マイクロ波加熱のしくみ・特徴と材料プロセスへの応用

マイクロ波加熱は、家庭用電子レンジとして広く使用されておりますが、ご飯を茶碗ごと温めると、茶碗自体も熱くなることがあります。瀬戸物 (セラミックス) には、水のように高周波電場で回転する分子はありません。また、金属の粉末や薄膜もマイクロ波で非常によく加熱されます。このように、物質・材料によって発熱の起こり方が異なることが知られています。 　本セミナーでは、マイクロ波によってどのような物質が、どのようなメカニズムで発熱するのか、またマイクロ波加熱は一般の加熱と何が異なり、どのような特徴を有するのかについて、物質と電磁波エネルギーの相互作用に関する基礎的な話から解説します。 　さらに、マイクロ波加熱に用いられる装置や測温・シミュレーションの考え方、過加熱・熱暴走・ホットスポットといった特徴的な現象についても触れながら、それぞれの現象がどのように応用へつながるのかを考えていきます。 　本セミナーでは、固体が関係するプロセス、熱処理、焼結、固相反応などを主な対象としつつ、乾燥・脱水プロセス、薄膜・金属材料の加熱と熱処理、さらに資源回収・リサイクル・環境プロセスへの応用についても紹介します。 　食品用途以外で実際に工業化されている例や、適用が試みられている応用例にも触れながら、マイクロ波加熱プロセスを現実の製造現場に生かすためのヒントを見いだし、新たな応用技術の開発に役立てていただければと思います。

1. マイクロ波加熱のしくみと物質との相互作用
   1. 電磁波 (マイクロ波) に関して
   2. マイクロ波照射系の概要
   3. マイクロ波と物質の相互作用
      • 誘電損失
      • 誘導電流損失
      • 磁気損失
   4. 浸透距離と内部加熱
   5. 電場/磁場分離からみた加熱挙動
2. マイクロ波加熱の装置とプロセス設計上のポイント
   1. 発振器と照射方式
      • マグネトロン
      • 半導体発振器
      • マルチモード
      • シングルモード
   2. 大型加熱装置の構成と留意点
   3. マイクロ波加熱における測温の考え方
   4. 加熱シミュレーションと温度分布予測
3. マイクロ波加熱の特徴
   1. 過加熱
   2. 熱暴走とホットスポット
   3. 非平衡加熱
   4. 内部加熱、迅速加熱、選択加熱
4. 材料プロセスへの応用
   1. 焼結プロセス
   2. 固相反応
   3. 薄膜の加熱と熱処理
5. 資源回収・リサイクル・環境プロセスへの応用
   1. 鉄鋼プロセスへの応用
   2. 乾燥・脱水プロセスへの応用
   3. 溶液溶解、廃棄物処理プロセス
   4. 有害物質の無害化プロセス
6. マイクロ波プロセスの実用化に向けた課題や今後の展望
• 質疑応答