JP2013243120A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体溶解性無機繊維を含み、高温での繊維と発熱体の反応が抑制された支持体を備えた加熱装置を提供する。
【解決手段】発熱体２０と、前記発熱体２０を保持する、生体溶解性無機繊維を含む支持体３０と、を備え、前記生体溶解性無機繊維が前記発熱体２０と直接接触しないか又は前記生体溶解性無機繊維と前記発熱体２０との接触が低減された加熱装置１０。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、電熱ヒータ等の発熱体と断熱支持体とを有する加熱装置に関する。

従来、螺旋状に巻回したコイル状電熱線（電熱コイル）を断熱材に支持して構成する電熱ヒータ構造（加熱装置）として、例えばセラミックス繊維等に無機質バインダーを加えて調製して得た混練物を板状に形成して支持体とし、これに電熱コイルを取り付けたものが知られている（例えば特許文献１）。

一方、近年、無機繊維が人体に吸入されて肺に侵入することによる問題が指摘されている。そこで、人体に吸入されても問題を起こさない又は起こしにくい生体溶解性無機繊維が開発されている（例えば特許文献２）。

特開２００１−２７３９７３ 特表２００５−５１４３１８

本発明の目的は、生体溶解性無機繊維を含み、高温での繊維と発熱体の反応が抑制された支持体を備えた加熱装置を提供することである。

本発明者らは、電熱コイルを支持する断熱材に生体溶解性繊維を用いたとき、高温の電熱コイルに接触する繊維が熔融することを見出し、この接触を防ぐことにより、具体的には生体溶解性繊維と発熱体のどちらとも高温で反応しにくい成分を接触する部位に介在させることにより、熔融を抑制して本発明を完成させた。
本発明によれば、以下の加熱装置が提供される。
１．発熱体と、
前記発熱体を保持する、生体溶解性無機繊維を含む支持体と、
を備え、
前記生体溶解性無機繊維が前記発熱体と直接接触しないか又は前記生体溶解性無機繊維と前記発熱体との接触が低減された加熱装置。
２．前記生体溶解性無機繊維が、以下の組成である１記載の加熱装置。
ＳｉＯ_２ ５０〜８２重量％
ＣａＯとＭｇＯとの合計 １０〜４３重量％
３．前記生体溶解性無機繊維が、以下の組成である１又は２記載の加熱装置。
ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３とＴｉＯ_２との合計 ５０〜８２重量％
アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との合計 １８〜５０重量％
４．前記生体溶解性無機繊維が、以下の組成を有するＭｇシリケート繊維、又は以下の組成を有するＣａシリケート繊維である１〜３のいずれか記載の加熱装置。
［Ｍｇシリケート繊維］
ＳｉＯ_２ ６６〜８２重量％
ＣａＯ １〜９重量％
ＭｇＯ １０〜３０重量％
Ａｌ_２Ｏ_３ ３重量％以下
他の酸化物 ２重量％未満
［Ｃａシリケート繊維］
ＳｉＯ_２ ６６〜８２重量％
ＣａＯ １０〜３４重量％
ＭｇＯ ３重量％以下
Ａｌ_２Ｏ_３ ５重量％以下
他の酸化物 ２重量％未満
５．以下の構成（１）〜（３）のいずれかにより、前記生体溶解性無機繊維が前記発熱体と直接接触しないか又は前記生体溶解性無機繊維と前記発熱体との接触が低減された１〜４のいずれか記載の加熱装置。
（１）前記支持体の少なくとも前記発熱体と接する表面が被覆されている
（２）前記支持体の、少なくとも前記発熱体と接する表面にある生体溶解性無機繊維が被覆されている
（３）前記発熱体が被覆されている
６．前記構成（１）において、シリカ含有処理剤が、前記支持体の少なくとも前記発熱体と接する表面から浸み込み、前記表面が硬化されている５記載の加熱装置。
７．前記構成（２）において、前記生体溶解性無機繊維がシリカ含有処理剤で被覆されている５又は６記載の加熱装置。
８．前記構成（３）において、前記発熱体がシリカ含有処理剤と同じ成分で被覆されている５〜７のいずれか記載の加熱装置。
９．前記シリカが、コロイド、粉末及び金属アルコキシドから選択する１の形態のシリカ、又は２以上の形態のシリカの組み合わせである６〜８のいずれか記載の加熱装置。
１０．前記シリカ含有処理剤が、金属イオンを含まないキレート剤を含む６〜９のいずれか記載の加熱装置。
１１．前記シリカ含有処理剤が、酸を含む６〜９のいずれか記載の加熱装置。
１２．前記シリカが、酸性タイプコロイダルシリカ又はカチオンタイプコロイダルシリカである６〜１１のいずれか記載の加熱装置。
１３．前記発熱体の温度が１１００℃であるとき、前記生体溶解性無機繊維と前記発熱体との反応が抑制される１〜１２のいずれか記載の加熱装置。
１４．前記生体溶解性無機繊維が加熱処理されている１〜１３のいずれか記載の加熱装置。

本発明によれば、生体溶解性無機繊維を含み、高温での繊維と発熱体の反応が抑制された支持体を備えた加熱装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る加熱装置の概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る加熱装置の概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る加熱装置の概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る加熱装置の斜視図である。

本発明の加熱装置は、発熱体と、発熱体を保持する支持体とを備え、支持体は、生体溶解性無機繊維を含む断熱材からなる。本発明の加熱装置は、生体溶解性無機繊維が、発熱体と接触する部分を低減するように、好ましくは直接接触しないように構成される。

例えば、支持体の少なくとも発熱体と接する表面を、シリカ含有処理剤で被覆する。
例えば、シリカ含有処理剤（例えば、流体と共に）を支持体の表面から浸み込ませて、表面の支持体（生体溶解性無機繊維）をシリカで被覆する。この処理は表面を硬化させることになり、表面からの粉落ち等も防げる。支持体（生体溶解性無機繊維）の被覆は、発熱体と接触する支持体（生体溶解性無機繊維）だけを被覆してもよく、支持体の表面全体を被覆してもよい。

また、支持体の表面をシリカ含有処理剤で被覆する方法として、上記の硬化処理の他、シリカ含有処理剤によるコーティングが挙げられる。硬化処理では、支持体の大部分にシリカ含有処理剤が染み込むが、コーティングでは、シリカ含有処理剤の大部分が支持体上にあり膜状物を生成する。支持体に塗布するコーティング液は、シリカの他、粘性を調整するために無機バインダー、有機増粘材、溶媒等を含むことができ、これらの量は適宜調整すればよい。

シリカ含有処理剤は、シリカの他、生体溶解性繊維や発熱体と高温で反応しない成分を含むことができる。シリカは、コロイド、無機粉末、金属アルコキシド等の形態でよく1種以上組み合わせてもよい。

生体溶解性繊維に含まれるシリカやアルカリ土類金属は、外部部材に含まれるアルミナと反応する恐れがある。このため、シリカ含有処理剤は、アルミナは少ないほうが好ましく、シリカが多いほうが好ましい。シリカの含有量は、好ましくは２０重量％以上、さらに好ましくは４０重量％以上、より好ましくは６０重量％以上、さらにより好ましくは８０重量％以上、９０重量％以上が望ましい。また、不可避不純物を含んでシリカのみでもよい。

また、支持体の表面を被覆する代わりに、発熱体を被覆してもよい。支持体の表面と発熱体の両方を被覆してもよい。発熱体を被覆する場合は、セラミックチューブ、石英管等で発熱体を被覆する。発熱体と被覆の間を絶縁物で充填することができる。

また、発熱体を、支持体や繊維を被覆するために用いるシリカ含有処理剤と同じ成分で被覆してもよい。この場合もアルミナは少なく、シリカが多いほうが好ましい。

支持体を構成する生体溶解性無機繊維と発熱体が接触する構成であると、高温になると、生体溶解性無機繊維と発熱体が反応し始める。これは生体溶解性無機繊維の組成（特にアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属）と発熱体の組成（特に発熱体の外周に生成する酸化皮膜）に起因すると考えられる。しかしながら、本発明では、上述したように生体溶解性無機繊維と発熱体の接触が低減された構成であるため、このような反応は抑制でき、好ましくは反応しない。

本発明の加熱装置では、発熱体の温度が、好ましくは４００℃以上、より好ましくは８００℃以上、さらに好ましくは１０００℃以上、特に好ましくは１１００℃以上で生体溶解性繊維と発熱体との反応が抑制される。

図１Ａ〜１Ｃは、本発明の加熱装置の構成の概略を示す。図１Ａでは、加熱装置１０は、発熱体２０と支持体３０からなり、支持体３０は、基部３２と側壁３４からなり、これらは貼り合わされている。基部３２の上で側壁３４の間に発熱体２０が配置される。
図１Ｂの加熱装置１２は、基部３２と側壁３４が一体形成されている他は図１Ａの加熱装置１０と同じである。
図１Ｃの加熱装置１４は、発熱体２０が支持体３０の中に埋め込まれている。
図１Ａ〜１Ｃのいずれの加熱装置１０，１２，１４も、生体溶解性無機繊維と発熱体が接触しないように構成されている（図示せず）。

図２に、典型的な加熱装置の側面図を示す。直線状に延びる複数の溝部４０が、所定の間隔で並列に形成されている。支持体３０は基部と側壁から構成され、基部と側壁が溝部４０を形成する。溝の中に発熱体（図示せず）が配置される。

さらに、加熱装置の他の例として、特開２０１１−１８１２５８号公報記載の装置が挙げられる。例えば、この公報の図５に示されるような溝を塞ぐ装置や、図６，７に示されるような円筒状又は半円筒状の装置等である。

本発明の加熱装置に用いる支持体は、無機繊維を含んで構成される。例えば、無機繊維２０〜９９重量％（好ましくは３０〜９５重量％、さらに好ましくは５０〜９５重量％）からなる。無機繊維は、好ましくは、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＭｇＯが主成分である。主成分とは、これらを合わせて、９０重量％以上又は９５重量％以上を構成していることをいう。

無機繊維は、以下の組成の生体溶解性繊維であってもよい。
ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３とＴｉＯ_２の合計 ５０重量％〜８２重量％
アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との合計 １８重量％〜５０重量％

また、無機繊維は、以下の組成の生体溶解性繊維であってもよい。
ＳｉＯ_２ ５０〜８２重量％
ＣａＯとＭｇＯとの合計 １０〜４３重量％

生体溶解性繊維は、ＭｇＯを多く含むＭｇシリケート繊維と、ＣａＯを多く含むＣａシリケート繊維に大別できる。Ｍｇシリケート繊維として以下の組成を例示できる。
ＳｉＯ_２ ６６〜８２重量％
ＣａＯ １〜９重量％
ＭｇＯ １０〜３０重量％
Ａｌ_２Ｏ_３ ３重量％以下
他の酸化物 ２重量％未満

Ｃａシリケート繊維として以下の組成を例示できる。
ＳｉＯ_２ ６６〜８２重量％（例えば、６８〜８０重量％、７０〜８０重量％、７１〜８０重量％又は７１〜７６重量％とできる）
ＣａＯ １０〜３４重量％（例えば、１８〜３２重量％、２０〜３０重量％、２０〜２７重量％又は２１〜２６重量％とできる）
ＭｇＯ ３重量％以下（例えば、１重量％以下とできる）
Ａｌ_２Ｏ_３ ５重量％以下（例えば３．５重量％以下、３．４重量％以下又は３重量％以下とできる。また、１重量％以上、１．１重量％以上又は２重量％以上とできる）
他の酸化物 ２重量％未満

ＳｉＯ_２が上記範囲であると耐熱性に優れる。ＣａＯとＭｇＯが上記範囲であると加熱前後の生体溶解性に優れる。Ａｌ_２Ｏ_３が上記範囲であると耐熱性に優れる。

また、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３の合計を９８重量％超又は９９重量％超としてよい。

上記の生体溶解性無機繊維は、他の成分として、アルカリ金属酸化物（Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ等）、Ｓｃ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙ又はこれらの混合物から選択されるそれぞれの酸化物、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３等を１以上含んでもよく、含まなくてもよい。他の酸化物は、それぞれ、１．０重量％以下、０．２重量％以下又は０．１重量％以下としてよい。アルカリ金属酸化物は各酸化物を各々１．０重量％以下、０．２重量％以下又は０．１重量％以下としてもよい。また、アルカリ金属酸化物の合計を１．０重量％以下、０．２重量％以下又は０．１重量％以下としてもよい。

なお、生体溶解性繊維は、ＳｉＯ_２と、アルカリ土類金属酸化物（例えば、ＭｇＯ及びＣａＯの少なくとも一方）と、に加えて、さらに他の成分を含有してもよい。例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタニア（ＴｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）からなる群より選択される１種又は２種以上をさらに含有してもよい。

生体溶解性無機繊維は、例えば、４０℃における生理食塩水溶解率が１％以上の無機繊維である。
生理食塩水溶解率は、例えば、次のようにして測定される。すなわち、先ず、無機繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転の水平振動を５０時間継続して加える。その後、ろ過により得られた濾液に含有されている各元素の濃度（ｍｇ／Ｌ）をＩＣＰ発光分析装置により測定する。そして、測定された各元素の濃度と、溶解前の無機繊維における各元素の含有量（質量％）と、に基づいて、生理食塩水溶解率（％）を算出する。すなわち、例えば、測定元素が、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）及びアルミニウム（Ａｌ）である場合には、次の式により、生理食塩水溶解率Ｃ（％）を算出する；Ｃ（％）＝［ろ液量（Ｌ）×（ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４）×１００］／［溶解前の無機繊維の質量（ｍｇ）×（ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４）／１００］。この式において、ａ１、ａ２、ａ３及びａ４は、それぞれ測定されたケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４は、それぞれ溶解前の無機繊維におけるケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの含有量（質量％）である。

生体溶解性無機繊維は予め３００〜１３００℃の範囲内の一定温度で加熱すると、得られるボードの反りを抑制できるため好ましい。

Ｍｇシリケート繊維の加熱処理温度は、例えば、６００〜１３００℃であり、好ましくは８００〜１３００℃であり、より好ましくは８５０〜１０００℃である。

Ｃａシリケート繊維の加熱処理温度は、例えば、８２０〜１３００℃であり、好ましくは８３０〜１３００℃であり、より好ましくは８４０〜１０００℃であり、最も好ましくは８５０〜１０００℃である。

加熱処理温度は、例えば、未処理繊維の結晶化温度以上の温度であってもよい。未処理繊維に結晶化温度以上の温度で加熱処理を施し、一部が結晶化した加熱処理繊維を得る。
結晶化温度は、未処理繊維の化学組成に応じて変化するため、一概に決定できないが、例えば、６００〜１３００℃、６００〜１１００℃、又は８００〜１０００℃である。

加熱処理繊維が上述のＣａシリケート繊維である場合、一部が結晶化された加熱処理繊維は、例えば、ワラストナイトの結晶を含む。さらに他の結晶を含んでもよく、例えば、ワラストナイト、クリストバライト及びトリジマイトからなる群より選択される１種又は２種以上の結晶を含む。

加熱処理繊維が上述のＭｇシリケート繊維である場合、一部が結晶化された加熱処理繊維は、例えば、エンスタタイトの結晶を含む。さらに他の結晶を含んでもよく、例えば、エンスタタイト、ディオプサイト、クリストバライト及びトリジマイトからなる群より選択される１種又は２種以上の結晶を含む。

加熱処理時間は、上述の加熱処理による効果が得られる範囲であれば、特に限られない。加熱処理時間は、例えば、１分〜４８時間であり、好ましくは３分〜２４時間である。加熱処理温度が未処理繊維の結晶化温度以上である場合には、加熱処理時間は、例えば、３分〜８時間であり、好ましくは５分〜３時間である。

支持体は、上記の生体溶解性無機繊維の他、シリカ−アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、ガラス繊維、ロックウール等の補強繊維を含むことができる。

また、支持体は、無機繊維の他、有機バインダー、無機バインダー等を含むことができる。これらは、本発明の効果を損なわない限り、通常使用されているものを使用できるが、有機バインダーとして澱粉、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド、パルプ、アクリルエマルジョン等が、無機バインダーとして、アニオン性のコロイダルシリカ、カチオン性のコロイダルシリカ等のコロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ジルコニアゾル、チタニアゾル、アルミナゾル、ベントナイト、カオリン等が例示できる。配合量は、好ましくは、支持体の１〜５０重量％、より好ましくは３〜３０重量％、さらに好ましくは５〜２０重量％である。

無機粉末をさらに含有してもよい。無機粉末は、例えば、ジルコン、炭酸カルシウム、コージライト、ワラストナイト、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミックス粉末、カーボンブラック等の炭素粉末である。無機粉末の配合量は、通常、支持体の０重量％〜８０重量％、より好ましくは０重量％〜５０重量％、さらに好ましくは０重量％〜３０重量％である。

加熱装置に使用される発熱体は、特に限られず、例えば、鉄−クロム−アルミニウム系又はニッケル−クロム系の金属発熱体が挙げられる。また、このような金属発熱体としては、コイル形状や波形状のものが挙げられる。

支持体（生体溶解性無機繊維）をシリカ含有処理剤で被覆する方法の例として、シリカによる硬化処理について説明する。
まず、生体溶解性無機繊維から断熱部材（定形物、ボード）を製造する。通常、無機繊維、バインダー等の原料を含むスラリーを脱水成形して製造する。この部材を硬化処理してから、支持体を形成してもよいし（例えば、図１Ａであれば基部と側壁を張り合わす、図１Ｂであれば所望の形状に加工（切削加工等）する等）、支持体を形成してから硬化処理してもよい。
図１Ｃの加熱装置は脱水成形時に発熱体も所定型にセットし、成形後に硬化処理して製造できる。発熱体の埋め込み位置を調整するために脱水成形を複数回行ってもよい。また、埋め込んだ後に硬化処理すると繊維へのシリカ被覆が不十分になる場合は、脱水成形工程の途中に硬化処理を行ってもよい。

硬化処理は、硬化剤として、コロイダルシリカを用いることができる。コロイダルシリカには、アルカリタイプコロイダルシリカ（ｐＨ８〜１０）、酸性タイプコロイダルシリカ（ｐＨ２〜６）やカチオンタイプコロイダルシリカ等がある。

硬化処理は、例えば、部材又は支持体（以下単に部材という）を、硬化処理液に浸すことにより、又は硬化処理液を塗布（はけ塗り、ロールがけ等）、吹き付け（シャワーがけ、スプレーがけ等）することにより実施し、硬化処理後は乾燥する。乾燥の際、溶媒が表面から蒸発するため、溶媒が表面に移動しそれに伴いコロイダルシリカも表面に移動する。溶媒は蒸発してもコロイダルシリカは残るため、表面付近にコロイダルシリカが偏在し、その結果、表面が硬化される。溶媒としては水、エタノール、プロパノール等の１価のアルコール類、エチレングリコール等の２価のアルコール類等を用いることができる。

硬化処理により部材に含まれるコロイダルシリカの量は、部材の密度を例えば１０％〜１５０％、好ましくは１０％〜１００％、より好ましくは１０％〜５０％高くする量である。通常、部材を固形分比率１０〜３０％のコロイダルシリカに１秒〜数分浸漬するが、これは限定されない。１回又は２回以上処理してもよい。硬化処理された部材の水分量は、通常、５重量％以下程度である。水分量の確認は乾燥前後の重量にて確認する。

上記の硬化処理することにより、部材（生体溶解性無機繊維）がシリカで被覆されるとともに、部材の硬度も向上し、強度、ハンドリング性（握った際の手の跡、加工の際のむしれ、切断した際に角が出ない、粉落ち等の問題）が向上する。

硬化剤としてアルカリタイプコロイダルシリカを用いて部材を処理すると、硬化処理液中にアルカリ土類金属イオン、特にＣａイオン、Ｍｇイオンが溶出する。このイオンが硬化剤と部材表面で反応し、８００℃以上に加熱すると、クラックが発生する原因となる場合がある。

クラックの発生を抑制するためには、部材を、金属イオンを含まないキレート剤と、硬化剤で、処理する。キレート剤が、溶出するアルカリ土類金属を捕獲することにより、アルカリ土類金属と硬化剤の反応を抑制して、クラックの発生を防ぐと考えられる。キレート剤は電子供与基が２以上あるので金属キレート化合物を生成できる。電子供与基には、カルボキシ基、水酸基等がある。本発明で用いるキレート剤は、アルカリ土類金属やアルカリ金属を含まない。キレート剤の例として、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）・Ｈ・３（ＮＨ_４）の組成のキレート剤、ＥＤＴＡ・２Ｈ・２（ＮＨ_４）の組成のキレート剤等が挙げられる。

キレート剤と併用する硬化剤はコロイダルシリカを用いることができ、アルカリタイプコロイダルシリカ、酸性タイプコロイダルシリカ、カチオンタイプコロイダルシリカ等を用いることができる。キレート剤の濃度は適宜設定できるが、アルカリタイプコロイダルシリカを硬化剤として用いた場合、固形分１０重量％硬化処理液に対し０．５重量％以上が好ましい。

また、クラックの発生を抑制するためには、部材を、ｐＨ６以下（好ましくはｐＨ１〜６、より好ましくは２〜５、特に好ましくはｐＨ３〜５）の硬化処理液で、処理してもよい。酸性にすることにより、アルカリ土類金属の溶出を抑制することにより、アルカリ土類金属と硬化剤の反応を抑制して、クラックの発生を防ぐと考えられる。

具体的には、部材を、酸と硬化剤で、処理する。酸は弱酸でも強酸でもよく、弱酸として、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸、グリコール酸、乳酸、マンデル酸、ベンジル酸、クマル酸、酢酸等が挙げられ、強酸として、硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。発生ガスの問題がないことから、弱酸が好ましい。

また、酸性タイプ（例えばｐＨ１〜６又は２〜５）のコロイダルシリカを用いてもよい。酸性タイプコロイダルシリカとして、シリカドール２０Ａ（日本化学工業（株）製、固形分比率２０％）、カタロイドＳＮ（日揮触媒化成（株）製、固形分比率２０％）等の市販品を用いることができる。

キレート効果とｐＨを酸性にする両方の性質を有するものとして、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸等のヒドロキシ酸が挙げられる。

また、硬化剤として、カチオンタイプコロイダルシリカ（例えばｐＨ４〜６）を用いると、アルカリ土類金属の溶出を抑制することができる。この場合は、カチオンタイプコロイダルシリカで表面に保護膜を形成して、アルカリ土類金属と硬化剤の反応を抑制すると考えられる。カチオン性のコロイダルシリカとは、表面にプラスの電荷を有するコロイダルシリカである。例えば、コロイダルシリカの表面または内部に、アルミニウムイオン等の多価金属イオンの化合物又は有機カチオン性化合物を含有させてシリカ粒子表面をカチオン性に帯電させたものを挙げることができる。カチオンタイプコロイダルシリカとして、スノーテックスＡＫ（日産化学工業（株）製、固形分比率１８％）等の市販品を用いることができる。

硬化部材は、上記の処理により得られるため、硬化剤が表面より含浸されている。
上記のように処理した支持体に、発熱体を取り付けて加熱装置が完成する。
尚、本発明の装置の製法は上記に限定されず公知の方法で製造できる。

製造例１
＜ボード（断熱材）の製造＞
生体溶解性繊維Ａ（ＳｉＯ_２含有量が７３質量％、ＣａＯ含有量が２５質量％、ＭｇＯ含有量が０．３質量％、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が２質量％）（生理食塩水溶解率１０．４％）９０重量％と、澱粉とポリアクリルアミド（有機バインダー）、コロイダルシリカ（無機バインダー）から、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み５０ｍｍ（密度２５０ｋｇ／ｍ^３）のボード（有機ボードという）を製造した。
さらに、生体溶解性繊維Ａ８５重量％と、コロイダルシリカとアルミナゾルとベントナイト（無機バインダー）、無機粉体（シリカ、ジルコン、炭酸カルシウム、ジルコニア、コージライト、ワラストナイト等）、アクリルアミド（有機バインダー）から、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み５０ｍｍ（密度２５０ｋｇ／ｍ^３）のボードを（無機ボードという）製造した。

製造例２
＜ボード（断熱材）の製造＞
生体溶解性繊維Ａの代わりに、生体溶解性繊維Ｂ（ＳｉＯ_２含有量が７６質量％、ＣａＯ含有量が４質量％、ＭｇＯ含有量が１８質量％、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が２質量％）（生理食塩水溶解率２３．１％）を用いた他は、製造例１と同様にして、有機及び無機ボードを製造した。

製造例３
＜ボード（断熱材）の製造＞
生体溶解性繊維Ａの代わりに、無機繊維Ｃ（ＳｉＯ_２含有量が４７質量％、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が５２質量％）（生理食塩水溶解率０．１％）を用いた他は、製造例１と同様にして、有機及び無機ボードを製造した。

処理例１
＜シリカによる硬化処理＞
製造例１〜３で得た有機ボード及び無機ボード（密度２５０ｋｇ／ｍ^３）を、アルカリタイプコロイダルシリカからなる硬化液（ｐＨ約９、溶剤：水）で処理（１〜１０秒浸漬）して、表面を硬化し乾燥した。密度は３００ｋｇ／ｍ^３であった。硬化後は強度が向上した。硬化した有機及び無機ボードの硬度を硬度計（ＡＳＫＥＲ製：アスカーゴム硬度計Ｃ型）を用いて測定した。結果を表１に示す。

また、製造例１で得た有機及び無機ボードを硬化処理すること無く評価した。上記と同様に硬度を測定した。結果を表１に示す。

処理例２
＜シリカによる硬化処理＞
製造例２で得た有機ボード及び無機ボードを用いた他は、処理例１と同様に硬化し硬度を測定した。結果を表２に示す。

処理例３
＜シリカによる硬化処理＞
製造例３で得た有機ボード及び無機ボードを用いた他は、処理例１と同様に硬化した。硬化後は強度が向上した。

処理例４
［シリカとキレート剤による硬化処理］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機及び無機ボードを、ＥＤＴＡ２アンモニウム塩とアルカリタイプコロイダルシリカからなる硬化処理液（ｐＨ約９、溶媒：水）で処理して、表面を硬化し乾燥した。キレート剤は、固形分１０重量％硬化処理液に対し１重量％で用いた。

＜加熱試験＞
硬化した有機及び無機ボードを、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃で２４時間加熱して、外観（クラックの有無）を目視で観察した。比較のため製造例１で得た硬化した有機及び無機ボードも同様に加熱して観察した。正常なものを◎、表面に小さなクラックが発生したものを○、大きなクラックが発生したものを▲、割れが発生したものを×とした。結果を表３に示す。

処理例５
［シリカと酸による硬化処理］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機ボードを、酸と、アルカリタイプコロイダルシリカからなる硬化処理液で処理して、表面を硬化し乾燥した。酸として、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸を、固形分１０重量％硬化処理液に対し約１重量％で用い、処理液のｐＨを３〜４とした。

＜加熱試験＞
処理例４と同様に実施した。結果を表４に示す。

処理例６
［酸性タイプコロイダルシリカとカチオンタイプコロイダルシリカによる硬化処理］
＜硬化処理＞
製造例２で得た無機ボードを、酸性タイプコロイダルシリカ（シリカドール２０Ａ（日本化学工業（株）製）、ｐＨ２〜４）又はカチオンタイプコロイダルシリカ（スノーテックスＡＫ、日産化学工業（株）製）（硬化剤）で処理して、表面を硬化し乾燥した。
＜加熱試験＞
処理例４と同様に実施した。結果を表５に示す。

実施例１
＜硬化無機ボードの高温での安定性試験＞
処理例１で得た硬化処理を施した無機ボード（断熱材）の上にヒーター線を載せ、この状態のまま電気炉内にて１０００℃〜１３００℃の温度で８時間加熱処理を行った。加熱後のボードとヒーター線の外観観察を行い、反応の有無を確認した。ヒーター線とボードとの反応がなかったものを○、ヒーター線に対してボード繊維の付着が少量みられたものを△、ボード繊維の付着量が大きかったものを×とした。結果を表６に示す。

実施例２及び比較例１〜４
処理例１で得た硬化処理を施した無機ボードの代わりに、表６に示す無機ボードを使用した他は、実施例１と同様にして、ヒーター線とボードの高温での安定性を試験した。結果を表６に示す。

生体溶解性無機繊維を含む断熱材について、硬化処理をしていない場合は、１２００℃で加熱するとヒーターに繊維の付着が多数みられた。１３００℃では繊維が溶融し、断熱材に緑色の付着がみられ、ヒーター成分が移行した。
生体溶解性無機繊維を含む断熱材について、硬化処理を施した場合は、１３００℃になるとごく微量の繊維の付着がみられたが、断熱材（繊維）とヒーター線との反応は抑制された。

本発明の加熱装置は、電子部品の焼成炉、ガラスの溶解、焼成用の電気炉、マッフル炉、陶芸炉、各種工業炉等、様々な用途に用いることができる。

１０，１２，１４ 加熱装置
２０ 発熱体
３０ 支持体
３２ 基部
３４ 側壁
４０ 溝

Claims (14)

1. 発熱体と、
   前記発熱体を保持する、生体溶解性無機繊維を含む支持体と、
   を備え、
   前記生体溶解性無機繊維が前記発熱体と直接接触しないか又は前記生体溶解性無機繊維と前記発熱体との接触が低減された加熱装置。
2. 前記生体溶解性無機繊維が、以下の組成である請求項１記載の加熱装置。
   ＳｉＯ_２ ５０〜８２重量％
   ＣａＯとＭｇＯとの合計 １０〜４３重量％
3. 前記生体溶解性無機繊維が、以下の組成である請求項１又は２記載の加熱装置。
   ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３とＴｉＯ_２との合計 ５０〜８２重量％
   アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との合計 １８〜５０重量％
4. 前記生体溶解性無機繊維が、以下の組成を有するＭｇシリケート繊維、又は以下の組成を有するＣａシリケート繊維である請求項１〜３のいずれか記載の加熱装置。
   ［Ｍｇシリケート繊維］
   ＳｉＯ_２ ６６〜８２重量％
   ＣａＯ １〜９重量％
   ＭｇＯ １０〜３０重量％
   Ａｌ_２Ｏ_３ ３重量％以下
   他の酸化物 ２重量％未満
   ［Ｃａシリケート繊維］
   ＳｉＯ_２ ６６〜８２重量％
   ＣａＯ １０〜３４重量％
   ＭｇＯ ３重量％以下
   Ａｌ_２Ｏ_３ ５重量％以下
   他の酸化物 ２重量％未満
5. 以下の構成（１）〜（３）のいずれかにより、前記生体溶解性無機繊維が前記発熱体と直接接触しないか又は前記生体溶解性無機繊維と前記発熱体との接触が低減された請求項１〜４のいずれか記載の加熱装置。
   （１）前記支持体の少なくとも前記発熱体と接する表面が被覆されている
   （２）前記支持体の、少なくとも前記発熱体と接する表面にある生体溶解性無機繊維が被覆されている
   （３）前記発熱体が被覆されている
6. 前記構成（１）において、シリカ含有処理剤が、前記支持体の少なくとも前記発熱体と接する表面から浸み込み、前記表面が硬化されている請求項５記載の加熱装置。
7. 前記構成（２）において、前記生体溶解性無機繊維がシリカ含有処理剤で被覆されている請求項５又は６記載の加熱装置。
8. 前記構成（３）において、前記発熱体がシリカ含有処理剤で被覆されている請求項５〜７のいずれか記載の加熱装置。
9. 前記シリカが、コロイド、粉末及び金属アルコキシドから選択する１の形態のシリカ、又は２以上の形態のシリカの組み合わせである請求項６〜８のいずれか記載の加熱装置。
10. 前記シリカ含有処理剤が、金属イオンを含まないキレート剤を含む請求項６〜９のいずれか記載の加熱装置。
11. 前記シリカ含有処理剤が、酸を含む請求項６〜９のいずれか記載の加熱装置。
12. 前記シリカが、酸性タイプコロイダルシリカ又はカチオンタイプコロイダルシリカである請求項６〜１１のいずれか記載の加熱装置。
13. 前記発熱体の温度が１１００℃であるとき、前記生体溶解性無機繊維と前記発熱体との反応が抑制される請求項１〜１２のいずれか記載の加熱装置。
14. 前記生体溶解性無機繊維が加熱処理されている請求項１〜１３のいずれか記載の加熱装置。

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