JPH0321501B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加熱下において遠赤外線を放射する
遠赤外線放射体に関し、詳細には遠赤外線の波長
範囲全般にわたり効率良く遠赤外線を放射するセ
ラミツクス遠赤外線体に関するものである。

従来の技術 効率のよい温和な加熱源として赤外線電球に代
わつて各分野にセラミツクス遠赤外線放射体が使
用されつつある。このようなセラミツクス系放射
体としては、例えば特公昭47−25910、特公昭57
−41796が挙げられる。前者はZrO₂・SiO₂を60％
以上含有した黒色系ジルコニア系セラミツクスで
あり、少なくとも磁器化温度でホツトプレスで焼
成したもので、耐熱衝撃性が小でひび割れを生じ
易い欠点があり、またジルコン化合物は高価でも
ある。また放射される遠赤外線波長も5μｍ以上
を目標としたものである。次に後者は、10〜60重
量％の炭化珪素と40〜90重量％の窒化珪素を主成
分としホツトプレス法により形成され、密度を理
論密度の90％以上、抵抗率を0.1〜10⁷Ωcmとした
発熱体である。しかしながら、このものは、直接
通電により発熱し遠赤外線を放射するため、電気
抵抗値による制約があるので、成形焼成体の機械
的または熱的特性もしく遠赤外線放射特性を改善
し得る範囲が限られる。又、これらは何れもホツ
トプレス成形法によるため、比較的簡単な形状の
ものに限られている。

発明が解決しようとする問題点 発明者は、上記状況に鑑み、遠赤外線の広い波
長範囲に亙つて、効果的に遠赤外線を放射し、
1000℃を越える高温領域まで使用でき、耐熱衝撃
性を大で成形形状も制約を受けないセラミツク体
を製造することについて研究を重ね、炭化珪素・
反応焼結窒化珪素を主体とするセラミツクスが優
れた特性を有することを見い出し本発明を完成す
るに到つた。

問題点を解決するための手段 本発明のかかる目的は、(A)珪素粉末（窒化珪素
換算10〜88重量部）、(B)炭化珪素10〜85重量部、
(C)Fe、Al、Ti、Ni、MgおよびSiの各酸化物か
ら選ばれた一種以上を各0.1〜10重量部を、(A)、
(B)および(C)の合計量が100重量部とした配合混合
物の窒化反応焼結体であつて、該窒化反応焼結体
の見掛け密度と理論密度の比が0.5〜0.9の範囲内
とした灰色のセラミツクス遠赤外線放射体によつ
て達成される。

即ち、遠赤外線放射率の高い炭化珪素粒を同様
に遠赤外線放射率の高い耐熱衝撃性の優れた反応
焼結窒化珪素と複合して、種々の形状に対応可能
とすると共に、表面積を大として、かつ内部に空
孔を持たせ、遠赤外線の波長領域における全放射
率を向上せしめたものである。

ここで、炭化珪素粒の添加量は10〜85重量部の
範囲で、10重量部未満では遠赤外線放射効果が劣
り、85重量部を超えると、焼結体の機械的強度が
低下する。

本発明においては、(A)金属珪素、(B)炭化珪素の
ほかに、(C)Fe、Al、Ti、Ni、MgおよびSiの各
酸化物の１種以上がそれぞれ0.1〜10重量％の範
囲で添加されるが、この添加により、遠赤外線波
長領域の特定の波長帯における分光放射率（ε）
の落ち込みを引き上げることができ、その種類、
添加量は波長一分光放射率曲線の形状および全放
射エネルギー効率を考慮して実験的に定めること
が好ましい。

本発明のセラミツクス遠赤外線放射体を製造す
るには、75μｍ以下の粒度とした金属珪素粉（窒
化珪素換算10〜88重量部）、炭化珪素10〜85重量
部およびFe、Al、Ti、Ni、MgおよびSiの各酸
化物から選ばれた１種以上を各0.1〜10重量部を
合計量が100重量部となるように配合し有機バイ
ンダー例えばメチルセルロースなどと適量の水な
どを添加し、常法により0.5mm以上５mm以下の厚
さの平板または湾曲板、0.3mm〜25mmφの棒状ま
たはチユーブ状物、１辺３mm以上の多角柱などに
プレス成形法等により成形し、乾燥、脱脂後、窒
素ガス雰囲気中で又は窒素ガスを含む非酸化性雰
囲気中で、1200〜1500℃で所定時間反応焼結させ
て得られる。

この場合、焼結体の見掛け密度と理論密度の比
が0.5〜0.9の範囲内となるように配合組成、焼結
条件を設定することが必要であり、この範囲内と
することにより、焼結体に0.01〜10μｍにコント
ロールされた微細な気孔を保有させ、表面積を大
として分光放射率（ε）を室温〜800℃の温度範
囲において2.5μｍ〜25μｍの遠赤外波長帯に対し
て少なくとも80％以上に保持することができる。

以下、本発明を実施例におり、さらに具体的に
説明する。

実施例 金属珪素粉末（純度98％、平均粒径25μｍ）
25.8重量部（窒化珪素換算43重量部）、炭化珪素
（純度98％、平均粒径29μｍ）50重量部、Fe₂O₃2
重量部、およびAl₂O₃5重量部を加えて換算合計
100重量部とし、これにバインダーとしてメチル
セルロース１重量部および適量の水を加えて十分
に混和し、このものをプレス成形法により平板状
に成形し、乾燥、脱脂後、窒素気流中で1400℃以
上で40時間反応焼結して、珪素が窒化珪素に変化
した厚さ2.5mmの平板を得た。このものの見掛け
比重と真比重の比は、0.7であつた。

次に、上記セラミツクス板から直径113mmの円
板を切り出し、裏面に金属製ヒーターを特殊加工
により接合し、断熱材と反射板で裏打ちした平面
遠赤外線ヒーターを作製した。その際、ヒーター
面に熱電対を銀ペーストで貼り付け、ヒーター表
面加熱温度を400℃にコントロールした。このと
きの波長一分光放射曲線を第１図に示す。

次に、上延の平面遠赤外線ヒーターと同じ構造
の石英製ヒーターを作製し、温度を400℃にコン
トロールして遠赤外線放射率を測定した。結果を
同じく第１図に示す。

第１図から判るように、本発明品では、分光放
射率（ε）が波長2.5μｍ〜25μｍの波長帯に対し
て黒体の80％以上であり、5μｍ以上の波長帯で
は90％を超え、全波長領域に対し平準化され、か
つ高い放射率を示している。

これに対し、石英製ヒーターの場合には長波長
帯部分で大きな落込みがあり、低効率である。

次に上記各ヒーターを用いて、セラミツクス成
形体の水分の乾燥試験を行つた。水分15％のセラ
ミツクス成形体に対しヒーター温度400℃として
行なつたが、本発明品では、成形体の水分が１％
以下になるのに10分であり、水分蒸発に非常に有
効であることが示された。これに対し石英製ヒー
ターでは43分を要し、不適当であつた。

発明の効果 本発明に係る遠赤外線放射体は、実施例で示さ
れるように、遠赤外線全波長領域に亙つて非常に
高い放射率を有し、遠赤外線ヒーター用として優
れた機能を発揮する。すなわち、物体により、そ
れぞれ最も良く吸収する固有の遠赤外線波長帯が
あるが、本発明品では2.5μｍ〜25μｍの波長領域
において、非常に放射率が高く保たれているので
遠赤外線加熱を利用する各分野において広く利用
することができる。殊に、人を対象とした場合、
本発明の遠赤外線放射体は、人の皮膚に対して効
果的とされる波長帯域でも高い放射率を示すの
で、温和な温度による暖房用として、特に好まし
いものである。

また、セラミツクス基体は炭化珪素が反応焼結
による窒化珪素で結合されているため、靱性があ
り、耐熱衝撃性が極めて大であり、加熱、冷却の
繰り返しに耐えることができ、水等による急冷に
よつても破壊することがない。また反応焼結法に
より製造されるため、複雑な形状の製品に成形す
ることが可能であり、種々の分野に広く適用する
ことができる。

本発明セラミツクス遠赤外線放射体は上記のよ
うな特性を有するので、乾燥、加熱、焼成等の工
業用、例えばサウナ浴、皮膚加温用遠赤外線ヒー
ター等の健康増進用、こたつ、パネルヒーター等
の暖房用などとして非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るセラミツクス遠赤外線
放射体と石英板の遠赤外線波長帯における波長と
放射率との関係を示す図面である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ (A)珪素粉末（窒化珪素換算10〜88重量部）、
   (B)炭化珪素10〜85重量部、(C)Fe、Al、Ti、Ni、
   MgおよびSiの各酸化物から選ばれた一種以上を
   各0.1〜10重量部を、(A)、(B)および(C)の合計量が
   100重量部とした配合混合物の窒化反応焼結体で
   あつて、該窒化反応焼結体の見掛け密度と理論密
   度の比が0.5〜0.9の範囲内とした灰色のセラミツ
   クス遠赤外線放射体。