熱の実験室-新館
第35回 遠赤外線ヒーターと空焼きヒーターの比較試験
5ブロックの実験メンバーが交代で担当します
実験実施: 2015年3月、 実験担当: 第1ブロック

 1. 目的

 遠赤外線ヒーターは加熱、乾燥など様々な業界でその熱源として広く使用されている。その熱エネルギーの多くは、放射エネルギーとして直接電磁波の形で被加熱物に吸収される。赤外線の波長はおよそ0.8μm~1000μmとされているが、波長によってさらに区別され、一般的におよそ5μm~1000μmの電磁波を遠赤外線という。また、遠赤外線は、物体に吸収されて加熱効果を発揮し、熱源の放射率、および被加熱物の吸収率、並びに電磁波の波長によって吸収されやすさに差がある。
 弊社の遠赤外線ヒーターは耐熱鋼のシーズヒーターのシース表面に遠赤外線をバランスよく放射するハイレックスコーティングを施してあり、コーティングが施されていないヒーターよりもヒーター表面の放射率が増加する特性がある。そこでハイレックスコーティングの施された遠赤外線ヒーターと施されていないシーズヒーター(空焼きヒーター)による加熱試験を行い、被加熱物の温度上昇の違いと放射率の違いを確認する。

 2. 試験

  2-1. 試験品

(1) 熱源:遠赤外線ストーブ(縦型ストーブ)HIE3146
  • 定格:三相200V4.6kW
  • ヒーター:遠赤外線ヒーター(ハイレックスヒーター)
  • シース材質:NCF800
  • 表面処理:ハイレックスコーティング
  • 試験品合成抵抗: R-S:17.5Ω  R-T:17.5Ω  S-T:17.5Ω

図1 遠赤外線ヒーターの表面

図2 ヒーター結線:スター結線
(2) 熱源:縦型ストーブHIE3146のヒーターを空焼きヒーターに変更したもの
  • 定格:三相200V4.6kW
  • ヒーター:空焼きヒーター
  • シース材質:NCF800
  • 表面処理:無し(1000℃加熱による酸化表面)
  • 試験品合成抵抗: R-S:17.8Ω  R-T:17.8Ω  S-T:17.8Ω

図3 空焼きヒーターの表面

図4 ヒーター結線:スター結線
(3) 温度センサー:デュープレックス熱電対(Kタイプ) φ0.32 (11本使用)
(4) 温度計測器:データロガー LR8400
(5) 電圧調整器:スライドトランス RTC50ESP(0~240V)
(6) 被加熱物:シリコーンゴムシート SR-50(2mm×1030mm×1030mm)
(7) 表面温度計:HIOKI 3446

図5 縦型ストーブHIE3146

  2-2. 試験方法

  • シリコーンゴムシートの表面に熱電対を9本、縦型ストーブの外郭に2本を貼り付け、各点の温度(計11点)、および周囲温度を計測する。熱電対を貼り付けた場所を図6に示す。
  • 縦型ストーブでシリコーンゴムシートを加熱する。この時、スライドトランスにてストーブの発熱量を4.6kWとなるよう調整する。
  • 縦型ストーブとシリコーンゴムシートの距離を0.5m、1m、2mとし、各距離において縦型ストーブにてシリコーンゴムシートを加熱し、各点の温度を計測する。(図7参照) 同時に安定時のヒーター表面温度を表面温度計にて測定する。
  • 縦型ストーブのヒーターを空焼きヒーターに入れ替えて、同じ試験を行う。
  • 両試験の結果を比較する。

図6 熱電対を貼り付けた場所 

図7 熱源と被加熱物の位置