Study on Multidimensional Extension of Open-System Microwave Heating

开放系统微波加热的多维扩展研究

• 批准号: 21K04175
• 负责人: 三谷 友彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04175/
• 关键词: マイクロ波; マイクロ波加熱; 電磁界結合

本研究の目的は、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マイクロ波加熱に応用し、金属筐体で囲わない開放系でも電磁波漏洩がほとんどないマイクロ波加熱を実現することである。開放系マイクロ波加熱の実現は、様々な化学分析機器との同時併用によるその場観察が可能となるだけでなく、金属壁境界条件に囚われない多様な電磁場分布が形成できる。本研究では、電磁界結合を多次元拡張することにより、多数の試料を同時かつ均一に加熱する開放系マイクロ波加熱の実現を目指す。加えて、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。今年度は、昨年度に1次元拡張した方向と直交する方向に次元拡張することを目指し、リピーターと呼ばれる金属片の共振器を追加した電磁界結合型マイクロ波加熱装置を電磁界シミュレーションにより設計した。従来と直交する1次元方向に2つの被加熱試料を設置したシミュレーション結果より、リピーターの設置によって2試料を同時にマイクロ波加熱できることを確認した。また、リピーター付きの電磁界結合型マイクロ波加熱装置を試作し、2試料を同時にマイクロ波加熱する実験を行った。実測結果より、リピーターを設置しなかった場合と比較してリピーターを設置したことによる加熱速度の改善は見られなかったが、リピーターを設置することによる次元拡張の可能性については実証することができた。加えて、昨年度に引き続き、1次元方向に対して広範囲の加熱むら低減を目指した取り組みとして、0次モード共振器を利用した電磁界結合型マイクロ波加熱の基礎研究、および2次元展開を目指した軌道角運動量(OAM: Orbital Angular Momentum )モードを利用した照射型マイクロ波加熱の基礎研究を行った。

The purpose of this study is to make progress in the research of wireless power transmission and separation, and to realize the application of electromagnetic wave heating in combination with electromagnetic wave leakage in metal enclosure and open system. Open system microwave heating and simultaneous use of chemical analysis machines, field detection, metal wall boundary conditions, multiple electromagnetic field distributions, etc. In this study, the electromagnetic field is combined with multiple element expansion, and most of the samples are heated uniformly at the same time. Application, electromagnetic field, electromagnetic field distribution, sample absorption power, device leakage power, quantitative evaluation, open system, wave heating effectiveness, etc. This year, the first dimensional expansion direction and the second dimensional expansion direction are added to the electromagnetic field. 1-D direction 2-D heated sample setting 1-D direction 2-D heated sample setting 1-D direction 3-D direction 4-D direction 5-D direction 5-D direction 5- The electromagnetic wave heating device is tested, and the sample is heated simultaneously. The result of the test is that the heating speed is improved when the temperature is set. Basic research on electromagnetic wave heating, Orbital angular momentum (OAM), one-dimensional orientation, one-dimensional orientation, one-dimensional orientation,

项目成果

電磁界結合型マイクロ波加熱装置による複数試料同時加熱の検討

电磁场耦合式微波加热装置同时加热多个样品的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊永 雄郎;三谷 友彦;篠原 真毅
• 通讯作者: 篠原 真毅

Feasibility Study of Uniform Microwave Heating by Switching OAM Modes

• DOI: 10.23919/apmc55665.2022.9999964
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: 2022 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC)
• 作者: Kento Suzuki;T. Mitani;N. Shinohara

Feasibility Study on Electromagnetic Coupled Type Uniform Microwave Heating Using a Zeroth-Order Resonator

零阶谐振器电磁耦合式微波均匀加热的可行性研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Baku Takahara;Tomohiko Mitani;Naoki Shinohara
• 通讯作者: Naoki Shinohara

リピータを用いた電磁界結合型マイクロ波加熱装置の検討

利用中继器的电磁场耦合式微波加热装置的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊永 雄郎;三谷 友彦;篠原 真毅
• 通讯作者: 篠原 真毅

光・電波・電磁波の基本と応用がよくわかる本

一本清晰解释光、无线电波和电磁波的基础知识和应用的书

• 发表时间: 2021
• 作者: 堀越 智;三谷 友彦;樫村 京一郎
• 通讯作者: 樫村 京一郎