JPS58225589A - 赤外線放射装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は速熱性と遠赤外線放射効率とを併せて向上した
赤外線放射装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、赤外線照射によって対象物を加熱する方法が知ら
れているが、近年に到り、赤外線の波長の長いほど加熱
効率がよいことがわかシ、注目されるようになった。

一般に遠赤外線放射装置には次の緒特性が要求される。

（１）　　遠赤外線領域（波長が８〜５０μ）において
放射率が１に近いこと。

（２）加熱時の速熱性に優れていること。

（３）放射に適した５００〜７００℃の温度において赤
外線放射物質が熱的にも化学的にも安定であること。

（４）支持体と赤外線放射物質との密着性がよく、冷熱
衝撃によって剥離やクラックを生じないこと。

（５）機械的な衝撃に対して強いこと。

しかして、従来の遠赤外線放射装置としては赤外線電球
が知られておｐ１速熱性に優れているがその反面、遠赤
外線の放射エネルギ比が小さいため、加熱効果が小さい
。また、テコランダム（商品名）に代表されるセラミク
ス発熱体は外気中で露出して使用されるもので、速熱性
は赤外線電球についで大きいが遠赤外線の放射率が未だ
充分ではない。さらに、熱伝導性を有する遠赤外線放射
物質としてはジルコン系（ＺｒＯｚ・８ｉ（ｈ）、炭化
けい素糸（８ｉＣ）　、ランタンクロメイト系が知られ
ており、このような物質で外囲器を構成してその中に鉄
クロム線などの発熱体を収容した赤外線放射装置が考え
られる。このものは遠赤外線の放射率が大きい利点があ
るが、その反面速熱性に劣るばがりか、ジルコン系は長
尺外囲器に形成することが困難である。さらに、これら
遠赤外線放射物質を金属製外囲器表面に溶射したいわゆ
る溶射ヒータが知られているが、このものも速熱性に劣
り、しかも外囲器表面を下地処理する必要があるため製
造がはん雑で高価でもある。

〔発明の目的〕

本発明は遠赤外線放射率が高く、しかも速熱性に優れた
赤外線放射装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

電気発熱体を収容した近赤外線透過性外囲器の表面にそ
の両端を橋絡するようｌこ導電性セラミクス発熱層を形
成したことにより、発熱体とセラミクス発熱層との両方
に通電して同時に発熱させて速熱性を向上した本のであ
る。

〔発明の実施例〕

本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

図は本発明を適用してなる電球形赤外線放射装置の一例
を示す。（１）は石英ガラス製管形外囲器、　（２）、
　（２１はこの外囲器（１）の両端部を圧潰封止してな
る封止部、（３）、（３）はこの封止部（２）、（２）
に埋設されたモリブデン導入ｆｆｉ　＋４）、（４）は
この導入箔（３）、（３）Ｉこ接続して外囲器（１）内
に導入された内導線、（５）はこれら内導線（４）、（
４）間に装架されたタングステン製コイル発熱体、（６
）、（６）・・・はとの発熱体（５）を支持するアンカ
、（７）、（力は導入箔（３）、（３）に接続して封止
部（２）、（２）外に延在する外導線、（８）は外囲器
（１）外面の両端部間に形成された　　　）導電性セラ
ミクス発熱層、（９）はこの発熱層（８）Ｉこ長手方向
に沿ってスリット状に外囲器＜１）の表面を露出させた
光学窓、θ１、（１０は発熱層（８）の両端部にそれぞ
れ締着した金属バンド、０１）、ＩＪｌ）＃′ｉこのバ
ンド（１０）、（ｉｏ）の緊締と給電線（図示しない。

）の接続とに兼用した電気端子である。

をよく透過する。

上記発熱層（８）Ｆｉ、たとえばランタンクロメート（
ＬＩＣｒ（ｈ）、グラファイト混入セラミクスなどから
なる厚さ５０〜１５０／Ｉの導電性セラミクスで、適度
の電気抵抗と熱的、化学的安定性とを有し、外囲器材料
と熱膨張率が近似している。そして、遠赤外線たとえば
３〜５０μ′ｍの赤外線の放射率が高い特性を有する。

この発熱層（８）を得るにはたとえばランタンアルコキ
シドとクロムアルコキシドとを適量混合し、外囲器（１
）の表面に塗布して焼付ければよい。

この赤外線放射装置は外導線（７）、（刀と電気端子ａ
υ、（ｌυとを同時に電源に接続する。すると発熱体（
５）と発熱層（８）と杜ともに通電して発熱し、急速に
昇温する。しかして、発熱体（５）の放出エネルギの大
部分は近赤外線（波長（１８〜３μｍ）として、一部は
可視光や遠赤外線（波長３〜５０　ｓ　ｍ　）として放
射される。そして、これらの放射光が外囲器（１）を透
過し、大部分は発熱層（８）を加熱し、一部は光学窓（
９）からそのまま放射される。このように発熱層（８）
はそれ自体が通電によって発熱するのに加えて発熱体（
５）からの放射によっても加熱されるので急速に温度が
上昇し短時間で遠赤外線をフル放射する。そして、発熱
層（８）は遠赤外線を良く放射するので、本例装！は光
学窓（９）から放射される近赤外線と発熱層（８）から
放射される遠赤外線とが混って放射される。

つぎに、外囲器（１）を外形１ｏ、８朋、長さ１７２朋
としてこれにアルコキシド法によってランタンクロメー
トセラミクス発熱層（８）を１００ａの厚さで形成し、
外囲器（１）表面の発熱層（８）の占める割合いを異な
らせた各種の試作品を得てそれらの放射スペクトルを測
定した。この結果を第５図に示す。

図は横軸に波長をｐｍの単位でとり、縦軸に比放耐強度
をそれぞれのピークを１００とする−の単位でとったも
ので、曲線（Ａ）は外囲器（１）の全表面を発熱層で覆
ったもの、曲線（Ｂ）は同じく８０−を覆ったもの、曲
線（Ｃ）は同じく６０％を覆ったもの、曲線（Ｄ）は比
較例で発熱層を全く設けないもののそれぞれの放射スペ
クトルを示す。この図から発熱層の覆った面積の割合い
が多いほど遠赤外線の割合いが多く、近赤外線の割合い
が少なくなることが解る。

つぎに、上記試作品のうち発熱層（８）が外囲器（１）
表面の８０％を占めるものをとり、通電後の温度立上り
を調査し、これを金属外囲器にランタンクロメ−）ｔ−
溶射した溶射ヒータおよび上述の石英外囲器（１）に発
熱層の全く設けない赤外線電球の温度立上Ｖ特性と比較
した。そして、試験品はいずれも同じ入力のものとし、
温度の測定点は上記実施例装置は発熱層表面、溶射ヒー
タは溶射層表面、赤外線電球は外囲器表面とした。この
結果を第６図に示す。図は横軸に通電開始からの経過時
間を分の単位でとり、縦軸に表面温度を℃の単位でとつ
たもので、曲線（５）は上記実施例装置、曲線（Ｂ）は
溶射ヒータ、曲線（ＤＪは上記赤外線電球の温度立上り
曲線をそれぞれ示す。図から、本実施例装置の温度立上
りが最も速く、シかも、到達温度が赤外線電球よりも高
いことが理解できる。これは電球は出力の大部分が近赤
外線で外囲器を素通りするため、表面温度がそれほど高
くならないのに反し、本例のものは発熱体（５）の放射
熱お大部分が発熱層（８）に吸収されることに加えて発
熱層（８）自体も発熱するためである。

つぎに、発熱層（８）としてランタンクロメートセラミ
クスを上述のアルコキシド法で形成したものについて使
用条件を考慮した冷熱試験を行った。

試験は６００℃の高温と室温との交互冷熱衝撃を加える
もので、その結果、１００００サイクル以上の試験を行
なっても剥離やクシツクの発生が見られず、寿命的に問
題がなかった。

そして、前述の実施例においてう〜り〜り・メ　　　１
一トセラミクス層をアルコキシド法で形成したがその理
由は比較的低温でセラミクス化できることと、さらに形
成されたセラミクス層の被着強度が高いためである。そ
して、本発明において発熱層はランタンクロメートに限
ることなく、要は適度の導電性を有しかつ遠赤外線放射
率が高いことが必要で、その形成方法も既知のどのよう
な方法でもよい。

さらに、前述の実施例においては外囲器表面の一部を露
出したが本発明は外囲器の全面を発熱層で被僅してもよ
く、さらに、外囲器表面の一部を発熱層で被覆し、他の
部分を非導電性遠赤外線放射物質で被覆してもよい。さ
らに発熱層は外囲器両端部を橋絡していればよく、その
形状は直線状でもらせん状でもかまわない。

さらに、本発明における外囲器の構成材料は前述の石英
ガラスに限らずアルミナ上２ミクス、結晶化ガラス、コ
ランダムなどでもよく、要は近赤外線（波長０．８〜Ｂ
ｐｍ）を良く透過するものなら何んでもよく、近赤外線
のほか可視光や遠赤外線も透過すればさらに好ましい。

さらに、本発明は外囲器を密閉しない構造にしてもよく
、たとえば、両端開口したアルミナセラミクス製管形外
囲器内にアルミニウム含有鉄クロム合金製コイル発熱体
を収容し、外囲器の両端を通気性に閉塞し、外囲器表面
に導電性セラミクス発熱層を形成したものでもよい。さ
らに外囲器は直管形でも曲管形でもよい。

〔発明の効果〕

本発明の赤外線放射装置は電気発熱体を収容した近赤外
線透過性管形外囲器表面にその両端部を橋絡するように
導電性セラミクス発熱層を設けたので、発熱層が電気発
熱と遠赤外線放射の両方の作用を有し、遠赤外線を効率
よく放射し、しかも通電後の立上りが急速である利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の赤外線放射装置の一実施例の正面図、
第２図は同じく縦断面図、第３図は同じく側面図、第４
図は同じく横断面図、第５図は同じく発熱層の被覆割合
いと放射スペクトルとの関係を示すグラフ、第６図は同
じく通電後の立上り時間を従来のそれと比較して本発明
の優位を示すグラフである。 （１）・・・・・・外囲器　（５）・・・・・・電気発
熱体（６）・・・・・・アンカ　（８）・・−・・・導
電性セラミクス発熱層（９）・・・・・・光学窓　ａυ
・・−・・・電気端子代理人　弁理士　井　上　−男 第　　１　　図 第２図 第　　３　　図　　　　　　　第　　４　　間第　　６
　　図 □特開　（有）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）近赤外線透過性管形外囲器と、この外囲器内に収
   容された電気発熱体と、上記外囲器表面にその両端部を
   橋絡して形成された導電性セラミクス発熱層と、この発
   熱層の両端部にそれぞれ設けられた電気端子とを具備し
   たことを特徴とする赤外線放射装置。
2. （２）発熱層はランタンクロメート系セラミクスからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の赤外線
   放射装置。
3. （３）発熱層は外囲器表面の５０％ないし８０％を覆っ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の赤外線放射装置。