タイトル:たっ&keiの20代でお家を建てるぞ!

ちょっと詳しいIHクッキングヒーターの原理

 
上の図がIHクッキングヒーターを簡略化して書いたものです。
例として、なべで水を温めるときの様子を説明します。
ちなみに、IHとはInduction Heatingの略です。
日本語に直せば、誘導加熱となります。
 
トッププレートの下には、加熱コイルと呼ばれるものがあります。
IHクッキングヒーターの電源をONにすると、
トッププレートの下の加熱コイルに交流電流が流れます。
(直流では、うず電流は電源ONの一瞬しか発生しません。
この交流ですが、たぶん商用周波数(50、60Hz)か
高くても数kHzだと思いますが、はっきりとしたことは分かりません。
カタログにも載ってません。メーカーの方教えて下さい。)
 
加熱コイルに電流が流れると、
これによって加熱コイルを取り巻くように磁力線が発生します。
この磁力線が発生すると、加熱コイルに最も近くて鉄の材料である
なべ底にはうず電流と呼ばれる電流が流れます。
(うず電流とは、ジュール熱損失のことです。
その他にはヒステリシス損もありますが、無視できるレベルのものです。
また加熱コイルの電流と反対の向きのうず電流が発生します。)
このなべ底のうず電流によって、なべ底自身が発熱します。
これが直接加熱と呼ばれる理由です。
発熱量 W=I^2×R
(I:うず電流、R:なべ底の電気抵抗率)
このなべ底の自己発熱の熱が、なべの中の水に熱伝達されることで
なべの中の水は温められ、お湯となるるわけです。
・・・・・
ちなみに、トッププレートの材質は樹脂系のものですから
ほとんど発熱しませんので、加熱直後でも触っても大丈夫です。
・・・・・
IHクッキングヒーターは、このような加熱原理ですから、
なべの材質は非常に重要です。
最も良いのは、多層構造となっているのが良いと思います。
例えば、表面はさびにくいステンレス材、
内部は発熱しやすい磁性体や熱伝導率がよいものを選ぶといいでしょう。

発熱する部分ですが、なべ底すべてが発熱するわけではありません。
発熱する部分は、加熱コイル直上だけです。
上の図のようになります。
このような直接加熱原理から、熱効率が70%から80%ぐらいあるわけです。

なべ底の発熱分布によって、なべの中の水は
外側から内側への水の流れ(対流)となりますので、
水の温度が上がっても吹きこぼれが少ないわけです。

ガスコンロの場合

 
ガスコンロの場合、ガス炎による輻射(対流)加熱ですから
なべ底に伝わる熱と同じぐらい周囲(空気)に伝わります。
また空気もこの熱によって対流してしまいますから、
熱効率は約40%ぐらいになります。

なべ底の発熱分布によって、なべの中の水は
内側から外側への水の流れ(対流)となりますので、
水の温度が上がったら、吹きこぼれが多いわけです。

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