| 研究課題/領域番号 |
21K04175
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
三谷 友彦 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (60362422)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | マイクロ波 / マイクロ波加熱 / 電磁界結合 / 軌道角運動量 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、開放系マイクロ波加熱すなわち「金属で囲わなくてもほとんどマイクロ波が漏洩しない電子レンジ」の実現である。目的達成のために、無線電力伝送分野での実用化が期待されている電磁界結合をマイクロ波加熱用途に多次元拡張することで、多数の試料を同時かつ均一に加熱するマイクロ波加熱装置の実現を目指す。研究方法としては、電磁界シミュレーションによる設計、およびマイクロ波加熱装置の試作・実測評価を行う。電磁界モードや電磁界分布、試料でのマイクロ波吸収電力、装置からのマイクロ波漏洩電力などを定量的に評価することにより開放系マイクロ波加熱の有効性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、「開放系マイクロ波加熱」すなわち「金属で囲わなくてもほとんどマイクロ波が漏洩しない電子レンジ」の実現であり、開放系マイクロ波加熱において試料を均一に加熱することである。目的達成のために、電磁界結合型マイクロ波加熱の次元拡張に関する研究、0次モード共振を活用したマイクロ波加熱領域の拡張に関する基礎研究、軌道角運動量モードを活用した一様マイクロ波加熱の基礎研究を実施した。各研究テーマにおいて電磁界シミュレーションや実証実験を実施した。研究成果から、均一に加熱する開放系マイクロ波加熱の多次元拡張が原理的に可能であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マイクロ波加熱は、近年では食品加熱のみならず有機合成、無機材料焼結、バイオマスからの成分抽出、殺菌・無害化、がん治療（ハイパーサーミア）など多様な分野で利用されている。ところが、マイクロ波加熱応用研究が多様化・先進化する一方で、マイクロ波加熱装置自体は十分な発展がなされてきたとは言い難い。本研究課題では、既存のマイクロ波加熱技術からの脱却を目指した開放系マイクロ波加熱を提案し、開放系マイクロ波加熱の原理的な多次元拡張に成功した。この研究成果は、既存マイクロ波加熱技術の欠点の一つである加熱ムラを克服することができ、学術的意義や社会的意義は非常に大きい。
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