JPH0432183A - 赤外線ヒータ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁性基体の表面に導電膜からなる発熱体を
形成した赤外線ヒータに関する。

（従来の技術） 例えば、食品の乾燥や工業用各種部品の乾燥に赤外線ヒ
ータが使用されている。

このような分野で使用される従来の赤外線ヒータとして
は、第７図および第８図に示すような構造のし−タが知
られている。このものは、アルミナなどのような絶縁性
セラミックスからなる円筒形の基体１と、この基体１の
表面に形成された例えばグラファイトなどのようなカー
ボン系の導電膜からなる発熱体２と、上記円筒形基体１
の端部に取り付けられた電力供給端子３．３とで構成さ
れている。

上記導電膜からなる発熱＃２は、円筒形基体１の外表面
にスパッターリングまたは塗布方法などにより付着され
たもので、円筒形基体１の外表面に蛇行形の帯状に形成
され、この蛇行形帯状をなす導電膜２の両端部が上記円
筒形基体１の端部に取り付けられた電力供給端子３．３
に接続されている。

したがって、電力供給端子３．３を電源に接続すれば導
電膜２に電流が流れ、この導電膜２が発熱して赤外線を
放出する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の構造の導電膜２はグラファイ
トなどのようなカーボンを単にスパッターリングまたは
塗布方法により基体表面に付着させたものであるから、
表面の平均粗度が約１０μｍ程度で比較的平滑となって
おり、したがって表面積が小さくて表面の熱放射有効面
積が小さく、熱放射効率が必ずしも良好とはいえなかっ
た。

このため、入力に対する赤外線放射量が少なく、赤外線
放射量を増やしたい場合は入力を大きくするか、ヒータ
を大形化しなければならない不具合があった。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、そ
の目的とするところは、入力を増したり大形化すること
なく、熱放射率を高めることができる赤外線ヒータを提
供しようとするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、導電膜の表面を平均粗度が２０〜６０μｍと
なるようにしたことを特徴とする。

（作　用） 本発明によれば、導電膜の表面粗度が大きくなるので、
導電膜の実質的な表面積が増し、熱放射効率が向上する
。

（実施例） 以下本発明について、第１図ないし第５図に示す実施例
にもとづき説明する。

図に示す赤外線ヒータは、基本的構造は従来と同様であ
り、１１は絶縁性円筒形の基体、１２はこの基体１１の
表面に形成された導電膜１２からなる発熱体、１３．１
３は上記円筒形基体１１の端部に取り付けられた電力供
給端子である。

本実施例の円筒形基体１１は、ボロンナイトライドなど
のような絶縁性セラミックスにより形成されており、こ
の基体１１は気相成長法により製造されている。

上記ボロンナイトライドの気相成長法により形成された
基体１１は、例えば内径１２ｍｍ、外径１４　ｍｍ、長
さ２５０ａｍの真円の円筒形になっている。

この基体１１の表面に形成された導電膜１２からなる発
熱体は、グラファイトなどのようなカボン系材料からな
り、この基体１１の表面に気相成長法により形成されて
いる。

上記導電膜１２からなる発熱体は円筒形基体１１の外表
面に軸方向に長い蛇行形をなす帯状に形成されている。

この場合、膜厚は１００μｍ１帯の幅は５■、隣接する
帯間の間隔は０．６ｍａ＋に形成されている。

そして、この導電膜１２は第３図に示すように微細な凹
凸面１２ａとされており、この凹凸面１２ａの平均粗度
は２０〜６０μｍに設定されている。ここで平均粗度と
は、凹凸面１２ａを構成する凹部が半球面をなしている
と仮定してその平均深さ（−半径）に相当するものであ
る。

このような平均粗度を得るために、導電膜１２の表面は
例えばサンドブラスト加工などの手段で凹凸面１２ａを
形成しである。

このような蛇行形導電膜１３の端部は、基体１１の端部
に固定された電力供給端子１３．１３に接続されている
。なお、これら端子１３．１３は基体１１に対して導電
性耐熱接着剤などにより接合されている。

このような構成のヒータについて、作用を説明する。

電力供給端子１３．１３を電源に接続すると、導電膜１
２に電流が流れこの導電膜１２が発熱する。この場合、
導電膜１２は円筒形基体１１の外表面に軸方向に長い蛇
行形をなす帯状に形成され、軸方向に所定長さを有する
とともに周方向に一定間隔をなして配置されているので
、所定の長さに亘りかつ周方向に均等に赤外線を放出す
ることができる。

この場合、導電膜１２の表面は微細な凹凸面１２ａとし
、この平均粗度を２０〜６０μｍに規制したので、有効
発熱面積が大きくなり、熱放射効率が向上する。

すなわち、導電膜１２の表面が微細な凹凸面１２ａとな
っているから、実質的な表面積が増え、入力に対する赤
外線放射量を多くすることができる。

これらの効果について実験した結果を説明する。

上記実施例に記載した寸法、大きさのヒータは、入力が
２ＫＷの場合に約６００℃となるもので、このような構
成で導電膜１２の表面の平均粗度を１５μｍ１２０μｍ
１４０μｍ１６０μｍおよび７０μｍとした各赤外線ヒ
ータをそれぞれ５本づつ製造した。

従来のヒータおよびこれら各ヒータにおいて、波長２．
５〜５．０ｍμ領域の放射効率を調べた結果を第４図に
示す。

第４図の結果から、平均粗度が大きくなる程熱放射効率
は向上する傾向が認められる。

しかしながら、平均粗度が１５μｍの場合は、従来に比
べて僅か１〜２％の向上しか認められず、この程度であ
れば測定誤差や製造ばらつきの範囲と認定され、したが
って平均粗度を２０μｍ以上とするのが良好である。

平均粗度を２０μｍ以上にすれば、放射効率は５〜１３
％の向上が認められる。

また、第５図は赤外線放射量の経時変化について調べた
もので、従来のヒータの点灯時間０の場合を１００％と
した相対値で表しである。

この特性図から、導電膜１２の平均粗度が大きくなる程
赤外線の放射量が増すことが判り、しかも平均粗度が１
５μｍ１２０μｍ１４０μｍおよび６０μｍの場合は点
灯５００時間後でも経時変化、つまり特性の低下が少な
い。

これに対し、平均粗度が７０μｍより大きい場合は、点
灯３００時間を過ぎると特性の低下が生じた。これは表
面が粗すぎるため、空気中の埃やごみが凹凸面に滞積し
、これが原因して熱放射機能の低下を招くためである。

したがって、これらの実験結果から、導電膜１２の平均
粗度を２０〜６０ｇｍにすれば良いことが判る。

このようなことから、入力を格別に増大したり、大形化
することなく赤外線放出量を多くすることができる。

なお、上記実施例においては、導電膜１２の平均粗度を
２０〜６０μｍにするため、完成した導電膜１２の表面
をサンドブラスト加工により成形したが、本発明はこれ
に限らず、第６図に示すように、予め円筒基体１１の表
面を凹凸面１１ａに成形しておき、この凹凸面１１ａに
グラファイトなどのようなカーボン系材料からなる導電
膜１２を気相成長法により形成すれば、この導電膜１２
の表面に自動的に微細な凹凸面１２ａを作ることができ
、このような構造であっても同様の効果を奏する。

また、上記実施例では、円筒形基体１１を気相成長法に
よるボロンナイトライドにより形成し、かつ導電膜１２
をカーボン系材料で気相成長法により形成したが、本発
明はこれらの構成に限らず、基体は従来のように、アル
ミナなどを加圧成形して焼成したものであってよく、導
電膜１２もスパッターリングまたは塗布方法などにより
形成してもよい。

そしてまた、ヒータの形状は円筒形、円柱形に限らず、
円板や角板などのようなプレート形ヒータであってもよ
い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、導電膜表面の平均
粗度を２０〜６０μｍにしたので、導電膜の表面積が大
きくなり、熱放射有効面積が増すので熱放射効率が向上
する。このため、入力に対する赤外線放射量が多くなり
、人力を大きくしたりヒータを大形化することなく赤外
線放射量を多くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示し、第１図
はヒータの側面図、第２図は第１図中■−■線の断面図
、第３図は導電膜を拡大した断面図、第４図および第５
図はそれぞれ特性図、第６図は本発明の他の実施例を示
す導電膜を拡大した断面図、第７図および第８図は従来
の構造を示し、第７図はヒータの側面図、第８図は第７
図中■−■線の断面図である。 １１・・・円筒形基体、１２・・・導電膜、１２ａ・・
・凹凸面、１３・・・端子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基体の表面に導電膜からなる発熱体を設け
   た赤外線ヒータにおいて、 上記導電膜表面の平均粗度を２０〜６０μｍとしたこと
   を特徴とする赤外線ヒータ。
2. （２）上記導電膜は基体の表面に気相成長法によって形
   成したことを特徴とする第１の請求項に記載の赤外線ヒ
   ータ。