JPH0238355A - 遠赤外線を放射する導電性セラミック発熱体 - 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」 この発明は、発熱体自体へ通電することにより加熱され
て、遠赤外線を放射するセラミック発熱体に関するもの
である。

「従来の技術」 遠赤外線の放射エネルギは、自動車の塗装被膜の乾燥、
食品加工、暖房、調理から医療、測定の分野に至るまで
広く利用されている。

この遠赤外線の発熱体としてセラミックが用いられてい
るが、いずれもセラミック発熱体に遠赤外線を放射させ
るためには、外部から熱エネルギを供給して加熱する必
要がある。

加熱する手段として、例えばセラミックの発熱体にヒー
タを内蔵させるもの（特公昭５６−２６０８１、特公昭
５７−４１７９４等）、又は加熱された空気、液体の中
にセラミックの発熱体を設けるもの（特公昭５０−２４
２１　、特公昭５２−２６６１３等）などがある。

［発明が解決しようとする問題点」 従って遠赤外線を放射するために、外部から熱エネルギ
を供給する必要があり、そのための熱エネルギの損失が
大きい。又、加熱手段を設けるために、遠赤外線放射装
置全体の構造が複雑になるなどの欠点があった。そのう
え、発熱体の形状、構造が限定される不具合もあった。

「問題点を解決するための手段」 この発明は上記のようなセラミックを用いた従来の遠赤
外線発熱体の欠点を解消して、セラミックの発熱体に導
電性を持たせて、発熱体自体へ直接通電することによっ
て、遠赤外線を放射させることを主たる目的とするもの
で、以下の構成をその要旨とする。

即ちこの発明に係る遠赤外線を放射する導電性あるセラ
ミック発熱体は、遠赤外線放射セラミックの１又は複数
を含有する１又は複数のセラミ・ツク材と、炭素分を含
有するセラミック材とからなる導電性セラミック材料に
、結合剤を加えたことを特徴とする。

さらに詳しく説明すると、遠赤外線放射セラミックとし
て、例えば酸化金属系セラミックの酸化アルミニウム（
アルミナ）、酸化第二鉄、酸化クロム、酸化ジルコニウ
ム、酸化チタン、酸化マグネシウムなど、又、ケイ素系
セラミックの二酸化ケイ素（シリカ）、炭化ケイ素、窒
化ケイ素などが挙げられが、これに限定されるものでは
ない。

これら遠赤外線放射セラミックの１又は複数を含有する
セラミック材には、耐火煉瓦原料とじて市販されている
、珪石、ろう石、Ａシャモット、ばん土頁岩、コーディ
エライト、フリントクレー合成ムライト、ボーキサイト
、電融アルミナ、クローム鉄鉱、酸化クロム、マグネシ
ア、スピネル、ジルコン、ジルコニア、カーボランダム
等が利用できる。これらのものは、いずれも好ましくは
粒径約０．３鰭以下の粉末状のものを使用する。

さらに導電性を与えるための炭素分を含有するセラミッ
ク材には、例えば黒鉛、コークス、木炭、カーボンブラ
ック等があり、好ましくは粒径約０゜５ｆｉ以下とする
。

なお、遠赤外線放射セラミック材、炭素分を含有するセ
ラミック材を、前記のような粒径の粉末としたのは、材
料をむらなく混合させるためである。

結合剤としては、液状のフェノール樹脂、粉末状のメラ
ミン樹脂等の合成樹脂系のものの外、ケイ酸ソーダ等が
用いられるが、これに限られるものではない。

これら各材料の組合わせ比率は、使用の目的、条件、及
び形態によって異なるものである。実験上重量比に於い
て、遠赤外線放射セラミック材を３０〜９８％、炭素分
を含有するセラミック材２〜３０％からなる導電性セラ
ミック材料に、結合剤を外掛けで５〜２５％を加えたも
のが好ましいが、この混合比率はこれに限定されない。

次ぎに成形方法について説明する。

前記重量比の遠赤外線放射セラミ・ツク材、炭素分を含
有するセラミック材からなる導電性セラミック材料と結
合剤をよく混練して型に入れて加圧する。又はペースト
状にして、型に塗り込めて成形、或いはパイプなどの表
面に塗布して成形し、強化のために加熱処理を加える。

従って、使用目的に応じて自在に成形できるところに、
この発明の大きな特徴の一つがある。

加熱処理には、水分、樹脂の揮発分を除去し、乾燥、固
形化して強度を与えるために、例えば１２０°Ｃ〜３０
０℃の低温処理と、非蕩化雰囲気中で例えば１４００℃
〜１７００℃の高温処理とがある。前者では、通電する
の今で熱処理が可能な場合がある。

高温処理で焼結を必要とする場合には、焼結材として、
例えばフェロシリコン、金属シリコン、金属アルミニウ
ム、カオリン系粘土などのうち１ないし３種を組合わせ
たものを、好ましくは重量比で２〜３０％を加える。

この発明にかかる導電性セラミック発熱体は、広い温度
範囲で使用でき、又直流、交流を問わず通電できる。

又、この導電性セラミック発熱体の遠赤外線放射特性は
、後述するように標準黒体のそれに極めて近いものであ
り、電気エネルギを有効に利用して、加熱、乾燥、暖房
、調理、医療等に広く利用できるものである。

なお、この導電性セラミック発熱体は、実用上充分な熱
膨張率、熱伝導率、強度を有しており、過大な電流を流
したり、堅い床に落下させるなど不注意な扱いをしない
限り、破損のおそれはない。

実施例　１ この実施例は導電性セラミックの発熱体を、焼肉器の熱
源としたものである。

その組成は重量比で、 カーボランダム・・・・７０％ フェロシリコン・・・・１５％ シリコン　　　・・・・５％ 黒鉛　　　　　・・・・１０％ 及び、 フェノール樹脂液・・・２５％（外掛け）であり、これ
ら材料を混練機で６０分間混練する。

次いで、混練した前記材料を流動乾燥機により、６０℃
で３０分間乾燥する。

乾燥させた材料を金型に投入し、２５０ｔブレスを使用
して５００　ｋｇ／ｃｆｆｌの加圧成形をする。

加圧成形後の成形物を１５０℃の温度を保ち、２４時間
熱風乾燥により乾燥させる。

さらに、乾燥させた成形物を角型の耐熱容器に収容し、
成形物の周囲に微粉砕したコークス粉を充填して、１７
００℃の温度雰囲気のトンネルキルン炉で４時間焼成す
る。

第１図には、このように形成した焼肉器用の導電性セラ
ミック発熱体１が示されている。２は接続金具、３はコ
ードである。発熱体１は、幅１０鶴、厚さ１０鶴の棒状
体を屈曲形成したもので、全体の長さ３００鶴、幅１６
４Ｒである。

この発熱体１に交流１００　Ｖを通電した結果は次の通
りである。

通電５分後 電流（八）電気抵抗（Ω）表面温度（’Ｃ）９．６　　
　１０．４　　　　　２９０通電１０分後 電流（Δ）電気抵抗（Ω）表面温度（°Ｃ）９．８　　
　１０．２　　　　　３７０発熱体１に直接肉を載せて
焼いたところ、市販のガスバーナ、ニクロム線を用いた
一般の焼肉器と異なり、肉汁による発煙がなく肉の焼土
がりと食感が非常に優れていた。又、肉表面の炭化が無
かった。これらの効果は、遠赤外線の放射によるもので
ある。

第２図、第３図は、この発熱体１へ１００■の交流を通
電したときの表面温度が３７０℃に於ける遠赤外線の放
射特性を示す。第２図は放射熱エネルギを、第３図は放
射率をそれぞれ示しており、点線はそれぞれ標準黒体の
それを示す。

この実施例のように形成した導電性セラミック発熱体は
、調理器以外に広く暖房器、乾燥器、加熱器等に利用で
きる。

実施例２ 導電性セラミック発熱体を温灸用熱源とした実施例を次
に示す。

組成（重量比）は、 ジルコン　　　・・・・５０％ ジルコニア　　・・・・１５％ アルミナ　　　・・・・１５％ シリカ　　　　・・・・５％ 黒鉛　　　　　・・・・１５％ 及び、 フェノール樹脂液・・・２５％（外掛け）である。

これら材料を混練機で６０分間混練したのち、第４図に
示すように、内径２０１ｍの円筒状金型１２の中に入れ
て、加圧棒１３をハンマでたたいて、直径２０鶴、高さ
１０龍の円柱状の形成物１１’に成形する。

１４．１４は、導線を入れる穴を形成するための外径１
重囲のピアノ線である。

成形後、ピアノ線１４．１４を抜き取り、２６０℃で２
４時間熱風乾燥させる。

最後に、この成形物１１′の前記穴に導線１５と次の組
成の導線固定用ベースｌ−１６とを挿入し、導線１５．
１５に立ぢ上がり６■、０．３Ａの電流を流して、高温
にならないようペースト１６をゆっくり乾燥させる。

第５図はこのようにして形成された温灸用発熱体１１を
示す。

導線固定用ペーストの組成（重量比） ジルコニア（４４μ以下）　　・・・５０％黒鉛　　　
　　　　　　　・・・５０％さらに外掛けで液状フェノ
ール樹脂 ・・・３０〜３５％ このようにして形成した温灸用発熱体１１に柄を取付け
て、サーモスイッチで適温を保ちながら使用する。

この温灸用発熱体１１に３．５Ｖ、０．５Ａの直流を流
した場合の表面温度は９６℃、４．ＯＶ、　０．７　Ａ
の場合の表面温度は１２３℃である。

上述の温灸用発熱体１１へ直流６Ｖを通電したときの、
表面温度１２２℃に於ける遠赤外線放射特性を第６図、
第７図に示す。第６図は熱エネルギを、第７図は放射率
をそれぞれ示し、点線はいれも標準黒体のそれである。

実施例３ この実施例では、自動二輪車、原動機付き自転車などの
ハンドル保温用熱源として利用する導電性セラミック発
熱体を示す。

第８図のように、縦横各１００＋ｎ、厚さ２鶴のゴム板
３２に、長さ８０鰭、幅５鰭の２本の溝３３．３３を貫
設して、両溝３３．３３の中に実施例２で示した導線固
定用ペースト３１′、３１′を、よく混練して塗り込む
。３４は導線、３５は紐通し大群である。

導線３４に立ち上がり６ｖの直流を流して材料を乾燥さ
せればハンドル保温用発熱体３１．３１となるので、第
９図のように、紐通し穴３５群を設けたＯ０５鶴の保護
ゴム板３６．３６を、ゴム板３２の表裏に貼り合わせる
。なお、紐通し穴３５群を予め設けず、保護ゴム板３６
．３６をゴム板３２に貼り付けたのち一度に設けてもよ
い。

これをハンドルに巻きつけ、紐通し穴３５へ紐を通して
固定する。電源は自動二輪車の６ｖバツテリを使用する
。

このハンドル保温用発熱体３１の表面温度は６０℃〜８
０℃である。なお、ハンドル保温用発熱体３１の厚みを
薄くすれば、使用電流は少なくなり、表面温度が上昇す
る。

実施例４ 耐熱、絶縁コーティングを施したパイプの表面に実施例
２の組成のペーストを、スプレーガンで塗布する。導線
を取付けて通電乾燥させれば、給湯パイプが形成できる
。

実施例５ 耐熱、絶縁コーティングを施した鉄板に、実施例４と同
様のペーストをスプレーガンで塗布し、導線を取付けて
通電乾燥させれば、面状の導電性セラミック発熱体が形
成されるので、暖房器として使用できる。

実施例６ 実施際５と同様にして、瓦表面に導電性セラミック発熱
体を設ければ、融雪可能な瓦が形成される。

実施例７ 布、不織布などの小片に実施例５と同様にして導電性セ
ラミック発熱体を設けて患部に貼れば、温灸に用いるこ
とができる。又、衣服の裏地に設ければ保温層を形成で
きる。

実施例８ 植物栽培用の鉢の内面に実施例５と同様にして導電性セ
ラミック発熱体を設ければ、来季に於ける根の保温に効
果がある。

「効果」 この発明の効果を列挙すれば以下のとおりである。

（１）発熱体が導電性を有するため発熱体へ直接通電で
きるので、外部から熱エネルギを供給する従来の遠赤外
線放射発熱体に比し、エネルギ効率が極めて高い。

（２）従って、外部から熱エネルギを供給する手段を必
要としないので、遠赤外線放射装置ないし器具の構造が
簡単になる。

（３）発熱体を任意の形状に形成できるので、利用範囲
が広い。

（４）遠赤外線の放射効率が高い。

（５）耐火煉瓦材料を使用できるので、低コストで提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼肉器用熱源として形成された導電性セラミッ
ク発熱体の平面図、第２図はその遠赤外線放射熱エネル
ギと波長との関係を、第３図は遠赤外線放射率と波長と
の関係をそれぞれ示す遠赤外線放射特性図である。 第４図は温灸用熱源として導電性セラミック発熱体を成
形する装置の断面図、第５図は温灸用発熱体の断面拡大
図、第６図はその遠赤外線放射熱エネルギと波長との関
係を、第７図は遠赤外線放耐重と波長との関係をそれぞ
れ示す遠赤外線放射特性図である。 第８図は導電性セラミック発熱体を使用して、自動二輪
車等のハンドル保温具を形成する状態を示す斜視図、第
９図は完成品の一部欠截正面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　遠赤外線放射セラミックの１又は複数を含有する１
   又は複数のセラミック材と、炭素分を含有するセラミッ
   ク材とからなる導電性セラミック材料に、結合剤を加え
   たことを特徴とする遠赤外線を放射する導電性セラミッ
   ク発熱体。 ２　前記導電性セラミック材料に、焼結材を加えたこと
   を特徴とする請求項１記載の遠赤外線を放射する導電性
   セラミック発熱体。