「急速加熱」を検討するうえで知っておくべきこと

まず、対象物を目的とする温度まで加熱する場合、以下の式から加熱に必要なエネルギーが算出されます。

P = (m・Cp・(T1-T0) ) / t

P   :電力(W)      T0:加熱前温度(K)
m :重量(kg)       T1:加熱すべき温度(K)
Cp:比熱(J/(kg・K))    t:加熱時間(s)

上記の通り、重量、比熱、温度(ΔT)から絶対的に必要なエネルギー:ジュールJが決まり、それを加熱時間で
除することで必要なワットWが算出されます。

さらに加熱効率を考慮しなくてはいけないのですが、この加熱効率の設定が机上の計算ではなかなか難しいのです。
赤外線加熱の場合、対象物の形状材質による赤外線吸収率ヒータ~加熱対象物までの距離(照射効率)などの様々な
要素により最終的にヒータに求められる出力Wが決まります。
弊社では加熱効率の設定について、ラボで実験を行い、設定することを推奨しております。

急速加熱は、加熱時間が短い=必要となるワットWが大きくなる、という傾向にあります。

そのうえで、弊社・近赤外線ヒータが他の加熱方法・ヒータと比較し、「急速加熱」として特にメリットが見込めるのは
加熱対象物が「樹脂」、「ガラス」の場合であると考えています。

以下に加熱対象物「樹脂」、「ガラス」において各加熱方式・ヒータによる比較評価の結果をまとめました。
万能で最適なヒータというものはありませんが、加熱方法・ヒータ選定の一助としてご活用ください。



※「樹脂」の場合はより多くご採用頂いているフィルム、「ガラス」については板ガラスを想定しております。
※  弊社による現時点の見解です。異なる見解をお持ちでしたらご指摘頂けますと幸いです。

樹脂 ガラス
高周波誘導加熱
※IH
加熱不可 不導体のため
金型などを加熱し間接的な加熱は可
加熱不可 不導体のため
金型などを加熱し間接的な加熱は可
通電加熱 加熱不可 加熱不可
誘電加熱
※マイクロウェーブ
材質的に加熱しづらいものが多い 材質的に加熱しづらいものが多い
伝導加熱
※ロール加熱など
ある一定温度までは高効率 部分的に加熱されると割れる可能性有り
(フィルムの場合)温度によりロールに貼りつく
接触するため製品に悪影響がでることあり
対流加熱
※熱風炉など
温度、流量の上限により加熱能力は低い 温度、流量の上限により加熱能力は低い
(フィルムの場合)バタつきの発生 風によりほこりや異物付着の可能性有り
放射加熱
※赤外線ヒータなど
汎用的で加熱能力は高い
赤外線の中でも近赤外線は高出力
汎用的で加熱能力は高い
500℃以上では透過率が高く昇温できない?
波長により加熱効率に差異有り

「急速加熱」を実現させるためには、基本的に単位時間当たり大きいエネルギーを投入する必要があります。
弊社・近赤外線ヒーターは単位面積当たりに投入可能なエネルギkW/m^2が大きいため、「急速加熱」を実現できるヒータです。

赤外線に特化した資料   五   輪   書も是非ご覧ください

  • 五輪書

処理・搬送速度をアップさせるためより急速に加熱する必要がある、目的温度に規定の時間(短時間)で加熱する必要が
あるといった課題をお持ちの際には、弊社までお気軽にご相談ください。
ラボやデモ機で、加熱能力を検証して頂き、”最適な加熱方法”・”ヒータの選定”のお手伝いをさせて頂けましたら
幸いです。

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