JPH07123068B2 - Tubular heater and manufacturing method thereof - Google Patents
Tubular heater and manufacturing method thereofInfo
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- JPH07123068B2 JPH07123068B2 JP1056854A JP5685489A JPH07123068B2 JP H07123068 B2 JPH07123068 B2 JP H07123068B2 JP 1056854 A JP1056854 A JP 1056854A JP 5685489 A JP5685489 A JP 5685489A JP H07123068 B2 JPH07123068 B2 JP H07123068B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、家庭用暖房器具等に利用される電気エネルギ
ーを利用した管状ヒータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tubular heater using electric energy used for household heating appliances and the like.
従来の技術 従来の管状ヒータは熱源としてニクロム線、カンタル
線、タングステン線などの金属線をコイル状にしたもの
を管状体に内臓させ、管状体には石英ガラスあるいはス
テンレスを使用したものが使われていた。しかし、ステ
ンレスを使用した一般にシーズヒータと呼ばれるものは
熱容量が大きく、家庭用暖房等の即効作用を要求される
分野には不適当であった。また、管状のセラミックヒー
タも工業的には用いられているが、これも熱容量が大き
くて家庭用暖房等の即効作用を要求される分野には不適
当であった。2. Description of the Related Art As a conventional tubular heater, a metal wire such as nichrome wire, kanthal wire, or tungsten wire is used as a heat source in a tubular body, and the tubular body is made of quartz glass or stainless steel. Was there. However, what is generally called a sheathed heater using stainless steel has a large heat capacity and is unsuitable for a field requiring immediate effect such as heating for home use. Further, although a tubular ceramic heater is industrially used, this is also unsuitable for a field requiring a prompt effect such as heating for home use because of its large heat capacity.
したがって、現在一般的に家庭用暖房等で使用されてい
る管状ヒータは石英ガラスのシースにニクロム線をコイ
ル状態に内蔵させたものである。Therefore, the tubular heater which is generally used at present for household heating is a sheath of quartz glass in which a nichrome wire is incorporated in a coil state.
この管状ヒータは電気エネルギーを加えることにより、
赤熱するので、目視によっても暖かさを感ずることがで
きた。そして、この管状ヒータで被加熱物（人間）を直
接加熱したり、管状ヒータにファンから強制的に空気を
送って温風を発生させたり、管状ヒータの後方に反射板
を設けて輻射加熱を行うなどしてその熱を有効に活用し
ていた。This tubular heater, by applying electrical energy,
Since it glows red, I could feel the warmth visually. Then, the tubular heater directly heats the object to be heated (human), the fan is forced to send air to the tubular heater to generate warm air, and a radiation plate is provided behind the tubular heater for radiant heating. The heat was utilized effectively by doing.
発明が解決しようとする課題 このような従来の管状ヒータについての課題を、簡単に
説明する。Problems to be Solved by the Invention Problems with such a conventional tubular heater will be briefly described.
人間が暖かいと感ずる波長帯は皮膚や筋肉内にある冷感
神経と温感神経の深さと、赤外線の波長域による浸透
力、さらに神経を刺激するのに有効な波長との相関性で
判断される。一般に、人間の冷感神経は約100μｍの深
さ、温感神経は260μｍの深さにあるといわれている。
第６図に皮膚の赤外線吸収スペクトルを示した。これら
の相関性を考えてみた時、赤外線波長域で、近赤外線は
よく透過し、遠赤外線は表皮で吸収されることになる。
したがって、人間が心地よく暖かさを感ずるのは個人差
もあり、大変むずかしいことであるが、即効的には近赤
外線であり、ゆっくりとほど良い暖かさは遠赤外線とい
うことになる。The wavelength range that humans feel warm is judged by the correlation between the depths of the cold and warm nerves in the skin and muscles, the penetration power of the infrared wavelength range, and the wavelength effective for stimulating nerves. It Generally, it is said that the human cold nerve has a depth of about 100 μm and the human warm nerve has a depth of 260 μm.
The infrared absorption spectrum of the skin is shown in FIG. Considering these correlations, near infrared rays are well transmitted and far infrared rays are absorbed by the epidermis in the infrared wavelength range.
Therefore, it is very difficult for human beings to feel warmth comfortably depending on individual differences, but near-infrared rays have immediate effect, and far-infrared rays have moderately good warmth.
現在、家庭用暖房等使用されている石英ガラスのシース
にニクロム線をコイル状態に内蔵させた管状ヒータは１
〜４μｍの近赤外線を多く放射し、５μｍ以上の遠赤外
線はわずかしか放射していない。したがって、即効的に
は暖かさをよく感ずることができるのであるが、継続的
にその暖かさを心地よく感じようとした場合には、遠赤
外線の放射も必要不可欠となってくる。At present, a tubular heater with a nichrome wire coiled in a quartz glass sheath, which is currently used for household heating, etc.
A large amount of near-infrared rays of ˜4 μm is emitted, and far-infrared rays of 5 μm or more are emitted only slightly. Therefore, it is possible to immediately sense the warmth immediately, but in the case of continuously trying to feel the warmth comfortably, far infrared radiation is also indispensable.
また、電気こたつ等で暖房する場合には、人間の体を加
熱するとともに、人間の体（足）およびその他被加熱物
（布団）の臭も加熱することとなる。一般に、臭という
ものは温度が高いほど、人間の鼻には強く感じられるも
のである。このため、電気こたつを使用し、暖房を取る
と、人間の体（足）およびこの他被加熱物（布団）の臭
も当然きつくなってくる。そして、その臭が室内に漏れ
た場合には、人間に不快感を与えることとなる。したが
って、この臭の問題も解決すべき課題である。When heating with an electric kotatsu or the like, the human body is heated, and at the same time, the odor of the human body (foot) and other objects to be heated (futon) are also heated. Generally, the higher the temperature, the more the odor is felt by the human nose. Therefore, if an electric kotatsu is used and heating is performed, the odor of the human body (foot) and other objects to be heated (futon) will naturally become stiff. If the odor leaks into the room, it will give an unpleasant feeling to humans. Therefore, this odor problem is also a problem to be solved.
本発明は上記従来の課題にもとづき、暖房の即効性も維
持しながら、継続的にもその暖かさを心地よく感じるこ
とができる簡単な構成の管状ヒータを提供するものであ
る。Based on the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a tubular heater having a simple structure that can continuously and comfortably feel the warmth while maintaining the immediate effect of heating.
課題を解決するための手段 本発明は、熱源を内臓した可視光線部透光性管状体の表
面に、粒径１〜５μｍの活性アルミナ、軟化ジルコニア
または二酸化チタンから選ばれた少なくとも１つの酸化
物からなる多孔質遠赤外線放射材料を部分被覆したこと
を特徴とする管状ヒータである。Means for Solving the Problems The present invention provides at least one oxide selected from activated alumina having a particle size of 1 to 5 μm, softened zirconia, or titanium dioxide on the surface of a visible light portion translucent tubular body containing a heat source. A tubular heater characterized by being partially coated with a porous far infrared radiation material.
また本発明は、上記構成において、可視部透光性管状体
が石英ガラスからなる管状ヒータである。Further, the present invention is the tubular heater according to the above configuration, wherein the visible light-transmitting tubular body is made of quartz glass.
また本発明は、上記構成において、多孔質遠赤外線放射
材料に白金族金属が担持されてなる管状ヒータである。Further, the present invention is the tubular heater having the above structure, in which the platinum group metal is carried on the porous far infrared radiation material.
可視光線部透光性管状体の表面をエッチング処理した
後、粒径１〜５μｍの活性アルミナ、酸化ジルコニウム
または二酸化チタンから選ばれた少なくとも１つの酸化
物からなる多孔質遠赤外線放射材料を部分被覆すること
を特徴とする管状ヒータの製造方法である。After the surface of the visible light translucent tubular body is subjected to etching treatment, it is partially coated with a porous far-infrared radiation material consisting of at least one oxide selected from activated alumina, zirconium oxide or titanium dioxide having a particle size of 1 to 5 μm. And a tubular heater manufacturing method.
作用 可視光線部透光性管状体は、内部の熱源から発せられた
光を外部に透過させることにより、管状ヒータが使用さ
れているかどうかを知らせるというアラームインフォメ
ーション作用をもたらすと同時に、赤熱した光を外部に
伝えることにより、人間に暖房効果を訴えることができ
るという重要な働きをしている。Action The visible light translucent tubular body transmits the light emitted from the internal heat source to the outside to bring about the alarm information action of notifying whether the tubular heater is used or not, and at the same time the red-hot light is transmitted. By communicating it to the outside, it plays an important role in appealing to humans for the heating effect.
現在の管状ヒータは近赤外線を多く放射し、５μｍ以上
の遠赤外線はわずかしか放射していないことを先に述べ
たが、家庭用暖房等の即効性を要求される分野では近赤
外線も必要不可欠であり、この効果を残しながら、継続
的に心地よい暖房効果を発揮することが重要である。こ
のため、本発明では、管状体の表面に部分的に多孔質遠
赤外線放射材料を被覆した。これにより、可視光線部透
光性管状体内部の熱源からのエネルギーを、多孔質遠赤
外線放射材料に吸収させてこれを加熱した後、遠赤外線
として放射させることができる。It was mentioned earlier that the current tubular heater emits a lot of near infrared rays and emits only a little far infrared rays of 5 μm or more, but near infrared rays are also indispensable in the field where immediate effect is required such as household heating. Therefore, it is important to continuously exhibit a comfortable heating effect while leaving this effect. Therefore, in the present invention, the surface of the tubular body is partially coated with the porous far infrared radiation material. Thereby, the energy from the heat source inside the visible light translucent tubular body can be absorbed by the porous far-infrared radiation material, heated, and then radiated as far-infrared radiation.
この時、多孔質遠赤外線放射材料に触媒金属が担持され
ていると、この触媒金属を加熱することができる。した
がって触媒金属は、触媒作用を発揮できる活性温度まで
昇温されることにより、人間の体（足）およびその他被
加熱物（布団）の臭を浄化、脱臭することができる。At this time, if the porous far-infrared emitting material carries a catalytic metal, the catalytic metal can be heated. Therefore, the catalytic metal can purify and deodorize the odors of the human body (feet) and other objects to be heated (futon) by raising the temperature to an activation temperature at which the catalytic action can be exerted.
本発明の可視光線部透光性管状体には耐熱性、耐熱衝撃
性を考慮し、石英ガラスを使用することが好ましい。In consideration of heat resistance and thermal shock resistance, it is preferable to use quartz glass for the visible light translucent tubular body of the present invention.
また、本発明で使用される遠赤外線放射材料としては活
性アルミナ、酸化ジルコニアまたは二酸化チタンが好ま
しい。これらは優れた遠赤外線放射特性を有するととも
に触媒担体として優れている。また、優れた遠赤外線放
射特性および触媒特性を発揮させるためには、粒径の小
さな（約１〜５μｍ）活性アルミナ、酸化ジルコニアま
たは二酸化チタンの比表面積を大きくし、かつ多孔質に
保つことも重要である。Further, the far-infrared emitting material used in the present invention is preferably activated alumina, zirconia oxide or titanium dioxide. These have excellent far-infrared radiation characteristics and are excellent as catalyst carriers. Further, in order to exert excellent far-infrared radiation characteristics and catalytic characteristics, it is also possible to increase the specific surface area of activated alumina, zirconia oxide or titanium dioxide having a small particle size (about 1 to 5 μm) and keep them porous. is important.
これらの活性アルミナ、酸化ジルコニアまたは二酸化チ
タンに白金族金属を担持させることにより、不快感を当
える臭を迅速に除去できる。By loading a platinum group metal on these activated alumina, zirconia oxide, or titanium dioxide, it is possible to quickly remove an offensive odor.
また、この可視光線部透光性管状体の表面に多孔質遠赤
外線放射材料を部分被覆する前に、可視光線部透光性管
状体の表面をエッチング処理することにより、管状体と
多孔質遠赤外線放射材料との密着性を向上させることが
できる。In addition, before partially covering the surface of the visible light portion translucent tubular body with the porous far-infrared radiation material, by etching the surface of the visible light portion translucent tubular body, It is possible to improve the adhesion with the infrared emitting material.
実施例 以下、本発明の実施例について説明する。Examples Examples of the present invention will be described below.
（実施例１） 第１図に示すように、内部にタングステン線１が設置さ
れた外径10mm、肉厚0.5mm、長さ150mmの石英ガラス製管
状ヒータ２の表面に、比表面積150m2/gの活性アルミナ1
00g、20wt％ベーマイトゾル30g、10wt％シリカゾル15g
のペースト約10000cpsを第２図のようなラス状模様でス
クリーン印刷法により、約20μｍの厚さで被覆した。こ
の時、被覆面積は管状ヒータ表面の50％であった。な
お、第１図において、３はタングステン線１の端子であ
る。(Example 1) As shown in FIG. 1, a specific surface area of 150 m 2 / on the surface of a quartz glass tubular heater 2 having an outer diameter of 10 mm, a wall thickness of 0.5 mm, and a length of 150 mm in which a tungsten wire 1 is installed. g of activated alumina 1
00g, 20wt% boehmite sol 30g, 10wt% silica sol 15g
About 10,000 cps of the above paste was coated in a lath pattern as shown in FIG. 2 by a screen printing method to a thickness of about 20 μm. At this time, the coated area was 50% of the tubular heater surface. In FIG. 1, reference numeral 3 is a terminal of the tungsten wire 1.
第３図に、本実施例の管状ヒータ（実施例１）の赤外線
放射率も、本実施例の活性アルミナを未被覆の管状ヒー
タ（比較例１）の赤外線放射率を第３図に示した。この
結果より、本実施例の管状ヒータは近赤外線と遠赤外線
とを同時に放射できる優れた管状ヒータである。FIG. 3 shows the infrared emissivity of the tubular heater (Example 1) of the present example, and the infrared emissivity of the tubular heater (Comparative Example 1) not coated with activated alumina of the present example is shown in FIG. . From this result, the tubular heater of the present embodiment is an excellent tubular heater capable of simultaneously emitting near infrared rays and far infrared rays.
なお、本実施例ではラス状模様に印刷したが模様はドッ
ト状等自由に選択できる。また、遠赤外線放射材料とし
て酸化ジルコニアまたは二酸化チタンを、あるいはこれ
らを活性アルミナと混合して管状ヒータに被覆した場合
の赤外線放射率も実施例１の管状ヒータとほとんど同じ
であまり差はなかった。それはこれらが白色系統のセラ
ミックスであるので同様な傾向を示したものと考えられ
る。In addition, in this embodiment, the lath pattern is printed, but the pattern can be freely selected such as a dot pattern. Further, the infrared emissivity when the tubular heater was coated with zirconia oxide or titanium dioxide as the far-infrared emitting material, or these were mixed with activated alumina, was almost the same as that of the tubular heater of Example 1, and there was not much difference. It is considered that they showed a similar tendency because they are white ceramics.
（実施例２） 実施例１の活性アルミナ被覆管状ヒータにPt,Pdを活性
アルミナ100gあたりPt3g,Pd1.5gの割合で担持した。(Example 2) Pt and Pd were loaded on the activated alumina-coated tubular heater of Example 1 at a ratio of Pt 3 g and Pd 1.5 g per 100 g of activated alumina.
本実施例の管状ヒータ、２本を使用し、第４図のような
構成の電気こたつを作成し、脱臭効果の試験を行った。
管状ヒータ４は電気こたつの骨格構造体６の天板部下面
側に平行配置され、中央部にはファン５を設置してい
る。この電気こたつに300wの通電を行いながら、900mm
×900mm×350mmの大きさの密閉容器内に、トリメチルア
ミンを50ppmの濃度になるように注入した。そして、そ
の後の濃度変化をガスクロマト分析で測定した。An electric kotatsu having a structure as shown in FIG. 4 was prepared using two tubular heaters of this example, and the deodorizing effect was tested.
The tubular heater 4 is arranged in parallel on the lower surface side of the top plate portion of the electric kotatsu skeletal structure 6, and the fan 5 is installed in the central portion. 900mm while energizing this electric kotatsu for 300w
Trimethylamine was injected into a closed container having a size of × 900 mm × 350 mm so as to have a concentration of 50 ppm. Then, the subsequent change in concentration was measured by gas chromatography analysis.
比較例２として、実施例１で使用された活性アルミナを
未被覆の管状ヒータを２本使用し、実施例２と同様な脱
臭効果の試験を行った。実施例２と比較例２の測定結果
を第５図に示した。この結果、本実施例の管状ヒータは
優れた触媒作用を示し、脱臭に効果を発揮することが明
らかとなった。As Comparative Example 2, the same deodorizing effect test as in Example 2 was conducted using two tubular heaters which were not coated with the activated alumina used in Example 1. The measurement results of Example 2 and Comparative Example 2 are shown in FIG. As a result, it was clarified that the tubular heater of this example exhibits an excellent catalytic action and exerts an effect of deodorizing.
また、管状体へ遠赤外線放射材料（活性アルミナ）を被
覆する際の好ましい被覆面積および膜厚は大体反比例の
関係にある。その理由は、被覆面積を大きくすると管状
ヒータの赤熱度がどうしても低下してくるので、それを
避けるために膜厚を薄くする必要があり、被覆面積を小
さくする場合には触媒性能を維持させるため膜厚を厚く
する必要がある。In addition, the preferable coating area and film thickness when coating the far-infrared radiation material (activated alumina) on the tubular body are roughly in inverse proportion to each other. The reason is that if the coating area is increased, the red heat degree of the tubular heater will inevitably decrease, so it is necessary to reduce the film thickness in order to avoid it, and in order to maintain the catalytic performance when reducing the coating area. It is necessary to increase the film thickness.
実験の結果、管状体へ遠赤外線放射材料を被覆する際の
好ましい被覆面積および膜厚は大体、被覆面積が90％の
時には膜厚を約５μｍ程度にし、被覆面積が20％の時に
は膜厚を約50μｍ程度であることがわかった。As a result of the experiment, when the far-infrared radiation material is coated on the tubular body, the preferable coating area and film thickness are roughly about 50 μm when the coating area is 90%, and about 20 μm when the coating area is 20%. It was found to be about 50 μm.
（実施例３） 内部にタングステン線が設置された外径10mm、肉厚0.5m
m、長さ150mmの石英ガラス製管状ヒータの表面をエッチ
ングにより、粗くした。その表面は表面粗さでRa1.6μ
ｍ、Rmax12.3μｍであった。その後、実施例１と同様な
比表面積150m2/gの活性アルミナ100g、20wt％ベーマイ
トゾル30g、10wt％シリカゾル15gのペースト、約10000c
psをラス状模様でスクリーン印刷法により、約20μｍの
厚さで被覆した。この時、被覆面積は管状ヒータ表面の
50％であった。(Example 3) Tungsten wire was installed inside, outer diameter 10 mm, wall thickness 0.5 m
The surface of a quartz glass tubular heater having a length of m and a length of 150 mm was roughened by etching. The surface has a surface roughness of Ra 1.6μ.
m and Rmax was 12.3 μm. Then, a paste of activated alumina having a specific surface area of 150 m 2 / g similar to that of Example 1, 100 g, 20 wt% boehmite sol 30 g, 10 wt% silica sol 15 g, about 10,000 c
The ps was coated with a lath pattern by screen printing to a thickness of about 20 μm. At this time, the coating area is
It was 50%.
実施例１、３の管状ヒータについて密着性を調べるため
に以下のような過酷な密着性テストを行った。まず、管
状ヒータに500wの通電を５分間行い、管状ヒータ表面温
度を約500℃にした後、通電をやめ、送風機を使用して
室温まで冷却した後、また通電するという急加熱、急冷
却を1000回行った後、さらに振動機に管状ヒータを設置
し、15m/sの速度で20mm間を往復させる振動試験を１時
間行った。その結果を次式の剥離率によって評価した。The following harsh adhesion tests were conducted to examine the adhesion of the tubular heaters of Examples 1 and 3. First, the tubular heater is energized for 500 w for 5 minutes, the surface temperature of the tubular heater is set to about 500 ° C., the energization is stopped, the air is cooled to room temperature using a blower, and then the energization is performed again. After performing 1000 times, a tubular heater was further installed in the vibrator, and a vibration test in which the heater was reciprocated between 20 mm at a speed of 15 m / s was performed for 1 hour. The result was evaluated by the peeling rate of the following formula.
この結果より、管状体の表面を粗くすることにより、か
なり過酷な密着性テストにも耐えうる密着性の得られる
ことがわかった。また、この管状体の表面の好ましい表
面粗さはRa1〜３μｍ、Rmax10〜30μｍであった。 From these results, it was found that by roughening the surface of the tubular body, it is possible to obtain the adhesion that can withstand a considerably severe adhesion test. The surface roughness of the tubular body was preferably Ra1 to 3 μm and Rmax10 to 30 μm.
発明の効果 以上のように本発明においては、家庭用暖房器具等の管
状ヒータとして従来の近赤外線も放射させながら、加え
て部分的に多孔質遠赤外線放射材料を被覆することによ
り、継続的に心地よい暖房効果発揮するようになる。Effects of the Invention As described above, in the present invention, while radiating conventional near infrared rays as a tubular heater for household heating appliances and the like, in addition, by partially coating the porous far infrared ray emitting material, continuously. A comfortable heating effect comes to be exhibited.
またこの時、多孔質遠赤外線放射材料に触媒金属が担持
されていると、不快感を与える臭を触媒作用により浄
化、脱臭される。Further, at this time, if the porous far-infrared radiation material carries a catalytic metal, the unpleasant odor is purified and deodorized by the catalytic action.
したがって、本発明の管状ヒータを使用した暖房器具に
より、快適な暖房環境をつくることができる。Therefore, the heating device using the tubular heater of the present invention can create a comfortable heating environment.
第１図は本発明の実施例１における管状ヒータの断面
図、第２図は同管状ヒータの外観図、第３図は実施例１
および比較例１の管状ヒータの赤外線放射率を示す図、
第４図は本発明の実施例２における電気こたつの構成
図、第５図は実施例２および比較例２の脱臭効果試験結
果を示す図、第６図は皮膚の赤外線吸収スペクトル図で
ある。 １……タングステン線、２……石英ガラス、４……管状
ヒータ。FIG. 1 is a sectional view of a tubular heater according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view of the tubular heater, and FIG.
And a diagram showing the infrared emissivity of the tubular heater of Comparative Example 1,
FIG. 4 is a configuration diagram of an electric kotatsu in Example 2 of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a deodorizing effect test result of Example 2 and Comparative Example 2, and FIG. 6 is an infrared absorption spectrum diagram of skin. 1 ... Tungsten wire, 2 ... Quartz glass, 4 ... Tubular heater.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−66884（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−266793（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−74781（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−37492（ＪＰ，Ｕ)Continuation of the front page (56) Reference JP-A-63-66884 (JP, A) JP-A-63-266793 (JP, A) Actually opened 62-74781 (JP, U) Actually opened 2-37492 (JP , U)
Claims (4)
表面、粒径１〜５μｍの活性アルミナ、酸化ジルコニア
または二酸化チタンから選ばれた少なくとも１つの酸化
物からなる多孔質遠赤外線放射材料を部分被覆したこと
を特徴とする管状ヒータ。1. A porous far-infrared radiation consisting of at least one oxide selected from the surface of a visible light translucent tubular body having a built-in heat source and a particle size of 1 to 5 μm, activated alumina, zirconia oxide or titanium dioxide. A tubular heater characterized by being partially coated with a material.
なる請求項１記載の管状ヒータ。2. The tubular heater according to claim 1, wherein the visible light translucent tubular body is made of quartz glass.
持されてなる請求項１または２記載の管状ヒータ。3. The tubular heater according to claim 1 or 2, wherein a platinum group metal is supported on the porous far infrared radiation material.
グ処理した後、粒径１〜５μｍの活性アルミナ、酸化ジ
ルコニアまたは二酸化チタンから選ばれた少なくとも１
つの酸化物からなる多孔質遠赤外線放射材料を部分被覆
することを特徴とする管状ヒータの製造方法。4. At least one selected from activated alumina, zirconia oxide, and titanium dioxide having a particle size of 1 to 5 μm after etching the surface of the visible light translucent tubular body.
A method of manufacturing a tubular heater, characterized by partially coating a porous far-infrared radiation material composed of two oxides.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02236987A (en) | 1990-09-19 |
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