(57)【要約】【課題】容器内の所望の箇所にマイクロ波により発生する電界を集中させることができる加熱装置を提供する。【解決手段】容器１０１と、マイクロ波を発生する複数の半導体型発振器１０３と、複数の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波をそれぞれ伝送して、複数の位置１０４１から容器１０１内にマイクロ波を照射する複数の導波管１０４と、複数の半導体型発振器１０３の位相を制御する制御部１０５とを備えるようにした加熱装置である。【選択図】図１
2017212237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
マイクロ波を発生する複数のマイクロ波発振器と、
前記複数のマイクロ波発振器が発生するマイクロ波をそれぞれ伝送して、複数の位置から前記容器内にマイクロ波を照射する複数の伝送部と、
前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する制御部とを備えた加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数のマイクロ波発振器の少なくとも一部が異なる位相のマイクロ波を発生するよう前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数のマイクロ波発振器が同位相のマイクロ波を発生するよう前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する請求項１記載の加熱装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記容器内の１以上の所望の箇所に前記複数の位置から照射されるマイクロ波により生じる電界が集中するよう、前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する請求項１から請求項３いずれか一項記載の加熱装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記容器内の所望の箇所が、前記複数の位置から照射されるマイクロ波が干渉により強めあう位置となるよう、前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する請求項１記載から請求項４いずれか一項記載の加熱装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記容器内の所望の箇所に入射されるマイクロ波の位相が同位相となるように、前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する請求項５記載の加熱装置。
【請求項７】
前記容器内に、マイクロ波の吸収性を有する部材である吸収性部材を更に備え、
前記所望の箇所は、当該吸収性部材内の箇所である請求項４から請求項６いずれか一項記載の加熱装置。
【請求項８】
前記吸収性部材は、前記容器内の内容物よりもマイクロ波に対する誘電損失が高い材料により構成される請求項７記載の加熱装置。
【請求項９】
前記吸収性部材は、前記容器内の内容物の処理に用いられる触媒を有する固定床である請求項７または請求項８記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記所望の箇所が経時的に変更されるよう、前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する請求項４から請求項９いずれか一項記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記吸収性部材が、前記容器内において経時的に移動し、
前記制御部は、前記吸収性部材の経時的な移動に伴って移動する当該吸収性部材内の予め決められた１以上の箇所が、前記所望の箇所となるよう、前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する請求項７から請求項９いずれか一項記載の化学反応装置。
【請求項１２】
前記容器は、内部にマイクロ波を透過する透過領域を有し、
前記伝送部は、前記透過領域を介してマイクロ波を照射する請求項１から請求項８いずれか一項記載の加熱装置。
【請求項１３】
複数のマイクロ波発振器が発生するマイクロ波の位相を制御する工程と、
前記複数のマイクロ波発振器が発生するマイクロ波を、複数の伝送部でそれぞれ伝送させて、複数の位置から容器内に照射する工程とを備えた加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器においてマイクロ波を照射する加熱装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反応物質に対してマイクロ波（電磁波）を照射することにより、熱処理等を行う加熱装置や化学反応方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００６−５１６００８号公報（第１頁、第１図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の加熱装置等においては、容器内の所望の箇所を局所的に加熱することが困難である、という課題があった。
【０００５】
例えば、容器内にマイクロ波を照射して内容物等を加熱する場合、加熱される箇所に偏り等が発生することが知られているが、この加熱される箇所を所望の箇所となるよう制御することができなかった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、容器内の所望の箇所を局所的に加熱させることができる加熱装置等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】
本発明の加熱装置は、容器と、マイクロ波を発生する複数のマイクロ波発振器と、複数のマイクロ波発振器が発生するマイクロ波をそれぞれ伝送して、複数の位置から容器内にマイクロ波を照射する複数の伝送部と、複数のマイクロ波発振器の位相を制御する制御部とを備えた加熱装置である。
【０００８】
かかる構成により、複数の位置から容器内に照射されるマイクロ波の位相を制御することができ、容器内の所望の箇所を局所的に加熱することができる。
【０００９】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、制御部は、複数のマイクロ波発振器の少なくとも一部が異なる位相のマイクロ波を発生するよう複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱装置である。
【００１０】
かかる構成により、個々のマイクロ波発振器の位相を制御することにより容器内の所望の箇所を局所的に加熱することができる。
【００１１】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、制御部は、複数のマイクロ波発振器が同位相のマイクロ波を発生するよう複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱装置である。
【００１２】
かかる構成により、個々のマイクロ波発振器の位相を制御することにより容器内の所望の箇所を局所的に加熱することができる。
【００１３】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、制御部は、容器内の１以上の所望の箇所に複数の位置から照射されるマイクロ波により生じる電界が集中するよう、複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱装置である。
【００１４】
かかる構成により、容器内の１以上の所望の箇所に容易にマイクロ波により発生する電界を集中させることができ、容器内の所望の箇所を局所的に加熱することができる。
【００１５】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、制御部は、容器内の所望の箇所が、複数の位置から照射されるマイクロ波が干渉により強めあう位置となるよう、複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱装置である。
【００１６】
かかる構成により、容器内の１以上の所望の箇所に容易にマイクロ波により発生する電界を集中させることができ、容器内の所望の箇所を局所的に加熱することができる。
【００１７】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、制御部は、容器内の所望の箇所に入射されるマイクロ波の位相が同位相となるように、複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱装置である。
【００１８】
かかる構成により、容器内の１以上の所望の箇所に容易にマイクロ波により発生する電界を集中させることができる。
【００１９】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、容器内に、マイクロ波の吸収性を有する部材である吸収性部材を更に備え、所望の箇所は、吸収性部材内の箇所である加熱装置である。
【００２０】
かかる構成により、吸収性部材内の所望の箇所を局所的に加熱することができる。これにより、例えば吸収性部材を選択的に加熱することができる。
【００２１】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、吸収性部材は、容器内の内容物よりもマイクロ波に対する誘電損失が高い材料により構成される加熱装置である。
【００２２】
かかる構成により、吸収性部材内の所望の箇所を局所的に加熱することができる。これにより、例えば吸収性部材を選択的に加熱することができる。
【００２３】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、吸収性部材は、容器内の内容物の処理に用いられる触媒を有する固定床である加熱装置である。
【００２４】
かかる構成により、吸収性部材である固定床を選択的に加熱することができる。これにより、例えば、固定床の近傍の内容物、例えば、固定床に接触した内容物に対して局所的に触媒を用いた反応を行なわせることができる。
【００２５】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、容器は、内部にマイクロ波を透過する透過領域を有し、伝送部は、透過領域を介してマイクロ波を照射する加熱装置である。
【００２６】
かかる構成により、マイクロ波を透過領域を伝送させて所望の箇所に照射することができる。
【００２７】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、制御部は、所望の箇所が経時的に変更されるよう、複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱装置である。
【００２８】
かかる構成により、容器内の異なる複数の箇所を、順次加熱することができる。
【００２９】
また、本発明の加熱装置は、前記加熱装置において、吸収性部材が、容器内において経時的に移動し、制御部は、吸収性部材の経時的な移動に伴って移動する吸収性部材内の予め決められた１以上の箇所が、所望の箇所となるよう、複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱装置である。
【００３０】
かかる構成により、経時的に移動する吸収性部材内の所望の箇所を、移動に追従して加熱することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明による加熱装置等によれば、容器内の所望の箇所を局所的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態における加熱装置の外観および構成を模式的に示す斜視図（図１（ａ））、および断面模式図（図１（ｂ））
【図２】同加熱装置を説明するための断面模式図
【図３】同加熱装置のシミュレーション試験に用いられたモデルを示す斜視図（図３（ａ））、および材料定数を示す表（図３（ｂ））
【図４】同加熱装置の寸法等を説明するための正面図（図４（ａ））、側面図（図４（ｂ））、および平面図（図４（ｃ））
【図５】同加熱装置の位相差について説明するための図
【図６】同加熱装置のシミュレーション試験結果を示す電界分布の図（図６（ａ）〜図６（ｄ））
【図７】同加熱装置のシミュレーション試験結果を示す発熱分布の図（図７（ａ）〜図７（ｆ））
【図８】同加熱装置のシミュレーション試験結果を示す電界分布のグラフ（図８（ａ）〜図８（ｂ））
【図９】同加熱装置の吸収性部材を用いた場合のシミュレーション試験に用いられたモデルを示す斜視図（図９（ａ））、および材料定数を示す表（図９（ｂ））
【図１０】同加熱装置のシミュレーション試験結果を示す電界分布の図（図１０（ａ）〜図１０（ｄ））
【図１１】同加熱装置のシミュレーション試験結果を示す発熱分布の図（図１１（ａ）〜図１１（ｆ））
【図１２】同加熱装置のシミュレーション試験結果を示す電界分布のグラフ（図１２（ａ）、図１２（ｂ））および吸収性部材における電力吸収量の表（図１２（ｃ）、図１２（ｄ））
【図１３】同加熱装置の変形例を説明するための斜視図
【図１４】同加熱装置の変形例を説明するための断面図
【図１５】同加熱装置の変形例を説明するための斜視図
【図１６】同加熱装置のシミュレーション試験結果を示す磁界分布の図（図１６（ａ）〜図１６（ｄ））
【図１７】同加熱装置のシミュレーション試験結果を示す磁界分布のグラフ（図８（ａ）〜図８（ｂ））
【図１８】同加熱装置の吸収性部材を用いた場合のシミュレーション試験結果を示す磁界分布の図（図１８（ａ）〜図１８（ｄ））
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、加熱装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
【００３４】
（実施の形態）
図１は、本実施の形態における加熱装置１の外観および構成を模式的に示す斜視図（図１（ａ））、および、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面模式図（図１（ｂ））である。本実施の形態による加熱装置１は、容器の内容物に対してマイクロ波を照射するものである。
【００３５】
加熱装置１は、容器１０１、吸収性部材１０２、複数の半導体型発振器１０３、複数の導波管１０４、および制御部１０５を備える。ここでは、一例として、加熱装置１が、５つの半導体型発振器１０３（ここでは、半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅとする）と、同数の導波管１０４（ここでは、導波管１０４ａ〜１０４ｅとする）とを備えている場合を示している。ただし、半導体型発振器１０３と導波管１０４の数は問わない。
【００３６】
容器１０１は、内部にマイクロ波を照射することにより、加熱を行なう容器である。例えば、容器１０１は、内部の内容物１０や、吸収性部材１０２に対してマイクロ波を照射することによって、内容物１０等の加熱を行なう装置である。容器１０１は、例えば、加熱を含む１以上の処理を内部で行なうための処理容器であってもよい。容器１０１内で行なう１以上の処理は、どのような処理であってもよい。１以上の処理は、例えば、１以上の反応を行なうための加熱を含む処理であってもよい。１以上の反応は、例えば、容器１０１内の内容物１０を用いて行なわれる化学反応等の１以上の反応である。１以上の反応は、内容物１０を構成する１以上の物質の結合や分解、変性等である。また、１以上の反応は、上記のような反応の２以上の組合せ等であってもよい。なお、容器１０１で行なわれる処理は、加熱が不要である処理も含んでいてもよい。１以上の処理は加熱を含む乾燥処理や、殺菌処理や、滅菌処理等であってもよい。
【００３７】
容器１０１は、例えば、内部で化学反応等の１以上の反応を行なうためのリアクターであってもよい。リアクターは、内部で１以上の反応を行なうための反応器である。容器１０１内においては、例えば、マルチモードでマイクロ波照射が行なわれる。容器１０１は、例えば、マルチモードでマイクロ波照射が行なわれるリアクターである。
【００３８】
容器１０１内には、例えば、内容物１０が配置される。例えば、容器１０１内には、例えば、内容物１０が、連続的、あるいは非連続的に供給される。容器１０１は、例えば、内容物１０を内部に供給するための供給口（図示せず）と、内部の内容物１０を取り出すための取出口（図示せず）とを有している。供給口は、例えば、投入口と考えてもよい。また、取出口は、例えば、排出口や回収口と考えてもよい。なお、供給口と取出口とを一の入出口（図示せず）等で実現してもよい。内容物１０は、例えば、ポンプ（図示せず）等を用いて、容器１０１内に供給されたり、容器１０１内から取り出しが行なわれても良い。容器１０１は、例えば、バッチ式の容器であってもよい。容器１０１がバッチ式である場合、例えば、内容物１０は、非連続に（例えば、バッチ単位で）に容器１０１内に供給される。また、容器１０１は、例えば、連続的に供給された内容物１０に対して１以上の反応を連続的に行なって、内容物１０を連続的に取り出すような、いわゆるフロー式容器等の連続式の容器であってもよい。例えば、容器１０１は、液状の内容物が、上方に未充填空間を有した状態で水平方向に流れる横型のフロー式の容器であってもよい。例えば、内容物の供給口を、取出口が設けられている高さと、同じ、あるいは高い位置に設けることで、供給口から供給された流体である内容物１０が、供給口側から取出口側に向かって容器１０１内を自然に流れて取出口から排出されることとなり、容器１０１をこのようなフロー式の容器として用いることができる。
【００３９】
容器１０１は、容器１０１の内部を加熱するためのヒータや、温水ジャケット等の加熱手段（図示せず）等を有していても良い。また、容器１０１の内部を冷却するための冷水ジャケット等の冷却手段（図示せず）等を有していても良い。容器１０１は、内部に、１または２以上の仕切板（図示せず）や、内容物を撹拌するためのスクリューや撹拌羽根等の撹拌手段等を有していても良い。ここでは、容器１０１内に、仕切板としても用いられる吸収性部材１０２が配置されている場合を例に挙げて示している。また、容器１０１内には、容器１０１内部の状況を示す情報を取得するための１以上のセンサ（図示せず）を有していても良い。センサは、例えば、温度センサや、圧力センサ、湿度センサ等である。
【００４０】
容器１０１の形状は問わない。図１においては、一例として、容器１０１が断面形状がＵ字形状を有しており横方向に伸びる筒形状を有している場合を例に挙げて説明しているが、容器１０１は、例えば、横長の直方体形状や、カプセル形状、円筒形状を有していても良く、断面形状が半円形状や台形形状を有しており横方向に伸びる筒形状を有していても良い。また、容器１０１は、横長の形状ではなく縦長のカプセル形状や円筒形状等の縦長の形状を有していても良く、球形状を有していても良い。また、容器１０１は、底面等が水平に配置されてもよく、底面等が水平面に対して傾斜して配置されてもよい。例えば、加熱装置１は、容器１０１を底面が水平面に対して傾斜した状態で保持するための脚部（図示せず）を有していても良い。
【００４１】
容器１０１の材質等は問わない。容器１０１は、内壁が、マイクロ波を反射する物質で構成されていることが好適である。マイクロ波を反射する物質は、例えば、金属である。
【００４２】
容器１０１内に配置される内容物１０は、例えば、単一の物質であってもよく、二以上の種類の物質の混合物であってもよい。また、内容物は、例えば、不純物等を有する物質であってもよい。また、内容物１０は、例えば、粉体や粒状体、ペレット等の固体であってもよく、流動性を有するものであってもよい。流動性を有する内容物１０は、例えば、液状の内容物である。液状の内容物１０は、例えば、水や油、水溶液、コロイド溶液等のように、流動性の高いものであってもよく、あるいは、スラリーや懸濁液のように、流動性の低いものであってもよい。なお、容器１０１における化学反応等によって、原料から生成物が生成される場合、容器１０１の内容物１０には生成物が含まれていると考えてもよい。すなわち、内容物１０は、原料および／または生成物であってもよい。例えば、容器１０１内においてエステル化を行なう場合、油脂とアルコールが原料であってもよい。
【００４３】
内容物１０は、例えば、１または２以上の種類の原料と１または２以上の種類の触媒との混合物であってもよい。原料と混合される触媒は固体触媒等の不均一系触媒であってもよく、液状の触媒等の均一系触媒であってもよい。また、固体触媒は、容器１０１内で流動床を形成してもよく、あるいは、そうでなくてもよい。また、固体触媒の形状は問わない。固体触媒の形状は、例えば、無定型の粒状、円柱状、球状、ペレット状、リング状、シェル状等であってもよい。また、これらの形状の固体触媒は、中空であってもよく、中空でなくてもよい。また、固体触媒は、多孔質であってもよく、多孔質でなくてもよい。また、その固体触媒は、例えば、マイクロ波吸収性もしくはマイクロ波感受性を有してもよく、または、そうでなくてもよい。固体触媒がマイクロ波吸収性やマイクロ波感受性を有する場合には、容器１０１の内部においてマイクロ波を照射した際に、固体触媒がマイクロ波によって加熱されることになり、その固体触媒近傍での化学反応が促進されることになる。なお、そのマイクロ波吸収性やマイクロ波感受性については、照射されるマイクロ波の周波数や容器１０１の内部の温度等に依存することになる。すなわち、使用するマイクロ波の周波数、及び原料を反応させる容器１０１の内部の温度において、誘電損失係数の高いものがマイクロ波吸収性の高いものとなる。したがって、例えば、そのようなマイクロ波吸収性の高い物質を含む固体触媒を用いるようにしてもよい。例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波が照射される場合には、マイクロ波吸収性を有する物質として、フラーレンを除くカーボン類（例えば、グラファイト、カーボンナノチューブ、または活性炭など）や、鉄、ニッケル、コバルト、またはフェライト等がある。したがって、固体触媒は、そのようなマイクロ波吸収性を有する物質を含むものであってもよい。具体的には、固体触媒は、そのようなマイクロ波吸収性やマイクロ波感受性を有する物質と、金属もしくは金属酸化物とを組み合わせたコンポジットであってもよく、そのようなマイクロ波吸収性やマイクロ波感受性を有する物質と、アルカリ触媒もしくは酸触媒等の触媒とを組み合わせたコンポジットであってもよく、または、マイクロ波吸収性やマイクロ波感受性を有する物質と、アルカリ触媒もしくは酸触媒等の触媒と、金属もしくは金属酸化物とを組み合わせたコンポジットであってもよい。そのコンポジット化は、例えば、物理吸着によって行われてもよく、化学結合によって行われてもよく、合金化によって行われてもよく、または、その他の方法によって行われてもよい。容器１０１がいわゆるフロー型容器である場合、原料である内容物や、原料と固体触媒とを混合した内容物は、容器１０１の上流側に入れられる。
【００４４】
容器１０１内には、１または２以上の吸収性部材１０２が配置される。この実施の形態においては、一例として一の吸収性部材１０２が配置されている場合を示しているが、吸収性部材１０２の数は問わない。吸収性部材１０２は、マイクロ波の吸収性を有する部材である。吸収性部材１０２は、例えば、マイクロ波の吸収性が高い部材である。誘電損失が高い部材と考えてもよい。吸収性部材１０２は、例えば、容器１０１内におけるマイクロ波の照射対象となる部材である。例えば、吸収性部材１０２は、容器１０１の複数の位置から照射されるマイクロ波によって発生する電界を集中させる対象となる部材と考えてもよい。吸収性部材１０２は、例えば、複数の位置から照射されるマイクロ波が干渉により強めあう位置に配置される部材と考えてもよい。また、吸収性部材１０２は、入射されるマイクロ波の位相が同位相となる位置に配置される部材と考えてもよい。例えば、吸収性部材１０２内の１または２以上の所望の箇所が、マイクロ波によって発生する電界を集中させる箇所となる。所望の箇所は、例えば、集中箇所と考えてもよい。ここでの吸収性部材１０２内とは、例えば、吸収性部材１０２の表面および内部を含む概念である。吸収性部材１０２は、例えば、容器１０１内に入れられる内容物１０以外のものである。吸収性部材１０２は、例えば、内容物１０とは異なる材料の部材である。なお、容器１０１内におけるマイクロ波によって発生する電界が集中する箇所の全てが、吸収性部材１０２内に存在する必要はない。吸収性部材１０２は、例えば、容器１０１に対して固定された部材であってもよく、可動性を有するよう（例えば、移動可能となるよう）容器１０１に取付けられた部材であってもよい。
【００４５】
吸収性部材１０２は、例えば、内容物１０の加熱に用いられる部材である。例えば、吸収性部材１０２が照射されたマイクロ波により加熱されることにより、この加熱された吸収性部材１０２から伝達される熱により内容物１０が加熱される。吸収性部材１０２は、例えば、マイクロ波の誘電損失が高い材料、好ましくは、内容物１０に対して比誘電損失が高い材料であることが好ましい。誘電損失とは、複素誘電率の虚部である。マイクロ波の誘電損失が高い材料とは、例えば、誘電損失係数が高い材料である。マイクロ波の誘電損失が高い材料とは、例えば、マイクロ波の吸収効率が高い材料や、上述したようなマイクロ波吸収性が高い材料と考えてもよい。例えば、上述したように、２．４５ＧＨｚのマイクロ波が照射される場合には、誘電損失が高い物質としては、フラーレンを除くカーボン類（例えば、グラファイトなど）や、鉄、ニッケル、コバルト、またはフェライト等がある。吸収性部材１０２は、マイクロ波の誘電損失が高い材料で構成された部材であってもよく、マイクロ波の誘電損失が高い材料を内部や表面の少なくとも一部に有する部材であってもよい。例えば、吸収性部材１０２は、マイクロ波の誘電損失が高い材料の膜を表面に有する部材や、マイクロ波の誘電損失が高い材料を表面に吸着させた部材であってもよく、マイクロ波の比誘電損失が高い材料で構成される複数のフィラーや粒状部材を内部に有する部材であってもよい。吸収性部材１０２は、例えば、マイクロ波を吸収して熱に変換する部材と考えてもよい。例えば、吸収性部材１０２は、いわゆるサセプターと考えてもよい
【００４６】
吸収性部材１０２は、例えば、吸収性部材１０２は、内容物１０の反応に用いられる触媒を有するいわゆる固定床であってもよい。内容物１０の反応に用いられる触媒は、例えば、上述したような固定触媒である。例えば、吸収性部材１０２は、上述したような固体触媒で構成されていてもよく、上述したような固体触媒を表面や内部等に有する部材であっても良い。例えば、吸収性部材１０２は、例えば、上述したような固体触媒が内部に配置された容器であって、その表面の少なくとも一部がメッシュ等で構成された部材であってもよい。また、吸収性部材１０２は、表面が固体触媒の層でコーティングされたメッシュ状の部材であってもよい。また、吸収性部材１０２は、多孔質の部材であって、内容物１０と接触可能な表面等に固体触媒の層や、粒状や粉末状の固体触媒が配置（例えば、吸着）されたものであってもよい。また、吸収性部材１０２は、フィルター状の部材であって、内容物１０と接触可能な表面や内部等に触媒層や、粒状や粉末状の固体触媒が配置されたものであってもよい。なお、ここでの固体触媒が配置される容器を構成する部材や、メッシュ状の部材や、多孔質の部材や、フィルター状の部材は、上述したようなマイクロ波の誘電損失が高い材料、好ましくは、内容物１０よりもマイクロ波の比誘電損失が高い材料で構成された部材であることが好ましい。なお、固体触媒が内容物１０よりもマイクロ波の比誘電損失が高い材料を有する部材である場合は、これらの部材の材質として、どのようなものを用いてもよい。
【００４７】
容器１０１内における吸収性部材１０２が配置される位置は問わない。吸収性部材１０２は、通常、内容物１０と接触される位置に配置される。吸収性部材１０２は、容器１０１の内壁に沿って配置されてもよく、内壁から突出するよう配置されてもよい。また、容器１０１の内部を仕切るように配置されてもよい。吸収性部材１０２が配置される位置は、変更可能であってもよく、変更不可であってもよい。例えば、吸収性部材１０２や容器１０１は、容器１０１内の複数の位置のうちの所望の位置に吸収性部材１０２を移動させて固定するためのロック機構を有するスライド構造（図示せず）や、所定の位置にボルト等を用いて吸収性部材１０２を固定するための構造（図示せず）等を有していても良い。部材を固定する構造等は、公知であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４８】
吸収性部材１０２の形状等は問わない。例えば、吸収性部材１０２は、上述したようなフィルター状の形状やメッシュ状の形状を有していても良い。また、吸収性部材１０２は、１以上の貫通孔等を有していても良い。また、例えば、吸収性部材１０２は、柱状の部材や、球状の部材、プレート状の部材や、膜状やシート状の部材であってもよい。吸収性部材１０２の高さや、厚さ、幅等は問わない。本実施の形態においては、一例として、図１（ｂ）に示すように、吸収性部材１０２が容器１０１内を長手方向に対して垂直に仕切る仕切板の形状を有しており、仕切板としても機能する場合を例に挙げて示している。例えば、この仕切板である吸収性部材１０２の上部と、容器１０１内部の上面との間には空間が設けられており、容器１０１内の吸収性部材１０２で仕切られた一方の領域に供給された内容物１０の高さが、吸収性部材１０２の高さよりも高くなった場合、内容物１０は、この吸収性部材１０２の上部を越えて（即ちオーバーフローして）、この吸収性部材１０２で仕切られた他方の領域に移動する。この場合、吸収性部材１０２の上面等の上部に、電界強度が高くなるよう容器１０１内の複数の位置からマイクロ波を照射することで、例えば、吸収性部材１０２を越える際に、内容物１０をマイクロ波によって集中的に加熱することが可能となる。これにより、例えば、内容物１０が吸収性部材を１０２を越える際に加熱によって反応させることが可能となる。なお、吸収性部材１０２は、常に内容物１０の高さよりも低くなる高さを有する部材であってもよい。
【００４９】
なお、吸収性部材１０２は、不要である場合、省略してもよい。例えば、後述するマイクロ波を照射する所望の箇所が、吸収性部材１０２でない場合（例えば、内容物１０が配置されている箇所である場合）等においては、吸収性部材１０２は設けないようにしてもよい。
【００５０】
半導体型発振器１０３は、半導体素子を用いて構成されたマイクロ波を発生するマイクロ波発振器である。半導体型発振器１０３は、半導体マイクロ波発振器とも呼ばれる。半導体型発振器１０３は、発生するマイクロ波の位相が制御可能である。複数の半導体型発振器１０３は、後述する制御部１０５により、発生するマイクロ波の位相が制御される。複数の半導体型発振器１０３は、例えば、少なくとも一部が、他の半導体型発振器１０３とは異なる位相のマイクロ波を発生するよう制御可能である。位相の制御は、例えば初期位相の制御と考えてもよい。
【００５１】
複数の半導体型発振器１０３の位相がどのように制御されるかは問わない。半導体型発振器１０３の位相は、例えば、移相器（図示せず）を用いて設定や変更が可能である。例えば、複数の半導体型発振器１０３が、それぞれの位相を制御する移相器（図示せず）と接続されていてもよい。例えば、この移相器を、後述する制御部１０５が制御することで、各半導体型発振器１０３の位相を制御するようにしてもよい。また、例えば、後述する制御部１０５が各半導体型発振器１０３の位相を制御する移相器を有していても良い。また、後述する制御部１０５が位相器であってもよい。移相器の構造等については、公知技術であるため、ここでは、詳細な説明は省略する。移相器については、例えば、以下の文献を参照されたい。「"高周波回路教室［Ｖ．コントロール回路］"、［online］、アイラボラトリー、［平成２８年３月１１日検索］、インターネット<URL： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ１．ｓｐｈｅｒｅ．ｎｅ．ｊｐ／ｉ−ｌａｂ／ｉｌａｂ／ｋａｉｒｏ／ｋ５／ｋ５＿３ａ．ｈｔｍ>」。
【００５２】
半導体型発振器１０３が出射するマイクロ波の周波数や、強度等は問わない。１以上の半導体型発振器１０３が出射するマイクロ波の周波数は、例えば、２．４５ＧＨｚであってもよく、５．８ＧＨｚであってもよく、２４ＧＨｚであってもよく、９１５ＭＨｚであってもよく、その他の３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲内の周波数であってもよい。２以上の半導体型発振器１０３が出射するマイクロ波の周波数は、通常、同じ周波数であるが、異なるようにしてもよい。また、２以上の半導体型発振器１０３が出射するマイクロ波の強度は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００５３】
なお、半導体型発振器１０３がマイクロ波を出力する際に利用する電源（図示せず）等は、各半導体型発振器１０３が有していても良く、加熱装置１が有していても良い。あるいは、電源等は、加熱装置１の外部等に設けられていても良い。また、半導体型発振器１０３は、増幅器等を有していても良い。なお、一のマイクロ波を発生する発振器（図示せず）が発生するマイクロ波を分岐して、分岐した各マイクロ波をそれぞれ異なる増幅器で増幅する場合、あるいは分岐した各マイクロ波の位相を後述する制御部１０５により制御したものをそれぞれ異なる増幅器で増幅する場合、各増幅器を半導体型発振器と考えるようにしてもよい。つまり、このような分岐したマイクロ波を増幅する複数の増幅器を複数の半導体型発振器を考えるようにしてもよい。あるいはこのような複数の増幅器のそれぞれと一の発振器との組合せを、それぞれ半導体型発振器と考えてもよい。上記の場合の制御部１０５は、例えば、移相器であってもよい。
【００５４】
複数の導波管１０４は、複数の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波をそれぞれ伝送して、容器１０１内の複数の位置から容器１０１内にマイクロ波を照射する伝送部である。複数の位置を、ここでは出射位置１０４１と呼ぶ。複数の導波管１０４は、通常、複数の半導体型発振器１０３と１対１で対応付けて設けられる。複数の導波管１０４のそれぞれは、例えば、一端が容器１０１の内部にマイクロ波を伝送可能となるよう、容器１０１の互いに異なる位置に接続されている。例えば、導波管１０４の一端が、容器１０１内に対して開口するよう接続されていてもよい。なお、この開口している部分は、マイクロ波を透過可能な材質のプレート等で塞がれていてもよい。ここでの接続は、取付と考えてもよい。例えば、容器１０１の導波管１０４が接続された位置から、導波管１０４を伝送されたマイクロ波が容器１０１内に出射される。容器１０１の、各導波管１０４を伝送されたマイクロ波が出射される位置が出射位置１０４１である。出射位置１０４１は、例えば、容器１０１の各導波管１０４が接続された位置である。導波管１０４は、容器１０１に対して直接接続されていてもよく、間接的に接続されていてもよい。なお、導波管１０４の容器１０１の接続構造や取付構造等については、公知技術であるため、ここでは説明を省略する。。なお、図１において、導波管１０４ａ〜１０４ｅにそれぞれ対応する出射位置１０４１を、出射位置１０４１ａ〜１０４１ｅとする。
【００５５】
一の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波は、この半導体型発振器１０３に対応する一の導波管１０４を伝送され、容器１０１のこの導波管１０４が取り付けられた出射位置１０４１から容器１０１内に照射される。例えば、半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅがそれぞれ発生したマイクロ波は、例えば、それぞれ導波管１０４ａ〜１０４ｅを伝送され、容器１０１の複数の出射位置１０４１ａ〜１０４１ｅから容器１０１内に照射される。各出射位置１０４１は、例えば、容器１０１内の、各導波管１０４が取り付けられている部分の中心位置や、端部等であってもよい。導波管１０４は、半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の周波数に応じた規格のものを使用することが好適である。
【００５６】
なお、ここでは、導波管１０４ａ〜１０４ｅが、対応する出射位置１０４１ａ〜１０４１ｅが容器１０１の上面の長手方向に向かって一直線上に等間隔に配列されるよう、容器１０１に取り付けられている場合を一例として示しているが、本発明においては、導波管１０４や、その出射位置１０４１の配置等は問わない。
【００５７】
また、例えば、出射位置１０４１から容器１０１内の所望の箇所までマイクロ波を照射することが可能であれば、複数の導波管１０４を伝送されたマイクロ波を、容器１０１内に配置された誘電率が低い物質等を介して、各出射位置１０４１から容器１０１内に照射するようにしてもよい。ここでの誘電率とは、複素誘電率の実部である。誘電率が低い物質は、例えば、マイクロ波透過性が高い物質である。誘電率が低い物質は、好ましくは、内容物１０や、吸収性部材１０２よりも誘電率が低い物質である。誘電率が低い物質は、例えば、空気や、ガラスや、ゴム、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等である。
【００５８】
例えば、容器１０１が内部にマイクロ波を透過する透過領域を有する場合、複数の導波管１０４は、容器１０１内のこの透過領域を介してマイクロ波を照射するようにしてもよい。容器１０１内の透過領域を介してマイクロ波を照射するということは、容器１０１内の透過領域に対してマイクロ波を照射することや、透過領域に伝送されるようマイクロ波を照射することである。例えば、複数の導波管１０４は、透過領域を介して、容器内１０１の内容物１０や吸収性部材１０２にマイクロ波を照射するようにしてもよい。マイクロ波を透過する透過領域は、例えば、マイクロ波の透過性が高い領域であり、具体的には、マイクロ波の透過性が高い物質を有す領域である。マイクロ波の透過性が高い物質は上述したような誘電率が低い物質である。
【００５９】
例えば、容器１０１内に未充填空間が存在する場合、複数の導波管１０４は、半導体型発振器１０３の発生したマイクロ波を、容器１０１内の未充填空間に照射してもよい。未充填空間とは、容器１０１内の内容物１０が充填されていない空間である。未充填空間は、空気等の気体を有する空間である。また、この場合において、例えば、未充填空間内の空気等を、窒素により置換することにより、未充填空間を窒素を有する空間としてもよい。また、例えば、窒素の代わりに他の不活性ガス等を用いてもよい。未充填空間内の気体は、通常、マイクロ波の透過性が高い物質である。未充填空間内の気体がマイクロ波の透過性が高い物質である場合、マイクロ波が照射される未充填空間は、例えば、上述した透過領域と考えてもよい。これにより、例えば、マイクロ波は、未充填空間を介して、出射位置１０４１から内容物１０や、吸収性部材１０２等に対して照射される。例えば、図１に示すように、出射位置１０４１が、容器１０１の上部に設けられており、容器１０１内の上方（例えば、内容物１０の上方）に未充填空間が存在する場合、マイクロ波は出射位置１０４１から容器１０１内の未充填空間に照射される。なお、未充填空間を有する場合、通常、内容物１０は、気体以外である。
【００６０】
また、例えば、容器１０１内の底面や側面に透過領域を設け、この透過領域を介して、１以上の出射位置からマイクロ波を容器１０１内に照射するようにしてもよい。例えば、容器１０１の底面に１以上の出射位置１０４１を設けるとともに、容器１０１内の底面側に出射位置１０４１を覆うように、ガラス等の固体であって、化学反応に寄与しない誘電率の低い物質を配置することで、底面側に透過領域を設け、底面側に設けられた１以上の出射位置１０４１から透過領域を介して、マイクロ波を容器１０１内、例えば、容器１０１内の内容物１０や照射対象物１０２等に照射するようにしてもよい。
【００６１】
容器１０１内、特に、マイクロ波を照射する際の容器１０１内は、常圧であってもよく、減圧されていてもよく、加圧されていてもよい。なお、加熱装置１は、容器１０１内の減圧や加圧を行なうための、図示しない減圧手段や加圧手段を有していてもよい。
【００６２】
制御部１０５は、複数の半導体型発振器１０３の位相を制御する。半導体型発振器１０３の位相を制御するということは、例えば、複数の半導体型発振器１０３をそれぞれ制御して、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相を制御することである。位相を制御することで、複数の半導体型発振器１０３がそれぞれ発生するマイクロ波の位相を異なる位相としたり、同じ位相としたりすることができる。位相の制御は、例えば、発生するマイクロ波の位相を早めることや遅くしたりすることである。位相の制御は、例えば、半導体型発振器１０３の初期位相を制御することや設定すること等と考えてもよい。複数の半導体型発振器１０３の位相の制御は、例えば、複数の半導体型発振器１０３間の位相の相対的な制御であってもよく、絶対的な制御であってもよい。
制御部１０５が、どのように各半導体型発振器１０３の位相を制御するかは問わない。例えば、制御部１０５は、上述したような半導体型発振器１０３と接続された移相器（図示せず）や、制御部１０５が有する移相器（図示せず）を制御することで、半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相を制御してもよい。また、制御部１０５が移相器であってもよい。この場合、例えば、各半導体型発振器１０３がそれぞれ発生するマイクロ波の位相が、予め設定された位相となるよう移相器である制御部１０５が位相を制御するようにすればよい。制御部１０５は、半導体型発振器１０３を直接制御することで位相を制御してもよく、半導体型発振器１０３に入力される信号等を制御することにより、間接的に半導体型発振器１０３の位相を制御してもよい。制御部１０５は、例えば、制御信号等を各半導体型発振器１０３に対して出力することで、半導体型発振器１０３を制御してもよい。各半導体型発振器１０３の位相を制御することで、複数の出射位置１０４１から照射されるマイクロ波の位相を制御することができる。これにより、後述するように容器１０１内におけるマイクロ波により電界が集中する箇所を制御することができる。制御部１０５が、マイクロ波を発生する半導体型発振器１０３の位相を制御するための構成や、制御方法等については、公知技術であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６３】
制御部１０５は、例えば、複数の半導体型発振器１０３の少なくとも一部が異なる位相のマイクロ波を発生するよう複数の半導体型発振器１０３の位相を制御する。少なくとも一部が異なる位相を発生するよう制御できれば、制御部１０４が、複数の半導体型発振器１０３のそれぞれの位相をどのように制御するかは問わない。例えば、制御部１０５は、３以上の半導体型発振器１０３が、２または３以上の異なる位相のマイクロ波を発生するよう、各半導体型発振器１０３の位相を制御する。例えば、制御部１０５は、複数の半導体型発振器１０３の一部分（全てを除く）を構成する２以上の半導体型発振器１０３が同じ位相のマイクロ波を発生するよう制御し、残りの半導体型発振器１０３をこれとは異なる位相のマイクロ波を発生するよう制御してもよい。例えば、制御部１０５は、図１に示した加熱装置１において、半導体型発振器１０３ａと半導体型発振器１０３ｅとの位相を同位相とし、半導体型発振器１０３ｂと半導体型発振器１０３ｄとの位相を同位相とするとともに、半導体型発振器１０３ａと半導体型発振器１０３ｅとの組と、半導体型発振器１０３ｂと半導体型発振器１０３ｄとの組と、半導体型発振器１０３ｃとの位相を、互いに異なる位相となるように制御してもよい。また、制御部１０５は、複数の半導体型発振器１０３の全てが異なる位相となるよう複数の半導体型発振器１０３を制御してもよい。
【００６４】
また、制御部１０５は、例えば、容器内の１または２以上の所望の箇所に複数の出射位置から照射されるマイクロ波により生じる電界が集中するよう、複数の半導体型発振器１０３の位相を制御してもよい。電界が集中するということは、例えば、電界強度が高くなることである。ここでの電界が集中する、とは、例えば、複数の出射位置１０４１から照射されるマイクロ波の位相を制御しない場合と比較して、電界が集中するということである。例えば、マグネトロンや、半導体型発振器１０３等のマイクロ波発振器に、例えば、上述したような移相器等を用いずに、位相を制御せずにマイクロ波を発生させた場合、ランダムな位相のマイクロ波が発生する。マイクロ波の位相を制御しない場合とは、このような場合を意味すると考えてもよい。
【００６５】
また、制御部１０５は、例えば、容器内の１または２以上の所望の箇所が、それぞれ、複数の出射位置から照射されるマイクロ波が干渉により強めあう位置となるよう、複数の半導体型発振器１０３の位相を制御してもよい。マイクロ波が干渉により強めあう位置とは、マイクロ波の強度が干渉により強め合う位置と考えてもよい。マイクロ波が強め合うということは、例えば、振幅が大きくなることと考えてもよい。マイクロ波が干渉により強めあう位置とは、例えば、照射される複数のマイクロ波のそれぞれから個別に得られる電界よりも少なくとも高い強度の電界が得られる位置である。また、マイクロ波が干渉により強め合う位置は、例えば、複数のマイクロ波の中に、干渉により弱め合うものが含まれない位置であってもよい。ただし、所望の箇所における波の高さは問わない。位置制御部１０５は、例えば、容器内の１または２以上の所望の箇所が、複数の位置から照射されるマイクロ波が干渉により最も強めあう位置となるよう、複数の半導体型発振器１０３の位相を制御することが好ましい。このような構成とすることによって、１以上の所望の箇所において、複数の位置から照射されるマイクロ波を集中させることができる。これにより、容器１０１内の１以上の所望の箇所を選択的に加熱することが可能となる。なお、制御部１０５は、１以上の所望の箇所が、３以上の出射位置から照射されるマイクロ波のうちの２以上が干渉により最も強め合う位置であって、残りのマイクロ波が、この最も強め合った２以上のマイクロ波を、少なくとも弱めることがない位置となるように、３以上の半導体型発振器１０３の位相を制御することによって、所望の箇所が干渉により強め合うようにしてもよい。
【００６６】
なお、複数の半導体型発振器１０３が同じ周波数のマイクロ波を発生する場合、制御部１０５は、所望の箇所が、複数の出射位置から照射される複数のマイクロ波の位相差がπ未満の範囲に収まる箇所となるように、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相を制御するようにしてもよい。この場合、上述したように、所望の箇所が、複数のマイクロ波同士が干渉により弱め合わない位置となり、その結果、所望の箇所において、マイクロ波が干渉により強め合うこととなり、所望の箇所に電界を集中させることができる。
【００６７】
例えば、制御部１０５は、容器内の１または２以上の所望の箇所に入射されるマイクロ波の位相が同位相となるように、複数の半導体型発振器１０３の位相を制御する。入射される複数のマイクロ波の位相が同位相となるということは、例えば、所望の箇所に入射された時点の位相が同位相であることである。複数のマイクロ波が最も強め合う箇所は、入射される複数のマイクロ波の位相が同位相である箇所、つまり位相差が０となる箇所である。このため、このように所望の箇所に入射されるマイクロ波の位相が同位相となるように位相を制御することで、所望の箇所が複数の位置から照射されるマイクロ波が干渉によって最も強め合う位置となり、所望の箇所に、複数の位置から照射されるマイクロ波を集中させることできる。これにより、所望の箇所を選択的に加熱することができる。
【００６８】
上述した１以上の所望の箇所は、容器１０１内の所望の箇所であればどの箇所であってもよく、例えば、上述した吸収性部材１０２内の１以上の所望の箇所である。例えば、吸収性部材１０２の表面（例えば、上面）の１以上の所望の箇所である。例えば、吸収性部材１０２における内部電力消費を高める場合（例えば、発熱量を高める場合）、吸収性部材１０２内（例えば、吸収性部材１０２の表面）に設定される１以上の所望の箇所は、２以上であることが好ましく、数が多い方がより好ましい。また、この所望の箇所と、各出射位置１０４１との間は、未充填空間等の、誘電率が低い物質を有する空間であることが好ましい。
【００６９】
１以上の所望の箇所に入射されるマイクロ波の位相が同位相とするための、各半導体型発振器１０３がマイクロ波を出力する際の位相は、どのように決定してもよい。例えば、複数の出射位置１０４１と所望の箇所との距離、あるいは距離の差によって発生する位相差が無くなるよう、マイクロ波を出力する際の位相を決定する。ここで、決定する位相は、初期位相と考えてもよい。
【００７０】
以下、複数の位置からそれぞれ所望の箇所に入射されるマイクロ波の位相が、同位相となるようにするための位相の制御について例を挙げて説明する。なお、以下の第１の例および第２の例においては、いずれも、半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅがそれぞれ発生するマイクロ波の出力周波数は同じであるとする。
【００７１】
図２は、容器１０１内に照射されるマイクロ波の位相の制御を説明するための側断面模式図である。図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示している。ここでは、吸収性部材１０２の上面の一点が、所望の箇所１０２１であるとする。また、ここでは、容器１０１の各導波管１０４ａ〜１０４ｅと接続されている接続部分の中心を各出射位置１０４１ａ〜１０４１ｅとしている。各出射位置１０４１ａ〜１０４１ｅと所望の箇所１０２１との距離をそれぞれ距離Ｋａ〜Ｋｅとする。なお、ここでは、説明の便宜上、それぞれの距離Ｋａ〜Ｋｅが異なる値となるように、吸収性部材１０２の位置を設定している。
【００７２】
（Ａ）第１の例
複数の出射位置１０４１ａ〜１０４１ｅからそれぞれ所望の箇所１０２１に入射されるマイクロ波の位相が、同位相となるよう位相を制御するために、例えば、各出射位置１０４１ａ〜１０４１ｅと所望の箇所１０２１との間の距離Ｋａ〜Ｋｅの差によって生じる位相差が０となるように、半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅが発生するマイクロ波の位相を制御すればよい。
【００７３】
このためには、複数の出射位置１０４１のうちの基準となる一の出射位置１０４１から所望の箇所１０２１までの距離と、各出射位置１０４１ａ〜１０４１ｅと所望の箇所１０２１との間の距離との差を算出し、その差を、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の波長で除算して余りαａ〜αｅ（＜λ）を求め、このαａ〜αｅを波長λで除算した値に２πを乗算して位相差を算出し、この位相差だけ各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相を、上記の基準となる一の出射位置からマイクロ波を照射する一の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相に対して進めるよう設定する。ただし、基準となる一の出射位置１０４１については、上記の位相差の算出は行なわなくても良く、基準となる一の出射位置１０４１の位相は変更しないようにしてもよく、位相差を０としてもよい。
【００７４】
例えば、一の基準となる出射位置を出射位置１０４１ｃとした場合、距離Ｋａと距離Ｋｃの距離の差、つまりＫａ−Ｋｃを算出し、この差を、半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の波長λで除算して余りαａ（αａ＜λ）を求め、このαａを波長λで除算した値に２πを乗算した値２παａ／λを算出し、この値だけ半導体型発振器１０３ａが発生するマイクロ波の位相を、半導体型発振器１０３ｃが発生するマイクロ波の位相に対して進めるよう設定する。
【００７５】
同様に、距離Ｋｂと距離Ｋｃの距離の差、つまりＫｂ−Ｋｃを算出し、この差をマイクロ波の波長λで除算して余りαｂ（αｂ＜λ）を求め、このαｂを波長λで除算した値に２πを乗算した値２παｂ／λを算出し、この値だけ半導体型発振器１０３ｂが発生するマイクロ波の位相を、半導体型発振器１０３ｃが発生するマイクロ波の位相に対して進めるよう設定する。
【００７６】
同様に、距離ＫｄおよびＫｅと、距離Ｋｃとの距離の差を波長λで除算した余りがそれぞれαｄおよびαｅであったとすると、半導体型発振器１０３ｄおよび１０３ｅが発生するマイクロ波の位相を、半導体型発振器１０３ｃが発生するマイクロ波の位相に対して２παｄ／λおよび２παｅ／λ進めるよう設定する。
【００７７】
ここでは、距離Ｋｃが距離の基準であるため、上記の位相は、半導体型発振器１０３ｃの位相を基準とした位相である。このため、半導体型発振器１０３については、上記のような位相差を算出しなくてもよく、半導体型発振器１０３ｃの位相は、例えば、変化させなくてもよく、位相差を０としてもよい。
【００７８】
なお、ここでは、位相の基準を出射位置１０４１ｃとした場合について説明したが、どの出射位置１０４１を位相の基準としてもよい。また、何れかの出射位置と所望の箇所との距離を基準とする代わりに、任意の距離を用いるようにしてもよい。この場合、制御部１０５は、各半導体型発振器１０３から発生するマイクロ波の位相を、全ての半導体型発振器１０３の位相を同位相とした場合に対して、上記で各半導体型発振器１０３について算出した位相差分だけシフトする（例えば、位相を進める）よう制御してもよい。
【００７９】
また、上記で算出する位相差は、一の距離を基準とした場合の相対的な位相差であるため、制御部１０５は、この相対的な位相差が無くなるよう各半導体型発振器１０３の位相を結果的に制御できれば、どのように、各半導体型発振器１０３の位相を制御してもよい。例えば、半導体型発振器１０３ｃに対する半導体型発振器１０３ａの位相差がπであった場合、制御部１０５は、半導体型発振器１０３ａの位相を半導体型発振器１０３ｃの位相に対してπ進めてもよく、半導体型発振器１０３ａの位相を１／３π進めるとともに、半導体型発振器１０３ｃの位相を２／３π遅らせるようにしてもよい。かかることは、以下においても同様である。
【００８０】
（Ｂ）第２の例
例えば、上記の距離Ｋａ〜Ｋｅを、それぞれの半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅが発生するマイクロ波の波長λで除算して得られた余りβａ〜βｅを、更に、各半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅのマイクロ波の波長λで除算して得られた値に２πを乗算した値を取得し、全ての位相を同位相とした場合に対してこの取得した値の分だけ位相を進めたマイクロ波を、各半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅから発生する。ただし、βａ〜βｅは、いずれもλ未満であるとする。
【００８１】
例えば、半導体型発振器１０３ａの位相を、２πβａ／λ進め、半導体型発振器１０３ｂの位相を、２πβｂ／λ進め、半導体型発振器１０３ｃの位相を、２πβｃ／λ進め、半導体型発振器１０３ｄの位相を、２πβｄ／λ進め、半導体型発振器１０３ｅの位相を、２πβｅ／λ進めるようにすればよい。
【００８２】
なお、上記の制御は一例であり、複数の出射位置１０４１からそれぞれ所望の箇所１０２１に入射されるマイクロ波の位相が、同位相となるようにすることができれば、半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅの位相をどのように変更してもよい。
【００８３】
なお、上記においては、所望の箇所１０２１が一つである場合を例に挙げて説明したが、所望の箇所が複数である場合、それぞれの箇所が同位相となるように各半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅの位相を決定すればよい。ただし、所望の箇所の配置によっては、複数の箇所が同位相となるような位相が決定できない場合がある。
【００８４】
例えば、吸収性部材１０２内の複数の箇所（例えば、吸収性部材１０２の上面等の複数の箇所）において、複数の半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅが発生したマイクロ波が同位相で照射されるよう各半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅの位相を決定してもよい。この場合、この吸収性部材１０２内の複数の箇所を、複数の所望の箇所と考えてもよい。
【００８５】
上記のように半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅの位相を制御する場合、各導波管１０４の配置（例えば、各導波管１０４の取り付け位置）等の物理的な変更が不要であるため、例えば、所望の箇所の位置等を変更した場合であっても、制御部１０５がマイクロ波を発生する際の位相を変更するよう各半導体型発振器１０３を制御するだけで、容易にマイクロ波を集中させる所望の箇所を変更することができる。例えば、所望の箇所の位置の変更に追従せて、マイクロ波を集中させる箇所を移動させることができる。これにより、所望の箇所の位置の変更等を容易に行なうことが可能となる。
【００８６】
なお、上記において、制御部１０５が、半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅのそれぞれの位相を、同位相等の予め決められた位相となるように制御するようにし、上記の距離Ｋａ〜Ｋｅの差により生じる位相差が０となるように、１以上の所望の箇所や、複数の出射位置１０４１の位置を設定するようにしてもよい。例えば、（Ａ）において算出したαａ、αｂ、αｄおよびαｅがいずれも同じ値となるように、所望の箇所や、複数の出射位置１０４１等を設定するようにしてもよい。
【００８７】
また、上記においては、５つの半導体型発振器１０３を用いた場合について説明したが、半導体型発振器１０３の数は２以上、好ましくは３以上、であればよく、２以上であれば、上記と同様の制御が実現可能である。
【００８８】
また、上記の（Ａ）や（Ｂ）において示した位相差や初期位相等を算出する算出式等の代わりに、適宜、近似した位相差や初期位相等を算出可能な近似式等を用いるようにしてもよい。
【００８９】
なお、容器内の１または２以上の所望の箇所が、複数の位置から照射されるマイクロ波の干渉により強めあう位置となるようするために、制御部１０５が制御する複数の半導体型発振器１０３がそれぞれ発生するマイクロ波の位相は、上記以外の手法等により決定してもよい。例えば、複数の半導体型発振器１０３の位相をそれぞれ変えてシミュレーションや実験等を行なうことで、所望の位置においてマイクロ波が強め合うような位相を決定してもよい。
【００９０】
なお、制御部１０５は、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の強度等の制御も行なっても良い。また、制御部１０５は、容器１０１内や容器外に設けられた容器１０１内部等の状況を示す情報を取得するための１以上のセンサ（例えば、温度センサ、圧力センサ）等の出力に応じて、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の強度等の制御を行なっても良い。
【００９１】
また、制御部１０５は、複数の半導体型発振器１０３を集中的に制御してもよく、制御部１０５を各半導体型発振器１０３に対して分散させて設置することで、各半導体型発振器１０３を分散的に制御してもよい。例えば、複数の制御部１０５が、各半導体型発振器１０３と一体となるように設けられていてもよい。例えば、制御部１０５が移相器である場合、各半導体発振器１０３が、それぞれ、移相器である制御部１０５と一体に形成されていてもよい。
【００９２】
なお、制御部１０５が、各半導体型発振器１０３を制御する際に用いる位相の変化量や変化方向等の情報は、図示しない格納部等に予め格納しておくようにし、制御の開始時や制御中に、適宜、制御部１０５が読み出すようにすればよい。位相の変化方向の情報は、例えば、位相を進めるか遅らせるかを指定する情報である。格納部は、不揮発性の記憶媒体や、揮発性の記憶媒体により実現可能である。
【００９３】
制御部１０５は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。制御部１０５の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。例えば、制御部１０５は、コンピュータ等で実現される。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００９４】
次に、加熱装置１の動作の一例について以下に簡単に説明する。容器１０１内には内容物１０が供給される。制御部１０５は、複数の半導体型発振器１０３にマイクロ波を発生させる。この際、制御部１０５は、各半導体型発振器１０３が発振する位相を、予め決められた変化量（例えば、移相量）だけ変化させる。制御する。複数の半導体型発振器１０３から発生したマイクロ波は、それぞれの半導体型発振器１０３に対応する導波管１０４内を伝送され、複数の導波管１０４にそれぞれ対応する複数の出射位置１０４１から容器１０１内に出射される。複数の出射位置１０４１から出射されたマイクロ波の位相が制御されているため、所望の箇所でマイクロ波が干渉によって強め合い、所望の箇所の電界の強度が高くなる。このようにして、所望の箇所に複数の出射位置１０４１から照射されたマイクロ波を、容器１０１内の所望の箇所に集中させることができる。
【００９５】
なお、この加熱装置１を用いて行なわれる化学反応方法は、例えば、複数の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相を制御する工程と、複数の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波を、複数の導波管１０４でそれぞれ伝送させて、複数の位置から容器１０１内に照射する工程とを備えた化学反応方法である。
【００９６】
以下、本実施の形態における加熱装置１の（１）吸収性部材を配置していない場合、および（２）吸収性部材を配置した場合における、シミュレーションによる実証試験結果について、それぞれ説明する。
【００９７】
（１）吸収性部材を配置していない場合のシミュレーション試験
（基本条件）
図３は、吸収性部材を配置していない加熱装置１のシミュレーションによる実証試験において用いられた加熱装置１のモデルを示す斜視図（図３（ａ））、およびシミュレーション試験において設定された材料定数を示す表（図３（ｂ））である。
【００９８】
図４は、実証実験１において用いられた加熱装置１のモデルの寸法等を説明するための正面図（図４（ａ））、側面図（図４（ｂ））、および平面図（図４（ｃ））である。なお、図３および図４において、説明の便宜上、図１に相当する部分については、同一または相当する符号を付与している。かかることは、以下のシミュレーション試験結果の図等においても同様である。
【００９９】
容器１０１は、図１と同様に、長手方向に垂直な断面がＵ字形状を有し、長手方向における両端および上部が平面で塞がれた形状を有する横型の容器であるとする。ここでは、容器１０１を長手方向と平行な方向から見た図を正面図としている。内容物１０の供給口や、取出口等は省略している。容器１０１の正面下部は、半径が１２０ｍｍの半円形状である。内容物１０は、容器１０１の下部、具体的には、半円形状部分に入れられている。また、容器１０１の正面上部は、高さ２００ｍｍ、幅２４０ｍｍの矩形形状である。容器１０１の長手方向の長さは、５００ｍｍである。ここで用いられた導波管１０４は、ＷＲ３４０規格のものであり、内径の寸法が４３．２×８６．４ｍｍである。導波管１０４の高さは、１５０ｍｍである。複数の導波管１０４は、容器１０１の長手方向の中央に、長手方向に向かって８０ｍｍ間隔で一列に配列されている。
【０１００】
また、内容物１０上面の、長手方向に垂直な幅方向の中心線を、電界強度と、電力吸収を測定するための第一測定線６１として設定した。
【０１０１】
容器１０１の上部平面には、導波管１０４がそれぞれ接続される５つの接続部１０４２（ここでは、それぞれを接続部１０４２ａ〜１０４２ｅと称す）が設けられており、各接続部１０４２に、導波管１０４が接続されている。このシミュレーション試験においては、それぞれの導波管１０４の容器１０１に対して反対に位置する端部側において発生したマイクロ波が、導波管１０４内を伝送され、各接続部１０４２から容器１０１内に向かって、２．４５ＧＨｚの同じ波長のマイクロ波が出射されることを想定している。ここでは、各接続部１０４２の中心がマイクロ波の出射位置に相当するものと考える。ここで発生するマイクロ波は、制御部１０５によって位相が制御されたマイクロ波であるとする。なお、接続部１０４２は、マイクロ波を透過可能な材質のプレート等を介して導波管１０４と接続されていてもよい。容器１０１内の電界を集中させたい一の所望の箇所５１が、ここでは、内容物１０表面の、マイクロ波の出射位置５２ａ〜５２ｅのうちの、長手方向の中央に位置する出射位置５２ｃの、真下の箇所であるとする。
【０１０２】
また、ここで発生するマイクロ波の出力は、いずれも１００Ｗに設定され、総入力電力が５００Ｗであるとする。
【０１０３】
ここでは、内容物１０は、反応に用いられる溶液であるとする。また、容器１０１内の内容物１０の上方には、未充填空間１０１１が設けられており、この未充填空間１０１１の気体として、空気が存在しているものとする。シミュレーション試験に用いた内容物１０や、空気の材料定数を図３（ｂ）に示す。
【０１０４】
図５は、半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相差を算出するための模式図である。図は、容器１０１内の電界を集中させたい一の所望の箇所５１と、容器１０１におけるマイクロ波の出射位置５２ａ〜５２ｅを示している。上述したように、一の所望の箇所が、ここでは出射位置５２ｃの真下に位置している。出射位置５２ａ〜５２ｅは、それぞれ上記の接続部１０４２ａ〜１０４２ｅに対応した出射位置であるとする。出射位置５２ａ〜５２ｅは、等間隔ｄで配列されている出射位置５２ａ〜５２ｅのそれぞれと、所望の箇所５１との距離を、ここでは、Ｌ１からＬ５とする。
【０１０５】
例えば、複数の出射位置５２ａ〜５２ｅのうちの長手方向の中央の出射位置５２ｃから出射されるマイクロ波が所望の箇所５１に入射される際の位相を基準（即ち位相差０°）とした場合、例えば、出射位置５２ａから出射されるマイクロ波が所望の箇所５１に入射される際の位相差は、（Ｌ１−Ｌ３）×２π／λ×３６０°／２πで表される。また、同様に、出射位置５２ｂから出射されるマイクロ波が所望の箇所５１に入射される際の位相差は、（Ｌ２−Ｌ３）×２π／λ×３６０°／２πで表される。λ＝１２．２４ｃｍ（２．４５ＧＨｚの場合）であるため、上記のシミュレーション試験のモデルの寸法を用いて計算した場合、出射位置５２ａおよび出射位置５２ｅから照射されるマイクロ波についての位相差は、１６５．１°となる。同様に、出射位置５２ｂおよび出射位置５２ｄから照射されるマイクロ波についての位相差は、４５．３°となる。従って、ここで算出した位相差だけ位相を進めたマイクロ波が各出射位置５２ａ〜５２ｅから照射されるよう、制御部１０５が、各出射位置５２ａ〜５２ｅに対応する半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅが発生するマイクロ波の位相を制御することで、所望の箇所５１における各半導体型発振器１０３ａ〜１０３ｅが出射するマイクロ波間の位相差をなくして、マイクロ波により発生する電界強度を所望の箇所５１に集中させる。このため、ここでは、各出射位置５２から出射されるマイクロ波の位相差を、上記のような位相差に設定した場合のシミュレーション試験を行なった。
【０１０６】
なお、シミュレーション試験には電場解析ソフト（ＡＮＳＹＳ製ＨＦＳＳ１３．０）を用い、導波管１０４を伝送して出射される５つの半導体型発振器１０３がそれぞれ発生するマイクロ波の位相を制御することで、固定床１０２への電界集中が起こっているか否かを実証試験した。なお、比較対象として、上記のようなシミュレーションモデルにおいて、周波数が２．４５ＧＨｚである等振幅等位相のマイクロ波を出射させた場合のシミュレーション結果を用いた。上記のようなシミュレーションモデルにおいて、同位相の複数のマイクロ波を照射した場合、所望の箇所５１において全てのマイクロ波間の位相差が０にならないため、この場合のシミュレーション試験結果を、所望の箇所に入射されるマイクロ波の位相が同位相となるよう制御されていない場合を示す比較対照として用いた。
【０１０７】
（シミュレーション試験結果）
位相制御による電界分布（Ｖ／ｍ）、発熱分布（Ｗ）の比較
上記の基本条件によりシミュレーション試験を行なって得られた電界分布の比較、および発熱分布の比較を行なった。
【０１０８】
図６は、シミュレーション試験により取得した電界分布を比較するための、等振幅等位相のマイクロ波を用いることを想定した場合（以下、位相制御なし想定と称す）の電界分布の平面図（図６（ａ））、半導体型発振器１０３が発生した位相が制御されたマイクロ波を用いることを想定した場合（以下、位相制御あり想定と称す）の電界分布の平面図（図６（ｂ））、位相制御なし想定の電界分布の図３のIII−III線に沿った断面図（図６（ｃ））、半導体型発振器（位相制御）想定の電界分布の図３のIII−III線に沿った断面図（図６（ｄ））である。
【０１０９】
図７は、シミュレーション試験により取得した発熱分布を比較するための、位相制御なし想定の発熱分布の平面図（図７（ａ））、位相制御あり想定の発熱分布の平面図（図７（ｂ））、位相制御なし想定の発熱分布の図３のIII−III線に沿った断面図（図７（ｃ））、位相制御あり想定の発熱分布の図３のIII−III線に沿った断面図（図７（ｄ））、位相制御なし想定の発熱分布の、容器１０１の長手方向の中心を通る長手方向に垂直な断面図（図７（ｅ））、位相制御あり想定の発熱分布の容器１０１の長手方向の中心を通る長手方向に垂直な断面図（図７（ｆ））である。
【０１１０】
図８は、シミュレーション試験により取得した第一測定線６１に沿った電界分布を示すグラフ（図８（ａ））、および図８（ａ）において、更に、上述した位相差以外の位相差のマイクロ波を発生させた場合におけるシミュレーション試験により取得した第一測定線６１に沿った電界分布を示すグラフを加えたグラフで（図８（ｂ））である。なお、図８は、第一測定線６１を１００分割する各点において取得した電界の値をプロットしたものである。図８（ａ）および図８（ｂ）において、曲線８１は、位相制御なし想定の電界強度の分布を示す曲線、曲線８２は、位相制御あり想定の電界強度の分布を示す曲線、曲線８３は、各出射位置５２ａ〜５２ｅの位相差を、６０°、２０°、０°、２０°、６０°に設定した場合の電界強度分布を示す曲線、曲線８４は、各出射位置５２ａ〜５２ｅの位相差を、８０°、４０°、０°、４０°、８０°に設定した場合の電界強度分布を示す曲線、曲線８４は、各出射位置５２ａ〜５２ｅの位相差を、１２０°、６０°、０°、６０°、１２０°に設定した場合の電界強度分布を示す曲線である。
【０１１１】
なお、図６〜図８における電界分布は、マイクロ波の一位相区間における電界強度の最大値を示している。かかることは、以下においても同様である。
【０１１２】
図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、複数の半導体型発振器１０３からそれぞれ位相を制御したマイクロ波を照射することで、溶液表面と長手方向に沿った深さ方向の断面のいずれにおいても、位相を制御しない場合に比べて、所望の箇所５１における電界強度を高くすることができることがわかる。
【０１１３】
また、図７（ａ）〜図７（ｆ）に示すように、複数の半導体型発振器１０３からそれぞれ位相を制御したマイクロ波を照射することで、溶液表面と長手方向に沿った深さ方向の断面と、長手方向の中心を通る長手方向に垂直な断面のいずれにおいても、位相を制御しない場合に比べて、所望の箇所５１近傍を局所的に発熱、つまり局所的に加熱することができることがわかる。
【０１１４】
また、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、長手方向においては、複数の半導体型発振器１０３から、長手方向の中心位置における位相差がなくなるようそれぞれ位相を制御したマイクロ波を照射することで、中心位置、つまり所望の箇所５１における電界強度を高くすることができる。
【０１１５】
このように、本実施の形態のように、複数の半導体型発振器１０３のそれぞれの位相を適切に制御することで、所望の箇所に電界を集中させることができる。
【０１１６】
（２）吸収性部材を配置した場合のシミュレーション試験
（基本条件）
図９は、図３に示した加熱装置１のモデルに対して、されに吸収性部材１０２を配置したモデルを示す斜視図（図９（ａ））、およびシミュレーション試験において設定された材料定数を示す表（図９（ｂ））である。なお、図９において、説明の便宜上、図１に相当する部分については、同一または相当する符号を付与している。
【０１１７】
ここでは、上記（１）で示した基本条件において、更に、容器１０１の長手方向における中心位置に、内容物１０を仕切るように吸収性部材１０２を配置した。吸収性部材１０２は、ここでは固定床であるとする。吸収性部材１０２の高さは、内容物１０の高さと同じ高さであるとする。また、吸収性部材１０２の厚さは、３０ｍｍであるとする。
【０１１８】
また、ここでは、吸収性部材１０２の上面の中心から、容器１０１の底部に垂直に下ろした直線を、電界強度と、電力吸収を測定するための第二測定線６２として設定した。
【０１１９】
ここでは、上記（１）と同様に、出射位置５２ｃの直下の吸収性部材１０２の上面の中心７１において、各出射位置５２ａ〜５２ｅから照射されるマイクロ波の位相差がなくなるように位相制御を行なうようにした。つまり、上面の中心７１が、上述した所望の箇所５１に相当する。具体的には、上記（１）と同様の位相差だけ進めたマイクロ波を、各出射位置５２ａ〜５２ｅから照射するようにした。
【０１２０】
吸収性部材１０２等の材料定数については、図９（ｂ）に示している。また、その他の基本条件（例えば寸法等）については、上記（１）で示した基本条件と同様である。
【０１２１】
（シミュレーション試験結果）
位相制御による電界分布（Ｖ／ｍ）、発熱分布（Ｗ）の比較
図１０は、シミュレーション試験により取得した電界分布を比較するための、位相制御なし想定の電界分布の平面図（図１０（ａ））、位相制御あり想定の電界分布の平面図（図１０（ｂ））、位相制御なし想定の電界分布の図９のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図（図１０（ｃ））、半導体型発振器（位相制御）想定の電界分布の図９のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図（図１０（ｄ））である。
【０１２２】
図１１は、シミュレーション試験により取得した電界分布を比較するための、位相制御なし想定の発熱分布の平面図（図１１（ａ））、位相制御あり想定の発熱分布の平面図（図１１（ｂ））、位相制御なし想定の発熱分布の図９のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図（図１１（ｃ））、位相制御あり想定の発熱分布の図９のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図（図１１（ｄ））、位相制御なし想定の発熱分布の、容器１０１の長手方向の中心を通る長手方向に垂直な断面図（図１１（ｅ））、位相制御あり想定の発熱分布の容器１０１の長手方向の中心を通る長手方向に垂直な断面図（図１１（ｆ））である。
【０１２３】
図１２は、シミュレーション試験により取得した第二測定線６２に沿った電界分布を示すグラフ（図１２（ａ））、電力吸収量のグラフ（図１２（ｂ））、位相制御なし想定の電力吸収量を示す表（図１２（ｃ））、および位相制御あり想定の電力吸収量を示す表（図１２（ｄ））である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、第二測定線６２を１００分割する各点において取得した電界強度の最大値や電力吸収量をプロットしたものである。図１２（ａ）および図１２（ｂ）において、曲線１２１は、位相制御なし想定の電界強度の分布および電力吸収量の分布を示す曲線、曲線１２２は、位相制御あり想定の電界強度の分布および電力吸収量の分布を示す曲線である。ここでの距離は、吸収性部材１０２の上面の中心７１である所望の箇所を基準、つまり０とした場合の高さ方向の距離である。図１２（ｃ）および図１２（ｄ）の電力吸収量の表においては、容器１０１内の内容物１０である溶液と、吸収性部材１０２である固定床との電力吸収量の合計である総電力吸収量と、固定床単体の電力吸収量とを示している。
【０１２４】
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示すように、複数の半導体型発振器１０３からそれぞれ位相を制御したマイクロ波を照射することで、溶液表面と長手方向に沿った深さ方向の断面のいずれにおいても、位相を制御しない場合に比べて、吸収性部材１０２における電界強度を高くすることができることがわかる。
【０１２５】
また、図１１（ａ）〜図１１（ｆ）に示すように、複数の半導体型発振器１０３からそれぞれ位相を制御したマイクロ波を照射することで、溶液表面と長手方向に沿った深さ方向の断面と、長手方向の中心を通る長手方向に垂直な断面のいずれにおいても、位相を制御しない場合に比べて、吸収性部材１０２を局所的に発熱、つまり局所的に加熱することができることがわかる。
【０１２６】
また、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、吸収性部材１０２の高さ方向においては、吸収性部材１０２の上面の中心７１における位相差がなくなるよう、複数の照射位置５２ａ〜５２ｅが照射する位相を変更することで、吸収性部材１０２の上面側の電界強度や、電力吸収量が高くすることができることがわかる。
【０１２７】
また、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に示すように、複数の半導体発振器１０３からそれぞれ位相を制御したマイクロ波を照射することで、位相を制御しないと想定した場合に対して、吸収性部材１０２である固定床単体の電力吸収量を１．８９倍に増加させることができる。
【０１２８】
また、総電力吸収量の比較から、複数の半導体発振器１０３が発生するマイクロ波の位相を制御することで、比較的に狭い間隔で各導波管１０４を配置して、垂直方向から容器１０１内にマイクロ波を入射させた場合であっても、損失を低減できることがわかる。
【０１２９】
このように、本実施の形態においては、複数の半導体型発振器１０３のそれぞれが発生するマイクロ波の位相を適切に制御することで、所望の箇所に電界を集中させることができる。
【０１３０】
以上、本実施の形態によれば、複数の半導体型発振器１０３のそれぞれが発生するマイクロ波の位相を制御して、容器１０１内の所望の箇所にマイクロ波により発生する電界を集中させることができ、所望の箇所の局所的な加熱を行なうことができる。これにより、例えば、容器内で行なわれる反応の細かい制御等が可能となる。
【０１３１】
なお、本実施の形態においては、制御部１０５が、複数の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相が同位相となるように、複数の半導体型発振器１０２の位相を制御してもよい。例えば、複数の半導体型発振器１０３が発生したマイクロ波がそれぞれ出射される出射位置と容器１０１内の一の所望の箇所との距離が全て同じである場合や、半波長未満の範囲で収まる場合等においては、制御部１０５は、複数の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相が同位相となるように複数の半導体型発振器１０２の位相を制御してもよい。
【０１３２】
図１３は、本実施の形態の加熱装置の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図１３においては、制御部１０５は省略している。この加熱装置２は、回転体である縦型の容器２０１を備えている。容器２０１の上面には、３つの半導体型発振器１０３にそれぞれ接続された３つの導波管１０４が、回転体である容器２０１上部の、容器２０１の回転軸を中心とした仮想の円上に、等間隔に接続されている。また、容器２０１の回転軸を中心とした仮想の円上には、等間隔に３つの出射位置１０４１が設けられている。なお、容器２０１、導波管１０４、出射位置１０４１等については、形状や配置等が異なる点を除けば、上記実施の形態の、容器１０１、導波管１０４、出射位置１０４１等と同様であるものとする。
【０１３３】
図１３に示した加熱装置において、局所的な加熱を行なう対象となる所望の箇所２００を、例えば、容器２０１の回転軸上の位置とした場合、各出射位置１０４１と、この所望の箇所２００までの距離Ｌが全て等距離となる。このため、制御部１０５が、複数の半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相が同位相となるように複数の半導体型発振器１０３の位相を制御することで、各出射位置１０４１から出射されたマイクロ波が、所望の箇所２００に入射される際の位相を同位相とすることができ、この所望の箇所２００において、電界等を集中させて、所望の箇所を局所的に加熱することが可能となる。
【０１３４】
（第一の変形例）
上記実施の形態において、制御部１０５は、上述した所望の箇所が経時的に変更されるよう、複数の半導体型発振器１０３の位相、つまり複数の半導体型発振器１０３がそれぞれ発生するマイクロ波の位相を制御するようにしてもよい。上述した所望の箇所とは、例えば、マイクロ波により発生する電界を集中させる箇所や、複数の位置から入射されるマイクロ波が干渉により強め合う箇所や、入射されるマイクロ波の位相が同位相となる箇所である。かかることは以下の第二の変形例においても同様である。所望の箇所が経時的に変更されるということは、例えば、複数の箇所のうちの一部が、順番に、所望の箇所として選択されることと考えてもよい。例えば、制御部１０５は、容器１０１内の内容物１０の複数の位置や、複数の吸収性部材１０２等に対して順番に、所定の時間ずつ、電界が集中するよう複数の半導体型発振器１０３の位相を制御（例えば、位相が順次変更されるよう制御）するようにしてもよい。なお、この場合の変更の前後の所望の箇所は、局所的な加熱を行なう観点から、非連続な箇所であることが好ましい。
【０１３５】
図１４は、本実施の形態の加熱装置１の第一の変形例を説明するための模式図であり、図１等と同一符号は同一または相当する部分を示している。この変形例においては、容器１０１内に内容物として、加熱対象物を内部に有する５つの密封容器であるレトルトパウチ３００ａ〜３００ｅが配置されている場合を例に挙げて示している。レトルトパウチ３００ａ〜３００ｅは、例えば、載置台３０１に配置されている。ここでは、レトルトパウチ３００ａ〜３００ｅを用いた場合を例に挙げて示しているが、本発明においては、レトルトパウチ以外の密封容器を用いてもよい。
【０１３６】
例えば、図１４に示す加熱装置１において、マイクロ波により発生する電界が集中する箇所が、レトルトパウチ３００ａ内の箇所からレトルトパウチ３００ｅ内の箇所まで、一定時間毎に順番に変更されるよう、制御部１０５が、半導体型発振器１０３の位相を制御することで、レトルトパウチ３００ａ〜３００ｅ内の加熱対象物を加熱できるとともに、容器１０１内の他の部分については加熱しないようにすることができる。これにより、レトルトパウチ３００ａ〜３００ｅのそれぞれの内部を均等かつ局所的に加熱することが可能となる。
【０１３７】
（第二の変形例）
上記実施の形態において、吸収性部材１０２が、容器１０１内において経時的に移動するようにし、制御部１０５が、吸収性部材１０２の経時的な移動に伴って移動する吸収性部材１０２内の予め決められた１以上の箇所が、上述した所望の箇所となるよう、複数の半導体型発振器１０３の位相を制御するようにしてもよい。例えば、制御部１０５が、経時的に移動する吸収性部材１０２内の、所望の箇所に電界が集中するよう、または、所望の箇所において複数の位置から入射されるマイクロ波が干渉により強め合うよう、あるいは、所望の箇所において入射されるマイクロ波の位相が同位相となるよう、複数の半導体型発振器１０３の位相を制御するようにしてもよい。この吸収性部材１０２内の、所望の箇所は、例えば、吸収性部材１０２の移動にともなって移動する箇所である。
【０１３８】
この場合の吸収性部材１０２の移動は、予め決められた移動経路に沿った移動であることが好ましい。例えば、吸収性部材１０２の移動に伴って移動する所望の箇所となる１以上の箇所の移動経路を示す情報（例えば、座標群やベジェ曲線等のベクトルデータ等）と移動速度とを示す情報、または移動経路上の位置と、移動の際の経過時間との複数の組を有する情報等を取得して、この情報を用いて、上述した所望の箇所が、移動する１以上の箇所に追従するよう変化させるための、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相の経時的な変化を示す情報を算出して、図示しない記憶媒体等に蓄積しておく。そして、この各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相の経時的な変化を示す情報を読出し、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相が、この情報が示す位相となるよう、経時的に、制御部１０５が、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相を制御することにより、吸収性部材１０２の経時的な移動に伴って移動する吸収性部材１０２内の予め決められた１以上の箇所が、上述した所望の箇所となるように制御することができる。なお、マイクロ波の位相の経時的な変化を示す情報を予め算出する代わりに、移動中の吸収性部材１０２の１以上の箇所の現在地を、上述した移動経路等の情報から取得し、この移動経路が上述した所望の箇所（例えば、電界が集中する箇所等）となるように、制御部１０５等が、各半導体型発振器１０３が発生すべきマイクロ波の位相を算出し、各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相がこの算出された位相となるように、制御部１０５が、複数の半導体型発振器１０３を制御するようにしてもよい。このような構成とすることにより、例えば、移動する吸収性部材１０２の一部を常に局所的に加熱することが可能となる。
【０１３９】
なお、移動する吸収性部材１０２とは、例えば、撹拌翼や、容器１０１内を移動するトレイ等である。吸収性部材１０２の移動は、１次元方向の移動であってもよく、二次元方向の移動であってもよく、三次元方向の移動であってもよい。吸収性部材１０２の移動は、例えば回転軸等を中心とした回転移動等であってもよい。
【０１４０】
図１５は、本実施の形態の加熱装置１の第二の変形例を説明するための模式図であり、図１３等と同一符号は同一ま他は相当する部分を示している。この変形例においては、容器２０１の回転軸を軸として回転する撹拌翼２０２が、移動する吸収性部材として設けられているものとする
【０１４１】
例えば、図１５に示す加熱装置２において、マイクロ波により発生する電界が集中する箇所を、撹拌翼２０２の上部の、回転により移動する一点２０２１とし、制御部１０５は、撹拌翼２０２の回転に伴って移動するこの一点２０２１が電界が集中する箇所となるよう各半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波の位相を制御する。これにより、常に、撹拌翼２０２の一点２０２１を局所的に加熱することが可能となり、撹拌翼２０２に接触する内容物１０を加熱することができる。
【０１４２】
なお、本実施の形態においては、マイクロ波発振器として、半導体型発振器１０３を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明においては、上記の半導体型発振器１０３の代わりに、発生するマイクロ波の位相が制御可能な他のマイクロ波発振器を用いてもよい。例えば、このような他のマイクロ波発振器は、マグネトロンや、クライストロン、ジャイロトロン等のマイクロ波発振器である。ただし、半導体型発振器１０３は、マグネトロンを用いたマイクロ波発振器とは異なり、発生するマイクロ波の周波数スペクトルの範囲は狭く、かつ変動が小さい。半導体型発振器１０３が発生するマイクロ波は、マグネトロンを用いたマイクロ波発振器が発生するマイクロ波と比べてＱ値が高い。また、半導体型発振器１０２１は、マグネトロンを用いたマイクロ波発振器のように、ランダムにマイクロ波を発生しないため、発生するマイクロ波の位相を精度よく制御することができる。このため、マイクロ波発振器としては、半導体型発振器を用いることが好ましい。
【０１４３】
また、本実施の形態においては、半導体型発振器１０３が発生したマイクロ波を容器１０１内に伝送する伝送部として、導波管１０４を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明においては、伝送部として、上記のような導波管１０４の代わりに、同軸管や同軸ケーブル等の他の伝送部を用いるようにしてもよい。かかることは、以下の実施の形態においても同様である。なお、伝送部として同軸ケーブルを用いる場合、容器内に同軸ケーブルと接続されたアンテナ（図示せず）等を適宜設けるようにしてもよい。
【０１４４】
なお、本発明においては、マイクロ波により発生する電界を集中させることは、マイクロ波により発生する磁界を集中させることと実質的に同じことと考えるようにしてもよい。例えば、上記の実施の形態においては、制御部１０５が１以上の所望の箇所に電界が集中するようマイクロ波の位相を制御する場合等について説明したが、このことは、制御部１０５が１以上の所望の箇所に磁界が集中するようマイクロ波を制御することと実質的に同じことと考えてもよい。通常、電界が集中する箇所も、磁界が集中する箇所も実質的に同じ箇所となるため、このように電界を磁界と置き換えて考えた場合においても、実質的に、上記実施の形態と同様の構成となり同様の効果を奏する。なお、この場合、吸収性部材１０２としては、例えば、磁性体等を用いることが好ましい。
【０１４５】
図１６は、上記の図３に示したシミュレーションのモデルと同様のモデルにおいて、上記（１）と同様のシミュレーション試験を行なった場合における、磁界分布を比較するための、位相制御なし想定の磁界分布の平面図（図１６（ａ））、位相制御あり想定の磁界分布の平面図（図１６（ｂ））、位相制御なし想定の磁界分布の図３のIII−III線に沿った断面図（図１６（ｃ））、半導体型発振器（位相制御）想定の磁界分布の図３のIII−III線に沿った断面図（図１６（ｄ））である。なお、図１６における磁界分布は、マイクロ波の一位相区間における磁界強度の最大値を示している。
【０１４６】
図１７は、上記の図３に示したシミュレーションのモデルと同様のモデルにおいて、上記（１）と同様のシミュレーション試験を行なった場合における、第一測定線６１に沿った電界分布を示すグラフである。
【０１４７】
図１６および図１７に示すように、上記（１）の場合と同様の位相制御を行なうことにより、磁界分布についても、電界分布と同様に、所望の箇所５１に集中させることができることがわかる。
【０１４８】
図１８は、上記の図９に示したシミュレーションのモデルと同様のモデルにおいて、上記（２）と同様のシミュレーション試験を行なった場合における、磁界分布を比較するための、位相制御なし想定の磁界分布の平面図（図１８（ａ））、位相制御あり想定の磁界分布の平面図（図１８（ｂ））、位相制御なし想定の磁界分布の図９のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図（図１８（ｃ））、半導体型発振器（位相制御）想定の磁界分布の図９のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図（図１８（ｄ））である。なお、図１８における磁界分布は、マイクロ波の一位相区間における磁界強度の最大値を示している。
【０１４９】
図１８に示すように、上記（２）の場合と同様の位相制御を行なうことにより、磁界分布についても、電界分布と同様に、吸収性部材１０２に集中させることができることがわかる。
【０１５０】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
以上のように、本発明にかかる加熱装置等は、マイクロ波を利用した加熱装置等として適しており、特に、複数の位置から容器内にマイクロ波を照射する加熱装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  加熱装置
１０  内容物
１０１  容器
１０４  導波管
１０２  吸収性部材
１０３  半導体型発振器
１０５  制御部
１０１１  未充填空間
１０４１  出射位置
１０４２  接続部
【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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