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加熱の科学:電気抵抗加熱素子の種類

Aあらゆる電気暖房器具の心臓部は発熱体です。暖房器具の大きさ、輻射式、オイル式、ファン式など、どんなに大きくても、内部のどこかに発熱体があり、電気を熱に変換する役割を果たしています。

S保護グリル越しに赤熱した発熱体が見える場合もありますが、金属やプラスチックのケースに覆われて内部に隠れている場合もあります。それでも、発熱体は熱を放出し続けています。発熱体の素材と設計は、ヒーターの性能と寿命に直接影響します。

抵抗線

Bこれまでのところ、発熱体として最も一般的に使用されている材料は、一般的に抵抗線と呼ばれる金属線またはリボンです。これらは、機器の構成に応じて、きつく巻かれた状態、または平らな帯状の状態で使用されます。線が長いほど、発生する熱量は大きくなります。

T特殊な用途には様々な合金が使用されていますが、ニクロムスペースヒーターやその他の小型家電製品に最もよく使用されています。ニクロム 80/20 は、ニッケル 80% とクロム 20% の合金です。これらの特性により、この製品は優れた加熱要素となります。

  1. 比較的高い抵抗
  2. 作業や成形が簡単
  3. 空気中で酸化したり劣化したりしないので長持ちします
  4. 熱くなってもあまり膨張しない
  5. 融点は約2550°F(1400°C)と高い

O発熱体によく使われる合金にはカンタル (FeCrAl) や白銅 (CuNi) などがありますが、これらはスペースヒーターでは一般的に使用されていません。

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セラミックヒーター

R最近、セラミック発熱体の人気が高まっています。抵抗線と同じ電気抵抗の原理で動作しますが、金属の代わりにPTCセラミックプレートが使用されています。

PTCセラミック(通常はチタン酸バリウム、BaTiO3)は、正の熱抵抗係数を持つことからその名が付けられました。つまり、加熱すると抵抗が増加するということです。この自己制御特性は天然のサーモスタットとして機能します。セラミック材料は急速に加熱しますが、設定温度に達すると一定温度になります。温度が上昇すると抵抗が増加し、結果として熱出力が低下します。これにより、出力変動のない均一な加熱が実現します。

Tセラミックヒーターの利点は次のとおりです。

  1. 素早いウォームアップ
  2. 表面温度が低く、火災リスクが低減
  3. 長寿
  4. 自己調節機能

Iほとんどのスペースヒーターでは、セラミックパネルがハニカム構造で配列され、ファンの助けを借りて、または借りずにヒーターの熱を空気中に導くアルミニウムバッフルに取り付けられています。

 

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放射または赤外線ヒートランプ

T電球のフィラメントは抵抗線として機能しますが、加熱すると光出力(つまり白熱)が増加するため、タングステンで作られています。高温のフィラメントはガラスまたは石英で覆われており、酸化を防ぐため、不活性ガスが充填されているか、空気が抜かれています。

Iスペースヒーターの場合、ヒートランプのフィラメントは通常ニクロム最大出力よりも低い電力でエネルギーが供給されるため、フィラメントは可視光ではなく赤外線を放射します。さらに、石英被覆は可視光の量を減らすために赤く着色されることがよくあります(そうでなければ目に負担がかかります)。発熱体は通常、熱を一方向に向ける反射板で覆われています。

T輻射熱ランプの利点は次のとおりです。

  1. 加熱時間がなく、すぐに暖かくなります
  2. ファンを必要としない熱風がないので静かに動作します
  3. 熱気が拡散する屋外やオープンスペースにスポット暖房を設置する

Nヒーターの種類に関わらず、共通する利点が一つあります。それは、電気抵抗ヒーターはほぼ100%の効率を誇ることです。つまり、抵抗器に流れ込む電気はすべて熱に変換され、空間を暖めます。これは誰にとっても嬉しいメリットであり、特に電気代の支払いを考えるとなおさらです。

 


投稿日時: 2021年12月29日