JPH0374471B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0374471B2 JPH0374471B2 JP59278359A JP27835984A JPH0374471B2 JP H0374471 B2 JPH0374471 B2 JP H0374471B2 JP 59278359 A JP59278359 A JP 59278359A JP 27835984 A JP27835984 A JP 27835984A JP H0374471 B2 JPH0374471 B2 JP H0374471B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- zro
- far
- infrared
- infrared rays
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は各種の乾燥炉、焼付炉、暖房及びサウ
ナ等の熱源として用いられ直接通電加熱により遠
赤外線を効率良く放射することができるセラミツ
ク質遠赤外線ヒーターに関するものである。 （従来の技術） 各種物体の加熱には波長が2.5〜1000μｍの遠赤
外線の照射が最も効率的であることは従来から知
られているところであり、このような赤外線の照
射源としては一般に赤外線電球、シーズヒータ
ー、セラミツクス質遠赤外線ヒーター等の温度放
射体が用いられている。ところがガラス管等の内
部にタングステン線やニクロム線を取付けた赤外
線電球は放射される赤外線の波長領域が0.75〜
1.5μｍの近赤外線の領域にわたるために物体の加
熱効率が悪いうえにガラス管等が割れ易い欠点が
あつた。また、シーズヒーターは金属管の内部に
コイル状のニクロム線、カンタル線等の金属ヒー
ターをMgO粉末のような絶縁体とともに封入し
たものであり、強度及び安全上の問題は少いが、
外管が金属管であるために放射される可視光線及
び赤外線の波長領域が0.4〜1.0μｍと比較的短く
加熱効率が悪いうえ、二重構造であるため製造コ
ストが高くなる欠点があつた。更にセラミツクス
質遠赤外線ヒーター等は比較的波長の長い遠赤外
線を放射できるセラミツクス質を温度放射体とし
て利用しているために優れた加熱効率が得られる
利点があるが、一般にセラミツクス質は絶縁体で
あるために内部にニクロム線等の金属ヒーターを
挿入して加熱しなければならず、シーズヒーター
と同様二重構造としなければならない欠点があつ
た。（例えば、特公昭47−25010号公報）更にま
た、５〜50ｍμの比較的長波長の遠赤外線を放射
させるために、ZrO2を含む酸化物セラミツクス
を金属ヒーターの外表面に被覆したものも開発さ
れたが、両者の熱膨脹係数の差により歪みが生
じ、短時間で金属ヒーターが溶断し或は表面ハク
リして安定性に欠ける欠点があつた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記のような従来の問題点を解消し、
直接通電により５〜50ｍμの波長領域の遠赤外線
を効率よく放射することができ、強度及び安定性
に優れしかも安価に製造することができるセラミ
ツクス質遠赤外線ヒーターを目的として完成され
たものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明はZrO2成分を主成分とする酸化物セラ
ミツクス中にヒーターの表面を黒色化するMnO2
又はFe2O3と、通電媒体となるSi又はFeSiを含有
させたことを特徴とするものである。 本発明のセラミツクス質遠赤外線ヒーターは長
波長の遠赤外線の放射に有効なZrO2成分を主成
分とする酸化物セラミツクスからなるものであ
り、その主原料としてZrO2粉末又はZrO2・SiO2
粉末ZrO2・SiO2・Ｃ粉末等が用いられるが、
ZrO2粉末は高価で経済性に劣るためZrO2・SiO2
粉末又はZrO2・SiO2・Ｃ粉末を用いることが好
ましいい。ZrO2・SiO2の含有量は40〜60％（重
量％、以下同じ）の範囲で自由に選択することが
でき、特に50〜55％の範囲が最も好ましい。
ZrO2・SiO2の含有量は40％未満であると放射さ
れる赤外線の波長領域が10μｍ以下と短くなつて
加熱効率の低下を生ずる欠点があり、逆に60％を
越えると固有電気抵抗が高くなりすぎて100Vの
商用電圧により直接通電して発熱させることが困
難化する欠点を生ずる。本発明の酸化物セラミツ
クス中にはZrO2・SiO2のほかMnO2、Fe2O3がそ
れぞれ５〜10％の範囲内で添加される。これらの
酸化物はZrO2・SiO2のみを焼結した場合には白
色であるヒーターの表面を黒体に近づけ、ヒータ
ーからの熱の放射効率を向上させるために有益で
ある。即ち、Ｅ＝εσT4（Ｅ：放射エネルギー量、
Ｔ：放射体の絶対温度、σ：ステフアンボルツマ
ン定数、ε：黒度又は放射率）の式で表現される
ステフアンボルツマンの法則からも分るように、
ヒーターからの放射エネルギー量はその表面の黒
度に比例して増加するものであり、ヒーター表面
を黒色化してその黒度を黒鉛のε＝0.95や完全黒
度のε＝1.0に近接させることが好ましい。この
ほか、セラミツクス体に成形性を与えるために20
〜25％程度の粘土が添加される。粘土はバインダ
ーとして可塑性、粘結性を生じ、また成形乾燥後
にセラミツクス体の形状を保たせる補強効果も有
する。このような粘土に代えてセルロース系の有
機バインダーをポリエチレングリコール等の滑材
と共存させて使用することもできる。しかし有機
バインダーは焼結時に焼失して空孔を有じ、電気
伝導度を悪化させるので、焼結前に600℃以下で
予め有機バインダーを除去するか、あるいは水素
雰囲気中で焼結させることが好ましい。 本発明においては上記の各成分からなる酸化物
セラミツクス中に通電媒体として10〜30％のSi又
はFeSiを含有させる。Si又はFeSiの含有率が30
％を越えると得られた焼結体の固有抵抗値が0.1
〜1.0Ω−cm以下となつて断面積を非常に小さく
しなければならず、逆に含有率が10％未満では固
有抵抗値が７〜10Ω−cm以上となつて通電が困難
となる。含有率が一定であつてもこのように固有
抵抗値にばらつきを生ずるのは焼成温度や雰囲気
による変化を生ずるためである。Si又はFeSiを
10〜30％含有させた酸化物セラミツクスからなる
本発明のヒーターは、商用電圧による直接通電が
可能であり、ZrO2成分が温度放射体として５〜
50μｍの比較的長波長の遠赤外線を放射するので
優れた加熱効果が得られるものである。 （実施例） 第１表に示すとおりの割合で各原料粉末を調合
し、焼結してNo.１〜No.６の電気容量300Wのセラ
ミツクス質遠赤外線ヒーターを得た。各ヒーター
を300×300×300mmの寸法の内面がアルミニウム
箔で内張りされた立方体の箱内の天井部にそれぞ
れ２本ずつ取付け、箱の端面を開口させて内部の
温度上昇を防止しながら粘土成形体を加熱乾燥さ
せた。粘土成形体は10×70×90mmの板状体であ
り、含水率30％の蛙目粘土からなるものである。
また比較例としてニクロム線とステンレス鋼管製
のシーズヒーターを用いて同様に粘土成形体の加
熱乾燥を行わせたところ、通電開始後の粘土成形
体の水分減少率は第２表のとおりとなり、本発明
のセラミツクス質遠赤外線ヒーターが優れた加熱
効率を示すことが示された。
ナ等の熱源として用いられ直接通電加熱により遠
赤外線を効率良く放射することができるセラミツ
ク質遠赤外線ヒーターに関するものである。 （従来の技術） 各種物体の加熱には波長が2.5〜1000μｍの遠赤
外線の照射が最も効率的であることは従来から知
られているところであり、このような赤外線の照
射源としては一般に赤外線電球、シーズヒータ
ー、セラミツクス質遠赤外線ヒーター等の温度放
射体が用いられている。ところがガラス管等の内
部にタングステン線やニクロム線を取付けた赤外
線電球は放射される赤外線の波長領域が0.75〜
1.5μｍの近赤外線の領域にわたるために物体の加
熱効率が悪いうえにガラス管等が割れ易い欠点が
あつた。また、シーズヒーターは金属管の内部に
コイル状のニクロム線、カンタル線等の金属ヒー
ターをMgO粉末のような絶縁体とともに封入し
たものであり、強度及び安全上の問題は少いが、
外管が金属管であるために放射される可視光線及
び赤外線の波長領域が0.4〜1.0μｍと比較的短く
加熱効率が悪いうえ、二重構造であるため製造コ
ストが高くなる欠点があつた。更にセラミツクス
質遠赤外線ヒーター等は比較的波長の長い遠赤外
線を放射できるセラミツクス質を温度放射体とし
て利用しているために優れた加熱効率が得られる
利点があるが、一般にセラミツクス質は絶縁体で
あるために内部にニクロム線等の金属ヒーターを
挿入して加熱しなければならず、シーズヒーター
と同様二重構造としなければならない欠点があつ
た。（例えば、特公昭47−25010号公報）更にま
た、５〜50ｍμの比較的長波長の遠赤外線を放射
させるために、ZrO2を含む酸化物セラミツクス
を金属ヒーターの外表面に被覆したものも開発さ
れたが、両者の熱膨脹係数の差により歪みが生
じ、短時間で金属ヒーターが溶断し或は表面ハク
リして安定性に欠ける欠点があつた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記のような従来の問題点を解消し、
直接通電により５〜50ｍμの波長領域の遠赤外線
を効率よく放射することができ、強度及び安定性
に優れしかも安価に製造することができるセラミ
ツクス質遠赤外線ヒーターを目的として完成され
たものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明はZrO2成分を主成分とする酸化物セラ
ミツクス中にヒーターの表面を黒色化するMnO2
又はFe2O3と、通電媒体となるSi又はFeSiを含有
させたことを特徴とするものである。 本発明のセラミツクス質遠赤外線ヒーターは長
波長の遠赤外線の放射に有効なZrO2成分を主成
分とする酸化物セラミツクスからなるものであ
り、その主原料としてZrO2粉末又はZrO2・SiO2
粉末ZrO2・SiO2・Ｃ粉末等が用いられるが、
ZrO2粉末は高価で経済性に劣るためZrO2・SiO2
粉末又はZrO2・SiO2・Ｃ粉末を用いることが好
ましいい。ZrO2・SiO2の含有量は40〜60％（重
量％、以下同じ）の範囲で自由に選択することが
でき、特に50〜55％の範囲が最も好ましい。
ZrO2・SiO2の含有量は40％未満であると放射さ
れる赤外線の波長領域が10μｍ以下と短くなつて
加熱効率の低下を生ずる欠点があり、逆に60％を
越えると固有電気抵抗が高くなりすぎて100Vの
商用電圧により直接通電して発熱させることが困
難化する欠点を生ずる。本発明の酸化物セラミツ
クス中にはZrO2・SiO2のほかMnO2、Fe2O3がそ
れぞれ５〜10％の範囲内で添加される。これらの
酸化物はZrO2・SiO2のみを焼結した場合には白
色であるヒーターの表面を黒体に近づけ、ヒータ
ーからの熱の放射効率を向上させるために有益で
ある。即ち、Ｅ＝εσT4（Ｅ：放射エネルギー量、
Ｔ：放射体の絶対温度、σ：ステフアンボルツマ
ン定数、ε：黒度又は放射率）の式で表現される
ステフアンボルツマンの法則からも分るように、
ヒーターからの放射エネルギー量はその表面の黒
度に比例して増加するものであり、ヒーター表面
を黒色化してその黒度を黒鉛のε＝0.95や完全黒
度のε＝1.0に近接させることが好ましい。この
ほか、セラミツクス体に成形性を与えるために20
〜25％程度の粘土が添加される。粘土はバインダ
ーとして可塑性、粘結性を生じ、また成形乾燥後
にセラミツクス体の形状を保たせる補強効果も有
する。このような粘土に代えてセルロース系の有
機バインダーをポリエチレングリコール等の滑材
と共存させて使用することもできる。しかし有機
バインダーは焼結時に焼失して空孔を有じ、電気
伝導度を悪化させるので、焼結前に600℃以下で
予め有機バインダーを除去するか、あるいは水素
雰囲気中で焼結させることが好ましい。 本発明においては上記の各成分からなる酸化物
セラミツクス中に通電媒体として10〜30％のSi又
はFeSiを含有させる。Si又はFeSiの含有率が30
％を越えると得られた焼結体の固有抵抗値が0.1
〜1.0Ω−cm以下となつて断面積を非常に小さく
しなければならず、逆に含有率が10％未満では固
有抵抗値が７〜10Ω−cm以上となつて通電が困難
となる。含有率が一定であつてもこのように固有
抵抗値にばらつきを生ずるのは焼成温度や雰囲気
による変化を生ずるためである。Si又はFeSiを
10〜30％含有させた酸化物セラミツクスからなる
本発明のヒーターは、商用電圧による直接通電が
可能であり、ZrO2成分が温度放射体として５〜
50μｍの比較的長波長の遠赤外線を放射するので
優れた加熱効果が得られるものである。 （実施例） 第１表に示すとおりの割合で各原料粉末を調合
し、焼結してNo.１〜No.６の電気容量300Wのセラ
ミツクス質遠赤外線ヒーターを得た。各ヒーター
を300×300×300mmの寸法の内面がアルミニウム
箔で内張りされた立方体の箱内の天井部にそれぞ
れ２本ずつ取付け、箱の端面を開口させて内部の
温度上昇を防止しながら粘土成形体を加熱乾燥さ
せた。粘土成形体は10×70×90mmの板状体であ
り、含水率30％の蛙目粘土からなるものである。
また比較例としてニクロム線とステンレス鋼管製
のシーズヒーターを用いて同様に粘土成形体の加
熱乾燥を行わせたところ、通電開始後の粘土成形
体の水分減少率は第２表のとおりとなり、本発明
のセラミツクス質遠赤外線ヒーターが優れた加熱
効率を示すことが示された。
【表】
【表】
（発明の効果）
本発明は以上の説明からも明らかなように、直
接通電により５〜50ｍμの波長領域の遠赤外線を
効率良く放射することができるものであり、強度
及び安全性に優れ、しかも焼結により安価に製造
することができるものであるから、金属表面の塗
料の乾燥、捺染された織布の乾燥、粘土等の乾
燥、食品の乾燥等の広範な技術分野にわたり広く
利用できるものである。よつて本発明は従来のこ
の種ヒーターの問題点を解消したものとして産業
の発展に寄与するところは極めて大である。
接通電により５〜50ｍμの波長領域の遠赤外線を
効率良く放射することができるものであり、強度
及び安全性に優れ、しかも焼結により安価に製造
することができるものであるから、金属表面の塗
料の乾燥、捺染された織布の乾燥、粘土等の乾
燥、食品の乾燥等の広範な技術分野にわたり広く
利用できるものである。よつて本発明は従来のこ
の種ヒーターの問題点を解消したものとして産業
の発展に寄与するところは極めて大である。
Claims (1)
- １ ZrO2成分を主成分とする酸化物セラミツク
ス中にヒーターの表面を黒色化するMnO2又は
Fe2O3と、通電媒体となるSi又はFeSiを含有させ
たことを特徴とするセラミツクス質遠赤外線ヒー
ター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278359A JPS61151986A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | セラミツクス質遠赤外線ヒ−タ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278359A JPS61151986A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | セラミツクス質遠赤外線ヒ−タ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61151986A JPS61151986A (ja) | 1986-07-10 |
| JPH0374471B2 true JPH0374471B2 (ja) | 1991-11-27 |
Family
ID=17596235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59278359A Granted JPS61151986A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | セラミツクス質遠赤外線ヒ−タ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61151986A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2627506B2 (ja) * | 1987-06-09 | 1997-07-09 | 東海高熱工業株式会社 | 遠赤外線ヒータ |
| JPH01226765A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-11 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 遠赤外線放射部材 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037561B2 (ja) * | 1975-09-09 | 1985-08-27 | ティーディーケイ株式会社 | 導電性複合セラミツクスの製造方法 |
-
1984
- 1984-12-25 JP JP59278359A patent/JPS61151986A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61151986A (ja) | 1986-07-10 |
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