JPH0432184A

JPH0432184A - 赤外線ヒータ

Info

Publication number: JPH0432184A
Application number: JP13392390A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Saida; 斉田　淳; Toshihiko Ishigami; 敏彦石神; Masahiko Yotsuyanagi; 四ツ柳　真彦; Toshio Hiruta; 寿男蛭田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-02-04

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ヒータが検討され
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２からなる発熱体と、この導電膜２を覆う絶
縁性セラミックスからなる絶縁層３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
される。

上記導電膜からなる発熱体２は、円筒形基体１の外表面
にスパッターリングまたは気相成長法により形成するも
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４．４に接
続される。

したがって、電力供給端子４．４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。

上記導電膜２を覆う絶縁層３は、導電膜２の機械的保護
をなして剥がれを防止するとともに、導電膜２の酸化を
防止し抵抗値の変動を防止するなどの目的で被覆する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記の構想の赤外線ヒータは、絶縁層３を気
相成長法によりボロンナイトライドなどのような絶縁性
セラミックスで形成することを考えている。

しかしながら、気相成長法により製造される絶縁層３は
表面が滑らかであり、この表面の平均粗度が約１０μｍ
程度で平滑である。

このため、絶縁層３の表面積が小さく、表面の熱放射有
効面積が小さくなり、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］（課題を解決するための手段）本発明は、導電膜を覆う絶縁層の表面の平均粗度を１５
〜４５μｍとしたことを特徴とする。

（作用）本発明によれば、絶縁層の表面粗度が大きくなるので、
絶縁層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は導
電膜１２および円筒形基体１１の表面を覆う絶縁層、１
４．１４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により形成された基体１１は、
例えば内径１２ｍｍ、外径１４ｍｍ、長さ２５０ＩＩＩ
Ｉｌ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ーボン系材料から
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０．６＋ｇｍに形成されている。

絶縁層１３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、やはり気相成長法により導
電膜１２および基体１１の外表面にコーティングされて
いる。

この絶縁層１３は膜厚が約０．０８＋ａｍとされ、円筒
形基体１１の軸方向に沿い長さ２３０Ｉｌｆｆｌの範囲
に亘り形成されている。

そして、この絶縁層１３の表面は、第３図に示すように
微細な凹凸面１３ａとされており、この凹凸面１３ａの
平均粗度は１５〜４５μｍに設定されている。ここで平
均粗度とは、凹凸面１３ａ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、絶縁層１３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１３ａを
形成しである。

このような絶縁層１３で覆われた導電膜１３の端部は、
基体１１の端部に固定された電力供給端子１４．１４に
接続されている。なお、これら端子１４．１４は基体１
１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１４．１４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。

そして、上記導電膜１２は絶縁層１３で覆われるので、
導電膜１２が直接剥き出しにならず、導電膜１２の表面
に塵や埃が付着堆積するのが防止される。このため、こ
れら塵や埃による赤外線の放射を阻害するような不具合
が防止され、また導電膜１２が酸素と反応して抵抗値が
増大したり、温度が低下したり、導電膜１２が破損する
等の不具合が解消される。

さらにまた、導電膜１２が絶縁層１３で保護されるので
、取り扱い中に導電膜１２が傷を受けたり、表面が汚れ
る等の不具合も防止される。

そして、絶縁層１３は気相成長によって形成されている
ので、円筒形基体１１および導電性被膜１２に対する付
着強度が大きく、絶縁層１３自身が剥れる心配もない。

このような機能をもつ絶縁層１３は表面を微細な凹凸面
１３ａとし、この平均粗度を１５〜４５μｍ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、絶縁層１３の表面が微細な凹凸面１３ａ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
成で絶縁層１３の表面の平均粗度を１２μｍ１１５μｍ
１３０μｍ、４５μｍおよび５５μｍ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．Ｏｍｊ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、絶縁層１３の表面平均粗度が大きく
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１２μｍ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１５μｍ以上とするのが良好である。

平均粗度を１５μｍ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、絶縁層１３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
２μｍ１１５μｍ１３０μｍおよび４５Ｊｌ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５５μｍ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、絶縁層１３の平均
粗度を１５〜４５μｍ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、絶縁層１３の平均粗度を
１５〜４５μｍにするため、完成した絶縁層１３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
、さらにこの外側に絶縁層１３を気相成長によって形成
すれば、この絶縁層１３の表面に自動的に微細な凹凸面
１３ａを作ることができ、このような構造であっても絶
縁層１３の表面積を実質的に増大させる効果を奏する。

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、導電膜を覆った絶
縁層の表面の平均粗度を１５〜４５μｍにしたので、絶
縁層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、入力を大きくしたリヒータを大形化
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図は絶縁層を拡大した断面図、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
す絶縁層を拡大した断面図、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、１３・・・
絶縁層、１３ａ・・・凹凸面、１４・・・端子。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁性基体の表面に導電膜からなる発熱体を設け
、この導電膜を絶縁層で覆った赤外線ヒータにおいて、上記絶縁層の表面の平均粗度を１５〜４５μｍとしたこ
とを特徴とする赤外線ヒータ。
（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、かつ上記絶縁層は上記基体および導電膜の表面に
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。