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テクの雑学

第179回 節電でも暖かい冬を過ごそう 〜遠赤外線ヒーターの仕組み

 いよいよ本格的な冬がやってきました。この冬の電力不足を乗り切るために、政府は「エアコンは20度に設定」とよびかけていますが、それだけではちょっと肌寒く感じてしまう人も多いと思います。そこで活用したいのが、小さくても暖かく感じるヒーター。今回のテクの雑学では、「遠赤外線ヒーター」で暖まる仕組みを見ていきます。

熱が伝わる時に起こっていること
 何かを暖める時には、温度が高いものから低いものに、熱を伝える必要があります。では、「熱が伝わる」とはどんな現象なのでしょうか。

 物質を構成している分子は、じっと1カ所にとどまっているわけではなく、小さく振動しています。振動の大きさは、物質の温度に応じて決まり、温度が高くなるほど振動は大きくなります。


 物質に熱が伝わるとは、すなわち、分子を振動させるためのエネルギーが伝わるということなのです。

3種類ある熱の伝わり方
 熱の伝わり方には、「伝導」「対流」「放射(輻射)」の3種類があります。


●伝導
 温度の高い物質と低い物質が触れることで、温度が高い方から低い方へ、直接熱が移動する伝わり方をさします。床から足に熱が伝わる床暖房や、あんか、ゆたんぽなどは、「伝導」を利用して、身体を暖めます。


●対流
 空気や水などは、温度が高いと膨張して、体積あたりの重さ(密度)が小さくなります。また、逆に、温度が低いと収縮するので、体積あたりの重さは大きくなります。温度によって重さが異なる空気や水が、軽いものは上に、重いものは下に移動することで、熱が移動します。

 エアコンなどで空気を暖めると、より密度が小さい空気は上に、密度の大きい空気は下に移動します。空気の温度差により発生する移動で、部屋の空気がかき混ぜられるので、部屋全体の空気が暖まることになります。移動することで熱を伝える、気体や液体を「媒体」といいます。

 エアコンやファンヒーターなど、温風を生成して空気を動かすタイプの暖房器具は、対流を利用しています。また、床暖房も、床の近くの空気を伝導で暖めることで、上昇させる対流も利用して、部屋の空気を暖めています。


●放射(輻射)
 熱源から放出された電磁波が物質に届いて吸収されることで、吸収した側の物質の分子の振動が大きくなり、温度が上がります。ストーブ、遠赤外線セラミックヒーター、ハロゲンヒーター、こたつなどは、発熱体から放出される赤外線などの電磁波で、身体を暖めます。また、放射式の暖房でも、発熱体に触れている空気には伝導で熱が伝わって暖まるので、そこから対流が発生することで、部屋全体の空気もゆっくり暖まっていきます。

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