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工業用ヒーターの種類と選び方

工業用ヒーター/産業用ヒーターは、様々なジャンルの生産現場や製造装置/ラインにおいて欠かせない存在です。気体・液体・固体(金属)の加熱などに使われ、熱伝導率の高い金属製の板や容器などの被加熱対象物を電熱させ、パイプやノズル、パネル等を温めます。対象物や用途、シーン(使用環境)などの条件に合わせ様々な種類のヒーターがあります。

工業用ヒーターで加熱する対象物

工業用ヒーターには、電気エネルギーを使う加熱方式には、「電磁波」「誘導」「抵抗」「アーク」がありますが、ヒート&テクノロジー製の工業用ヒーターは、熱伝導体(銅・鋼・ステンレス・アルミニウムなど)に対して電気を流して加熱させる「抵抗加熱方式」を採用しています。
工業用ヒーターで加熱する被対象物は、「気体(空気)」「液体(水、油など)」「固体(金属)」があり、ヒーターの発熱体(発熱部)がそれらの被対象物を温めることで最良の熱エネルギーを作り出します。
抵抗加熱方式

電熱ヒーターのしくみ

工業用ヒーターでもっとも普及をしている「シーズヒーター」を例に、電熱の仕組みをご紹介します。
シーズヒーターは、自由に曲げ加工が可能なため、「鋳込みヒーター」などの内部熱源ユニットとしても利用されています。シース材は、銅や鋼、ステンレス、アルミが使われ、使用条件に応じて選択が可能です。
シーズヒーターは、円筒形外装ケース「メタルシール」の中心に銅や鋼などの「金属パイプ」とコイル状の「発熱線」が仕込まれています。メタルシール内には、電気断絶材として粉末化した「酸化マグネシウム」を高圧圧縮して充填されています。ターミナル端子から通電されることで、発熱線が熱エネルギーを持ち、酸化マグネシウムを介してメタルシースへ熱伝導します。
抵抗加熱方式シーズヒーターの断面構造図。金属製のシース内には、酸化マグネシウムが高圧圧縮で充填されている
シーズヒーターの断面構造図。金属製のシース内には、酸化マグネシウムが高圧圧縮で充填されている

当社が取り扱うヒーターに関する技術情報

ヒーターを扱うにあたって、知っておくべき用語や計算式についてわかりやすくご説明します。

電力

電気による単位時間あたりの仕事率のこと。

ジュール熱

電気抵抗R(Ωオーム)の抵抗体に電流I(Aアンペア)をt秒間連続して流した際に、抵抗体内に発する熱量Q(Jジュール)を示す式。

熱量の単位

水1gを1℃上昇させる熱量を1(Calカロリー)で表す。
また、キロカロリー(kcal)、キロワット(kw)時でも表す。

オームの法則

抵抗R(Ω オーム)の抵抗体に電圧E(Vボルト)をかけると、電流I(Aアンペア)が流れる。

直列接続の合成抵抗

直列接続されている各抵抗に流れる電流は同じ。各抵抗の電圧降下をV₁,V₂,V₃と定義し、そこに流れる電流をI(A)とすると、以下の式となる。

図のAD間の電圧V(V)は、各抵抗の電圧降下の和となる。その数式は、以下のとおり。

並列接続の合成抵抗

抵抗R(Ω 抵抗R₁,R₂,R₃……Rn(Ω)のものを全部並列に接続した際の合成抵抗R(Ω)は、以下の式となる。

三相交流回路

線電圧E(V)の平衡三相交流回路にデルタ(Δ)またはスター(Y)結線した場合の電圧、電流、電力を表すと以下のようになる。

電力と熱量について

電気は、一般的に電力単位として[kw(キロワット)]を使う。電力を表すには、[kWh(キロワットアワー)]を用いる。
例えば、出力10kWhの電熱器を1時間稼働させると、そのエネルギーは10kWhとなる。また、1kWhの電熱器を10時間稼働させた場合も10kWhとなる。
ちなみに、kWhを[kcal]に直すと、1kWh=860kcalとなる。

熱容量(kW)算出方式について

大気中に置かれた物体面からの熱損失について

大気中に放置された面から自然対流により失われる熱量Qは、面の寸法、形状、温度などに影響され、以下の式で表す。

参照グラフ

工業用ヒーターを長期間使うためのコツ
定期メンテナンスについて

ヒート&テクノロジー製の工業用ヒーター/産業用ヒーターは、長期間にわたり安定して使い続けられるように設計・製造、品質管理を徹底しています。基本的には、「メンテナンスフリー」でお使いできますが、より安全、長期的に工業用ヒーター/産業用ヒーターを使っていただくため、定期メンテナンスにも対応可能です。

もしも、工業用ヒーター製品の不調や異常などが発生した場合は、現場まで迅速に訪問させていただき、製品の様子を確認させていただきます。

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