マイクロ波プロセスの基礎と装置開発、産業導入における技術課題・トラブルと対策

本講では、マイクロ波加熱技術の基礎とその工学的応用について、乾燥および化学合成を中心に概観する。マイクロ波プロセスを導入した各種現場でのコンサルティング活動や、企業との共同開発を通じて得られた知見をもとに、プロセスの高速化に不可欠な技術的ノウハウを紹介する。 　また、材料・化学分野の研究者が初めてマイクロ波加熱を利用する際に必要となる基礎知識をわかりやすく整理し、実際のマイクロ波プロセスで直面する多様な課題を取り上げ、加熱工学および電磁気学の観点からその対策を解説する。さらに、マイクロ波加熱プロセスの実用化を見極めるための判断指標を示すとともに、持続可能な社会の実現に向けた最新の研究例やマイクロ波プロセス構築の具体的な事例を紹介する。

1. マイクロ波加熱の魅力と特徴
   1. 加熱技術としてのマイクロ波
      1. 高速加熱
      2. 内部加熱
      3. 選択加熱
   2. 製鉄反応の高速・低温プロセス化 〜高速加熱の応用例
      1. 研究背景 〜問題設定〜
      2. マイクロ波製鉄の原理
      3. スケールアップ試験と装置概要
      4. マイクロ波製鉄の課題
   3. スレート瓦のアスベスト無害化 〜内部加熱の応用例
      1. 研究背景 〜問題設定〜
      2. マイクロ波によるアスベスト高速無害化法の原理
      3. アスベスト無害化プロセスの改善点
      4. マイクロ波ロータリーキルンと問題点と課題
   4. エネルギー操作による化学反応制御 〜選択加熱の応用展開へ向けた展望
      1. マイクロ波吸収特性と選択加熱
      2. 選択加熱を利用した反応高速化の報告事例
   5. バイオマスの再生資源化への応用 〜マイクロ波加熱による反応高速化
      1. 電磁波に励起された分解反応と分解反応高速化
      2. 電磁波加熱における固液各相の温度分布
2. マイクロ波プロセスに関する基礎知識と諸問題への対応
   1. よくある問題とその概要
   2. 熱暴走によるプロセス不安定性〜加熱対象の温度が上がりすぎてしまう、など
      1. ホットスポットと熱暴走
      2. 伝熱工学の観点からのホットスポット
      3. ホットスポット対策事例
   3. マイクロ波によるエネルギー操作設計のアプローチ 〜マイクロ波で加熱できない、など
      1. マイクロ波加熱装置の問題
      2. 材料吸収特性と傾向
      3. 補助加熱とプロセス設計
      4. マイクロ波照射系とるつぼ選定 〜空洞共振器をはじめとした事例
   4. 放電現象 〜放電が生じてしまう、など
      1. プラズマの性質と雰囲気ガス
      2. 電離電圧と真空度
      3. 雰囲気の改善による対策
   5. 温度分布制御へのアプローチ
      1. 電磁制御による温度分布制御
      2. 熱制御による温度分布制御
      3. 物質移動による温度分布制
   6. ケミカルリサイクルとマイクロ波加熱
      1. ケミカルリサイクルと産業電化
      2. マイクロ波加熱によるケミカルリサイクルのメリデリ
      3. 国内外の研究動向
   7. 様々な問題と対応策の紹介
      • 事前の質問に対する回答
3. マイクロ波加熱のプロセス応用
   1. マイクロ波加熱を検討するための準備
      1. マイクロ波加熱の実用化事例
      2. 実用化への判断指標
      3. 迅速加熱・内部加熱とプロセス時間
      4. 改善例のコスト試算例
   2. 各社が販売するラボ試験機の比較
   3. マイクロ波加熱炉の組み上げ (ラボ試験)
   4. 半導体発振器とマグネトロン発振器
   5. 特許戦略について
4. マイクロ波加熱による新しい化学反応の報告
   1. マイクロ波効果
   2. Dudley-Kappe論争
   3. 新しい化学反応と提案モデル
   4. マイクロ波加熱工業応用のこれから
• 質疑応答