(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのマイクロ波を発生し、前記発生した所定モードのマイクロ波を前記所定モードのマイクロ波のみを透過するセラミックスで構成された出力窓から放出するマイクロ波源と、
前記出力窓から放出された前記マイクロ波を反射して集光する反射機構と、
前記反射機構によって反射された前記マイクロ波が照射される対象である被加熱体が載置される載置台と、
前記出力窓の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された出力窓の温度が所定温度に達したことに基づいて、前記マイクロ波源からの前記マイクロ波の放出を停止する停止手段と、
を備えたマイクロ波照射装置であって、
前記マイクロ波の周波数が２８ＧＨｚであり且つ温度が２５℃という条件下において、ある材料の内部を前記マイクロ波が通過する際に、前記マイクロ波のエネルギーの大きさが半減するのに必要な前記マイクロ波の移動距離を、その材料の半減深さと定義したとき、
前記出力窓と前記載置台に載置された前記被加熱体との間における前記マイクロ波が通過する領域に介在する透過物であって、前記半減深さが１００ｍｍ以上である材料で構成された透過物と、
前記透過物を冷却する冷却手段と、
を備えた、マイクロ波照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ波照射装置において、
前記透過物は、前記載置台に載置された前記被加熱体における前記マイクロ波が照射される表面を含む照射面と向かい合うように配置された板状部分を有し、
前記板状部分の厚さが、前記透過物を構成する材料の前記半減深さの１／４１以下である、マイクロ波照射装置。
【請求項３】
周波数が１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのマイクロ波を発生し、前記発生した所定モードのマイクロ波を前記所定モードのマイクロ波のみを透過するセラミックスで構成された出力窓から放出するマイクロ波源と、
前記出力窓から放出された前記マイクロ波を反射して集光する反射機構と、
前記反射機構によって反射された前記マイクロ波が照射される対象である被加熱体が載置される載置台と、前記出力窓の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された出力窓の温度が所定温度に達したことに基づいて前記マイクロ波源からの前記マイクロ波の放出を停止する停止手段と、を備えたマイクロ波照射装置を利用して、前記載置台に載置された前記被加熱体に前記反射されたマイクロ波を集光して照射する、マイクロ波照射方法であって、
前記マイクロ波の周波数が２８ＧＨｚであり且つ温度が２５℃という条件下において、ある材料の内部を前記マイクロ波が通過する際に、前記マイクロ波のエネルギーの大きさが半減するのに必要な前記マイクロ波の移動距離を、その材料の半減深さと定義したとき、
前記出力窓と前記載置台に載置された前記被加熱体との間における前記マイクロ波が通過する領域に、前記半減深さが１００ｍｍ以上である材料で構成された透過物を介在させた状態で、前記透過物を冷却する冷却手段によって前記透過物を冷却しながら、前記被加熱体に前記反射されたマイクロ波を照射する、マイクロ波照射方法。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロ波照射方法において、
前記透過物は、前記載置台に載置された前記被加熱体の前記反射されたマイクロ波が照射される照射面と向かい合うように配置された板状部分を有し、
前記板状部分の厚さが、前記透過物を構成する材料の前記半減深さの１／４１以下である、マイクロ波照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波照射装置、及び、マイクロ波照射方法に関する。なお、「マイクロ波」とは、一般には、３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの電波（電磁波）を指すが、本明細書にて、「マイクロ波」とは、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電波（電磁波）を指すものとする。なお、一般に、３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの電波（電磁波）は、「センチメートル波」とも呼ばれ、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電波（電磁波）は、「ミリ波（ミリメートル波）」とも呼ばれる。従って、本明細書における「マイクロ波」は、センチメートル波、又は、ミリ波である、ともいえる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロ波を発生し、前記発生した所定モードのマイクロ波を前記所定モードのマイクロ波のみを透過するセラミックスで構成された出力窓から放出するマイクロ波源と、前記出力窓から放出された前記マイクロ波を反射して集光する反射機構と、前記反射機構によって反射された前記マイクロ波が照射される対象である被加熱体が載置される載置台と、を備えたマイクロ波照射装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
マイクロ波を被加熱体に集光して照射することによって、被加熱体を局所的に強く加熱することができる。従って、例えば、セラミックスで構成された２つの物体を接合する際に上記文献に記載の装置を使用することができる。この場合、反射されたマイクロ波を集光して前記２つの物体の接合部分に照射することによって、前記接合部分の周囲の広い範囲を溶かすことなく、前記２つの物体を確実に接合することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８８９７８号公報
【発明の概要】
【０００５】
上述したマイクロ波照射装置では、被加熱体に照射されたマイクロ波の反射波が、反射機構によって反射して出力窓に不可避的に到達し得る。一般に、マイクロ波のモードは、反射等の際に変化し得る。従って、出力窓に到達し得る反射波は、マイクロ波源から放出された所定モードのマイクロ波とは異なるモードを有する。上述のように、出力窓は、所定モードのマイクロ波のみを透過する。
【０００６】
以上より、出力窓に到達し得る反射波は、出力窓を透過し得ず、出力窓に吸収され得る。この反射波の吸収に起因して、出力窓が加熱され得る。従って、出力窓の温度が過度に上昇することを防止する必要が生じる。このため、通常、上述したマイクロ波照射装置では、出力窓の温度を検出する温度検出手段（典型的には、ファイバ放射温度計）が備えられ、検出された出力窓の温度が所定温度に達したことに基づいて、マイクロ波源からのマイクロ波の放出が停止されるように構成される。
【０００７】
ところで、被加熱体にマイクロ波が照射されると、被加熱体の温度が上昇する。被加熱体の温度が高くなると、被加熱体の表面から放射熱（具体的には、赤外線）が放出される。放出された赤外線は、出力窓の近傍まで到達し得る。このように出力窓の近傍に到達した赤外線を上記温度検出手段が検知すると、上記温度検出手段による出力窓の温度の検出結果に誤差が生じ易い（具体的には、検出温度が真の温度より高くなり易い）、という問題が発生し得る。この結果、マイクロ波源からのマイクロ波の放出が不必要に停止される、という事態が発生し得る。
【０００８】
本発明は上記問題に対処するものであり、その目的は、出力窓の温度の検出結果に基づいてマイクロ波源からのマイクロ波の放出が不必要に停止され難いマイクロ波照射装置、及び、マイクロ波照射方法を提供することにある。
【０００９】
本発明に係るマイクロ波照射装置は、上記文献に記載の装置と同様のマイクロ波源、反射機構、被加熱体が載置される載置台、温度検出手段、並びに、前記検出された出力窓の温度が所定温度に達したことに基づいて、前記マイクロ波源からの前記マイクロ波の放出を停止する停止手段、を備える。本発明では、前記マイクロ波の周波数が２８ＧＨｚであり且つ温度が２５℃という条件下において、ある材料の内部を前記マイクロ波が通過する際に、前記マイクロ波のエネルギーの大きさ（単位：ワット（Ｗ））が半減するのに必要な前記マイクロ波の移動距離が、その材料の「半減深さ」と定義される。
【００１０】
本発明に係るマイクロ波照射装置の特徴は、「前記出力窓と前記載置台に載置された前記被加熱体との間における前記マイクロ波が通過する領域に介在する透過物であって、前記半減深さが１００ｍｍ以上である材料で構成された透過物」と、前記透過物を冷却する冷却手段と、を備えたことにある。
【００１１】
ここにおいて、前記透過物は、緻密質又は多孔質の固体であることが好ましい。前記反射機構によって反射されたマイクロ波の全てが前記透過物に進入するように、前記透過物が配置されることが好ましい。また、前記被加熱体は、前記半減深さが１００ｍｍ未満である材料で構成されることが好適である。本明細書では、半減深さが１００ｍｍ以上の材料を「マイクロ波を透過する材料」と呼び、半減深さが１００ｍｍ未満の材料を「マイクロ波を吸収する材料」と呼ぶこともある。
【００１２】
上記本発明の構成によれば、透過物は「マイクロ波を透過する材料」で構成されている。従って、透過物に進入したマイクロ波の殆ど全てが透過物を透過する。即ち、反射機構によって反射されたマイクロ波の殆ど全て（例えば、９０％以上）が、透過板を透過した後に、被加熱体の照射面に照射される。従って、透過物が介在しても、被加熱体に照射されるマイクロ波のエネルギーは、殆ど低下しない。
【００１３】
他方、透過物を構成する材料（即ち、半減深さが１００ｍｍ以上の材料、マイクロ波を透過する材料）は、通常、赤外線を透過しない（赤外線を吸収する）、という特性を併せ持つ。ここで、「赤外線を透過しない（赤外線を吸収する）」とは、具体的には、「赤外線の波長が１〜４μｍの範囲内に亘って、赤外線の吸収率が０．３以上であること」を指す。
【００１４】
従って、被加熱体の表面から放出された赤外線は、透過物に到達した際に透過物に吸収される。この結果、被加熱体の表面から放出された赤外線が出力窓まで到達し難くなる。換言すれば、出力窓の近傍に到達する赤外線のエネルギー量が低減される。この結果、上記温度検出手段による出力窓の温度の検出結果に誤差が生じ難くなる。
【００１５】
ただし、透過物が、被加熱体の表面から放出された赤外線を吸収すると、透過物そのものの温度が上昇し、透過物そのものの表面から放射熱（具体的には、赤外線）が新たに放出され、この赤外線が出力窓に到達し得る、という新たな問題が発生し得る。
【００１６】
この問題に対処するため、本発明に係るマイクロ波照射装置では、透過物を冷却する冷却手段が備えられている。従って、マイクロ波源からマイクロ波を放出する際、冷却手段によって透過物を冷却することによって、透過物そのものの温度の上昇が抑制され得る。従って、透過物の表面から放出された赤外線が出力窓に到達する、という事態が発生し難くなる。
【００１７】
以上、本発明に係るマイクロ波照射装置によれば、被加熱体の表面から放出された赤外線、並びに、透過物の表面から放出される赤外線の両方が出力窓に到達し難い。従って、出力窓の温度の検出結果に誤差が生じ難いので、出力窓の温度の検出結果に基づいてマイクロ波源からのマイクロ波の放出が不必要に停止される、という事態が発生し難くなる。
【００１８】
上記本発明においては、前記透過物は、前記載置台に載置された前記被加熱体の照射面と向かい合うように（前記照射面から離れて）配置された（平板状の）透過板であり、且つ、前記透過板の厚さが、前記透過板を構成する材料の「半減深さ」の１／４１以下であることが好適である。
【００１９】
本発明者は、前記透過板の厚さが前記透過板を構成する材料の「半減深さ」の１／４１以下である場合、そうでない場合と異なり、前記被加熱体が溶融し易いことを見出した（詳細は、後述する）。
【００２０】
本発明に係るマイクロ波照射方法は、前記マイクロ波を発生し、前記発生した所定モードのマイクロ波を前記所定モードのマイクロ波のみを透過するセラミックスで構成された出力窓から放出するマイクロ波源と、前記出力窓から放出された前記マイクロ波を反射して集光する反射機構と、前記被加熱体が載置される載置台と、前記出力窓の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された出力窓の温度が所定温度に達したことに基づいて前記マイクロ波源からの前記マイクロ波の放出を停止する停止手段と、を備えたマイクロ波照射装置を利用して、前記出力窓と前記載置台に載置された前記被加熱体との間における前記マイクロ波が通過する領域に、前記マイクロ波を透過する材料で構成された透過物を介在させた状態で、前記透過物を冷却する冷却手段によって前記透過物を冷却しながら、前記被加熱体に前記反射されたマイクロ波を照射する方法、と記載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】比較例に係るマイクロ波照射装置の全体の概略構成図である。
【図２】図１に示す比較例において、被加熱体にマイクロ波が照射される一例を示した斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置の全体の概略構成図である。
【図４】図３に示す実施形態において、マイクロ波が透過板を透過して被加熱体に照射される様子を示した図である。
【図５】透過板の厚さＴ、並びに、透過板及び被加熱体の間の距離Ｈを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（従来のマイクロ波照射装置の構成）
以下、先ず、本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置について説明する前に、従来のマイクロ波照射装置（以下、「比較例」と呼ぶ）の一例について、図１を参照しながら説明する。図１に示す比較例は、マイクロ波源１０と、反射機構２０と、被加熱体を載置する載置台３０と、マイクロ波が装置の外部へ漏洩するのを防止するための筐体４０と、を備える。この装置は、筐体４０内の空気が常温の状態で使用される。
【００２３】
マイクロ波源１０は、周波数が１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのマイクロ波を発生する電子管１１と、電子管１１の作動に必要な磁場を形成する磁場発生装置１２と、電子管１１に電力を供給する電源装置１３と、を備える。電子管１１は、例えば、ジャイロトロンを含んで構成される。磁場発生装置１２は、例えば、電磁石を含んで構成される。
【００２４】
電子管１１内の長手方向（延在方向）の所定位置には、出力窓１１ａが配置されている。出力窓１１ａは、所定モードのマイクロ波のみを透過するセラミックスで構成された板状部材である。また、マイクロ波源１０は、出力窓１１ａの温度を検出する温度センサ１４を備えている。温度センサ１４として、典型的には、ファイバ放射温度計が使用される。なお、所定モードのマイクロ波は出力窓１１ａを透過するので、出力窓１１ａは、所定モードのマイクロ波の透過によっては殆ど加熱されない。
【００２５】
反射機構２０は、筐体４０内に設けられ、凹状の曲面ミラーを含んで構成される。この曲面ミラーは、電子管１１の先端部（筐体４０内）から放出されたマイクロ波を反射し、載置台３０に載置された被加熱体に向けてビーム状に集光する。被加熱体の材料としては、例えば、ジルコニア、βアルミナ等が挙げられる。
【００２６】
以下、説明の便宜上、「半減深さ」、「マイクロ波を透過する材料」、及び、「マイクロ波を吸収する材料」を、以下のように定義しておく。
【００２７】
一般に、或る材料の「半減深さ」とは、「その材料の内部をマイクロ波が通過する際に、マイクロ波のエネルギーの大きさ（単位：ワット（Ｗ））が半減するのに必要なマイクロ波の移動距離」と定義される。「半減深さ（ｍ）」は、下記(１)式によって算出される。下記(１)式において、αは半減深さ定数（ｍ/ｓ）、ｆはマイクロ波の周波数（Ｈｚ）、εｒはその材料の比誘電率（無次元）、tanδはその材料の誘電正接（無次元）である。εｒ、及び、tanδは、マイクロ波の周波数ｆ、及び、温度によって変化する。半減深さ定数α＝３．３１×１０＾7（一定）である。
【００２８】
半減深さ＝（３．３１×１０＾７）／（ｆ×εｒ＾（１／２）×tanδ））  …(１)
【００２９】
特に、本明細書では、或る材料の「半減深さ（ｍ）」とは、「マイクロ波の周波数ｆが２８ＧＨｚであり且つ温度が２５℃という条件下において、その材料の内部をマイクロ波が通過する際に、マイクロ波のエネルギーの大きさ（単位：ワット（Ｗ））が半減するのに必要なマイクロ波の移動距離」と定義される。従って、本明細書で定義される、或る材料の「半減深さ（ｍ）」は、マイクロ波の周波数ｆが２８ＧＨｚ、且つ、温度が２５℃という条件下にて実測されたその材料のεr、及び、tanδのそれぞれの値を上記(１)式に適用することによって算出され得る。
【００３０】
本明細書では、「半減深さ」が１００ｍｍ以上の材料が、「マイクロ波を透過する材料」と定義され、「半減深さ」が１００ｍｍ未満の材料が、「マイクロ波を吸収する材料」と定義される。「マイクロ波を透過する材料」は、マイクロ波（１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電波（電磁波））を殆ど吸収せずに透過するので（半減深さが十分に大きいので）、マイクロ波を照射しても、殆ど加熱されない（温度が殆ど上昇しない）。一方、「マイクロ波を吸収する材料」は、マイクロ波（１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電波（電磁波））を殆ど吸収するので（半減深さが十分に小さいので）、マイクロ波が照射されると、十分に加熱される（温度が上昇し易い）。「被加熱体」の材料としては、「半減深さ」が１００ｍｍ未満の材料（即ち、マイクロ波を吸収する材料）が使用される。
【００３１】
以下、比較例の作動について図１を参照しながら説明する。図１において、細い黒矢印はマイクロ波の入射波を示し、細い白矢印はマイクロ波の反射波を示し、ドットで示した太い矢印は放射熱（具体的には、赤外線）を示す（後述する図３についても同様）。電子管１１は、電源装置１３から電力を供給され、且つ、磁場発生装置１２から磁場を供給されながら、マイクロ波（１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電波（電磁波））を発生する。電子管１１内で発生した所定モードのマイクロ波の全ては、出力窓１１ａを透過し、その後、電子管１１内を伝搬して電子管１１の先端部（筐体４０内）に達し、その先端部から、筐体４０内の反射機構２０（曲面ミラー）に向けて放出される。その後、マイクロ波は、反射機構２０（曲面ミラー）によって反射され、載置台３０に載置された被加熱体の上面（照射面）（或いは、照射面の近傍）が焦点と一致するように、集光される。このように、曲面ミラーによって反射されたマイクロ波は、集光されて被加熱体の照射面に照射される。この結果、「マイクロ波を吸収する材料」で構成されている被加熱体は、加熱される。
【００３２】
図２は、図１に示す比較例を用いて、接合されるべき２つの直方体状のセラミック体（被加熱体Ａ、及び、被加熱体Ｂ）を接合する場合の一例を示す。この場合、曲面ミラーによって反射されたマイクロ波が集光されて、図２に示すように、載置台３０に載置された被加熱体Ａ，Ｂの照射面（上面、ｘ−ｙ平面方向の面）における接合部分（接合面の近傍部分）に直接的に照射される。マイクロ波のビーム中心は、被加熱体Ａ，Ｂの接合面を通る。この場合、マイクロ波を照射しながら、マイクロ波と被加熱体Ａ，Ｂとの相対位置をｙ軸方向に徐々に移動することによって、被加熱体Ａ，Ｂの照射面における「マイクロ波が照射される領域」（マイクロ波のスポット位置）を接合面に沿って（ｙ軸方向に沿って）徐々に移動することが好適である。これにより、被加熱体Ａ，Ｂにおける接合部分の近傍のみを溶かして（接合部分の周囲の広い範囲を溶かすことなく）、被加熱体Ａ，Ｂを確実に接合することができる。
【００３３】
上述した比較例では、図１に示すように、被加熱体に照射されたマイクロ波の反射波が、反射機構２０（曲面ミラー）によって反射して出力窓１１ａに不可避的に到達する。一般に、マイクロ波のモードは、反射等の際に変化し得る。従って、出力窓１１ａに到達する反射波は、マイクロ波源１０から放出された所定モードのマイクロ波とは異なるモードを有する。加えて、出力窓１１ａは、所定モードのマイクロ波のみを透過する。
【００３４】
以上より、出力窓１１ａに到達する反射波は、出力窓１１ａを透過し得ず、出力窓１１ａに吸収される。この反射波の吸収に起因して、出力窓１１ａが加熱される。従って、出力窓１１ａの温度が過度に上昇することを防止する必要が生じる。このため、比較例では、上述したように、温度センサ１４が設けられている。この比較例は、検出された出力窓１１ａの温度が所定温度に達したことに基づいて、マイクロ波源１０からのマイクロ波の放出が停止されるように構成されている。このマイクロ波源１０の制御は、図示しない制御装置（ＥＣＵ、マイクロコンピュータ）によって行われる。
【００３５】
ところで、被加熱体にマイクロ波が照射されると、被加熱体の温度が上昇する。被加熱体の温度が高くなると、図１に示すように、被加熱体の表面から放射熱（具体的には、赤外線）が放出される。放出された赤外線は、図１に示すように、出力窓１１ａの近傍まで到達する。このように出力窓１１ａの近傍に到達した赤外線を温度センサ１４が検知すると、温度センサ１４による出力窓１１ａの温度の検出結果に誤差が生じ易い（具体的には、検出温度が真の温度より高くなり易い）、という問題が発生し得る。この結果、マイクロ波源１０からのマイクロ波の放出が不必要に停止される、という事態が発生し得る。
【００３６】
（本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置の構成、及び、その作用・効果）
上記事態を発生し難くするため、図３に示すように、本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置では、図１に示した比較例に加えて、更に、反射機構２０（曲面ミラー）と、載置台３０に載置された被加熱体と、の間における、マイクロ波が通過する領域（筐体４０内）に、透過板が介在している。即ち、反射機構２０によって反射されたマイクロ波の全てがこの透過板に進入するように、透過板が配置されている。加えて、この透過板を冷却するための冷却装置５０が配置されている。冷却装置５０としては、例えば、送風機が使用され得る。
【００３７】
透過板の材料としては、例えば、窒化アルミ、炭化ケイ素、αアルミナ等が挙げられる。図３に示す例では、透過板は、平板状（薄い直方体状）を呈している。図３に示す例では、透過板は、載置台３０に載置された被加熱体の照射面の上方に間隔を空けて配置されている。「透過板」の材料としては、「半減深さ」が１００ｍｍ以上の材料（即ち、マイクロ波を透過する材料）が使用される。
【００３８】
この透過板は、このマイクロ波照射装置の一部であってもよい。この場合、例えば、「透過板が、このマイクロ波照射装置が有する図示しない位置決め機構（スライダ等）に取り付けられる構成」を採用することが好ましい。これにより、載置台３０に載置された被加熱体に対する透過板の相対位置を自由に変更することができる。なお、このように、透過板がこのマイクロ波照射装置の一部である場合のマイクロ波照射装置が、本発明に係る「マイクロ波照射装置」に対応する。
【００３９】
一方、この透過板は、このマイクロ波照射装置の一部でなくてもよい。この場合、例えば、透過板は、筐体４０に設けられたステー等を用いて、載置台３０に載置された被加熱体の照射面の上方に間隔を空けて配置され得る。
【００４０】
本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置では、透過物は「マイクロ波を透過する材料」で構成される。従って、図４に示すように、透過物に進入したマイクロ波の殆ど全てが透過物を透過する。即ち、反射機構２０（曲面ミラー）によって反射されたマイクロ波の殆ど全て（例えば、９０％以上）が、透過板を透過した後に、被加熱体の照射面に照射される。従って、透過物が介在しても、被加熱体に照射されるマイクロ波のエネルギーは、殆ど低下しない。
【００４１】
他方、透過物を構成する材料（即ち、半減深さが１００ｍｍ以上の材料、マイクロ波を透過する材料）は、通常、赤外線を透過しない（赤外線を吸収する）、という特性を併せ持つ。ここで、「赤外線を透過しない（赤外線を吸収する）」とは、本明細書では、「赤外線の波長が１〜４μｍの範囲内に亘って、赤外線の吸収率（放射率）が０．３以上であること」を指す。ここで、「吸収率（放射率）」とは、「黒体からの放射量に対する、同じ温度の試料からの放射量の比」と定義される。「吸収率（放射率）」の具体的な測定方法は、例えば、「東京都立産業技術研修所研究報告  第２号（１９９９）  赤外線透過率・反射率の測定による放射率の算出」等に記載されている。
【００４２】
従って、図３に示すように、被加熱体の表面から放出された赤外線は、透過物に到達した際に透過物に吸収される。この結果、被加熱体の表面から放出された赤外線が出力窓１１ａまで到達し難くなる。換言すれば、出力窓１１ａの近傍に到達する赤外線のエネルギー量が低減される。この結果、温度センサ１４による出力窓１１ａの温度の検出結果に誤差が生じ難くなる。
【００４３】
ただし、透過物が、被加熱体の表面から放出された赤外線を吸収すると、透過物そのものの温度が上昇し、透過物そのものの表面から放射熱（具体的には、赤外線）が新たに放出され、この赤外線が出力窓１１ａに到達し得る、という新たな問題が発生し得る。
【００４４】
そこで、本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置では、冷却装置５０が備えられている。従って、マイクロ波源１０からマイクロ波を放出する際、冷却装置５０によって透過物を冷却することによって、透過物そのものの温度の上昇が抑制され得る。従って、透過物の表面から放出された赤外線が出力窓１１ａに到達する、という事態が発生し難くなる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置によれば、被加熱体の表面から放出された赤外線、並びに、透過物の表面から放出される赤外線の両方が出力窓１１ａに到達し難い。従って、出力窓１１ａの温度の検出結果に誤差が生じ難いので、出力窓１１ａの温度の検出結果に基づいてマイクロ波源１０からのマイクロ波の放出が不必要に停止される、という事態が発生し難くなる。
【００４６】
（透過板の厚さの適正範囲）
上述のように、「反射機構２０（曲面ミラー）」と「載置台３０に載置された被加熱体」との間に、「マイクロ波を透過する材料」で構成された透過板を介在させた場合において、条件によっては、被加熱体が溶融しない場合があった。
【００４７】
本発明者は、透過板を介在させた場合における、被加熱体の溶融の発生の有無が、値「Ｔ／Ｄ」と強い相関があることを見出した。以下、このことを確認した試験について説明する。
【００４８】
（試験）
この試験では、被加熱体（被加熱体Ａ、Ｂ）の材料、透過板の材料、透過板の厚さＴ、及び、「透過板と被加熱体の照射面との間隔Ｈ」（Ｔ、Ｈについて、図５を参照）の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表１に示すように、１０種類の水準（組み合わせ）が準備された。各水準に対して１０個のサンプル（Ｎ＝１０）が作製された。各サンプルにおいて、被加熱体の材料としては「マイクロ波を吸収する材料」（＝半減深さが１００ｍｍ未満の材料）が使用され、透過板の材料としては「マイクロ波を透過する材料」（＝半減深さが１００ｍｍ以上の材料）が使用された。
【００４９】
【表１】
0006426046.tif 000002
【００５０】
各サンプルにおいて、接合されるべき被加熱体Ａ、Ｂは、それぞれ、幅（ｘ軸方向）５０ｍｍ、奥行き（ｙ軸方向）５０ｍｍ、高さ（ｚ軸方向）５０ｍｍの直方体状を呈していた。透過板は、幅（ｘ軸方向）５０ｍｍ、奥行き（ｙ軸方向）５０ｍｍの薄板状（直方体状）を呈していた。被加熱体の気孔率は７０〜８０体積％であった。透過板の気孔率は９０〜９５体積％であった。また、各水準において、透過板の材料の半減深さＤ（ｍｍ）が算出された。各半減深さＤは、マイクロ波の周波数ｆが２８ＧＨｚ、且つ、温度が２５℃という条件下にて実測された透過板の材料のεｒ、及び、tanδのそれぞれの値を上記(１)式に適用することによって算出された。
【００５１】
この試験では、各サンプルについて、常温下にて、図４に示すように、曲面ミラー（図１を参照）によって反射されたマイクロ波が、透過板を透過した後に、被加熱体（被加熱体Ａ，Ｂ）の照射面（上面）における接合部分に集光して照射された。マイクロ波の出力は２００Ｗ、マイクロ波の周波数は２８ＧＨｚであった。被加熱体の照射面上におけるマイクロ波のスポット径は約２０ｍｍであった。この試験では、曲面ミラーの向き、及び、載置台３０の位置の少なくとも１つを変更することによって、被加熱体の照射面上のマイクロ波のスポット位置が、接合面に沿って（ｙ軸方向に沿って）、相対速度５ｍｍ／秒で移動させられた。なお、被加熱体の照射面上のマイクロ波のスポット位置が固定されていてもよい。マイクロ波は、３０分に亘って連続的に照射された。そして、各サンプルについて、被加熱体が溶融しているか否かが確認された。この確認は、目視、並びに、顕微鏡を使用した観察によってなされた。この結果は表１に示すとおりである。
【００５２】
表１から理解できるように、値「Ｔ／Ｄ」が１／４１より大きいと、値「Ｔ／Ｄ」が１／４１以下の場合と異なり、被加熱体が溶融しない。これは、透過板の厚さＴが大き過ぎると、透過板によるマイクロ波の吸収量が過剰となり、被加熱体が十分に発熱し得ないことに起因する、と考えられる。
【００５３】
以上、値「Ｔ／Ｄ」が１／４１以下であると、値「Ｔ／Ｄ」が１／４１より大きい場合と異なり、被加熱体が溶融する、ということができる。なお、この試験では、マイクロ波の出力が２００Ｗであり、マイクロ波の周波数が２８ＧＨｚであったが、マイクロ波の出力が２００Ｗ以外（例えば、１０００Ｗ、２０００Ｗ）であっても、且つ、マイクロ波の周波数が２８ＧＨｚ以外（例えば、２４ＧＨｚ、１００ＧＨｚ）であっても、同じ結果が得られることを別途確認している。
【００５４】
以上、本発明は上記本実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記本実施形態では、反射機構２０（曲面ミラー）と、載置台３０に載置された被加熱体と、の間における、マイクロ波が通過する領域（筐体４０内）に、透過板が介在しているが、「出力窓１１ａと、載置台３０に載置された被加熱体との間におけるマイクロ波が通過する領域内」である限りにおいて、例えば、電子管１１内（筐体４０外）に透過板が介在していてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０…マイクロ波源、１１…電子管、１１ａ…出力窓、２０…反射機構（曲面ミラー）、３０…載置台、４０…筐体、５０…冷却装置
【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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