JEMEA Bulletin Vol.1 No.1 (2015.12)

JEMEA ワーキンググループ(WG)活動紹介
900MHz 帯 ISM バンド調査 WG
900MHz Range ISM Band Working Group
Hideoki Fukushima（株）豊田中央研究所 福島 英沖 (部会長 2011-)〒4801192 愛知県長久手市横道 41-1
e-mail: h-fukushima@mosk.tytlabs.co.jp
1. はじめに
マイクロ波加熱の課題として、ISM (Industry-Science（キャビティ）として、一般に用いられているマルチモード-Medical) バ ン ド の 法 規 制 が あ り 、 現 状 我 が 国 で は型とエネルギーを集中できるシングルモード型があるが、900MHz 帯は電波法で認可されていない。この周波数帯

どちらが適しているかは加熱室内の定在波の大きさ、すなは浸透深さが大きいため均一加熱に有利であり、エネル

わち管内波長に大きく影響される。現在市販されているマギー効率（装置の変換効率）が高く低コストで加工でき、グネトロン発振器は、915MHz（波長 328mm）、2.45GHz大規模化するには今後必須の周波数となる。北米では（同 122mm）、5.8GHz（同 52mm）であり、市販の電子レン915MHz 帯が以前から認められており、大規模なマイクロジは 2.45GHz のマルチモード型が用いられている。しか波加熱プロセスが行われている。我が国は 900MHz 帯のし、均一加熱の観点から周波数を選択すると、マルチモ工業利用が遅れており、海外との競争力を備えるには米ード型では周波数の高い（すなわち波長の短い）5.8GHz国、欧州にあわせ、グローバルスタンダードにする必要がの方がよく、逆にシン グ ル モード 型では波長の長いある。産学界で連携して、産業科学医療用として 915MHz915MHz の方が適している。また、マイクロ波の吸収エネ帯が ISM バンドとして認められる（もしくは規制緩和される）ルギーでみると周波数が高い方がよく、逆にマイクロ波のよう、国に働きかけていく必要がある。日本電磁波エネル

浸透深さでみると周波数が低い方が有利となる。

ギー応用学会 JEMEA では、2011 年から 900MHz 帯 ISM

海外の法規制については、北米では 915MHz 帯の加バンド調査 WG を作り、調査活動を行ってきた。本報では熱装置が ANSI 基準として以前から認められているが、最900MHz 帯域のマイクロ波加熱の利用可能性と課題につ

近では欧州、オーストラリア、ロシアなどでも 900MHz 帯が使われており、大規模なマイクロ波加熱プロセスを行っいて、現在までの WG 活動内容を報告する。ている。一方、我が国では昭和 25 年に制定（昭和 46 年
ISM を告示）2) された無線設備規則に縛られて、現在にお2. マイクロ波利用に関する規制緩和

いてもこの周波数帯の使用は認められていない。915MHz

現状、我が国では ISM バンドの指定周波数帯として、帯を高周波利用設備として利用する場合、漏洩電界強度2.45GHz, 5.8GHz, 24.1GHz 帯が電波法で認められていは 100m の距離において 100μV/m 以下と定められている 1) （表 1）。電子レンジで用いられている 2.45GHz 帯は、る。電力密度に直すと 2.65f（フェムト）W/cm2 であり、距離必ずしもマイクロ波加熱に適した周波数ではない。例えばを考慮した場合、2.45GHz の許容値 5mW/cm2 よりも 5-6

水のマイクロ波吸収性能を示す誘電損率の最大値は 15桁低い値であり、2.45GHz に比べて非常に厳しい漏洩基～20GHz 帯にあり、逆にエタノールなどは 1GHz 帯で最準となっている。そのため、915MHz 帯を使用する場合はもマイクロ波の吸収が高くなる。また、マイクロ波の加熱室二重にシールドを施すなどの対策が必要となる。日本で13

JEMEA Bulletin Vol.1 No.1 (2015.12)は一部の食品関係で使われたことがあり、耐火物乾燥の漏洩対応が難しく、設備費がかさむ。国内では、テンパリ事例もあるが、現状では研究用以外はほとんど 915MHz

ング（解凍）などを主体に 20 年ほど前から 915MHz が既に帯は使われていない。一方、900MHz 帯は電波が障害物数十台入っている。ただし台数はアメリカの 1/10 程度であを回り込んで遠くまで届きやすいので、携帯電話にとってる。900MHz 帯は波長が長く、プラズマ安定性がよいのではプラチナバンドである。2012 年 7 月の周波数再編により、大口径のプラズマ CVD に向いている。アルコール類の誘900～915MHz は携帯電話、915～928MHz は RFID（電子電損率は 900MHz 付近で最大を示すので、溶媒を選択すタグ）、930～940MHz は MCA（陸上移動通信）に割り当てれば化学反応にむいている可能性がある。海外では、米3)られ、920MHz 帯の近距離無線の本格運用が始まった 。

国では 900MHz 帯の電源は現在千台以上が稼働しており、とくに RFID は周波数、ノイズレベルもアメリカの基準にあ年 100 台程度売られている。9 割は 75kW で 100kW 級はわせている。図 1 に諸外国の RFID 及びスマートメーター少ない。85%がフード用でプラズマ用は 15％である。フーの 920MHz 帯での利用状況を示す。アメリカ（南北アメリカ）

ドのうち 75％がクッキング用で 25％がテンパリングと思わでは、ISM が 900MHz 帯で認められているが、RFID と ISMれ、軍用（とくに海軍）での用途が大きい。最近、drycol 社

は902～928MHz で重なっており、共存して使用している。

（オーストラリア）が石炭のマイクロ波乾燥技術を開発し、アメリカ以外でも同様である。電波防護指針、微弱無線局

米国で 915MHz を用いた大規模な発電用石炭の商用化規定、米 ANSI 安全基準などと照らし合わせて、規制緩和設備（4MW プラント）を稼働している。また、英国ではを訴える必要がある。915MHz 帯の利用が産業界（ISM：工915MHz を使って大規模な銅の金属回収、中国でも大規業、科学、医療）に必須であり、海外との競争力を備える模コークス処理を行っている。にはグローバルスタンダードにする必要がある。

最近国内では小電力用（5kW）の 915MHz 用マグネトロ
ン電源、さらに半導体式の電源も開発されている。半導体

3. 900MHz 帯のメリットと使用状況

式は周波数帯域（1kHz 以下）が狭く、マグネトロンと異なり900MHz 帯のメリットとして、波長が長いので大型の処理周波数を任意に選択できるメリットがある。ITU（国際電気に向いており、単位電力あたりの装置コストが 2.45GHz の通信連合）の規格では ISM バンド幅 915±13MHz である半分以下ですむ。今後、産業界で大規模工業化（大量生が、マグネトロンの製造バラツキやドリフトによる占有帯域産）するには 915MHz は必須の周波数となる。また、浸透幅は±3MHz 以下であるので、この帯域幅であれば対応深さが大きいので食品の解凍などに向いており、2.45GHz可能である。RFID と共存する場合、ガードバンドを考慮すに比べて均一加熱処理が行える。食品の乾燥などでる必要があるため、もし認められるとしたら 917～926MHz915MHz 帯がかなり使われている。2.45GHz のマグネトロあたりとなる。マグネトロンでは周波数安定化技術が、半ン発振器は市販のもので最大 6kW が限度であり、電源を導体では低価格化と大出力化が求められる。

含めた価格は 40～80 万円/kW と言われている。一方、915MHz のマグネトロン発振器は 100kW のものも市販さ

4. 900MHz 帯 ISM バンド調査 WG の活動内容れており、電源を含めても 1600～1800 万円（最大 18 万JEMEA 学会の分科会として、2011 年 10 月に WG を開円/kW）で 2.45GHz の半分以下である。しかも、マグネトロ始し、以下のように計 6 回の打合せを行い、研究会、講演ンの効率は 2.45 GHz 用で最大 70％であるのに対して、会を開催した。WG は産学界で約20 名（アカデミックとメー

915MHz 用では 90％以上といわれている。また、915MHzカー半々）で構成されている。

用マグネトロンの寿命は 1 万時間以上であり 2.45GHz より1 回目打合せ：2011/9/13 三菱総研（キックオフミーティンも数倍長い。すなわち、装置のスケールアップを図る場合グ）、2 回目打合せ：2011/10/6 東工大（メンバー紹介、は、装置コストでみると明らかに 915MHz 帯の装置を用いWG 開始）、3 回目打合せ：2011/12/1 パシフィコ横浜る方が有利である。ただし、シールド対策が必要となる。シ

（JEMEA シンポジウム）、4 回目打合せ：2012/1/31 産総研

ールドをきちんとすれば申請許可はおりるが、連続式の場お台場（JEMEA 研究会、詳細下記①）、5 回目打合せ：

合、発振器からの漏洩はほとんどないがシャッターからの14

JEMEA Bulletin Vol.1 No.1 (2015.12)

2012/5/30 三菱総研（JEMEA 総会前日）、6 回目打合せ：

ルギー伝送、情報手段として、915MHz は発信効率が高く、2012/10/5 京都大学（JEMEA シンポジウム、特別セッショ

装置コストが安いので魅力がある。電波方式は伝送距離ン（詳細下記②）が長く、比較的大きな電力を供給できる。競合する周波数として、RFID のほか、スマートメータ、HEMS がある。今後、WG 分科会として、以下の研究会、講演会を開催した。

スマートメータ専用の周波数帯（920MHz）を使った無線通① 「電波利用と電磁波による電力応用技術 - ISM バンド

信が始まる。マグネトロンは±3MHz 以内に収まるが、 電と 900MHz 帯での利用可能性-」平成 24 年 1 月 31 日、

波漏洩に対する影響は RFID よりも新規参入の携帯電話

JEMEA 研究会、産総研臨海副都心センター（900～915MHz）の方が大きいと思われる。2.45GHz は1) 「電波の利用状況と周波数の再編について」竹田義行

ISM バンドであっても、実害があると問題となることがある。

（NTT ドコモ R&D センター、早稲田大学） 、2) 「これまで5.8GHz も同じ周波数帯の ETC（雑音に弱い）が優先されの無線電力伝送からみた ISM バンドの周波数問題と対応」
篠原真毅（京都大学生存圏研）、3) 「RFID と ISM バンド」

る場合がある。情報通信振興会のマイクロ波研究会、ARIB（電波産業会）、JAISA（日本自動認識システム協会）、森川和徳（オムロン）、4) 「電磁波エネルギーの医学応用」

日本エレクトロヒートセンター（旧、日本電熱協会）などと情

菊地眞（防衛医科大）

報交換、連携して取り組む必要がある。海外では CISPR② 「915MHz 特別セッション（招待 2 件、一般 5 件、講演

（国際無線障害特別委員会、特に ISM に関する CISPR11）、

後 WG 公開討論）」平成 24 年 10 月 5 日、JEMEA シンポ

米国 FCC（連邦通信委員会）の動向にも注意を払う必要

ジウム、京都大学がある。海外との競争力を備えるには米国、欧州に周波

1) 「915MHz プラズマによる CVD とその応用」菅井秀郎

数帯をあわせる必要がある。

（中部大）、2) 「電波の生体影響及びガイドラインについて」平田晃正（名工大）、3) 「産業用加熱分野における6. 意見募集の内容と総務省の考え方

915MHz の応用例について」山本泰司（山本ビニター）、

2012 年に提出した意見募集を一部修正し、2014 年 9 月

4) 「2.45GHz 及び 915MHz の違い、電磁界シミュレーショに「周波数再編アクションプラン」の見直しに係る意見募

ンによるアプローチ」藤立隆史（ニッシン）、5) 「永久磁石集を再度提出した結果、総務省から回答が得られた。以タイプ 915 MHz マグネトロンの開発」虎井礼司（日立協和）、下に提出した意見募集内容と総務省の回答を示す。
意見募集の内容（JEMEA 理事長名で提出）：

6) 「915MHz 半導体式マイクロ波電源の開発と適用」仙田

現状、我が国では ISM バンドの指定周波数帯として、和章（富士電波工機）、7) 「マイクロ波を用いたバイオマス

2.45GHz、5.8GHz、24.1GHz 帯が電波法で認められていのバイオ燃料化技術」香取義重（三菱総研）

るが、915MHz は認可されていない。電子レンジで用いられている 2.45GHz は、必ずしもマイクロ波加熱に適した周

5. 総務省へ意見募集と今後の対策波数ではない。現在市販されているマグネトロン発振器は、上記 WG での調査活動をもとに、2012 年 5 月に総務省

915MHz、2.45GHz、5.8GHz であるが、装置の大型化、高へ「電波の有効利用の促進に向けた検討課題」の意見募集（パブリックコメント）を提出したが、総務省からの回答は効率化、高寿命化の観点から 915MHz が最も適している。

なかった。今後の対策として、医療や医薬品合成のほか、915MHz の装置は 100kW 級も市販されており、発振効率

プラズマ CVD による表面処理、バイオマスなどの環境・エ90％以上で、装置寿命も 2.45GHz より数倍長く、単位電力ネルギー分野、電力伝送などの先端技術のシナリオが必あたりの装置コストが 2.45GHz の半分以下ですみ、今後、要である。915MHz はイオン伝導性が増してマイクロ波の産業界で大規模工業化（大量生産）するには 900MHz 帯吸収がよくなるので、2.45GHz よりもメディカルに魅力があは必須の周波数となる。また、900MHz 帯は浸透深さが大る。一方、433MHz では解像度が悪いので、915MHz はセきいので食品の解凍やバイオ燃料化などに向いており、ンシングに向いている。915MHz は止血効果もある。エネ

2.45GHz に比べて材料内部まで均一に加熱が行える。海外の法規制については、 以前から北米では 915MHz 帯15

JEMEA Bulletin Vol.1 No.1 (2015.12)の加熱装置が認められているが、我が国では昭和 25 年

7. おわりにに制定された無線設備規則に縛られて、現在においても総務省の 900MHz 帯 ISM バンドに対する意識は薄く、電ISM バンドとして認められていない。915MHz を高周波利波の利用には数が重要であり、現状のマイクロ波加熱技用設備 と し て 利用 す る 場 合、 電 波の 漏 洩規制 値は術の使用状況を把握し、公共の電波をいかに有効に使う

2.45GHz より 5～6 桁低い値であり、2.45GHz に比べて非かが、国を説得するカギとなる。キーワードは、どんなニー常に厳しい漏洩基準となっている。そのため、915MHz をズがどのくらいあるのか、RFID との共存、無線電力伝送と使用する場合は二重にシールドを施すなどの対策が必要の協力体制、ホワイトスペースの活用、携帯電話（ソフトバで、 シールド設備の方がマイクロ波装置よりも高価になっンク 900-915MHz）の影響、マグネトロンの周波数安定度、てしまうため、日本では一部の食品関係、耐火物乾燥用半導体発振器の積極的な活用等が考えられる。ここ数年以外はほとんど使われていない。最近は中国や韓国でもの間に、マグネトロンは高性能化、半導体発振器は低コスマイクロ波加熱が盛んになってきており、日本を追い上げト化が思った以上に進んでいる感がある。てきている。現在、日本電磁波エネルギー応用学会（JEMEA）を中心に産学界で連携して部会を作り調査活動

参考文献を行っている。産業科学医療用として 900MHz 帯が ISM バ

1) 例えば、NEDO 成果報告書「マイクロ波・高周波加熱をンドで認められる（もしくは規制緩和される）ように、既存制利用した化学プロセスに関する先導調査」平成 22 年 3 月

度の見直しをお願いしたい。なお、900-915MHz は既に

2) 電波法、無線設備規則（昭和 25 年、46 年告示）

携帯電話用途に割り当てられているので、915-928MHz

3) 総務省、電波利用ホームページ

において RFID と共用することになるが、当該周波数帯の本報告は、2014 年11 月発行の最新マイクロ波エネルギー

ISM 化を検討していただきたい。最近、900MHz 帯においと応用技術（産業技術サービスセンター）、第 9 章概要のて、安価で大出力な半導体発振器（帯域幅 100Hz）や高内容を一部修正、加筆した。

精度マグネトロン（同 2MHz）が開発されており、無線電力
表 1 ISM バンドの国際比較伝送でも使われつつある。これらの技術と共存して、我が国の産業発展に貢献していきたい。
＜提出された意見＞ （公開された JEMEA 意見）
マイクロ波加熱の課題として、ISM バンドの法規制があり、現状我が国では 900MHz 帯は電波法で認可されていな

中心周波数

バンド幅米国日本

主な用途

13.56MHz±7KHz○○RFID（誘導式）

27.12MHz±163KHz○○40.68MHz±20KHz○○

433.92MHz±870KHz××

高周波誘電加熱
アマチュア無線い。北米では 915MHz 帯の加熱装置が ANSI 基準として915MHz±13MHz○

×

携帯電話、RFID

以前から認められており、最近では欧州、オーストラリア、2450MHz±50MHz○○

電子ﾚﾝｼﾞ、無線LAN

ロシア、ブラジル、中国などでも 800-900MHz 帯を用いて5800MHz±75MHz○○

ETC、宇宙ｴﾈﾙｷﾞｰ伝送

24.125GHz±125MHz○○

電波センサー

大規模なマイクロ波加熱プロセスが行われている。我が国は産業化に有利な 900MHz 帯の利用が遅れており、海外

910

915

920

925

930との競争力を備えるには米国、欧州にあわせ、グローバ
日本［915～928MHz］

ルスタンダードにする必要があります。

米国［902～928MHz］＜意見に対する考え方＞ （公開された回答）
今回のアクションプラン改定案とは直接の関係がなく、欧州［865～868MHz］
検討中［915～921MHz］

意見募集の対象外ではありますが、頂いた御意見は、今韓国［917～924MHz］

後の参考とさせていただきます。なお、マイクロ波加熱の中国［920～925MHz］

原理を用いた高周波利用設備の設置に当たっては、電波

豪州［918～926MHz］

法において利用周波数の規制はありません。
図 1 各国の RFID、スマートメーター用周波数

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