高周波誘電加熱連成解析

( 誘電体内に金属 )

高周波誘電発熱は、交番電極間に誘電体が存在すると、誘電体を構成する各分子は回転・衝突・振動・摩擦などの 激しい運動が生じ、誘電体に誘電体損失(tanδ (タンデルタ))が発生し、内部が発熱します。

誘電加熱の原理はこちらへ

この誘電体の内部に金属(導体)が含まれている場合、誘電体の発熱分布がどのように変化するのか、評価解析を行ないました。

電極間に生じている電界中に導体が存在すると、導体は浮き導体となり、電位は不明ですが、等電位になります。

比較のため、誘電体の内部に金属(導体)が全く含まれていない場合も解析しました。

この評価解析は、誘電加熱連成解析ソフトウェア[ F-VOLT-DH ]で行ないました。

最初に周波数応答解析機能で誘電加熱解析を行い、発熱密度分布まで計算しました。

引き続き熱伝導連成解析を行ない、その発熱分布から温度分布を求めました。

誘電体の内部に金属(導体)が含まれていない場合のモデルは下図の通りです。

金属が被加熱体内部に含まれない場合

誘電体の内部に金属(導体)が含まれている場合のモデルは下図の通りです。

金属が被加熱体内部に含まれる場合

誘電体に[ 誘電率 ]と[ tanδ ]を設定して誘電解析を行ない、誘電損(発熱密度)を求めました。
電極には、交番電圧[ 10k(v) ]と[ 0(v) ] を印加しました。周波数は[ 50MHz ]としました。

解析結果は下図の通りです。

金属が被加熱体内部に含まれない場合の電界分布は下図の通りです。

電界分布コンター図 (単位：V/m)	電界分布コンター図 (単位：V/m) (下側半分)
電界分布コンター図 (単位：V/m) ( 被加熱体 )	電界分布コンター図 (単位：V/m) ( 被加熱体下側半分 )

被加熱体内部に金属が含まれると、電界分布は下図のようになります。

金属周囲の電界値が大きくなっています。

電界分布コンター図 (単位：V/m)	電界分布コンター図 (単位：V/m) ( 下側半分／金属非表示 )
電界分布コンター図 (単位：V/m) ( 被加熱体 )	電界分布コンター図 (単位：V/m) ( 被加熱体下側半分 )

次に、発熱密度分布は下図の通りです。

最初に、被加熱体内部に金属が含まれない場合です。

発熱密度分布コンター図 (単位：W/m3)	発熱密度分布コンター図 (単位：W/m3) ( 下側半分 )
発熱密度分布コンター図 (単位：W/m3) ( 被加熱体 )	発熱密度分布コンター図 (単位：W/m3) ( 被加熱体の下側 )

被加熱体内部に金属が含まれると、発熱密度分布は下図のようになります。

発熱密度分布コンター図 (単位：W/m3)	発熱密度分布コンター図 (単位：W/m3) ( 下側半分／金属非表示 )
発熱密度分布コンター図 (単位：W/m3) ( 被加熱体のみ )	発熱密度分布コンター図 (単位：W/m3) ( 下側半分／金属非表示 )

ここでそれぞれの物性値を、熱伝導率、比熱、質量密度に変更し、発熱密度分布から時間とともに温度分布がどのように変化するか解析しました。

解析結果はそれぞれ以下の通りです。

最初に、被加熱体内部に金属が含まれない場合です。

温度分布コンター図 (単位：℃) ( ３分後 )	温度分布コンター図 (単位：℃) ( ３分後／下側半分 )
温度分布コンター図 (単位：℃) ( ３分後／電極非表示 )	温度分布コンター図 (単位：℃) ( ３分後／下側半分／電極非表示 )

次に、被加熱体内部に金属が含まれる場合です。

温度分布コンター図 (単位：℃) ( ３分後 )	温度分布コンター図 (単位：℃) ( ３分後／下側半分／金属非表示 )
温度分布コンター図 (単位：℃) ( ３分後／下側半分 )	温度分布コンター図 (単位：℃) ( ３分後／下側半分／金属非表示 )

この評価解析は誘電加熱連成解析ソフトウェア F-VOLT-DH で で行いました。

F-VOLT-DH につきましてこちらへ

評価解析につきましてこちらへ

ご不明な点がありましたら、お問い合わせページの「ご質問／ご要望等」欄にご記入ください。

※各商標または商品名はそれぞれの所有権保持者の商標または登録商標です。