JPS6052552B2 - 遠赤外線放射素子の製造法 - Google Patents
遠赤外線放射素子の製造法Info
- Publication number
- JPS6052552B2 JPS6052552B2 JP11534177A JP11534177A JPS6052552B2 JP S6052552 B2 JPS6052552 B2 JP S6052552B2 JP 11534177 A JP11534177 A JP 11534177A JP 11534177 A JP11534177 A JP 11534177A JP S6052552 B2 JPS6052552 B2 JP S6052552B2
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- thermal
- heat
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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。
として使用する遠赤外線放射素子の製造法に関する。
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
Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌ２ｍａｎｎの式Ｅ＝ＥσＰ但し
Ｅ：放射率、σ：定数、Ｔ：絶対温度からもわかるよう
に放射素子の表面温度とその放射率に比例する。
Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌ２ｍａｎｎの式Ｅ＝ＥσＰ但し
Ｅ：放射率、σ：定数、Ｔ：絶対温度からもわかるよう
に放射素子の表面温度とその放射率に比例する。
従つて、放射率の大きい物質を高温に保持すれば、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ヒータにより、効率よく加熱される
ためには、少なくとも次の３つを満す必要がある。
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ヒータにより、効率よく加熱される
ためには、少なくとも次の３つを満す必要がある。
１ 熱放射体から放射素子への熱伝導が良好なこと。
２ 放射物質の放射率が遠赤外線波長全領域にわたり大
きなこと。
きなこと。
３ 対流損失が小さく集光構造であること。
さらに、放射物質が容易に発熱体表面に形成でき、かつ
生産性の良い方法が得られることが必要である。一 −
−−ｕ−＾１゛ ＬＬ、ｌ曾一 ｉ↓ムｖｆ、、るも
のとしては、赤外線ランプ、石英管ヒータ、金属表面に
放射率大なるセラミックを溶射してなるいわゆるセラミ
ック溶射上−タ等がある。
生産性の良い方法が得られることが必要である。一 −
−−ｕ−＾１゛ ＬＬ、ｌ曾一 ｉ↓ムｖｆ、、るも
のとしては、赤外線ランプ、石英管ヒータ、金属表面に
放射率大なるセラミックを溶射してなるいわゆるセラミ
ック溶射上−タ等がある。
しかし赤外線ランプや石英管ヒータ等から放射される赤
外線は、ガラスや石英管が一種のフィルター的作用する
ため５μ以上の遠赤外線は放射されす熱エネルギーを十
分有効に活用できず、効率の悪い他に破損し易い欠点が
あつた。また、セラミック溶射ヒータは３〜５０μの波
長領域にわたつて放射率が大きく、有効な放射エネルギ
ーを十分利用できる長所がある反面、熱伝導率の小さい
セラミック層を０．１〜０、ゝ形成するため、放射層が
一種の断熱層的役割をすることにより、熱放射体と放射
層表面間に大きな温度勾配が生じ、強力な放射エネルギ
ーを放射するためには多くの入力エネルギーが必要にな
る他、溶射によつて形成されたセラミック放射層は、機
械的にもろく、金属の熱放射体との熱膨張率の差が大な
るための冷却サイクルで剥離し易い欠点があつた。本発
明は上記の欠点を補うためになされたもので、３〜５０
μの波長領域において放射率の大きな酸化物と金属の混
合粉体を溶射法により熱放射体表面にライニングせしめ
た後、高温の熱処理を施すことにより熱放射体から放射
層への熱伝導率を向上し、放射層を高温に保持できる他
にライニングした放射層の熱的、物理的、機械的強度に
優れ、長時間の冷却サイクルにおいてもクラックや剥離
がなく、かつ経済的に製造できる遠赤外線放射素子の製
造法を提供するものである。
外線は、ガラスや石英管が一種のフィルター的作用する
ため５μ以上の遠赤外線は放射されす熱エネルギーを十
分有効に活用できず、効率の悪い他に破損し易い欠点が
あつた。また、セラミック溶射ヒータは３〜５０μの波
長領域にわたつて放射率が大きく、有効な放射エネルギ
ーを十分利用できる長所がある反面、熱伝導率の小さい
セラミック層を０．１〜０、ゝ形成するため、放射層が
一種の断熱層的役割をすることにより、熱放射体と放射
層表面間に大きな温度勾配が生じ、強力な放射エネルギ
ーを放射するためには多くの入力エネルギーが必要にな
る他、溶射によつて形成されたセラミック放射層は、機
械的にもろく、金属の熱放射体との熱膨張率の差が大な
るための冷却サイクルで剥離し易い欠点があつた。本発
明は上記の欠点を補うためになされたもので、３〜５０
μの波長領域において放射率の大きな酸化物と金属の混
合粉体を溶射法により熱放射体表面にライニングせしめ
た後、高温の熱処理を施すことにより熱放射体から放射
層への熱伝導率を向上し、放射層を高温に保持できる他
にライニングした放射層の熱的、物理的、機械的強度に
優れ、長時間の冷却サイクルにおいてもクラックや剥離
がなく、かつ経済的に製造できる遠赤外線放射素子の製
造法を提供するものである。
以以本発明の実施例につき説明する。
すなわち本発明はＮｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ａ１などの
金属を溶射法例えば、フレーム溶射やプラズマ溶射によ
り被溶射金属表面にライニングするアンダーコート処理
と称する第１工程と、アンダーコートと同一の金属ある
いは異なつた金属と放射率大なる金属酸化物例えばＦｅ
２Ｏ３，ＭｎＯ２，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ｃｒ２Ｏ３
，ｚｒＯ２，ｃａＯなどの中から組合せた混合物を溶射
する第２工程および第２工程を完了した放射体を７００
〜１．１００℃で加熱処理する第３工程より製造される
ものである。第１工程のアンダーコート処理は、第２工
程の放射層と熱放射体との密着性を向上させる目的で行
うもので、Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｒ−になどの金属が適
しているが、特にこれらに限定するものではない。
金属を溶射法例えば、フレーム溶射やプラズマ溶射によ
り被溶射金属表面にライニングするアンダーコート処理
と称する第１工程と、アンダーコートと同一の金属ある
いは異なつた金属と放射率大なる金属酸化物例えばＦｅ
２Ｏ３，ＭｎＯ２，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ｃｒ２Ｏ３
，ｚｒＯ２，ｃａＯなどの中から組合せた混合物を溶射
する第２工程および第２工程を完了した放射体を７００
〜１．１００℃で加熱処理する第３工程より製造される
ものである。第１工程のアンダーコート処理は、第２工
程の放射層と熱放射体との密着性を向上させる目的で行
うもので、Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｒ−になどの金属が適
しているが、特にこれらに限定するものではない。
放射層から強力な赤外線を放射するためには、放射層を
高温に保つ必要があり、そのためには、金属の熱放射体
で発生した熱が放射層表面まで効果的に伝導するような
放射物質でなければならない。
高温に保つ必要があり、そのためには、金属の熱放射体
で発生した熱が放射層表面まで効果的に伝導するような
放射物質でなければならない。
しかし従来放射物質として使われているセラミツク類は
、放射率は大きいが熱伝導率が小さく一方、金属は熱伝
導率が大きい反面放射率が小さい性質を有している。ま
た放射層は金属の放射体と大きな膨張率の差があり、冷
熱サイクルによりクラツクや剥離が生じたり、機械的衝
撃に対してもろい欠点がある。本発明は、こうした上記
の欠点を除去するため、金属とセラミツクの混合粉を第
１工程の処理表面上に溶射法例えばプラズマ溶射により
放射層を形成する第２工程を行う。溶射により形成され
た金属とセラミツクとの混合体の．放射層はセラミツク
粒子間に金属粒子が入り込みセラミツク同志の密着性を
上げる動きをするため熱伝導が上がり放射層の機械的性
質が向上する他に、第１工程の表面層と強力に接着し、
膨張率が金属の熱放射体に近ずくため冷熱によるクラツ
ク．や剥離がなくなる。セラミツクと混合する金属とし
てはＮｉ−Ａｌ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ，ステ
ンレスなどの粉体で２００〜３００メツシユのものが適
している。特にＮｉ−Ｃｒ−ＡＩの金属は溶射時にＡ１
が発熱し、セラミツクや第１工程で処理したアンダー・
コート表面との密着性を上げる作用があり、本発明の適
用には適している。第２工程で溶射して形成した放射層
は、表面に金属が部分的に露出しているため、放射率を
低下させるので、第３工程で金属を酸化させる熱処理を
行う。
、放射率は大きいが熱伝導率が小さく一方、金属は熱伝
導率が大きい反面放射率が小さい性質を有している。ま
た放射層は金属の放射体と大きな膨張率の差があり、冷
熱サイクルによりクラツクや剥離が生じたり、機械的衝
撃に対してもろい欠点がある。本発明は、こうした上記
の欠点を除去するため、金属とセラミツクの混合粉を第
１工程の処理表面上に溶射法例えばプラズマ溶射により
放射層を形成する第２工程を行う。溶射により形成され
た金属とセラミツクとの混合体の．放射層はセラミツク
粒子間に金属粒子が入り込みセラミツク同志の密着性を
上げる動きをするため熱伝導が上がり放射層の機械的性
質が向上する他に、第１工程の表面層と強力に接着し、
膨張率が金属の熱放射体に近ずくため冷熱によるクラツ
ク．や剥離がなくなる。セラミツクと混合する金属とし
てはＮｉ−Ａｌ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ，ステ
ンレスなどの粉体で２００〜３００メツシユのものが適
している。特にＮｉ−Ｃｒ−ＡＩの金属は溶射時にＡ１
が発熱し、セラミツクや第１工程で処理したアンダー・
コート表面との密着性を上げる作用があり、本発明の適
用には適している。第２工程で溶射して形成した放射層
は、表面に金属が部分的に露出しているため、放射率を
低下させるので、第３工程で金属を酸化させる熱処理を
行う。
熱処理の条件は７００〜１，１００℃で、５〜１２紛行
うことにより、放射率はセラミツクと同等になる。熱処
理温度は７００℃未満では放射率向上に効果がなく、１
，１００℃以上では発熱体の耐熱限度を超えてしまい好
ましくない。以上のように、本発明は第１工程、第２工
程および第３工程によつて遠赤外線放射素子に要求され
る大きな放射率、優れた物理的、熱的、機械的易性質を
具備するものである。以下、本発明の実施例につき、図
面と）もに詳細に説明する。
うことにより、放射率はセラミツクと同等になる。熱処
理温度は７００℃未満では放射率向上に効果がなく、１
，１００℃以上では発熱体の耐熱限度を超えてしまい好
ましくない。以上のように、本発明は第１工程、第２工
程および第３工程によつて遠赤外線放射素子に要求され
る大きな放射率、優れた物理的、熱的、機械的易性質を
具備するものである。以下、本発明の実施例につき、図
面と）もに詳細に説明する。
実施例 １
第１図においてステンレスパイプの熱放射体１の中に両
端に電極ターミナル２を有する線状発熱体３を押通し、
耐熱絶縁性充填材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とシーズヒータ
の熱放射体表面をあらかじめアルミナのグリッドでブラ
スト処理後Ｎｉ−Ｃｒのアンダーコート６をプラズマ溶
射により施し、次にＮｉ−Ｃｒ−Ａ１金属粉３０ｗｔ％
、ＺｒＯ，６５Ｗｔ％ＣａＯ５Ｗｔ％から成る混合物を
プラズマ溶射により０．０５〜０．１５７１７７！の放
射層７を形成し試料１を得た。
端に電極ターミナル２を有する線状発熱体３を押通し、
耐熱絶縁性充填材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とシーズヒータ
の熱放射体表面をあらかじめアルミナのグリッドでブラ
スト処理後Ｎｉ−Ｃｒのアンダーコート６をプラズマ溶
射により施し、次にＮｉ−Ｃｒ−Ａ１金属粉３０ｗｔ％
、ＺｒＯ，６５Ｗｔ％ＣａＯ５Ｗｔ％から成る混合物を
プラズマ溶射により０．０５〜０．１５７１７７！の放
射層７を形成し試料１を得た。
実施例 ２
実施例１と同様のシーズヒータの表面をアルミナのグリ
ッドでプラスト処理後、Ｎｉ−Ｃｒのアンダーコートを
プラズマ溶射により施し、次にＮｉ一Ｃｒ−Ａ１金属粉
３０ｗｔ％，ＺｒＯ，６５Ｗｔ％，ＣａＯ５Ｗｔ％から
成る混合粉をプラズマ溶射により０．０５〜０．１５瓢
の放射層を形成させ、更に８５０℃２０ｒｒ１ｉｎの熱
処理を行い試料２を得た。
ッドでプラスト処理後、Ｎｉ−Ｃｒのアンダーコートを
プラズマ溶射により施し、次にＮｉ一Ｃｒ−Ａ１金属粉
３０ｗｔ％，ＺｒＯ，６５Ｗｔ％，ＣａＯ５Ｗｔ％から
成る混合粉をプラズマ溶射により０．０５〜０．１５瓢
の放射層を形成させ、更に８５０℃２０ｒｒ１ｉｎの熱
処理を行い試料２を得た。
実施例１，２で得た試料１と２および比較として従来例
の赤外線ランプについて、赤外分光々度計で比放射エネ
ルギーを測定した結果第２図を得た、第２図の結果から
、第３工程の熱処理を施していない実施例１は、施した
実施例２により劣ることから、本発明の製造法である第
１工程から第３工程までを組合せた場合にのみ優れた放
射素子が得られることが歴然とわかり、また従来例は５
ｐ以上の波長で赤外線をほとんど放射せず、遠赤外線加
熱には不適当であることがわかる。
の赤外線ランプについて、赤外分光々度計で比放射エネ
ルギーを測定した結果第２図を得た、第２図の結果から
、第３工程の熱処理を施していない実施例１は、施した
実施例２により劣ることから、本発明の製造法である第
１工程から第３工程までを組合せた場合にのみ優れた放
射素子が得られることが歴然とわかり、また従来例は５
ｐ以上の波長で赤外線をほとんど放射せず、遠赤外線加
熱には不適当であることがわかる。
さらに、本発明の製造法で得た放射素子は３〜５０μの
波長領域において平均放射率０．９と優れ室温と７００
℃の冷熱サイクル試験においても、従来のセラミツク溶
射ヒータの２倍以上の剥離強度を示す他に機械的衝撃に
対しても放射層の破損や剥離がなく寿命的には半永久的
に使用できる特徴を有する。
波長領域において平均放射率０．９と優れ室温と７００
℃の冷熱サイクル試験においても、従来のセラミツク溶
射ヒータの２倍以上の剥離強度を示す他に機械的衝撃に
対しても放射層の破損や剥離がなく寿命的には半永久的
に使用できる特徴を有する。
以上のように、本発明による製造法で得た放射素子は放
射率が大きく、熱的、物理的、機械的性質にも優れ、か
つ製造が容易であることから、優れた放射素子の製造法
であることが立証される。
射率が大きく、熱的、物理的、機械的性質にも優れ、か
つ製造が容易であることから、優れた放射素子の製造法
であることが立証される。
第１図はシーズヒータパイプ表面に放射物質を形成させ
た放射素子の一部切断面図、第２図は縦軸に比放射エネ
ルギー、横軸に波長をとつたときの実施例と従来例の特
性を示す。 １・・・・・・熱放射体、６・・・・・・アンダーコー
ト、７・・・・・・放射層。
た放射素子の一部切断面図、第２図は縦軸に比放射エネ
ルギー、横軸に波長をとつたときの実施例と従来例の特
性を示す。 １・・・・・・熱放射体、６・・・・・・アンダーコー
ト、７・・・・・・放射層。
Claims (1)
- １ 金属の熱放射体表面に、金属と放射率大なる放射物
質との混合物を溶射ライニングせしめた後、次いで溶射
層を７００〜１１００℃で加熱処理することを特徴とす
る遠赤外線放射素子の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11534177A JPS6052552B2 (ja) | 1977-09-26 | 1977-09-26 | 遠赤外線放射素子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11534177A JPS6052552B2 (ja) | 1977-09-26 | 1977-09-26 | 遠赤外線放射素子の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5449644A JPS5449644A (en) | 1979-04-19 |
| JPS6052552B2 true JPS6052552B2 (ja) | 1985-11-20 |
Family
ID=14660135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11534177A Expired JPS6052552B2 (ja) | 1977-09-26 | 1977-09-26 | 遠赤外線放射素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6052552B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111367U (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-27 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5719532A (en) * | 1980-07-09 | 1982-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electric heater |
| JPS57185692A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-15 | Hitachi Netsu Kigu Kk | Sheathed heater |
| JPS59207585A (ja) * | 1983-05-10 | 1984-11-24 | 松下電器産業株式会社 | 遠赤外線ヒ−タ |
| FR2796756B1 (fr) * | 1999-07-21 | 2001-09-28 | Aerospatiale Matra Missiles | Emetteur de rayonnement infrarouge en bande iii et materiau composite permettant l'emission d'un tel rayonnement |
-
1977
- 1977-09-26 JP JP11534177A patent/JPS6052552B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111367U (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5449644A (en) | 1979-04-19 |
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