| 研究課題/領域番号 |
18K04263
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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) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | マイクロ波加熱 / 電磁界結合 / 開放系加熱装置 / マイクロ波応用 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、開放系かつ低漏洩なマイクロ波加熱装置、いわばマイクロ波が漏れ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研究が進展している電磁界結合を応用し、サンプル（容量数ml程度）を効率よく均質に加熱するための電磁界分布のあるべき姿を捉え、電磁界結合によるマイクロ波加熱理論を構築する。また、複数サンプルを均質かつ同時に加熱するマイクロ波加熱装置の実現も目指す。
本年度においては、研究実施計画に沿って、単一サンプルを加熱するためのマイクロ波装置設計を計算機シミュレーションにより取り組むとともに、設計したマイクロ波加熱装置を実際に試作して加熱実験を行った。マイクロ波加熱装置は、誘電体基板上に設計した方形共振器を2つ対向させた形とし、その共振器の間に純水4.3 mlを注入した試験管を設置する形とした。マイクロ波は一方の共振器に対して入力し、他方の共振器には開放端もしくは整合端(50Ω負荷)を設置して設計及び実験を行った。周波数2.45 GHz、出力電力10 Wのマイクロ波を照射した結果、300秒程度で純粋を室温から80℃まで加熱できることを確認し、電磁界結合によるマイクロ波加熱が実現可能であることを実証した。また、共振器の終端負荷は整合端よりも開放端にすることで加熱効率が改善されることを明らかにした。
本研究成果は、国際会議Asia-Pacific Microwave Conference (APMC) 2018および第12回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウムにて発表した。また、本件に関する国際特許出願を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度の進捗状況は当初計画通りであり、加えて研究成果が学会発表のみならず国際特許出願にも至ったことから、当初の計画以上に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、研究実施計画に沿って研究を進める。また、本研究で開発するマイクロ波加熱装置は、化学プロセス分野で近年着目されているマイクロフロー型プロセスとの親和性が高いといえることから、これらの分野の研究者との共同研究を視野に入れた研究活動を推進する予定である。
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