(57)【要約】  マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料（５０）を反応させる反応炉（１）と、反応炉（１）に設けられ、１つの穴（２１）を有する蓋（２）と、反応炉（１）の外側に配置され、マイクロ波を照射する１つのマイクロ波放射源（３）と、反応炉（１）の上方に配置され、マイクロ波放射源（３）により照射されたマイクロ波を、蓋（２）の穴（２１）を介して反応炉（１）に反射する回転二次曲面鏡（４）とを備えた。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、
前記反応炉に設けられ、１つの穴を有する蓋と、
前記反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する１つのマイクロ波放射源と、
前記反応炉の上方に配置され、前記マイクロ波放射源により照射されたマイクロ波を、前記蓋の穴を介して前記反応炉に反射する回転二次曲面鏡と
を備えたマイクロ波加熱照射装置。
【請求項２】
マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、
前記反応炉に設けられ、１つの穴を有する蓋と、
前記反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する複数のマイクロ波放射源と、
前記複数のマイクロ波放射源に対応して前記反応炉の上方に複数配置され、対応する当該マイクロ波放射源により照射されたマイクロ波を、前記蓋の穴を介して前記反応炉に反射する回転二次曲面鏡と
を備えたマイクロ波加熱照射装置。
【請求項３】
マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、
前記反応炉に設けられ、複数の穴を有する蓋と、
前記反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する複数のマイクロ波放射源と、
前記複数のマイクロ波放射源に対応して前記反応炉の上方に複数配置され、対応する当該マイクロ波放射源により照射されたマイクロ波を、互いに異なる前記蓋の穴を介して前記反応炉に反射する複数の回転二次曲面鏡と
を備えたマイクロ波加熱照射装置。
【請求項４】
前記蓋の前記反応炉の内側に対向する面に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項５】
前記蓋の前記反応炉の内側に対向する面に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項６】
前記蓋の前記反応炉の内側に対向する面に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項７】
前記反応炉の内側の側壁に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項８】
前記反応炉の内側の側壁に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項９】
前記反応炉の内側の側壁に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１０】
前記蓋の穴に設けられ、マイクロ波を通過させるカバーを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１１】
前記蓋の穴に設けられ、マイクロ波を通過させるカバーを備えた
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１２】
前記蓋の穴に設けられ、マイクロ波を通過させるカバーを備えた
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１３】
前記反応炉の外部に設けられ、当該反応炉を加熱する加熱部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１４】
前記反応炉の外部に設けられ、当該反応炉を加熱する加熱部を備えた
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１５】
前記反応炉の外部に設けられ、当該反応炉を加熱する加熱部を備えた
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１６】
前記マイクロ波放射源は、放射するマイクロ波の振幅及び位相を調整自在なアクティブフェーズドアレーアンテナである
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１７】
前記マイクロ波放射源は、放射するマイクロ波の振幅及び位相を調整自在なアクティブフェーズドアレーアンテナである
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１８】
前記マイクロ波放射源は、放射するマイクロ波の振幅及び位相を調整自在なアクティブフェーズドアレーアンテナである
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試料にマイクロ波を照射して加熱するマイクロ波加熱照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波伝送技術の分野においては、例えば太陽発電衛星（ＳＰＳ：Ｓｏｌａｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）の実現に向けて、高効率伝送技術やアクティブフェーズドアレーアンテナ（ＡＰＡＡ：Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｈａｓｅｄ  Ａｒｒａｙ  Ａｎｔｅｎｎａ）によるビーム制御技術などに関する様々な研究開発が行われている。【０００３】
また、これらのマイクロ波伝送技術を工業用のアプリケーションに応用する動向もみられる。例えば特許文献１，２には、原料にマイクロ波を照射して加熱することで溶融銑鉄を製造する製鉄システムが開示されている。また、非特許文献１，２には、マイクロ波を用いた製鉄システムにおいて、マイクロ波放射源をフェーズドアレーアンテナで構成する技術について開示されている。さらに、最近では、マイクロ波を化学反応に応用することで化学反応時間を短縮する技術も注目されている。
現状、マイクロ波伝送技術は小規模な装置に適用される例が多い。しかしながら、例えば製鉄システムのように、大規模かつ大電力の装置の開発も求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０８７４６４号「竪型マイクロ波製鉄炉」
【特許文献２】特開２０１３−１１３８４号公報「マイクロ波加熱炉」
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】佐藤、永田、篠原、三谷、樫村、「フェーズドアレーアンテナを使った工業用マイクロ波アプリケーターの概念設計」、第５回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム，講演要旨集2B07（2011）
【非特許文献２】瀧川、本間、佐々木、稲沢、小西、「マイクロ波製鉄システムへのマイクロ波伝送技術の応用に関する一検討」、２０１３年電子情報通信学会総合大会、講演要旨集B-1-13 （2013）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２及び非特許文献１，２に開示された従来のマイクロ波加熱システムは、反応炉の周囲にマイクロ波放射源を円周状に配列している。このため、特定のマイクロ波放射源（以下「第１マイクロ波放射源」という）が放射したマイクロ波のうち、加熱対象の試料で吸収されなかったマイクロ波は、この試料で反射されて、反応炉を介して第１マイクロ波放射源と対峙したマイクロ波放射源（以下「第２マイクロ波放射源」という）に照射される。これにより、第２マイクロ波放射源の故障が発生する課題があった。また、投入する試料の状態は、固体、液体、気体、粉末状と、生成物によってことなるため、反応炉に蓋がない状態では、試料が反応炉から漏れ出てしまう課題があった。【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、マイクロ波と試料を反応炉内に閉じ込めることができるマイクロ波加熱照射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るマイクロ波加熱照射装置は、マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、反応炉に設けられ、１つの穴を有する蓋と、反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する１つのマイクロ波照射源と、反応炉の上方に配置され、マイクロ波照射源により照射されたマイクロ波を、蓋の穴を介して反応炉に反射する回転二次曲面鏡とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、上記のように構成したので、マイクロ波と試料を反応炉内に閉じ込めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における蓋の構成を示す上面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）側断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）側断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３における蓋の構成を示す上面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す側断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す側断面図である。
【図８】この発明の実施の形態６に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す側断面図である。
【図９】この発明の実施の形態７に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す側断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態７における蓋の構成を示す上面図である。
【図１１】この発明の実施の形態８に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す側断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態９に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図である。
マイクロ波加熱照射装置は、図１に示すように、反応炉１、蓋２、マイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４から構成される。
【００１２】
反応炉１は、マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料５０を反応させて加熱させるものであり、上方（回転二次曲面鏡４側）に開口を有する筐体である。なお、反応炉１の形状については、反応させる試料５０の形態、特性によって適宜選択してよい。また図１に示す例では、反応炉１の形状を矩形としているが、これに限定されるものではなく、例えば円形など任意の形状でよい。
【００１３】
蓋２は、反応炉１に設けられ、穴２１を有するものである。実施の形態１では、図１，２に示すように、蓋２に１つの穴２１をあけた場合を示している。図１では、幾何光学的にマイクロ波の放射の経路を示しているが、実際のマイクロ波は波動的効果を有するため、焦点近傍でも波動的にはビームウェストと呼ばれる波の広がりを有することになる。よって、蓋２に設けられる穴２１の形状、大きさについては、回転二次曲面鏡４の形状、配置に応じてビームウェストが異なるため、適宜選択してよい。また図１に示す例では、穴２１の形状を円形としているが、これに限定されるものではなく、例えば矩形など任意の形状でよい。
【００１４】
マイクロ波放射源３は、反応炉１の外側に配置され、試料５０を反応させるためのマイクロ波を照射するものである。図１に示す実施の形態１では、マイクロ波照射源を１つ備えた場合を示している。なお、マイクロ波放射源３の種類、照射するマイクロ波の周波数等は、適宜選択してよい。また、マイクロ波放射源３の放射方向は、回転二次曲面鏡４の方向である。
【００１５】
回転二次曲面鏡４は、反応炉１の上方に配置され、マイクロ波放射源３により照射されたマイクロ波を、蓋２の穴２１を介して反応炉１に反射するものである。ここで、マイクロ波放射源３（第１の焦点１０１）から放射されたマイクロ波は、入射波１０２のように回転二次曲面鏡４に入射される。その後、回転二次曲面鏡４で反射されたマイクロ波は、入射波１０３のように蓋２の穴２１（第２の焦点１０４）で集束される。すなわち、回転二次曲面鏡４は、マイクロ波放射源３と蓋２の穴２１の位置にそれぞれ第１，２の焦点１０１，１０４を有するものである。なお図１では回転楕円鏡として図示している。
なお、反応炉１、蓋２及び回転二次曲面鏡４の構成材料は適宜選択してよい。
【００１６】
次に、上記のように構成されたマイクロ波加熱照射装置の動作について説明する。
マイクロ波放射源３からマイクロ波が照射されると、このマイクロ波は、回転二次曲面鏡４を介して蓋２の穴２１の位置に一旦集束され、反応炉１内の試料５０に向けて発散しながら照射される。そして、試料５０に照射されたマイクロ波のうちの一部は、試料５０での反応により熱となって吸収される。一方、吸収されなかったマイクロ波は、反射波１０５となって、試料５０への入射方向とは逆方向に反射する。
【００１７】
ここで、本発明では、反応炉１の上方に蓋２が配置されているため、この蓋２によってマイクロ波が反射されて、再び、試料５０に照射される。これにより、効率的に試料５０を加熱することができる。なお、蓋２の穴２１から漏れ出ていくマイクロ波は非常に少なく、また仮に漏れ出たとしても、装置内の伝搬損失から考えれば小さいものであり、マイクロ波放射源３を壊すことはない。さらに、反応炉１に蓋２を設けることで、試料５０が反応炉１から外に出ていく心配もなくなる。
【００１８】
以上のように、この実施の形態１によれば、回転二次曲面鏡４を用い、穴２１をあけた蓋２を反応炉１に設けたので、マイクロ波と試料５０を反応炉１内に閉じ込めることができる。その結果、マイクロ波放射源３の故障を防止し且つ試料５０の漏えいを防止することができる。さらに、反応炉１内にマイクロ波を閉じ込めることができるため、試料５０から反射されたマイクロ波を反応炉１内で有効活用して、再び試料５０へ照射することができ、エネルギーの効率化の効果が得られる。
【００１９】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図である。  図３に示す実施の形態２に係るマイクロ波加熱照射装置は、図１に示す実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置のマイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４を２系統設け、各系統の第２の焦点１０４を蓋２の１つの穴２１の位置に設定したものである。なお図では、各系統を区別するため、各構成の符号に接尾記号（ａ，ｂ）を付して示している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
ここで、第１の焦点１０１は各系統のマイクロ波放射源３の位置とし、第２の焦点１０４は、蓋２の１つの穴２１の位置に設定するようにマイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４を配置する。図３に示す例では、マイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４を２系統設けた場合を示しているが、３系統以上設けてもよく、その数を限定するものではない。
【００２１】
以上のように、この実施の形態２によれば、マイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４を複数系統設け、各系統の第２の焦点１０４を蓋２の１つの穴２１の位置に設定するように構成しても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２２】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図であり、図５は蓋１０の構成を示す上面図である。図４，５に示す実施の形態３に係るマイクロ波加熱照射装置は、図１に示す実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置のマイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４を４系統設け、蓋２に４つの穴２１を設けて、各系統の第２の焦点１０４を互いに異なる穴２１の位置に設定したものである。なお図では、各系統を区別するため、各構成の符号に接尾記号（ａ〜ｄ）を付して示している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
ここで、第１の焦点１０１は各系統のマイクロ波放射源３の位置とし、第２の焦点１０４は、蓋２の異なる穴２１の位置に設定するようにマイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４を配置する。図４に示す例では、マイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４を４系統設け、蓋２に４つの穴２１を設けた場合を示しているが、少なくとも２系統以上設け、蓋２に対応する数の穴２１を設ければよく、その数を限定するものではない。
【００２４】
以上のように、この実施の形態３によれば、マイクロ波放射源３及び回転二次曲面鏡４を複数系統設け、蓋２に対応する数の穴２１を設け、各系統の第２の焦点１０４を蓋２の互いに異なる穴２１の位置に設定するように構成しても、実施の形態１，２と同様の効果が得られる。
【００２５】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図である。
図６に示す実施の形態４に係るマイクロ波加熱照射装置は、図１に示す実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置の蓋２の裏面（反応炉１の内側と対向する面）に凹凸部２２を設けたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
凹凸部２２は、蓋２の裏面に設けられ、反応炉１内で反射したマイクロ波を乱反射させるものである。この凹凸部２２の材料、形状、種類は、適宜選択してよい。この凹凸部２２を設けることで、図１に示す実施の形態１の構成に対して、試料５０からのマイクロ波の反射波１０５がより複雑に反応炉１内で多重反射し、蓋２の穴２１から漏れ出ていくマイクロ波を軽減させる効果が得られる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態４によれば、蓋２の裏面に凹凸部２２を設けることで、実施の形態１の効果に対し、試料５０へのより効率的な加熱効果と、マイクロ波の穴２１からの漏えいをより軽減する効果が得られる。
【００２８】
なお上記では、図１に示す実施の形態１の構成に対して凹凸部２２を適用した場合を示したが、図３〜５に示す実施の形態２，３の構成に対しても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図である。
図７に示す実施の形態５に係るマイクロ波加熱照射装置は、図１に示す実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置の反応炉１の内側の側壁に凹凸部１１を設けたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
凹凸部１１は、反応炉１の内側の側壁に設けられ、反応炉１内で反射したマイクロ波を乱反射させるものである。この凹凸部１１の材料、形状、種類は、適宜選択してよい。この凹凸部１１を設けることで、図１に示す実施の形態１の構成に対して、試料５０からのマイクロ波の反射波１０５がより複雑に反応炉１内で多重反射し、蓋２の穴２１から漏れ出ていくマイクロ波を軽減させる効果が得られる。
【００３１】
以上のように、この実施の形態５によれば、反応炉１の内側の側壁に凹凸部１１を設けることで、実施の形態１の効果に対し、試料５０へのより効率的な加熱効果と、マイクロ波の穴２１からの漏えいをより軽減する効果が得られる。
【００３２】
なお上記では、図１に示す実施の形態１の構成に対して凹凸部１１を適用した場合を示したが、図３〜５に示す実施の形態２，３の構成に対しても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図である。
図８に示す実施の形態６に係るマイクロ波加熱照射装置は、図１に示す実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置の蓋２の裏面（反応炉１の内側と対向する面）に凹凸部２２を設け、反応炉１の内側の側壁に凹凸部１１を設けたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
凹凸部２２は、蓋２の裏面に設けられ、反応炉１内で反射したマイクロ波を乱反射させるものである。また、凹凸部１１は、反応炉１の内側の側壁に設けられ、反応炉１内で反射したマイクロ波を乱反射させるものである。この凹凸部１１，２２の材料、形状、種類は、適宜選択してよい。この凹凸部１１，２２を設けることで、図１に示す実施の形態１の構成に対して、試料５０からのマイクロ波の反射波１０５がより複雑に反応炉１内で多重反射し、蓋２の穴２１から漏れ出ていくマイクロ波を軽減させる効果が得られる。
【００３５】
以上のように、この実施の形態６によれば、蓋２の裏面に凹凸部２２を設け、反応炉１の内側の側壁に凹凸部１１を設けることで、実施の形態１の効果に対し、試料５０へのより効率的な加熱効果と、マイクロ波の穴２１からの漏えいをより軽減する効果が得られる。
【００３６】
なお上記では、図１に示す実施の形態１の構成に対して凹凸部１１，２２を適用した場合を示したが、図３〜５に示す実施の形態２，３の構成に対しても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、実施の形態４〜６において、凹凸部１１，２２は、例えば三角柱を並べたような面の形状でもよいし、三角錐、四角錐、半球を並べたような面の形状でもよい（すなわち、拡散反射の効果が得られる形状であればよい）。
【００３８】
実施の形態７．
図９はこの発明の実施の形態７に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図であり、図１０は蓋１０の構成を示す上面図である。図９，１０に示す実施の形態７に係るマイクロ波加熱照射装置は、図１に示す実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置の蓋２の穴２１にカバー５を設けたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
カバー５は、蓋２の穴２１に設けられ、マイクロ波を通過させるものである。このカバー５は、マイクロ波を通過させることができれば、その材料の種類は、適宜選択してよい。このように、蓋２の穴２１をカバー５で塞ぐことにより、反応炉１内に試料５０を閉じ込めることが可能となる。
【００４０】
以上のように、この実施の形態７によれば、蓋２の穴２１の部分にカバー５を設けることで、実施の形態１における効果に加え、試料５０の穴２１から漏えいをより軽減する効果が得られる。
【００４１】
なお上記では、図１に示す実施の形態１の構成に対してカバー５を適用した場合を示したが、図３〜８に示す実施の形態２〜６の構成に対しても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００４２】
実施の形態８．
図１１はこの発明の実施の形態８に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図である。
図１１に示す実施の形態８に係るマイクロ波加熱照射装置は、図１に示す実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置に加熱部６を設けたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
加熱部６は、反応炉１の外部に設けられ、当該反応炉１を加熱するものである。この加熱部６の方法や装置の種類は、適宜選択してよい。このように、試料５０をマイクロ波で加熱することに加えて、加熱部６により反応炉１自体を加熱することで、反応炉１内の温度が上昇し、試料５０の反応速度を高めることができる。
【００４４】
以上のように、この実施の形態８によれば、反応炉１に熱を加える加熱部６を設けることで、実施の形態１の効果に対し、試料５０へのより効率的な加熱効果が得られる。
【００４５】
なお上記では、図１に示す実施の形態１の構成に対して加熱部６を適用した場合を示したが、図３〜９に示す実施の形態２〜７の構成に対しても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
実施の形態９．
図１２はこの発明の実施の形態９に係るマイクロ波加熱照射装置の構成を示す図である。
図１２に示す実施の形態９に係るマイクロ波加熱照射装置は、図１に示す実施の形態１に係るマイクロ波加熱照射装置のマイクロ波放射源３をアクティブフェーズドアレーアンテナ７としたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
アクティブフェーズドアレーアンテナ７は、アンテナ素子毎、もしくは複数のアンテナ素子で構成するサブアレーアンテナ毎に増幅器及び位相器を備えたものである。そして、各々の増幅量及び位相量を最適化することで、試料５０に照射されるマイクロ波の照射分布をフレキシブルに制御することができる。なお、目的とする照射分布を達成するため、増幅量と位相量の調整は適宜選択してよい。
【００４８】
以上のように、この実施の形態９によれば、マイクロ波放射源３として、放射するマイクロ波の振幅及び位相を調整自在なアクティブフェーズドアレーアンテナ７を用いたので、実施の形態１の効果に対し、試料５０への照射分布をフレキシブルに制御できる効果が得られる。
【００４９】
なお上記では、図１に示す実施の形態１の構成にアクティブフェーズドアレーアンテナ７を適用した場合を示したが、図３〜１１に示す実施の形態２〜８の構成に対しても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また実施の形態１〜９において、第２の焦点１０４の位置を、蓋２の穴２１の位置に厳密に合わせなくてもよい。すなわち、第２の焦点１０４の位置が、蓋２の穴２１の上又は下の位置となったとしても、加熱効果は大きく変わらない。しかしながら、第２の焦点１０４を蓋２の穴２１の位置に合わせた方が、（ビームウェストを考慮しても、）穴２１の径（サイズ）を小さくできて試料５０の漏えい抑止に効率的である（試料５０の量にもよるが試料５０の表面に焦点が合った場合の方がより大きな加熱効果が期待できる）。
【００５１】
また実施の形態１〜９では、蓋２を平面として示したが、これに限るものではなく、例えば曲面でもよい。
【００５２】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明に係るマイクロ波加熱照射装置は、マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、反応炉に設けられ、１つの穴を有する蓋と、反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する１つのマイクロ波照射源と、反応炉の上方に配置され、マイクロ波照射源により照射されたマイクロ波を、蓋の穴を介して反応炉に反射する回転二次曲面鏡とを備えることで、マイクロ波と試料を反応炉内に閉じ込めることができ、試料の加熱に好適である。
【符号の説明】
【００５４】
１  反応炉、２  蓋、３，３ａ〜３ｄ  マイクロ波放射源、４，４ａ〜４ｄ  回転二次曲面鏡、５  カバー、６  加熱部、７  アクティブフェーズドアレーアンテナ、１１  凹凸部、２１，２１ａ〜２１ｄ  穴、２２  凹凸部、５０  試料、１０１，１０１ａ，１０１ｂ  第１の焦点、１０２，１０２ａ，１０２ｂ  入射波、１０３，１０３ａ，１０３ｂ  入射波、１０４，１０４ａ，１０４ｂ  第２の焦点、１０５  反射波。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月30日(2016.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係るマイクロ波加熱照射装置は、マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、反応炉に設けられ、１つの穴を有する蓋と、反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する１つのマイクロ波照射源と、反応炉の上方に配置され、マイクロ波照射源により照射されたマイクロ波を、蓋の穴を介して反応炉に反射する回転二次曲面鏡と、蓋の反応炉の内側に対向する面の穴以外の箇所に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部とを備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、
前記反応炉に設けられ、１つの穴を有する蓋と、
前記反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する１つのマイクロ波放射源と、
前記反応炉の上方に配置され、前記マイクロ波放射源により照射されたマイクロ波を、前記蓋の穴を介して前記反応炉に反射する回転二次曲面鏡と、
前記蓋の前記反応炉の内側に対向する面の前記穴以外の箇所に設けられ、前記マイクロ波を乱反射させる凹凸部と
を備えたマイクロ波加熱照射装置。
【請求項２】
マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、
前記反応炉に設けられ、１つの穴を有する蓋と、
前記反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する複数のマイクロ波放射源と、
前記複数のマイクロ波放射源に対応して前記反応炉の上方に複数配置され、対応する当該マイクロ波放射源により照射されたマイクロ波を、前記蓋の穴を介して前記反応炉に反射する回転二次曲面鏡と、
前記蓋の前記反応炉の内側に対向する面の前記穴以外の箇所に設けられ、前記マイクロ波を乱反射させる凹凸部と
を備えたマイクロ波加熱照射装置。
【請求項３】
マイクロ波が照射されることで、内部に収められた試料を加熱させる反応炉と、
前記反応炉に設けられ、複数の穴を有する蓋と、
前記反応炉の外側に配置され、マイクロ波を照射する複数のマイクロ波放射源と、
前記複数のマイクロ波放射源に対応して前記反応炉の上方に複数配置され、対応する当該マイクロ波放射源により照射されたマイクロ波を、互いに異なる前記蓋の穴を介して前記反応炉に反射する複数の回転二次曲面鏡と、
前記蓋の前記反応炉の内側に対向する面の前記複数の穴以外の箇所に設けられ、前記マイクロ波を乱反射させる凹凸部と
を備えたマイクロ波加熱照射装置。
【請求項４】
前記反応炉の内側の側壁に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項５】
前記反応炉の内側の側壁に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項６】
前記反応炉の内側の側壁に設けられ、マイクロ波を乱反射させる凹凸部を備えた
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項７】
前記蓋の穴に設けられ、マイクロ波を通過させるカバーを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項８】
前記蓋の穴に設けられ、マイクロ波を通過させるカバーを備えた
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項９】
前記蓋の穴に設けられ、マイクロ波を通過させるカバーを備えた
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１０】
前記反応炉の外部に設けられ、当該反応炉を加熱する加熱部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１１】
前記反応炉の外部に設けられ、当該反応炉を加熱する加熱部を備えた
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１２】
前記反応炉の外部に設けられ、当該反応炉を加熱する加熱部を備えた
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１３】
前記マイクロ波放射源は、放射するマイクロ波の振幅及び位相を調整自在なアクティブフェーズドアレーアンテナである
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１４】
前記マイクロ波放射源は、放射するマイクロ波の振幅及び位相を調整自在なアクティブフェーズドアレーアンテナである
ことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱照射装置。
【請求項１５】
前記マイクロ波放射源は、放射するマイクロ波の振幅及び位相を調整自在なアクティブフェーズドアレーアンテナである
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱照射装置。
【国際調査報告】
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