三菱電機、東京工業大学、龍谷大学、マイクロ波化学は1月25日、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託業務「クリーンデバイス社会実装推進事業/省エネルギー社会を実現する高効率高出力マイクロ波GaN増幅器」において、出力電力500WのGaN増幅器モジュールを加熱源とする高効率な産業用マイクロ波加熱装置を共同開発したと発表した。
GaN増幅器モジュールは、SiやGaAsを使用した増幅器モジュールに比べ、高出力が得られるとともに装置の小型化に貢献する。近年では通信・レーダー分野においてGaN増幅器モジュールへの置き換えが進められているほか、高効率という特長を活かして産業分野での新たな活用も期待されている。
今回4者は、化学産業分野の省エネルギー化に着目。現在主流である化石燃料を産業用加熱装置の加熱源とする外部加熱方式は、試料を加熱する前に装置自体を加熱する必要があり、その分のエネルギーが無駄に消費されているが、GaN増幅器モジュールを用いることにより、電子レンジと同じ原理で試料を局所的に加熱するマイクロ波内部加熱方式の採用が可能となり、エネルギー消費を70%低減できるという。
また現在はマグネトロンを加熱源としたマイクロ波内部加熱方式が一部で導入されているが、マグネトロンは位相コヒーレンスが低いために大電力化が難しく、燃料油や石炭などの試料を分散的に加熱しなければならず、加熱装置内部で生成される化学物質の大量生産が困難となっている。一方、GaN増幅器モジュールが出力するマイクロ波は、位相コヒーレンスが高いため大電力化が可能。さらに位相を制御することにより温度分布を自在に制御し、局所的に内部加熱することで、化粧品やインク塗料などの化学物質生成時の生産効率性を約3倍向上させることができる。
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GaN増幅器モジュールを加熱源とする産業⽤マイクロ波加熱装置 |
三菱電機によると、マイクロ波加熱装置に適用するGaN増幅器モジュールは、2016年度以降に実用化する予定だとしている。
