JPH01267986A - セラミックス電気発熱体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄精鉱を使用するセラミックス電気発熱体と
その製造方法に関するものであり、特には温度上昇に対
して電気抵抗が小さくなる負特性を有する、廉価なセラ
ミックス電気発熱体の製造技術に関する１本セラミック
ス電気発熱体は、家屋その他の建築構造物の暖房床タイ
ル、壁、天井等の建材、暖房器具、融雪設備、温室等に
好適に使用される。更には、本発明によ葛建材は、コン
ピューター室、クリーンルーム等静電気の帯電を嫌う分
野での床材や壁材等としても使用可能である。

従Ｊｉ術 電気比抵抗が１Ω・ｃｍ前後にある負特性のセラミック
ス通電体は、例えばＡｇｚＳ系、ＶＯｉ系、Ｍｎ０−Ｃ
ｏＯ−ＮｉＯ系スピネル、ＳｉＣ系等数多くあり、それ
らの電気的特性及び物理的特性に応じて各産業分野で使
、用されている０例えばＡｇｚＳ系セラミックスは１５
０℃前後で急激に比抵抗が小さくなることから、火災報
知器として用いられているｅＳＩＣ系セラミックスは温
度により急激な抵抗値の変化はないところから電気暖房
器具に用いられる。

こうした特殊セラミックス通電体とは別に、−般的セラ
ミックスに通電による発熱性を付与することを目的とし
て、セラミックス基板にニクロム線のような金属発熱体
を埋設する方法、金属の薄膜を基板の表面に貼り付ける
方法といった複合化の試みが為されたが、セラミックス
と金属の同時成形や焼成の困難さ、セラミックスと金属
の付着性の悪さ、熱膨張差の問題、熱の授受の問題等多
くの点で問題があった。

セラミックス原料と導電性材料とを混合して成形し、焼
成する方法も提唱されたが、導電性材料が粉末として配
合されているために、導電性が不十分となりやすく、導
電性材料を多量に配合すると、セラミックス焼成体の強
度低下を招いた。

特開昭８０−１６５０８３号は、セラミックス系発熱タ
イルとして、セラミックス系通電発熱体を２つのタイル
素地間に挟んで一体化した構造を開示している。セラミ
ックス系通電発熱体としては、５ｎ０１−３ｂｔＯｓ系
粉末から成る抵抗体、ＰｂＯ−ＢａＯ系粉末から成る抵
抗体、炭素繊維等の炭素系抵抗体、ＳｉＣウィスカー等
が使用し得ると記載されている。しかし、このタイルは
作製が面倒であり、また上記のような特別なセラミック
ス系通電発熱体を必要とするので、価格が高く、汎用性
に乏しかった。

約３００℃前後以下で用いられる発熱体の観点から見る
と、温水や熱風を熱源とする構成のものもあるが（例え
ば、板の中に温水パイプを通した構造）、配管の必要性
から、用途が大幅に制約を受けた。

その他、カーボン粉末等の通電性粉末をゴムやプラスッ
チックに仕込んだものもあるが、強度、使用温度、電気
接点の取り付けの困難さ、外観、可燃性等欠点が多い。

が　゛しよ　と　る− 上記の通り、従来からのセラミックス電気発熱体は、価
格が高いこと、作製が面倒であること等様々の問題があ
り、特殊目的はさておき、一般用の暖房を主目的とする
セラミックス電気発熱体、特に建材目的には適さない、
こうした建材を主目的とするセラミックス電気発熱体と
しては、次のような要件を兼備することが必要である：
■電気比抵抗がｌΩ・ｃｍ前後にある負特性を有するこ
と、 ■約３００℃前後以下で用いられること、■大量に用い
られるので安価であること、■大量で各種形状のものを
簡単な設備で簡易に製造しうること、 ■加工が簡単であること、 ■物理的強度が大きく、燃えないこと、■外観が美しく
、意匠性に優れること ■通電機能の耐久性があること、 ■温度コントロールがなしうること。

こうした要件を兼備するセラミックス電気発熱体が実現
されれば、暖房、加温、融雪等の目的で幅広い用途が期
待される。

一方で、金属精練スラグ、特には銅精錬スラグは従来主
として埋立材として再利用されていただけであったが、
セラミックスとしてその有する性状をもっと積極的に活
用したいとの強い要望がある０例えば銅スラグを燐酸塩
により結合した不焼成成型体が提唱されているが、応用
分野の一層の拡大が望まれている。

本発明の目的は、金属精練スラグ、特には銅精練スラグ
の利用を可能ならしめ、上述した各種要件を満足するセ
ラミックス電気発熱体を製造する技術を確立することで
ある。

１豆皇鷹１ 本発明者等は、上記目的に向は検討を重ねた結果、銅精
錬において産出されるスラグの一つである鉄精鉱は酸化
鉄及びシリカを主成分とするユニークなセラミックス混
合物であり、これに粘土を添加するとき、良好な成形能
及び可塑性を示し、得られる成形体を焼成すると、堅牢
でしかも安定したそして開放孔が縦横に走る焼成体を得
ることが出来ることを見出した。そして、特筆すべきこ
ととして、この縦横に走る開放孔の表面に燻化処理を施
すことにより炭素薄膜をむら無く付けることが出来、こ
れを通電体として利用することが出来ることを確認する
に至った。焼成体内部全体を立体的に走る連続炭素皮膜
を通電する際に発生する熱エネルギーを本発明目的に有
効に利用し得るのである。

上記知見に基すいて、本発明は、 １）鉄精鉱１００部に対して粘土を１００部以下配合し
た多孔質焼成体と、該多孔質焼成体の孔内面全体に付着
される炭素皮膜と、焼成体の少なくとも２面に形成され
る電気接点とを具備するセラミックス電気発熱体、及び ２）鉄精鉱１００部に′対して、粘土を１００部以下、
そして必要に応じ有機バインダー及び／或いは水を配合
する段階と、得られる混合物を成形して成形体を生成す
る段階と、該成形体を最高温度１０００〜１３００℃の
温度で酸化焔雰囲気中で焼成して多孔質焼成体を生成す
る段階と、該焼成と同時に或いは別の工程で該多孔質焼
成体を燻化処理して該多孔質焼成体の孔内面全体に炭素
を付着せしめた燻化体を生成する段階と、該燻化体の少
なくとも２面に電気接点を形成する段階とを包含するセ
ラミックス電気発熱体製造方法を提供するものである。

更には、電気接点を形成する段階の前或いは後に燻化体
を封孔処理及び表面コーティング処理することが好まし
い。

また、成形体の少なくとも一部を焼成前に施釉すること
も出来る。

上記セラミックス電気発熱体を複数個２次元的に或いは
３次元的に配列することによりセラミックス電気発熱構
造体も提供される。

１艶曵且左煎Ｉｊ 本発明は、鉄精鉱、即ち酸化鉄５０〜９０重量％、シリ
カ１０〜３０重量％、アルカリまたはアルカリ土類金属
酸化物１０重量％以下を含むセラミックス混合物を基本
原料とする。これは合成して調製することも出来るが、
好都合には、銅精錬スラグとして得ることが出来る。

銅精錬においては、その製錬法に応じて自溶炉スラグ、
反射炉スラグ、溶鉱炉スラグ、転炉スラグ、ＭＩ法錬か
ん炉スラグ等の各種スラグが産出される。こうしたスラ
グが年間約１００万トン程産出されている。現在量も多
く採用されている自溶炉法を例にとると、銅精鉱は少量
の溶剤と共に自溶炉シャフト部に装入され、シャフト部
における溶解及び酸化製錬の後、セラトラ一部において
マットとスラグが発生する。こうしたスラグは酸化鉄と
シリカを主成分とするものである。自溶炉から溶錬炉を
経て産出するマットは転炉精練されるが、この場合に転
炉スラグが発生する。転炉スラグは５％前後の銅を含ん
でいるので、選鉱基に送って鋼を回収するが、その残り
のスラグは、その高い鉄組成成分により「鉄精鉱」と一
般に呼ばれている。この鉄精鉱が本発明では酸化鉄を主
成分とするそのユニークな性状を活用して再使用される
。

尚、本明細書においては、酸化鉄とは、Ｆｅ０１Ｆ６ｔ
Ｏｓ　％Ｆｅ５Ｏａ　、ＦｅＯ・Ｆｅａｒｓ　、ｎＦｅ
ｏ　・５ｉＯｉ（ｎは１〜３）の各種形態で存在するも
のを包括する。特に、ｎ　ＦｅＯ・Ｓｉｎ、として存在
する酸化鉄は通常の定量分析でＦｅＯとＳｉｎ、とに区
別して定量しつるから、ここでは酸化鉄とみなす。

本発明においては、酸化鉄の高い配合を有する鉄精鉱の
使用が重要な鍵を握っている。

粘土は、セラミックス混合物に成形性を与え、そして成
形後焼成までの取扱い強度を出すために配合される。こ
の目的の為には、鉄精鉱１００部に対して粘土を１００
部以下が配合される。粘土としては、陶磁器の原料とし
て使用されている、一般に「粘土」と呼称されるものを
包括し、本節粘土、蛙目粘土、セリサイト％器粘土、ベ
ントナイト、モンモリロナイト、並びにこれらを精製し
たもの、陶石や長石と混合したもの等が該当する。

有機バインダー及び水は必要に応じて添加される。粘土
のみで、所望のセラミックス混合物の成形性、そして成
形後焼成までの取扱い強度を出すことが難しい場合には
、有機バインダー及び（或いは）水が調整に必要な量適
宜添加される。

上記原料成分は、所定の重量比で配合後、乾式もしくは
湿式粉砕され、充分細かく例えば−１ｎｍ篩下に揃える
。この後、密閉容器中でねかじを行なっても良い。

こうして得られた混合物は、プレス、押出、鋳込み成形
等従来からの任意の方法で各種形状に成形される。成形
方法は、原料混合物の性状、対象とする成形物品の形状
等を勘案して決定され、例えば鉄精鉱１００部に対して
本節粘土を３３部配合して、水分１３％に調整して混練
すれば各種形状のものを押出成形出来る。

この後、用途に応じて表面に意匠性を持たせたいときや
表面の硬度を出したいときには１．施釉が実施される。

釉薬は一般に陶磁器で使用されているものを用いれば良
い、顔料の替わりに、市販の遠赤外線放射粉末（例えば
ジルコニア）を混合することにより、発熱時に遠赤外線
の放射率を高めることが出来る。施釉は後述する電気接
点処理面と裏面を避けて行ない、焼成時にセッターを使
用することが好ましい。

必要に応じて施釉された成形体は、最高温度１０００〜
１３００℃の温度で酸化焔雰囲気中で焼成される。焼成
は粒子を焼結させ、開放孔が縦横に走る多孔質体を生成
する。焼成温度１０００〜１３００℃は開放孔の大きさ
と数及び仕上り発熱体の物理的強度と関連する重要な要
素である。

開放孔の大きさは焼成温度の上昇と共に小さくなりそし
てその数も少なくなる、一方物理的強度は増加する。目
安としては、開放孔の孔径が５０〜１５０μｍ、例えば
１００μｍ水準となるよう焼成温度を決めると良い、酸
化雰囲気とする理由は、鉄精鉱中の鉄が還元されて溶融
するのを防止するためと、鉄を出来るかぎり酸化の進ん
だ形、即ち酸化第二鉄（Ｆｅｒｎｓ）の形にするためで
ある。そのほうが後の燻化処理時に充分に還元反応が起
こって安定した製品が得られる。昇温速度は、亀裂等の
入るのを防止するために１００〜２００℃／時間程度が
良い、最高温度での保持時間は、開放孔の大きさと数及
び仕上り発熱体の物理的強度と関連して決定され、一般
に０．５〜４時間の範囲とされる。

焼成に用いる設備としては、例えばトンネルキルン或い
は燻し窯を用いることが出来る。トンネルキルンはトン
ネル内部をその長手方向に沿って所定の温度分布曲線に
保ち、内部に被焼成物を積載したキルンカーを一定時間
で通すものであり、連続大量生産に向いている。燻し窯
は、多くは倒炎式の窯炉であり、燃料と空気の量を調整
することにより火炎調整が可能となっており、バッチ処
理に適する。燃料としては、ブタンガス、プロパンガス
、灯油、軽油等が通常使用される。

次で、本発明の重要な工程である燻化処理が実施される
。「燻化」とは、物質の表面に炭素の薄膜をコティング
することを云う０本発明においては、焼成体の縦横に走
る開放孔の表面に炭素の薄膜なむら無く付ける工程であ
る。燻化処理によって、炭素の連続薄膜（その厚さはミ
クロン、サブミクロン或いはオングストローム単位の可
能性もある）回路網が焼成体内部全体を通して立体的に
はりめぐらされ、電気をこの炭素薄膜に流すことが出来
る。炭素は抵抗があるので、これに電流を流すと抵抗値
と電流値に応じて電気エネルギーが熱エネルギーに変換
される。

ここでの炭素は、燻化体のＸ線回折像にグラファイトの
ピークが見られないところから、非晶質グラファイトと
推測される。燻化処理は１０００〜４００℃において炭
素（Ｃ）、酸素（０）、水素（Ｈ）及びこれらの化合物
間で行なわれる分解及び化学反応とそこに存在する固形
物の触媒反応並びに酸化還元反応が関与するものと推定
しているが、理論的に完全に解明されているわけではな
い。

燻化処理は、１０００〜６００℃、望ましくは９５０〜
８５０℃において実施され、焼成と同時的に行なうこと
が好ましい、即ち、燻化は焼成体がその焼成温度から冷
却する降温過程で行なうのが便宜であり、好ましい、前
記焼成設備がトンネルキルンの場合、トンネルの冷却ゾ
ーンを排除して、最高温度帯のところで切り、そこにカ
プセル台車（キルンカーを入れる台車）を接続出来るよ
うキルンな改造するのが便宜である。焼成処理に燻し窯
を用いる場合には、火炎を調整することにより焼成と燻
化とを同一の装置内で実施可能である。燻化はこうした
カプセル台車或いは燻し窯に空気（酸素）を供給しない
で、ガス等（炭素等）を投入することにより行なわれる
。カプセル台車及び燻し窯は、ガス等の燃料供給口と煙
突を除いて気密性に保たれており、燻化中は煙突のダン
パーを絞って内部圧を高めるようにして、排ガスを抜き
出す、投入された炭素の一部が燻化体に付着する。燻化
後、ダンパーを閉じて自然冷却する。

燻化中にカプセル台車或いは燻し窯内部に空気が漏入す
るのを防止する為に、炭酸ガス或いは水を添加すること
により、内部圧を高めておくのが都合が良い、尚、燻化
速度は温度、ガス投入量等に依存するが、炭酸ガス或い
は水を添加することにより、燻化速度を調整することが
出来る。

こうして、焼成体の縦横に走る開放孔の表面に炭素の薄
膜をむら無く付着することが出来る。従来見られたよう
な燻瓦においては、被爆化物表面の触媒作用を利用して
グラファイトの層を形成していたものと思われる。従っ
て、開放孔があっても、炭素が素地内部に浸透すること
はなく、表面のみグラファイトが付着しているに渦ぎな
い、これとは対照的に、本発明では鉄の還元反応を利用
している。１０００〜６００℃の間、還元雰囲気下では
、投入ガス中の炭素が酸素を奪い、Ｆｅａｒｓ（酸化第
二鉄）　＝ＦｅｓＯａ　＝ＦｅＯ＝Ｆｅ　（金属鉄）と
順に還元されていく、これが、炭素が素地内部に充分に
浸透する理由と思われる。

Ｘ線回折及び顕微鏡観察の結果、鉄精鉱中の鉄は、焼成
体を冷却したものはＦａｗｎｓ　　（酸化第二鉄）とな
っておりそして燻化体ではＦｅ５Ｑ４（四三酸化鉄）と
なっており、そして開放孔の周囲表面に炭素の薄膜がむ
ら無く付着していることが確認された。

この後、構造物に埋設される場合には省略することも出
来るが、建材等の用途に対しては封孔処理及び表面コー
ティング処理が行なわれる。焼成前に施釉な行なってい
た場合には、施釉面の炭素はブラッシングにより剥取る
ことが出来、施釉面の表面コーティングを省略すること
も出来る。封孔処理は生成発熱体の劣化（グラファイト
の一部の低温燃焼による）を防止するためまた表面コー
ティングは絶縁目的のため実施することが好ましい、封
孔処理剤及び表面コーティング処理剤は、使用条件に合
わせ、従来からの無機、有機及び無機と有機との複合品
を使用出来る。封孔処理及び表面コーティングの両方の
機能を有しているものを選択すれば画処理を一工程で済
ませることが出来る０例えば、封孔処理剤及び表面コー
ティング処理剤として、水ガラス等の薬剤（とぶ漬けし
た後炭酸ガスにより硬化させる）、シリコンレジン系の
薬剤、シランモノマー系薬剤その他が用いられる。

最後に、電気接点処理が行なわれる。電流が発熱体を通
して一様に流れるように被処理体の少なくとも２面に接
点の位置が決定される。被処理体の接点面に銅を溶射す
るか或いは導電性ペーストを塗布し、そこに銅板を密着
させるのが好適な一実施法である。電気接点処理は封孔
処理及び表面コーティング処理の前に行なってもよい。

こうして得られる発熱体は、４００℃以上で使用すると
経年劣化することがあるので安全を見て３００℃以下で
使用することが望ましい。

第１図は、顕微鏡下での組織調査結果を踏まえて、本発
明製品と市販製品の幾つかとの内部組織及び炭素（グラ
ファイト）付着状態の差異を模式化したものである。一
部は誇張して示しであることを銘記されたい０本発明に
よる封孔処理前の発熱体（ａ）及び封孔処理及び表面コ
ーティング処理後の発熱体（ｂ）では、焼成体１に形成
された開放孔２の周囲表面に隙間無く炭素３が薄膜とし
て付着している。（ｂ）では、開放孔２内部には封孔処
理剤４が充填されている。上下面には絶縁コーティング
剤５が形成されている０図示は省略したが、（ｂ）の左
右接点面に銅を溶射或いは導電性ペーストを塗布し、銅
板を密着させることにより電気接点処理が行なわれる。

これに対して、市販の代表的施釉磁器タイル燻化品（Ｃ
）ではグラファイトは表面に付着するのみで、釉薬層上
のグラファイトは容易に剥離し、内部の密閉孔には炭素
の浸透は無い、同様に、市販の無釉磁器タイル燻化品（
ｄ）でもグラファイトは表面に付着するのみで、内部の
密閉孔には炭素の浸透は無く、アンカー効果が無いため
（開放孔による付着効果）グラファイトは剥離し易い。

更には、市販の燻し瓦及び高炉滓で作製した平板燻化品
（ｅ）においては、開放孔は存在するものの、炭素は内
部に浸透していない０表面のグラファイトは（Ｃ）及び
（ｄ）に比べれば開放孔によるアンカー効果のため剥離
し難い。

第２図は、本発明発熱体製品の一例の平面図を示す、先
に第１図において示したような発熱体本体！Ｏはその左
右端面において１００〜４００ミクロンの銅溶射層１２
を形成され、その上に銅板１３が付設される。銅板の一
端は電線１４を介して電源１５に接続されている。

第３図は、本発熱体を使用する器具として電気ストーブ
の機器の構成を示す０発熱体２０は、トライアックのよ
うな自動入切スイッチ２１及び変圧器２２を介して家庭
用電源プラグ２３に接続されている０発熱体には温度セ
ンサー２４が設けられ、スイッチ２１の動作をコントロ
ールする。

第４及び５図は、セラミックス電気発熱体を複数個２次
元的に或いは３次元的に配列したセラミックス電気発熱
構造体の例として、本発熱体な建物の床に床暖房タイル
として設置する場合の施行例を示す、床モルタル３０上
に、電線ケーブル３１（ここでは３本）を埋入した断熱
材３２がアンカー３３により止着して敷延される。断熱
材の４側周囲には支持材３５がやはりアンカー３６によ
り取付けて設置される。断熱材は口広のチャンネル３７
を具備している。一方、発熱体床タイル４０は、下面に
上記チャンネルに対応する突起４１が形成され、そこに
電導性ペースト層４２が形成されて入る。タイル４０は
支持材３５により囲まれた枠内に嵌込まれ、その際突起
４１がチャンネル３７内に突入する。電線ケーブル３１
には分岐。

３８が設けられており、タイル嵌込みに際して電気的接
続を保証する。

第６図は、セラミックス電気発熱構造体の別の例として
、本発熱体５０を複数個並べて直接輻射パネル５２とし
て組み立てた状態を示す、第７図に示されるように、発
熱体は銅製バー５３を介して上下に配列されている。別
様には、発熱体自体の端面に直接嵌込み用の凸部と凹部
を形成しても良い。

罠息■ユ 鉄精鉱７０部、粘土（？１２路粘土）３０部及び水５．
３部を配合した原料を用いて本発熱体を製造した。鉄精
鉱としては、脱水ケーク状態のものを用い、主要成分と
してはＦｅ４７％、ＳｉＯ＊２５％そして微量成分とし
てＡｌｌＯｓ　ＣａＯ等を含み、そして真比重４．１、
平均粒径１８．４ミクロンそして最大粒径１２８ミクロ
ン以下であった。淡路粘土は淡路島で産出される炉器粘
出であり、採掘したままのを使用した。　Ｆｅ雪Ｏｓ含
有量は３．５％であった。

鉄精鉱と粘土を配合したものに、水分６０％（内部）と
なるように水を加え、ポットミルにて３時間粉砕後、乾
燥炉にて１００〜１０５℃で乾燥した。乾燥物を乳鉢で
粉砕し、１ｍｍ目の篩を全量パスさせ、バスしたものに
水を５．３％（外敵）で加えて混合し、１ｍｍ目の篩を
全量パスさせた後再度混合し、密閉容器中で約１２時間
寝かせた。

調整済の原料粉体を金型に充填し、５０トン油圧プレス
にて最高圧力２５０　ｋｇｆ／ｃｍ＊において保待時間
３０秒でプレス成形した。使用した金型の寸法は１０Ｘ
１０Ｘ５プレス面）であった。

プレス成形体を乾燥しく１００　Ｎ１０５℃、１〜２時
間）、電気炉で焼成し、その際焼成温度を変えることに
より各種の吸水率の焼成体を作製した。ついで焼成体を
トンネルキルンとカプセル台車より成るラインで燻化処
理した。焼成は、シリコニット電気炉を用いて炉内に棚
組し、棚板の上にセッターを敷きその上に乾燥後のプレ
ス成形体を並べた。昇温速度１００℃／時間にて最高温
度に約１時間保持した。酸化雰囲気を保持した。燻化処
理は、カプセル台車を移動せして約９００℃まで温度低
下せしめ、９００’Ｃで燻化な開始しそして８７０℃で
燻化な終了することにより実施した。燻化時間は約３０
分間であった。燻化時の灯油量は９．６５β／被燻化物
１トン及び水量３．２２／被燻化物１トンとし、灯油と
水の混合液をカプセル内に投入し、燻化時のカプセル内
圧を＋２０〜３０　ｍｍＨｇとした。８７０〜３８０℃
までカプセル内にて１４時間自然冷却し、３８０℃でカ
プセルから取りだし、２４時間自然冷却した。

得られた燻化平板について抵抗値を測定した。

燻化後のものの寸法をノギスとマイクロメーターで測定
し、平板の長手方向に万能ブリッジ（横河　　　−ヒユ
ーレットパラカード社製）を用いて、試料の測定面に銅
線を当て、ゴム板でカバーし、両ゴム板間を万力で締め
付けて抵抗値を測定した。常法により測定値をΩ・ｃｍ
に換算した。

曲げ強度も測定した。　ＪＩＳＡ５２０９　（１９８７
）に従って測定を行ない、寸法からｋｇｆ／ｃｍ２に換
算した。

結果を表１に示す。

夾立■ユ 実施例１の鉄精鉱の割合を少なくし、ここでは鉄精鉱５
０部、粘土５０部そして水５．３部を配合し、その後は
実施例１にしたがった。

結果を表１に示す。

ル敗■ユ 実施例１及び２に対応し、原料に鉄精鉱を使用しなかっ
た例である。成形はｌ０ＸＩＯ（プレス面）のものを使
用した。結果を表１に示す、抵抗値の測定は平板の一組
の対辺方向において行なっ　、た。

比１吐ｌ 市販の施釉磁器タイルの測定結果を同じく表１に示す、
抵抗値の測定は平板の一組の対辺方向において行なった
。

比較１ユ 市販の磁器いぶしタイルの測定結果を表１に示す、抵抗
値の測定は波形に直角の対辺方向において行なった。

匿校廻Ａ 市販のいぶし瓦（平瓦）の測定結果を表１に示す、抵抗
値の測定は六角形の一組の対辺方向において行なった。

匿較五１ 鉄精鉱の替わりに、これと粒度分布が類似するが鉄成分
を含まない材料として高炉滓を選び、実施例１と同様に
作製し、試験した。高炉滓は製鉄高炉滓（水滓）を粉砕
したもので、主要成分は、ＳｉＯ＊３４％、ＡｈＯｓ　
１　ｓ％、Ｃａ０４１％であり、その他微量成分として
ＭｇＯ、Ｓ等を含むものであった。　Ｆｅ＊Ｏｓは０．
３％であった。真比重２．９３、平均粒度８．１ミクロ
ンそして最大粒子径４８ミクロン以下であった。淡路粘
土をボットミルにて３時間粉砕し、水分６０％の粉砕物
に高炉滓を所定量加え、実施例１と同様に処理した。成
形は１０×１０（プレス面）のものを使用した。測定結
果を表１に示す、抵抗値の測定は平板の一組の対辺方向
において行なった。

性１左塘 １．実施例１の試料番号１−１及びｌ・２について温度
と抵抗値の関係を調べた。結果を表２に示す。

２、実施例１の試料番号１・１及びｌ・２について電圧
、電流、出力、表面温度の関係を調べた。

結果を表３に示す。

表２ 注１：渭淀は長手方向。

注２＝サンプル温度は表面温度計で沖淀。

叉ＪＬｆｌ且 第６図に示したような直接輻射パネルを実施例１に基す
いて作成した５　０ｍｍＸ　Ｉ　Ｏ０ｍｍ寸法の発熱体
を横５枚そして縦４枚配列することにより製作した。炭
素量は０．１３重量％であった。１５ｖ−１１，３Ａの
電流の適用で８０〜１００℃の温度を得た。暖房目的に
快適であった。

実施例、比較例及び性能試験の比較から次のような事実
が判明した： ■素地が多孔質である程抵抗値が小さくなる０表１の実
施例１．２と比較例１．５について、吸水率と抵抗値と
の関係を見ると吸水率が大になる程抵抗値が小さくなっ
ている。但し、吸水率を大きくすると（即ち焼成温度を
低くすると）、曲げ強度が弱くなるので注意を要する。

■素地に鉄精鉱を配合すると、抵抗値が小さくなる６表
１の実施例１．２、比較例１では、吸水率が等しい水準
で抵抗値を比べると、例えば鉄精鉱７０部を配合した場
合は４Ω・ｃｍ、５０部では約２０Ω・ｃｍそして配合
零では７０Ω・ｃｍとなっている。

■鉄精鉱を配合しないものでは炭素（グラファイト）が
内部に浸透しない０表１の比較例２．３．４（市販品）
及び５（鉄鉱高炉滓）では吸水率の有無にかかわらず、
グラファイトが浸透していない。表面付着グラファイト
の剥離性についても既述した。

■本発明の発熱体は様々の温度にコントロール可能であ
ることから、実用性の高い発熱体を提供する。

０表１の実施例１の試料１−２では、発熱体の曲げ強度
が４１０　ｋｇｆ／ｃｍ”あり、この数字は市販の陶磁
器床タイルと同等の強さであり、建築物の床タイルとし
ての有用性を示す、耐摩耗性を強くしたい場合には、表
面コーテイング材の種類、コーティング厚さを適当に選
定するか、或いは通常の陶磁器釉薬を用いるのが便宜で
ある。

及豆五盈１ 本発明の発熱体は、次のような効果を有し、暖房を主体
とする新素材として広く期待される。

１、電気比抵抗が１Ω・ｃｍ前後で、約３００℃前後以
下で用いられる、負特性のセラミックス通電体であり、
構造体そのものが電気的に発熱する新たなタイプのもの
である。

２、原料として、銅精練の副産物を用いるので、また粘
土も天然に広く存在するものを用いることが出来るので
、更には製造法は通常の陶磁器と同様の設備で作製出来
るので、安価に且つ大量に生産可能である。

３、押出成形、プレス成形、鋳込み成形が可能であり、
大型で、各種異形のものを簡易に製造しつる。

４゜曲げ強度が大きく、耐摩耗性が大きく、しかも燃え
ない。

５、発熱体表面を通常の陶磁器用釉薬で施釉することが
出来、外観が美しく、意匠性に優れたものを製造出来る
。

６、温度コントロールがなしつる。

７、すべて、無機物で製造可能であり、耐久性があり、
有害ガスの発生がない。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）図は、
顕微鏡下での組織間を結果を踏まえて、本発明製品と市
販品の幾つかとの内部組織及び炭素（グラファイト）付
着状態の差異を模式化した説明図である。 第２図は、本発明発熱体製品の一例の平面図を示す。 第３図は、本発熱体を使用する器具として電気ストーブ
の機器の構成を示す。 第４及び５図は、本発熱体を建物の床に床暖房タイルと
して設置する場合の施行例の上面図及び分解断面図を示
す。 第６図は、本発熱体を複数個並べて直接輻射パネルとし
て組み立てた状態の正面図示す。 第７図は、第６図の一部のｘ−Ｘ線に沿う断面図である
。 ２：開放孔 ３：炭素 ４：封孔処理剤 ５：表面コーティング剤 ｌＯ二発熱体本体 １２：銅溶射層 １３：銅板 １４：電線 １５：電源 ２０：発熱体 ２１：自動入切スイッチ ２２：変圧器 ２３：家庭用電源プラグ ２４：温度センサ ３０：床モルタル ３１：電線ケーブル ３２：断熱材 ３３；３６：アンカー ３５：支持材 ３７：チャンネル ３８：分岐 ４０：発熱体床タイル ４１：突起 ４２：電導性ペースト層 ５０：発熱体 ５２：直接輻射パネル ５３：銅製バー 第１（。）口°　第１（ｄ）口 鎮１（ｅ）図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）鉄精鉱１００部に対して粘土を１００部以下配合し
   た多孔質焼成体と、該多孔質焼成体の孔内面全体に付着
   される炭素皮膜と、焼成体の少なくとも２面に形成され
   る電気接点とを具備するセラミックス電気発熱体。 ２）鉄精鉱１００部に対して、粘土を１００部以下、そ
   して必要に応じ有機バインダー及び／或いは水を配合す
   る段階と、得られる混合物を成形して成形体を生成する
   段階と、該成形体を最高温度１０００〜１３００℃の温
   度で酸化焔雰囲気中で焼成して多孔質焼成体を生成する
   段階と、該焼成と同時に成いは別の工程で該多孔質焼成
   体を燻化処理して該多孔質焼成体の孔内面全体に炭素を
   付着せしめた燻化体を生成する段階と、該燻化体の少な
   くとも２面に電気接点を形成する段階とを包含するセラ
   ミックス電気発熱体製造方法。 ３）電気接点を形成する段階の前或いは後に燻化体が封
   孔処理及び表面コーティング処理される特許請求の範囲
   第２項記載のセラミックス電気発熱体製造方法。 ４）成形体の少なくとも一部を焼成前に施釉する特許請
   求の範囲第２項或いは第３項記載のセラミックス電気発
   熱体製造方法。 ５）特許請求の範囲第１項記載のセラミックス電気発熱
   体を複数個２次元的に或いは３次元的に配列したセラミ
   ックス電気発熱構造体。