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ナショナル電熱株式会社

カートリッジヒーター（より良く使用するためのアドバイス）【2】

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ヒーター/クーラー/チラー コイル/トランス 電子/半導体材料

ヒーターをより良く使用するために

ヒーターをより良く使用する為にどのような点に注意すべきかを、ヒーターの中で製造方法や使用方法が難しいカートリッジヒーターについて述べます。

【ヒーターの寿命】
【熱の伝達】
【ヒーター自身の寿命】

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ナショナル電熱株式会社

【所在地】〒342-0015埼玉県吉川市中井2-11-2

【電話番号】048-981-0240 【FAX番号】048-981-0349

【URL】http://www.national-eh.co.jp

種類と構造 ヒーターの寿命 熱の伝達 ヒーター自身の寿命
クリアランス ヒーターの配列
カートリッジヒーターの断線 不適正な使用方法

ヒーターの寿命
ヒーターには絶対という言葉はありません。使用方法によって寿命の長短が決まります。
製造上のミスによる断線は2～3日で生じ、遅くとも一週間以内です。それ以上で生じた場合は指示容量が高すぎるか、使用方法が適切でないことが挙げられます。
特に高温、真空、放射等過酷な条件下では注意が必要です。
また、低温とはいえヒーター配列やクリアランス等を無視すると寿命は短くなります。
桃山時代の焼物に志野焼があります。釉の志野長石は1300℃ぐらいで溶けますが、桃山時代は窯の効率が悪く、5～6日ぐらいの日数をかけて釉の志野長石を溶かします。この時の窯内の温度は 1150℃ぐらいです。温度が低くとも長時間かけると高温と同じになります。
また、耐熱250℃の4弗化テフロンリード線が入ったSUSフレキシブルコンジェットを150℃雰囲気中に配線すると24時間で溶けた例もあります。これらのように温度が低くとも高い温度と同じ作用をします。

熱の伝達
熱の伝達方法に　熱伝導（Conducution of heat）熱対流（Convection of heat）
熱放射・輻射（Rodiation of heat）の3つがあります。カートリッジヒーターにとって、寿命の良い伝達方法を順に並べると
1）伝導 被加熱物に穴を開けてヒーターを挿入して使用する方法です。断線になる要因として高い使用温度、クリアランス、配列、ON・OFF等です。
2）対流 空気やガス等を強制的に対流を起こさせる加熱です。対流が止まるとオーバーヒートにより断線があります。
3）輻射 熱伝導の悪い空気に熱を伝えさせる為、加熱では真空、空焼き高温の伝導と同じでヒーターにとって負担の大きい加熱方法です。容量を低めにしてヒーター本数を増やすか、ヒーター径を太くして、断線を防ぎます。
真空中は輻射で4W/cm2のヒーターがオーバーヒートをおこして倍の8W/cm2ぐらいになります。

ヒーター自身の寿命
ヒーターの寿命にはいろいろな原因がありますが、その中の一つにヒーターの材質に起因する宿命的な原因があります。
シース材は別にして、抵抗線（発熱体）はNi-Cr系とFe-Cr系の二種類です。絶縁材としてはMgO（マグネシア）が使われています。
● Fe-Cr系抵抗線とMgO
この取り合わせの場合、Blackeingと呼ばれる寿命低下の現象があります。MgOと鉄クローム系抵抗線の中の鉄は反応性が良く、ヒーター内部の温度が500℃前後になるとMgO・Fe2O3またはMgO・FeO等となってMgOは灰黒色化となり導通状態となって断線します。
● Ni-Cr系抵抗線とMgO
ニッケルクローム系抵抗線の場合、抵抗線の表面が酸化されてCr2O3となり表面の保護膜の役目をしますが、時間の経過とともにCr2O3とMgOが反応を繰り返しCr2O3・MgO（クロマグ）となりMgOは白色から黄褐色、さらに緑色へと変化します。
発熱対中のCr分が低下し、耐熱度の低いNiが主体となってNiとMgOが反応して黒色化となり断線します。ヒーター内部が600℃前後よりこの現象が起こります。
このように材質が起因となる欠点を持ち合わせているのがヒーターです。できるだけ温度は低めで使用するのが反応を遅らす策の一つです。また、ヒーターがオーバーヒートにならぬよう被加熱物の対策も必要です。

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◆ナショナル電熱製品ラインナップ
角コイルヒーター
熱効率が高く、堅牢な角コイルヒーター
●密閉型でしかも堅牢にできているので、あらゆる加熱に利用できます。
●軸（シャフト）加熱では、従来の丸型ヒーターに比べて接触面積が大きいので、熱伝達が著しく向上しました。
●リード線との接続部は非発熱部となっているので、丸型ヒーターに見られような接続部の事故はありません。
●小さな形状で大きな発熱量が得られる設計です。
●サーモカップル内蔵もあります。
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ノズル用 平角コイルヒーター
口2×3インチサイズ仕様
熱効率が高く、堅牢な平角コイルヒーター
●密閉形で堅牢にできています。
●リード線との接続部は非発熱部となっているので丸形に見られるような接続部の事故はありません。
●カバーは不要です。
●取り付けが簡単です。
●寿命が長い。
●ミニシーズのノズルヒーターより蓄熱量がいいので連続成形でも熱不足はありません。
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HI-WATTカートリッジヒーター
高熱伝導性・高絶縁性・長寿命で
コストダウンに貢献します
●研磨機による外径仕上げで、熱伝導・熱効率をアップ。
●ヒーターが伸びず、ニクロム線も太くなるプレス絞りで長寿命。
●小さな形状で高い熱が得られます。
●耐振動性・耐久性に優れています。
●サーモカップル内蔵もあります。
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アルミ角ヒーター
手で自在に曲げられる
フレキシブルなヒーター
●研手で自在に曲げられる。
●ヒーターの固定に無機硬化剤が不要。
●熱板の温度分布が良い。
●消費電力が少ない。
●従来の丸ヒーターに比べ熱効率が良い。
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