高周波誘導加熱の検討
以下の図は高周波誘導加熱の代表的な例です。
加熱したい金属の周囲にコイルを置くと、コイルに流れる高周波電流により磁束が発生し、磁束は金属内を通過します。この磁束により金属内に渦電流損が生じ、金属が鉄のような磁性体である場合はヒステリシス損が生じます。
渦電流損とこの金属中に生じる及びヒステリシス損により高周波誘導加熱が行われます。 渦電流損は周波数の2乗に比例し、周波数が大幅に高くなるとヒステリシス損より渦電流損による発熱が占める割合が多くなります。また金属は変態点以上に加熱されるとヒステリシス損は無くなり、渦電流損のみで加熱されることとなります。 金属の加熱電力（P）は、渦電流（I）と金属自体の抵抗（R）により次式で表します。
P = I²R
高周波誘導加熱において加熱効率は周波数、被加熱物の形状及び固有抵抗、有効透磁率、コイルの形状（直径）・巻数で決まります。
例えば、周波数が高くなると加熱効率が良くなります。しかし表皮効果も著しくなり、被加熱物の表面だけが加熱されてしまいます。
表皮効果とは電流密度が導体の表面に集中し浸透深さが浅くなることで、浸透深さとは表面の渦電流の電流密度が0.368倍に減少する位置までの深さを意味します。浸透深さは誘導加熱を検討する上で非常に重要な要素で、ほとんど周波数と被加熱物の物性により決まります。
周波数が高すぎると表皮効果が強過ぎるあまり、加熱効率がむしろ落ちてしまいます。逆に周波数が低すぎて臨界周波数に到達すると、磁力線が交差して相殺し加熱効率が落ちてしまいます。
目的に応じた最適な高周波誘導加熱装置を設計するためにはその加熱目的と上記要因を総合的に検討する必要があります。
