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低周波誘導加熱と高周波誘導加熱の違い
- 「低周波誘導加熱」と「高周波誘導加熱」の違い、メリットとデメリットについて解説します。
- 高周波誘導加熱が一般的な市場で多く出回る理由と、低周波誘導加熱が市場に少ない理由について説明します。
- 材質が鉄で加熱物が大きい鍋の場合、必要な周波数とコイルサイズを教えます。また、その周波数を選んだ理由についても解説します。
- 電気設計
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>その理由が発熱効率、通電深さなどどのように関係しているのか知りたく、質問いたしました。 考え方が逆のような気がする 本件の加熱対象物は何？ 調理用ナベ？ http://www.fujielectric.co.jp/fets/products/hfr_01.html ＣＰＵ素子等の電子回路部品？ http://japan.renesas.com/products/index.jsp フライスカッターとかの工作機械用の刃物？ http://www.kanefusa.jp/jpn/products/index.html#kakou4 http://www.sandvik.coromant.com/ja-jp/products/pages/default.aspx １０００ｋＷのガスタービンエンジンのシャフト？ http://www.khi.co.jp/gasturbine/product/industry/cogeneration.html 等等全ての物体で同じ周波数で良いハズなどないと思うが？ 高周波誘導加熱と周波数 http://www.fdc.co.jp/support/yudo_freq.html http://www.fdc.co.jp/products/cat_i/cat_ps.html http://www.spc.co.jp/products/ih/case.html http://www.inductionheating.jp/productcatalog.html http://www.mes.co.jp/business/advance/advance_01.html http://www.onex.co.jp/index2.php どーせ質問するなら 「フライスカッターのチップを焼き入れするのに適した コイルの大きさと周波数はどれくらいでしょう？」 とか、にしないとね
応用分野は、家庭の調理用として宜しいでしょうか？ 工業用の用途であれば、もう少し具体的に内容をお示しになった方が適切な 回答がつきやすいように思います。 周波数によって加熱に対する効果が異なります。ある程度形状・寸法が限定 される応用分野の問い合わせなのか、一般論が欲しいのかによって。回答が 異なるように思います。 具体的な応用製品は開示できないかと想像しますが、加熱したいワークの およその大きさ（誘導コイルからの距離に関係します）や材質、厚さなどを 開示なさることが具体的な回答を得るために必要と思います。 誘導加熱は、用いる周波数と加熱される材料の透磁率や抵抗率に応じて、 加熱できる範囲や加熱の効率が決まります。 私の回答が抽象的だったのに対して、 回答(5)さんは、とても具体的にご指摘なさいました。 質問者さんも、回答(5)さん程度に具体的な質問を提示なさることが 求める回答を得るための近道と思います。 お問い合わせは、“必要な周波数とコイルサイズ”ですが、 現実に誘導加熱装置を設計する上で重要なことは、前の回答者さんが示した 東芝のHPに記載されているように、ワークに磁束を導くための鉄心も重要 な役割を担っておりますので、コイルと鉄心双方を平行して設計すること が必要と考えます。 どの程度のパワーが必要であるかは、鉄鍋の熱容量から容易に計算できます。 鉄鍋のサイズから、鍋自体の質量はおよそ100kg程度。鉄の比熱は 461 J/kg･K 程ですから、100 K温度を上げるには、4610 kJ程のエネルギーが 必要です。30分間にこれだけのエネルギーを供給する仕事率は、 4610 kJ ÷ 1800 s ＝ 2.56 kW程と計算できます。 この値は、空鍋の場合で、中身が入っていれば、中身の熱容量も加算して 考える必要があります。 誘導コイルで、これだけの電力を投入できるように、磁気的な結合を考慮 して、コイルの巻数と断面積を設計する作業を行うことになります。 これから先も、仮定条件を積み上げて行けば、それらしい数値計算は可能 ですが、仮定条件が合っていなければ、単に紙に書いただけの数値になって しまいます。ここまで引っ張っておいて申し訳ありませんが、誘導加熱の 専門業者さんに相談することをお勧めしたいと思います。 鍋に磁束を導くための鉄心を自由に配置できる条件があれば、低周波誘導 加熱が利用できる可能性があると考えます。その場合周波数は、周波数変 換装置を必要としない50Hz又は60Hzを選定すべきであって、他の周波数を 選ぶ理由は殆ど存在しないように思います。 鍋に磁束を導くための鉄心を自由に配置できない或いはスペースが限定さ れる場合は、高周波誘導加熱の方が優位になる可能性がありそうです。
お礼
ご指摘していただきありがとうございます。 参考にさせていただきます！
５０／６０Ｈｚは交流電源そのままなので安く出来るが、鍋などがその周波数で震えてしまい、家庭用としては使用感が低くなるので使われてないはずで、それに×?としたぐらい。 さらに従来は鉄鍋（ＩＨ対応と称し裏にステンレスを張ったもの含む）に限定されてアルミや銅鍋は使えなかったものも、周波数を×３倍位まで上げて対応可能としたＩＨがあります。 これは周波数を上げるほど電流が表面に集中する?表皮効果?という原理による。 電源の効率は周波数を上げるほど悪くなる傾向なのと装置が高くなるデメリット。 何をどのように加熱するかによって周波数は殆ど決まってしまいます。 回答（２）東芝のサイトの説明は家庭用に低周波は殆ど無いはずで適当か疑問。 鉄鍋とアルミ鍋用の違いも低周波／高周波とは分類しない。 調べたかぎりではそのような分類をしてるのは溶解炉 http://www.jeea.or.jp/course/contents/12113/ これで違いが判るのでは。 ＞ちなみに周波数を上げると何故電源の効率が落ちるのでしょうか？ 周波数を高くするには ５０／６０Ｈｚの交流を直流に変える それをトランジスタ、サイリスタという素子を使い入切を繰返す 複雑なことをするので単純回路の低周波よりロスが出ることは避けがたいです。
お礼
回答ありがとうございます。 高周波誘導加熱は表皮効果がミソなんですね。 ちなみに周波数を上げると何故電源の効率が落ちるのでしょうか？
こんにちは。 私は詳しくないですが、ググったら東芝のＨＰに説明ありました。 これで質問の解答は十分だと思いますが、如何でしょうか。
お礼
回答ありがとうございました。 もう少し具体的な内容だとより有難いです。
補足
東芝のHPの絵で低周波と高周波がありますが、物を温めることが目的なら低周波誘導加熱で充分だと思います。 しかし、一般的にIH分野では高周波誘導加熱が多く使われています。 その理由が発熱効率、通電深さなどどのように関係しているのか知りたく、質問いたしました。 重ね重ねになりますが、お忙しいところ回答して頂きありがとうございました。
初めて質問されるかたですね。 この質問内容に対して「すぐに回答を」を必要とするのは何故でしょう？ 回答者の手間はあなたにとって只だからでしょうか？ 明確な説明を望みます。
お礼
特に深い意味はないです。 質問事項について専門の方からなるべく早めにご教示戴きたく、 「すぐに回答を」という形にいたしました。 気分を悪くされたら申し訳ありません。
お礼
回答ありがとうございます。 温める物体で周波数が分けられるとの事ですが、一般的にはどういった基準で分けられているのでしょうか？ 低周波誘導加熱が工業用品だけで一般家庭に出回らない理由、また何故工業用品では低周波誘導加熱が使われるかを教えていただければ幸いです。(一般家庭だとIH調理器がメインになると思いますが…)