第一種電工 電気応用 問6：電気応用

電気加熱の種類と特性に関する問題です（OCR混在により設問・選択肢の正確な読み取りは困難ですが、正答イと選択肢ウ・エから電気加熱の種類の問題と推定）。正答はイです。電気加熱には抵抗加熱・アーク加熱・誘導加熱・誘電加熱・赤外線加熱等の種類があります。正答イの論点は電気加熱の特定の種類の説明・特徴・用途に関するものと推定されます。抵抗加熱（ウ）はジュール熱を利用し、赤外線加熱（エ）は赤外線放射で物体を加熱する方式です。正答はイです。

電気加熱の各種方式の特徴を確認します。抵抗加熱（ウ）：電流による発熱（ジュール熱 Q=I²Rt）を利用。電熱線（ニクロム線等）を直接通電して加熱（直接抵抗加熱）、または被加熱物を電気炉に入れて加熱（間接抵抗加熱）。電気炉・電気オーブン・電熱器等。アーク加熱：電極間のアーク放電（プラズマ）で高温（数千〜1万K）を得る。電気製鋼炉（EAF）・アーク溶接等に使用。誘導加熱（IH）：交番磁界中に置いた導電性物体に誘導電流（渦電流）を発生させて発熱させる。IHクッキングヒーター・高周波焼入れ・製鋼炉等。誘電加熱：高周波電界中の誘電体（絶縁物）の誘電損失で発熱させる。樹脂の乾燥・プラスチック溶着等。赤外線加熱（エ）：赤外線放射（電磁波）で物体を加熱する（伝導・対流を使わない非接触加熱）。塗装乾燥・食品加熱等。正答イの具体的論点はOCR混在により確定困難ですが、上記いずれかの加熱方式の特性の記述の正誤判定問題と理解できます。正答はイです。

本問は電気加熱の各種方式の原理・特性・用途の体系的理解を問います。電気加熱は工場・製造プロセスにおける主要エネルギー消費分野であり、省エネ・高効率化の観点からも重要です。

【電気加熱の全種類と特性（電験三種「機械」科目頻出）】

直接抵抗加熱：被加熱物自体に電流を流してジュール発熱。電解炉・食塩電解槽等。間接抵抗加熱：発熱体（ニクロム線・SiC発熱体・MoSi₂発熱体等）に電流を流し、その輻射・対流で加熱。電気炉（900〜1400℃）・電気オーブン・電気ポット等。

アーク加熱：電極間の高温アーク（3000〜10000K）で高温加熱。直接式（被加熱物とアーク接触）・間接式（電極間アークの輻射で加熱）。電気製鋼（EAF：Electric Arc Furnace）は世界の粗鋼生産の約30%を占め、スクラップ鉄を溶解して再利用する省資源技術として重要。

誘導加熱（IH）：コイルに流す交番電流の磁界が導電性被加熱物に渦電流を誘起→ジュール発熱。表皮効果：周波数が高いほど電流が表皮に集中（高周波→表面加熱=焼入れ）、低周波→深部まで加熱（製鋼炉）。IHクッキングヒーターは20kHz前後の高周波を使用し、磁性体（鉄・SUS等）のみ加熱可能（アルミ・銅は非磁性→加熱不可・オールメタル対応IHは別技術）。

誘電加熱：高周波電界（1MHz〜数GHz）中の誘電体（プラスチック・木材・食品等）の誘電損失(tanδ)で発熱。マイクロ波加熱（電子レンジ）は2.45GHzのマイクロ波で水分子の双極子回転摩擦で加熱。

赤外線加熱：熱源（ハロゲンランプ・セラミック輻射体等）から赤外線（波長0.7〜1000μm）を放射して非接触加熱。塗装乾燥ライン・食品加熱・医療用ランプ等。電験三種「機械」科目で各方式の特性・用途・効率計算が頻出です。