JPH05299155A - 遠赤外線を発生する溶射発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作が簡単で充分に耐久性のある遠赤外線を
発生する溶射発熱体を提供すること。 【構成】 基材２上に順次、第１層として電気絶縁層４
を、第２層として全体又は一部に電気伝導層５を、第３
層として断熱絶縁層４を有し、電気伝導層に電極を施こ
した溶射発熱体において、前記第２層の電気伝導層５及
び／又は第３層の断熱絶縁層４が遠赤外線を発生する材
料を含有しており、例えば、パイレックス、シリカ等の
ガラス、又はジルコニヤ、カルシヤ、コージェライト、
アルミナ、ムライト、チタニア、クロミヤ等のセラミッ
クスを電気伝導層５に混合するか、断熱絶縁層４をこれ
らで形成することによる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶射発熱体に係り、特
に遠赤外線を発生する溶射発熱体に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種電磁波において、波長が０．７５〜
１０００μｍのものを赤外線と定義されているが、産業
において主に利用されている領域は３．０〜２５μｍの
遠赤外線である。これを利用した物質の加熱の利点はエ
ネルギーレベルが低いため、吸収されても化学反応を起
しにくく、ほぼ熱エネルギーに変換され内部から加熱で
きることである。従って物質に良く吸収される波長が発
生できること及び発生源の発熱体が温度に対して安定で
あることが重要である。従来、アルミ合金に遠赤外線発
生材料の表面処理を施こしたものが一般的であった。し
かし、遠赤外線ヒータの表面温度は４００〜６００℃程
度であり、組成変化やクラックが発生し問題であった。

【０００３】また、シーズヒータ等の外表面に遠赤外線
発生材料をコーティングして利用していたが、熱膨張率
の差によりハクリやクラックが発生し、充分な耐久性が
得られなかった。また、ハクリやクラックの防止のた
め、ニクロム線を内蔵した石英管に遠赤外線発生材料を
コーティングしたヒータもあるが、複雑な形状に加工で
きない欠点があった。また、広い面積を均一に加熱する
ときは、面状ヒータを複数ゾーンに分け、特に端部のヒ
ートロスを電力で補償する必要があり、複雑な制御にな
っていた。また、溶射発熱体に関する技術として、例え
ば電気調理器具（実開昭５８−１２０５９７号公報）、
セラミック発熱体（特開昭５９−９４３９４号公報）、
熱定着ロール（特開昭５９−１５４４７８号公報）及び
天然砂鉄原料を用いた面発熱皮膜の形成方法（特公平２
−５６４２５号公報）等あるが、加熱原理が抵抗加熱で
あり、遠赤外線加熱について欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決し、製作が簡単で大面積の均一加熱を可能とする
充分に耐久性のある遠赤外線を発生する溶射発熱体を提
供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、基材上に順次、第１層として電気絶縁
層を、第２層として全体又は一部に電気伝導層を、第３
層として断熱絶縁層を有し、電気伝導層に電極を施こし
た溶射発熱体において、前記第２層の電気伝導層及び／
又は第３層の断熱絶縁層が遠赤外線を発生する材料を含
有することを特徴とする遠赤外線を発生する溶射発熱体
としたものである。

【０００６】前記の遠赤外線を発生する材料としては、
パイレックス、シリカ等のガラス、又はジルコニヤ、酸
化マグネシウム、窒化アルミ、カルシヤ、アルミナ、チ
タニア、クロミヤ、又はこれらの複合物、例えばムライ
ト、ジルコン、コージェライト等のセラミックスが用い
られ、これらの材料を第２層の電気伝導層に混合する
か、及び／又は第３層の断熱絶縁層をこれらの材料で形
成するのがよい。第１層の電気絶縁層としてはアルミ
ナ、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化チタン、シリ
カ、マグネシヤ及び炭化タングステン等の一種又はその
混合物あるいは通常のガラス材料が用いられるが、基材
が絶縁性の場合は基材で兼用できる。また、基材が金属
のときは第１層も金属であるのがよい。

【０００７】第２層の電気伝導層としては、銅、アルミ
ニウム、ニッケル、クロム等の金属及び金属化合物ある
いはモリブデンシリサイト、ボロンカーバイト、チタン
カーバイト、チタンナイトライド等の導電性セラミック
ス、又は、炭化ケイ素、酸化スズ等の半導体あるいは導
電性コーティング剤等を使用することができる。遠赤外
線ヒータは３００〜７００℃の加熱が必要であるため、
異種の材料を用いると熱膨張の差や、金属の場合高温酸
化が起こりやすい。このため基材のセラミック、電気伝
導層に導電性セラミックとセラミックの遠赤外線発生粒
子を用いれば、上記問題が生じにくく、耐久性がある。
本発明の各層は、溶射を基本とするが、一部、蒸発等の
コーティング技術を用いてもほぼ同様な効果が得られ
る。また、前記各層は傾斜組成を有する構成とするのが
よい。

【０００８】

【作用】従来の遠赤外線ヒータは熱発生源と遠赤外線発
生源が分離されていたが本発明の一つはこれらの機能が
電気伝導層を加熱することにより、同時に発現されるた
め加熱効率が高い。又、電気伝導層としての抵抗率が見
掛け上制御できるため、任意の電力密度が得られる。一
方、製造法から考察すれば、本発明は溶射技術のみで達
成できるため簡便であり、又、多重溶射膜自身が数mm以
内のため熱応答が迅速である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 本発明の遠赤外線を伴う溶射発熱管を図面により説明す
る。図１は溶射発熱管の全体構造図であり、図２はその
部分拡大断面図である。図において、１は溶射膜で、２
は基材のステンレス管であり、溶射膜１の両端には通電
用の電極６が設けられている。そして、基材のステンレ
ス管は、径２５mm長さ５０cmにプラズマ溶射法で多重溶
射皮膜が施されている。

【００１０】溶射皮膜は下からＮｉＡｌ下地層３、アル
ミナ絶縁層４、ジルコニヤ−マグネシヤとＮｉＣｒ合金
からなる電気伝導層５及びアルミナ絶縁層４からなる。
このように、第２層の電気伝導層５は遠赤外線発生材料
であるジルコニヤ−マグネシヤのセラミックスとニッケ
ルクロムの合金を５：５で構成している。この電気伝導
層５に、電極６から電力を約２kW印加し、分光計で波長
を調べたところ３．０〜２５μｍの遠赤外線が発生して
いた。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることができる。 （１）溶射発熱体の電気伝導層に遠赤外線材料を混合し
たことにより、効率よく遠赤外線が発生する効果を生じ
た。 （２）プラズマ溶射法にて一貫して製造されるため、高
生産性になった。また、大面積及び任意の形状に加工す
ることも可能である。 （３）多重溶射膜の膜厚は数mm以内のため熱応答が迅速
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶射発熱管の全体構造図。

【図２】溶射発熱管の部分拡大断面図。

【符号の発明】

１：溶射膜、２：ステンレス管、３：ＮｉＡｌ下地層、
４：アルミナ絶縁層、５：電気伝導層、６：電極、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水島 豊史 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材上に順次、第１層として電気絶縁層
   を、第２層として全体又は一部に電気伝導層を、第３層
   として断熱絶縁層を有し、電気伝導層に電極を施こした
   溶射発熱体において、前記第２層の電気伝導層及び／又
   は第３層の断熱絶縁層が遠赤外線を発生する材料を含有
   することを特徴とする遠赤外線を発生する溶射発熱体。
2. 【請求項２】 前記第１層の電気絶縁層は、基材が電気
   絶縁性の場合は基材で兼用することを特徴とする請求項
   １記載の遠赤外線を発生する溶射発熱体。
3. 【請求項３】 前記基材、電気伝導層、断熱絶縁層が、
   セラミックからなることを特徴とする請求項１又は２記
   載の遠赤外線を発生する溶射発熱体。
4. 【請求項４】 前記各層は、傾斜組成を有することを特
   徴とする請求項１記載の遠赤外線を発生する溶射発熱
   体。
5. 【請求項５】 前記基材が金属のときは、第１層も金属
   であることを特徴とする請求項１記載の遠赤外線を発生
   する溶射発熱体。