JPS5836821B2 - 遠赤外線放射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塗料の乾燥焼付、食品の加熱保温、暖房などに
適した赤外線放射装置に関する。

一般に遠赤外線放射装置は次の性質が要求される。

１）強力な遠赤外線を放射するためには、３〜５０μの
波長領域において、放射物質の放射率が１に近いこと。

２）加熱時の速熱性に優れ、５００〜７０００Ｃにおい
て放射物質が熱的に安定であること。

３）金属から成る熱放射体と放射物質の密着性が大きく
冷熱サイクルの使用において剥離やクラツクを生じない
こと。

４）機械的な衝撃に対して強いこと。

５）製造が容易でかつ安価であること。

一方、従来の遠赤外線放射装置には、赤外線ランプ、発
熱線をセラミック放射物質に埋込んだ、いわゆる埋込ヒ
ータ、および金属からなる熱放射体表崩にセラミック放
射物質を溶射法によりライニングせしめた溶射ヒータな
どがある。

しかし、赤外線ランプは加熱時の速熱性に優れる反面、
５μ以上の長波長遠赤外線が放射されないため有機物質
の乾燥や加熱には、不適当であるばかりでなく、機械的
衝撃に弱くかつ寿命が短い欠点があった。

また埋込ヒータは４００〜５００℃における放射率が優
れ３〜５０μの遠赤外線を強力に放射するが、５００℃
以上の温度で使用すると放射層にクラツクが発生する他
に速熱性が劣り機械的衝撃に対して弱くかつ製造法が複
雑で高価になる欠点があった。

溶射ヒータは、３〜５０μにおける放射率が大きく強力
な遠赤外線を放射し６００〜７００℃の高温で使用でき
る他に機械的な衝撃に対しても強い特徴を有する反面、
金属の熱放射体とセラミック放射物質との密着は単に機
械的結合なため、前処理方法や溶射条件を厳密に管理し
ないと、ライニングしたセラミック放射層が使用中に剥
離やクラツクを生じ、冷熱サイクルニ対して劣る欠屯の
他に、溶射のライニングコストが高く、安価な製品が製
造できない欠点があった。

本発明は以上述べたような従来の欠点を除去するために
なされたもので、５００〜７００℃において３〜５０μ
の波長領域の赤外線を強力に放射し加熱時の速熱性に優
れ、冷熱使用に対しても剥離やクラツクがなく機械的衝
撃性に強く、さらに安価で容易な製造法の遠赤外線放射
装置を提供するものである。

以下本発明の実施例につき図面と＼もに説明する。

すなわち金属からなる熱放射体例えば図１に示す鉄、ア
ルミあるいはステンレスなどのパイプの熱放射体１の中
に両端に電極ターミナル２を有？るら線状発熱体３を押
通し、ＭｇＣ）ａ’どの耐熱絶縁性充填材４を充填し、
両端を気密材５でシールした構造を有する発熱体におい
て、熱放射体１の表面にセラミック粉例えばＦｅ２０３
， Ｃｒ２０３ ｔＮｉｐ２，ＭｎＯ２，ＣｏＯ，Ａｌ
０３，Ｓｉ０２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２などの酸化物やＳｉ
Ｃ，ＷＣ などの炭化物あるいはＴ ｒ Ｂ２ ，ＷＢ
などの硼化物あるいはＢＮ，ＳｉＮなどの窒化物などの
中から３〜５０μの波長領域において放射率が犬なるよ
うに選択した少なくとも１種類以上の粉末と融点が４５
０〜１２００℃のガラス質例えば、長石、ホウ砂、ケイ
石、ソーダ灰、チリ硝石ホタル石などから成るガラスと
の混合物に粘土および水などから成る混合液をｌＯ〜２
００μの厚さに塗着し、梨地状に放射層６をホウロウ仕
上することにより３〜５０μの波長領域における放射率
が大きく速熱性も優れ５００〜７００℃において放射物
質が熱的に安定で熱放射体との密着性に優れて、冷熱使
用にも剥離やクラツクを起さず、機械的強度も強く、容
易な製造法で安価な遠赤外線放射装置を提供できる特長
を有する。

熱放射体表面の前処理はスチールグリッドやガラスビー
ズでブラスト処理を行うことにより、表面に付着した酸
化被膜や汚れは完全に除去でき、かつ放射層を形成した
ときの熱放射体と放射層との密着性を向上させることが
できる。

また熱放射体と放射層との密着性を向上する方法として
は、ブラスト処理した熱放射体表面に下地のガラスホー
ロー質を被着させても良い。

その場合は必ずしもガラスホウロウ質中に放射率を上げ
るためのセラミックを添加しなくてもよい。

ガラス質の融点を４５０〜１２００℃に限定した理由は
次の通りである。

融点が４５０℃以下のガラス質を使用すると放射層を安
定に被着するためには、遠赤外線放射ヒータの動作温度
が３００℃以下に設定しなければならず、強力な放射エ
ネルギーを放射できない。

また融点が１２００℃以上の場合は熱放射体中の発熱線
の耐熱限度以上となり好ましくない。

遠赤外線放射装置の使用温度が５００〜６００℃である
ことから、ガラス質の融点は７００〜８５０℃が好まし
い。

放射層の厚さを１０〜２００μに限定した理由は次の通
りである。

放射層の厚さが１０μ以下では放射特性が劣る他に熱放
射体が鉄の場合酸化が進行して放射層の剥離が生じたり
、更に梨地処理できない不都合がある。

また放射層の厚さが２００μ以上になると熱放射体と放
射層の熱膨張差が大きくなり、剥離し易くなったり、機
械的衝撃に弱くなるためである。

放射層表面を梨地状に仕上げる理由は、梨地状にするこ
とにより、表面が多孔質になり、放射面積が大きくなる
ため、放射エネルギー量が増加する。

従って優れた放射装置としては、表面を梨地状に仕上げ
ることが好ましいが、本発明では、特に限定しない。

また梨地状仕上げはガラスの融点よりやＮ低い温度でホ
ウロウ仕上げするか融点以上の温度でも短時間の焼付を
行うことにより得られる。

以下具体的な実施例につき説明する。

鉄パイプからなるシーズヒータ（ＩＯＯＶ、６００Ｗ，
長さ５００ｍｍ，直径１２ｍ杓の表面にガラスビーズで
ブラスト処理後表１に示す配合のガラスフリット混合粉
１００に対し、粘土７、水５０の割合で混合した液をヒ
ータ表面に塗着し、乾燥後８５０°Ｃ３分のホウロウ焼
付をする。

下地処理したヒータを表２に示す放射率大なるようなセ
ラミック粉を含む配合例の粉１００に対し粘土７水４０
の割合で混合し、下地処理と同様のホウロウ焼付を８０
０℃で３分間行い、表面が梨地状の放射層を得た。

次にヒータを通電し赤外分光々度計により３〜５０μま
での比放射エネルギーを測定し、その結果から平均放射
率を計算し、赤外線ランプについても同様の測定値から
計算すると表３になった。

なお平均放射率はヒータの放射エネルギーに対する同一
温度の黒体の放射エネルギーの比を平均して求められる
。

以上の結果から実施例の放射装置はヒータ単体でも放射
率が０．８６以上となり、これに反射板等を取付ければ
更に効率が向上する。

本発明の実施例の遠赤外線放射装置により、アクリル系
塗料を焼付乾燥したところ、従来の赤外線ランプが５分
３０秒要したのに対し、約３分で焼付乾燥が完了したこ
とから強力な遠赤外線が放射されていることが実証され
た。

また本発明の遠赤外線放射装置は通電して約１０分後に
一定な温度に飽和し強力な放射エネルギーを出すため、
速熱性に優れ５００〜７００°Ｃにおいて安定に使用で
きる他に、溶射ヒータと異なり放射層と熱放射体とはホ
ーローのメカニズムから知られている如く、ある種の化
学結合で結ばれているため密着性に優れ、実際に冷熱サ
イクル（２０〜６００℃の冷熱１０００サイクル）を行
なっても剥離やクラツクは生じなかった。

さらに放射層を２００μ以上の厚さに塗着しなければ、
外部からの機械的衝撃に対しても実用上全く問題なく、
製造法は一般のホーロー焼付と同様に行えるため量産性
があり、安価に優れた遠赤外線放射装置が提供できる特
徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシーズヒータパイプ表
面に放射物質を形成させた遠赤外線放射装置の一部切断
面図を示す。 １・・・・・・熱放射体、６・・・・・・放射層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属からなる熱放射体表面にセラミック例えば金属
   酸化物、炭化物、硼化物、窒化物などの中から少なくと
   も１種類以上と４５０〜１，２００’Ｃの融点を有する
   ガラス質とを主成分とする混合物を放射層として１０〜
   ２００μの厚さで梨地状にホウロウ仕上げしたことを特
   徴とする遠赤外線放射装置。