JPS63175372A - 長波長赤外線を放射する発熱体 - 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、複写機のヒートロールあるいはスポットジャ
ー等の加熱装置として使用したり、乾燥機、食品機器等
に用いる発熱体に関し、特に長波長赤外線を放射させる
ようにしたものである。

「従来の技術」 従来、アルミナとニッケル、クロム等の合金をプラズマ
溶射して形成した発熱抵抗体が知られており、そのよう
な発熱抵抗体を複写機のヒートロールに使用することが
考えられている。

ヒートロール等に使用する発熱抵抗体は、温度上昇を早
めるために、昇温開始から終了まで同一電圧がかけられ
る。このように同一電圧をかける場合には抵抗値の温度
係数が小さいこと、すなわち抵抗体温度により比抵抗が
変らないものが望ましく、このような条件を満足するに
はプラズマ溶射の溶射距離を一定に保つなど特別な工夫
が必要であった・ また加熱により長波長赤外線を放射するセラミックスが
知られており、長波長赤外線と被加熱物との共振吸収現
象により加熱効果が得られることから、各種の赤外線放
射体が作られている。赤外線放射体の従来例として、赤
外線放射材成分と導電材成分との混合組成物よりなり、
自己発熱して赤外線を放射するもの（特開昭８０−３３
２４９号公報）があり、またニクロム線に加熱される金
属又は素焼に赤外線放射材をプラズマ溶着した後、電界
処理と熱水処理して水蒸気中での使用を可能にしたもの
（特開昭８０−１０９１９８号公報）がある。

「発明が解決しようとする問題点」 従来、長波長赤外線放射材と導電材（発熱抵抗体）との
混合組成物からなる赤外線放射体があるが、それに使用
された導電材はアルミナとニッケル、チタン、クロム等
との混合物であり、ニッケル、クロム等とアルミナの抵
抗値の差が大きく、プラズマ溶射の状況により比抵抗に
差が生じることが多い、比抵抗が安定しないと発熱体の
各位置での発熱温度が異なり、かつ長波長赤外線放射体
を各位置で均一に加熱できず、望ましくない。

発熱抵抗体の抵抗をＲ１発熱抵抗体の断面積と、長さを
それぞれＡ、Ｌとすると比抵抗ρとの間には次の関係が
ある。

Ｒ＝ρＬ／Ａ そして複写機のヒートロール等に使用する発熱体として
所定のＲとするには、ρは通常的０．０１〜１．０Ω・
Ｃ１１が望ましい、しかしプラズマ溶射する場合、例え
ば円筒状の芯体の全体に均一の溶射条件を保つことは困
難であり、前記のように比抵抗の安定したものを得るの
は容易でなかった。

「問題点を解決するための手段」 本発明の発熱体は、Ｒ１！３　Ｆｅ５０１２　（ただし
、Ｒｅは希土類元素であり、Ｙ３°、　Ｌｕ”　、　Ｙ
ｂ”　、　Ｔｍ’÷。

Ｅｒコ◆、　Ｈａ３◆＋Ｄｙ３÷、　Ｔｂ’÷、　Ｇｄ
”　、　５ｒｓＪ◆のうちの１種または２種以上）で表
わされるガーネット系フェライトのＲｅを、長波長赤外
線放射材となる金属で置換した組成をプラズマ溶射によ
り形成したものである。

長波長赤外線放射材となる金属は、Ｚｒ、　Ｔｉ、　Ｍ
ｎ、　Ｇｏ等のうち１種又は２種以上からなる。

ガーネット系フェライトとなる酸化物原料としては、Ｆ
ｅ２０ｚにＹ　２０３　、　Ｌｕ２０３等の希土類酸化
物を１種又は２種以上混合したものである。

発熱体の比抵抗は０．０１〜１．０（Ω・ｃｍ）とされ
、ヒートロール等への適用を可能とする。なお、発熱体
の比抵抗は、Ｒｅ３　Ｆｅｓ　Ｏ１２で示されるＲｅと
Ｆｅ２０ｆｆ　との混合比によって決定されるので、　
Ｆｅ２Ｏ３は４５〜９０モル２．残部がＲｅとＺｒＯ２
、ＴｉＯ２等の組成範囲、が望ましい、　Ｆｅ２０ｘが
４５モル２以下ではＦｅ２４″の生成量が少なく比抵抗
の低下は望めない、また、８０モル２以上を越るとガー
ネット系のフェライトとしての比抵抗は維持できなくな
る、したがって、本発明による最適組成範囲はＦｅ２Ｏ
３が４５〜９０％に％　、　Ｙ２０３　、　ＺｒＯ２、
ＴｉＯ２等の酸化物は２０〜５０モル２の範囲が望まし
い。

「作用」 上記手段の発熱体は、Ｒｅｚ　Ｆｅｓ　Ｏ１２で表され
るガーネット系フェライトのＲｅを長波長赤外線放射材
となる金属で置換し、その材料をプラズマ溶射して形成
されるので、その比抵抗は各位置で均一となる。この発
熱体に電極を介して電圧を印加すれば、その比抵抗に応
じて加熱される。この加熱により長波長赤外線放射材は
、長波長赤外線を放射し、被加熱物との共振吸収現象に
より加熱効果が生じる。すなわち発熱体はその比抵抗に
応じた発熱を生じるとともに、長波長赤外線によっても
発熱するので、小電力でより高温に加熱できる。

また発熱体の各位置での比抵抗が均一であるので、加熱
状態が均一となり、かつ赤外線放射率も均一となる。

「実施例」 本発明を第１図のヒートロールに適用した実施例につい
て、説明する。

％ルＺテＹ２０３　３０％、　ＺｒＯ２７Ｌ　Ｔｉ０２
３Ｘ、　Ｆｅ２０３　８０％トナ６　ヨ’）　ニ秤量し
、ホールミルで混合後造粒し、平均粒径３０終層として
溶射に供した。この粒子を第１図の円筒状の鉄製芯体ｌ
の外周にプラズマ溶射し、発熱体２を形成した。

なお発熱体２の直径を３０層１、軸方向長さを２３６鳳
履とした。そして発熱体２の両端に電極３．３゜を設け
れば複写機のヒートロールとして使用できる。この場合
、プラズマ溶射の条件は次のように行なった。溶射電圧
７５〜８０ｖ、溶射電流５００Ａ、プラズマガスはＡｒ
　８０　Ｒ／ｗｉｎとＲ２１５Ｒ／ｗｉｎの混合ガスを
使用した。

上記組成の材料を使用し、上記プラズマ溶射の条件であ
って溶射距離を１２．１５，１８．２１（ｃｍ）と変え
た場合の発熱体の比抵抗を測定した。その測定結果を第
２図に示した。なお比較のため、アルミナ中に８ｗｔ％
のニッケル、クロムを混入した合金を使用し、ソノ合金
に重量比テＺｒｏ　２２０２　ＴｉＯ２２０％を加えて
混合した後、実施例と同一条件でプラズマ溶射して比較
例の発熱体を作成した。その比較例の比抵抗を前記実施
例と同様に測定して、その結果を第２図に破線で示した
。第２図かられかる通り、比較例に比べて本発明の材料
を使用した方が、溶射距離が異なっても比抵抗が安定し
た発熱体が得られることがわかる。

次に前記実施例の発熱体に電圧を印加し、表面温度を一
定の２００℃にして赤外線スペクトルを測定した。その
結果は疑似黒体に近いものとなり。

望ましい赤外線放射体であり、しかも発熱体の各位置で
の加熱温度が均一に近かった。

また本実施例の発熱体の軸方同各位置での赤外線放射率
を測定したところ、発熱体の各位置での赤外線放射率が
均一になった。

次に前記実施例の発熱体を加熱器で１００．０℃に加熱
し、分光放射測定器で波長に応じた相対放射強度を測定
した。その測定結果は、黒色標準塗料３Ｍ社製ベルベ−
／　）コーティングの放射強さの約８０％となり、望ま
しいものであった。

さラニ％ル％　テＹ２０３１５　％　、　Ｌｕ２０３１
５％、　ＴｉＯ２１０％、　Ｆｅ２０ｘ　　８０％トｌ
Ｚル組成で、前記実施例と同様に発熱体を作成した。そ
してその発熱体の比抵抗、赤外線特性、放射強さを測定
したが、前記実施例とほぼ同様の結果であった。

なお前記実施例では１発熱体をヒートロールに適用した
ものを説明したが、その外、ポット、ジャー等の面発熱
体および乾燥機、食品機器等に用いる長波長赤外線放射
体にも適用できる。また赤外線放射材として、ＺｒＯ２
とＴｉＯ２以外にＣｏｏ、Ｆｅ２０３　、　ＭｎＯ等を
使用してもよく、添加はそれら１種又は２種以上でもよ
い。

「発明の効果」 本発明の発熱体は、希土類酸化物と長波長赤外線放射材
とＦｅ２Ｏ３の混合物を材料としているので、プラズマ
溶射により形成する発熱体のＦｅｚ＋の生成量を抑制で
きて比抵抗が安定したものとなる、よって長波長赤外線
放射材を均一に加熱して均一な赤外線を放射させ、抵抗
による均一発熱と赤外線の均一放射を有効に利用できる
。このため均一な発熱が望まれる複写機のヒートロール
、あるいは食品機器等の加熱装置として望ましいものと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発熱体をヒートロールに適用した実施
例の断面図、第２図は溶射距離と比抵抗の関係を示すグ
ラフである。 出願人　　　日立金属　株式会社 代理人　　　弁理士　牧　克　次 第１図 溶射路鮭（ｃｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｒｅ＿３Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２（だだしＲｅはＹ＾
   ３＾＋、Ｌｕ＾３＾＋、Ｙｂ＾３＾＋、Ｔｍ＾３＾＋、
   Ｅｒ＾３＾＋、Ｈｏ＾３＾＋、Ｄｙ＾３＾＋、Ｔｂ＾３
   ＾＋、Ｇｄ＾３＾＋、Ｓｍ＾３＾＋のうちの１種または
   ２種以上）で表わされるガーネット系フェライトのＲｅ
   を、長波長赤外線放射材となる金属で置換した組織から
   なり、プラズマ溶射により形成されたことを特徴とする
   長波長赤外線を放射する発熱体。
2. （２）長波長赤外線放射材となる金属は、Ｚｒ、Ｔｉ、
   Ｍｎ、Ｃｏの１種または２種以上である特許請求の範囲
   第１項に記載の長波長赤外線を放射する発熱体。