木質バイオマス糖化前処理のための簡易型マイクロ波照射装置の設計

Abstract

木質バイオマスからバイオエタノールを生成するための前処理装置の改善を行った.従来装置では, 装置のインピーダンス整合をとるためのチューナ類やマイクロ波反射率を測定するための測定器などが設置されていたが, これらは装置の大型化及び高コスト化の要因となり産業化を目指す上で大きな足かせとなっていた.そこで本研究では, チューナ類や測定器を用いない非常に簡単で安価なマイクロ波前処理装置の実現を目指す. はじめに, 被加熱物となる木質バイオマス混合溶液についての複素誘電率測定を行い, 測定により得られた測定値をもとに3次元有限要素法シミュレータ(ムラタソフトウェア社, Femtet)を用いて装置の設計を行った.結果として, 被加熱物温度が20-90℃の温度領域において, 装置の反射特性は-20dB以下に抑えることができた.

We have improved a microwave irradiating launcher for woody-biomass pretreatment. In the conventional system, the launcher has included matching tuners and power monitors which play an important role of impedance matching for low microwave reflection. However, the tuners and power monitors make the plant cost expensive, which prevent industrialization. Then, we simplified the launcher by removing tuners and power monitors. We first measured the complex permittivity of a woody-biomass mixture. Next we designed the simplified launcher with 3D First Element Method (FEM) simulator. As a result, we can make the reflection coefficient S11 less than -20dB between 20 and 90deg.C.