JPS59189576A - 遠赤外線ヒ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミックをプラズマ溶射によって面状にコー
トした赤外線ヒータ、特に６μｍ以遠に一様な放射強度
を有する遠赤外線ヒータに関する。

従来周知の赤外線ヒータに、赤外線ランプやンーズヒー
タかある。これらヒータは、第１図にそれぞれ放射特性
Ａ、Ｂで示すよう（乙主に３μｍの近赤外に放射強度を
有するものであり、第２図に示す人体皮膚の吸収特性Ｓ
に対し３μｍ近傍の極大吸収を目的としている。

ところか、これら赤外線ヒータをサウナ等で使用する場
合、人体に対し確かに効率的な加熱吸収性はあるものの
、熱感を超えて皮膚に痛感を覚えることがある。これは
第２図の皮膚の吸収特性Ｓに示すように、３，５μＸＴ
１〜５．５μｍに水の吸収特性Ｗにほぼ近似した難吸収
帯か存することにその原因があると考えられる。

この一方、黒体により近い放射特性をもつセラミックを
蒸着し、波長域２〜１６μｍでほぼ一様なエネルギ分布
を有する面状発熱体（第１図の特性Ｃ）が開発されてい
る。しかし、この発熱体でもたしかに遠赤外領域が広い
ので加熱浸透効果が大きいものの、放射強度のピークが
３μｍ近傍にあるため、上記皮膚への痛感は避は難く、
そのうえ近赤外から遠赤外にわたって一様な放射特性を
有することからエネルギ効率が悪い欠点をもっていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、皮膚、皮膚
下の水の吸収率により合致して人体に対しソフトな加熱
効果を与えるとともに、省エネルギを考慮してエネルギ
効率の高い赤外線ヒータを提供するこき、すなわち６μ
ｍ以上の遠赤外で放射強度の大きい遠赤外線ヒータを提
供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ね
た結果、純度の高い白アルミナが上記特性を充足する最
適な材料であることを見出した。

本発明は、熱源となりうる面状体の表面にプラズマ溶射
て白アルミナの皮膜を形成したことを基本的な特徴とす
るもので、その一般的な特性として第１図の分光放射エ
ネルギ特性りを得た。これにより、ソフトな加熱効果が
賀られるとともに省エネルギとして大きな利点が得られ
る。そして、機械的な性質も、プラズマ溶射によるとこ
ろから上ａ己面状体の性質に拘らずその表面に強固な皮
膜が形成でき、耐熱衝撃性に優れ熱サイクルによっても
一切はく離などを生じない。このような面状の遠赤外線
ヒータは、人体に加熱効果を与える機器、たとえばサウ
ナの熱源や足温器、暖房機器。

医療機器などに特に好心である。

以下、ゐ付図面に示す実施例によって具体的に説明する
。

第３図に成品の構造例を示す。１，２はマイカを主体に
成型した厚さ約０．３５ｍｍの人造マイカ板、３は人造
マイカ板１，２の間に埋設されたニクロム抵抗板でパタ
ーン印刷法により所望の形状、本例では蛇行状にエツチ
ング成形されたものである。

このニクロム抵抗板３には電流を流すための端子４．５
が前もって形成され、製作時に外部に露出させている。

人造マイカ板１，２とこれに挾まれたニクロム抵抗板３
で熱源となる面状体を構成する。

６は人造マイカ板２の表面に形成された白アルミナの皮
ＩＩで、刀莫厚は５０〜１００μｍである。

材料としての白アルミナは、高純度（９９％以上）の微
粉末状のＡｌ２Ｏ３セラミックであり、肉眼で白色に見
えるものである。

この実施例の製造方法は、第４図の垂直断面図に示すご
とく、人造マイカ板１の上へニクロム抵抗板３を置き、
ニクロム抵抗板３に人造マイカ板２を重ね、これら王者
をホントプレスにより密着成形する。成形体を所定温度
に保持してその表面、すなわち人造マイカ板２の表面に
前処理としてアルミメタリコン（塗布〕する。次に、プ
ラズマアーク利用でほぼ数千℃〜１ｏｏｏｏ℃に溶融さ
せ゛た白アルミナを高速プラズマ溶射によって、上記メ
タリコン塗布部に溶射する。膜厚は５０μｍ〜１００μ
が適当てあり、５０μｍ以下であると波長域２〜５．５
μｍ（第１図〕のエネルギ分布が上昇し目的とする特性
が得られない。膜厚の上限をほぼ１００　／ｌ　ｌこ限
定するのは１００μ以上としても特性としてはそれほど
変化せず、その一方で高純度白アルミナか高価なことが
主たる理由である。

こうして作成した成品の端子４，５を介してニクロム抵
抗板３に電流を流すと、ニクロム抵抗板３が発熱し、人
造マイカ板２を介して白アルミナ皮膜６を加熱する。表
面温度をほぼ２５０　’Ｃに保持するように加熱すると
、第１図の曲線りで示す放射特性を示す。波長が６μｎ
１以上の遠赤外でほぼ均一なエネルギ分布をなし、３〜
５．５μｍの近赤外の放射強度は遠赤外に比べ１桁以上
小さくなっている。ニクロム板３（その他金属板又は酸
化物からなる抵抗体でもよい）の加熱を反復しヒートサ
イクルを繰り返しても、人造マイカ板１，２とニクロム
板３とはホットプレスであるから強固に密着しており、
かつ白アルミナ皮膜は人造マイ力板２上でプラズマ溶剤
による均一で強固な皮膜を形成しているので、はく離等
は一切生じない。

また、いずれの材料も熱膨張係数が小さいので、熱膨張
に基つく耐久性の点で何ら問題はない。′なお、上記実
カ出例で、耐熱絶縁支持板として人造マイカ板１，２を
用いたが、これに替えて人造石綿板（無機質のアスベス
トブレスポードでリン酸系バインダーをアスベストペー
パーに塗布含浸し熱間加圧成型したもの）としてもよい
。もちろん、ニクロム板を挾んで２枚の石綿板をポット
プレスによって密着成形し、石綿板の表面にプラズマ溶
射て白アルミナの皮膜を形成する。

第５図は第２の実施例を示し、第６図はその断面図であ
る。７はホットプレスによって成形した人造マイカ板ま
たは石綿板（耐熱絶縁支持板）、８はこの耐熱絶縁支持
板７の表面にニクロムまたはカンタルをプラズマ溶射で
形成した抵抗皮膜で。

膜厚を数μｍ〜数十μｍに選ひ、パターンマスク法また
はエツチング法によって所望のパターン形状としたもの
である。９はこの抵抗皮膜８および絶縁板７の表面にプ
ラズマ溶射で形成した白アルミナの皮膜で、膜厚は先の
実施例と同じ＜５０〜１００μｍである。１０．１１の
夫々はパターン状の抵抗皮膜８と一体に作成され、外部
に露出させた端子部である。この端子部１０．１１から
電流か供給される。なお、溶射された抵抗皮膜８の抵抗
値の経時変化をなくするために、溶射形成後約６００℃
で焼鈍（アニール）するのが好ましい。

上記抵抗皮膜８．白アルミナ皮膜９のいずれもかプラズ
マ溶射による皮膜形成なので、第６図に示されるごとく
、絶縁板７と抵抗皮膜８．絶縁板７と白アルミナ皮膜９
および抵抗皮膜８と白アルミナ皮膜９はそれぞれ強固に
結合している。

この成品に電流を流し、抵抗皮膜８を発熱させ表面温度
をほぼ２５０℃に保有すると１第１実施例と同様に、特
性Ｄ（第１図）を得る。この場合、白アルミナ皮膜９は
抵抗皮膜８から直接に加熱されるので、第１実施例より
エネルギ効率の点で優れている。

第７図は第３の実施例を示し、第８図はその断面模式図
である。１２は筒状の金属盤、１３は筒状金属盤１２の
外周面にプラズマ溶射で形成した耐熱電気絶縁皮膜て膜
厚５０〜１００μｍのものである。１４はこの耐熱電気
絶縁皮膜１３の外周にプラズマ溶射で形成した抵抗皮膜
で、先の第２実施例と同様にニクロムまたはカンタルか
らなる。

また同様に、経時変化をなくするために溶射後約６００
℃で焼鈍するのが好ましい。１５は絶縁皮膜１３および
抵抗皮膜１４の上にプラズマ溶射で形成された膜厚５ｏ
〜１００μｍの白アルミナ皮膜である。

絶縁皮膜１３．抵抗皮膜１４．白アルミナ皮膜１５のい
ずれもがプラズマ溶射なので、金属盤１２と絶縁皮膜１
３．絶縁皮膜１３と抵抗皮膜１４゜絶縁皮膜１３と白ア
ルミナ皮膜１５および抵抗皮膜１４と白アルミナ皮膜１
５のそれぞれの接合面は強固に結合している。

」二記金属盤１２の材質は、アルミニウム、銅。

鉄、真ちゅう、ステンレスのいずれでもよい。また、こ
の例の金属盤１２は筒状であるが、半円筒状でも、また
平板状でもよく、さらに一般の曲面であっても何らさし
つかえはない。

上記耐熱ｔｌｉ気絶縁皮膜１３の材質は、アルミナ。

チタニア、窒化ホウ素、炭化硅素、アルミナとチタニア
の複合物などが好ましい。そして、この皮膜１３の膜厚
は、金属盤１２との熱膨張差を考慮してクランクが生じ
ないようできるたけ薄＜、上記実施例のように５０〜１
００μｍ程度とするのが好ましい。

この第３実施例の成品に電流を流し、抵抗皮膜１４を発
熱させ表面温度をほぼ２５０℃に保持すると、第１．矛
２の実施例と同様に、２〜６μｍの波長域で放射強度が
小さく６μｍ以上の遠赤外で一様な放射強度を有する特
性Ｄ（第１図）を得た。この場合、発熱する抵抗皮膜１
４の背面側か絶縁皮膜１３を介して金属盤１２となって
いるので、発生する熱のほとんどすへ°てが白アルミナ
皮膜１５で消費される。この結果、白アルミナ皮膜１５
の直接加熱と相俟って、第１．第２実施例よりはるかに
エネルギ効率が高い。すなわち、単位エネルギ（゛電流
）に対する遠赤外線の放射量か多く、省エネルギに寄与
するところ大である。

以上の実施例で示した成品を、例えば低温サウすに設置
し、人体に対する印象実験を試みたところ、熱感ないし
痛感を何ら与えず、ソフトな温感が得られた。と同時に
、体熱放散のための発汗も遠赤外線による水分活性化（
分子、原子レベルでのエネルギ振動）により、従来より
も速やかに蒸発し皮膚感覚として実に快適であり、さら
に、温感の持続性つまり保温効果も高いとの結果が得ら
れている。

なお、上記各実施例において、高効率で遠赤外線を放射
するセラミック材料を白アルミナの微粉末としたが、チ
タニア微粉末とアルミナ微粉末の混合物または遷移金属
酸化物を主体にするセラミック（ＭｎＯ２，Ｃ００，Ｆ
ｅ２Ｏ３などの組み合せ）としてもよい。同じように波
長域２〜６μｍで低く、６μｍ以上の遠赤外で高い放射
特性を示す。本実施例では、最も特性のよい白アルミナ
を選択して開示した。

以上のように、本発明は、熱源となりうる面状体の表面
にプラズマ溶射て白アルミナの皮膜を形成したものであ
るめで、２〜６μｍの波長域で放射強度が小さく６μｍ
以上で放射強度が大きくかつ一様にエネルギを放射する
遠赤外線ヒータが得られた。したがって、このヒータを
人体に適用すると、ソフトな加熱効果が得られるととも
に、エネルギ効率が高く省エネルギに貢献できる。

本発明の遠赤外線ヒータは、特にサウナの熱源として好
適であるほか、足温器、窒出などの暖房機器、医療機器
にも応用でき、さらに各種乾燥機器、調理機器等にも汎
用性があり、工業上の利用価値は非常１こ犬なるものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種赤外線ヒータの分光放射エネルギー特性を
示すグラフ、第２図は人体の皮膚（Ｓ）と水（Ｗ）の分
光透過率を示すグラフ、第３図は本発明の第１実施例の
拡大斜視図、第４図はその断面図、第５図は第２実施例
の斜視図、第６図はその断面図、第７図は第３実ｈｔ例
の斜視図で第８図はその断面模式図である。 Ｄ・・・本発明の一実施例に係る分光放射エネルギー特
性曲線、１，２．７・・・人造マイカ板または石綿板、
３・・・ニクロム抵抗板、８．１４・・・ニクロムまた
はカンタルの抵抗皮膜、６，９．１５・・・プラズマ溶
射で形成した白アルミナ皮膜、１２・・・金属盤、１３
・・・耐熱電気絶縁皮膜。 特　許　出　願　人　版部ヒーティング工業株式会代理
　人　ノｆ］！Ｉ！士　青　山　　葆　ほか２名−３′
１ （ｕＩＩ−、ｚｕｌり７ｍ）’−１％Ｑ（ｊ’ｃ↓七ｍ
’ｓｃ％）↓Ｖｖン吟 ＝３７７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）熱源となりうる面体状の表面にプラズマ溶射て白
   アルミナの皮膜を形成したことを特徴とする遠赤外線ヒ
   ータ。 （２）前記面状体は、電流を流す抵抗板を挾み人造マイ
   カ板または人造石綿板を密着成形したものである特許請
   求の範囲第（１）項記載の遠赤外線ヒータ。 （３＋　　１ＮｔＪ記面状体は、人造マイカ板または人
   造石綿板の表面にプラズマ溶射て抵抗皮膜を形成したも
   のである特許請求の範囲第（１）項記載の遠赤外線ヒー
   タ。 （４）前記面状体は、金属盤の表面にプラズマ溶射て耐
   熱電気絶縁皮膜を形成した後この絶縁皮膜上にプラズマ
   溶射て抵抗皮膜を形成したものである特許請求の範囲第
   （１）項記載の遠赤外線ヒータ。 （５）前記金属盤は平面状または曲面状のものである特
   許請求の範囲第（４）項記載の遠赤外線ヒータ。