JPH02236986A - 発熱体 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、暖房●給湯●乾燥等に利用される発熱体に関
するものである。

従来の技術 従来の管状外装体を有する発熱体は、ニクロム線やカン
タル線などの金属線をコイル状にしたものを、絶縁材料
とともに用いた金属管、あるいは石英管，ガラス管，セ
ラミック管等に内蔵して構成されている。これら発熱体
の遠赤外線放射効果を向上するため、従来は前記管状外
装体の表面に溶射法，塗膜形成法，ゾルゲル法により遠
赤外線放射材料の被覆層を形成℃て用いていた。

発明が解決しようとする課題 このような従来の遠赤外線放射被覆層を有する発熱体に
は、以下に示すような課苅があった。

溶射法により形成した被覆層は多孔質であるが、溶融粒
子の融混により面結合で被覆層を形成しており、比表面
積が小さい。

塗膜形成法により形成した被覆層は、顔料と結合剤より
なり、顔料間の空隙を結合剤で充填して被覆層形成して
いるため多孔質でなく、また比表面積も非常に小さい。

以上のように、従来の被覆層では、表面積が小さく、被
覆層より放射される赤外線のうち遠赤外線量比率の低い
ものしか得られなかった。

なおゾルゲル法により形成した被覆層は、非常に薄い３
μｍ以下程度の被覆層形成しかできず、遠赤外線放射率
がさらに低いものであった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになさ
れたものであり、多孔質でかつ比表面積の大なる被覆層
をその表面に形成した管状外装体を有する発熱体を提供
するものである。

課題を解決するための手段 本発明の発熱体は、管状外装体の表面に、高比表面積粉
粒体の部分焼結あるいは反応により形成された高比表面
積多孔質被覆層を備えたことを特徴とする。

作　　　用 暖房に用いられる赤外線のうち、近赤外線は波長が短く
高いエネルギーをもつため人体の皮膚に深く浸透し、痛
みを感じる痛点を刺激する。このため人体は、すばやく
暖かさを感じるが、長時間放射を受けると苦痛を感じる
。これに対し、．遠赤外線は、波長が長く皮膚に深く浸
透しないため、暖かさをすぐには感じないが、長時間放
射を受けても心地よい暖かさを感じることから暖房の質
として好ましいものである。

本発明では、高比表面積粉粒体の多数の接触点での部分
焼結あるいは反応により、塗膜形成法に用いられる結合
剤無しに、発熱体の管状外装体表面に、高比表面積多孔
質被覆層を強固に結合させて形成したことにより、前記
被覆層より放射される赤外線のうち、近赤外線量に比較
した遠赤外線放射量比率を向上することができる。

従来の溶射法により形成した最も多孔質な被覆層は、マ
クロ的に見れば多孔質であるが、ミクロ的に見ると溶融
粒子の集まりであることから表面は平滑であり、多孔質
構造を有しない。これに対し、本発明の高比表面積多孔
質被覆層は、ミクロ的に見ても微細な多数の細孔構造を
有し、非常に広い対流放熱面を持つことから、表面温度
が低減され、放射される近赤外線量に比較した遠赤外線
放射量の比率を向上することができる。このことから、
本発明により、従来の被覆層に比べ高遠赤外線放射能力
の被覆届が得られる。

本発明の高比表面積多孔質被覆層の比表面積は、１０ｍ
’／ｇ以上であることが望ましい。これは、多孔質被覆
層の比表面積の増大にともない、放射される近赤外線量
に比較した遠赤外線放射量比率は増大するが、比表面積
が、１　０　ｍ”／　ｇ以上で最も良好な遠赤外線放射
比率が得られるためである。

また、本発明の高比表面積多孔質被覆届の厚さを不均一
に形成することが望ましい。これは、被覆層の厚さを不
均一に形成することによりマクロ的な凹凸が増大し、被
覆層近傍の対流空気に乱流を生じさせ対流放熱をより円
滑に行うことにより、被覆層表面の温度を低下させ、前
記遠赤外線放射量比率をさらに増大させることができる
からである。望ましい被覆層膜厚の不均一性は、高比表
面積多孔質被覆層の膜厚の最大値と最小値との差が２５
μｍ以上である。これは、遠赤外線放射二の比率は、２
５μｍまでは増加し、それ以上ではほぼ一定となり、最
も良好な遠赤外線放射量比率が得られるからである。

本発明の管状外装体を有する発熱体は、ニクロム線やカ
ンタル線などの金属線をコイル状にしたものを、絶縁材
料とともに用いた金属管、あるいは石英管，ガラス管，
セラミック管、例えば、コージライト管、ムライト管、
アルミナ管、ジルコニア管に内蔵して構成されている。

また、上記高比表面積被覆層は、水酸化アルミナ、ある
いはアルミナを用（Ｖて形成するのが好ましく、また上
記アルミナの、高温での比表面積低下防止のために、酸
化ランタン，酸化セリウム，酸化バリウムを添加するこ
とが望ましい。

さらに、高比表面積被覆層に酸化ニッケル、酸化鉄、酸
化コバルト、チタニア、ジルコニア、マグネシア、酸化
クロムの群より選ばれる金属酸化物を添加することによ
りさらに遠赤外線放射効率を高めることができる。

また、被覆層に白金族等の触媒物質を含有させることに
より、遠赤外線放射機能と共に、有害ガスや臭気を除去
する機能を付与した発熱体を得ることができる。

実施例 以下、本発明の実施例を説明する。

〈実施例１〉 外径１０ｍｍ１　内径９　ｍ　ｍｓ　長さ１５ｃｍの石
英管を、両側２５ｍｍ残して内側の石英管外周面を、ブ
ラスト装置により粗面化し゜た石英管を得た。

一方、比表面積２１０ｍ２／ｇの水酸化アルミナ１００
０ｇと、水　１２００ｇを、ボールミルを用いて充分に
混合して、スラリーＡを調製した。

このスラリーＡを前記石英管の粗面化部にスプレー法で
塗装した後、１００℃で２時間乾燥し、続いて５５０℃
で１時間焼成して水酸化アルミナを分解反応させ、アル
ミナ被覆層を有する石英管を調製した。被覆層量は０．
２ｇである。この石英管に、４０Ωのコイル状ニクロム
線を内蔵し、碍子により石英管両側で絶縁，保持した本
実施例の発熱体（実施例Ａ）を作成した。

同様に、スラリーＡの水酸化アルミナの代わりに同量の
比表面積１７０ｍ”／ｇの活性アルミナを用いてスラＩ
Ｊ−Ｂを調製し、前記石英管の粗面化部にスプレー法で
塗装した後、１００℃で２時間乾燥し、続いて８５０℃
で１時間焼成してアルミナを部分焼結したアルミナ被覆
層を有する石英管を調製した。被覆層量は０．２ｇであ
る。この石英管を用いて実施例Ａと同様に本実施例の発
熱体（実施例Ｂ）を作成した。

比較のため、溶射法，塗膜形成法，ゾルゲル法により同
様の被覆層を形成した発熱体Ａ−Ｃを作成した。　　溶
射法：アルミナを溶射により石英管表面に実施例Ａと同
様に０．２ｇの被覆層を形成した比較例Ａの発熱体を形
成した。

塗膜形成法：比表面積１７０ｍｅ／ｇの活性アルミナ１
０００ｇに珪酸ソーダ１００ｇと水１０００ｇをボール
ミルを用いて充分に混合して、スラリ−１を調製した。

これを前記石英管に塗布した後、２００℃で２時間乾燥
してアルミナ塗膜を０．２ｇ有する石英管とし、実施例
Ａと同様にして比較例Ｂの発熱体を調製した。

ゾルゲル法：アルミニウムトリ゜エトキシドを用い、乾
燥，焼成により、アルミナとして２ｍｇのアルミナ被覆
層を形成し、実施例Ａと同様の構成の比較例Ｃの発熱体
を作成した。なおこの方法で２ｍｇを超える被覆層は剥
離した。

以上作成した実施例Ａ，　　Ｂおよび比較例Ａ−Ｃの発
熱体に、５００Ｗの電力を通電し、そのときの波長１．
４〜１４μｍの赤外線放射強度分布を測定し、近赤外線
量（波長１．４〜３μｍ）に対する遠赤外線量（波長３
〜１４μｍ）の比率（遠赤外線放射比率：遠赤外線量／
近赤外線量）を計算した。結果を第１表に示した。

第１表より明らかなように、本発明の実施例Ａは近赤外
線量に比較した遠赤外線放射量比率が従来の比較例に比
べ最も大きく、遠赤外線放射能力が高く望ましい。

なお、実施例Ａ，　　Ｂおよび比較例Ａ−Ｃの被覆層の
比表面積は、それぞれ１５８，１００．２．３＊　　１
．　　（Ｌ　　２．　　Ｏｎ歳／ｇであった。

第１表 く実施例２〉 実施例Ａの作成過程での５５０℃の焼成条件を種々変え
ることにより、形成する高比表面積多孔質被覆層の比表
面積を種々変化させて、その時の遠赤外放射比率を測定
した。結果を第１図に示した。

第１図より明らかなように、多孔質被覆層の比表面積の
増大にともない、放射される遠赤外線放射比率は増大す
るが、比表面積が、１０ｍ”／ｇ以上で最も良好な遠赤
外線放射量比率が得られる。

従って本発明の高比表面積多孔質被覆層の比表面積は、
１０ｍ”／ｇ以上であることが望ましい。

く実施例３〉 実施例１と同様の石英管を用い、同じく実施例１のスラ
リーＡを用いて、スプレー法，ロールコーティング法に
より種々の被覆膜厚バラツキの高比表面積多孔質被覆層
を形成した実施例Ａと同様の構成の発熱体を作成した。

被覆層重量はどれも０．２ｇとした。

次に、実施例１と同様にして、本実施例の発熱体に、５
００Ｗの電力を通電し、そのときの赤外線放射強度分布
を測定し、それぞれの近赤外線量に対する遠赤外線放射
比率を計算した。なお、被覆膜厚のバラツキは、被覆層
の膜厚の最大値と最小値との差（膜厚バラツキ）として
測定した。結果を第２図に示した。

第２図より明らかなように、高比表面積多孔質被覆層の
厚さを不均一に形成することにより、遠赤外線放射量の
比率は増加し、膜厚バラツキが２５μｍまでは増加し、
それ以上ではほぼ一定となり、２５μｍ以上で最も良好
な遠赤外線放、射量比率が得られる。したがって、望ま
しい被覆層膜厚の不均一性は、高比表面積多孔質被覆届
の膜厚の最大値と最小値との差すなわちが膜厚バラツキ
が、２５μｍ以上である。

〈実施例４〉 実施例Ａで用いた管状外装管の石英管の代わりに、鉄管
、ステンレス管、バイコールガラス管、コージライト管
、ムライト管、アルミナ管、ジルコニア管をそれぞれブ
ラスト処理して表面を粗而化して用いて、実施例Ａと同
様の構成の発熱体をそれぞれ作成した。

つぎにこれらの室温の発熱体に通電することにより、５
分間でその高比表面積多孔質被覆層温度を８００℃とし
、続いて通電をや゜め、送風機を用いて１０分間で急速
に室温まで冷却するという急加熱急冷却を１０００回行
う加熱冷却サイクルを行った後、発熱体をそれぞれ毎分
５００回振動する振動機にかけ、そのときの前記被覆層
の減少重量率を測定する被覆層密着性試験を行った。減
少重量率の計算方法は、減少重量率（％）＝減少重ｆｆ
ｔ／被覆層重量×１００で計算した。結果を第２表に示
した。

第２表より明らかなように、石英管を用いた場合、減少
重量率が最も小さく望ましい。

第２表 〈実施例５〉 粗面化処理のない石英管を用いて、スラリーＡにより、
発熱体Ａと同様の発熱体Ｃを作製した。

この発熱体Ｃについて、実施例４で行ったと同様の被覆
層密着性試験を行った。結果を第３表に示した。

第３表より明らかなように、粗面化処理を行うことによ
り、被覆層の密着性を向上することができ望ましい。

発明の効果 以上のように本発明により多孔質でかつ比表面積の大な
る被覆層をその表面に形成した管状外装体を有する発熱
体とすることにより、高遠赤外線放射能力の被覆層を有
する発熱体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における発熱体の高比表面積多
孔質被覆層の比表面積と遠赤外線放射量比率との関係を
示す図、第２図は本発明の実施例における発熱体の高比
表面積多孔質被覆層の表面粗度と遠赤外線放射量比率と
の関係を示す図である。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名表面＃（づ
Ｖ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）管状外装体の表面に、高比表面積粉粒体の部分焼
   結あるいは反応により、形成された、高比表面積多孔質
   被覆層を備えたことを特徴とする発熱体。
2. （２）高比表面積多孔質被覆層の比表面積が、１０ｍ＾
   ２／ｇ以上である請求項１記載の発熱体。
3. （３）高比表面積多孔質被覆層膜厚さを不均一に形成し
   た請求項１又は２記載の発熱体。
4. （４）高高比表面積多孔質被覆層の膜厚の最大値と最小
   値との差が２５μｍ以上である請求項１、２又は３記載
   の発熱体。
5. （５）管状外装体が石英管である請求項１、２、３又は
   ４記載の発熱体。
6. （６）管状外装体表面が粗面化されている請求項１、２
   、３、４又は５記載の発熱体。