第2章　電気で加熱・冷却する

電気はいろいろなところで使われています。 大別すると，エネルギーとして使う場合と，情報のキャリア（Carrier） （担体（たんたい），運び手）として使う場合です。 　前者には，直接熱や光のエネルギーに変換する利用法と，力に変換する利用法があります。 　さらにメッキなど電気で化学反応を起こす用途もあります。 アルミニュウム（Alminium）などは原材料から酸素を取り除くのに，大量の電気を使っていますので，電気の缶詰などといわれています。 　果たしてオール電化は正しい選択なのでしょうか。 生物系だけではなく，情報源や収入源を一つに頼るのが危ないのと同じで，エネルギーの世界でも電気モノカルチャ（Mono-culture）はあまりよくない選択なのかもしれません。

2.1　電気ヒータで加熱する

　電気の発熱体（ヒータ（Heater））による発熱を利用した電気機器は，数多くあります。 電気を使った調理器具や暖房機器が普及する前は，薪（まき）・炭・石炭・油・ガスなど種々の燃料を燃やして，その熱を調理や暖房に利用してきました。
　それらの熱源の最大の欠点は，一酸化炭素ガス（CO）が発生し易いことです。 もちろん煙や炭酸ガス（CO₂：二酸化炭素）も大量に発生しますから，換気が必要となり，結果的に暖房効果が下がってしまいます。

［A］
　金属などに電気を流すと，特別な例外を除いて発熱します。この方法は手軽なため，加熱を必要とする多くの場所で使われています。 電球（白熱電灯）も，高温での発光現象を利用していますから，熱い光源と言えます。

図 2.1 暖房機の費用

　電気による加熱や暖房には，たくさんの有利な点があり，熱源としてはとても便利です。

　実際に暖房のために電気を直接熱にして使う場合，燃料が元々持つ熱エネルギー（Energy）は，発電や送電によって約半分以下に減っています。 電気ストーブ（Stove）は灯油を直接燃やす石油ストーブと比べ，原理的に勝ち目はありません。 社会全体から見てもエネルギー効率がよい使い方ではありません。
　じつは灯油も，自宅に運ぶためには，輸送のためのエネルギーが必要となります。 したがって灯油で暖房しても，途中での損失がまったくないわけではありません。
　なお，エアコンによる暖房については第2.6節で説明します。

［A］
　家庭などで電気を使って手軽に温めているものは，調理器具が主です。たとえば，電気コンロ・電気ポット（Pot）（湯沸し）・電気オーブン（Oven）・トースタ（Toaster），調理器具以外ではドライア（Dryer）・アイロン（Iron）・電気炬燵（こたつ）や毛布・熱帯魚の水槽温熱器など，枚挙（まいきょ）に暇（いとま）がありません。
　これらの機器にも，電気を流すと発熱するヒータが付いています。 ヒータは電気に対する抵抗体で，電気を加えると発熱します。 発熱量の説明はQ2.6を見てください。

　ヒータには，表2.1のようなニクロム（Nichrome）やカンタル（Kanthal）という合金材料が使われています。 さらに，Edison（エジソン）の電球に使って以来の炭素繊維も，リニューアル（Renewal）して使われています。
　これらの合金類は，鉄と同じ程度に融点が高いだけでなく，鉄よりも抵抗値が高く，高温で錆びにくいという特徴を持っています。 なお，Nichrome（ニクロム） やKanthal（カンタル）はいずれも商標名です。

表 2.1 合金系ヒータ 用の発熱体

［A］
　安価な電気コンロ（昔は電熱器とも言った）は，図 2.2（a）のようにニクロムなどの線を空芯で巻いて，鍋の底の形に合わせてあります。 この場合発熱体は裸ですから，何かの間違いで発熱体に鍋の金属が触れると，そこで電気がショート（Short）して漏れ出し，鍋を触った人が感電する危険があります。

（a）発熱体が裸の電気コンロ	（b）ガラス管ヒータ
図 2.2 電気コンロ

　これを防ぐために，図 2.2（b）のように，ガラス管に発熱体を封じたものがあります。 ガラス管の中の酸素をなくしてしまえば，発熱体の損耗も少なくなり，寿命も伸びます。 電気ストーブでは，綿ぼこりが電熱線に付いて燃え，こげ臭いということも減ります。

		旧三洋電気製 RX-CS9A(T) （生産終了品） パナソニックHP カタログより		山善 DF-J121(W) 楽天暮しの eショップより
SK-1200 石崎電機製作所 鈴木啓文氏HPより
（a）シーズヒータ	（b）カーボンヒータ		（c）セラミックヒータ
図 2.3 いろいろなヒータ

［A］
　暖め方が異なるからです。 発熱体から直接加熱した方がすぐに暖かく感じますが，熱が来ない側は寒いままです。 電気ヒータで暖めるには，図2.4のように熱源と接触させて加熱対象を暖める方法，放射熱（赤外線）で暖める方法などの直接加熱があります。 一方，暖めた空気や水で身体を暖める間接加熱もあります。

図2.4 電気ヒータの 発熱で暖める

　これら三つの熱の伝わり方は，前から順に“伝導”，“放射（輻射）”，“対流”と呼んでいます。 もちろんこれらの加熱法はそれぞれが独立している訳ではなく，どれが主に働いているかということで判断します。