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近年,産業用加熱装置のエネルギー消費の低減を目的にマイ クロ波を用いて加熱装置に付帯する加熱炉内の被加熱物を直接 加熱する内部加熱方式が注目されている 。たとえば,加熱装 置内による加熱によって化学反応が促進される化学物質生成に おいて,加熱装置内に配される触媒等の反応が促進される領域 に集中して加熱(局所加熱または集中加熱)させることや,炉 内の温度分布を小さく一様に加熱(一様加熱)させることによ り生産性を向上させることができる 。 従来の内部加熱方式で用いられるマグネトロンでは,導波管 中の出力電力合成 ,自由空間中における電力合成 について は報告がある。 マイクロ波の発信源としては,マグネトロンなどの電子管を 用いた発信源のほかに,半導体を用いて発生させた信号を増幅 器モジュールで増幅し,高出力にするマイクロ波発信源もあ る。半導体マイクロ波発信源はレーダ等で広く使用されてい る。マイクロ波発信源に用いる半導体として,従来,GaAsデ バイス等が用いられてきたが,近年,単体で200 Wを超える高 出力を実現できる GaNデバイスが報告されている 。従来, マグネトロンでしか得られなかった高出力が実現できるように なってきた。 食品の加熱装置では,加熱装置の複数ポートから位相,周波 数安定性に優れたマイクロ波を入力し,それらの相対位相を変 化させることで,加熱炉内の電磁界分布を制御し,電磁界強度 に反応して加熱される物質の加熱分布を制御する報告があ る 8)~10)。筆者らも半導体マイクロ波発信源を用いた位相制御 による集中加熱の実現性を示してきた 。 本報告では,GaN増幅器モジュールを備えた15台の半導体 マイクロ波発信源を用い,それらから出力されるマイクロ波の 位相制御により,局所的に加熱が集中する領域を作り出し,そ の領域において化学反応を促進する酸触媒を使用した化学反応 を行ったので報告する。

High Efficiency Chemical Reactions Induced by Concentrated Microwave Heating Using GaN Amplifier Modules