波の変化は、簡易な装置で精度良く測定できる。このため、本実施の形態においては、放射温度計４２０を採用する。
【００３７】
一方、排気ガス中に含まれる水分を測定するセンサをマイクロ波加熱装置１００に設けても良い。制御部４５０は、センサで測定した水分が予め設定した値（水分量や全体に占める割合）よりも少ない場合に、仰角が水平に近づくように傾斜機構５００を制御する。この構成により、高い精度で水を測定でき、ドラム３５０の仰角を水平に近づけ始めるタイミングを的確に把握することができる。
【００３８】
なお、排気ガス中に含まれる有機成分を測定しても良い。制御部４５０は、センサで測定した水分及び有機成分が予め設定した値よりも少ない場合に、仰角が水平に近づくように傾斜機構５００を制御する。この構成により、より高効率な加熱を実現できる。
【００３９】
なお、マイクロ波加熱時の異常放電や部分加熱の抑制ため、解砕器にてシリコンスラッジ３６０を５ｍｍ以下の粒状物に加工にしてもよい。
【００４０】
シリコンスラッジ３６０をドラム３５０に数ｋｇ導入し、ドラム３５０を３〜２０ｒｐｍで回転させ処理を行う。回転数３ｒｐｍ未満では、シリコンスラッジ３６０の攪拌効率が悪く、設定温度よりも高温に加熱される部分が生じ、シリコンが酸化する場合がある。また、回転数２０ｒｐｍを超える場合は、シリコンスラッジ３６０の冷却効率が高く、所望の温度まで上昇させるためには、高いマイクロ波電力が必要となり、エネルギ効率が悪くなる。本実施の形態においては、ドラム３５０を２０ｒｐｍで回転させながら、３〜９ｋＷのマイクロ波を４５分間照射することで、シリコンスラッジ３６０中の水分濃度を１．５％（質量百分率濃度）以下、炭素濃度を０．１ａｔ％程度まで低下させることができる。処理途中でドラム３５０の回転数を変化させても良い。例えば回転数を途中で下げることで処理時間を短くすることができる。
【００４１】
シリコンスラッジ３６０は、含有する水分量に応じて嵩（体積）が増える。ドラム３５０の回転軸を一定の傾斜角としたまま処理を行うと、ドラム３５０への導入時のシリコンスラッジ３６０の嵩で取れ量が決まってしまい、多くを得ることが困難である。そこで、本実施の形態のように、シリコンスラッジ３６０から水分を除去するまでの間に所定の仰角（例えば６０°〜９０°）で加熱し、シリコンスラッジ３６０の温度が所定の温度に上昇したタイミングで、ドラム３５０の仰角を水平に近づける（例えば３０°〜４５°）。これにより、シリコンの酸化抑制効果を維持しつつ、水分・炭素を除去し、一回の処理で得られるシリコンの取れ量を増加させることができる。
【００４２】
ここで、図１の炭素・水分除去工程（Ｓ２２０）の詳細を、図４を用いて以下に説明する。
【００４３】
まず、図１のステップＳ２１０の回収工程で回収されたシリコンスラッジ３６０を、ドラム３５０に導入する（Ｓ１）。このステップは作業者又は、搬送装置により実施される。
【００４４】
次に、ドラム３５０内のシリコンスラッジ３６０へのマイクロ波の照射を開始する（Ｓ２）。このとき、ドラム３５０は、回転機構３４０の作用で、所定の仰角を有した回転軸を中心に回転する。
【００４５】
その後、所定の情報を取得し、取得した情報が予め設定された情報でない場合は、ドラム３５０の回転軸の仰角をそのままにして、マイクロ波照射を継続する（Ｓ３のＮｏ）。取得した情報が予め設定された情報であった場合は、ドラム３５０の回転軸の仰角を水平に近づける（Ｓ３のＹｅｓ）。ここでは、放射温度計４２０でシリコンスラッジ３６０の温度の情報を取得し、取得した温度が４００℃以上となった場合に、制御部４５０が、ドラム３５０の仰角を水平に近づけるように傾斜機構５００を制御する。
【００４６】
続いて、予め設定した時間、ドラム３５０を回転させながら、マイクロ波の照射を継続する（Ｓ４）。
【００４７】
そして、マイクロ波の照射を終了し（Ｓ５）、図１の溶解・凝固工程（Ｓ２３０）に進む。
【００４８】
このように、Ｓ１〜５を行うことで、図１の炭素・水分除去工程（Ｓ２１０）が実施される。
【００４９】
なお、マイクロ波加熱処理は、減圧下で実施しても良い。更に、酸素ガスと不活性ガス（窒素、アルゴンなど）の混合ガスや、水素ガスと不活性ガスの混合ガスなどを金属チャンバ３３０内に供給してもよい。これらにより、シリコンの酸化をより抑制できる。
【００５０】
なお、マイクロ波加熱装置１００は、サファイヤ基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板などの作製時に発生するスラッジにも適用可能である。これらのスラッジにも、マイクロ波を吸収しやすい材料（水やアルコール等の溶媒成分）と、マイクロ波を吸収しにくい材料とが含まれ、マイクロ波を吸収しにくい材料に熱ダメージを与えないようにしながら、より多くの被処理物に対してマイクロ波加熱処理を実行できる。
【００５１】
なお、マイクロ波を吸収しやすい材料（第１物質）とは、極性物質、誘電体損失角（Ｔａｎ  δ）が０．０１以上の物質、または導電率が１０−２以上１０４以下である物質のいずれかを示す。また、マイクロ波を吸収しにくい材料（第２物質）とは、極性物質、誘電体損失角Ｔａｎ  δが０．０１以上の物質、または導電率が１０−２以上１０４以下の物質のいずれとも異なる物質を示す。本実施の形態において、水と、第１物質と、第２物質とを含むものを被処理物とする。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、太陽電池や半導体等の材料リサイクル工程や、機能性材料や高分子材料の合成等、様々な工業分野における熱処理工程での利用が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１００  マイクロ波加熱装置
３００  マイクロ波発生器
３１０  チューナ
３２０  導波管
３３０  金属チャンバ
３４０  回転機構
３５０  ドラム
３６０  シリコンスラッジ
３７０  攪拌フィン
４００  吸気口
４１０  排気口
４２０  放射温度計
４３０  排水口
４４０  試料排出口
４５０  制御部
５００  傾斜機構
【図１】
2015031403.tif 000003
【図２】
2015031403.tif 000004
【図３】
2015031403.tif 000005
【図４】
2015031403.tif 000006
【図５】
2015031403.tif 000007