マイクロ波加熱特性における高誘電率溶液の影響

Effect of high dielectric solution on microwave heating characteristics

小林 昌平*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 弗田 昭博*; 藤原 広太*; 瀬川 智臣 ; 川口 浩一  ; 石井 克典 

Kobayashi, Shohei*; Abe, Yutaka*; Kaneko, Akiko*; Futsuta, Akihiro*; Fujiwara, Kota*; Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori

溶液及びスペーサの誘電特性が溶液の加熱プロセスに及ぼす影響を調べることを目的とし、低誘電性のテフロンや空気とほぼ同等の非常に低い誘電性を有するエアロゲルをスペーサとして試料容器の直下に配置し、試料及びスペーサの幾何学的配置並びに誘電特性が試料の加熱特性に及ぼす影響を評価した。エアロゲルをスペーサとして用いた実験及び実験と同条件のモデルでの電磁場解析により加熱効率をそれぞれ評価した結果、実験により得られた加熱効率は、スペーサ高さが増加するにつれて減少する傾向がみられた。また、電磁場解析により得られた加熱効率は、サポート高さ50mmまでは実験結果と概ね一致することが確認された一方、サポート高さをさらに高くすると、加熱効率が増加した後、低下する傾向がみられた。さらに、テフロンをスペーサとした時は溶液下部からマイクロ波が進入したのに対し、エアロゲルをスペーサとした時は溶液上部からマイクロ波が進入する傾向にあり、スペーサの誘電特性が試料の加熱特性に大きく影響を及ぼすことが明らかとなった。

To investigate the influence of the dielectric properties of a solution or a spacer on the heating process of the solution, a low dielectric Teflon or an airogel having a very low dielectric property almost equivalent to air was placed as a spacer directly below the vessel. And the influence of the geometry and the dielectric properties of the sample and the spacer on the heating properties of the sample were evaluated. The heating efficiency obtained by the experiment tended to decrease as the spacer height increased. It was confirmed that the heating efficiency obtained by the electromagnetic analysis almost agreed with the experimental results by a support height of 50 mm. When Teflon was used as a spacer, microwaves entered from the bottom of the solution, whereas when airogel was used as a spacer, microwaves tended to enter from the top of the solution, and it was clarified that the dielectric characteristics of the spacer were the heating characteristics of the sample.