ニクロム線やシリコンヒーターの入力電圧

質問

手元にニクロム線がありますが、シリコンヒーターを買うか悩んでおります。
ニクロム線はAC100Vで使うのと、DC12Vで使うのと、どう違うのでしょうか？
AC100Vでニクロム線を100Wまたは25Wで使う事を考えていましたが、
DC12Vでも同じ発熱になるのでしょうか？それとも100V対12Vで、８分の１程度になるのでしょうか？
12Vは手持ちのリレーやサーミスタがあるので、電源の容量を気にしなければそっちのほうが簡易なのです。

同様に、あるシリコンヒーターのサイトに、AC220VでもAC100VでもDCでも使えるよー、と書いてあったのですが、DC24VとDC12Vでは発熱が違うのでしょうか？

そういえばヨーロッパに居た時に、すぐにお湯が湧く機器があったのですが、電圧が高いから？とすると、ニクロム線で12Vで100Wを出すつもりなら、800W用の抵抗を用意すれば良いということでしょうか？

回答No.2

tance · ベストアンサー

ferraさん、まずお詫びしなくてはなりません。
以前、アルミ板を昇温する質問をされたときに、ベストアンサーをいただいた者ですが、アルミ板のサイズを見間違えておりました。50mm×50mmと思っていたのですが、質問文をしっかり読むと50cm×50cmだったのですね。これだと1.8℃/W くらいの熱抵抗になります。これを105℃昇温するには58Wのパワーが必要です。訂正させてください。

さて、今回の質問ですが、電圧と抵抗が決まれば電力（Ｗ）が決まります。ニクロム線の抵抗値を調整すれば任意の電圧で任意の電力を得ることができます。

お湯が沸く速さなどは、電力（Ｗ）に直接関係します。電力が倍ならお湯が沸く速さも倍になります。そして、注意を要するのは、同じ「電力が倍」という状態をいろいろな電圧で実現できるのです。

電圧倍で抵抗倍
電圧半分で抵抗1/8
電圧10倍で抵抗50倍
などなど

なので、電圧だけ、抵抗だけ、では電力は決まりません。
ヒーターに○○Ｗと書いてあるのは、所定の電圧を加えることが前提になっていて、場合によってはその電圧値を省略標記していることもあります。

発熱体は何が良いかは、その使い方にも関係するので、一概には言えません。もしアルミ板を加熱するのであればニクロム線はあまり適さないでしょう。ニクロム線がアルミに接触すると、電気的なショート状態になり危険です。絶縁された発熱体が必要です。

お礼

電圧が高ければそれだけ有利なのですねー。
12Vのリレーも考えたり、AC100Vも一応考えてみます。

補足

感動しました。なんて誠実な方なのでしょう。内心下を巻く程、凄い。。
是非、今後も多くの私のような電気に疎い質問者を救って下さい。

そもそも見知らぬ人のサイトを参考に、以下ようなにアルミ板を熱する事を考えていました。
http://homepage3.nifty.com/h-machida/hb100V.html
この人は現在は上と下からアルミ板を挟んでいます。私もカプトンテープとアルミ板は揃えました。

高価ですが中国で売っているシリコンヒーター(50cm×50cm)を挟んでも良いかと思ったのですが、やはり何かを作った感を少し味わいたい。
つまり手元には12Vの監視基板とサーミスタはあります。しかし熱関係だけ、AC100Vを使った方が速いし、12V用の電源のキャパも問題となります。ACならソリッドリレーは買わないといけません。。

上記URLの方はAC100Vで200Wつまり50オーム?を使っておられます。

気がついたのですが、飽和制御的な使い方に徹するなら、1.8℃/Wなら、
120℃や50℃を維持できるのは、どの位のスピードで自然放熱するかということですよね？
20W(36℃)位で大丈夫かな。。？12V用の飽和制御専用で考えると、20W=12V×1.66Aですから、
12V/1.66A=7.23オームですよね？？あれ？かなり細いニクロム線50cm位ですね。。合ってますか？

12Vで無理に100W出そうとすると8.3Aも必要になるので、1.45オーム!？シャント抵抗並ですか？？
何か皆さんが12Vで悩む原因が判りかけてきました。要は12Vだと難しいんですね？？
一応原理的には12V用の解決策として、長くて太い径のニクロム線を買って、それをアルミ板の下にカプトンテープで固定できるわけですね？20Wなら7.2オーム、100Wなら1.45オーム。うーん。。

温度は監視できますが、AC100Vなら温度ヒューズを付けて、上記URLみたいにリレーを使わざるをえない。。
http://jp.rs-online.com/web/c/automation-control-gear/industrial-switches/thermostats/
ここの所調べてうちに、とりあえずこんなのが使えれば良いと判りました；

素人の悩みに真摯に向き合って下さり、嬉しく感じました。
サーモスタットなしで手抜きで飽和制御するのは、結局は昇温でパワーが足らないって事ですよね^^;

一応、アルミ板の下のニクロム線の配置を工夫して、手元で20Wからショートカットして、100Wにするっていうスイッチまで考えていました＾＾ 温度はサーミスタからの情報を目視で確認すれば、アルミ板の保温モードと昇温モードに切り替えられる、と。もしそれをするのなら、保温モードが何ワットなのか？というのが、「飽和制御」の考え方なんですね。何か勉強になります。

回答No.3

tance

補足拝見しました。私の勘違いが元で、何か大失敗をされていたらどうしようと心配でしたが、大事に至っていなくて良かったです。

さて、20ワットで良ければ、確かに7.2オームのニクロム線に１２Vかければ実現できます。しかし、これは直径0.3mmくらいの線だと長さは50cmくらいとなり、アルミ板に張り巡らせる長さではありません。

これの一番簡単な解決策は、例えば、2Wのニクロム線を１０本並列にすることです。2Wなら12Vで使うとニクロム線は72オームとなり、直径0.3mmのニクロム線なら長さ5mくらいになります。アルミ板に何回も巻き付けることができます。

そして、これを１０本並列にすればトータル20Wになります。（それぞれは絶縁してください）

このように、並列という手段を駆使すれば、ニクロム線の長さも太さもかなり自由にできます。

さらに、トータルパワーに余裕を持たせ（例えば2Wを15本並列）、一部をON/OFFすることで、高速昇温＋飽和制御が実現しやすくなります。たとえば、昇温時だけ30Wプラスしてトータル50Wとし、サーモスタットで20Wだけを残して+30W分を切る、なんていう制御も可能となります。

安全面からしても、12V電源のパワーさえあれば12Vでやるべきではないかと思います。

お礼

なるほど！並列ですね！
＞一部をON/OFFすることで、高速昇温＋飽和制御が実現しやすくなります。
考え方が広がりました。
大変、ありがとうございました！安全に気をつけてがんばります！

回答No.1

shintaro-2

>DC12Vでも同じ発熱になるのでしょうか？それとも100V対12Vで、８分の１程度になるのでしょうか？

なるわけがありません

消費電力［P］=VI　電圧［V］=IRですから
I=V/Rで

P=V^2/Rです
抵抗が一定なら、消費電力は電圧の2乗に比例します

100/12なので、消費電力は約1/70になります。

>同様に、あるシリコンヒーターのサイトに、AC220VでもAC100VでもDCでも使えるよー、と書いてあったのですが、DC24VとDC12Vでは発熱が違うのでしょうか？

そりゃ、電圧が低ければ発生する熱量が低いだけで、安全上何も問題はありません。
逆は危険です。

>そういえばヨーロッパに居た時に、すぐにお湯が湧く機器があったのですが、電圧が高いから？

その通りです。
だから、IHは200V家電ですし、エアコンも200Vの電源を用意します。

>とすると、ニクロム線で12Vで100Wを出すつもりなら、800W用の抵抗を用意すれば良いということでしょうか？

70倍なので、100V用なら7ｋWのヒータを用意することになります。
それよりは12Vの専用品でしょう。