【徹底解説!?】マイクロ波加熱の原理と応用

マイクロ波とは?

マイクロ波は、電磁波の一種であり、電磁波スペクトルの中でも非常に高い周波数を持っています。通常は2.45GHzという周波数で使用されます。マイクロ波は、その高い周波数によって、電磁波の中でも特定の物質に対して強い影響を与えることができます

例えば、水分子はマイクロ波の周波数によって、非常によく反応する物質です。そのため、マイクロ波は、一般的に電子レンジ(調理や加熱)に使用されます。なぜならば、マイクロ波が食品の中に含まれる水分子に働きかけることで、摩擦熱が発生し、食品を加熱することができるからです。

もう少し、電子レンジで起きている現象を説明しましょう。

電子レンジの中には、マイクロ波を発生するマグネトロンと呼ばれる部品があります。マグネトロンは、高周波電力を生成するために、磁場と電場を組み合わせて使用されます。この高周波電力が、マイクロ波を生成するためのエネルギー源となります。

電子レンジの中には、また、マイクロ波を反射し、拡散する役割を果たす反射板と呼ばれる部品があります。反射板は、マイクロ波の向きを変えたり、強度を調整することで、食品を均一に加熱するのに役立ちます。

ただし、マイクロ波は、食品の中の水分子に反応するため、水分が少ない食品は加熱が不十分になることがあります。また、マイクロ波は、金属やアルミホイルなどの金属製品に反応するため、これらのものはマイクロ波調理器で使用することはできません。

マイクロ波加熱の特徴

マイクロ波加熱の特徴は以下の通りです。

  • 高速に物質を加熱できる
  • 選択的に物質を加熱
  • 直接的に物質を加熱
  • 空間伝播するため、エネルギー効率が良い

マイクロ波加熱は、物質の誘電率の違いにより、選択的に加熱することができます。また、物質そのものが発熱するため、中心部まで短時間に加熱することが可能です。また、周囲の空気を加熱する必要がないため、エネルギー効率を高めることができます。

これらの特徴を利用し、産業分野においては、マイクロ波加熱が活用される分野が増えています。

例えば、食品産業では、マイクロ波加熱を用いて食品の調理や加工を行うことがあります。具体的には、食品の解凍や加熱、調理済み食品の再加熱、乾燥や焼成、殺菌などが挙げられます。また、医療分野では、マイクロ波加熱を用いてがん細胞の治療に利用されることがあります。材料の分野では、耐熱性の低い素材上での機能性材料の合成など、新素材合成のツールとしての利用が期待されます。その他にも、化学工業や素材工学などの分野でも、マイクロ波加熱が活用されており、省エネ、時短、工程管理などの導入メリットも期待されます。

マイクロ波加熱の課題

マイクロ波加熱は、多くの産業分野で利用されている技術ですが、いくつか課題も存在しています。

マイクロ波は目に見えないため、照射状態を適切に管理しないと、均一で再現性のある加熱ができません。そのため、加熱時間や加熱条件を厳密に制御する必要があります。

また、制御できたとしても、機器の保守や修理にも高い技術が必要であるため、専門の技術者が必要です。

これらの課題を克服するため、みなも株式会社では、以下のサービスを提供しています。

  • マイクロ波加熱装置の開発/販売
  • シミュレーションモデリング支援
  • マイクロ波技術導入支援(コンサルティング)

マイクロ波に関することでご相談がある際は、フォームよりお問い合わせください。

お問い合わせはこちら