加熱原理によりいくつかの方法があります。ここでは、電気を利用して加熱する方法を述べます。抵抗体に電流を流し、 ジュール熱を生じさせる方法。例:トースター、アイロンコイルに交流電気を流して磁束を利用し、加熱物内に反対向きに電気(うず電流)を生じさせ、加熱物自体の抵抗 とでジュール熱を生じさせる方法。 (例:IH調理器)
異なる電極間でアークを生じさせ、そのアークの放射熱により加熱する方法。 (例:電気溶接)
絶縁物 (電気を通さない物)を加熱する場合には、絶縁物を挟むように両側に電極を取り付けて電気を流し絶縁物内部で発熱する方法(誘電加熱といいます)。 主に工業用で使用されます。
また、電子レンジの様に、電磁波により加熱物の内部より熱を生じさせる方法もあります。
平易に加熱する方法としては、 上記の抵抗体に電気を流して加熱する方法が一般的です。温度の制御方法もいろいろ考えだされています。
それらは、抵抗体による加熱の場合熱や電気から絶縁する方法で、 電熱をいくつかの種類に分けることが出来ます。抵抗体には、一般的に知られているニクロム線があります。このニクロム線を絶縁物で保護し、ジュール熱を外部に取り出す様に するため、主に次のような物があります。
・マイカヒーター
マイカ(雲母とも言います)は、熱や電気の絶縁に優れている物でこれを利用したヒーターです。
(例)アイロン、ポップアップトースターなど
・ラバーヒーター
ラバー(主にシリコン樹脂製のゴムを利用)の中にニクロム線が入っているヒーターです。
(例)電気毛布、水道管の凍結防止用ヒーターなど
・フィルムヒーター
高温に耐えるフィルム樹脂でニクロム線を挟み込んだヒーターです。
(例)目に触れることがありませんが、床暖房、融雪用など
・シーズヒーター
これは、金属の管の中にニクロム線と絶縁物が入ったヒーターです。
(例)投げ込みヒーター、ホットプレートなど
・ドライヤーヒーター
ニクロム線に風を送り、空気を加熱して暖かい空気を利用するヒーターです。
(例)ヘアードライヤー、布団乾燥機など
・セラミックスヒーター
セラミックスの中にニクロム線が入った物と、セラミックス自体に抵抗を持たせる様に加工を施した物があります。
これ以外にも多種にわたり開発が行われています。実際に使用される場面では、上記のヒーターを使用形態に合わせて製作されています。弊社では、上記ヒーターの内、マイカヒーター、ラバーヒーター、ドライヤーヒーターを主に取り扱っております。
各種ヒーター比較表(面状ヒーター)
シリコンラバー ヒーター |
マイカヒーター |
ポリイミド フィルムヒーター |
|
耐熱温度 | 250℃ | 600℃ | 300℃ |
---|---|---|---|
許容ワット密度 | 1.2W/cm2 *1 | 6.0W/cm2 *1 | 3.0W/cm2 *1 |
製作可能寸法 | 300×450mm以下 | 500×700mm以下 | φ320/□320mm以下 |
厚み | 1.6mm *2 | 1.0mm *2 | 0.2mm *2 |
絶縁抵抗 | DC500Vメガーにて 100MΩ以上 |
DC500Vメガーにて 100MΩ以上 |
DC500Vメガーにて 100MΩ以上 |
絶縁耐圧 (漏洩電流10mA以下) |
AC1500V/1min. | AC1500V/1min. | AC1500V/1min. |
絶縁構成 | ガラスクロス入り 耐熱シリコンコート |
集成マイカ (軟質/硬質) |
ポリイミド フィルム |
発熱体 | ニクロム他 *3 | ニクロム他 *3 | ニクロム他 *3 |
*1 お客様のご使用条件によって異なります。 *2 発熱体の厚みにより前後致します。 *3 使用温度・ワッテージによりニクロム以外の発熱体も使用します。 |
物性比較表
シリコンラバー | 集成マイカ | ポリイミドフィルム | |
密度 | 1.5 | 2.05 | 1.42 |
---|---|---|---|
引張強度 | 6.8 MPa | - | - |
伸び | 250% | - | - |
加熱減量 | - | 0.18% | - |
比熱 | 1318J/kgC | 871J/kgC *1 | 1092J/kgC |
熱伝導 | 0.293W/mK | 0.22W/mK | 0.178W/mK |
体積抵抗率 | 5×1015Ωcm | - | 1014Ωcm |
誘電率 | 3.5 | 3.8 | 3.5 |
誘電正接 | 0.70% | 0.70% *2 | - |
備考 | 厚み0.5mmに対して 後加硫150℃1時間の物 |
厚み0.5mmに対して *1:天然マイカ *2:硬質タイプ |
厚み0.0254mmに対して |