赤外線の素材別放射特性について（調理器）

こんにちは。

遠赤外線調理器（グリラー）を購入しようとしているのですが、放熱材の素材による赤外線の放射特性についてなかなか思うような情報が発見できず、意思決定 をおこなう上での決定打が得られずにいるため、こちらに投稿させて頂きました。熱学に明るい方のヘルプをお願い出来れば、と思っています。

考慮中の調理器はいずれの燃料もガスですが、火で暖める放熱材が以下のとおり違っています。

<i> セラミック
<ii> 鋳鉄（エナメル塗装）
<iii> ステンレス

赤外線以外の面（ガス出力や調理面の大きさなど）から、現在心が傾いているのは、上記<ii>鋳鉄エナメル塗装と<iii>ステ ンレスなのですが、遠赤外線となった場合、セラミック製品がちまたには多く、また、調理をするうえで実効力のある波長がどの程度得られるか、という一番重 要なところに関して、なかなか情報が得られておりません。実際に焼いて比較できれば一番ですが、それもできないので、理論からのアプローチを試みており、 どなたかにお助け頂ければ、と。

自分で調べているうちにたどり着いた情報がふたつありあます。

[1] ひとつめは、物質別の放射率
http://www.fintech.co.jp/etc-data/housharitsu.htm

加熱調理に寄与する波長が5-10μm程度の近似値として、上記の表の8-14μmを取り上げると、
<i> セラミック：0.9
<ii> 鋳鉄酸化面：0.6-0.95　/ ガラス0.96(5μ)←エナメル
<iii> ステンレス：0.1-0.9　

となっています。

ここで判ったのは、
(1)いずれの素材も、最大値においては大差がない、
(2) 表面の仕上げによって放射率は大きく変わるようだ、
という2点。

↓
ここで、暴力的な仮説を。
（仮説イ）
<ii>鋳鉄酸化面のばらつきは波長の違いによるもので、<iii>ステンレスのばらつきは、表面処理と波長の両方によるもの？

（仮説ロ)　表面加工が重用なのだったら、素材の中心部分が何であったとしても、赤外線の放射特性は表面の素材にのみ寄る？

つまり、極端な話、中心素材にアルミニウムなどの放射率が低い素材をつかっていたとしても、その外皮をセラミックで覆ってしまえば、つねに0.9の放射率を得られる？

・・・というもの。


[2] ふたつめは、放射波長の分布特性
http://www.fintech.co.jp/hikaributuri.htm#3

どうやら、理想的黒体放射とは、素材の特性によって乖離の特性が違うようだということ。しかし詳細に関してはなかなかこれといったウラがとれないので、ここでもまた立てた暴力的な仮説は以下のとおりです。

おそらく、素材ごとに
(1)温度ごとのピーク波長は異なり、
(2)ピーク以外の波長の分布も異なり（ピークが突出してるものもあれば、ピークの周囲もゆるやかにまんべんなく分布してるものもある）
(3)放射エネルギーのエネルギー量も異なるのでは？
と。・・・（仮説ハ）

もしこちらが正しかった場合、ある素材でピーク波長における放射エネルギー高かったとしても、調理に寄与する波長内を通しての積分値で比較しないと意味がないかな、という、次の仮説が立つ事になります・・・（仮説ニ）

↓↓↓

以上の[1][2]において立てた、（仮説イ）（仮説ロ）（仮説ハ）（仮説ニ）を併せて考えると、どの調理器を選ぶかの決定打は、以下のふたつの点に集約されてくると、個人的には思うのです。


{A}それぞれの素材における、波長ごとの放射エネルギー特性、を入手する必要がある。

{B}その特性には、表面の材質だけが寄与するのか、それとも中心部まで同じ素材でないと意味がないのか、について明らかにする必要がある。


↓↓↓


・・・前置きがすごく長くなってしましましたが、そこで詳しい方へご質問です。

私の立てた（仮説イ）（仮説ロ）（仮説ハ）（仮説ニ）が概ね外れてなかった・・・という条件の下での質問になってしまいますが、

(Q1)
<i>セラミック、<ii>鋳鉄／エナメル（ガラス）、<iii>ステンレスに関して、上記{A}{B}に関する包括的な情報って、どこかで入手できるものなのでしょうか？

(Q2)そして、もし結論として<i>セラミック、<ii>鋳鉄エナメル塗装、<iii>ステンレスのうちどれが優れているかの結論に関してご存知でしたら、知見をご教示頂ければ、と。

(Q3)補足ですが、私の立てた仮説に大きく間違っている箇所がありましたら、お手数ですが簡単に訂正をお願いできれば、大変有り難く思います。


どうぞよろしくお願い申し上げます。

No.1 ベストアンサー 回答者： trytobe 回答日時： 2014/12/04 17:41

たぶん、非接触温度計＝赤外線温度計、と、熱電対のようなセンサーを付けての接触温度計、を買って、

実際の温度（接触式での温度）と、物質によって放出される赤外線の違いによる赤外線非接触温度計での温度の違いを見たほうが、てっとり早いと思います。

非接触温度計は、ご質問にあるサイトにも触れているような、「物質は熱をもっているとそれに応じた波長の遠赤外線～可視光くらいの光を放出する」という「黒体輻射」(黒体放射)という現象を使っています。

その際に、

・材質によって熱から光になって出てくる量が違う
・表面がざらざらだと、放出される方向がまっすぐとは限らず、脇にそれていくので、「温度計にはこない」が
鍋として近くの素材には結局飛んでいく」

ということが起きます。

ですから、遠赤外線などを出している(出せる)のは表面だけなので、確かに表面だけ変えれば済むうえに、その表面素材の表面仕上げ(表面粗さ)は遠赤外線調理が目的ならばロスはなく、

表面以外は丈夫な素材にしてもよいし、銅のような熱が伝わりやすい素材でコンロ調理でも加熱エネルギーをロスが少なく中身に熱を伝える(鍋内面温度＝表面素材の表面温度)という機能を持たせるなどができるとは思います(熱しやすいは冷めやすいと同じですが)。

非接触温度計 黒体放射 OR 黒体輻射 - Google 検索
http://www.google.co.jp/search?q=%E9%9D%9E%E6%8E …

この回答へのお礼

早々のご回答有り難うございます。感謝です。

なるほど、確かに被接触温度計で計ってみるのが一番てっとり早そうですね。
店の人に火をつけてもらうべくお願いしてみることにします。

ちなみになのですが、後学のためにひとつご質問させて頂ければ、と。

>・材質によって熱から光になって出てくる量が違う

の箇所に関して、もしセラミックやら、酸化金属やらに関して、放射率の一般的特性が総覧できるような読み物をご存知であれば、ご教示いただいてもよろしいでしょうか。

どうぞ宜しくお願い申し上げます。

お礼日時：2014/12/06 09:36