249 – 平行平板電極を有する高周波プレヒータの誘電加熱解析

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アプリケーションノート・モデルデータ

概要

熱硬化性樹脂を用いて樹脂成形をおこなう場合、事前に樹脂を硬化温度直前まで昇温しておく方法があります。これにより、小さな成形圧力で金型に負担をかけずに成形することが出来ます。
樹脂の昇温には、誘電加熱を利用した高周波プレヒータが使用されます。
高周波プレヒータの電極構造には平行平板電極とローラ電極があります。平行平板電極は加熱材料が多い場合に適しており、補助電極を用いることで温度を上昇させたい範囲をコントロールすることができます。補助電極の形状等により温度分布は変わってくるため、高温にしたい範囲で目的の温度に達しているかを確認する必要があります。FEAにより、実際には測定が難しい材料内部の温度分布を可視化し、簡単に評価することができます。
ここでは、補助電極の有無による材料(タブレット)の温度分布への影響を評価した事例を紹介します。

電極とタブレットの位置関係

電極とタブレットの位置関係を図1に示します。
発生する電界は電極間の距離に大きく影響を受けます。ここでは、補助電極の有無にかかわらず電極とタブレットの距離は一定としています。

電界損失密度分布

誘電損失密度分布を図2、電界強度分布を図3に示します。
図2より、補助電極が無い場合は径方向の外側の損失が高くなっており、補助電極がある場合は径方向の内側の損失が高くなっていることが分かります。
図3より、補助電極を追加することでタブレット内の電界が径方向の内側に集中していることが分かります。誘電損失は物性と周波数、電界の影響を受けます。この事例では物性と周波数は共通としているため、補助電極のあり/なしによる誘電損失分布の差異は、電界強度分布の差異によるものといえます。

温度分布

90(sec)加熱した後の温度分布を図4に示します。
補助電極の有無で温度分布にも違いが現れています。このように、補助電極を使用して、タブレットの加熱領域を補助電極の中心に付近に集中させ深部まで広げることが可能です。

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