(57)【要約】【課題】被加熱物の温度を一定とするマイクロ波加熱装置を提供する。【解決手段】被加熱物１０を収容する加熱室１７０と、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａと、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａと、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａからの第１マイクロ波を加熱室１７０に放射する第１放射部１３０ａと、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａからの第２マイクロ波を加熱室１７０に放射する第２放射部１４０ａと、制御ユニット１５０と、を備え、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａは、反射波及び透過波の電力を検出する第２電力検出部１２４ａと、所定の周波数のみを通過させるフィルタ１２５ａとを含み、制御ユニット１５０は、第２電力検出部１２４ａによって検出された電力に基づいて被加熱物１０の比誘電率を算出し、予め取得した被加熱物１０における比誘電率及び温度の関係と算出した比誘電率とに基づいて被加熱物１０の温度を推定する。【選択図】図２
2013201096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収容する加熱室と、
マイクロ波を発生する第１マイクロ波発生部、前記第１マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波の位相を変化させる可変位相部、及び、前記第１マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波を増幅する第１増幅部を含む、第１マイクロ波を出力する第１マイクロ波出力ユニットと、
マイクロ波を発生する第２マイクロ波発生部、及び、前記第２マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波を増幅する第２増幅部を含む、第２マイクロ波を出力する第２マイクロ波出力ユニットと、
前記第１マイクロ波出力ユニットから出力される前記第１マイクロ波を前記加熱室に放射する複数の第１放射部と、
前記第２マイクロ波出力ユニットから出力される前記第２マイクロ波を前記加熱室に放射する複数の第２放射部と、
前記第１マイクロ波出力ユニットを制御する制御部と、を備え、
前記第２マイクロ波出力ユニットは、さらに、前記加熱室から前記第２放射部に入射する反射波及び透過波の電力を検出する電力検出部と、所定の周波数のみを通過させるフィルタとを含み、
前記制御部は、前記電力検出部によって検出された電力に基づいて前記被加熱物の比誘電率を算出し、予め取得した前記被加熱物における比誘電率及び温度の関係と算出した前記比誘電率とに基づいて前記被加熱物の温度を推定し、推定した温度に基づいて前記第１マイクロ波出力ユニットを制御する
マイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、推定した温度が目標温度に到達した場合、前記加熱室内の定在波分布が前記被加熱物の温度が上昇しないような分布となるように前記第１マイクロ波出力ユニットを制御する
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、前記第１マイクロ波出力ユニットから出力する第１マイクロ波の出力レベル、周波数及び位相の少なくとも一つを調整することで、前記加熱室内の定在波分布が前記被加熱物の温度が上昇しないような分布とする
請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記第１マイクロ波出力ユニットは、さらに、前記加熱室から前記第１放射部に入射する逆流波の電力を検出する電力検出部を含み、
前記制御部は、前記第１マイクロ波出力ユニットにおける前記電力検出部によって検出された電力が小さくなるように前記第１マイクロ波出力ユニットを制御する
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記第２マイクロ波出力ユニットにおける前記電力検出部は、前記複数の第２放射部のうちの一の第２放射部から放射された第２マイクロ波が前記被加熱物で反射した反射波の電力を検出する反射波検出回路を含み、
前記制御部は、前記反射波検出回路で検出した電力に基づいて前記被加熱物の比誘電率を算出する
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記第２マイクロ波出力ユニットにおける前記電力検出部は、前記複数の第２放射部のうちの一の第２放射部から放射された第２マイクロ波が前記被加熱物で反射して当該一の第２放射部に入射される反射波の電力を検出する反射波検出回路と、前記複数の第２放射部のうちの他の前記第２放射部から放射された第２マイクロ波が前記被加熱物を透過して前記一の第２放射部に入射される透過波の電力を検出する透過波検出回路とを含み、
前記制御部は、前記反射波検出回路及び前記透過波検出回路で検出した電力に基づいて前記被加熱物の比誘電率を算出する
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
さらに、前記被加熱物における比誘電率及び温度の関係を示すデータを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記データと算出した前記被加熱物の比誘電率とを照合して、前記被加熱物の温度を推定する
請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記複数の第２放射部は、前記被加熱物を挟むように前記加熱室の対向面に配置されている
請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記加熱室の対向面に配置されている２つの前記第２放射部を一対の第２放射部とすると、
前記複数の第２放射部は、前記一対の第２放射部が複数対からなることで構成されている
請求項８に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
さらに、前記被加熱物の重量を測定する重量測定部を備え、
前記制御部は、算出した前記比誘電率と前記重量測定部で測定した重量データとに基づいて前記被加熱物の温度を推定する
請求項１〜９のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１１】
さらに、前記被加熱物を載置する載置台を備え、
前記載置台は、可動式であり、
前記被加熱物は、前記載置台の可動によって前記加熱室内に連続的に複数個搬送され、
前記制御部は、複数の前記被加熱物の温度を推定する
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第２マイクロ波出力ユニットの出力が前記第１マイクロ波出力ユニットの出力よりも低くなるように、前記第１マイクロ波出力ユニット及び前記第２マイクロ波出力ユニットを制御する
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１３】
前記第１マイクロ波出力ユニット及び前記第１放射部は、一対一に対応して複数備えられている
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１４】
前記第２マイクロ波出力ユニット及び前記第２放射部は、一対一に対応して複数備えられている
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１５】
前記第１マイクロ波発生部で発生させるマイクロ波の周波数は２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚであり、
前記第２マイクロ波発生部で発生させるマイクロ波の周波数は、前記第１マイクロ波発生部で発生させるマイクロ波の周波数とは異なる
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波によって加熱室内に載置された被加熱物を加熱するマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波加熱装置は、マグネトロンという真空管を用いた発振デバイスで構成されているものが一般的である。近年、このマグネトロンを半導体素子に置き換えたマイクロ波加熱装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は、特許文献１に開示された従来のマイクロ波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【０００４】
図１１に示すように、従来のマイクロ波加熱装置１０００は、被加熱物を収納する加熱室１０７０と、マイクロ波を出力するマイクロ波出力部１０１０と、マイクロ波を加熱室１０７０内に放射供給する４つの給電部１０３０Ａ、１０３０Ｂ、１０３０Ｃ、１０３０Ｄと、制御部１０５０とを備える。給電部１０３０Ａ、１０３０Ｂ、１０３０Ｃ、１０３０Ｄは、加熱室１０７０の底壁面に配置されている。
【０００５】
マイクロ波出力部１０１０は、半導体素子を用いて構成した発振部１０１１と、発振部１０１１の出力を２段構成で４分割するウィルキンソン型の電力分配部１０１５と、位相可変部１０１２と、電力増幅部１０１３と、電力検出部１０１４と、を有している。電力検出部１０１４は、マイクロ波出力部１０１０から給電部１０３０Ａ、１０３０Ｂ、１０３０Ｃ、１０３０Ｄを介して加熱室１０７０へ伝送されるマイクロ波電力と、加熱室１０７０から給電部１０３０Ａ、１０３０Ｂ、１０３０Ｃ、１０３０Ｄを介してマイクロ波出力部１０１０へと伝送されるマイクロ波電力（反射量）とを検出する。
【０００６】
制御部１０５０は、電力検出部１０１４で得られた反射量の情報と、加熱中における被加熱物の加熱状態を検知する各種センサから得られた加熱状態情報とに基づき、発振部１０１１の発振周波数や発振出力および位相可変部１０１２の制御を行う。
【０００７】
マイクロ波加熱装置１０００において、被加熱物への加熱を継続していくと、被加熱物の材料定数が変わる。また、加熱室１０７０内に供給されたマイクロ波電力が被加熱物で１００％吸収されると反射量は発生しないが、被加熱物の種類や形状、量によって被加熱物を含む加熱室１０７０の電気的特性が決定されるために投入された電力全てが被加熱物に吸収されるわけではない。このために、電力検出部１０１４では、変化する反射量が検出される。
【０００８】
従来のマイクロ波加熱装置１０００では、電力検出部１０１４で検出された反射量が最も少なくなるように制御することで、加熱効率を最大としている。具体的には、マイクロ波出力部１０１０の信号周波数を２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲で所定周波数毎にステップ可変させて、所定周波数毎の反射量を検出し、反射量が最も少なくなる周波数を選択している。また、位相可変部１０１２によって、信号周波数に位相差を設定することでさらに加熱効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１１／００４５６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のマイクロ波加熱装置では、被加熱物の温度が上昇しすぎてしまい、被加熱物が変形したり材料組成が変化したり等の不都合が生じる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、被加熱物の温度が上昇しすぎないように構成されたマイクロ波加熱装置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】
【００１２】
本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波を発生する第１マイクロ波発生部、前記第１マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波の位相を変化させる可変位相部、及び、前記第１マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波を増幅する第１増幅部を含む、第１マイクロ波を出力する第１マイクロ波出力ユニットと、マイクロ波を発生する第２マイクロ波発生部、及び、前記第２マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波を増幅する第２増幅部を含む、第２マイクロ波を出力する第２マイクロ波出力ユニットと、前記第１マイクロ波出力ユニットから出力される前記第１マイクロ波を前記加熱室に放射する複数の第１放射部と、前記第２マイクロ波出力ユニットから出力される前記第２マイクロ波を前記加熱室に放射する複数の第２放射部と、前記第１マイクロ波出力ユニットを制御する制御部と、を備え、前記第２マイクロ波出力ユニットは、さらに、前記加熱室から前記第２放射部に入射する反射波と透過波の電力を検出する電力検出部と、所定の周波数のみを通過させるフィルタを含み、前記制御部は、前記電力検出部によって検出された電力に基づいて前記被加熱物の比誘電率を算出し、予め取得した前記被加熱物における比誘電率及び温度の関係と算出した前記比誘電率とに基づいて前記被加熱物の温度を推定し、推定した温度に基づいて前記第１マイクロ波出力ユニットを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加熱中における被加熱物の誘電率を算出し、予め取得していた誘電率と温度との関係から被加熱物の温度を推定することができるので、加熱中における被加熱物の温度を非接触で容易に把握することができる。これにより、被加熱物の温度が上昇しすぎないように被加熱物の加熱状態を所望に制御することができるので、被加熱物の温度を一定に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置で用いられる、被加熱物における誘電率と温度との関係を示すグラフの一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の制御方法において、算出した誘電率と加熱時間との関係を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の制御方法において、推定した温度と加熱時間との関係を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置の構成の他の例を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、従来のマイクロ波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（本発明の一態様を得るに至った経緯）
近年、化石燃料の代替エネルギーとしてバイオマスエネルギーが注目されており、木質バイオマスからバイオエタノールを生産する研究がなされている。
【００１６】
木材の主成分は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンであるが、このうち、糖化や発酵によってエタノールに変換できるのは主にセルロースとヘミセルロースだけである。また、リグニンは、木質内の多糖を被覆しており、酵素糖化の妨げとなっている。そこで、木質バイオマスからエタノールを効率良く生産するために、リグニンを除去して酵素糖化を促進させるための前処理を行うことが好ましい。従来、このような前処理として、爆砕処理、オゾン前処理、又は、酸・アルカリを用いる方法などが知られている。
【００１７】
しかしながら、このような従来の前処理は、コストが高かったり、また、特別な廃液処理を行う必要があったり等の問題がある。
【００１８】
そこで、リグニンの除去を促進させるための前処理として、木質バイオマスにマイクロ波加熱を行うという研究がなされている。このように、マイクロ波加熱装置は、家庭用電子レンジだけではなく、様々な工業用途にも応用されている。
【００１９】
しかしながら、加熱中においては被加熱物の温度が上昇し続けることから、特許文献１に開示されたような従来のマイクロ波加熱装置では、被加熱物の温度が上昇しすぎてしまい、被加熱物が変形したり材料組成が変化したりする等の不都合が生じる場合がある。
【００２０】
従って、例えば木質バイオマス等の被加熱物を加熱・乾燥する際、被加熱物の温度が目標温度に到達した場合には、その温度で保持することが好ましい。そのためには、加熱中における被加熱物の温度を把握することが重要となる。
【００２１】
この点、従来の家庭用電子レンジに代表されるマイクロ波加熱装置の中には、被加熱物の温度を測定できるものが存在する。
【００２２】
被加熱物の温度を測定する手段としては、一般的に赤外線センサが用いられている。しかしながら、赤外線センサでは、被加熱物の表面の温度しか測定できないので、被加熱物の形状によっては正確な温度を測定することができないという問題がある。
【００２３】
また、被加熱物の温度を測定する他の手段として、マイクロ波の影響を受けない光ファイバ温度計を直接被加熱物に装着して温度をモニタする方法もある。しかしながら、光ファイバ温度計は温度測定できる領域が小さいので、被加熱物の形状や大きさによっては正確な温度を測定できなかったり温度のばらつきが生じたりするという問題がある。この場合、被加熱物を、温度を測定できる範囲にまで加工すれば温度ばらつきを低減することも可能ではあるが、被加熱物を一度に加熱処理できる量が限られてしまう。さらに、光ファイバ温度計を用いた方法は、被加熱物の加熱開始時と加熱終了時に温度計を取り付け直す必要があるので、工程が煩雑になってしまうという問題がある。
【００２４】
このように、従来のマイクロ波加熱装置では、被加熱物が変形したり材料組成が変化したりしないように被加熱物への過剰加熱を抑制しようとしても、被加熱物の温度を測定することが難しいので、被加熱物への過剰加熱を抑制することができないという問題がある。
【００２５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、被加熱物の温度が上昇しすぎないように加熱中における被加熱物の温度を把握することができるマイクロ波加熱装置、特に、非接触で被加熱物の温度を把握することが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。
【００２６】
本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波を発生する第１マイクロ波発生部、前記第１マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波の位相を変化させる可変位相部、及び、前記第１マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波を増幅する第１増幅部を含む、第１マイクロ波を出力する第１マイクロ波出力ユニットと、マイクロ波を発生する第２マイクロ波発生部、及び、前記第２マイクロ波発生部で発生されたマイクロ波を増幅する第２増幅部を含む、第２マイクロ波を出力する第２マイクロ波出力ユニットと、前記第１マイクロ波出力ユニットから出力される前記第１マイクロ波を前記加熱室に放射する複数の第１放射部と、前記第２マイクロ波出力ユニットから出力される前記第２マイクロ波を前記加熱室に放射する複数の第２放射部と、前記第１マイクロ波出力ユニットを制御する制御部と、を備え、前記第２マイクロ波出力ユニットは、さらに、前記加熱室から前記第２放射部に入射する反射波及び透過波の電力を検出する電力検出部と、所定の周波数のみを通過させるフィルタとを含み、前記制御部は、前記電力検出部によって検出された電力に基づいて前記被加熱物の比誘電率を算出し、予め取得した前記被加熱物における比誘電率及び温度の関係と算出した前記比誘電率とに基づいて前記被加熱物の温度を推定し、推定した温度に基づいて前記第１マイクロ波出力ユニットを制御することを特徴とする。
【００２７】
本態様によれば、加熱中における被加熱物の誘電率を算出し、算出した誘電率に基づいて被加熱物の温度を推定することができるので、加熱中における被加熱物の温度を非接触で容易に把握することができる。これにより、推定した温度に基づいて、第１マイクロ波出力ユニットによって被加熱物の温度が上昇しすぎないように被加熱物の加熱状態（加熱温度）を所望に制御することができるので、被加熱物の温度を一定に保持することができる。
【００２８】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記制御部は、推定した温度が目標温度に到達した場合、前記加熱室内の定在波分布が前記被加熱物の温度が上昇しないような分布となるように前記第１マイクロ波出力ユニットを制御する、としてもよい。
【００２９】
これにより、目標温度に到達した以降、被加熱物の温度を一定に保持することができる。
【００３０】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記制御部は、前記第１マイクロ波出力ユニットから出力する第１マイクロ波の出力レベル、周波数及び位相の少なくとも一つを調整することで、前記加熱室内の定在波分布が前記被加熱物の温度が上昇しないような分布とする、としてもよい。
【００３１】
これにより、第１マイクロ波出力ユニットによって、加熱室内の定在波分布を容易に調整することができる。
【００３２】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記第１マイクロ波出力ユニットは、さらに、前記加熱室から前記第１放射部に入射する逆流波の電力を検出する電力検出部を含み、前記制御部は、前記第１マイクロ波出力ユニットにおける前記電力検出部によって検出された電力が小さくなるように前記第１マイクロ波出力ユニットを制御する、としてもよい。
【００３３】
これにより、照射ロスを抑制して被加熱物の加熱を効率よく行うことができる。
【００３４】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記第２マイクロ波出力ユニットにおける前記電力検出部は、前記複数の第２放射部のうちの一の第２放射部から放射された第２マイクロ波が前記被加熱物で反射した反射波の電力を検出する反射波検出回路を含み、前記制御部は、前記反射波検出回路で検出した電力に基づいて前記被加熱物の比誘電率を算出する、としてもよい。
【００３５】
これにより、被加熱物の誘電率を算出することができる。
【００３６】
あるいは、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記第２マイクロ波出力ユニットにおける前記電力検出部は、前記複数の第２放射部のうちの一の第２放射部から放射された第２マイクロ波が前記被加熱物で反射して当該一の第２放射部に入射される反射波の電力を検出する反射波検出回路と、前記複数の第２放射部のうちの他の前記第２放射部から放射された第２マイクロ波が前記被加熱物を透過して前記一の第２放射部に入射される透過波の電力を検出する透過波検出回路とを含み、前記制御部は、前記反射波検出回路及び前記透過波検出回路で検出した電力に基づいて前記被加熱物の比誘電率を算出する、としてもよい。
【００３７】
これにより、被加熱物の誘電率をより正確に算出することができる。
【００３８】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、さらに、前記被加熱物における比誘電率及び温度の関係を示すデータを記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記データと算出した前記被加熱物の比誘電率とを照合して、前記被加熱物の温度を推定する、としてもよい。
【００３９】
これにより、記憶部内に格納されたデータに基づいて、被加熱物の温度を推定することができる。
【００４０】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記複数の第２放射部は、前記被加熱物を挟むように前記加熱室の対向面に配置されている、としてもよい。
【００４１】
これにより、被加熱物からの透過波を効率良く第２放射部に入射させることができるので、被加熱物の誘電率をより正確に算出することができる。
【００４２】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記加熱室の対向面に配置されている２つの前記第２放射部を一対の第２放射部とすると、前記複数の第２放射部は、前記一対の第２放射部が複数対からなることで構成されている、としてもよい。
【００４３】
これにより、被加熱物が大きかったり長尺状であったりしても、被加熱物全体の誘電率を正確に算出することができる。
【００４４】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、さらに、前記被加熱物の重量を測定する重量測定部を備え、前記制御部は、算出した前記比誘電率と前記重量測定部で測定した重量データとに基づいて前記被加熱物の温度を推定する、としてもよい。
【００４５】
これにより、より正確に被加熱物の温度を推定することができる。特に、被加熱物がもともと含水率の低いようなものであっても、正確に温度を推定することができる。
【００４６】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、さらに、前記被加熱物を載置する載置台を備え、前記載置台は、可動式であり、前記被加熱物は、前記載置台の可動によって前記加熱室内に連続的に複数個搬送され、前記制御部は、複数の前記被加熱物の温度を推定する、としてもよい。
【００４７】
これにより、大量の被加熱物を短時間で加熱処理することができる。
【００４８】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記制御部は、前記第２マイクロ波出力ユニットの出力が前記第１マイクロ波出力ユニットの出力よりも低くなるように、前記第１マイクロ波出力ユニット及び前記第２マイクロ波出力ユニットを制御する、としてもよい。
【００４９】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記第１マイクロ波出力ユニット及び前記第１放射部は、一対一に対応して複数備えられている、としてもよい。
【００５０】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記第２マイクロ波出力ユニット及び前記第２放射部は、一対一に対応して複数備えられている、としてもよい。
【００５１】
また、本発明に係るマイクロ波加熱装置の一態様において、前記第１マイクロ波発生部で発生させるマイクロ波の周波数は２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚであり、前記第２マイクロ波発生部で発生させるマイクロ波の周波数は、前記第１マイクロ波発生部で発生させるマイクロ波の周波数とは異なる、としてもよい。
【００５２】
以下、本発明の実施の形態に係るマイクロ波加熱装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではなく、本発明は、特許請求の範囲だけによって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。また、各図において、同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００５３】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置１００について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を模式的に示す図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【００５４】
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置１００は、第１マイクロ波を出力する第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂと、第２マイクロ波を出力する第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂと、第１放射部１３０ａ、１３０ｂと、第２放射部１４０ａ、１４０ｂと、制御ユニット１５０と、記憶部１６０と、加熱室１７０と、載置台１８０とを備える。以下、マイクロ波加熱装置１００の各構成要素について詳述する。
【００５５】
まず、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂの構成について、図２を用いて説明する。第１マイクロ波出力ユニット１１０ａと第１マイクロ波出力ユニット１１０ｂとは、主に被加熱物１０を加熱するための加熱用高出力マイクロ波出力ユニットであり、本実施の形態では同じ構成となっている。
【００５６】
図２に示すように、第１マイクロ波出力ユニット（第１の第１マイクロ波出力ユニット）１１０ａは、周波数が２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚで、高出力の第１マイクロ波（第１の第１マイクロ波）を励振出力する高出力用マイクロ波出力部であって、第１マイクロ波発生部１１１ａと、可変位相部１１２ａと、第１増幅部１１３ａと、第１電力検出部１１４ａとを備えている。
【００５７】
同様に、第１マイクロ波出力ユニット（第２の第１マイクロ波出力ユニット）１１１ｂは、高出力の第１マイクロ波（第２の第１マイクロ波）を励振出力する高出力用マイクロ波出力部であり、第１マイクロ波発生部１１１ｂと、可変位相部１１２ｂと、第１増幅部１１３ｂと、第１電力検出部１１４ｂとを備えている。
【００５８】
なお、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａが出力する第１マイクロ波と、第１マイクロ波出力ユニット１１０ｂが出力する第１マイクロ波とは、同じ電力であっても異なる電力であってもよく、各々の第１マイクロ波は制御ユニット１５０からの信号に基づいて決定される。以下、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂの各構成について説明する。
【００５９】
第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂは、制御ユニット１５０により設定された周波数のマイクロ波を発生する周波数可変のマイクロ波発生部であり、発生したマイクロ波を可変位相部１１２ａ、１１２ｂに出力する。第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂは、例えば、発振器である。発振器としては、シリコンや水晶などで作られた共振器を用いた構成、又は、トランジスタを用いたハートレー型発振回路やコルピッツ型発振回路からなる一般的な高周波発振器等を用いることができる。なお、トランジスタや共振回路、発振回路の種類に制限はなく、自由に選択することができる。
【００６０】
可変位相部１１２ａ、１１２ｂは、第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂで発生されたマイクロ波の位相を変化させて、位相を変化させたマイクロ波を第１増幅部１１３ａ、１１３ｂに出力する可変位相器である。可変位相部１１２ａ、１１２ｂは、第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂからのマイクロ波の位相を、制御ユニット１５０により設定された位相量で変化させる。例えば、可変位相部１１２ａの位相量を＋φだけ変化させると、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａから第１放射部１３０ａに出力される第１マイクロ波の位相成分は＋φだけ変化する。可変位相部１１２ｂについても同様である。可変位相部１１２ａ、１１２ｂとしては、例えば、複数ビットステップ可変型位相器又は連続可変型位相器等を用いることができるが、発振器と同様に回路構成の種類に制限はない。
【００６１】
第１増幅部１１３ａ、１１３ｂは、第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂで発生させたマイクロ波を増幅して、増幅したマイクロ波を第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂに出力する増幅器である。第１増幅部１１３ａ、１１３ｂにおいて、第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂからの信号が増幅され、増幅された信号は第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂを介して第１放射部１３０ａ、１３０ｂから加熱室１７０内へ放射される。第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂでは、処理時間の短縮や一度に大量の処理ができるように数百ワット相当の高出力が求められることから、第１増幅部１１３ａ、１１３ｂは、複数段接続された多段構成とすることが好ましい。さらに高出力のマイクロ波を使用するために、一般的な電子レンジ等で使用されているチョーク構造などの電波漏洩機構を備えていてもよい。
【００６２】
第１増幅部１１３ａ、１１３ｂは、第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂと同様に種類に制限はなく、例えば、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウムなどの半導体素子を使用した固体素子によって構成されており、半導体プロセス等を用いて製造される。
【００６３】
このように、マイクロ波の励振に半導体素子を使用することで、従来から一般的に用いられてきたマグネトロンよりも狭帯域な周波数スペクトルが得られる。従って、複数の第１放射部１３０ａ、１３０ｂを介して第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂからの複数のマイクロ波を加熱室１７０内に放射することによって、加熱室１７０内では空間合成によって定在波を発生させることができる。よって、マイクロ波の周波数や位相を変えることで定在波分布（電磁界分布）を容易に制御することができるので、被加熱物１０の加熱中に温度が上昇しすぎるような場合、あえて加熱効率が低下するような定在波分布となるように第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御することで被加熱物１０の温度上昇を抑えることができる。また、加熱室１７０内の定在波分布の制御は、加熱室１７０内の電磁界解析を行うことで達成できる。
【００６４】
また、第１増幅部１１３ａ、１１３ｂとしては、増幅利得を可変できる可変利得型増幅器を用いることもでき、この場合、制御ユニット１５０等の外部から入力された増幅利得を示す制御信号に基づいて第１増幅部１１３ａ、１１３ｂの増幅利得が決定されるように構成することができる。
【００６５】
第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂは、電力検出回路（検波回路）を有しており、第１放射部１３０ａ、１３０ｂから放射された第１マイクロ波及び第２放射部１４０ａ、１４０ｂから放射された第２マイクロ波のうち、加熱室１７０から第１放射部１３０ａ、１３０ｂの各々に入力される波の電力（電力量）を検出する。なお、これらの波を逆流波と称する。すなわち、逆流波とは、複数の放射部のうちの一の放射部から放射されたマイクロ波が当該一の放射部（自らの放射部）に戻ってくる波である反射波と、複数の放射部のうちの一の放射部から放射されたマイクロ波が他の放射部（一の放射部とは異なる放射部）に入ってくる波である透過波とを含む波のことである。第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂとしては、例えばショットキバリアダイオードを用いて反射波の電力を半波整流し、平滑用コンデンサで半波整流信号を平滑して直流電圧を出力することのできるエンベロープ検波回路などを用いることができる。
【００６６】
次に、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂの構成について、図２を用いて説明する。第２マイクロ波出力ユニット１２０ａと第２マイクロ波出力ユニット１２０ｂとは、主に被加熱物１０の誘電率を測定するための測定用低出力マイクロ波出力ユニットであり、本実施の形態では同じ構成となっている。このように、本実施の形態において、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂの出力は、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂの出力よりも低くなっている。但し、被加熱物１０は、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂから出力される低出力のマイクロ波によっても加熱される場合もある。
【００６７】
図２に示すように、第２マイクロ波出力ユニット（第１の第２マイクロ波出力ユニット）１２０ａは、低出力の第２マイクロ波（第１の第２マイクロ波）を励振出力する低出力マイクロ波出力部であって、第２マイクロ波発生部１２１ａと、第２増幅部１２３ａと、第２電力検出部１２４ａと、フィルタ１２５ａとを備えている。
【００６８】
同様に、第２マイクロ波出力ユニット（第２の第２マイクロ波出力ユニット）１２０ｂは、低出力の第２マイクロ波（第２の第２マイクロ波）を励振出力する低出力マイクロ波出力部であって、第２マイクロ波発生部１２１ｂと、第２増幅部１２３ｂと、第２電力検出部１２４ｂと、フィルタ１２５ｂとを備えている。
【００６９】
なお、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａが出力する第２マイクロ波と、第２マイクロ波出力ユニット１２０ｂが出力する第２マイクロ波とは、同じ電力であっても異なる電力であってもよく、各々の第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂの第２マイクロ波は、制御ユニット１５０からの信号に基づいて決定される。以下、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂの各構成について説明する。
【００７０】
第２マイクロ波発生部１２１ａ、１２１ｂは、制御ユニット１５０により設定された周波数のマイクロ波を発生する周波数可変の電力発生部であり、発生したマイクロ波を第２増幅部１２３ａ、１２３ｂに出力する。第２マイクロ波発生部１２１ａ、１２１ｂとしては、第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂと同様の発振器を用いることができる。ただし、発振する周波数は第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂで使用する周波数（２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）以外の周波数であり、例えば２．４５ＧＨｚと同様にＩＳＭ（ＩＳＭ：Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドの５．８ＧＨｚを使用することができる。
【００７１】
第２増幅部１２３ａ、１２３ｂは、第２マイクロ波発生部１２１ａ、１２１ｂで発生させたマイクロ波を増幅して第２電力検出部１２４ａ、１２４ｂに出力する増幅器である。第２増幅部１２３ａ、１２３ｂにおいて、第２マイクロ波発生部１２１ａ、１２１ｂからの信号が増幅され、増幅された信号は第２電力検出部１２４ａ、１２４ｂ及びフィルタ１２５ａ、１２５ｂを介して第２放射部１４０ａ、１４０ｂから加熱室１７０内へ放射される。第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂでは高い出力が必要ないので、第２増幅部１２３ａ、１２３ｂを構成する増幅器の数は第１増幅部１１３ａ、１１３ｂを構成する増幅器よりも少なくてもよい。さらに、上述のとおり、第２マイクロ波発生部１２１ａ、１２１ｂで使用する周波数は第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂで使用する周波数とは異なるため、前述した２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ用の電波漏洩機構は機能しない。従って、第２マイクロ波発生部１２１ａ、１２１ｂ用の電波漏洩機構を備えていてもよい。
【００７２】
第２増幅部１２３ａ、１２３ｂは、第１増幅部１１３ａ、１１３ｂと同様に、例えば、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウムなどの半導体素子を使用した固体素子であり、半導体プロセス等を用いて製造される。なお、第２増幅部１２３ａ、１２３ｂとしては、増幅利得を可変できる可変利得型増幅器を用いることもでき、この場合、制御ユニット１５０等の外部から入力された増幅利得を示す制御信号に基づいて第２増幅部１２３ａ、１２３ｂの増幅利得が決定されるように構成することができる。
【００７３】
第２電力検出部１２４ａ、１２４ｂの各々は、第２放射部１４０ａ、１４０ｂから放射された第２マイクロ波が、被加熱物１０で反射されて第２放射部１４０ａ、１４０ｂに戻ってくる波の電力を検出する電力検出回路（検波回路）を有している。
【００７４】
本実施の形態において、第２電力検出部１２４ａは、第２放射部１４０ａから放射された第２マイクロ波が被加熱物１０で反射して第２放射部１４０ａに戻って入射される反射波を検出する反射波検出回路と、第２放射部１４０ｂから放射された第２マイクロ波が被加熱物１０を透過して第２放射部１４０ａに入射される透過波を検出する透過波検出回路とを含む。同様に、第２電力検出部１２４ｂは、第２放射部１４０ｂから放射された第２マイクロ波が被加熱物１０で反射して第２放射部１４０ｂに戻って入射される反射波を検出する反射波検出回路と、第２放射部１４０ａから放射された第２マイクロ波が被加熱物１０を透過して第２放射部１４０ｂに入射される透過波を検出する透過波検出回路とを含む。
【００７５】
第２電力検出部１２４ａ、１２４ｂとしては、第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂと同様の構成とすることができ、例えばショットキバリアダイオードを用いて反射波又は透過波の電力を半波整流し、平滑用コンデンサで半波整流信号を平滑して直流電圧を出力することのできるエンベロープ検波回路などを用いることができる。
【００７６】
第１放射部１３０ａ、１３０ｂは、加熱室１７０内に高出力の第１マイクロ波を放射するためのアンテナ（給電部）であり、例えば、非回転の平面アンテナを用いることができる。本実施の形態において、第１放射部１３０ａは、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａに接続されており、当該第１マイクロ波出力ユニット１１０ａから出力される第１マイクロ波を加熱室１７０内に供給する。また、第１放射部１３０ｂは、第１マイクロ波出力ユニット１１０ｂに接続されており、当該第１マイクロ波出力ユニット１１０ｂから出力される第１マイクロ波を加熱室１７０内に供給する。また、第１放射部１３０ａと第１放射部１３０ｂとは、いずれも加熱室１７０の下面に設置されている。
【００７７】
なお、本実施の形態において、高出力のマイクロ波を放射する高出力用の第１放射部は２つとしたが、これに限るものではない。例えば、高出力用の第１放射部を４給電にして加熱室１７０内の空間合成を行ってもよい。給電数を増やすことによって、周波数や位相の制御できる変数が増えるため、さらに最適な条件により加熱効率を改善させて、より高速に加熱処理を行うことができる。なお、第１放射部の数を増やす場合、第１放射部の数に対応させて第１マイクロ波出力ユニットの数を増加させることでマイクロ波の出力数を増加させることもできるが、第１マイクロ波出力ユニットの数は増加させずに第１マイクロ波出力ユニットからの出力を分配することでマイクロ波の出力数を増加させることもできる。また、本実施の形態において、第１放射部１３０ａ、１３０ｂは、加熱室１７０の下面（底壁面）に配置したが、加熱室１７０の上面（天井面）又は側面（側壁面）に配置してもよく、あるいは、第１放射部１３０ａと第１放射部１３０ｂとを加熱室１７０内の異なる面に配置しても構わない。
【００７８】
第２放射部１４０ａ、１４０ｂは、加熱室１７０内に低出力の第２マイクロ波を放射するためのアンテナ（給電部）であり、例えば、非回転の平面アンテナを用いることができる。本実施の形態において、第２放射部１４０ａは、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａに接続されており、当該第２マイクロ波出力ユニット１２０ａから出力される第２マイクロ波を加熱室１７０内に供給する。また、第２放射部１４０ｂは、第２マイクロ波出力ユニット１２０ｂに接続されており、当該第２マイクロ波出力ユニット１２０ｂから出力される第２マイクロ波を加熱室１７０内に供給する。
【００７９】
フィルタ１２５ａ、１２５ｂは、所定の周波数のみを通過させるものであり、特定の周波数を通過させるとともに他の周波数は通過させないように構成されている。フィルタ１２５ａ、１２５ｂは、フィルタ回路等によって構成することができ、それぞれ、第２電力検出部１２４ａ、１２５ｂの後段に接続されている。
【００８０】
ここで、被加熱物１０の比誘電率を反射波によって測定するためには、第２放射部１４０ａから放射された第２のマイクロ波が、第２放射部１４０ａ自身に反射されてきた波のみを検出する必要がある。また、反射波に加えて透過波で測定するためには、上記反射されてきた波と、第２放射部１４０ａから放射された第２マイクロ波のうち第２放射部１４０ｂへ透過した波のみとを検出する必要がある。すなわち、第１放射部１３０ａ、１３０ｂから直接、第２放射部１４０ａ、１４０ｂへ放射された第１マイクロ波や、被加熱物１０、加熱室１７０等で反射されて第２放射部１４０ａ、１４０ｂへ到達する波は、第２電力検出部１２４ａ、１２４ｂに入力されることを防ぐ必要がある。そこで、第２マイクロ波は、第１マイクロ波と周波数を変えておき、フィルタ１２５ａ、１２５ｂでは第２マイクロ波のみが通過できるようにしている。例えば、第２マイクロ波が５．８ＧＨｚの場合、フィルタ１２５ａ、１２５ｂを、５．８ＧＨｚ以上の周波数を通過させるハイパスフィルタや、５．８ＧＨｚ帯域のみを通過させるバンドパスフィルタとすればよい。
【００８１】
また、一対の第２放射部１４０ａと第２放射部１４０ｂとは、被加熱物１０を挟んで互いに対向するように、加熱室１７０の対向面の各々に配置されている。図１に示すように、本実施の形態において、第２放射部１４０ａは加熱室１７０の上面に設置されており、第２放射部１４０ｂは加熱室１７０の下面に設置されている。第２放射部１４０ａと第２放射部１４０ｂとが前記被加熱物を挟むように配置することによって、被加熱物１０からの反射波及び透過波を、効率良く第２放射部１４０ａと第２放射部１４０ｂとに入射させることができる。これにより、被加熱物１０の比誘電率をより正確に算出することができる。
【００８２】
制御ユニット１５０は、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂ及び第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂを制御する制御部であり、ＣＰＵ等を備える集積回路等によって構成されている。
【００８３】
制御ユニット１５０は、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂにおける第２電力検出部１２４ａ、１２４ｂによって検出された反射波の電力（反射量）及び透過波の電力（透過量）の情報に基づいて被加熱物１０の比誘電率を算出し、算出した比誘電率と予め取得した被加熱物１０における比誘電率及び温度の関係とに基づいて被加熱物１０の温度を推定し、そして、推定した温度に基づいて第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御する。
【００８４】
本実施の形態において、制御ユニット１５０は、推定した被加熱物１０の温度が目標温度に到達した場合、加熱室１７０内の定在波分布が被加熱物１０の温度がそれ以上に上昇しないような分布となるように、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂの出力状態を制御する。具体的には、推定した被加熱物１０の温度に基づいて、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂから励振される第１マイクロ波の出力レベル、周波数及び位相の少なくとも一つを変更することで、所望の定在波分布となるように調整する。例えば、制御ユニット１５０は、第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂの周波数を変更したり、可変位相部１１２ａ、１１２ｂの位相量を変更したり、第１増幅部１１３ａ、１１３ｂの増幅利得を変更したりして、加熱室１７０内の定在波分布が所望の分布となるように制御する。なお、この場合、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂのうちの一方のみを制御してもよいし、両方を制御してもよい。
【００８５】
このように、被加熱物１０の温度が上昇しないように第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御することで、被加熱物１０の温度を一定に保持することができる。なお、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂの制御は、一方のみを制御してもよいし、両方とも制御してもよい。
【００８６】
また、本実施の形態における制御ユニット１５０は、さらに、被加熱物１０の加熱効率が向上するような制御を行うこともできる。具体的には、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂにおける第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂによって検出された逆流波の電力が最も小さくなるように、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御する。
【００８７】
具体的には、被加熱物１０を加熱する前又は被加熱物１０の加熱中において、第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂの各々で検出した逆流波の電力が最小となるように第１放射部１３０ａ、１３０ｂから放射される第１マイクロ波の周波数を決定し、決定した周波数に対応する周波数信号を第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂに出力する。例えば、第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂの信号周波数を２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲で所定周波数毎（例えば、１ＭＨｚピッチ）にステップ可変させて、所定周波数毎の反射量を検出し、反射量が最も少なくなる周波数を選択する。
【００８８】
あるいは、第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂの各々で検出した逆流波の電力が最小となるように第１増幅部１１３ａ、１１３ｂの増幅利得を決定し、決定した増幅利得に対応する増幅利得信号を第１増幅部１１３ａ、１１３ｂに出力してもよい。
【００８９】
このように、被加熱物１０の加熱効率が向上するように制御することで、照射ロスを抑制して被加熱物１０の加熱を効率よく行うことができる。
【００９０】
なお、制御ユニット１５０は、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂにおける第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂによって検出された逆流波の電力を用いて、被加熱物１０の加熱効率が最大となるように第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御してもよい。これにより、被加熱物１０の加熱効率がさらに向上する。
【００９１】
記憶部１６０は、被加熱物１０についての比誘電率と温度との関係を示すデータを記憶するメモリ等である。被加熱物１０に関する比誘電率と温度との関係を示すデータは、被加熱物１０を加熱処理する前に予め収集されている。例えば、被加熱物１０が木質バイオマスと水や有機溶剤の混合液との混合物である場合、当該木質バイオマスに関する混合物に関して比誘電率の温度依存性を予め測定し、比誘電率と温度との関係をグラフ化してデータテーブルを作成する。そして、このデータテーブルを予め記憶部１６０に格納しておく。ここで、予め測定しておく被加熱物１０の比誘電率の測定方法は、特に限定されるものではないが、一般的には、同軸プローブを用いる方法、摂動理論に基づいた空洞共振器法、又は、導波管法などを用いることができ、原理的には容量値を測定することで比誘電率を算出することができる。なお、マイクロ波加熱装置１００による加熱対象の被加熱物１０の種類が複数ある場合は、比誘電率と温度との関係を示すデータを被加熱物１０の種類毎に予め取得しておき、種類毎の複数のデータテーブルを記憶部１６０に格納しておけばよい。
【００９２】
加熱室１７０は、被加熱物１０を収容する筐体である。加熱室１７０内には、第１放射部１３０ａ、１３０ｂ及び第２放射部１４０ａ、１４０ｂからのマイクロ波の放射供給によって生成される所定の定在波が分布している。
【００９３】
載置台１８０は、被加熱物１０を載置する台である。本実施の形態において、載置台１８０は、加熱室１７０内の高さ方向の略中央部分に配置されて加熱室１７０に固定されている。
【００９４】
載置台１８０は、第１放射部１３０ａ、１３０ｂからの高出力の第１マイクロ波による加熱・乾燥と、対向配置されている第２放射部１４０ａ、１４０ｂにおける一方から他方への透過波の検出とを考慮して、マイクロ波が透過しやすい低誘電率材料を用いることが好ましい。また、被加熱物１０が固体のみの場合は、載置台１８０に被加熱物１０を直接載置して加熱処理を行えばよいが、木質バイオマスのように、被加熱物１０が木材と水や有機溶剤などの混合液とを含む混合物のような場合は、載置台１８０と同様の低誘電率材料で作製された専用容器（図示せず）に被加熱物１０を入れて加熱処理を行うことが好ましい。
【００９５】
本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置１００は、以上のような構成となっている。なお、被加熱物１０について、材料組成や形状又は加熱処理量などが予めわかっている場合は、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂから励振される第１マイクロ波の出力、周波数及び位相などを予め電磁界解析によって求めておくことが好ましい。また、加熱中に被加熱物１０の材料定数が変化することがあれば、第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂで得られた逆流波の電力が最小となるように加熱条件を変更することが好ましい。また、本実施の形態において、第１放射部１３０ａ、１３０ｂ及び第２放射部１４０ａ、１４０ｂは、円形の平面パッチアンテナを想定しているが、アンテナの形状及び構造はこれに限るものではなく、例えば矩形の平面パッチアンテナやスロットアンテナであってもよい。なお、第１放射部１３０ａ、１３０ｂ及び第２放射部１４０ａ、１４０ｂ（アンテナ）は、２．４５ＧＨｚの周波数で最も反射が少なくなるように設計されており、例えば、パッチアンテナの誘電体を厚さ４ｍｍの空気とし、金属板の厚み０．４ｍｍとすると、アンテナの半径は６５ｍｍとなる。
【００９６】
次に、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置１００の制御方法について、図１及び図２を参照しながら図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、本実施の形態では、木質バイオマスからリグニンを分解するための前処理工程としてマイクロ波加熱を行う場合を想定し、被加熱物１０として、木質バイオマスと水や有機溶剤を含む混合液との混合物を用いることにする。
【００９７】
まず、被加熱物１０を載置台１８０の上に載置して被加熱物１０を加熱室１７０内に収納する。被加熱物１０を加熱・乾燥する前の段階では、被加熱物１０は、水や有機溶剤を含む液体の量が多く、被加熱物１０に含まれる水分量（含水率）が高くなっている。このように被加熱物１０の含水率が高い場合、被加熱物１０の比誘電率は、木材の比誘電率ではなく、量の多い水や有機溶剤の比誘電率が支配的となっている。一方、被加熱物１０の含水率が十分に低下した状態では、木材の比誘電率が支配的となる。従って、被加熱物１０は、加熱・乾燥が進むにつれて比誘電率が低下する。つまり、被加熱物１０は、含水率が高いほど比誘電率も高く、含水率が低いほど比誘電率も低くなる。なお、水の比誘電率は、室温では高く、８０〜９０程度である。一方、木材の比誘電率は、木材の種類にもよるが、おおむね１０程度であり、水の比誘電率と比べるとかなり低い。
【００９８】
次に、被加熱物１０を加熱・乾燥するために、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂによって、第１放射部１３０ａ、１３０ｂから加熱室１７０内へ高出力の第１マイクロ波を放射する。被加熱物１０は、第１マイクロ波によって加熱され、加熱されるに従って水分が蒸発して含水率が低下し、これに伴って比誘電率も低下していく。
【００９９】
このとき、本実施の形態では、加熱中における被加熱物１０の比誘電率を算出し、当該比誘電率に基づいて被加熱物１０の温度を推定して、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御する。
【０１００】
この場合、まず、図３に示すように、被加熱物１０の比誘電率を算出するために被加熱物１０の反射特性と透過特性（通過特性）とを測定する（Ｓ１０）。本実施の形態では、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂによって、第２放射部１４０ａ、１４０ｂから加熱室１７０内へ低出力の第２マイクロ波を放射して、第２放射部１４０ａ、１４０ｂに入射する反射波の電力（反射量）と透過波の電力（透過量）とを検出する。
【０１０１】
具体的には、第２電力検出部１２４ａによって、第２放射部１４０ａから放射された第２マイクロ波が被加熱物１０で反射して第２放射部１４０ａに戻ってくる反射波の電力（第２放射部１４０ａをポート１とすると、ＳパラメータのＳ１１に相当）と、第２放射部１４０ｂから１４０ａまでの透過波の電力（第２放射部１４０ｂをポート２とすると、ＳパラメータのＳ１２に相当）を検出する。同様に、第２電力検出部１２４ｂによって、第２放射部１４０ｂから放射された第２マイクロ波が被加熱物１０で反射して第２放射部１４０ｂに戻ってくる反射波の電力（ＳパラメータのＳ２２に相当）と、第２放射部１４０ａから１４０ｂまでの透過波の電力（ＳパラメータのＳ２１に相当）を検出する。
【０１０２】
次に、測定した被加熱物１０の反射特性と通過特性とに基づいて、被加熱物１０の比誘電率を算出する（Ｓ２０）。本実施の形態では、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂによって測定した被加熱物１０の反射波の電力と透過波の電力とに基づいて、被加熱物１０の比誘電率を算出する。なお、被加熱物１０の誘電率は、反射特性及び透過特性が再現される逆推定問題として算出することができる。すなわち、上記の各Ｓパラメータ（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２）の特性が得られるように比誘電率を算出する。被加熱物１０の比誘電率は、反射特性（Ｓ１１、Ｓ２２）だけで算出することも可能ではあるが、反射特性に加えて透過特性（Ｓ１２、Ｓ２１）を用いて比誘電率を再現した方が、正確な比誘電率を算出することができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂにも逆流波電力検出用の第１電力検出部１１４ａ、１１４ｂが備えられているため、その逆流波の電力から比誘電率を測定することも原理上は可能である。しかし、本実施の形態では、被加熱物１０に対して最も加熱効率が高くなるように第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御するので、すなわち、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂは、高出力（加熱用）の第１マイクロ波による逆流波の電力が最も少なくなるように制御されるので、高出力の第１マイクロ波の逆流波の電力の変化は微小である。微小な逆流波の電力の変化で比誘電率を測定することは困難であるので、同じマイクロ波によって被加熱物１０への加熱と被加熱物１０の比誘電率の測定とを同時に行うことは好ましくない。よって、本実施の形態のように、比誘電率の測定用として、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂとは別に、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂを備えた構成とすることが必要である。
【０１０４】
次に、算出した被加熱物１０の比誘電率に基づいて、被加熱物１０の温度を推定する（Ｓ３０）。具体的には、被加熱物１０における比誘電率と温度との関係を示すデータを予め取得しておき、予め取得した被加熱物１０における比誘電率と温度との関係を示すデータと、第２電力検出部１２４ａ、１２４ｂで検出した反射波のみの電力、あるいは反射波と透過波との電力によって算出した比誘電率とに基づいて、加熱中における被加熱物１０の温度を推定する。
【０１０５】
例えば、図４に示すような被加熱物１０における比誘電率と温度との関係を示すグラフを予め求めておき、この関係を示すグラフをマイクロ波加熱装置１００の記憶部１６０に記憶させておく。そして、算出した被加熱物１０の比誘電率と、比誘電率と温度との関係を示すグラフとを照合することによって、算出した比誘電率に対応する温度を決定する。この決定した温度を被加熱物１０の温度として推定する。なお、被加熱物１０の温度の推定処理は、一定の時間間隔で繰り返して行う。
【０１０６】
このように、予め加熱・乾燥する被加熱物１０の材料が決まっている場合は、マイクロ波加熱装置１００によって、加熱・乾燥工程を行いつつ、被加熱物１０の比誘電率（含水率）をモニタすることによって、事前に取得した比誘電率と温度との関係のデータテーブルを参照して、被加熱物の温度を推定することができる。
【０１０７】
次に、推定した温度に基づいて、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御する（Ｓ４０）。本実施の形態では、被加熱物１０の加熱が進んで被加熱物１０の温度が所望の値となった場合に、被加熱物１０の急激な温度上昇を抑制するために、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂの制御を行う。
【０１０８】
具体的には、図５及び図６に示すように、加熱開始時（ｔ０）から一定の時間間隔で被加熱物１０の比誘電率を算出するとともにその温度を推定し、被加熱物１０の推定温度が目標温度に到達したとき（ｔ１）に、被加熱物１０の温度を一定に保持するために、加熱室１７０内の定在波分布が被加熱物１０の温度が上昇しないような分布となるように第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御する。具体的には、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂから励振出力される第１マイクロ波の出力レベルを低下させたり、あるいは、あえて加熱効率が低下する定在波分布となるように、第１マイクロ波の出力周波数又は位相の調整を行ったりする。この場合、第１マイクロ波の出力レベルを変更するには、例えば第１増幅部１１３ａ、１１３ｂの増幅利得等を変更すればよい。また、第１マイクロ波の周波数を変更するには、例えば第１マイクロ波発生部１１１ａ、１１１ｂの周波数等を変更すればよい。また、第１マイクロ波の位相を変更するには、例えば可変位相部１１２ａ、１１２ｂの位相量等を変更すればよい。
【０１０９】
以上、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置１００によれば、加熱中における被加熱物１０の反射波の電力（反射量）と透過波の電力（透過量）とをモニタリングすることによって被加熱物１０の比誘電率を算出し、算出した誘電率に基づいて被加熱物１０の温度を推定することができる。また、温度検出用の温度計等を被加熱物１０に直接接続する必要もないので、加熱開始時と終了時に温度計を取り付け直す手間もない。このように、本実施の形態によれば、加熱中における被加熱物１０の温度を非接触で容易に把握することができ、被加熱物１０の温度が上昇しすぎないように加熱状態（加熱温度）を所望に制御することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態では、従来のマグネトロンではなく、周波数スペクトルの鋭い半導体素子によってマイクロ波の励振を行っているので、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂが出力する第１マイクロ波の周波数、出力、位相を容易に変えることができる。これにより、加熱室１７０内の定在波分布を容易に制御することができ、広範囲で均一に被加熱物１０を加熱することが可能となる。
【０１１１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係るマイクロ波加熱装置２００について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を示す図である。なお、図７において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。
【０１１２】
本実施の形態は、載置台１８０の下方に重量測定部２９０が具備されている点で、実施の形態１と異なる。すなわち、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置２００は、実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置１００に対して、さらに、重量測定部２９０を備える。
【０１１３】
重量測定部２９０は、被加熱物１０の重量を測定するための重量測定手段であり、例えば、重量センサ等を用いることができる。なお、図７では、載置台１８０と加熱室１７０の下面との間の四隅に柱状の重量測定部２９０が配置されているが、重量測定部２９０の数や構造はこの限りではない。また、重量測定部２９０の重量測定方法は、一般的な重量測定方法を用いることができ、例えば、被加熱物１０の重量に応じて載置台１８０が上下に変位する量を、一対の金属平行平板からなる静電容量の変化として検出する静電方式、あるいは、金属の収縮による抵抗の変化を利用して、金属薄膜からなるひずみセンサと固定抵抗とからなるブリッジ回路から、抵抗変化を電圧変化に変換して重量を検出する方式等の重量測定方法を用いることができる。その他に、重量測定部２９０としては、被加熱物１０の重量に応じた圧電素子の変位を利用して重量を検出するものや、被加熱物１０の重量に応じて変化する振動周波数差を利用して重量を検出するものなども用いることができる。
【０１１４】
本実施の形態において、制御ユニット１５０は、重量測定部２９０で測定した被加熱物１０の重量データと、実施の形態１と同様にして算出した被加熱物１０の比誘電率とに基づいて、被加熱物１０の温度を推定する。つまり、本実施の形態では、被加熱物１０の比誘電率だけではなく被加熱物１０の重量も考慮して被加熱物１０の温度を推定する。以下、具体的に説明する。
【０１１５】
被加熱物（木質バイオマスと水や有機溶剤との混合物）１０は、加熱・乾燥が進むにつれて水分が蒸発して含水率が低下し、水分量が減っていく。従って、加熱前の水分が多く含まれているときは被加熱物１０の比誘電率は高いが、加熱・乾燥により含水率が低下するに従って反射波及び透過波の電力から算出した比誘電率は低下する。
【０１１６】
そこで、本実施の形態では、被加熱物１０における比誘電率の変化と重量の変化との２つの情報に基づいて、被加熱物１０の温度を推定する。例えば、測定した重量の変化分に応じて、反射波と透過波との電力から算出した比誘電率を補正し、そして、補正後の比誘電率と、比誘電率と温度との関係を示すグラフとを照合することによって温度を推定する。
【０１１７】
制御ユニット１５０は、実施の形態１と同様に、推定した温度に基づいて第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御する。具体的には、推定した被加熱物１０の温度が目標温度に到達した場合、被加熱物１０の温度が上昇せずに一定となるように、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂから励振出力される第１マイクロ波の出力レベル、周波数及び位相の少なくとも一つを制御する。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、被加熱物１０を一度に加熱処理を行う量（重量）を予め決めておき、加熱処理前後における被加熱物１０の重量の変化を重量測定部２９０によって検出した。
【０１１９】
以上、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置２００によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、加熱中における被加熱物１０の温度を非接触で容易に把握することができ、被加熱物１０の温度が上昇しすぎないように加熱状態（加熱温度）を所望に制御することができる。
【０１２０】
さらに、本実施の形態によれば、重量測定部２９０を備えているので、より正確に被加熱物１０の温度を推定することができる。例えば、被加熱物１０がもともと含水率の低い固体材料等であって比誘電率の変化が小さいような場合であっても、正確に温度を推定することができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態において、重量測定部２９０は、被加熱物１０の下方に配置することが好ましいが、高出力（加熱用）の第１マイクロ波を放射する第１放射部１３０ａ、１３０ｂ及び低出力（電力検出用）の第２マイクロ波を放射する第２放射部１４０ａ、１４０ｂからの被加熱物１０へのマイクロ波照射を阻害しないように配置することが好ましい。よって、重量測定部２９０を被加熱物１０（載置台１８０）の下方に配置する場合は、第１放射部１３０ａ、１３０ｂは、加熱室１７０の下面に配置するのではなく、例えば加熱室１７０の上面や側面に配置することが好ましい。
【０１２２】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置３００について、図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を示す図である。なお、図８において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。
【０１２３】
本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置３００は、実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置１００において加熱室１７０の対向面に配置されている２つの第２放射部を一対の第２放射部とすると、当該一対の第２放射部を複数対備える構成となっている。具体的に、本実施の形態は、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂとそれに接続される一対の第２放射部１４０ａ、１４０ｂとに加えて、第２マイクロ波出力ユニット３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅ、３２０ｆと、それに接続される一対の第２放射部３４０ｃ、３４０ｄ及び一対の第２放射部３４０ｅ、３４０ｆとが具備されている点で、実施の形態１と異なる。すなわち、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置３００は、実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置１００に対して、さらに、第２マイクロ波出力ユニット３２０ｃ〜３２０ｆと、第２放射部３４０ｃ〜３４０ｆとを備える。
【０１２４】
本実施の形態における第２マイクロ波出力ユニット３２０ｃ〜３２０ｆは、実施の形態１における第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂと同様に、主に被加熱物１０の比誘電率を測定するための測定用低出力マイクロ波出力ユニットであり、低出力の第２マイクロ波を出力する。本実施の形態における第２マイクロ波出力ユニット３２０ｃ〜３２０ｆと、実施の形態１における第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂとは同じ構成となっている。従って、本実施の形態においても、第２マイクロ波出力ユニット３２０ｃ〜３２０ｆの各々は、実施の形態１における第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂと同様の構成の第２電力検出部を備えており、加熱室１７０から戻ってくる反射波の電力と透過波の電力とを検出することができる。
【０１２５】
本実施の形態における第２放射部３４０ｃ〜３４０ｆは、実施の形態１における第２放射部１４０ａ、１４０ｂと同様に、加熱室１７０内に低出力の第２マイクロ波を放射するためのアンテナであり、例えば、非回転の平面アンテナを用いることができる。第２放射部３４０ｃ〜３４０ｆの各々は、第２マイクロ波出力ユニット３２０ｃ〜３２０ｆの各々に接続されており、当該第２マイクロ波出力ユニット３２０ｃ〜３２０ｆから出力される第２マイクロ波を加熱室１７０内に放射する。
【０１２６】
また、本実施の形態においても、一対の第２放射部３４０ｃと第２放射部３４０ｄとは、互いに対向するように、加熱室１７０の対向面の各々に配置されている。また、一対の第２放射部３４０ｅと第２放射部３４０ｆとについても、互いに対向するように、加熱室１７０の対向面の各々に配置されている。さらに、本実施の形態において、第２放射部３４０ｃ、３４０ｅは加熱室１７０の上面に設置されており、第２放射部３４０ｄ、３４０ｆは加熱室１７０の下面に設置されている。また、一対の第２放射部１４０ａ、１４０ｂを中心にして、一対の第２放射部３４０ｃ、３４０ｄが加熱室１７０の、向かって左側面側に設置されているとともに、一対の第２放射部３４０ｅ、３４０ｆが加熱室１７０の、向かって右側面側に設置されている。
【０１２７】
制御ユニット１５０は、第２マイクロ波出力ユニット１２０ａ、１２０ｂにおける第２電力検出部で検出した反射波の電力及び透過波の電力によって被加熱物１０の比誘電率を算出するだけではなく、第２マイクロ波出力ユニット３２０ｃ〜３２０ｆにおける第２電力検出部で検出した反射波の電力及び透過波の電力によっても被加熱物１０の比誘電率を算出する。また、制御ユニット１５０は、算出した複数の比誘電率の各々に基づいて実施の形態１と同様の方法によって被加熱物１０の温度を推定し、推定した温度に基づいて実施の形態１と同様の方法によって第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御する。
【０１２８】
以上、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置３００によれば、低出力（測定用）の第２マイクロ波を放射する一対の第２放射部を複数対備えているので、加熱室１７０内の広範囲にわたって被加熱物１０が存在する場合であっても、被加熱物１０全体の温度を正確に把握することができる。
【０１２９】
例えば、木質バイオマスの前処理においては大量の被加熱物を加熱・乾燥する必要があり、図８に示すように、載置台１８０の広範囲にわたって被加熱物１０が存在する場合がある。このとき、被加熱物１０を加熱・乾燥すると、被加熱物１０の中心部と端部とで加熱状態が大きく異なって含水率の変化も大きく異なってしまうことがあり、被加熱物１０の中心部と端部とにおける実際の比誘電率が大きくばらついている場合がある。この場合、実施の形態１のように被加熱物１０の一部における反射波の電力及び透過波の電力によって比誘電率を算出したとしても、被加熱物１０の正確な温度を把握することができない。
【０１３０】
これに対して、本実施の形態のように、低出力（測定用）の第２マイクロ波を放射する一対の第２放射部を複数対備えることにより、被加熱物１０全体の温度を正確に把握することができるので、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂによる制御をより正確かつ効率良く行うことができる。
【０１３１】
例えば、図８において、左側の第２放射部３４０ｃ、３４０ｄで検出された電力によって算出された比誘電率が低く、右側の第２放射部３４０ｅ、３４０ｆで検出された電力によって算出された比誘電率が高い場合、すなわち被加熱物１０の左側部分では加熱・乾燥がほぼ終わっている状態で、被加熱物１０の右側部分ではまだ加熱が不十分の状態となっているような場合、被加熱物１０の右側部分に強電界が集中するように第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂから励振される第１マイクロ波の周波数、出力又は位相を制御し、加熱室１７０内の定在波分布を変更することで、被加熱物１０全体を均一に加熱・乾燥させることができる。
【０１３２】
なお、本実施の形態では、低出力（測定用）の第２マイクロ波を放射する一対の第２放射部が３対の場合を例示しているが、第２放射部の数は３対に限定されるものではない。
【０１３３】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置４００について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置の構成の一例を示す図である。なお、図９において、図１及び図２に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。なお、図９において、制御ユニット及び記憶部の図示は省略している。
【０１３４】
本実施の形態では、載置台４８０が可動式となっており、被加熱物１０が載置台４８０の可動によって加熱室４７０内に連続的に複数個搬送される点で、実施の形態１と異なる。
【０１３５】
本実施の形態において、加熱室４７０は、被加熱物１０が連続的に搬送されるように構成されており、図９に示すように、加熱室４７０の両側面のうちの一方の側面（図中の左側面）には被加熱物１０が搬入される開口部４７１が設けられており、他方の側面（図中の右側面）には被加熱物１０が搬出される開口部４７２が設けられている。
【０１３６】
また、載置台４８０の下面にはコンベア等のコンベア式の可動部４８１が設けられており、被加熱物１０が載置された載置台４８０が左から右へと可動するように構成されている。
【０１３７】
制御ユニット１５０（不図示）は、実施の形態１と同様に、被加熱物１０の比誘電率を算出して、算出した比誘電率から被加熱物１０の温度を推定し、推定した被加熱物１０の温度が目標温度に到達した場合は、第１マイクロ波出力ユニット１１０ａ、１１０ｂを制御して加熱室１７０内の定在波が被加熱物１０の温度が上昇しないような分布となるように調整する。
【０１３８】
以上、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置４００によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、加熱中における被加熱物１０の温度を非接触で容易に把握することができ、被加熱物１０の温度が上昇しすぎないように加熱状態（加熱温度）を所望に制御することができる。
【０１３９】
さらに、本実施の形態によれば、可動部４８１によって載置台４８０が左から右へと可動するので、大量の被加熱物１０を短時間で加熱処理することができる。
【０１４０】
また、本実施の形態では、加熱室４７０を１つとしたが、複数の加熱室４７０を用いても構わない。例えば、図１０に示すように、複数の加熱室４７０をライン配置して、隣接する開口部同士を接続してもよい。これにより、大量の被加熱物を均一に加熱処理することができる。
【０１４１】
さらに、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置４００を、前処理（マイクロ波加熱）よりさらに上流の工程（例えば、木材を粉砕する破砕化工程、粉砕した木材と水や有機溶剤とを混合する混合工程）、あるいは、糖化、発酵、蒸留といった処理設備と接続することによって、材料を準備するだけであとは自動で処理を行うようなエタノール精製装置として構成することもできる。
【０１４２】
以上、本発明に係るマイクロ波加熱装置について、上記実施の形態１〜４に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１４３】
例えば、上記の実施の形態において、第１マイクロ波出力ユニットは、第１放射部の数に応じて複数設けた（第１マイクロ波出力ユニットと第１放射部とが一対一に対応するように設けた）が、これに限らず、分配器等を用いることによって、１つの第１マイクロ波出力ユニットからの第１マイクロ波を、複数の第１放射部に出力するように構成してもよい。
【０１４４】
同様に、上記の実施の形態において、第２マイクロ波出力ユニットは、第２放射部の数に応じて複数設けた（第２マイクロ波出力ユニットと第２放射部とが一対一に対応するように設けた）が、これに限らず、分配器等を用いることによって、１つの第２マイクロ波出力ユニットからの第２マイクロ波を、複数の第２放射部に出力するように構成してもよい。
【０１４５】
また、上記の実施の形態において、被加熱物１０の比誘電率を算出するにあたり、反射波の電力と透過波の電力とを用いたが、反射波の電力のみによって比誘電率を算出することも可能である。この場合、第２マイクロ波出力ユニットの電力検出部には、透過波検出回路は無くても構わない。
【０１４６】
また、上記の実施の形態において、予め取得した被加熱物１０についての比誘電率と温度との関係を示すデータは、記憶部１６０に格納したが、これに限らない。例えば、予め取得した被加熱物１０についての比誘電率と温度との関係を示すデータは、温度を推定する際に、マイクロ波加熱装置の外部の装置から取得するように構成しても構わない。
【０１４７】
なお、その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明に係るマイクロ波加熱装置は、被加熱物の温度を非接触で把握することができるため、木質バイオマスの前処理をはじめとして、木材の乾燥、各種窯業製品の乾燥、セラミック焼結又は温熱治療器などの産業用途において、あるいは、食品の加熱等の民生用途においても広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１４９】
１０  被加熱物
１００、２００、３００、４００、１０００  マイクロ波加熱装置
１１０ａ、１１０ｂ  第１マイクロ波出力ユニット
１１１ａ、１１１ｂ  第１マイクロ波発生部
１１２ａ、１１２ｂ  可変位相部
１１３ａ、１１３ｂ  第１増幅部
１１４ａ、１１４ｂ  第１電力検出部
１２０ａ、１２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅ、３２０ｆ  第２マイクロ波出力ユニット
１２１ａ、１２１ｂ  第２マイクロ波発生部
１２３ａ、１２３ｂ  第２増幅部
１２４ａ、１２４ｂ  第２電力検出部
１２５ａ、１２５ｂ  フィルタ
１３０ａ、１３０ｂ  第１放射部
１４０ａ、１４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄ、３４０ｅ、３４０ｆ  第２放射部
１５０  制御ユニット
１６０  記憶部
１７０、４７０、１０７０  加熱室
１８０、４８０  載置台
２９０  重量測定部
４７１、４７２  開口部
４８１  可動部
１０１０  マイクロ波出力部
１０１１  発振部
１０１２  位相可変部
１０１４  電力検出部
１０１５  電力分配部
１０３０Ａ、１０３０Ｂ、１０３０Ｃ、１０３０Ｄ  給電部
１０５０  制御部
【図１】
2013201096.tif 000003
【図２】
2013201096.tif 000004
【図３】
2013201096.tif 000005
【図４】
2013201096.tif 000006
【図５】
2013201096.tif 000007
【図６】
2013201096.tif 000008
【図７】
2013201096.tif 000009
【図８】
2013201096.tif 000010
【図９】
2013201096.tif 000011
【図１０】
2013201096.tif 000012
【図１１】
2013201096.tif 000013