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加熱の科学: 電気抵抗発熱体の種類

Aすべての電気スペースヒーターの心臓部は発熱体です。ヒーターがどんなに大きくても、輻射熱であろうと、オイルで満たされたものであろうと、ファンによる強制であろうと、内部のどこかに電気を熱に変換する役割を担う発熱体があります。

S時々、保護グリルを通して発熱体が赤く光っているのが見えることがあります。また、金属やプラスチックのケーシングで保護されて内部に隠されている場合もありますが、それでも熱を排出しています。発熱体の素材とその設計は、ヒーターがどの程度機能するか、またどのくらい長く機能し続けるかに直接影響します。

抵抗線

Bこれまでのところ、発熱体に最も一般的に使用されている材料は、一般に抵抗線と呼ばれる金属線またはリボンです。これらは、器具の構成に応じて、しっかりとコイル状に巻くことも、平らなストリップとして使用することもできます。ワイヤーが長ければ長いほど、より多くの熱が発生します。

T特殊な用途にはさまざま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使用される最も人気のある製品です。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、優れた発熱体となります。

  1. 比較的高い抵抗
  2. 加工も形も作りやすい
  3. 空気中で酸化・劣化しないので長持ちします。
  4. 加熱してもあまり膨張しない
  5. 約 2550°F (1400°C) の高融点

O発熱体によく見られる合金には、カンタル (FeCrAl) や白銅 (CuNi) などがありますが、これらは暖房器具に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最近ではセラミック発熱体の人気が高まっています。これらは、金属が PTC セラミック プレートに置き換えられることを除いて、抵抗線と同じ電気抵抗率の原理の下で動作します。

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っているため、この名前が付けられています。これは、加熱すると抵抗が増加することを意味します。この自己制限特性は自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、事前に定義した温度に達すると停滞します。温度が上昇すると抵抗が増加し、発熱量が減少します。これにより、電力変動のない均一な加熱が実現されます。

Tセラミックヒーターには次のような利点があります。

  1. 素早いウォームアップ
  2. 低い表面温度、火災の危険性の低減
  3. 長寿命
  4. 自己調整機能

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に配列され、ファンの助けを借りずにヒーターから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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放射または赤外線加熱ランプ

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(白熱)すると光出力が増加するように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に包まれており、酸化を防ぐために不活性ガスが充填されるか、空気が排気されます。

Iスペースヒーターの場合、加熱ランプのフィラメントは通常、ニクロム、最大出力未満でエネルギーが供給されるため、フィラメントは可視光の代わりに赤外線を放射します。さらに、放出される可視光の量を減らすために、石英の外装は赤く着色されていることがよくあります(そうしないと目が痛くなります)。加熱要素は通常、熱を単一方向に導く反射板によって裏打ちされています。

T輻射熱ランプの利点は次のとおりです。

  1. 加熱時間なしですぐに暖かく感じます
  2. ファンを必要としない熱風がないため、静かに動作します。
  3. 加熱された空気が放散するオープンエリアや屋外にスポット暖房を提供します。

Nヒーターの発熱体の種類に関係なく、電気抵抗ヒーターの効率はほぼ 100% であるという利点があります。つまり、抵抗器に入るすべての電気は空間の熱に変換されます。これは、特に請求書の支払いの際には、誰もが認めるメリットです。

 


投稿時間: 2021 年 12 月 29 日