JPH03226962A - 遠赤外線放射体 - 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、加熱等に用いる遠赤外線放射体、特にマイク
ロ波加熱と併用して用いる遠赤外線放射体に関する。

（従来の技術） 遠赤外線加熱は、対流、伝導、放射の５つの形態の熱伝
播のうち、途中媒体によるエネルギー損失が小さい放射
を利用する加熱方式である。このため、遠赤外線加熱方
式は、省エネルギー効果が高いと判断され、乾燥や暖房
の目的で、民生用途および工業用途に広く用いられるよ
うになって来−ま た。また最近では、広い工業分野での加熱・乾燥や日常
生活での暖房といった用途のみならず、生体的効果や食
品類の味覚の向上といった効果がうたわれるようにもな
って来た。

加熱や乾燥を目的とする従来の遠赤外線加熱方式におい
ては、例えば特開昭４８−４６２５Ｇ号、特開昭４９１
１１２４１号、特開昭５０−１０８６５８号、特開昭５
０−１４４９４４号等に開示されているように、いづれ
も電気抵抗発熱体に通電することにより発熱体を発熱さ
せ、この熱が発熱体に接するかもしくは近接する遠赤外
線放射体に伝えられ、濃赤外線が放射されるというもの
であった。

遠赤外線放射体からの遠赤外線放射による加熱や乾燥に
おいて、遠赤外線は被加熱物や被乾燥物の表面からごく
僅か内部までしか照射されることがなく、単なる加熱や
乾燥という見地から見た場合、効率的でない。そこで物
体に対し内部加熱がなされ、エネルギー効率も高いとい
われるマイクロ波加熱との併用が考え出されている。し
かし、マイクロ波と遠赤外線の併用加熱・乾燥において
も、従来の遠赤外線放射体を用いた場合においては、わ
ざわざ遠赤外線放射体に電気エネルギーを供給しなけれ
ばならなかった。このため加熱・乾燥器としての構造が
複雑となり、かつ長期の使用においては、電気抵抗発熱
体の断線等により遠赤外線放射機能が失われることがあ
った。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者等は、上記既存の遠赤外線放射体の有する諸問
題点に鑑み鋭意研究を続けた結果本発明を完成したもの
であって、その目的とするところは、遠赤外線放射のエ
ネルギー源として直接電気エネルギーを使用することに
代替してマイクロ波を使用する新規な遠赤外線放射体を
提供するにある。他の目的は、長期の使用に対しても高
い信頼性を有する遠赤外線放射体を提供するにある。本
発明の更に他の目的及び利点は以下の説明から明らかに
されよう。

（課題を解決するための手段） 上述の目的は、マイクロ波を吸収し発熱する材料と遠赤
外線を放射する材料とを一体化して成る３− マイクロ波を吸収して発熱を伴いながら赤外線を放射す
ることを特徴とする遠赤外線放射体により達成される。

本発明に使用されるマイクロ波を吸収して発熱する材料
としては覆々考えられるが、好ましいものとして酸化亜
鉛、チタン酸バリウムが、マイクロ波吸収の応答性の点
で特に好ましいものとして、炭化珪素、酸化錫が挙げら
れる。

また、遠赤外線を放射する材料としてはジルコニア、チ
タニア、チタン酸アルミニウム、窒化珪挙げられる。そ
してこれら好適な材料中、ジルコニア及びアルミナは強
度の高い放射体が得られる、コージェライトは遠赤外線
部のみに対して効率的に放射を生じ、耐衝撃性が高い放
射体が得られる特長を有する。また、チタン酸アルミニ
ウムを遠赤外線を放射する材料として適用すると、耐熱
性に優れた放射体が得られ、β−スポジューメンを適用
するとチタン酸アルミニウムの場合よりも更４ に耐熱性に優れた放射体が得られる特長がある。

更にまた、遷移金属酸化物は、コージェライトやβ−ス
ポジューメンと併用すると遠赤外のみならず近赤外部迄
広範囲の放射が起こり窒化珪素は、単独でも近赤外線部
から遠赤外線部迄広範囲の放射が起こり放射エネルギー
の大きな放射体が得られる特長がある。

これらマイクロ波を吸収することにより発熱する材料と
遠赤外線を放射する材料とは組み合わせて一体化するが
その構造については、次のようなものが好適である。

第１図に示すようにマイクロ波を吸収すること第２図に
示すように中心部がマイクロ波を吸収することにより発
熱する材料（４）からなり外周部に遠赤外線を放射する
材料（６）を配した構造。

マイクロ波を吸収することにより発熱する材料（４）と
遠赤外線を放射する材料の）が層状に重なりあっている
か、第５図に示すように表面から裏面に一 かけて徐々にその割合いを変化させている構造。

第４図に示すようにマイクロ波を吸収すること縞模様等
に成形した構造。

更には第５図に示すようにマイクロ波を吸収することに
より発熱する材料（４）を成型し、この表面に遠赤外線
を放射しやすい材料（６）を施釉、ＯＶＤ。

溶射等によるコーティングを施した構造。

そして上記構造において遠赤外線放射体の少なくとも一
部を多孔体構造又は少なくとも一部に粗面構造を形成す
ると一層優れた効果が得られた。

また本発明の遠赤外線放射体においては、このマイクロ
波を吸収し発熱する材料の組成割合いが全体の発熱量に
影響を与えるため、遠赤外線放射体の遠赤外線放射特性
にも影響をおよぼす。本発明における遠赤外線放射体に
対するマイクロ波を吸収し発熱する材料の最適混合割合
いを知るために、マイクロ波を吸収し発熱する材料とし
て炭化珪素を用い、これをアルミナに種々の割合いで混
合６− した焼結体を作成し、マイクロ波（発信周波数２．４５
　ＧＨｚ　、発信出力５００Ｗ）を１分間照射した後の
発熱状態を調べた。焼結体の作成は所定混合割合の原料
粉末をＰＶＡバインダーを用いて顆粒とした後、１ｔ／
ｃｍ’　の圧力で金型ブレス成形後、非酸化性雰囲気中
で１８００°Ｃで焼成させて得た。但し、炭化珪素が５
０ｗｔ％以上の場合には、上手く焼結しなかったので金
型プレス成形後の成形体に無機バインダー（アルミニウ
ムヒドロキシクロライド）を含浸させ乾燥後非酸化性雰
囲気中で８００°Ｃにて焼成して得た。実験結果を第６
図に示す。同図から分かるように炭化珪素含有率が１０
ｗｔ％以上では、十分な発熱が認められ、より好ましく
は炭化珪素含有率が２０ｗｔ％以上では、さらに十分な
発熱が認められ、遠赤外線放射体に適用可能と判断され
た。なお表面温度計にてマイクロ波照射直後の焼結体の
表面温度測定を試みたが、マイクロ波照射を停止すると
急激に温度が低下したため、若干低めの測定値となって
いる。

酸化亜鉛、酸化錫、チタン酸バリウムについても＝７− 同様に実験を行ったところ、はぼ同様な結果が得られた
。

（発明の効果） 本発明によれば遠赤外線放射体内の吸収し発熱する材料
が効率的にマイクロ波を吸収しマイクロ波が熱に変換さ
れ、効率的に遠赤外線が放射される。

以下本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ 炭化珪素粉末（平均粒子径０．６ｐｍ）とアルミナ粉末
（平均粒子径０．６．ａｍ１含む０．８ｗｔ％ＭｇＯ）
を重量比で５＝７の割合いで混合しバインダーとしてＰ
ＶＡを用い流動層造粒した後、６０メツシユのフルイに
て整粒し原料顆粒Ａを得た。

（ａ）　　原料顆粒Ａにポリスチレンビーズ（平均粒子
径２．５　ｐｍ　）を４６ｖｏｌ優添加し十分混合した
後、Ｉｔ／ｃｍ！にて金型プレス成形し、グリーン体を
得た。得られたグリーン体を非酸化性雰囲気中１８００
℃にて焼成し、多孔性焼結体を得た。アルキメデス法に
て気孔率を測定したところ、７５ｖｏ１％であっ８ た。

（ｂ）　　原料顆粒Ａをｉｔ／ｃｍ２にて金型プレス成
形した後、非酸化性雰囲気中１８００’Ｏにて焼成し、
焼結体を得た。気孔率を測定したところ、３゜ｖｏ１％
であった。

（ｃ）　　原料顆粒Ａをｉｔ／ｃｍ！にて金型プレス成
形した後、大気中で脱脂しグリーン体を得た。得られた
グリーン体を真空中１８００　”０　２０　ＭＰａでホ
ットプレス焼結させ、気孔率３％の緻密焼結体を得た。

得られた（ａ）〜（ｃ）の焼結体を幅５　ｃｍ長さ６　
ｃｍ厚さ０．５ｃｍに成形した後、マイクロ波（発信周
波数２．４５ＧＨｚ、高周波出力５００Ｗ）を１分間照
射した後の温度を表面温度針にて測定したところ、（ａ
）の多孔性焼結体では１２０″Ｃ，（ｂ）の焼結体では
１１０℃、（Ｃ）の緻密焼結体では１０６°Ｃであった
。

比較例１ アルミナ粉末（平均粒子径０．ｆ＋）１ｍｓ含むＯ，Ｓ
ｗｔ％ＭｇＯ）　　のみをバインダーとしてＰＴＡを用
９− い流動層造粒した後、６０メツシユのフルイにて整粒し
アルミナ顆粒を得た。アルミナ顆粒を１ｔ／ｅｍｕにて
金型プレス成形した後、非酸化性雰囲気中１８００℃に
て焼成し、焼結体を得た。気孔率を測定したところ、１
０ｖｏ１％であった。

得られたアルミナ焼結体を幅６ｃｍ長さ８ｃｍ厚さ０．
５ｃｍに成形した後、マイクロ波（発信周波数２．４６
ＧＨｚ１高周波出力６０　ＧＷ）を１分間照射した後の
温度を表面温度計にて測定したところ、３０°Ｃであり
マイクロ波照射前とほとんど変化しなかった。

実施例２ 酸化錫と水酸化マグネシウムを重量比で１＝３の割合で
混合し大気中７００℃にて仮焼した後、粉砕、整粒（６
０メツシユふるい）シ、酸化錫と酸化マグネシウムの混
合顆粒を得た。得られた混合顆粒を金型プレス成形した
後、大気中で１６！ａ　０℃にて焼結させた。得られた
焼結体を幅５ｃｍ長さ５ｃｍ厚さ０．６ｃｍに成形しマ
イクロ波吸収発熱板を得た。

１０− コージェライト（平均粒子径：１．ａｍ）と酸化鉄（平
均粒子径：０．５７ｍ）および酸化マンガン（平均粒子
径：０．５／ｕｍ）を重量比で５：３：２の割合で混合
した。さらに、おが屑を５０ｗｔ％添加し十分混合した
後、金型プレス成形し大気中１２００℃にて焼成し得ら
れた焼結体を幅６ｃｍ長さ６ｃｍ厚さ０．５ｃｍに成形
し多孔性焼結体を得た。

このようにして得られたマイクロ波吸収発熱板と多孔性
焼結体を無機バインダーで接着させ、遠赤外線放射体を
得た。

得られた遠赤外線放射体にマイクロ波（発信局波数２．
４６ＧＨｚ１高周波出力５０　ＧＷ）を１分間照射した
後の温度を表面温度計にて測定したところ、１００°Ｃ
であった。

比較例２ コージェライト（平均粒子径：１μｍ）と酸化鉄（平均
粒子径−０，６７ｍ）および酸化マンガン（平均粒子径
：０．５．ｕｍ）を重量比で６：３：２の割合で混合し
た。さらに、おが屑を５０ｗｔ％添加し十分混合した後
、金型プレス成形し大気中１２００°Ｃにて焼成し多孔
性焼結体を得た。得られた焼結体を幅５　ｃｍ長さ６　
ｃｍ厚さ０．６ｃｍに成形した。

このようにして得られた多孔性焼結体にマイクロ波（発
信周波数２，４５０．Ｈ２，高周波出力５００Ｗ）を１
分間照射した後の温度を表面温度計にて測定したところ
、５０℃であった。

実施例５ チタン酸バリウム３部を粘土７部に混線、成形後７５０
°Ｃで焼成し、直径１５　ｃｍ厚さ１　ｃｍの素焼き円
板を得た。得られた素焼き円板の全面に窒化珪素の等モ
ル組成物を溶射した。

このようにして得られた素焼き円板にマイクロ波（発信
周波数２．４６　ＧＨｚ、高周波出力ｓｏｏｗ）を１分
間照射した後の温度を表面温度計にて測定したところ、
２００℃であった。

比較例３ チタン酸バリウム３部を粘土７部に混線、成形後７５０
’Ｏで焼成し、直径１５ｃｍ厚さ１　ｃｒｎの素焼き円
板を得た。

このようにして得られた素焼き円板にマイクロ波（発信
周波数２．４１５ＧＨｚ、高周波出力５００Ｗ）を１分
間照射した後の温度を表面温度計にて測定したところ、
８５゛Ｃであった。

実施例４ 実施例１の（ａ）マイクロ波吸収焼結体をもちい、家庭
用電子レンジ（発信周波数２．４５０Ｈｚ　１高周波出
力５００Ｗ）中で、冷凍グラタンに覆い被せる様にマイ
クロ波吸収焼結体を配し、８分間マイクロ波を照射した
ところ、グラタン内部まで加熱されていることは勿論の
ことグラタンの表面が適度に焦げた。

比較例４ 家庭用電子レンジ（発信周波数２．４６　ＧＨｚ、高周
波出力５０　ＧＷ）中で、冷凍グラタンに８分間マイク
ロ波を照射したところ、グラタン内部まで加熱されたが
、グラタンの表面にはまったく焦げたところを認めるこ
とが出来なかった。

（発明の効果） １５ 実施例５ β−スポジューメン粉末（平均粒径５０ｆｉｍ）３部に
対し酸化亜鉛粉末（平均粒径２０μｍ）７部を混合し、
無機バインダーとしてシリカゾル（スノーテックス−Ｘ
Ｌ、８産化学製）を除々に加えながら混練し粘土状にす
る。これを幅６ｃｍ長さ５　ｃｍ厚さ１　ａｍに成形し
た後、乾燥器（６０°Ｃ）で乾燥させ、さらに大気雰囲
気の焼成炉にて１２００℃、２時間処理し、遠赤外線放
射体を得た。

得られた遠赤外線放射体にマイクロ波（発信周波数２．
４５ＧＨｚ、高周波出力５　ｏ　ｏｗ）を１分間照射し
た後の温度を表面温度計にて測定したところ１２０℃で
あった。

４ 比較例５ β−スポジューメン粉末（平均粒径３０　　）戸ｍ に無機バインダーとしてシリカゾル（スノーテックス−
ＸＬ、８産化学製）を除々に加えながら混練し粘土状に
する。これを幅６ｏｍ長さ５　ｃｍ厚さ１　ｃｍに成形
した後、乾燥器（６Ｇ’Ｃ）で乾燥させさらに大気雰囲
気の焼成炉にて１２００°ｃ２時間処理し焼成体を得た
。

得られた焼成体にマイクロ波（発信周波数２，４６ＧＨ
ｚ　％高周波出力ｓ　ｏ　ｏｗ）を１分間照射した後の
温度を表面温度計にて測定したところ６５℃であった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、本発明の遠赤外線放射体の構造を示
す説明図であり、図中（１）はマイクロ波を吸収し発熱
する材料の）は遠赤外線を放射する材料を表わす。また
第６図は、マイクロ波を吸収する材料として炭化珪素を
遠赤外線を放射する材料としてアルミナを使用した本発
明遠赤外線放射体の炭化珪素量と放射体の表面温度との
間外を表わす線図である。 第 ５ 図 図 ００ ２０　　４０ ＩＣ ０６０ ｌｚ　０３ ６０　　８０ （ｗｔ　０１０） ４０　　２゜ （ｗｔ’１０） ００

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波を吸収し発熱する材料と遠赤外線を放
   射する材料を一体化して成るマイクロ波を吸収して発熱
   を伴いながら遠赤外線を放射することを特徴とする遠赤
   外線放射体。