ヒーターの選択について

私なら、熱結合しやすい形態のヒーターを選びます。
お勧めするのは、メタルクラッド抵抗器です。参考URLをご覧頂ければ
形状が判ると思います。加熱したい物体に対してねじ止めすることで、
良好な熱伝導を確保できます。

ヒーターという名称ではありませんが、抵抗器というものは、電気エネ
ルギーを熱エネルギーに変換する装置ですので、ヒーターとしての性能
を兼ね備えているとお考え頂ければ宜しいかと思います。

抵抗値は、広範囲に選択できますので、電池の放電特性に合致したものを
お選び下さい。定格ワットが示されていますが、定格以下で使用する分に
は信頼性が低下することはありませんので、加熱したい物体に取り付けや
すい大きさであることを条件に大きさを選定すれば宜しいかと思います。

もしご質問者さんが電子回路の設計についてご理解がある方であれば、
メタルクラッド抵抗の代わりに、ねじ止めすることのできる形状の
パワーＭＯＳＦＥＴ又はパワートランジスタをヒーターとして利用する
ことの検討をお勧めします。

形状の例は、次のURLを参照下さい。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02414/

パワーＭＯＳＦＥＴなどは、単純に乾電池につなげば所要の発熱をする
ものではなく、それなりの制御回路を必要とします。

もし、ご興味があれば、追加質問して下さい。

単4電池に蓄えられているエネルギーで、どの程度の大きさの品物を１時間60℃に保てるか試算してみましょう。

単4電池（アルカリ）の容量は、次のURLの情報により、900mAhと考えます。
http://home.s00.itscom.net/large/ELEC/batt-1/index.html

定格電圧 1.5V、放電電流 900mA、放電時間 1hの間に放出するエネルギーは、
　1.5 V×0.9 A×3600 s＝4860 J　と計算できます。
１秒あたりのエネルギー（＝パワー（W））は、
　1.5 V×0.9 A ＝ 1.35W

周囲温度が25℃（常温）、物体の温度が60℃とすると、温度差が35Kありま
す。常温付近の空気中で、物体から対流と放射で熱が逃げていく場合、
熱伝達係数は12W/mK程度であることが知られていますから、仮に物体の
表面積が1m2あるとすると、35K×12W/m2K＝420Wの熱が逃げていくことに
なります。ところが、単4乾電池から供給できる1.35Wですから、60℃の
温度を保つことのできる表面積は、1.35W/420W/m2＝0.0032m2程度という
ことになります。物体の形状が正6面体と仮定すると、この表面積をもつ
物体は、一辺の長さが23mm程度ということです。

想定なさっている物体の大きさが、これより大きいようでしたら、単4
乾電池1本で60℃の温度を1時間保つと言うことは不可能ということです。

なお、物体からの放熱を断熱構造で低減すれば、もう少し大きな物体でも
60℃の温度に保つことのできる可能性はあります。

上記の計算は、温度を保つことのできる物体の大きさのオーダーを求める
略算ですので、実際には相当のズレが生じる可能性があることをお含み
おき下さるようにお願いします。

＞金属筐体（あっためたい箇所）の寸法が100mm2程度です。
100mm2とは、10mm×10mmのことですね。
そうであれば、裏表両面で２倍しても、放熱する面積は200mm2ですから、
先の計算から明らかなように、単4電池で60℃に保つことは楽勝と思います。

10mm×10mmの先に熱が伝わっていくことを防ぐため、加熱する部分と、
そうでない部分の間を熱を伝えにくい材質で隔離するなど、構造の工夫を
なさることをお勧めします。

＞単4電池（アルカリ）の容量は、次のURLの情報により、900mAhと考えます。
この仮定は、ちょっと甘すぎたようです。
900mAhの容量は、0.1Cの条件でしたね。

1 C の条件では、300mAh程度に見積もる必要がありそうです。
そうだとしたら、60℃・1hを保つことのできる正６面体の大きさは、
一辺 23mm → 一辺 13mm 程度と見積もることが適切なように修正します。

回答(10)さんのご指摘、もっともなことです。

回答の方向がおかしな方向に向かいそうであれば、ご質問者さんは遠慮なさ
らずに、お問い合わせの真意を補足説明なさることをお勧めします。

ヒーターが何であれ
問題はヒーターを囲んで温度を上げる筐体を６０度にするのに必要なエネルギー
筐体の堆積*比熱*密度*上昇温度
でどれだけの熱量と電源が必要になるかから考えるべきではないでしょうか。
筐体の大きさと材質が何かは知りませんが
ヒーター部だけでもその大きさだとすると単４電池ではとても無理なのでは。
元の電源が足りない状態でどんなヒーターを使うか考えても無駄です。

お礼

2012/11/22 17:14

ありがとうございます。
予測ですが、温度は上げれると思います。ただし、使用時間との兼ね合いと思います。
単４アルカリ電池１本で３０分～１時間持てばと思っています。
はい、必要な計算は行います。

質問者

豆電球１個が精々です。
　　http://store.shopping.yahoo.co.jp/c-task/83-4521.html
　　定格：1.5V　0.3A

この小ささで手で触れる温度。ガラスなので熱伝導が低くて60℃はあるかもしれないが、触り続けると下がってしまう。

単４アルカリ電池（LR03）で 0.3A を流し続けると持続２時間。
　　http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/AAC4000/AAC4000PJ8.pdf
但しその終わりは電圧が0.9Vまで低下するので実質１時間もてば良し。

豆電球をヒーターとして使うのが簡単。ニクロム線を巻いて作るなら抵抗値は５Ω。極細な線で豆電球より更に小さくして熱が逃げないようにすることが必要です。

豆電球そのものがお奨め。ＬＥＤとちがい光を出す効率はしれたもので投入電力の大部分が熱になってます。
頑張ってニクロム線で作っても、豆電球以上に熱量が上がることはなく、大きなサイズのものを暖めたりもできない。

お礼

2012/11/22 16:51

ありがとうございます。
やはり、ニクロム線（コイル状ですよね）でないと実現は難しいのでしょうか。
製造、組立上、板状（例えば金属の平板）のものが良かったのですが、乾電池１本じゃ無理なのでしょうか。。

質問者

単１電池でゆで卵　　あえなく惨敗
http://www.exp.org/egg_battery/egg_battery.html

宇部興産さんで　１．５Ｖ用のシートヒーターを作ってくれます
http://www.upilex.jp/catalog/pdf/heater.pdf

お礼

2012/11/22 16:47

ありがとうございます。
早速、宇部興産に電話してみました！

１．５Vでは温度が全然あがらないそうです。
ヒーター自体を100℃にあげるのは不可能と言われました。

質問者

ヒーター単体では基本的には無理
マイコン等で発熱量の制御が必要です。

持続時間は筐体からどれだけの熱流量を取るかによります
多分１時間程度しか持続しないと思います。

http://www.madlabo.com/mad/gid/research/batt/drycell_tdj_010531.pdf

>持続時間が１０分程度ではないかと

１０分で放電させる条件だと乾電池が自己発熱しますから苦しいな
強制冷却できない限りマンガン電池だと無理でしょう。
NiCdかNiMHが前提になりますね。アルカリでもあやしいところ。
　

普通の空気中だと、60℃にする窓は１ｃｍ角も取れないんじゃないかと。
　

温度設定精度がゆるくてもいいのでしたら
PTCヒーターを使うという手がピッタリですが
さすがに１Wも出ないような物だと汎用品は無いかも知れません。
　

お礼

2012/11/22 16:43

ありがとうございます。
そうですか。。

ヒータ自体を絶縁体で囲み（シリコン）、それから金属筐体へ温度を移していこうと思っています。
その金属筐体（あっためたい箇所）の寸法が100mm2程度です。

質問者