#2020/09/17 縦割りが生じるくらい、『行政機関』はたくさん分かれていたりします。

加熱器

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この用語のポイント

・熱エネルギーを生成する装置の総称だよ

簡単にいうと…

加熱器とは

 熱エネルギーを、他エネルギーから変換等して生成する装置

という技術要素・個体の総称です。

 

一般的にはバーナーや電熱器を指しますが、

当サイトでは熱Eを生成する装置全般を指して加熱器と呼ぶことにします。

詳しくいうと…

今日一日のあなたの行動をふりかえってみてください。

その舞台の上で、どれだけ温かさに触れたでしょうか?

電車や職場のエアコン、ポケットの中のカイロ、レストランのほかほか料理、家では蛇口から温水が出て、お風呂を沸かし、電気毛布や電気カーペットが足元を暖めてくれます。

 

工業などでも、熱は非常に重要なファクターです。

鉱物を溶かす溶鉱炉、ごみを焼く焼却炉、焼き物を焼き固める窯、金属同士を繋ぎ合わせる溶接装置、電子基板を作る際のはんだ付けなど、熱を上手く操ることで初めて成り立つ産業が数多くあります。

 

これらの熱は、地熱で温められた温泉のように、ひとりでに生じたわけではありません。

誰かが発明し、製造し、設置し、そして保守管理している加熱の装置・設備から発しています。

これら加熱器について、その種類をみてみましょう。

 

加熱の種類

加熱器は、その加熱の仕組みのちがいに応じて、次のように分類できます:

 ①直火加熱器

 ②間接加熱器

 ③摩擦加熱器

 ④化学加熱器

 ⑤電気加熱器

  -⑤-1 抵抗加熱器

  -⑤-2 誘導加熱器

  -⑤-3 誘電加熱器

  -⑤-4 アーク加熱器

  -⑤-5 放射加熱器

  -⑤-6 ヒートポンプ加熱器

 

ひとつひとつ概覧してゆきます。

 

①直火加熱器(火で温める技術)

直火加熱器は、火で物を温める加熱器です。

家庭用では焜炉(ガスコンロ)、石油ストーブ、ガス給湯器、工業用ではガスバーナーや、それを用いた高炉ボイラーなどがこのタイプです。

 

 

 

②間接加熱器(間接的に温める技術)

間接加熱器は、別の方法で加熱された物によって間接的に温める加熱器です。

温石/焼石などがこのタイプにあたります。

 

 

 

③摩擦加熱器(熱を運動から換える技術)

摩擦加熱器は、摩擦運動によって直接熱を生む、あるいは火花などを散らせて間接的に火を灯す、加熱器です。

フリント式ライターなどがこのタイプです。

 

 

 

④化学加熱器

化学加熱器は、化学反応(発熱反応)によって化学エネルギーから熱を生む加熱器です。

使い捨てカイロなどが該当します。

 

 

⑤電気加熱器(熱を電気から換える技術)

電気加熱器は、電気エネルギーから熱エネルギーを変換する加熱器です。

利用される電磁気作用の種類に応じていくつか種類が分かれます。

 ⑤-1 抵抗加熱器

抵抗加熱器は、電気抵抗の大きい伝導体に電気を通すことで熱を生じさせる電気加熱器です。

家庭用ではファンと組み合わされるヘアドライヤーや、電気コンロ、工業用では各種の炉・窯や溶接などでこのタイプが用いられます。

 

 

 ⑤-2 誘導加熱器

誘導加熱器とは、電気誘導の作用を利用して抵抗加熱を生じさせる電気加熱器です。

家庭用では電磁調理器や電気ケトル、工業用では各種の炉・窯や溶接などでこのタイプが用いられます。

 

 

 ⑤-3 誘電加熱器

誘電加熱器は、電磁波の高周波作用により、対象物中の分子を強制運動させ熱を生じさせる電気加熱器です。

家庭用では電子レンジが、工業用では溶接などでこのタイプが用いられます。

 

 

 ⑤-4 アーク加熱器

アーク加熱器は、電弧(アーク)放電現象を利用して高熱を生じさせる電気加熱器です。

主に工業用で、アーク溶接装置や電気炉などで用いられます。

 

 ⑤-5 放射加熱器

放射加熱器は、電気抵抗の際に放射される赤外線によって人や物を温める加熱器です。

家庭用では電気ストーブや七輪などがこのタイプにあたります。

 

 

 

 ⑤-6 ヒートポンプ加熱器

ヒートポンプ加熱器は、熱媒と呼ばれる特殊な物質を、装置内/外を巡るパイプ内で電気駆動装置により循環させます。

そして一方の空間で吸熱した熱を他方の空間へ排熱することで、熱をポンプのように汲み上げることのできる電気加熱器です。

熱力学の理論サイクルとしては、逆カルノーサイクルに準じています。

エアコン、エコキュート(電気給湯器の一種)などがこのタイプです。

 

以上で概覧したように、加熱器は、直火・間接熱・運動(摩擦)エネルギー・化学エネルギー(発熱反応)、そして電気エネルギー(抵抗熱・電磁誘導・電磁波・アーク放電・赤外線輻射・熱力学サイクル)など、多くのエネルギー、自然現象、工学サイクルを利用しながら、今日もわたしたちを暖め、鉱物を溶かし、器を焼き上げているのでした。

 

・加熱器とは、熱エネルギーを生成する装置の総称だよ
・直火・間接熱・運動(摩擦)エネルギー・化学エネルギー(発熱反応)、電気エネルギーなどを利用して熱を生じさせるよ
・わたしたちの日常生活・産業活動になくてはならない装置ばかりだよ
 

さらに知りたいなら…

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この熱交換器の分野は驚くほど関連書籍が少ないのですが、数少ない解説書のひとつです。

ハンドブックではありますが、空気調和について、その思想、熱負荷計算、空気調和計算、熱源装置(熱交換器や冷凍機など)、自動制御方法など、500ページ近くに渡って広く知ることができます。目次はこちらのサイトをご覧ください。

トコトンやさしい 溶接の本(2009年)
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溶接について、その工作例にはじまり、さまざまな溶接方法(装置)、溶接材料、溶接設計など、わかりやすいイラストつきで幅広く学べる1冊です。

「とりあえず溶接についておおまかに知りたい!」という方におススメです。

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レンジやIHクッキングヒーター、冷蔵やエアコン、洗濯機やテレビなど、およそ60種類におよび家電について、それぞれ4ページ程度で解説するイラストつきの1冊です。

個々の製品は詳しくないですが、「概要だけでもいいから家電のことを幅広く知りたい!」という方向けです。

 

つまり…

加熱器とは

 さまざまな自然現象や工学サイクルを利用して、熱エネルギーを他エネルギーから変換し生成する装置

という技術要素・個体の総称なわけです。

 

わしらがいま居る建物も、その骨組みである鉄骨は、もともと鉄鉱石じゃったのが溶鉱炉を通して鉄に純化され、成形と溶接を通して建物を支えておるのじゃ。
熱はたんにわしらを暖めるだけじゃなく、物の加工そのものを司っておる。料理はその代表じゃな。

歴史のツボっぽくいうと…

  • 旧石器時代~新石器時代
    焼石による料理
    焼石プレートを使ったパンがつくられる。

  • 紀元前1世紀頃
    世界で最初期の高炉
    中国で前漢時代に高炉がつくられる。

  • 12世紀頃
    温石の利用
    日本で平安時代に、温石が用いられはじめる。

  • 12~14世紀頃
    西洋で最初期の高炉

    西洋で最初期の高炉がスウェーデンでつくられる。

    以降、製鉄地域で、熱源になる木炭の不足が深刻化する。

  • 17世紀
    フリント式銃の発明
    ヨーロッパでフリントロック式のマスケット銃が発明される。

  • 1709年
    コークスの研究

    イギリスの製鉄業者エイブラハム・ダービー1世が

    そのままでは不純物の多かった石炭を蒸し焼きにすることでコークスをつくり、

    以降、コークスが高炉の新たな熱源になる。

  • 1772年
    フリント式点火器の発明

    日本の発明家平賀源内が、

    フリントロック式銃の点火装置に似た、刻み煙草用点火器を発明する。

  • 1800年
    電弧放電の発見
    イギリスの化学者ハンフリー・デービーが

    瞬間的な電弧放電の現象を発見する

  • 1802年
    持続的な電弧放電
    ロシアの物理学者ヴァシーリー・ウラジーミル・ペトロフが

    持続的な電弧放電の現象を発見する

  • 1854年
    日本で最初期の高炉
    日本初の近代高炉が、薩摩藩の集成館事業により鹿児島市に建設される。

  • 明治時代
    カイロ灰の利用
    日本で、炭粉を携帯容器内で燃焼反応させるカイロ灰が利用される

  • 1881年
    アーク溶接の開発①
    フランスで発明家ニコライ・ベナルドスがアーク溶接法を実演する

  • 1881年
    アーク溶接の開発②
    フランスの発明家オーギュスト・ド・メリタンスが

    電池の鉛板の接合に炭素アーク熱を利用する

  • 1890年
    シート型ヘアドライヤー
    フランスの美容師アレクサンダー・ゴッドフロイが

    自身の美容院用にガスストーブ式シート型ヘアドライヤーを発明する。

  • 1900年代
    電磁調理器の特許取得
  • 1903年
    フリント石の改良

    オーストリアの化学者カール・ヴェルスバッハが

    セリウム70%鉄30%の高効率フリント石(フェロセリウム)の特許を取得する。

  • 1905年
    ニクロム線の開発
    アメリカの技術者アルバート・マーシュが

    ニッケルとクロムの合金で電気抵抗・耐熱性の高い、ニクロム線を開発する

  • 1911年
    ヘアドライヤーの特許
    アメリカの発明家ガブリエル・カザンジアンが

    送風式ドライヤーの特許を取得する。

  • 1913年
    フリント式ライターの販売
    アメリカのロンソン社が、現代のライターの原形となるものを販売する。

  • 1915年頃
    ヘアドライヤーが一般販売

    アメリカのNational Stamping & Electricworks社が

    一般消費者向けのヘアードライヤーを販売。過熱・漏電等が問題化する。

  • 1923年
    ベンジンカイロの利用
    日本の実業家 的場仁市が、白金の触媒作用により気化したベンジンをゆっくり酸化・発熱させるベンジンカイロを開発する

  • 1933年
    オイルライターの販売

    アメリカのジョージ・ブレイスデル社がオイルライター(ジッポー)を販売する。

  • 1945年
    電子レンジの発明

    アメリカの軍需メーカー、レイセオン社の技術者パーシー・スペンサーが

    マグネトロンを利用した電子レンジを発明、特許を取得する。

  • 1947年
    電子レンジの発売
    レイセオン社が電子レンジを一般販売する。当時は高さ1.8m、重さ340kg、消費電力3000W。他社メーカーもこれに参入。
  • 1950年代
    電磁調理器のデモ展示
    アメリカのジェネラル・モーターズ社が電磁調理器を展示する
  • 1959年
    日本で国産電子レンジ開発
    東京芝浦電気(現東芝)が電子レンジを開発する。
  • 1971年
    電磁調理器の販売
    アメリカのウエスティングハウス・エレクトリック社が電磁調理器Cool Top 2 Induction rangesを販売する
  • 1970年
    電子レンジ搭載自販機
    日本万国博覧会の周辺で、電子レンジを搭載したハンバーガー自動販売機が登場、話題を集める。
  • 1975~76年
    批判的まなざし

    雑誌『暮らしの手帳』が特集「電子レンジ―この奇妙にして愚劣なる商品」を掲載、酷評する。

  • 1975年
    使い捨てカイロの開発
    日本の旭化成社が、アメリカ陸軍が使用していたフットウォーマーを参考に、鉄粉を酸化反応させた熱を利用する使い捨てカイロを開発、鍼灸院などで販売される

  • 1978年
    使い捨てカイロの普及
    日本のロッテ電子工業社が日本純水素社と共同開発した使い捨てカイロ「ホカロン」が販売され、全国に普及する

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