分野エネルギー研究室紹介ページフォーマット足利工業大学工学部荻原研究室 URL：http://www2.ashitech.ac.jp/elec/ogiwara/index.html 研究テーマ・電磁誘導加熱用高周波インバータの特性評価と産業応用・＊＊＊＊＊＊＊キーワード電磁誘導加熱高周波インバータパワー半導体デバイス SiC-SIT 産業界の相談に対応できる技術分野電磁誘導加熱全般荻原弘之教授インバータ技術主な設備電磁誘導加熱用高周波インバータ(100kHz、200kHz、300kHz) 高出力直流電源(450V/40A) 連絡先足利工業大学工学部電気電子工学科荻原弘之 TEL 0284-22-5651 FAX 0284-62-4633 e-mail 研究概要地球環境問題に貢献する電磁誘導加熱技術 [email protected] このように、家電・民生業界、産業分野での電磁誘導加熱への期待は大きく、時代のニーズに応えて新展開を遂げ、今後更なる異業種への拡大・ ◆ 発展が見込まれます。現在、「もの作り」を支える各種産業界では、発生するＣＯ２などの排出量を大幅に削減する必要に迫られています。そこで、負荷(利用者)側でＣＯ２の排出量が少なく安全な熱エネルギー源として、電力周波数の有効利用の一分野である高周波電磁誘導加熱(Induction Heating：ＩＨ)技術が注目され、脚光を浴びています。時代のニーズに応えて新展開を遂げる電磁誘導加熱技術図 1 電磁誘導加熱用高周波インバータの構成電磁誘導加熱技術の構成電磁誘導加熱技術は、その特長を活かして金属 ◆◆ に新たに強い生命力を与え、鉄鋼機械部品の高品図１に電磁誘導加熱技術の構成の概略を示し質化・高付加価値化に貢献し、基盤産業として我ます。構成の中で最も中心的な位置を占めるのがが国の高度成長を支えました。電磁誘導加熱が高周波インバータであり、これは「パワー半導体「ＩＨ」として一般に知れ渡ったのは最近であり、デバイス技術」、「高効率回路技術」、「回路を構成これは家電製品で普及した「電磁調理器」、「電磁する部品の高性能化技術」で支えられています。炊飯器」等の性能の良さ・安全性が認識された結特に１９８０年初頭から急速に発展したパワー果と考えます。半導体デバイス製造技術の存在は大きく、応用分野も多種にわたり、各種工業製品の製造のみならず食品、医療、化学等の分野にも及び、今後更なる展開が期待できます。電磁誘導加熱の特長（1）被加熱物自身が発熱する直接加熱であり、燃焼による間接加熱よりも高効率でエネルギー密度を高くすることができ、急速加熱も可能です。また、高い省エネルギー性が発揮でき、安全なエネルギー源です。（2）地球環境の面で優れた技術でありＣＯ２、Ｎステンレススチールカーボンセラミックス図 3 過熱蒸気発生の負荷部(カーボンセラミック製、ステンレススチール製) ＯＸ、ＳＯＸなどの排出ガスの低減ができ、被加熱この電磁流体加熱の画期的な応用例として、飽物周辺の雰囲気が燃焼熱源に比べて低く、作業環和蒸気などの気体を更に加熱し、常圧で高温過熱境・安全性が改善されます。蒸気を発生させるシステムへの応用があげられ（3）制御性に優れています。難しい加熱条件のます。過熱蒸気の主な特長は、加熱空気に比べ熱設定、運転状況の把握、診断・警報機能、インタ容量が五倍程大きいため被加熱物の急速加熱がーネット接続による遠隔操作等が比較的容易に可能、次に伝熱作用が対流、放射、凝縮によるた行え、また人件費の削減による優れた経済性も実め高速昇温が可能であり、更に飽和蒸気に比べ単現できます。位体積当たりの水分量が少なく、湿熱と乾熱の性質を合わせ持つため、乾燥速度が速いことがあげられます。そのため、食品の乾燥・調理・殺菌、機械部品の洗浄・脱油、金属の表面処理、有機物の炭化、緑茶・コーヒー・ナッツ類等の焙煎、高級サウナなどの食品加工分野、工業分野、レジャ－分野で利用され、更なる応用分野の拡大に期待がもたれています。今後の展開 ◆◆◆ 図 2 実験風景現在、パワー半導体デバイスの材料はシリコン（Si）が使用されていますが、その諸特性(オン流体加熱への応用抵抗、温度特性、高周波特性)が理論限界に近づいています。そのため、Si に替わる新素材の一つ最近、電磁誘導加熱は「金属を加熱する」といとしてシリコンカーバイト(SiC)による高性能パう枠を超えて、金属以外の流体や気体を加熱するワー半導体デバイスが注目されています。研究室電磁誘導流体加熱システムへの応用が活況を呈では、SiC による電磁誘導加熱用高周波インバーしています。これは電磁誘導加熱作用の原理を利タの研究も進めており、変換効率 98～99(%)を実用して、パイプ容器内部の特殊な充填物を発熱さ現し、この結果を大学院生が国内、国際会議等でせ、そこに流体(液体、気体)を通すことで熱交換発表しています。作用により流体が加熱される方式です。図 4 SiC 素子の外観(開発途上のため、非常に高価です) 電磁誘導加熱は、地球環境問題の改善に貢献でき、また応用分野の拡大によって従来では考えられなかった異分野への展開も期待できます。更に、種々の素材の特長を活かした高付加価値の新商品を創出するためにも、電磁誘導加熱技術の発展は重要であると考えます。