JPS63105487A - セラミツク遠赤外線放射体及びその製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミック遠赤外線変換材層、電気抵抗材層
及びセラミック熱線反射材層を積層し、一体化構造に形
成してなる優れたセラミック遠赤外線放射体及びその製
造法に関するものである。

（従来の技術） 従来よつ、電気抵抗体を発熱体としたセラミック遠赤外
線放射体は周知であるが、それらは遠赤外線放射体をセ
ラミックで形成し、それに電熱素子としてニクロム線の
ような電気抵抗体又はガラス繊維にカーボンを被覆した
？！電気抵抗体装着した構造となっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような構造の遠赤外線放射体は、材
料間の熱膨張係数の違いが大きかったり、親和力が不足
したりして、遠赤外線放射体と電気抵抗体の一体化を良
好に行うことが難しく、使用中に構造的な破壊や性能の
劣化が生じること、さらに放射効率が充分でないなどの
問題があった。

また、各種パターンの成形体を得る技術的、経済的に優
れた手段がなく、セラミック遠赤外線放射体を大量生産
することが困難であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記の問題点に鑑みてなされたもので、電気抵
抗材層、セラミック赤外ａ変換材層及びセラミック熱線
反射材層を一体構造に積層すると共にセラミック遠赤外
線変換材ｗｉｌこ少なくともＳｉ及びＳｉＣを含有せし
めて遠赤外線変換率（放射（０が優れたセラミック遠赤
外線放射体を製作し、さらに大量生産し得る実用的な製
造Ｈ法を提供するものであり、すなわち、（１）セラミ
ック７九線反射材層とセラミック遠赤外線変換材層の間
に電気抵抗材層を挟持、積層して一体的に構成したこと
を特徴とするセラミック遠赤外線放射体及び（２）熱線
反射材層用セラミックを担持したシートと遠赤外線変換
材層用セラミックを担持したシートの間に電気抵抗材層
を挟持、積層した後、高温焼成することを特徴とするセ
ラミック遠赤外線放射体の９１？Ｌ法である。

本発明のセラミック遠赤外＃ｌ変換材層は、少なくとも
Ｓｉ及びＳｉＣを含有するものであり、遠赤外＃Ｌ変換
特性（魚体放射率に対する放射比率＝０゜８〜０．９５
）が広い遠赤外波長領域に亘って黒体放射特性に近づき
、また耐熱強度が良く、材質の変化が全く無りなるとい
う利点を有する。

本発明者が■Ｓｉ、■Ｓｉ＋ＳｉＣ，■ＳｉＣの３種に
ついて遠赤外線変換特性を試験したところ、第３図に示
す各特性グラフを得た。この結果からみて、■Ｓ　ｉ十
Ｓ　ｉＣの組み合わせは、８ｓ論以上の艮波艮の遠赤外
線を高放射率（９８％程度）で変換放射することが明ら
かとなった。

したがって本発明では、このＳｉとＳｉＣとの岨み合わ
せ物を採用することによって、高効率で遠赤外線を変換
放射させるようにしている。

なお、Ｓｉ及びＳｉＣは、常温では空気中で安定である
が、４００℃以上では酸化され易いため、本発明のセラ
ミック遠赤外線放射体の！ｌｌ造に当たっては、釉薬等
で被覆保護するようにすることが好ましい。

電気抵抗材層は、周知のＷ、Ｍｏ、Ｎｉ−Ｃｒ′＄の金
属電熱材でもよいが、本発明では特に、Ｓ　ｉＣ、Ｃ、
Ｔ　ｉＣ、ＭＯＢ　２．Ｔ　ｉＮ　、ＭｏＳ　ｉ２．（
Ｌａ、Ｃａ）Ｃｒ２Ｏｓ等のセラミックが好ましい。な
お、前記周知の金属電熱材を添加混合したものであって
もよい。

そして、該電気抵抗材層は遠赤外線変換材層に用いられ
る少な（ともＳｉ及びＳｉＣを含有するセラミックとの
親和性及び熱線反射材層に用いられるアルミナ、マグネ
シア等のセラミックとの親和性が良好であり、それらと
容易かつ強力に一体化することができ、製造された製品
の耐熱性、物理的安定性が確実になるという長所を有し
ている。

また、例えばＭｏＳｉ２−フープイエライト系、（Ｓｉ
Ｃ，Ｃ）−コープエライト系、Ｃ繊維−フープイエライ
ト系等のセラミック電気抵抗材層は、ニクロム線等の金
属電気抵抗材に比較して比抵抗は商くなるが、暖房や乾
燥に用いられる中低温用電気抵抗材層として好適なもの
になる。

本発明におけるセラミック熱線反射材層としては、Ａｌ
−０ｚ、Ｍ、ＯｌＦ　ｅｚｏ　ｓ、ＭｎＯ２、フープイ
エライト等のセラミック基板を用いることができ、熱膨
張係数を５Ｘ１０６／”Ｃ程度、熱容量を０．１５−０
．２ｃａｌ／Ｆｓ・’Ｃ程度、遠赤外線反射率を７０％
〜８０％程度にすることができる。

また、遠赤外線変換材層のｇＩｎでは、主材としてのＳ
ｉ及びＳｉＣ粉末に、例えばコーディエライトを添加混
合したものを主体とするセラミックペーストを不活性又
は還元雰囲気中において１２Ｏ０℃程度で焼成する。こ
の場合、熱衝撃に優れたものにするには、熱膨張係数を
低下させる木節粘土、ベタライトやコーディエライト等
を添加すれハヨイ。例エバ、３ｓ３５−５０（部）Ｓｉ
、３５〜５０（重量部）ＳｉＣ％　Ｏ〜１０（重量部）
コーディエライトでは、熱膨張係数は５Ｘ１０’／’（
：程度になり、その遠赤外線変換特性は魚体の放射率に
近＜０．９５程度になる。しかしこのようなセラミック
変換材層自体は電気的絶縁体であり発熱することはない
。

そして、電気抵抗材層の製造では、洞見ぼＳｉＣ粉末に
フープイエライトを混合したものを主体とするセラミッ
クペーストを不活性又は還元雰囲気中で高温焼成する。

例えば９０〜１００（重量部）のＳｉＣとＯ〜１０（重
量部）のコーディエライトから成るものであり、これは
ＳｉＣ粉末とカオリナイト粉末、滑石粉末とアルミナと
を所定の割合で混合し、１１００〜１３００℃の温度で
焼成することによって製造できる。

さらに、反射材層の製造では、例えば主としてＡ１２Ｏ
ｚ、ＭｇＯ粉末にＦ　ｅ２Ｏ３を添加して１３００　’
Ｃの不活性又は還元雰囲気中で焼成する。

本発明の連続生産法においては、前記セラミノり熱線反
射材層に、電気抵抗材層とセラミック遠赤外線変換材層
を順に積層して本発明のセラミック遠赤外線放射体を得
るわけであるが、まず、それらに対応する各セラミック
ペーストの担持シートを作成し、それらシートを順に積
層、乾燥、加圧した後、焼成することにより製造できる
。

その際のセラミックペーストは、前記各セラミック粉末
又はセラミック原料粉末に、ブチル７タロイロイルブチ
ルグリコール、ポリビニールブチラール、ポリビニ−７
レアルコール、グリセリン、オレイン酸、オクタデシル
アミン、トリクロロ酢酸、メンハーデン油等の解膠剤と
、ポリビニールブチラール、ｃ　Ｍｃ　、アビエチレン
酸誘導体、フタル酸エチル、ポリエチレングリコール、
フタル酸オクチル、ポリアルキレングリコール等の可ｖ
ｉｉ剤と、トリクロロエチレン、エチルアルコール、シ
ルエン、メチルエチルケトン等の溶媒を適宜組み合わせ
て調整、混練して行なわれる。

そして、このセラミックペーストを各シートに塗布、沈
積することにより付着し、乾燥した後、ローラで加圧し
て、原料粉体に配向付与せしめて、各セラミック成形体
が製作される。

このとき、電気抵抗材層用セラミックペーストをシート
に塗布、沈積して任意パターンのセラミック電気抵抗材
層を形成ｒるには、例えばパラフィン等を塗布したロウ
はしき和紙等の繊維質シートに所望映像パターンを有す
るネ７ｙフィルムを貼着し、その表面に光照射して、該
ネガフィルムの陰影下部のロウを熔融、刻設して渦状輪
郭を形成した後、その溝状輪郭にセラミックペーストを
塗布すれば、該セラミックペーストはロウ部ではじかれ
、前記パターン溝部のみに付着される。そして、このシ
ートを乾燥し、加圧した後、焼成すると、所望パターン
形状の該セラミｚり電気抵抗材層が製作される。

なお、セラミックペーストの担体シーＦは、サイズ等の
灰分を含まない長繊維状和紙又はポリフッ化ビニリデン
等の疎水°性高分子膜から成る不織布等のペースト捕捉
性の良いものが好ましい。

このように本発明のセラミック遠赤外線放射体は、電気
抵抗材層をサンドイッチとした３層積層体で、全体厚み
が薄く、かつ反射材層の働きにより高効率で遠赤外線が
一力向へ（遠赤外線変換層側へ）高効率で放射される。

また、各層間結合も焼結による強固な結合でかつ各層の
熱膨張率も近似材質のため大差なく、加熱使用に耐える
ものとなる。

そして本発明のｖＪｌ造法は、遠赤外線変換材層、熱線
反射材Ｍ等のセラミック原料を担持したシートを用いる
ため、使用目的に応じて板状、管状、球面状等に変形し
て成形した後、高温焼成することにより任意形状のセラ
ミック遠赤外線放射体を容易に製作することができる。

なお、セラミックペーストを塗布、沈積等によってシー
トに付着し、これらをローラを利用して積層すれば、肉
薄のセラミック遠赤外線放射体を容易に連続生産できる
。

製品ヒーターを製作するには、本発明で得られたセラミ
ック遠赤外線変換材層、電気抵抗材層及びセラミック熱
線反射材層を積増したセラミック遠赤外線放射体の電気
抵抗材層の端部適所に、導電性ペーストで電力用入力端
子を接合すると製品ヒーターが完成する。

（実施例） 本発明のセラミック遠赤外線放射体及びその製造法の実
施例を以下図面に基づき説明する。

第１図は本発明の実施例セラミック遠赤外線放射体の−
ｇ断面略示斜視図、＠２図は本発明セラミック遠赤外線
放射体の大施例連続生産法の略説図である。但し、＄２
図中、矢印付き円枠内表示は、拡大断面図を示すもので
ある。第３図は■Ｓｉ、■Ｓｉ＠ＳｉＣ，■ＳｉＣの３
種の遠赤外線変換特性を試験した特性グラフである。

実施例；１ 第２図に示す略説図の連続生産か法にしｒこがって下記
のごとくして、セラミック遠赤外線放射体を製造した。

く熱線反射材層用セラミックペーストの、担持シートの
製造〉 まず、ＡＩｚＯ＊９５重量％とＦ　ｅ２Ｏ−５重量り５
から成るセラミック粉末１００重量部と、ポリビニ−ル
ブチラールから成る＊’ｒｎ剤１重風部と、トリクロル
エチレン７３ｉ量％とエチルアルコール２７重量％から
成る溶媒５５重量部を混線、粉砕した後、これにさらに
、ブチル７タロイルブチルグリコール４重量部とポリエ
チレングリコール４重量部とフタル酸オクチル４重量部
を混練してペーストを製造した０次に、この熱線反射材
層用セラミックペースト３を、約１００μｍ厚の和紙（
以後シート２という）の片面に侵漬法によりに約２Ｏ０
μ鴎厚に付着し、乾燥機６間を通過せしめた後、ローラ
４で加圧して、熱線反射材層用セラミック成形体３ａを
製作した。

く電気抵抗材層用セラミックペーストの担持シーＦの製
造〉 ５ｉＣ９５重１％及びコーディエライト５重１％から成
るセラミック粉末１００重量部と、ポリビニールブチラ
ールから成る解膠剤１重量部と、トリクロルエチレン７
３重量％とエチルアルコール２７重量％から成る溶媒５
５重１１部を混線、粉砕した後、さらに、ブチル７タロ
イルブチルグリコール４重量部とポリエチレングリフー
ル４重量部とフタル酸オクチル４重量部とを添加、混練
して、電気抵抗材層用セラミックペースト３゛を製造し
た１次に、この電気抵抗材層用セラミックペースト３゛
をシート２の片面に侵漬法により約２Ｏ０μＩ１１厚に
付着し、乾燥８１６′間を通過せしめて、電気抵抗材層
用セラミック成形体３’ｔ＋を製作した。

く遠赤外線変換材層用セラミックペーストの担持シート
のＳＬ造〉 ５ｉ３Ｓ重１％、５ｉＣ３５重景％及びコーディエライ
ト３０重１％から成るセラミック粉末１００重量部と、
ポリビニールブチラールから成る解膠剤１重量部と、ト
リクロルエチレン７３重量％とエチルアルコール２７重
量％から成る溶媒５５重１部とをボールミルで混線、粉
砕した後、さらに、ブチル７りロイルブチルグリコール
４重量部、ポリエチレングリコール４重量部及びフタル
酸オクチル４重１部とを添加し、数時間混練して遠赤外
線変換材層用セラミックペースト３″を製造した。この
遠赤外線変換材層用セラミックペースト３″をシート２
の片面に侵漬法により２Ｏ０μ輸厚に付着し、乾燥ｆｉ
６”間を通過せしめて、遠赤外線変換材層用セラミック
成形体３″Ｃを製作した。

以上で製造した各担持シート２を順にローラ４゛、ロー
ラ４″によって積層し、３ａ、３’ｂ、３’″Ｃの積層
成形体からなるセラミック遠赤外線放射体の未焼成体を
製作した。

次に、この未焼成体を１３００℃の還元雰囲気の電気炉
５内で５時間程度焼成し、冷却して熱線反射材１１ａ、
電気抵抗材層１ｂ％遠赤外線変換材層１ｃの３重積層体
を製造した。その後、得られた３層積層体の電気抵抗材
層１ｂの前後端に電力用入力端子を以ペース）等の融剤
を用いて５００℃で焼き付けて接合して、セラミックヒ
ータ−製品を製作した。

以上のようにして製造された本発明の５００Ｉ＋１×５
０ｃ輸Ｘ　１　ｃｍの゛セラミック遠赤外線放射体ｉｆ
ｆ！１図）は熱膨張率：約５Ｘ１０’／’（：、遠赤外
線変換率：約０．８であって、家庭用１００Ｖ電源に接
続した場合には、発熱量が０．ＩＷ／Ｃｍ’程度となっ
て、室温で該セラミック遠赤外線放射体の表面温度を１
５０℃程度にすることがでさた。

実施例：２ 電気抵抗材層１ｂとして、カーボンｔａｇ、Ｎ１−Ｃ「
合金、Ｗ　、　　Ｚ　ｒｏ　２、ＭｏＳｉ２、（Ｌ　ａ
、　Ｃａ）Ｃｒ２Ｏ、等から成る板状又は金網状の抵抗
体を用い、これを＋’＋ｆｊ述の実施例１で製作したセ
ラミック熱線反射材層用成形体３ａとセラミック遠赤外
線変換材層用成形体３”Ｃに挟持、積層して、実施例１
と同様にして遠赤外線放射体１を製造した。

使用温度が５００〜１０００℃における遠赤外線変換率
は約０．８であり、発熱量２　Ｗ　／　ｃｏｏ２程度と
なって高温用のセラミック遠赤外線放射体１として良好
なものであった。

実施例＝３ 本例では、波形曲線パターンを有する線状のセラミック
電気抵抗材層を挟持積層した。この電気抵抗材層のｇＪ
ＩＱは、次のようにして行った。固形パラフィンを１０
０μ輸厚に塗布したロウはじき和紙（以後シート２とい
う）に、オッシログラ７′！Ｐの映＜Ｓパターン（サイ
ン曲線等）を複写したネがフィルムを該シー）２に貼着
し、その表面に光照射して、該映像パターンに相当する
ロワ部を熔融、除去する。次に、前記処理により該映像
パターンの溝状輪郭が形成された該電気抵抗材層用セラ
ミックペースト３゛を侵漬法、吹付法によって付着させ
ると、ロウ部以外の該溝状輪郭部にのみ電気抵抗材層用
セラミックペースト３゛が残″ＸＪされることとなる。

その後、乾燥、地材シートとのローラ４°による加圧、
積層後、焼成して本発明セラミック遠赤外線放射体１を
製作した。

（発明の効果） 以上実施例等で詳述したごとく、本発明のセラミック遠
赤外線放射体は、電気抵抗層をサンドイッチとした３層
積層体で、全体厚みを薄いものとすることができ、かつ
反射材層の働きにより遠赤外線が一方向へ（遠赤外線変
換層側へ）高効率で放射される。

また、各層間結合ら焼結による強固な結合でかつ各層の
熱膨張率ら近臥材賀のため大差な（、加熱使用に耐える
ものとなる。

そして本発明の５！！遺法は、遠赤外！変換層（層、熱
線反射材７！！！等のセラミック原料を担持したシート
を用いるため、使用目的に応じて板状、管状、球面状等
に変形して成形した後、高温焼成することにより任意形
状のセラミック遠赤外線放射（・トを容易に製作するこ
とができる。なお、セラミックベースＹを塗布、沈積等
によってシーＦに付着し、これらをローラを利用して積
層すれば、３型のセラミック遠赤外線放射体を容易に連
続生産できる。

このように本発明はｆｒ規で優れた作用効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のセラミック遠赤外線放射体を一
部断面で示した概略図、第２図は本発明実施例のセラミ
ック遠赤外線放射体の連続生産法の略説図を示す。但し
、第２図中矢印付き円枠内表示は拡大断面図を示すもの
である。第３図は■Ｓｉ、■５ｉ−１ＳｉＣ，■ＳｉＣ
の３種の遠赤外線変換特性を試験した特性グラフである
。 １・・・セラミック遠赤外線放射体、１ａ・・・セラミ
ック熱線反射材層、ＩＬ＋・・・セラミック電気抵抗材
層、１ｃ・・・セラミック遠赤外線変換材層、２・・・
シート、３・・・熱線反射材層用セラミ７クペースト、
３°・・・電気抵抗材層用セラミックペースト、３″・
・・遠赤外線変換材層用セラミ・／クペースト、３ａ・
・・熱線反射材層用セラミック成形体、３゛１〕・・・
電気抵抗材層用セラミック成形体、３”Ｃ・・・遠赤外
線変換材層用セラミック成形体、４．４゛、４″・・・
ローラ、５・・・電気炉、６．６’、６″・・・乾燥機 特許出願人　シスチムニ業株式会社 代　理　人　弁理士　村１）幸雄 第２図 ゼ寥叶２

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック熱線反射材層とセラミック遠赤外線変
   換材層の間に電気抵抗材層を挟持、積層して一体的に構
   成したことを特徴とするセラミック遠赤外線放射体。
2. （２）セラミック熱線反射材層のセラミックがアルミナ
   又はマグネシアであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のセラミック遠赤外線放射体。
3. （３）電気抵抗材層が、ＳｉＣ、Ｃ、ＴｉＣ、ＭｏＢ＿
   ２、ＴｉＮ、ＭｏＳｉ＿２、ＺｒＯ＿２、ＴｈＯ＿２、
   （Ｌａ、Ｃａ）Ｃｒ＿２Ｏ＿３のうちの一種又は二種以
   上とホルステライト、ステアタイト、コーディエライト
   等の結合剤から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載のセラミック遠赤外線放射体。
4. （４）電気抵抗材層が、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃ繊維あるい
   はＷのうちの一種又は二種以上を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第３項に記載のセラミック遠赤外線放射
   体。
5. （５）セラミック遠赤外線変換材層が少なくともＳｉ及
   びＳｉＣを含有し、さらにＳｉＯ＿２、Ｂ＿２Ｏ＿３、
   Ｎａ＿２Ｏ、Ｋ＿２Ｏ、Ｆｅ＿２Ｏ＿３、ＭｎＯ＿２、
   Ｍｏ＿２Ｏ＿３、ホルステライト、ステアタイト、コー
   ディエライト等の結合剤とから成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載のセ
   ラミック遠赤外線放射体。
6. （６）熱線反射材層用セラミック粉末を担持したシート
   と遠赤外線変換材層用セラミック粉末を担持したシート
   の間に電気抵抗材層を挟持、積層した後、高温焼成する
   ことを特徴とするセラミック遠赤外線放射体の製造法。
7. （７）電気抵抗材層が電気抵抗材層用セラミックペース
   トを担持したシートであることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項に記載の遠赤外線放射体の製造法。
8. （８）電気抵抗材層用セラミックペーストを担持したシ
   ートが、固形パラフィン等のロウを被覆したシートにネ
   ガフィルムを貼着し、光照射により該映像パターンの溝
   状輪郭を該シートに刻設し、該シートの溝状輪郭部に電
   気抵抗材層用セラミックペーストを層着して成るもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のセ
   ラミック遠赤外線放射体の製造法。
9. （９）電気抵抗材層用セラミックペーストが、主として
   ５０〜１００μｍ粒径のＳｉＣ、Ｃ、ＴｉＣ、ＭｏＢ＿
   ２、ＴｉＮ、ＭｏＳｉ＿２、ＺｒＯ＿２、ＴｈＯ＿２、
   （Ｌａ，Ｃａ）Ｃｒ＿２Ｏ＿３のうちの一種又は二種以
   上から成るセラミック粉末に、コーディエライト、カオ
   リナイト、木節粘土、硼酸、長石、珪石、ＮａＯ＿２、
   ＫＯ＿２、ＣａＯ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＭｇＯ、Ｆｅ＿２
   Ｏ＿３等から成る結合剤と、ポリビニールブチラール、
   グリセリン、メンハーデン油等の解膠剤と、ポリエチレ
   ングリコール、フタル酸オクチル等の可塑剤と、イソプ
   ロピルアルコール、トルエン、トリクロルエチレン等の
   溶媒とを適宜組合わせて混合したものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項又は第８項に記載のセラミ
   ック遠赤外線放射体の製造法。
10. （１０）遠赤外線変換材層用セラミックス粉末を担持し
    たペーストが、主材としての５０〜１００μｍのＳｉ及
    びＳｉＣに、コーディエライト、カオリナイト、木節粘
    土、硼酸、長石、珪石、ＮａＯ＿２、ＫＯ＿２、ＣａＯ
    、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＭｇＯ、Ｆｅ＿２Ｏ＿３等から成る
    結合剤と、ポリビニールブチラール、グリセリン、メン
    ハーデン油等の解膠剤と、ポリエチレングリコール、フ
    タル酸オクチル等の可塑剤と、イソプロピルアルコール
    、トルエン、トリクロルエチレン等の溶媒とを組合わせ
    て混合したペーストから造られたものであることを特徴
    とする特許請求の範囲第６項ないし第９項のいずれかに
    記載のセラミック遠赤外線放射体の製造法。
11. （１１）シートが、こうぞ、三つ又等の和紙原料もしく
    はフッ化ビニリデン等のＰＶＦ原料から成り、灰分の少
    ない長繊維製布を含むものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第６項ないし第１０項のいずれかに記載のセ
    ラミック遠赤外線放射体の製造法。
12. （１２）高温焼成が、熱線反射材層用セラミックス、遠
    赤外線変換材層用セラミックス及び電気抵抗材に対して
    不活性な雰囲気中で行なわれることを特徴とする特許請
    求の範囲第６項ないし第１１項のいずれかに記載のセラ
    ミック遠赤外線放射体の製造法。