JP2005214632A - マイクロ波輻射分布の可視化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本願発明は、精度が良く安価なマイクロ波輻射分布を可視化する方法の提供。
【解決手段】 高周波加熱装置の加熱室内のマイクロ波輻射分布を可視化するマイクロ波輻射分布の可視化方法であって、マイクロ波の輻射を受けて温度の上昇する被測定物表面の所定箇所に一定温度にて変色する温度変色材を設け、該被測定物の複数のものを前記加熱室内の所定の位置に配置させ、高周波加熱装置を起動させて加熱室内部にマイクロ波を輻射し、前記温度変色材の変色状態からマイクロ波輻射分布を可視化させることを特徴とするマイクロ波輻射分布の可視化方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波加熱装置の加熱室におけるマイクロ波輻射分布を確認するためのマイクロ波輻射分布の可視化方法に関するものである。

高周波加熱装置の加熱室におけるマイクロ波輻射分布を可視化する方法としては、従来、図１０に示すように、特開２００３−２４３１４６号公報に示される如く、高周波加熱装置１０１の加熱室１０１ａ内部に放電ガスを封入した複数の放電ランプ１１０を配列させて、この放電ランプ１１０の発光の有無を見ることでマイクロ波の輻射分布を知ることが提案されている。一般に、高周波加熱装置１０１の加熱室１０１ａ内部においてマイクロ波輻射分布状態が均一化させることが難しく、この方法によると、加熱室内部に配置された放電ランプ１１０が発光することを使用者が確認することによって、マイクロ波輻射分布状態、すなわち加熱室１０１ａ内部のある箇所にマイクロ波が強く輻射されていることを使用者に知らしめることができる。したがって、使用者がその箇所へ被加熱物を移動させることにより，高周波加熱装置による加熱効率を向上させることが可能となる。

しかしながら、この高周波加熱装置１０１の加熱室１０１ａ内部に複数の放電ランプ１１０を配置しなければならず、放電バルブ（図示せず）を作成するために放電ランプ１１０の個数の費用がかかり、コストの増加につながるという問題があった。

更に、放電ランプ１１０が破損、故障、あるいは長期間使用による劣化に至ればマイクロ波輻射分布を正確に測定することが困難になるという問題点があった。

更に、放電ランプ１１０は、マイクロ波を吸収して電力を消費する放電バルブであり、１個の放電ランプ１１０自体の消費エネルギーが小さくても複数個の放電バルブで消費すると大きな電力損失となり、全体の加熱効率は低下することにつながる。また、さらに、高周波加熱装置１０１を長期間使用する場合、当然、放電バルブによる損失が加熱の毎に起こることとなり、累積使用によって大きな電力を消費があるということとなる。
特開２００３−２４３１４６号公報

本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、精度が良く安価なマイクロ波輻射分布を可視化する方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本願発明は、高周波加熱装置の加熱室内のマイクロ波輻射分布を可視化するマイクロ波輻射分布の可視化方法であって、マイクロ波の輻射を受けて温度の上昇する被測定物表面の所定箇所に一定温度にて変色する温度変色材を設け、該被測定物の複数のものを前記加熱室内の所定の位置に配置させ、高周波加熱装置を起動させて加熱室内部にマイクロ波を輻射し、前記温度変色材の変色状態からマイクロ波輻射分布を可視化する方法である。

また、前記被測定物を縦長形状とし、且つ同被測定物表面の複数箇所に前記温度変色材を設けるのが好ましい。

また、前記温度変色材は、シート材表面に温度変化により変色する塗料材を塗布して形成されたものとし、且つ、前記被測定物表面への着脱を可能とする粘着材を設けるのが好ましい。

また、前記シート材は、所定の温度以上になると溶解する粘材が塗布して形成されるものが好ましい。

また、前記シート材は、インクを有する微細なカプセルを塗布したものであり、前記カプセルは所定の温度以上になると溶解するようなものであり、染み出したインクが被測定物に付着するものが好ましい。

また、前記塗料材は、複数の異なる温度で異なる複数の色に変色するものが好ましい。

本願発明の高周波加熱装置においては、マイクロ波輻射分布を可視化できるので、使用者がマイクロ波の強く輻射される場所に被測定物を置くことや、あるいは、マイクロ波が強く輻射される場所を避けて前記被測定物を置くことができる。

図１から図３は、請求項１に対応した第１の実施形態であるマイクロ波輻射分布を可視化する方法である。一般に被輻射物にマイクロ波を輻射する場合はマイクロ波が集中する割合が大きければ、温度上昇もその割合に応じて大きくなる。例えば、高周波加熱装置１内のある断面のマイクロ波輻射分布を知りたければ、その断面にマイクロ波を吸収する物を用意し、その物の温度分布がわかればマイクロ波輻射分布がわかる。

高周波加熱装置１は、例えば、電子レンジのようなものであり、マイクロ波を輻射し、高周波加熱装置１内の加熱室１ａに入れた物を加熱するものである。

温度変色材は、その温度が、一定温度にて変色するものであり、例えば、不可逆性の示温材料のようなものである。

図２は、シート材２の表面に温度変色材である塗料材２ａを塗布して形成されたものであり、例えば、プリンターで用いられる感熱紙のようなものがある。

なお、シート材２は、マイクロ波を吸収しにくくするために、マイクロ波を吸収しにくい材質を用いるか、あるいは、十分に薄いものを用いると良い。シート材２でのマイクロ波の吸収の良いものを用いると、マイクロ波の輻射時間を長時間行うとシート材自体が発熱して焦げたり燃えたりする場合がある。また、可逆性の示温材や可塑性のフォトクロミック材料を塗布したシート材を用いると測定に使用した後、十分に時間をおいて冷ました後に再び使用することができる。

例えば、図１に示すような高周波加熱装置１の加熱室１ａにおいて底面が被測定物３の場合、被測定物３のマイクロ波輻射分布を知るためには、まず、シート材２が被測定物３を覆うように密着させた状態でマイクロ波を輻射する。そして、被測定物３にマイクロ波が輻射されると、マイクロ波輻射分布が一定でないため、被測定物３のある箇所の底面の温度が上昇する。すると、シート材２の表面に塗布してある塗料材２ａの温度の閾値を超えて変色が始まり、その温度上昇した部分を可視化することができる。

なお、長時間マイクロ波の輻射を行うと、被測定物３全体の温度が上昇し、シート材２上の塗料材２ａ全体が変色するため、一定の時間内でマイクロ波の輻射を止めることが好ましい。例えば、シート材２上の変色する塗料材２ａの所定の温度を７０℃とすると、マイクロ波を輻射する時間は、１分から２分程度が適当である。

なお、加熱室１ａの底面を被測定物３として記述しているが加熱室１ａの側面あるいは、天井でも同様にマイクロ波輻射分布を可視化することができる。

また、高周波加熱装置１の加熱室１ａ内の被測定物３がガラス製のターンテーブル３ａ場合を図３に示す。この場合は、ターンテーブル３ａ上にシート材２をターンテーブル３ａの形状に略合わせて密着させた状態でマイクロ波を輻射する。そして、ターンテーブル３ａにマイクロ波が輻射されると、マイクロ波輻射分布が一定でないため、ターンテーブル３ａのある箇所の底面の温度が上昇する。すると、シート材２の表面に塗布してある塗料材２ａの温度の閾値を超えて変色が始まり、その温度上昇した部分を可視化することができる。

このように、マイクロ波が集中した箇所がわかれば、効率よく被加熱物（図示せず）を加熱することができるので、効率的に高周波加熱装置１を使用することができる。

図４は、請求項２に対応した第２の実施形態である。この場合は、例えば、塗料材２ａが塗布されたシート材２を用いて、被測定物３にシート材２を密着させ、被測定物３を高周波加熱装置１の底面から離した位置あるいは、高周波加熱装置１の底面に対して垂直な位置に固定して、被測定物３にマイクロ波を輻射することにより、被測定物３の固定した断面のマイクロ波輻射分布を測定する方法である
なお、この方法を用いると、被測定物３が加熱室１ａの底面から離れた箇所にある場合に効率よくマイクロ波を輻射することができる。

図５は、請求項３に対応した第３の実施形態のシート材２である。このシート材２は、図２に示したシート材２の塗料材２ａが塗布された面の裏面に粘着材２ｂを塗布したものである。この場合は、シート材２の粘着材２ｂが塗布された面と被測定物３とを貼り付けることにより、シート材２と被測定物３との密着性を高めることによって、より正確に被測定物３の温度分布を測定することができる方法である。なお、シート材２が被測定物３に密着しない場合は、シート材２と被測定物３の間に空気層ができ、空気の熱伝導率が極めて低いためシート材２に温度が正確に伝わらずシート材２における変色が正確に伝わらない場合があり、正確にマイクロ波輻射分布を可視化できない場合がある。

なお、この場合の測定方法は、第１に実施形態で説明した方法と同じなので説明は省略する。

図６、図７は、請求項４に対応した第４の実施形態のシート材２である。このシート材２は、所定の温度以上で溶けて粘着性を有する粘材２ｃが塗布されている。粘材２ｃは、例えば、熱転写プリント、あるいは、アイロンプリントと呼ばれているようなもので、ある一定の熱をかけるとフィルム状のものから粘材が剥れるものである。

この場合は、シート材２の粘材２ｃがついている面を被測定物３側になるように密着させる。そして、被測定物３にマイクロ波を輻射し、マイクロ波の輻射によって温度が不均一に上昇した被測定物３の高くなった部分のシート材２の粘材２ｃが被測定物３に溶着し、マイクロ波が集中の箇所２ｄの可視化ができる方法である。従って、この方法では、図６に示すように、被測定物３にシート材２の粘材２ｃが付着するので、被測定物３のマイクロ波集中の箇所２ｄが特定化できる。

図８は、請求項５に対応した第５の実施形態のシート材２である。このシート材２は、所定の温度以上になると溶解する材質でできた微細なカプセル２ｅにインクを封じ込んだものである。この場合は、シート材２のカプセル２ｅがついている面を被測定物３側になるように密着させる。そして、被測定物３にマイクロ波の輻射し、マイクロ波の輻射によって温度が不均一に上昇した被測定物３の高くなった箇所において、微細カプセルが溶解して中からインクが染み出てくるために、染み出たインクが被測定物３に付着するので被測定物３のマイクロ波輻射分布の可視化ができると共に、位置の特定化ができる方法である。

図９は、請求項６に対応した第６の実施形態のシート材２である。このシート材２は、図９に示すように、複数の異なる温度で異なる複数の色に変色する塗料材を塗布したものである。例えば、塗料材２ａ、粘材２ｃが塗布されたものである。この場合は、シート材２の塗料材２ａ、粘材２ｃが塗布された面を被測定物３側になるように密着させる。そして、被測定物３にマイクロ波の輻射し、マイクロ波の輻射によって温度が不均一に上昇した箇所の可視化ができる方法である。従って、この方法では一度にマイクロ波輻射分布を精密に求めることができる方法である。

例えば、A℃で可視化が起こる材料（ａ）と、Ｂ℃で可視化か起こる材料（ｂ）を用いた場合、可視化する温度がＡ℃＞Ｂ℃であるとすると、ある箇所で材料（ｂ）だけが可視化が起きていれば、その箇所の温度はＢ℃以上、Ａ℃以下まで温度上昇したことになる。また、材料（ａ）及び材料（ｂ）も可視化が起きている箇所ではＡ℃以上になったになっていることになり、また、何も可視化が起きていない箇所では、Ｂ℃以下の温度であることがわかる。この温度は、被測定物に対するマイクロ波の集中度合いに一致するためマイクロ波の集中度をより詳細に知ることが可能になる。これは、可視化のための材料を３種類以上用いた場合も同様である。この場合は、可視化の材料をできるだけ小さな点状にして、一定面積内に一定の割合で塗布することが望ましい。

第１の実施形態のシート材を高周波加熱装置に配置する場合の斜視図である。 同上のシート材の斜視図である。 同上の被測定物にターンテーブルを使用した場合の斜視図である。 第２の実施形態のシート材を高周波加熱装置に配置する場合の斜視図である。 第３の実施形態のシート材断面図である。 第４の実施形態のシート材断面図である。 同上のシート材と被測定物の斜視図である。 第５の実施形態のシート材断面図とインクの拡大図である。 第６の実施形態のシート材斜視図である。 従来の高周波加熱装置の断面図である。

符号の説明

１ 高周波加熱装置
１ａ 加熱室
２ シート材
２ａ 温度変色材
２ｂ 粘着材
２ｃ 粘材
２ｄ マイクロ波が集中の箇所
２ｅ カプセル
３ 被測定物
３ａ ターンテーブル

Claims (6)

1. 高周波加熱装置の加熱室内のマイクロ波輻射分布を可視化するマイクロ波輻射分布の可視化方法であって、
   マイクロ波の輻射を受けて温度の上昇する被測定物表面の所定箇所に一定温度にて変色する温度変色材を設け、該被測定物の複数のものを前記加熱室内の所定の位置に配置させ、高周波加熱装置を起動させて加熱室内部にマイクロ波を輻射し、前記温度変色材の変色状態からマイクロ波輻射分布を可視化させることを特徴とするマイクロ波輻射分布の可視化方法。
2. 前記被測定物を縦長形状とし、且つ同被測定物表面の複数箇所に前記温度変色材を設けて加熱室内部の立体的なマイクロ波輻射分布を可視化させることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波輻射分布の可視化方法。
3. 前記温度変色材を、シート材表面に温度変化により変色する塗料材を塗布して形成されたものとし、且つ、前記被測定物表面への着脱を可能とする粘着材を設けたものであることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ波輻射分布の可視化方法。
4. 前記シート材を、所定の温度以上になると溶解する粘材が塗布して形成されたものであることを特徴とする請求項３記載のマイクロ波輻射分布の可視化方法。
5. 前記シート材は、インクを有する微細なカプセルを塗布したものであり、前記カプセルは所定の温度以上になると溶解するようなものであり、染み出したインクが被測定物に付着するものであることを特徴とする請求項３記載のマイクロ波輻射分布の可視化方法。
6. 前記塗料材は、複数の異なる温度で異なる複数の色に変色するものであることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波輻射分布の可視化方法。

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