JPH11158809A - アスファルトのマイクロ波加熱装置 - Google Patents
アスファルトのマイクロ波加熱装置Info
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- JPH11158809A JPH11158809A JP34224897A JP34224897A JPH11158809A JP H11158809 A JPH11158809 A JP H11158809A JP 34224897 A JP34224897 A JP 34224897A JP 34224897 A JP34224897 A JP 34224897A JP H11158809 A JPH11158809 A JP H11158809A
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
- E01C23/14—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces for heating or drying foundation, paving, or materials thereon, e.g. paint
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/70—Feed lines
- H05B6/701—Feed lines using microwave applicators
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小規模な施工でアンテナを定置して使えるよ
うに、中心部の電界強度を低くし、周縁端部を高くして
均一加熱に近い電界分布を発生させて施工できるアスフ
ァルトのマイクロ波放射装置。 【解決手段】 導波管から伝播するマイクロ波をモード
変換器に導入して、マイクロ波電界を円筒管の中心から
外周へ向かうようにし、このマイクロ波をほぼ正方形状
に拡大したアンテナに導入して、アンテナ出口の周縁部
に強い電力密度分布を作ることにより被照射面の周縁部
を高温にし、照射面内に熱を閉じ込める。
うに、中心部の電界強度を低くし、周縁端部を高くして
均一加熱に近い電界分布を発生させて施工できるアスフ
ァルトのマイクロ波放射装置。 【解決手段】 導波管から伝播するマイクロ波をモード
変換器に導入して、マイクロ波電界を円筒管の中心から
外周へ向かうようにし、このマイクロ波をほぼ正方形状
に拡大したアンテナに導入して、アンテナ出口の周縁部
に強い電力密度分布を作ることにより被照射面の周縁部
を高温にし、照射面内に熱を閉じ込める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アスファルト舗装
またはアスファルトの壁などの構造物の施工に使用する
アスファルトのマイクロ波加熱装置に関する。特に本発
明は、近年開発されて販売されている、アスファルト乳
剤と無機硬化材（以下「セメント」という）と骨材（石
および砂）とからなる常温アスファルト混合物（以下
「常温混合物」という）の施工に使用するアスファルト
のマイクロ波加熱装置に関する。
またはアスファルトの壁などの構造物の施工に使用する
アスファルトのマイクロ波加熱装置に関する。特に本発
明は、近年開発されて販売されている、アスファルト乳
剤と無機硬化材（以下「セメント」という）と骨材（石
および砂）とからなる常温アスファルト混合物（以下
「常温混合物」という）の施工に使用するアスファルト
のマイクロ波加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より加熱アスファルト混合物が道路
舗装材として主に使用されてきたが、近年開発された排
水性舗装が生活環境に優しい低騒音舗装として、かつ走
行安全性舗装として需要拡大が予想され施工されてきた
が、これら加熱混合物は少量生産に適さず（参考資料：
「舗装」、３１ー９、２１〜２６、１９９６年）、ま
た、経年劣化してくると、そのメインテナンスが必要と
なってくる。そのために小規模補修材料が開発され、路
面性状の回復のため少量でも現場で製造できる排水性常
温混合物が補修用として開発され使用されるようになっ
てきた。
舗装材として主に使用されてきたが、近年開発された排
水性舗装が生活環境に優しい低騒音舗装として、かつ走
行安全性舗装として需要拡大が予想され施工されてきた
が、これら加熱混合物は少量生産に適さず（参考資料：
「舗装」、３１ー９、２１〜２６、１９９６年）、ま
た、経年劣化してくると、そのメインテナンスが必要と
なってくる。そのために小規模補修材料が開発され、路
面性状の回復のため少量でも現場で製造できる排水性常
温混合物が補修用として開発され使用されるようになっ
てきた。
【０００３】しかし、この種の硬化速度の速い排水性常
温混合物でも、敷設に使える時間（可使時間）は３０〜
６０分程度であり、その後セメントが乳剤中の水分と化
学反応して十分な硬化を発揮するには２〜３時間の硬化
時間を要する。すなわち、可使時間と硬化時間を合わせ
ると２時間３０分〜４時間が必要になる。したがって硬
化するまでの交通規制時間を短縮することができれば、
路面補修の際の交通渋滞や物流コストの低減など多くの
メリットがある。
温混合物でも、敷設に使える時間（可使時間）は３０〜
６０分程度であり、その後セメントが乳剤中の水分と化
学反応して十分な硬化を発揮するには２〜３時間の硬化
時間を要する。すなわち、可使時間と硬化時間を合わせ
ると２時間３０分〜４時間が必要になる。したがって硬
化するまでの交通規制時間を短縮することができれば、
路面補修の際の交通渋滞や物流コストの低減など多くの
メリットがある。
【０００４】そのため、この常温混合物を加熱し、セメ
ントと乳剤中の水分の反応を促進するために、２．４５
ＧＨｚのマイクロ波（日本で工業用として使用できる周
波数）をアスファルト施工面にホーンアンテナで照射す
ると〔図１０（ａ）、（ｂ）参照）、マイクロ波が乳剤
中の水分を加熱し、セメントと水との結合反応を促進す
るため極めて短時間に常温混合物が硬化することが分か
った。
ントと乳剤中の水分の反応を促進するために、２．４５
ＧＨｚのマイクロ波（日本で工業用として使用できる周
波数）をアスファルト施工面にホーンアンテナで照射す
ると〔図１０（ａ）、（ｂ）参照）、マイクロ波が乳剤
中の水分を加熱し、セメントと水との結合反応を促進す
るため極めて短時間に常温混合物が硬化することが分か
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来のホーンア
ンテナで例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波で照射した
場合では、ホーンアンテナからの電界強度Ｅはアスファ
ルト面に対して均一ではない。図１０（ａ）に従来のホ
ーンアンテナの１例の正面図、（ｂ）にそのマイクロ波
放射部を下から見た図を示す。図１０において、２１は
導波管、２２は従来のホーンアンテナ、２３はホーンア
ンテナのマイクロ波放射部、２４はアスファルト施工面
である。
ンテナで例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波で照射した
場合では、ホーンアンテナからの電界強度Ｅはアスファ
ルト面に対して均一ではない。図１０（ａ）に従来のホ
ーンアンテナの１例の正面図、（ｂ）にそのマイクロ波
放射部を下から見た図を示す。図１０において、２１は
導波管、２２は従来のホーンアンテナ、２３はホーンア
ンテナのマイクロ波放射部、２４はアスファルト施工面
である。
【０００６】また、図１１（ａ）は図１０（ｂ）に示し
たＸ方向におけるマイクロ波の電界強度分布を矢印の長
さで表した図、図１１（ｂ）はそれをグラフにした図で
ある。また、図１２（ａ）は図１０（ｂ）のＹ方向にお
けるマイクロ波の電界強度分布を矢印の長さで表した
図、図１２（ｂ）はそれをグラフにした図である。図１
１（ｂ）および図１２（ｂ）においてＥｏ2はホーンア
ンテナの周縁端部の電界エネルギーであり、Ｘ方向の電
界エネルギーＥx2およびＹ方向の電界エネルギーＥy2は
それぞれ下式で表される。 Ｅx2＝Ｅｏ2 sin （π／ａ×Ｘ）2 Ｅy2＝Ｅｏ2 ・・・一定
たＸ方向におけるマイクロ波の電界強度分布を矢印の長
さで表した図、図１１（ｂ）はそれをグラフにした図で
ある。また、図１２（ａ）は図１０（ｂ）のＹ方向にお
けるマイクロ波の電界強度分布を矢印の長さで表した
図、図１２（ｂ）はそれをグラフにした図である。図１
１（ｂ）および図１２（ｂ）においてＥｏ2はホーンア
ンテナの周縁端部の電界エネルギーであり、Ｘ方向の電
界エネルギーＥx2およびＹ方向の電界エネルギーＥy2は
それぞれ下式で表される。 Ｅx2＝Ｅｏ2 sin （π／ａ×Ｘ）2 Ｅy2＝Ｅｏ2 ・・・一定
【０００７】特に図１１（ａ）に示したようにホーンア
ンテナ長（Ｌ）が短い場合〔例えば図１０（ｂ）におい
て放射面のＸ方向が３５０ｍｍ、Ｙ方向が１７５ｍｍ
で、Ｌが１５０ｍｍの場合〕などは、導波管モード（Ｔ
Ｅ10モード）に近い電界強度分布となり、図１１（ｂ）
のグラフに示すようにＸ方向（長手方向）に電界強度分
布Ｅを生ずる。その結果、電界のエネルギーはＥ2に比
例するから、Ｘ方向のホーンアンテナの端末ではＥ2は
ほとんどゼロに近くなり、材料の伝熱が悪いためアスフ
ァルト面を均一に昇温することができない。したがって
小さな補修部、例えば３０ｃｍ×３０ｃｍの面を補修又
は施工する場合には、アンテナは定置して使うため中心
部のみを昇温硬化させるだけで、Ｘ方向端末の硬化促進
ができない等の不都合を生じる。
ンテナ長（Ｌ）が短い場合〔例えば図１０（ｂ）におい
て放射面のＸ方向が３５０ｍｍ、Ｙ方向が１７５ｍｍ
で、Ｌが１５０ｍｍの場合〕などは、導波管モード（Ｔ
Ｅ10モード）に近い電界強度分布となり、図１１（ｂ）
のグラフに示すようにＸ方向（長手方向）に電界強度分
布Ｅを生ずる。その結果、電界のエネルギーはＥ2に比
例するから、Ｘ方向のホーンアンテナの端末ではＥ2は
ほとんどゼロに近くなり、材料の伝熱が悪いためアスフ
ァルト面を均一に昇温することができない。したがって
小さな補修部、例えば３０ｃｍ×３０ｃｍの面を補修又
は施工する場合には、アンテナは定置して使うため中心
部のみを昇温硬化させるだけで、Ｘ方向端末の硬化促進
ができない等の不都合を生じる。
【０００８】本発明は上記の事情に鑑みて提案されたも
ので、このような小規模な施工でアンテナを定置して使
えるように、中心部の電界強度Ｅcを低くし、アンテナ
内側の周囲末端の電界強度Ｅaを高くするようにして均
一加熱に近い電界強度分布を発生させて施工ができるア
スファルトのマイクロ波加熱装置を提供することを目的
とする。
ので、このような小規模な施工でアンテナを定置して使
えるように、中心部の電界強度Ｅcを低くし、アンテナ
内側の周囲末端の電界強度Ｅaを高くするようにして均
一加熱に近い電界強度分布を発生させて施工ができるア
スファルトのマイクロ波加熱装置を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明に係るア
スファルトのマイクロ波加熱装置は、導波管から伝播す
るマイクロ波をモード変換器に導入して、マイクロ波電
界を円筒管の中心から外周へ向かって循環するようにモ
ードを変換し、拡大させたアンテナから常温混合物に前
記マイクロ波を照射することを特徴とする。
スファルトのマイクロ波加熱装置は、導波管から伝播す
るマイクロ波をモード変換器に導入して、マイクロ波電
界を円筒管の中心から外周へ向かって循環するようにモ
ードを変換し、拡大させたアンテナから常温混合物に前
記マイクロ波を照射することを特徴とする。
【００１０】上記本発明を更に詳しくいえば、常温混合
物にマイクロ波を照射して．該混合物に含まれる水分を
加熱することにより化学変化を促進し、混合物のマイク
ロ波照射面全体を昇温して、面内の常温混合物の硬化を
促進するアスファルトのマイクロ波加熱装置であって、
導波管から伝播するマイクロ波をモード変換器に導入
し、モード変換器でマイクロ波電界を変換器の円筒管の
中心から外周へ向かって循環するように変換し、更にこ
のマイクロ波を、入り口部からテーパーによりほぼ正方
形状に拡大させてマイクロ波照射部を所定の面積にした
アンテナに導入し、その正方形状アンテナから常温混合
物に前記マイクロ波を照射して、マイクロ波照射部にお
ける周縁端部付近に強い電界強度分布すなわち電力密度
分布を作ることにより、被照射物の周縁端部付近を高温
にし、伝熱の方向を周縁端部付近から中心へ向けて、照
射面内の常温混合物に熱を閉じ込めるようにしたことを
特徴とするアスファルトのマイクロ波加熱装置である。
物にマイクロ波を照射して．該混合物に含まれる水分を
加熱することにより化学変化を促進し、混合物のマイク
ロ波照射面全体を昇温して、面内の常温混合物の硬化を
促進するアスファルトのマイクロ波加熱装置であって、
導波管から伝播するマイクロ波をモード変換器に導入
し、モード変換器でマイクロ波電界を変換器の円筒管の
中心から外周へ向かって循環するように変換し、更にこ
のマイクロ波を、入り口部からテーパーによりほぼ正方
形状に拡大させてマイクロ波照射部を所定の面積にした
アンテナに導入し、その正方形状アンテナから常温混合
物に前記マイクロ波を照射して、マイクロ波照射部にお
ける周縁端部付近に強い電界強度分布すなわち電力密度
分布を作ることにより、被照射物の周縁端部付近を高温
にし、伝熱の方向を周縁端部付近から中心へ向けて、照
射面内の常温混合物に熱を閉じ込めるようにしたことを
特徴とするアスファルトのマイクロ波加熱装置である。
【００１１】本発明によるアスファルトのマイクロ波加
熱装置は、図１および図２に示したように導波管２から
伝播する２．４５ＧＨｚのマイクロ波をモード変換器３
に接続し、モード変換器３からアンテナ５までの距離を
調整するための円筒管４（これはモード変換器３を長く
すれば正方形アンテナ５に接続できるため構成から除外
することもできる）に接続し、円筒管４から伝わるモー
ド変換されたマイクロ波を正方形アンテナ５に接続し、
アンテナのマイクロ波照射部６〔電界：図２（ｅ）〕の
中心部７からアンテナの正方形の周縁端末部８に向かう
電界強度Ｅを発生させることで、中心部の電界強度Ｅc
を小さくし、周縁端末部の電界強度Ｅaを大きくするも
のである。
熱装置は、図１および図２に示したように導波管２から
伝播する２．４５ＧＨｚのマイクロ波をモード変換器３
に接続し、モード変換器３からアンテナ５までの距離を
調整するための円筒管４（これはモード変換器３を長く
すれば正方形アンテナ５に接続できるため構成から除外
することもできる）に接続し、円筒管４から伝わるモー
ド変換されたマイクロ波を正方形アンテナ５に接続し、
アンテナのマイクロ波照射部６〔電界：図２（ｅ）〕の
中心部７からアンテナの正方形の周縁端末部８に向かう
電界強度Ｅを発生させることで、中心部の電界強度Ｅc
を小さくし、周縁端末部の電界強度Ｅaを大きくするも
のである。
【００１２】本発明は、常温混合物をできるだけ均一に
加熱するマイクロ波加熱装置であって、全ての材料に適
用するものでなく、材料の特性との関係でその効果が実
現できるものに限られる。すなわち材料が水分を含み
２．４５ＧＨｚで短時間に水を発熱昇温するような材料
であれば、無機硬化剤（セメント）以外の材料でも、水
を加熱することにより反応を促進できる化学反応物質を
含むものに適用できる。
加熱するマイクロ波加熱装置であって、全ての材料に適
用するものでなく、材料の特性との関係でその効果が実
現できるものに限られる。すなわち材料が水分を含み
２．４５ＧＨｚで短時間に水を発熱昇温するような材料
であれば、無機硬化剤（セメント）以外の材料でも、水
を加熱することにより反応を促進できる化学反応物質を
含むものに適用できる。
【００１３】
【作用】上記本発明に係るアスファルトのマイクロ波加
熱装置は、材料の熱伝導等をある程度期待した考え方に
もとづく。前述した従来のホーンアンテナの電界強度分
布は図１１、図１２に示したように、Ｘ方向で最も常温
混合物の温度差がでたが、それはＸ方向の電界強度分布
がそのアンテナの特性上のものであり、昇温能力と電界
のエネルギーＥ2とは比例するので、加熱材料の伝熱が
悪ければ、材料の昇温される温度は殆どＥ2に比例する
ためホーンアンテナの中心部のみが昇温される。一方、
Ｙ方向の電界強度分布は一定のため、Ｙ方向は均一に昇
温される。３０ｃｍ×３０ｃｍのような小規模な施工に
はアンテナの移動は困難であり、定置して使うためアン
テナのＸ方向末端の加熱はできない。
熱装置は、材料の熱伝導等をある程度期待した考え方に
もとづく。前述した従来のホーンアンテナの電界強度分
布は図１１、図１２に示したように、Ｘ方向で最も常温
混合物の温度差がでたが、それはＸ方向の電界強度分布
がそのアンテナの特性上のものであり、昇温能力と電界
のエネルギーＥ2とは比例するので、加熱材料の伝熱が
悪ければ、材料の昇温される温度は殆どＥ2に比例する
ためホーンアンテナの中心部のみが昇温される。一方、
Ｙ方向の電界強度分布は一定のため、Ｙ方向は均一に昇
温される。３０ｃｍ×３０ｃｍのような小規模な施工に
はアンテナの移動は困難であり、定置して使うためアン
テナのＸ方向末端の加熱はできない。
【００１４】これに対して正方形状のマイクロ波照射部
の周縁端末部の電界強度Ｅaが大きければ、中心部の電
界強度Ｅcによって中心部が殆ど加熱されなくても、中
心部は周縁端末部より面積が小さいので、周囲から熱伝
導により中心部の温度が上昇するのである。
の周縁端末部の電界強度Ｅaが大きければ、中心部の電
界強度Ｅcによって中心部が殆ど加熱されなくても、中
心部は周縁端末部より面積が小さいので、周囲から熱伝
導により中心部の温度が上昇するのである。
【００１５】本発明はこのような考え方に基づき、本来
のアンテナの機能とは異なる考え方に基づいてなされ、
実施され、確認されたものである。
のアンテナの機能とは異なる考え方に基づいてなされ、
実施され、確認されたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明によるアスファルトのマイ
クロ波加熱装置を用いて、例えば路面の損傷部を補修す
る場合、先ず硬化時間内に敷きならし、転圧の作業を行
なうことができるセメントが配合された常温混合物を用
意し、この常温混合物を敷きならし、転圧することによ
りアスファルト舗装面を仕上げる。次いで仕上げられた
アスファルト舗装面の上方より、そのアスファルト舗装
面に向けて、アスファルト乳剤中の水の誘電損を所定値
以上にする周波数の電磁波を照射する。次いでアスファ
ルト乳剤中の水の温度が、セメントの水和反応を促進す
る温度範囲に入るように電磁波の照射を制御する。
クロ波加熱装置を用いて、例えば路面の損傷部を補修す
る場合、先ず硬化時間内に敷きならし、転圧の作業を行
なうことができるセメントが配合された常温混合物を用
意し、この常温混合物を敷きならし、転圧することによ
りアスファルト舗装面を仕上げる。次いで仕上げられた
アスファルト舗装面の上方より、そのアスファルト舗装
面に向けて、アスファルト乳剤中の水の誘電損を所定値
以上にする周波数の電磁波を照射する。次いでアスファ
ルト乳剤中の水の温度が、セメントの水和反応を促進す
る温度範囲に入るように電磁波の照射を制御する。
【００１７】以下図を参照して本発明の実施の形態を説
明する。図１は本発明によるアスファルトのマイクロ波
加熱装置全体の斜視図、図２（ａ）はその正面図（立面
図）、図２の（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ矢印で示した各
部の断面における電界を示す図、図３（ａ）はアンテナ
のマイクロ波照射部付近の電波進行方向（↓Ｚ）におけ
るＴＭ01モードの電界分布を示す図、図３（ｂ）は図２
（ａ）のアンテナのマイクロ波照射部を下から見た図、
図４（ａ）はマイクロ波照射部付近における電界強度分
布状態を矢印の長さで表した図、図４（ｂ）は（ａ）の
電界エネルギー（Ｅ2）の分布を同じく矢印の長さで表
した図、図５（ａ）は常温混合物の被照射体サンプル、
図５（ｂ）は（ａ）のマイクロ波照射により硬化した部
分（網目模様の部分）を示す図である。
明する。図１は本発明によるアスファルトのマイクロ波
加熱装置全体の斜視図、図２（ａ）はその正面図（立面
図）、図２の（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ矢印で示した各
部の断面における電界を示す図、図３（ａ）はアンテナ
のマイクロ波照射部付近の電波進行方向（↓Ｚ）におけ
るＴＭ01モードの電界分布を示す図、図３（ｂ）は図２
（ａ）のアンテナのマイクロ波照射部を下から見た図、
図４（ａ）はマイクロ波照射部付近における電界強度分
布状態を矢印の長さで表した図、図４（ｂ）は（ａ）の
電界エネルギー（Ｅ2）の分布を同じく矢印の長さで表
した図、図５（ａ）は常温混合物の被照射体サンプル、
図５（ｂ）は（ａ）のマイクロ波照射により硬化した部
分（網目模様の部分）を示す図である。
【００１８】本発明によるマイクロ波加熱装置１は、図
１および図２に示すように、２．４５ＧＨｚのマイクロ
波〔電界：図２（ｂ）〕を伝播する導波管２からモード
変換器３に伝播したマイクロ波は、図２（ｃ）に示すよ
うに円筒管中を中心から外周方向へ向かって循環する電
界を発生させる。このマイクロ波は、モード変換器３か
らアンテナ５までの長さを調節するために設けられた円
筒管４（これがなくてもモード変換器３とアンテナ５が
結合されれば原理上はよい）に伝播し、正方形アンテナ
５に導入され、アンテナのマイクロ波照射部６で図２
（ｅ）に示した電界が発生する。図２（ｅ）は電波の進
行方向に対して垂直な断面の電界を示し、電波の進行方
向（↓Ｚで示す）では図３（ａ）に示したような電界と
なる。
１および図２に示すように、２．４５ＧＨｚのマイクロ
波〔電界：図２（ｂ）〕を伝播する導波管２からモード
変換器３に伝播したマイクロ波は、図２（ｃ）に示すよ
うに円筒管中を中心から外周方向へ向かって循環する電
界を発生させる。このマイクロ波は、モード変換器３か
らアンテナ５までの長さを調節するために設けられた円
筒管４（これがなくてもモード変換器３とアンテナ５が
結合されれば原理上はよい）に伝播し、正方形アンテナ
５に導入され、アンテナのマイクロ波照射部６で図２
（ｅ）に示した電界が発生する。図２（ｅ）は電波の進
行方向に対して垂直な断面の電界を示し、電波の進行方
向（↓Ｚで示す）では図３（ａ）に示したような電界と
なる。
【００１９】マイクロ波照射部６における電界強度Ｅの
分布は図４（ａ）に、エネルギーＥ2は図４（ｂ）に示
したようになり、マイクロ波照射部６の中心部７からほ
ぼ正方形状の周縁端部８に向かう電界強度Ｅを発生させ
ることで、中心部の電界強度Ｅcは小さく、周縁端部の
電界強度Ｅaを大きくするものである。アンテナの最末
端（アンテナの金属末端部）は電界強度（Ｅ＝０）はゼ
ロである。このような電界分布のため、アスファルト施
工面（硬化面）９（図４）はアンテナ内では周縁端末部
８は大きく昇温され、中心部７は昇温が少ない。
分布は図４（ａ）に、エネルギーＥ2は図４（ｂ）に示
したようになり、マイクロ波照射部６の中心部７からほ
ぼ正方形状の周縁端部８に向かう電界強度Ｅを発生させ
ることで、中心部の電界強度Ｅcは小さく、周縁端部の
電界強度Ｅaを大きくするものである。アンテナの最末
端（アンテナの金属末端部）は電界強度（Ｅ＝０）はゼ
ロである。このような電界分布のため、アスファルト施
工面（硬化面）９（図４）はアンテナ内では周縁端末部
８は大きく昇温され、中心部７は昇温が少ない。
【００２０】
【実施例】実施例１：被加熱体１０に、長さＬ＝４００
ｍｍのアンテナを使用してマイクロ波を放射した場合の
アンテナの中心部からアンテナの末端部までの電界分布
を図６に、その場合のＸ方向における温度分布を図７に
示した。
ｍｍのアンテナを使用してマイクロ波を放射した場合の
アンテナの中心部からアンテナの末端部までの電界分布
を図６に、その場合のＸ方向における温度分布を図７に
示した。
【００２１】実施例２：同様にして被加熱体１０に、長
さＬ＝２００ｍｍのアンテナを使用してマイクロ波を放
射した場合（実施例２）のアンテナの中心部からアンテ
ナの末端部までの電界分布を図８に、そのときのＸ方向
における温度分布を図９に示した。
さＬ＝２００ｍｍのアンテナを使用してマイクロ波を放
射した場合（実施例２）のアンテナの中心部からアンテ
ナの末端部までの電界分布を図８に、そのときのＸ方向
における温度分布を図９に示した。
【００２２】実施例１及び２の実験によれば、図３
（ｂ）に示したアンテナ（出口の平面図、寸法：４０ｃ
ｍ×４０ｃｍ）では，図１に示すようにアンテナより大
きい被加熱体（常温混合物）１０（厚さ５ｃｍ）に所定
の電力量（１０ＫＷ分）を照射すると初期に２０℃であ
ったサンプル１０はＸ方向で図７および図９に示すよう
に、中心部の昇温は少ないが、アンテナ周縁端部でかな
り高く、実施例１では中心から２０ｃｍの末端部、実施
例２では中心から１０ｃｍの所が最大であった。
（ｂ）に示したアンテナ（出口の平面図、寸法：４０ｃ
ｍ×４０ｃｍ）では，図１に示すようにアンテナより大
きい被加熱体（常温混合物）１０（厚さ５ｃｍ）に所定
の電力量（１０ＫＷ分）を照射すると初期に２０℃であ
ったサンプル１０はＸ方向で図７および図９に示すよう
に、中心部の昇温は少ないが、アンテナ周縁端部でかな
り高く、実施例１では中心から２０ｃｍの末端部、実施
例２では中心から１０ｃｍの所が最大であった。
【００２３】Ｙ方向もほぼ同じ現象を示した。そして、
照射停止後約２０分で十分硬化していることが確認され
た。照射停止後３０分でサンプル1０を裏返すと、照射
部（４０ｃｍ×４０ｃｍ）は硬化した常温混合物の硬化
体〔図５（ａ）の網目部分〕ができていた。しかしマイ
クロ波に照射されない周縁端部〔図５（ａ）の白い部
分〕の常温混合物は、図５（ｂ）の２点鎖線に囲まれた
白い部分で示した部分は硬化しないまま崩れ落ちた。さ
らに、裏面の温度は上面の温度と殆ど温度差がなく、深
さ方向へ均一に加熱されていることが確認された。これ
に対して従来のＬ＝１５０ｍｍのホーンアンテナを用い
た場合は、厚さ５ｃｍの常温混合物の裏面では昇温レベ
ルが上記本発明による装置の約１／２であった。
照射停止後約２０分で十分硬化していることが確認され
た。照射停止後３０分でサンプル1０を裏返すと、照射
部（４０ｃｍ×４０ｃｍ）は硬化した常温混合物の硬化
体〔図５（ａ）の網目部分〕ができていた。しかしマイ
クロ波に照射されない周縁端部〔図５（ａ）の白い部
分〕の常温混合物は、図５（ｂ）の２点鎖線に囲まれた
白い部分で示した部分は硬化しないまま崩れ落ちた。さ
らに、裏面の温度は上面の温度と殆ど温度差がなく、深
さ方向へ均一に加熱されていることが確認された。これ
に対して従来のＬ＝１５０ｍｍのホーンアンテナを用い
た場合は、厚さ５ｃｍの常温混合物の裏面では昇温レベ
ルが上記本発明による装置の約１／２であった。
【００２４】なお、上記の説明においてはモード変換器
がＴＭ01モードのもので行なったが、その他のモード、
例えばＴＭ11、ＴＭ21モードなども使用できることはい
うまでもない。
がＴＭ01モードのもので行なったが、その他のモード、
例えばＴＭ11、ＴＭ21モードなども使用できることはい
うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるアスフ
ァルトのマイクロ波加熱装置は上記の構成であるので、
従来の加熱装置では通常硬化するのに２〜３時間かかる
ものが、本発明の装置を用いるとマイクロ波照射後２０
〜３０分で所定の硬化状態が得られた。小規模の路面補
修等の施工現場では、本発明によるマイクロ波加熱装置
によって、短い時間で交通規制の解除ができ、また、雨
などの不測の条件によりアスファルト乳剤が流れてしま
う常温混合物の欠点も解消される。
ァルトのマイクロ波加熱装置は上記の構成であるので、
従来の加熱装置では通常硬化するのに２〜３時間かかる
ものが、本発明の装置を用いるとマイクロ波照射後２０
〜３０分で所定の硬化状態が得られた。小規模の路面補
修等の施工現場では、本発明によるマイクロ波加熱装置
によって、短い時間で交通規制の解除ができ、また、雨
などの不測の条件によりアスファルト乳剤が流れてしま
う常温混合物の欠点も解消される。
【００２６】しかも、マイクロ波出力を例えば３Ｋｗと
すれば、３．３分（３分１８秒）照射で所定の硬化状態
が得られ、小電力で実施が可能である。また、出力が１
Ｋｗならば１０分を要するが、小出力のマグネトロンで
も使用することができる。
すれば、３．３分（３分１８秒）照射で所定の硬化状態
が得られ、小電力で実施が可能である。また、出力が１
Ｋｗならば１０分を要するが、小出力のマグネトロンで
も使用することができる。
【００２７】その他の効果として、モード変換器を用い
ることにより、電界Ｅは図３（ａ）のマイクロ波照射部
６の面で平行ではなく、電波の進行方向（↓Ｚ）に電界
が進むことにより、マイクロ波照射部の面に垂直になる
ときもあり、このときは被照射体の深さ方向に電界が発
生し、従来のホーンアンテナや導波管などを加熱装置と
した場合と全く異なる効果を有し、被照射体の深さ方向
のマイクロ波浸透を可能にするため深さ方向に均一加熱
が可能になり、マイクロ波の吸収効率もよくなる。
ることにより、電界Ｅは図３（ａ）のマイクロ波照射部
６の面で平行ではなく、電波の進行方向（↓Ｚ）に電界
が進むことにより、マイクロ波照射部の面に垂直になる
ときもあり、このときは被照射体の深さ方向に電界が発
生し、従来のホーンアンテナや導波管などを加熱装置と
した場合と全く異なる効果を有し、被照射体の深さ方向
のマイクロ波浸透を可能にするため深さ方向に均一加熱
が可能になり、マイクロ波の吸収効率もよくなる。
【図１】本発明によるマイクロ波加熱装置の斜視図
【図２】（ａ）図１の正面図 （ｂ）〜（ｅ）図２（ａ）の各矢印の部分における電界
を示す図
を示す図
【図３】（ａ）マイクロ波照射部付近の電波進行方向
（↓Ｚ）におけるＴＭ01モードの電界分布を示す図 （ｂ）図２のマイクロ波照射部を下から見た図
（↓Ｚ）におけるＴＭ01モードの電界分布を示す図 （ｂ）図２のマイクロ波照射部を下から見た図
【図４】（ａ）マイクロ波照射部付近における電界強度
分布状態の図 （ｂ）図４（ａ）の電界エネルギー（Ｅ2）の分布図
分布状態の図 （ｂ）図４（ａ）の電界エネルギー（Ｅ2）の分布図
【図５】（ａ）常温混合物の被照射体サンプルの斜視図 （ｂ）図５（ａ）のマイクロ波照射により硬化した部分
（網目模様の部分）を示す斜視図
（網目模様の部分）を示す斜視図
【図６】被加熱体にＬ＝４００ｍｍのアンテナを使用し
てマイクロ波を照射した場合のＸ方向の電界分布の図
てマイクロ波を照射した場合のＸ方向の電界分布の図
【図７】図６の場合の温度分布図
【図８】被加熱体にＬ＝２００ｍｍのアンテナを使用し
てマイクロ波を照射した場合のＸ方向の電界分布の図
てマイクロ波を照射した場合のＸ方向の電界分布の図
【図９】図８の場合の温度分布図
【図１０】（ａ）従来のホーンアンテナの要部正面図 （ｂ）（ａ）のマイクロ波照射部を下から見た図
【図１１】（ａ）、（ｂ）図１０のマイクロ波照射部に
おけるＸ方向の電界分布図
おけるＸ方向の電界分布図
【図１２】（ａ）、（ｂ）図１０のマイクロ波照射部に
おけるＹ方向の電界分布図
おけるＹ方向の電界分布図
１ 本発明に係るマイクロ波加熱装置 ２ 導波管 ３ モード変換器 ４ 円筒管 ５ アンテナ ６ アンテナのマイクロ波照射部 ７ マイクロ波照射部の中心部 ８ マイクロ波照射部の周縁部 ９ アスファルト施工面（硬化部分） １０ 被加熱体（サンプル） ２１ 導波管 ２２ 従来のホーンアンテナ ２３ 従来のホーンアンテナのマイクロ波照射部 ２４ アスファルト施工面
Claims (3)
- 【請求項１】 導波管から伝播するマイクロ波をモード
変換器に導入してマイクロ波電界を円筒管の中心から外
周へ向かって循環するように変換し、拡大したアンテナ
から常温アスファルト混合物に前記マイクロ波を照射す
ることを特徴とするアスファルトのマイクロ波加熱装
置。 - 【請求項２】 常温アスファルト混合物にマイクロ波を
照射して．該混合物に含まれる水分を加熱することによ
り化学変化を促進し、混合物のマイクロ波照射面全体を
昇温して、面内の常温アスファルト混合物の硬化を促進
するアスファルトのマイクロ波加熱装置であって、導波
管から伝播するマイクロ波をモード変換器に導入し、該
モード変換器でマイクロ波電界を変換器の円筒管の中心
から外周へ向かって循環するように変換し、更にこのマ
イクロ波を、入り口部からテーパーによりほぼ正方形状
に拡大させてマイクロ波放射部を所定の面積にしたアン
テナに導入し、該正方形状アンテナから常温アスファル
ト混合物に前記マイクロ波を照射して、マイクロ波放射
部における周縁端部付近に強い電界強度分布すなわち電
力密度分布を作ることにより、被照射面の周縁端部付近
を高温にし、伝熱の方向を周縁端部付近から中心へ向け
て、照射面内の常温混合物に熱を閉じ込めるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のアスファルトのマイ
クロ波加熱装置。 - 【請求項３】 上記常温アスファルト混合物が、アスフ
ァルト乳剤と無機硬化剤と骨材とを含む混合物である請
求項１および請求項２記載のアスファルトのマイクロ波
加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34224897A JPH11158809A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | アスファルトのマイクロ波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34224897A JPH11158809A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | アスファルトのマイクロ波加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11158809A true JPH11158809A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18352261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34224897A Withdrawn JPH11158809A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | アスファルトのマイクロ波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11158809A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004143826A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Ozawa Kogyo Kk | アスファルト合材の敷き均し方法 |
| CN101831863A (zh) * | 2010-05-14 | 2010-09-15 | 江苏淮安威拓公路养护设备有限公司 | 一种安全沥青路面微波加热器 |
| EP2443287A4 (en) * | 2009-06-18 | 2014-12-03 | Microwave Utilities Inc | MICROWAVE SYSTEM FOR EARTH, ROAD, WATER AND WASTE MANAGEMENT |
| CN108918242A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-30 | 长安大学 | 用于沥青搅拌、制备和微波老化的多功能试验装置及方法 |
| WO2022130079A1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | FUTTEC a.s. | Method of repairing bitumen surfaces and device for carrying out this method |
| CN116676043A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-09-01 | 上海应用技术大学 | 一种水性沥青防水材料及其制备方法和微波固化方法 |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP34224897A patent/JPH11158809A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004143826A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Ozawa Kogyo Kk | アスファルト合材の敷き均し方法 |
| EP2443287A4 (en) * | 2009-06-18 | 2014-12-03 | Microwave Utilities Inc | MICROWAVE SYSTEM FOR EARTH, ROAD, WATER AND WASTE MANAGEMENT |
| CN101831863A (zh) * | 2010-05-14 | 2010-09-15 | 江苏淮安威拓公路养护设备有限公司 | 一种安全沥青路面微波加热器 |
| CN101831863B (zh) | 2010-05-14 | 2012-07-25 | 江苏淮安威拓公路养护设备有限公司 | 一种安全沥青路面微波加热器 |
| CN108918242A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-30 | 长安大学 | 用于沥青搅拌、制备和微波老化的多功能试验装置及方法 |
| WO2022130079A1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | FUTTEC a.s. | Method of repairing bitumen surfaces and device for carrying out this method |
| CN116676043A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-09-01 | 上海应用技术大学 | 一种水性沥青防水材料及其制备方法和微波固化方法 |
| CN116676043B (zh) * | 2023-07-14 | 2024-07-09 | 上海应用技术大学 | 一种水性沥青防水材料及其制备方法和微波固化方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |