JPH06116701A - 複合粒子の溶射発熱体とその製造法 - Google Patents
複合粒子の溶射発熱体とその製造法Info
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- JPH06116701A JPH06116701A JP26275592A JP26275592A JPH06116701A JP H06116701 A JPH06116701 A JP H06116701A JP 26275592 A JP26275592 A JP 26275592A JP 26275592 A JP26275592 A JP 26275592A JP H06116701 A JPH06116701 A JP H06116701A
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- Resistance Heating (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価で電気的に安定な高付加価値の溶射発熱
体を得ること。 【構成】 絶縁体2の基材表面に、導電性物質をコーテ
ングした絶縁又は半導体粒子からなる複合粒子、又は絶
縁又は導電性物質をコーテングした導電性粒子からなる
複合粒子を溶射して、通電発熱させる溶射皮膜を形成す
ることにより溶射発熱体1を得る。
体を得ること。 【構成】 絶縁体2の基材表面に、導電性物質をコーテ
ングした絶縁又は半導体粒子からなる複合粒子、又は絶
縁又は導電性物質をコーテングした導電性粒子からなる
複合粒子を溶射して、通電発熱させる溶射皮膜を形成す
ることにより溶射発熱体1を得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、通電発熱させるための
溶射発熱体に係り、特に導電性物質又は絶縁体か半導体
物質をそれぞれの粒子にコーテングした複合粒子を溶射
加工した溶射発熱体に関する。
溶射発熱体に係り、特に導電性物質又は絶縁体か半導体
物質をそれぞれの粒子にコーテングした複合粒子を溶射
加工した溶射発熱体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の発熱体は、金属、カーボン、導電
性セラミックス及び前記導電性物質と絶縁物質の混合物
をその特性に応じて塗布、焼結、シース化、蒸着、溶射
等の加工技術により製造していた。しかしながら、例え
ば金属の溶射加工で発熱体を形成する場合抵抗率が通常
10-4オーダの為、所定の抵抗値を得るためには発熱体
の長さを(ジグ等を用いて)長くしたり、又その断面積
を小さくする必要があったが、その厚みには限度がある
ため、特に電力密度が小さいという問題があった。ま
た、金属の溶射材料は約1万円/kgと高価である。一
方、TiO2 等の導電性セラミックスは電気特性や耐久
性に問題があった。
性セラミックス及び前記導電性物質と絶縁物質の混合物
をその特性に応じて塗布、焼結、シース化、蒸着、溶射
等の加工技術により製造していた。しかしながら、例え
ば金属の溶射加工で発熱体を形成する場合抵抗率が通常
10-4オーダの為、所定の抵抗値を得るためには発熱体
の長さを(ジグ等を用いて)長くしたり、又その断面積
を小さくする必要があったが、その厚みには限度がある
ため、特に電力密度が小さいという問題があった。ま
た、金属の溶射材料は約1万円/kgと高価である。一
方、TiO2 等の導電性セラミックスは電気特性や耐久
性に問題があった。
【0003】このような技術を開示した文献として、特
開昭59−94394号公報、特公平2−56425号
公報がある。一方、特開昭64−8260号公報に金属
−セラミック複合皮膜の形成方法がある。これは主眼が
複合皮膜の製造法であり、又、無電解メッキを主体にし
ているため、かぎられた金属のみであり導電性セラミッ
クス等は不可能であり、また、化学的処理のため不純物
の影響が懸念される。又、電力印加による発熱体の特性
評価も欠点になっている。
開昭59−94394号公報、特公平2−56425号
公報がある。一方、特開昭64−8260号公報に金属
−セラミック複合皮膜の形成方法がある。これは主眼が
複合皮膜の製造法であり、又、無電解メッキを主体にし
ているため、かぎられた金属のみであり導電性セラミッ
クス等は不可能であり、また、化学的処理のため不純物
の影響が懸念される。又、電力印加による発熱体の特性
評価も欠点になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の技術的な本質は
見掛け抵抗率を10-3〜100 に制御できる技術を確立
することである。この技術が達成されれば、所定の抵抗
値が抵抗率、長さ、及び断面積の3要素を任意に変えら
れるので容易に得られることになる。また、電気的に安
定であるためには導電性物質が連続していることが重要
であり、マクロ的にみてその割合が同程度であることが
均一加熱上必要となる。そこで、本発明は、上記した諸
要求を満足することのできる高付加価値の溶射発熱体と
その製造法を提供することを課題とするものである。
見掛け抵抗率を10-3〜100 に制御できる技術を確立
することである。この技術が達成されれば、所定の抵抗
値が抵抗率、長さ、及び断面積の3要素を任意に変えら
れるので容易に得られることになる。また、電気的に安
定であるためには導電性物質が連続していることが重要
であり、マクロ的にみてその割合が同程度であることが
均一加熱上必要となる。そこで、本発明は、上記した諸
要求を満足することのできる高付加価値の溶射発熱体と
その製造法を提供することを課題とするものである。
【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、絶縁体基材と、該基材表面に導電性物
質をコーテングした絶縁又は半導体粒子からなる複合粒
子を溶射して形成した溶射皮膜とからなる溶射発熱体と
するか、又は絶縁体基材と、該基材表面に絶縁又は半導
体物質をコーテングした導電性粒子からなる複合粒子を
溶射して形成した溶射皮膜とからなる溶射発熱体とした
ものである。
に、本発明では、絶縁体基材と、該基材表面に導電性物
質をコーテングした絶縁又は半導体粒子からなる複合粒
子を溶射して形成した溶射皮膜とからなる溶射発熱体と
するか、又は絶縁体基材と、該基材表面に絶縁又は半導
体物質をコーテングした導電性粒子からなる複合粒子を
溶射して形成した溶射皮膜とからなる溶射発熱体とした
ものである。
【0006】また、本発明では、絶縁体の基材表面に、
導電性物質をコーテングした絶縁又は半導体粒子からな
る複合粒子、又は絶縁又は半導体物質をコーテングした
導電性粒子からなる複合粒子を溶射して、通電発熱させ
る溶射皮膜を形成することを特徴とする複合粒子の溶射
発熱体の製造法としたものである。上記のように、本発
明では、セラミックの粒子表面に導電性物質をコーテン
グした複合物質(粒子)を溶射加工して形成した溶射皮
膜に、電力印加することにより発熱体とする。
導電性物質をコーテングした絶縁又は半導体粒子からな
る複合粒子、又は絶縁又は半導体物質をコーテングした
導電性粒子からなる複合粒子を溶射して、通電発熱させ
る溶射皮膜を形成することを特徴とする複合粒子の溶射
発熱体の製造法としたものである。上記のように、本発
明では、セラミックの粒子表面に導電性物質をコーテン
グした複合物質(粒子)を溶射加工して形成した溶射皮
膜に、電力印加することにより発熱体とする。
【0007】上記において、コーテング膜はメッキ、メ
カニカルアロイング、スパッタ等で製造でき、膜厚は
0.1μm〜20μm程度に変えられるものである。導
電性物質としては、金属、合金類とB4 C、TiC、W
C、ZrC、TiB2 、Mo2B5 、TiN、AlN、
MoSi2 などの導電性セラミックやSnO、Pb
O2、ReO2 、V2 O3 などの導電性酸化物が使用で
きる。絶縁又は半導体粒子の粒径は10〜75μm程度
であり、絶縁物質(粒子)としてはAl2 O3 、TiO
2 、ZrO2 、CaO、Y2 O3 、Cr2 O3 、Mg
O、MnO等とそれぞれの混合物であり、半導体物質と
してはSn、Se、Te、SiC、GaN、ZnS、P
bSなどである。
カニカルアロイング、スパッタ等で製造でき、膜厚は
0.1μm〜20μm程度に変えられるものである。導
電性物質としては、金属、合金類とB4 C、TiC、W
C、ZrC、TiB2 、Mo2B5 、TiN、AlN、
MoSi2 などの導電性セラミックやSnO、Pb
O2、ReO2 、V2 O3 などの導電性酸化物が使用で
きる。絶縁又は半導体粒子の粒径は10〜75μm程度
であり、絶縁物質(粒子)としてはAl2 O3 、TiO
2 、ZrO2 、CaO、Y2 O3 、Cr2 O3 、Mg
O、MnO等とそれぞれの混合物であり、半導体物質と
してはSn、Se、Te、SiC、GaN、ZnS、P
bSなどである。
【0008】
【作用】例えば、金属が1μmコーテングされた30μ
mの複合粒子を用いた溶射加工で、膜厚を100μmに
したとすれば、30μmの粒子が1/2に縮少して積層
し1個15μmのラメラとなり、6個半径方向に並ぶと
仮定すれば、コーテング層のみをとれば同様に全体の膜
厚は6μmとなる。これは金属のみの場合に比して約1
7倍の抵抗値が得られることになる。また、コーテング
層は三次元で連続しているため、電気的に安定であり、
マクロ的に導電性物質の割合が同程度となり均一加熱さ
れる。また、コーテング膜厚を変えることにより見掛け
抵抗率も変化する。
mの複合粒子を用いた溶射加工で、膜厚を100μmに
したとすれば、30μmの粒子が1/2に縮少して積層
し1個15μmのラメラとなり、6個半径方向に並ぶと
仮定すれば、コーテング層のみをとれば同様に全体の膜
厚は6μmとなる。これは金属のみの場合に比して約1
7倍の抵抗値が得られることになる。また、コーテング
層は三次元で連続しているため、電気的に安定であり、
マクロ的に導電性物質の割合が同程度となり均一加熱さ
れる。また、コーテング膜厚を変えることにより見掛け
抵抗率も変化する。
【0009】一方、金属の溶射材料は約1万円/kgと
高価であるが、安価なセラミックを核に用いている為、
金属の割合が小さく安価となる。従って、複雑な溶射加
工をせずとも、この複合粒子の溶射加工により家庭の電
源で使える任意の形状のヒータが簡単に得られる。
高価であるが、安価なセラミックを核に用いている為、
金属の割合が小さく安価となる。従って、複雑な溶射加
工をせずとも、この複合粒子の溶射加工により家庭の電
源で使える任意の形状のヒータが簡単に得られる。
【0010】
【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 平均粒径27.5μmのAl2 O3 +2.3TiO2 か
らなる粒子に、導電性物質として平均粒径1.3μmの
Ni粉を10:3wt%の割合でメカニカルアロイング
法を用いてコーテングした。Ni膜厚が約2μmの複合
粒子が得られた。この複合粒子をプラズマ溶射法で、す
でにAl2 O3 で絶縁処理を施こした25A SUS3
04、長さ10cmの外表面に、膜厚80μmの溶射発
熱体を形成した。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例1 平均粒径27.5μmのAl2 O3 +2.3TiO2 か
らなる粒子に、導電性物質として平均粒径1.3μmの
Ni粉を10:3wt%の割合でメカニカルアロイング
法を用いてコーテングした。Ni膜厚が約2μmの複合
粒子が得られた。この複合粒子をプラズマ溶射法で、す
でにAl2 O3 で絶縁処理を施こした25A SUS3
04、長さ10cmの外表面に、膜厚80μmの溶射発
熱体を形成した。
【0011】図1にこの複合粒子の溶射発熱体を用いた
抵抗率測定の加熱装置を示す。図1において、溶射発熱
体1が本体(SUS304)2の上に形成されており、
溶射発熱体1の両端に電極3を取り付け、アンメータ5
を介してスライダック(100V、10A)4に接続さ
れている。溶射発熱体1の中央には熱電対6を設置し温
度が測定されている。
抵抗率測定の加熱装置を示す。図1において、溶射発熱
体1が本体(SUS304)2の上に形成されており、
溶射発熱体1の両端に電極3を取り付け、アンメータ5
を介してスライダック(100V、10A)4に接続さ
れている。溶射発熱体1の中央には熱電対6を設置し温
度が測定されている。
【0012】この溶射発熱体1に取り付けた電極3にス
ライダック4で50V電圧を印加したところ、電流値が
10A流れたことによりこの発熱体の抵抗は常法で5Ω
であった。このことより抵抗率を計算すると0.04Ω
・cmであり、Ni粉のみに対して約100倍の見掛け
抵抗率の増加を得た。
ライダック4で50V電圧を印加したところ、電流値が
10A流れたことによりこの発熱体の抵抗は常法で5Ω
であった。このことより抵抗率を計算すると0.04Ω
・cmであり、Ni粉のみに対して約100倍の見掛け
抵抗率の増加を得た。
【0013】次に上記溶射発熱体にスライダックで5W
(5.0V、1.0A)20W(10.0V、2.0
A)の昇温加熱実験を実施した。その結果を図2に示
す。30分で電力密度0.05W/cm2 で45℃、
0.2W/cm2 で75℃であった。なお室温28.1
℃であった。なお、温度は溶射発熱体表面に取りつけた
熱電対6で測定した。
(5.0V、1.0A)20W(10.0V、2.0
A)の昇温加熱実験を実施した。その結果を図2に示
す。30分で電力密度0.05W/cm2 で45℃、
0.2W/cm2 で75℃であった。なお室温28.1
℃であった。なお、温度は溶射発熱体表面に取りつけた
熱電対6で測定した。
【0014】
【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)本発明は導電性物質をコーテングした複合粒子を
溶射加工したことにより、この皮膜の見掛け抵抗率が任
意に制御できた。従って、家庭電源で容易にヒータが得
られ、利用範囲が拡大した。 (2)この皮膜は三次元的に導電性物質で連続されてい
るため電気的に安定であり、マクロ的に均一加熱され
る。 (3)この複合粒子は核に安価な絶縁粒子を用いたこと
により安価となった。 (4)見掛け抵抗率が増加したため高抵抗となった。よ
ってヒータのコンパクト化が可能となった。
ことができる。 (1)本発明は導電性物質をコーテングした複合粒子を
溶射加工したことにより、この皮膜の見掛け抵抗率が任
意に制御できた。従って、家庭電源で容易にヒータが得
られ、利用範囲が拡大した。 (2)この皮膜は三次元的に導電性物質で連続されてい
るため電気的に安定であり、マクロ的に均一加熱され
る。 (3)この複合粒子は核に安価な絶縁粒子を用いたこと
により安価となった。 (4)見掛け抵抗率が増加したため高抵抗となった。よ
ってヒータのコンパクト化が可能となった。
【図1】本発明の溶射発熱体を用いた加熱実験装置の概
略説明図。
略説明図。
【図2】溶射発熱体の表面温度を示すグラフ。
1:溶射発熱体、2:本体(SUS304)、3:電
極、4:スライダック、5:アンメータ、6:熱電対
極、4:スライダック、5:アンメータ、6:熱電対
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 好和 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 (3)
- 【請求項1】 絶縁体基材と、該基材表面に導電性物質
をコーテングした絶縁又は半導体粒子からなる複合粒子
を溶射して形成した溶射皮膜とからなる溶射発熱体。 - 【請求項2】 絶縁体基材と、該基材表面に絶縁又は半
導体物質をコーテングした導電性粒子からなる複合粒子
を溶射して形成した溶射皮膜とからなる溶射発熱体。 - 【請求項3】 絶縁体の基材表面に、導電性物質をコー
テングした絶縁又は半導体粒子からなる複合粒子、又は
絶縁又は半導体物質をコーテングした導電性粒子からな
る複合粒子を溶射して、通電発熱させる溶射皮膜を形成
することを特徴とする複合粒子の溶射発熱体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26275592A JP3216737B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 複合粒子の溶射発熱体とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26275592A JP3216737B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 複合粒子の溶射発熱体とその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06116701A true JPH06116701A (ja) | 1994-04-26 |
| JP3216737B2 JP3216737B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=17380143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26275592A Expired - Fee Related JP3216737B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 複合粒子の溶射発熱体とその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3216737B2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-07 JP JP26275592A patent/JP3216737B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3216737B2 (ja) | 2001-10-09 |
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