【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
産業上の利用分野
本発明は、暖房、乾燥、調理等に幅広く応用さ
れる遠赤外線ヒータに関するものである。
従来の技術
従来より遠赤外線ヒータとしては、
赤外線ランプ
セラミツク中に発熱体を埋め込み焼成したも
の
シーズヒータの表面に遠赤外線放射層を形成
したもの
セラミツク管を使用し、内部に電熱線および
電気絶縁粉末を埋設したもの
などがあるが、放射特性、機械的強度、寿命など
の観点からのシーズヒータの表面に遠赤外線放
射層を形成したものが多く使用されている。
このタイプの遠赤外線ヒータでは、遠赤外線放
射層を主に溶射法により形成している。
また遠赤外線放射材料としては、ZrO2，
ZrO2・SiO2，TiO2，Al2O3など各種遷移金属酸
化物を数種混合したものや、複合酸化物が主に使
用されている。
しかし、溶射法による遠赤外線放射層の形成法
は、ランニングコスト等の製造コストが高くつ
き、最近では、製造コストが安価であるほうろう
法に着目し、シーズヒータの金属パイプに、遠赤
外線放射材料をほうろう処理することにより遠赤
外線ヒータを製造する方法が提案されている。
たとえば、ZrO2・SiO2とガラス・フリツトの
混合物をほうろう処理し、遠赤外線放射層を形成
する方法（特開昭58−190838号公報）やセラミツ
クとガラス質とを主成分とする混合物を梨地状に
ほうろう仕上げし、放射層を形成する方法（特公
昭58−36821号公報）などが提案されている。
発明が解決しようとする問題点
しかし、上記方法で製造された遠赤外線ヒータ
は、遠赤外線領域での放射率に比較的優れている
が、600℃以上の高温で使用したり、またこの
ような温度領域で水がかかると、容易に遠赤外線
放射層にクラツクが生じたり、剥離が生じる。
全体的に白色または黒色系で美的感覚に劣るなど
の問題点があるのが実情であつた。
そこで、本発明は、上述した２つの問題点を解
決し、600℃以上の高温で使用しても、またこの
ような温度領域で水がかかつても、遠赤外線放射
層のクラツクまたは剥離のない、さらに青色で美
しい遠赤外線ヒータを提供しようとするものであ
る。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するために、金属
パイプの表面に、BaOおよびSiO2を主成分とす
る耐熱ほうろうにCoOを重量比で５〜30％および
Al2O3を重量比で３〜15％含有するように添加し
た混合物からなる遠赤外線放射層を設けたもので
ある。
作 用
本発明においては、遠赤外線放射層として、
BaOおよびSiO2を主成分とする耐熱ほうろうを
用いているもので、この耐熱ほうろうは600℃以
上の高温で使用しても、軟化温度が800℃以上と
高く、また線膨脹係数が約90×10-7／℃であり、
金属パイプにマツチングしているため、熱衝撃性
に優れ、水などがかかつても容易にクラツクや剥
離は生じない。
またBaOおよびSiO2を主成分とする耐熱ほう
ろうに重量比で５〜30％含有されるCoOは、遠赤
外線放射率が高く、かつ遠赤外線放射層の色を美
しい青色に着色する作用がある。
一方、重量比で３〜15％含有されるAl2O3は金
属パイプとの密着性を高めると共に耐熱ほうろう
の軟化温度を高める効果があり、耐熱ほうろうか
らなる遠赤外線放射層の熱衝撃性を著しく高める
効果がある。
このような理由により、美しい青色を呈し、か
つ600℃以上の高温で使用可能な遠赤外線ヒータ
を得ることができる。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
金属パイプ１としてNCF800を用いた。一方、
両端に端子棒２を備えたコイル状のニクロム線
（線径0.55mm）からなる電熱線３を準備し、金属
パイプ１の中央に挿入し、電融マグネシア粉末か
らなる電気絶縁粉末４を充填し、圧延減径した。
この後、金属パイプ１の表面に、Cr2O3を主成
分とする酸化スケールを形成するために、1100℃
の温度で10分間熱処理した。
なお、この時の雰囲気はCOおよびH2を主成分
とする還元性ガスであつた。
続いて、第１表に示すBaOおよびSiO2を主成
分とするガラス・フリツトにCoOおよびAl2O3を
添加し、さらに粘土および亜硝酸ナトリウム、水
をそれぞれ加え、スリツプを作成した。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a far-infrared heater that is widely applied to heating, drying, cooking, etc. Conventional technology Conventional far-infrared heaters include: infrared lamps, ceramics with a heating element embedded and fired, sheathed heaters with a far-infrared radiation layer formed on the surface, ceramic tubes with heating wires and electrical insulating powder inside. However, from the viewpoint of radiation characteristics, mechanical strength, lifespan, etc., those with a far-infrared radiation layer formed on the surface of the sheathed heater are often used. In this type of far-infrared heater, the far-infrared radiation layer is mainly formed by a thermal spraying method. In addition, far-infrared emitting materials include ZrO 2 ,
Mixtures of several types of transition metal oxides such as ZrO 2 ·SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 and composite oxides are mainly used. However, the method of forming a far-infrared emitting layer by thermal spraying involves high manufacturing costs such as running costs. A method of manufacturing far-infrared heaters by enameling has been proposed. For example, there is a method of enameling a mixture of ZrO 2 /SiO 2 and glass frit to form a far-infrared radiation layer (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1983), and a method of enameling a mixture of ZrO 2 /SiO 2 and glass frit to form a far-infrared emitting layer (Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-1908), and a method of enameling a mixture whose main components are ceramic and glass. A method has been proposed in which a radiation layer is formed by enameling the shape (Japanese Patent Publication No. 58-36821). Problems to be Solved by the Invention However, although the far-infrared heater manufactured by the above method has relatively excellent emissivity in the far-infrared region, it cannot be used at high temperatures of 600°C or higher, or When exposed to water in a temperature range, the far-infrared emitting layer easily cracks or peels off.
In reality, there were problems such as the overall white or black color and poor aesthetic sense. Therefore, the present invention solves the above-mentioned two problems and provides a far-infrared emitting layer that does not crack or peel even when used at high temperatures of 600°C or higher, or even when water is heated in such a temperature range. Furthermore, we aim to provide a far-infrared heater that is blue and beautiful. Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides heat-resistant enamel containing 5 to 30% by weight of CoO and SiO2 as main components on the surface of a metal pipe.
A far-infrared radiation layer made of a mixture containing Al 2 O 3 in a weight ratio of 3 to 15% is provided. Function In the present invention, as a far-infrared radiation layer,
It uses heat-resistant enamel whose main components are BaO and SiO 2. Even when used at high temperatures of 600°C or higher, this heat-resistant enamel has a high softening temperature of 800°C or higher, and a linear expansion coefficient of approximately 90x. 10 -7 /℃,
Because it is matched to a metal pipe, it has excellent thermal shock resistance and will not easily crack or peel even when exposed to water. Further, CoO, which is contained in a heat-resistant enamel containing BaO and SiO 2 in an amount of 5 to 30% by weight, has a high far-infrared emissivity and has the effect of coloring the far-infrared emitting layer a beautiful blue color. On the other hand, Al 2 O 3 containing 3 to 15% by weight has the effect of increasing the adhesion with metal pipes and increasing the softening temperature of heat-resistant enamel, and improves the thermal shock resistance of the far-infrared emitting layer made of heat-resistant enamel. It has a significant enhancing effect. For these reasons, it is possible to obtain a far-infrared heater that exhibits a beautiful blue color and can be used at high temperatures of 600°C or higher. Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the accompanying drawings. NCF800 was used as the metal pipe 1. on the other hand,
A heating wire 3 made of a coiled nichrome wire (wire diameter 0.55 mm) with terminal rods 2 at both ends is prepared, inserted into the center of the metal pipe 1, and filled with electrical insulating powder 4 made of fused magnesia powder. , rolled and reduced in diameter. After this, the surface of the metal pipe 1 was heated to 1100°C in order to form an oxide scale mainly composed of Cr 2 O 3 .
It was heat treated for 10 minutes at a temperature of . Note that the atmosphere at this time was a reducing gas containing CO and H 2 as main components. Subsequently, CoO and Al 2 O 3 were added to the glass frit mainly composed of BaO and SiO 2 shown in Table 1, and clay, sodium nitrite, and water were respectively added to prepare a slip.
【表】
この時のCoOおよびAl2O3の添加量は、第２表
に示すように、焼成後の耐熱ほうろうからなる遠
赤外線放射層に含有されるそれぞれの量になるよ
うに配合した。
なお、遠赤外線放射層に含有されるCoOの量
は、第２表に示すように０〜50重量％、Al2O3の
量は０〜20重量％の範囲で変化させた。
上述の方法で準備したそれぞれのスリツプをス
プレー法によりあらかじめ酸化スケールを形成し
た金属パイプ１に塗布し、1050℃で３分間焼成す
ることにより、第１図に示すように、耐熱ほうろ
うからなる遠赤外線放射層５を形成した。
最後に、金属パイプ１の両端を低融点ガラス６
および耐熱性樹脂７で封口し、直径11mm、長さ
500mmの第２図に示す各遠赤外線ヒータを完成し、
試料番号１〜22とした。
なお、試料番号１のヒータは、特に耐熱ほうろ
う処理を行なつていないもので、従来のシーズヒ
ータに相当するものである。
上記、それぞれの遠赤外線ヒータについて、熱
衝撃性試験を行なつた。
試験は、金属パイプ１の表面温度を800℃にし、
温度が安定したのち、水中に投入する方法により
行なつた。
上記方法において、耐熱ほうろうからなる遠赤
外線放射層５の剥離が生じるまで繰り返し行な
い、その時の回数を調べ、第２表に示した。
また、それぞれの遠赤外線ヒータの未通電時の
色についても、第２表に示した。
さらに、2.5μm〜30μmまでの波長領域におけ
る平均放射率についても測定し、同様に第２表に
示した。[Table] As shown in Table 2, the amounts of CoO and Al 2 O 3 added at this time were mixed so as to be the respective amounts contained in the far-infrared emitting layer made of heat-resistant enamel after firing. As shown in Table 2, the amount of CoO contained in the far-infrared emitting layer was varied from 0 to 50% by weight, and the amount of Al 2 O 3 was varied from 0 to 20% by weight. Each slip prepared by the above method is applied to a metal pipe 1 on which oxide scale has been formed in advance by a spray method, and is fired at 1050°C for 3 minutes to produce a far-infrared ray made of heat-resistant enamel. A radiation layer 5 was formed. Finally, attach both ends of the metal pipe 1 to the low melting point glass 6
and sealed with heat-resistant resin 7, diameter 11 mm, length
Completed each far infrared heater shown in Figure 2 of 500mm,
Sample numbers 1 to 22 were used. Note that the heater of sample number 1 was not particularly subjected to heat-resistant enameling treatment, and corresponded to a conventional sheathed heater. A thermal shock test was conducted on each of the above far-infrared heaters. In the test, the surface temperature of metal pipe 1 was set to 800℃,
After the temperature stabilized, the test was carried out by immersing it in water. The above method was repeated until the far-infrared emitting layer 5 made of heat-resistant enamel peeled off, and the number of times at that time was determined and shown in Table 2. Table 2 also shows the color of each far-infrared heater when it is not energized. Furthermore, the average emissivity in the wavelength range from 2.5 μm to 30 μm was also measured and similarly shown in Table 2.
【表】
第２表から明らかなように、BaOおよびSiO2
を主成分とする遠赤外線放射層６にCoOを添加す
ると黒色から青色に変化した。また、2.5μmから
30μmまでの平均放射率もCoOの含有量の増加に
つれ増大した。
一方、熱衝撃性についてはCoOだけではあまり
強くなく、Al2O3を添加することにより、強くな
る傾向が見られた。すなわち、耐熱ほうろうから
なる遠赤外線放射層５にCoOのみが含有されてい
る試料番号２，３および４の遠赤外線ヒータで
は、従来のシーズヒータである試料番号１のヒー
タに比較して、平均放射率が高いが、熱衝撃性に
おいて劣り、わずか２〜４回で遠赤外線放射層５
の剥離が生じる。
一方、CoOを５〜30重量％、Al2O3を３〜15重
量％含有する試料番号９，10，13，14，17および
18の本発明の遠赤外線ヒータでは、青色で美し
く、また平均放射率も、0.80以上あり高い。
さらに、熱衝撃性試験においても10回以上の高
い熱衝撃性を有している。
しかし、CoOを５〜30重量％含有するものの、
Al2O3の含有量が３重量％以下である試料番号
８，12および16の遠赤外線ヒータでは、熱衝撃性
に劣り、３〜４回で遠赤外線放射層５の剥離が生
じた。
またCoOの含有量が30重量％以上、もしくは
Al2O3の含有量が15重量％以上である試料番号
５，11，15，19，20，21および22の遠赤外線ヒー
タにおいては、1050℃の焼成温度では焼成が不可
能で均一なほうろう化が困難であつた。
なお、Al2O3のみを３〜15重量％の範囲で含有
する試料番号６および７の遠赤外線ヒータでは、
熱衝撃性に優れるものの、平均放射率が全体的に
低く、また色も黒色であり、美観に欠ける。
なお、本発明の実施例において、金属パイプ１
として、NCF800を用いたが、特にこれに限定さ
れるものではなく、他のSUS321などの耐熱鋼で
もよい。
また、BaOおよびSiO2を主成分とするガラ
ス・フリツトとして、第１表に示すものを用いた
が、これについても、限定されるものではなく、
BaOおよびSiO2を主成分とするものであればよ
い。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、金属パイプの表面に、BaOおよびSiO2を主
成分とする耐熱ほうろうにCoOを重量比で５〜30
％およびAl2O3を重量比で３〜15％含有するよう
に添加した混合物からなる遠赤外線放射層を設け
ているため、600℃以上の高温で使用しても、ま
たこのような温度領域で水がかかつても遠赤外線
放射層のクラツクまたは剥離のない、さらに青色
で美しい遠赤外線ヒータを提供することができる
ものである。[Table] As is clear from Table 2, BaO and SiO 2
When CoO was added to the far-infrared emitting layer 6 which mainly consisted of , the color changed from black to blue. Also, from 2.5μm
The average emissivity up to 30 μm also increased with increasing CoO content. On the other hand, thermal shock resistance was not very strong with CoO alone, but it tended to become stronger with the addition of Al 2 O 3 . In other words, the far-infrared heaters of sample numbers 2, 3, and 4, in which the far-infrared radiation layer 5 made of heat-resistant enamel contains only CoO, have a lower average radiation than the heater of sample number 1, which is a conventional sheathed heater. Although the thermal shock resistance is high, the far infrared radiation layer 5 is removed after only 2 to 4 times.
Peeling occurs. On the other hand, sample numbers 9 , 10 , 13, 14, 17 and
The 18 far infrared heaters of the present invention have a beautiful blue color and a high average emissivity of 0.80 or more. Furthermore, it has a high thermal shock resistance of 10 times or more in thermal shock tests. However, although it contains 5 to 30% by weight of CoO,
The far-infrared heaters of sample numbers 8, 12, and 16 in which the content of Al 2 O 3 was 3% by weight or less had poor thermal shock resistance, and the far-infrared radiation layer 5 peeled off after 3 to 4 cycles. In addition, the CoO content is 30% by weight or more, or
In the far infrared heaters of sample numbers 5, 11, 15, 19, 20, 21 and 22, which have an Al 2 O 3 content of 15% by weight or more, firing is impossible at a firing temperature of 1050°C, resulting in uniform enamel. It was difficult to In addition, in the far infrared heaters of sample numbers 6 and 7 containing only Al 2 O 3 in the range of 3 to 15% by weight,
Although it has excellent thermal shock resistance, it has an overall low average emissivity and is black in color, lacking in aesthetic appearance. In addition, in the embodiment of the present invention, the metal pipe 1
Although NCF800 was used as the material, the material is not particularly limited to this, and other heat-resistant steels such as SUS321 may be used. In addition, although the glass frits shown in Table 1 were used as glass frits containing BaO and SiO 2 as main components, they are not limited to these.
Any material containing BaO and SiO 2 as main components may be used. Effects of the Invention As is clear from the above description, according to the present invention, heat-resistant enamel containing BaO and SiO 2 as main components and CoO in a weight ratio of 5 to 30 are applied to the surface of a metal pipe.
% and Al 2 O 3 in a weight ratio of 3 to 15%, so even when used at high temperatures of 600°C or higher, it can still be used in such temperature ranges. Furthermore, it is possible to provide a far-infrared heater with a beautiful blue color and without cracking or peeling of the far-infrared radiation layer even when exposed to water.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明の一実施例を示す遠赤外線ヒー
タの要部拡大断面図、第２図は同ヒータの断面図
である。
１……金属パイプ、５……遠赤外線放射層。
FIG. 1 is an enlarged sectional view of essential parts of a far-infrared heater showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the same heater. 1...Metal pipe, 5...Far-infrared radiation layer.