今回は令和4年度下期 機械科目 A問題12を解説します。抵抗加熱・アーク加熱・赤外加熱・誘電加熱・誘導加熱という5つの電気加熱方式に関する記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。★誘導加熱の被加熱物を「強磁性体」に限定する点は電気加熱13の穴埋め問題とも関連する論点です。
誘導加熱は交番磁界中に置かれた導電性物質に生じる渦電流によるジュール熱で加熱する方式です。強磁性体に限らず銅やアルミなどの非磁性金属もIHで加熱できるため、「強磁性体中の渦電流」に限定する記述は誤りです。
令和4年度下期 機械科目 A問題12：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和4年度下期 第三種電気主任技術者試験」機械科目 A問題12
電験3種 機械科目 【電気加熱】 令和4年度下期 A問題12
電気加熱に関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ．
（1）抵抗加熱は，電流によるジュール熱を利用して加熱するものである．
（2）アーク加熱は，アーク放電によって生じる熱を利用するもので，直接加熱方式と間接加熱方式がある．
（3）赤外加熱において，遠赤外ヒータの最大放射束の波長は，赤外電球の最大放射束の波長より長い．
（4）誘電加熱は，交番電界中におかれた誘電体中に生じる誘電損により加熱するものである．
（5）誘導加熱は，印加磁界中におかれた強磁性体中の渦電流によって生じるジュール熱（渦電流損）により加熱するものである．
（1）抵抗加熱は，電流によるジュール熱を利用して加熱するものである。
（2）アーク加熱は，アーク放電によって生じる熱を利用するもので，直接加熱方式と間接加熱方式がある。
（3）赤外加熱において，遠赤外ヒータの最大放射束の波長は，赤外電球の最大放射束の波長より長い。
（4）誘電加熱は，交番電界中におかれた誘電体中に生じる誘電損により加熱するものである。
（5）誘導加熱は，印加磁界中におかれた強磁性体中の渦電流によって生じるジュール熱（渦電流損）により加熱するものである。
誤りは(5)：誘導加熱は強磁性体に限らない
「強磁性体中の渦電流」と限定しているのが誤り——渦電流は導電性のある物質すべてに流れます。
| 被加熱物 | 導電性 | 磁性 | 誘導加熱 |
| 鉄 | あり | ★強磁性 | ★よく加熱される |
| ステンレス（非磁性） | あり | ほぼなし | ★加熱できる |
| アルミ・銅 | あり | なし | ★加熱できる（効率は低い） |
| ガラス・木材 | なし | なし | ✕ 加熱できない |
必要なのは「電気を通すこと」だけ——磁性があると効率が上がるにすぎません。鉄はヒステリシス損も加わるので、とくによく発熱するのです。
実際、オールメタル対応のIH調理器ならアルミ鍋も使えます——周波数を上げるなどの工夫で対応しているのです。「強磁性体でなければ不可能」ではないことの実例になります。
(1)〜(4) が正しい理由
(1)(2) 直接方式と間接方式
抵抗加熱もアーク加熱も、直接と間接の2方式があります——被加熱物そのものに通電するかどうかの違いです。
| 直接方式 | 間接方式 | |
| 抵抗加熱 | ★被加熱物に直接通電 | 発熱体から放射・伝導で伝える |
| アーク加熱 | ★被加熱物とのあいだにアークを飛ばす | 電極間のアークの熱を伝える |
| 例 | 製鋼用アーク炉、抵抗溶接 | 電熱線の電気炉 |
直接方式は熱が被加熱物の中で生じるので効率がよい——間接方式は温度分布を均一にしやすいという長所があります。どちらも実在するので、(1)(2)は正しい記述です。
(3) 遠赤外と赤外電球の波長
物体の温度が高いほど、放射のピーク波長は短くなります——ウィーンの変位則です。
| 光源 | 表面温度の目安 | ピーク波長 | 区分 |
| 赤外電球 | 約2,500 K | ★約1.2 µm | 近赤外 |
| ★遠赤外ヒータ | 約700 K | ★約4.1 µm | ★遠赤外 |
温度が低いほど波長が長い——だから遠赤外ヒータのほうがピーク波長が長いのです。(3)は正しい記述になります。
遠赤外線は物の表面で吸収されやすい——塗装の乾燥や食品の焼成に向いています。近赤外線は少し内部まで入るという違いがあります。
(4) 誘電加熱
「交番電界」「誘電体」「誘電損」——3語がそろっているので正しい記述です。誘導加熱と1文字違いですが、内容は完全に別物です。
⚠️ よくある間違い
(5)を正しいと判断してしまう——「IH は鉄の鍋しか使えない」という思い込みが原因でしょう。
確かに家庭用IH では鉄・ステンレスが推奨されますが、それは効率の問題——原理として不可能なわけではありません。
渦電流はファラデーの電磁誘導の法則で生じます——そこに磁性は関係しないのです。磁性は「磁束が集まりやすい」という効率の話にすぎません。
用語を狭く限定する記述は疑ってかかる——正誤判定問題の定石です。
⏱️ 本番での進め方
①(5)★誘導加熱の対象は「導電性物質」。強磁性体に限らない。
②(3) ウィーンの変位則。温度が低いほど波長が長い。
③(1)(2) 直接方式と間接方式はどちらも実在する。
④★「〜に限る」という限定表現は疑う。
💡 覚え方
「渦電流は電気を通せば流れる」——磁性は効率の話であって、条件ではありません。そして「温度が低いほど波長は長い」——λmax＝2898/T で確かめられます。
誘導加熱の詳細は平成24年度 A問題12（電気加熱：誘導加熱の原理と表皮効果）、誘電加熱は平成27年度 A問題13（電気ストーブの熱伝達と誘電加熱）にあります。
正誤判定で「限定表現」を見抜く
本問の(5)は「強磁性体」と限定したことで誤りになりました——この型は繰り返し出題されます。
| 表現 | 注意度 | 例 |
| ★〜に限る／〜だけ | ★高い | 「強磁性体中の渦電流」（本問） |
| ★必ず／常に | 高い | 例外がないか確認 |
| 〜がある／〜される | 低い | 「直接方式と間接方式がある」 |
範囲を狭める表現は、例外があれば誤りになります——逆に「〜がある」という緩い表現は正しいことが多いのです。
本問の(1)(2)(4)はいずれも定義をそのまま述べたもの——読み飛ばしても構いません。(3)と(5)のように、比較や限定を含む記述に時間を使うのが効率的です。
赤外線の区分
| 区分 | 波長 | 特徴 |
| 近赤外 | 0.8〜2.5 µm | ★やや内部まで届く |
| 中赤外 | 2.5〜4 µm | — |
| ★遠赤外 | 4〜1000 µm | ★表面で吸収される |
可視光の赤（0.78 µm）より長い波長が赤外線——その中でも長いほうが遠赤外です。「遠い」は波長が可視光から遠いという意味だと考えると覚えやすいでしょう。
5方式の使い分け
それぞれ得意な用途があります——どんな場面で選ばれるかを知っておくと記憶に残ります。
| 方式 | 到達温度 | 代表的な用途 |
| 抵抗加熱 | 〜1,000 ℃ | 電気炉、電気ストーブ |
| ★アーク加熱 | ★3,000 ℃以上 | ★製鋼、溶接 |
| 赤外加熱 | 表面のみ | 塗装の乾燥、食品 |
| 誘電加熱 | 〜100 ℃程度 | ★食品、木材乾燥 |
| 誘導加熱 | 金属の融点まで | ★焼入れ、溶解、IH |
アーク加熱がとくに高温——放電そのものが数千℃になります。鉄を溶かす製鋼用アーク炉が代表例です。
誘電加熱は逆に低温——水の沸点を超えると水分が飛んで発熱しなくなるからです。「加熱しすぎない」という性質が、食品や木材に向いているとも言えます。
用途から方式を逆引きできるようにしておくと、正誤判定でも記述の妥当性が判断しやすくなります。
加熱方式の「直接」と「間接」
(1)(2)に出てくる直接方式・間接方式——抵抗加熱とアーク加熱に共通する分類です。
| 方式 | 直接 | 間接 |
| 抵抗加熱 | ★被加熱物そのものに通電 | 発熱体の熱を放射・伝導で伝える |
| アーク加熱 | ★被加熱物を電極の一方にする | 電極間のアークの熱を伝える |
直接方式のほうが効率がよい——熱が被加熱物の中で発生するからです。間接方式は途中で逃げる熱があるぶん効率が落ちます。
その代わり間接方式は、被加熱物を選ばない——絶縁物でも加熱できます。直接方式は電気を通すものにしか使えません。
誘導加熱も広い意味では直接方式——被加熱物の中で渦電流が発熱するからです。誘電加熱も同様に、被加熱物自身が発熱します。「どこで熱が生まれるか」で分類すると、5方式が整理できます。
まとめ
| (1)〜(4) | 正しい記述 |
| (5) | 「強磁性体中の渦電流」に限定する点が誤り |
| 答え | (5) |
▼あわせて解きたい関連問題
・誘導加熱の原理と表皮効果・電流浸透深さの穴埋め問題：【機械】平成24年度A問題12
・誘導加熱の記述の正誤判定と渦電流の原理図解説：【機械】令和5年度下期A問題12
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