誘電加熱解析

熱暴走の境目の近くで運転している可能性が高い。誘電加熱では、材料の中の分子が電界の向きの変化についていこうとして、エネルギーを熱として吸収する。その吸収のしやすさを表すのが誘電損失率で、多くの材料では温度が上がると大きくなる。すると、温まった部分ほどよく吸収し、さらに温まる。冷却がこれに追いつけば温度はある値で落ち着くが、追いつかなくなると上がり続ける。この境目は鋭く、電界や材料の水分、置き方のわずかな違いで、落ち着く側から暴走する側に移る。だから誘電加熱の解析では、電磁界と温度を連成させ、損失率の温度依存を入れて、境目からどれだけ離れているかを確かめる。

しかも暴走はすぐには起きない。3,500 V/mでも最初の数十分はゆっくり温まるだけで、ある温度を過ぎてから急に上がる。運転中に様子を見ていても気づきにくいのはそのためだ。実際の加熱装置では、電界は場所によって違い、電磁波の定在波で強いところと弱いところができる。平均の電界が臨界より低くても、強いところだけが暴走して焦げたり割れたりする。さらに、温度が上がると誘電率そのものも変わって電界の分布が変わり、熱い場所に電界が集まることもある。だから、電磁界の解析と熱の解析を交互に解いて、局所の温度と電界を更新しながら追う。運転では、材料の表面温度を測って出力を下げる制御や、材料を動かして電界の強いところに長く置かないようにする工夫が使われる。

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