JPS5856236B2 - 遠赤外線放射素子の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塗料の焼付乾燥、食品の加熱、暖房用等の熱源
として使用する遠赤外線放射素子の製造法に関するもの
である。

一般に遠赤外線放射素子から放射されるエネルギーＥは
Ｓ ｔｅｆａｎ −Ｂ ｏｌｚｍａｎｎの式％式％ （０） かられかるように、放射素子の温度と放射率に比例する
。

従って放射率の大きい物質を商況に保持すれば強力な遠
赤外線が放射されることになる。

一方、熱エネルギーの伝播には、伝導、放射、対流の３
種類があり、被加熱物が遠赤外線放射エネルギーにより
効率よく加熱されるためには、少なくとも次の２つを満
す必要がある。

■）熱源から放射素子への熱伝導が良好なこと。

２）対流による損失が小さいこと。

１）は熱源と放射素子の密着性を向上すればよく、２）
は反射板の併用により、対流損失を小さく抑えられるこ
とは広く知られているところである。

従来、遠赤外線放射素子の製造法としては放射重大なる
セラミック例えば、 Ｆｅ２Ｏ３？ Ｃｒ２Ｏ３ｐＮｉ
Ｏ９ＣＯ２０３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ａｌ
２Ｏ３゜ＢＮ、ＳｉＣなど一種類以上を組合せ、次の方
法で発熱体表面に付着形成せしめる方法が行なわれてい
た。

１）溶射法 ２）高温焼成により磁器化する方法 ３）有機筐たは無機バインダーと組合せた耐熱塗料を塗
着する方法 溶射法とは、セラ□ツク粉体を放射重大なるように組合
せを行いプラズマ溶射やフレーム溶射などの装置により
１発熱体表面に放射層を形成する方法である。

本方法は発熱体表面をブラスト処理により、粗化したり
、Ａｅ 、 Ａ６−Ｎｉ 、 Ｍｏ ｆｘどの自溶性金
属を下地に溶射し、その上に放射物質のセラミックをラ
イニングすることにより、放射層を発熱体表面に強力に
密着せしめかつ放射特注、冷熱サイクル、耐熱性、耐久
性などの優れた放射素子が得られる。

しかし溶射法の欠点として、複雑な形状の発熱体表面上
へのライニングが困難であること、溶射効率が４０〜５
０％と低く生産性が悪いこと、溶射設備のコストが高い
こと、溶射時の騒音が１００ホーン以上となり１作業環
境が悪いなどの欠点があった。

また、高淵焼戒法により磁器化した放射素子は機械的な
衡撃強度や冷熱サイクルに劣ること、生産性が低いこと
および加熱初期の速熱性に劣るなどの欠点があった。

及び、耐熱塗料を発熱体表面に塗着する方法は放射層の
製造工程が簡単で安価に放射素子が得られる長所がある
反面、この種の塗料は、冷熱サイクルや耐熱性に劣るた
め長時間使用を考えた場合、耐久性の悪い欠点があった
。

本発明は上記の欠点を鑑みてなされたもので。

鉄系金属中へ拡散性のある金属、金属化合物などを含ん
だ放射物質粉末を塗料化し２１発発熱体表面に塗布焼付
することにより発熱基体と放射物質との密着性が向上し
、発熱体か５００〜７００℃の高湿に保持できるばかり
でなぐ、高湿の冷熱サイクル時においても熱的、機械的
、物理的、化学的に安定で耐久ｔ／＋：ｖ−優れ、複雑
な形状の表面に対してもライニングでき高価な設備や騒
音発生もなく、さらに４〜５０μの波長領域にわたって
大きな放射率を有する遠赤外線放射素子が極めて経済的
に製造できる方法を提供することにある。

以下本発明の製造方法につき図面とともに説明する。

鉄系金属中へ拡散性のある金属または金属化合物としテ
ハ例えばＡｅ、Ｃｏ 、Ｎｊ−Ａｇ 、ＭｏおよびＡｅ
Ｃｅ２．ＡｅＣｅ２・６Ｈ２０，Ｃ０Ｃｅ２などである
。

この種の物質は鉄系金属表向にライニングされた後、高
温度になると鉄原子と一種の置換反応を起し、鉄金属中
へ拡散する現象かある。

その結果、ライニング層と鉄系金属との結合は、噂なる
機械的投錨効果のような弱いものでなく、金属固溶体の
台金層形成による原子的結合になるため密着性が強固な
ものになる。

金属塩化物であるＣｏＣｅ２・６■Ｊ２０．Ａｅ１３ｅ
８．ＡａＣｅ３・６Ｈ２０などを用いる理由は、高温下
にむいて鉄系金属表面を活性化し、金属拡散し易いよう
な作用を起し、かつ商況で酸化物となり良好な放射層を
形成する目的で添加するものである。

筐た、放射物質としては、公知の酸化物例えばＦ ｅ
２０３ 、 Ｃｏ ２０３ ｖＣｏＯ、ＮｉＯ，ＭｎＯ
２，Ａ４０３，５ｉｎ２．ＺｒＯ２゜Ｔ ｉ ０２ 、
ＭｇＯなどから一種類以上を任意に選択したものや、
Ｆｅ２Ｏ３５ｉ０２ Ａ６２０３を主成分とする銅鉱
石スラグが適している。

バインダーとしては、耐熱性樹脂のシリコン樹脂、珪酸
ソーダ。

リン酸アルミニウムなどが用いられる。

発熱体の一実施例としては、第１盟に示すシーズヒータ
が用いられる。

すなわち、金属パイプ１の中に１両端に電極ターミナル
２を有するら線状発熱体３を押通シ、７耐熱絶縁注充填
材４例えばＭｇＯ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であり
、金属パイプ１０表面には放射層６が形成される。

金属パイプ１の材質としては、低炭素鋼。低炭素のステ
ンレススケール例えば５ＵＳ３０４ Ｌ、あるいは低炭
素鋼表面にクロムを拡散処理したいわゆるクロマイジン
グ処理（日本カロライズ社製）が適している。

但し、低炭素鋼の場合５５０℃以下、ステンレススチー
ルは７５０℃以下、クロマイジング処理は７００℃以下
で使うことにより表面の酸化が進行せず安定に長時間使
用できる。

以上述べた各材料を使用し次の工程で遠赤外線放射素子
を製造する。

実施例 １ 以下に示す金属、金属化合物およびセラミック粉末とシ
リコーン樹脂のバインダーとを攪拌し。

直径１４１ｎｍ、長さ５００ｍｍの鉄パイプを有するシ
ーズヒータ（１００Ｖ、６００Ｗ）表面に４０〜６０μ
の厚さに塗布する。

次に塗布物を自然乾燥させた後、１５０〜２００℃の乾
燥オーブンに２０〜３０分放置するか、あるいはシーズ
ヒータの表面が１，５０〜２００℃になるような電圧を
加え、２０〜３０分乾燥し、更すて７００〜９００℃で
２０〜９０分間・焼付を行う。

実施例 ２ 以下に示す金属、金属化合物および銅鉱石スラグ粉末と
水ガラス（ケイ酸ソーダ）とを攪拌し。

直径１４ ｍＢ、長さ５００間の鉄パイプを有するシー
ズヒ−ｖ（１ｏｏＶ、６００Ｗ）表面に４０〜６０μの
厚さに塗布する。

次に塗布物を自然乾燥させた後、■５０〜４００℃の乾
燥オーブンに２０〜３０分放置するか、あるいはシーズ
ヒータの表面が１５０〜４００℃になるような電圧を加
え２０〜３０分間乾燥し、更に５００〜１１００℃で１
０〜９０分間焼付を行う。

実施例１，２のようにして得たヒータを表面桿度が６０
０℃になるように通電し、２．５〜５０μの波長領域に
ついて赤外分光々度計で、比放射エネルギーを測定する
と、第２図のようになり、７００℃以上の高湿焼付を行
なわない従来例に比較し、優れた特性を示すことがわか
った。

更に６００℃と常湿の湿度で冷熱サイクルを行なったと
ころ、従来例は５〜１０サイクルでクラックが生じたの
に対し、本実施例では５０サイクルの冷熱サイクル後も
、全く、クラックや剥離は見られず、寿命的にも優れて
いることが実証された。

上記の如く、本発明の遠赤外線放射素子の製造法によれ
ば、放射特性も従来例以上となシ、かつ冷熱サイクルを
考えた耐久性の点でも優れ、多少複雑な発熱体表面上へ
も塗着でき、かつ安価な設備で製造できる長所を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はシーズヒータパイプ表面に放射物質全形成させ
た遠赤外線ヒータの代表例を示す一部切断面図、第２図
は本発明の製造法で得た遠赤外線ヒータの実施例と従来
例の比放射エネルギー特注である。 １・・・・・・金属パイプ、６・・・・・・放射層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉄系金属中へ拡散性のある金属や金属化合物などと
   放射物質とを生成分とする混合粉末から成る耐熱塗料を
   発熱体表面に塗布し、次いで４００℃以下で一次焼付後
   、５００℃以上で二次焼付塗着することを特徴とする遠
   赤外線放射素子の製造法。