日本エレクトロヒートセンター

 

 

 

 

 

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電磁波(マイクロ波・高周波誘電)加熱

電磁波加熱(マイクロ波・高周波誘電加熱)

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電磁波加熱(マイクロ波・高周波誘電加熱)の原理
電磁波加熱は、マイクロ波・高周波誘電加熱に代表されます。
誘電体(被加熱物)が電界内に置かれると、まず誘電体内のいたるところで電気的平衡状態からの歪み、すなわち分極が起こります。
その結果、誘電体の表面には電荷が生じます。この時、速い速度(高い周波数)で電界の向きが変わると双極子は反転して周囲の分子との間で摩擦を受け、電界の変化の速度に追従できなくなります。その結果、摩擦によるエネルギーが誘電体内部で消費され、結局、図1に示すように誘電体内で熱に変わることになります。この現象が誘電損失による熱の発生です。

 

 

また加熱電源の周波数により、図2に示すマイクロ波オーブンのような放射電界の変化を利用するマイクロ波加熱と、図3に示すような並行する電極間の電界を利用する高周波誘電加熱に分類され、前者は通常2450MHzを、後者は4~80MHzの周波数を使用します。

 

 

マイクロ波加熱方式は熱伝導などの助けを借りずに加熱できるため、それが大きな特長になっていますが、ほぼ均一に加熱できる被加熱物の厚さの目安には、照射された電磁波の電力密度が半減する距離D(電力半減深度)が使われます。通常2~2.5D程度の厚さであればほぼ均一に加熱されると考えてよく、電力半減深度Dはおおよそ次の式で表されます。

 

 

大きな物や厚い物を内部まで均一に加熱する場合は915MHz帯の電磁波を用いることもありますが、2450MHzでの各物質における電力半減深度、比誘電率、誘電体損失角の関係を示したのが図4です。

 

 

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