JPH07123068B2 - 管状ヒータおよびその製造方法 - Google Patents

管状ヒータおよびその製造方法

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JPH07123068B2
JPH07123068B2 JP1056854A JP5685489A JPH07123068B2 JP H07123068 B2 JPH07123068 B2 JP H07123068B2 JP 1056854 A JP1056854 A JP 1056854A JP 5685489 A JP5685489 A JP 5685489A JP H07123068 B2 JPH07123068 B2 JP H07123068B2
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浩直 沼本
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、家庭用暖房器具等に利用される電気エネルギ
ーを利用した管状ヒータに関するものである。
従来の技術 従来の管状ヒータは熱源としてニクロム線、カンタル
線、タングステン線などの金属線をコイル状にしたもの
を管状体に内臓させ、管状体には石英ガラスあるいはス
テンレスを使用したものが使われていた。しかし、ステ
ンレスを使用した一般にシーズヒータと呼ばれるものは
熱容量が大きく、家庭用暖房等の即効作用を要求される
分野には不適当であった。また、管状のセラミックヒー
タも工業的には用いられているが、これも熱容量が大き
くて家庭用暖房等の即効作用を要求される分野には不適
当であった。
したがって、現在一般的に家庭用暖房等で使用されてい
る管状ヒータは石英ガラスのシースにニクロム線をコイ
ル状態に内蔵させたものである。
この管状ヒータは電気エネルギーを加えることにより、
赤熱するので、目視によっても暖かさを感ずることがで
きた。そして、この管状ヒータで被加熱物(人間)を直
接加熱したり、管状ヒータにファンから強制的に空気を
送って温風を発生させたり、管状ヒータの後方に反射板
を設けて輻射加熱を行うなどしてその熱を有効に活用し
ていた。
発明が解決しようとする課題 このような従来の管状ヒータについての課題を、簡単に
説明する。
人間が暖かいと感ずる波長帯は皮膚や筋肉内にある冷感
神経と温感神経の深さと、赤外線の波長域による浸透
力、さらに神経を刺激するのに有効な波長との相関性で
判断される。一般に、人間の冷感神経は約100μmの深
さ、温感神経は260μmの深さにあるといわれている。
第6図に皮膚の赤外線吸収スペクトルを示した。これら
の相関性を考えてみた時、赤外線波長域で、近赤外線は
よく透過し、遠赤外線は表皮で吸収されることになる。
したがって、人間が心地よく暖かさを感ずるのは個人差
もあり、大変むずかしいことであるが、即効的には近赤
外線であり、ゆっくりとほど良い暖かさは遠赤外線とい
うことになる。
現在、家庭用暖房等使用されている石英ガラスのシース
にニクロム線をコイル状態に内蔵させた管状ヒータは1
〜4μmの近赤外線を多く放射し、5μm以上の遠赤外
線はわずかしか放射していない。したがって、即効的に
は暖かさをよく感ずることができるのであるが、継続的
にその暖かさを心地よく感じようとした場合には、遠赤
外線の放射も必要不可欠となってくる。
また、電気こたつ等で暖房する場合には、人間の体を加
熱するとともに、人間の体(足)およびその他被加熱物
(布団)の臭も加熱することとなる。一般に、臭という
ものは温度が高いほど、人間の鼻には強く感じられるも
のである。このため、電気こたつを使用し、暖房を取る
と、人間の体(足)およびこの他被加熱物(布団)の臭
も当然きつくなってくる。そして、その臭が室内に漏れ
た場合には、人間に不快感を与えることとなる。したが
って、この臭の問題も解決すべき課題である。
本発明は上記従来の課題にもとづき、暖房の即効性も維
持しながら、継続的にもその暖かさを心地よく感じるこ
とができる簡単な構成の管状ヒータを提供するものであ
る。
課題を解決するための手段 本発明は、熱源を内臓した可視光線部透光性管状体の表
面に、粒径1〜5μmの活性アルミナ、軟化ジルコニア
または二酸化チタンから選ばれた少なくとも1つの酸化
物からなる多孔質遠赤外線放射材料を部分被覆したこと
を特徴とする管状ヒータである。
また本発明は、上記構成において、可視部透光性管状体
が石英ガラスからなる管状ヒータである。
また本発明は、上記構成において、多孔質遠赤外線放射
材料に白金族金属が担持されてなる管状ヒータである。
可視光線部透光性管状体の表面をエッチング処理した
後、粒径1〜5μmの活性アルミナ、酸化ジルコニウム
または二酸化チタンから選ばれた少なくとも1つの酸化
物からなる多孔質遠赤外線放射材料を部分被覆すること
を特徴とする管状ヒータの製造方法である。
作用 可視光線部透光性管状体は、内部の熱源から発せられた
光を外部に透過させることにより、管状ヒータが使用さ
れているかどうかを知らせるというアラームインフォメ
ーション作用をもたらすと同時に、赤熱した光を外部に
伝えることにより、人間に暖房効果を訴えることができ
るという重要な働きをしている。
現在の管状ヒータは近赤外線を多く放射し、5μm以上
の遠赤外線はわずかしか放射していないことを先に述べ
たが、家庭用暖房等の即効性を要求される分野では近赤
外線も必要不可欠であり、この効果を残しながら、継続
的に心地よい暖房効果を発揮することが重要である。こ
のため、本発明では、管状体の表面に部分的に多孔質遠
赤外線放射材料を被覆した。これにより、可視光線部透
光性管状体内部の熱源からのエネルギーを、多孔質遠赤
外線放射材料に吸収させてこれを加熱した後、遠赤外線
として放射させることができる。
この時、多孔質遠赤外線放射材料に触媒金属が担持され
ていると、この触媒金属を加熱することができる。した
がって触媒金属は、触媒作用を発揮できる活性温度まで
昇温されることにより、人間の体(足)およびその他被
加熱物(布団)の臭を浄化、脱臭することができる。
本発明の可視光線部透光性管状体には耐熱性、耐熱衝撃
性を考慮し、石英ガラスを使用することが好ましい。
また、本発明で使用される遠赤外線放射材料としては活
性アルミナ、酸化ジルコニアまたは二酸化チタンが好ま
しい。これらは優れた遠赤外線放射特性を有するととも
に触媒担体として優れている。また、優れた遠赤外線放
射特性および触媒特性を発揮させるためには、粒径の小
さな(約1〜5μm)活性アルミナ、酸化ジルコニアま
たは二酸化チタンの比表面積を大きくし、かつ多孔質に
保つことも重要である。
これらの活性アルミナ、酸化ジルコニアまたは二酸化チ
タンに白金族金属を担持させることにより、不快感を当
える臭を迅速に除去できる。
また、この可視光線部透光性管状体の表面に多孔質遠赤
外線放射材料を部分被覆する前に、可視光線部透光性管
状体の表面をエッチング処理することにより、管状体と
多孔質遠赤外線放射材料との密着性を向上させることが
できる。
実施例 以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1) 第1図に示すように、内部にタングステン線1が設置さ
れた外径10mm、肉厚0.5mm、長さ150mmの石英ガラス製管
状ヒータ2の表面に、比表面積150m2/gの活性アルミナ1
00g、20wt%ベーマイトゾル30g、10wt%シリカゾル15g
のペースト約10000cpsを第2図のようなラス状模様でス
クリーン印刷法により、約20μmの厚さで被覆した。こ
の時、被覆面積は管状ヒータ表面の50%であった。な
お、第1図において、3はタングステン線1の端子であ
る。
第3図に、本実施例の管状ヒータ(実施例1)の赤外線
放射率も、本実施例の活性アルミナを未被覆の管状ヒー
タ(比較例1)の赤外線放射率を第3図に示した。この
結果より、本実施例の管状ヒータは近赤外線と遠赤外線
とを同時に放射できる優れた管状ヒータである。
なお、本実施例ではラス状模様に印刷したが模様はドッ
ト状等自由に選択できる。また、遠赤外線放射材料とし
て酸化ジルコニアまたは二酸化チタンを、あるいはこれ
らを活性アルミナと混合して管状ヒータに被覆した場合
の赤外線放射率も実施例1の管状ヒータとほとんど同じ
であまり差はなかった。それはこれらが白色系統のセラ
ミックスであるので同様な傾向を示したものと考えられ
る。
(実施例2) 実施例1の活性アルミナ被覆管状ヒータにPt,Pdを活性
アルミナ100gあたりPt3g,Pd1.5gの割合で担持した。
本実施例の管状ヒータ、2本を使用し、第4図のような
構成の電気こたつを作成し、脱臭効果の試験を行った。
管状ヒータ4は電気こたつの骨格構造体6の天板部下面
側に平行配置され、中央部にはファン5を設置してい
る。この電気こたつに300wの通電を行いながら、900mm
×900mm×350mmの大きさの密閉容器内に、トリメチルア
ミンを50ppmの濃度になるように注入した。そして、そ
の後の濃度変化をガスクロマト分析で測定した。
比較例2として、実施例1で使用された活性アルミナを
未被覆の管状ヒータを2本使用し、実施例2と同様な脱
臭効果の試験を行った。実施例2と比較例2の測定結果
を第5図に示した。この結果、本実施例の管状ヒータは
優れた触媒作用を示し、脱臭に効果を発揮することが明
らかとなった。
また、管状体へ遠赤外線放射材料(活性アルミナ)を被
覆する際の好ましい被覆面積および膜厚は大体反比例の
関係にある。その理由は、被覆面積を大きくすると管状
ヒータの赤熱度がどうしても低下してくるので、それを
避けるために膜厚を薄くする必要があり、被覆面積を小
さくする場合には触媒性能を維持させるため膜厚を厚く
する必要がある。
実験の結果、管状体へ遠赤外線放射材料を被覆する際の
好ましい被覆面積および膜厚は大体、被覆面積が90%の
時には膜厚を約5μm程度にし、被覆面積が20%の時に
は膜厚を約50μm程度であることがわかった。
(実施例3) 内部にタングステン線が設置された外径10mm、肉厚0.5m
m、長さ150mmの石英ガラス製管状ヒータの表面をエッチ
ングにより、粗くした。その表面は表面粗さでRa1.6μ
m、Rmax12.3μmであった。その後、実施例1と同様な
比表面積150m2/gの活性アルミナ100g、20wt%ベーマイ
トゾル30g、10wt%シリカゾル15gのペースト、約10000c
psをラス状模様でスクリーン印刷法により、約20μmの
厚さで被覆した。この時、被覆面積は管状ヒータ表面の
50%であった。
実施例1、3の管状ヒータについて密着性を調べるため
に以下のような過酷な密着性テストを行った。まず、管
状ヒータに500wの通電を5分間行い、管状ヒータ表面温
度を約500℃にした後、通電をやめ、送風機を使用して
室温まで冷却した後、また通電するという急加熱、急冷
却を1000回行った後、さらに振動機に管状ヒータを設置
し、15m/sの速度で20mm間を往復させる振動試験を1時
間行った。その結果を次式の剥離率によって評価した。
この結果より、管状体の表面を粗くすることにより、か
なり過酷な密着性テストにも耐えうる密着性の得られる
ことがわかった。また、この管状体の表面の好ましい表
面粗さはRa1〜3μm、Rmax10〜30μmであった。
発明の効果 以上のように本発明においては、家庭用暖房器具等の管
状ヒータとして従来の近赤外線も放射させながら、加え
て部分的に多孔質遠赤外線放射材料を被覆することによ
り、継続的に心地よい暖房効果発揮するようになる。
またこの時、多孔質遠赤外線放射材料に触媒金属が担持
されていると、不快感を与える臭を触媒作用により浄
化、脱臭される。
したがって、本発明の管状ヒータを使用した暖房器具に
より、快適な暖房環境をつくることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1における管状ヒータの断面
図、第2図は同管状ヒータの外観図、第3図は実施例1
および比較例1の管状ヒータの赤外線放射率を示す図、
第4図は本発明の実施例2における電気こたつの構成
図、第5図は実施例2および比較例2の脱臭効果試験結
果を示す図、第6図は皮膚の赤外線吸収スペクトル図で
ある。 1……タングステン線、2……石英ガラス、4……管状
ヒータ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−66884(JP,A) 特開 昭63−266793(JP,A) 実開 昭62−74781(JP,U) 実開 平2−37492(JP,U)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱源を内蔵した可視光線部透光性管状体の
    表面、粒径1〜5μmの活性アルミナ、酸化ジルコニア
    または二酸化チタンから選ばれた少なくとも1つの酸化
    物からなる多孔質遠赤外線放射材料を部分被覆したこと
    を特徴とする管状ヒータ。
  2. 【請求項2】可視光線部透光性管状体が石英ガラスから
    なる請求項1記載の管状ヒータ。
  3. 【請求項3】多孔質遠赤外線放射材料に白金族金属が担
    持されてなる請求項1または2記載の管状ヒータ。
  4. 【請求項4】可視光線部透光性管状体の表面をエッチン
    グ処理した後、粒径1〜5μmの活性アルミナ、酸化ジ
    ルコニアまたは二酸化チタンから選ばれた少なくとも1
    つの酸化物からなる多孔質遠赤外線放射材料を部分被覆
    することを特徴とする管状ヒータの製造方法。
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JPH07123069B2 (ja) * 1989-05-18 1995-12-25 松下電器産業株式会社 発熱体
US5915072A (en) * 1997-04-30 1999-06-22 Hill-Rom, Inc. Infrared heater apparatus
US6993253B2 (en) * 2002-11-12 2006-01-31 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Heating apparatus with special selective radiant material partially coated thereon

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