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高周波誘導加熱装置についての概要、用途、原理などをご説明します。また、高周波誘導加熱装置のメーカー23社一覧や企業ランキングも掲載しております。高周波誘導加熱装置関連企業の2025年3月注目ランキングは1位:ナビオ株式会社、2位:高周波熱錬株式会社、3位:株式会社タイチクとなっています。
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高周波誘導加熱装置 (英: high frequency induction heating device) とは、高周波誘導により加熱する装置です。
金属体を入れたコイルに交流を流すと、コイルの中を流れる電流により磁界が発生し、誘導損失、即ちヒステリシス損が生じて熱が発生します。同時に、交流によって変化する磁場中で発生するのは、電磁誘導による渦状の電流、即ち渦電流です。この渦電流はジュール熱を発生させて渦電流損が起こります。
高周波誘導加熱装置は、ヒステリシス損と渦電流損の2つの加熱原理を活用して加熱を行います。被加熱物に単位面積・単位時間当たりに供給されるエネルギーが大きく、高速加熱ができる点が特徴です。
高周波誘導加熱は、金属などの導体を非接触で加熱できるため、金属の溶解や焼入れ、ろう付けなどによく使われます。身近な例は、IHクッキングヒーターです。この他、樹脂や木材、繊維、食品、医療などにも利用されます。
熱可塑性樹脂の場合、樹脂を金型でプレスしながら誘導加熱を行うことで、樹脂の溶着が可能です。また、食品製造の場合、多量の食品を加工する際に高周波誘導加熱装置を工場ラインに組み込み、食品を急速に解凍することができます。
医療現場では、がん温熱治療などが開発されており、高周波誘導加熱法も利用されています。
高周波誘導加熱は、電磁誘導を利用して物体を加熱する方法です。被加熱物に直接電流を流すか、導電性の容器に電流を流して加熱するかによって、直接加熱方式と間接加熱方式とに分類できます。
一般に電磁誘導の法則では、コイルに交流電流を流すと、その中心を通過し外部を取り囲むように磁束が発生します。この磁束の変化を妨げるように、金属内に発生するのは渦電流です。
この渦電流の大きさと、金属が持つ電気抵抗に応じて金属内にジュール熱が発生します。直接加熱方式では、このように金属内に直接渦電流を発生させることで、被加熱物を直接加熱が可能です。
間接加熱方式では、セラミックなどの絶縁体を加熱する場合で、被加熱物に渦電流を生成することができません。そこで導電性の容器に被加熱物を入れ、容器を温めることで間接的な加熱が可能です。
加熱効率を高めるためには、被加熱物の外形と加熱コイルのギャップを小さくすることで、透過する磁束密度を高めます。さらに、交流電源の周波数を、数十Hzから数百kHzの間で制御することで加熱します。
均一加熱
電磁誘導で生じる渦電流に対する抵抗加熱による発熱なので、被加熱物の内部から均一に加熱されます。
急速加熱
発信機を制御することで被加熱物に対して瞬時に高周波は与えることができ、さらに内部自己発熱であるため急速加熱が可能です。外部から熱を加える加熱炉と比較して生産性に優れ、さらに待機加熱も不要なので、低コストな生産方式です。
選択加熱
アルミニウム合金と鋼などのクラッド鋼のような複合材料であっても、そのうち電気抵抗率の高い材料を使用した部分のみを、選択的に加熱できます。
高いエネルギー効率
一般的な加熱炉では燃焼や発熱体による外部加熱になるため、被加熱物はもちろん、炉の構成物や雰囲気などが余計に加熱されてエネルギーロスが生じています。高周波誘導加熱装置では、被熱処理物のみが自己発熱で加熱されるため、無駄がなく、高いエネルギー効率での熱処理が可能です。
設備投資が高価
高周波誘導加熱には、高周波電源や制御装置が高価であるうえ、周囲への電磁波漏れの対策設備などが必要になるため、初期の設備投資が高価というデメリットがあります。
形状選択性が低い
被加熱物の電界が不均一になると、発熱自体も不均一になるため温度ムラが生じてしまい、最悪の場合溶融するなどのトラブルに繋がる可能性があります。そのため、被加熱物は円柱などの対称性の高い形状であることが望ましく、角材や歯車のような複雑な形状の物は、均一に加熱するのが困難です。
個別・部分加熱
高周波誘導加熱は、被加熱物を均一に加熱するために設計された任意形状のコイルにより、被加熱物の全体もしくは一部分のみを加熱する方式です。このため、基本的には一個流し処理になるため、外部加熱のようなバッチ式の大量同時処理ができません。製品や生産の状況によっては生産性が低下するデメリットもあります。
参考文献
https://www.inductionheating.jp/technical/about_ih/
https://www.avio.co.jp/products/assem/principle/highfrequency/
http://www.vinita.co.jp/institute/radiofrequency/010070.html
https://i-mecs.com/highfrequency-etc/index30.html
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | ナビオ株式会社 |
17.3%
|
| 2 | 高周波熱錬株式会社 |
8.7%
|
| 3 | 株式会社タイチク |
7.9%
|
| 4 | 株式会社ミヤデン |
6.7%
|
| 5 | 日本アビオニクス株式会社 |
6.7%
|
| 6 | 富士電子工業株式会社 |
5.5%
|
| 7 | 日本サーモニクス株式会社 |
5.1%
|
| 8 | 株式会社チノー |
5.1%
|
| 9 | 株式会社美和製作所 |
4.7%
|
| 10 | 聖和精密工機株式会社 |
3.9%
|
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