250 – ローラ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。ローラ電極はタブレットを回転させて加熱するので均一予熱に適しています。また、ローラ電極のピッチを変えることで、温度分布をコントロールすることが出来ます。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、ローラ電極のピッチが材料(タブレット)の温度分布へ与える影響を評価した事例を紹介します。

ローラ電極とタブレットの位置関係

ローラ電極とタブレットの位置関係を図1に示します。
ここでは、ローラ電極のピッチを90(deg)、40(deg)としています。なお、ローラ電極とタブレットの距離は一定としています。

誘電損失密度

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、ローラ電極のピッチが90(deg)の場合は径方向の外側の損失が高くなっており、ピッチが40(deg)の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、ローラ電極のピッチを狭くすることで、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、ローラのピッチの差異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

加熱時の温度分布を図4~図6、タブレットの中心と表面の温度変化を図7、図8に示します。
ローラ電極のピッチが異なることで、温度分布にも違いが現れています。ピッチが90(deg)の場合は、径方向の外側が加熱されますが、ピッチが40(deg)の場合は径方向の外側と内側の温度差が小さくなるように加熱されていることが分かります。
このように、ローラ電極のピッチを変えることで、タブレットの温度分布をコントロールすることが可能です。

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