監修:株式会社河合電器製作所
カートリッジヒーターとは
カートリッジヒーター(英：Cartridge Heater)とは、金属管に発熱体を封入した電気ヒーターです。
カートリッジヒーターは金属管で発熱体を保護しているため、とても頑丈です。長期間にわたって動作するための高い信頼性を持っています。したがって、厳しい環境下で使用する場合でも、要件に耐えることが可能です。
一般的にコンパクトであり、設置が容易です。このため、さまざまな機器や装置に組み込むことができます。過熱や過電流などの危険を最小限に抑え、安全に対象物を加熱することができる製品です。
カートリッジヒーターは電源の引き込み端子が1端に2端子出ている製品を指します。それに対して、シーズヒーターは電源端子が2カ所あり、1カ所に1端子ずつ配置された製品です。
カートリッジヒーターの使用用途
カートリッジヒーターは様々な用途で使用されます。以下はその用途一例です。
1. 包装機
包装機は、主にお菓子やパン、肉、魚などの食品を包装する装置です。私たちがスーパーやコンビニなどで目にする食品は、様々なデザインや包材で包装されています。
カートリッジヒーターは食品を包材で包装する際のシール部に使用されます。包装機は高速で稼働し、次々と食品を包装していきます。シール部の品質は、食品の鮮度や安全性、品質維持に役立ちます。
2. 成形機
成形機は、プラスチックやゴムなどの材料を成形するための機械です。電子部品や家電製品の部品、スマートフォン、医療機器など私たちの身の回りのたくさんの部品をつくるために欠かせない機械です。
カートリッジヒーターは金型や加工部品を加熱するために使用されます。これにより、材料の流動性が向上し、成形プロセスをスムーズに行うことが可能です。
3. 電気温水器
電気温水器は、家庭や工業施設で温水を供給するための装置です。カートリッジヒーターは、温水器内の水を加熱するために使用されます。これにより、必要な温度まで水を加熱し、私たちが快適な温水を利用できるようになります。
4. 半導体製造装置
半導体製造装置は、今や生活には欠かせない半導体を製造するための装置です。半導体製造装置には前工程から後工程まで様々な装置があります。カートリッジヒーターは、半導体製造に欠かせないガスを加熱したり、半導体の試験・検査に使用されています。
カートリッジヒーターの原理
カートリッジヒーターは、金属管の内部に発熱体の巻かれたコアが入っています。金属管内部には絶縁材料が充填されており、発熱体が短絡しないように保護されています。
発熱体に電流が流れると、電気抵抗によって電気エネルギーが熱に変換されます。この熱エネルギーが絶縁材料から金属管に伝わって加熱する仕組みです。カートリッジヒーター内部の熱は表面から放射され、周囲の加熱対象に伝わります。
カートリッジヒーターは通常、温度制御システムと組み合わせて使用されます。温度センサーがカートリッジヒーターの温度を監視し、設定された温度に達すると電力供給が自動的に切断されます。これにより、過熱や熱ダメージを防ぎながら、安全で効率的に加熱することが可能です。
カートリッジヒーターの選び方
カートリッジヒーターを選ぶ際は、以下の要素を考慮します。
1. 電力
カートリッジヒーターの電力は加熱能力を示す指標です。一般的に電力が高いほど加熱能力が大きくなりますが、電気エネルギーも多く消費します。使用環境や目的に応じて、適切な電力の製品を選択する必要があります。
2. 電源電圧
カートリッジヒーターの電源電圧は、電源に合わせて選択する必要があります。一般的な電源電圧はAC100VやAC200Vです。電源の提供可能な電圧を確認し、対応したカートリッジヒーターを選択します。
3. 寸法
カートリッジヒーターの寸法は設置場所に適合している必要があります。一般的には円筒状の製品が多いです。直径や長さおよび形状を考慮して、使用する装置に適した寸法の製品を選択します。
4. 材質
カートリッジヒーターに使用する部品は、耐久性や耐熱性に影響を与えるため、用途に最適な材質を選定する必要があります。金属管にはSUS304、321、316Lなどのステンレスが一般的です。加熱対象によってはチタンを選定することもあります。発熱体は主にニッケルクロム合金を使用します。
本記事はカートリッジヒーターを製造・販売する株式会社河合電器製作所様に監修を頂きました。
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