高周波誘導加熱の効率UPによる加熱タクト短縮について(特に非鉄金属)

おはようございます。

既存の熱源から高周波誘導加熱への変更を検討される際に特に重点を置かれるのは、『既定の加熱温度に対し加熱タクト(加熱時間)短縮できるか?』だと思います。
一般的に加熱タクト短縮を考えると、加熱出力を大きくする事ですが、材質(特に、銅・アルミ等 非鉄金属等)・形状・用途によっては加熱出力を上げてもあまり効果が無い場合(ある一定以上温度が上がらない、時間短縮出来ない・・等)がございます。

実は高周波誘導加熱の効率UP方法には複数あり、材質・形状・用途・作業性により効率UPのアプローチが変わます。
今回はそのあたりを簡潔にまとめたいと思います。

 

高周波誘導加熱での効率UPによる加熱タクト短縮を行うには大きく分けて主に下記項目になります。

1:加熱コイル形状による効率UP

2:周波数UPによる効率UP

3:加熱出力UP(効率UPではないが、加熱タクト短縮の最終手段)

1~3の詳細については下記にて説明いたします。

 

1:加熱コイル形状による効率UP
この項目が高周波メーカーには生命線であり効率UPさせるには最も重要になります。
用途・作業性に応じたコイル形状・被加熱ワークと加熱コイルとの距離、必要な箇所のみ加熱(局所加熱)させる加熱コイル形状等(結果、コイルロスを減らし効率UP)・・などが重要となります。

 

2:周波数UPによる効率UP
高周波誘導加熱の特性として周波数が上がると被加熱部表面のみ加熱する「表皮効果」が大きくなります。
よって、各作業用途により適した周波数帯があり、その特性により適切な周波数選択を行うのが、高周波メーカーのノウハウになります。

高周波周波数帯の定義はそれぞれ異なりますが、弊社では約10kHz~2MHzの周波数帯を高周波と呼んでいます。
例えば、高周波焼き入れの場合表面だけを加熱する事が多く、よって周波数は高く、
溶解の場合、被加熱部深部まで全体加熱をしたい場合は周波数を低くするのが適切と言われております。
しかしあまり周波数を下げすぎると熱変換効率が悪くなり加熱効率が悪く(加熱時間が掛かる)なります。

又、小物の非鉄金属(アルミ、銅、真鍮・・等)の場合、ある程度周波数を上げないと加熱効率UPをする事ができません。
ただ、ある程度以上の周波数帯になると、装置側の負担や回路ロスが多くなり装置の仕様に制限を余儀なくされる場合がございます。
(例:弊社独自のハンド式(加熱部自在式)が対応できない場合がある)

 

尚、関連する内容については下記にて紹介しております。
→●高周波誘導加熱装置(IH)の原理について

→アルミ・銅はIHで加熱できるのか!?(非鉄金属の加熱、周波数について)

※IHは『Induction Heating』高周波誘導加熱(電磁誘導加熱)の略称です。

 

3:加熱出力UP(加熱タクト短縮による最終手段)
上記1:、2:の施策を適切に行う事により加熱タクト短縮する事ができます。
※用途により昇温方法にもノウハウがあります。今回は割愛します。

 

主に上記3点を材質・形状・用途(ロー付け、焼き嵌め、溶着、熱処理、鍛造、熔解・・・等)・作業性などによって条件を適切に組み合わせ出来るか!?が高周波メーカーのノウハウになります。
今回のテーマは文章では非常に理解しにくいものです。お問い合わせいただき装置導入の可能性のある案件に対して弊社で加熱テストを行います。自分の目で確認していただく事でご理解いただけると考えています。

 

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