JPS6113353B2 - - Google Patents

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JPS6113353B2
JPS6113353B2 JP53094755A JP9475578A JPS6113353B2 JP S6113353 B2 JPS6113353 B2 JP S6113353B2 JP 53094755 A JP53094755 A JP 53094755A JP 9475578 A JP9475578 A JP 9475578A JP S6113353 B2 JPS6113353 B2 JP S6113353B2
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JP
Japan
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layer
radiation
base layer
infrared
heat radiator
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JP53094755A
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Japanese (ja)
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JPS5521851A (en
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Akio Mitomo
Junichi Karashima
Minoru Yonago
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Hitachi Netsu Kigu KK
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Hitachi Netsu Kigu KK
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は塗料の乾燥焼付、食品の保温および暖
房などに使用される赤外線放射装置に関するもの
である。一般に塗料および食品を構成している有
機質と無機質は、4〜50μにおいて温度に関係な
く構成分子の固有振動をしているので、その固有
振動と同一振動を有する赤外線を照射すれば、共
振現象を起して激しく分子振動を発生する。 上記分子振動による分子の摩擦により前記構成
分子は自己加熱を生ずるため、塗料の乾燥焼付お
よび食品の保温が可能となるばかりでなく、これ
と同一原理により暖房も可能であることは周知の
とおりである。したがつて上記のような赤外線放
射装置は0.75〜50μの赤外線領域、特に4〜50μ
の遠赤外線領域の赤外線を効率よく放射すること
が好ましい。 従来のこの種の赤外線放射装置としては、
ZrO2,Al2O3などのセラミツク粉体を溶射法によ
り、金属からなる熱放射体表面にライニングし
た、いわゆる溶射ヒータおよび赤外線ランプがあ
る。 上記赤外線ランプは0.75〜3μの近赤外線領域
では放射率が優れている反面、4〜50μの遠赤外
線領域では放射率が著しく低下するため、塗料の
乾燥、食品の保温および暖房などには不適当であ
るばかりでなく、耐衝撃性および寿命の面で劣る
欠点がある。 また前記セラミツクをライニングした溶射ヒー
タは機械的衝撃性、寿命および8〜50μにおける
放射率が良好である反面、0.75〜8μにおける放
射率が劣る欠点がある。 公知のブランクの分光放射エネルギー分布特性
から明らかなように、放射装置の使用温度300〜
700℃における分光放射エネルギーは0.75〜8μ
の領域、特に3〜8μの領域において大きいの
で、この領域の放射率の小さい前記溶射ヒータは
放射装置として不適格である。 本発明は上記にかんがみ放射特性の優れた赤外
線放射装置を提供することを目的とするもので、
熱放射体の表面に形成した下地層上に、FeO・
Fe2O3を少なくとも50%以上含有する天然の磁鉄
鉱粉末を少なくとも5%以上含有するセラミツク
粉体を溶着して放射層を形成したことを特徴とす
るものである。 以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 第1図において、1は金属からなる熱放射体、
例えば鉄、ステンレスなどで作られたパイプ、2
は熱放射体1内に充てんされた耐熱絶縁性充てん
材例えばMgOである。3は前記充てん材2中に
埋設された線状発熱体、4は発熱体3に接続され
たターミナル、5は発熱体3の両端をシールする
気密材である。 6は熱放射体1の表面をアルミナ、炭化ケイ素
などのブラスト材によりブラスト処理した後、
Ni−CrあるいはNi−Alなどの金属をプラズマ溶
射法により50〜100μの厚さにライニングして形
成された下地層、7はFeO・Fe2O3を少なくとも
50%以上含有する天然の磁鉄鉱粉末を少なくとも
5%以上含有するセラミツク粉体をプラズマ溶射
法により、前記下地層6上30〜100μの厚さにラ
イニングして形成された放射層である。 上記のように熱放射体1をブラスト処理するの
は、熱放射体表面の酸化物および汚れを除去し、
かつ表面粗化することにより、表面エネルギーを
大きくして熱放射体1と下地層6の密着性を向上
させるためである。 また下地層6をライニングする理由は、この種
の赤外線放射装置が300〜800℃の表面温度で使用
され、その放射層7が熱放射体1の線膨張率と異
なるため、ヒートサイクルの使用により剥離およ
びクラツクを生ずる恐れがあるので、熱放射体1
と放射層7の間に熱衝撃層を設ける必要があるか
らである。 Ni−CrおよびNi−Alなどの金属は鉄およびス
テンレス製熱放射体1との密着性および耐酸化性
に優れ、かつ溶射ライニングにより形成した下地
層6は多孔質で表面積が大きいから、放射層7を
形成するために都合がよいことは周知のことであ
る。したがつてNi−CrおよびNi−Alなどの下地
層6は熱放射体1と放射層7との密着強度を高め
ヒートサイクルをうるために設けられる。 上記放射層7を組成するFeO.Fe2O3を主成分
とする天然の磁鉄鉱粉体は下記の表に示すような
成分からなることから、本発明において天然の磁
鉄鉱粉末中のFeO・Fe2O3含有量を少なくとも50
%以上に限定した理由であり、更に溶射性すなわ
ち各成分が固溶状態でかつ丸状の粉体になつてい
ることから人工の粉砕して各成分を混合してなる
セラミツク粉に比較して溶射時の粉体の流動性と
溶射形成してなる放射層皮膜の均一性が格段に優
れ、放射層および耐ヒートサイクル性に優れてい
る。 また上記のようにFeO.Fe2O3を主成分とする
磁鉄鉱は単独に使用してもよいが、これとZrO2.
SiO2あるいはZrO2あるいはAl2O3との混合物を使
用すれば、溶射性、放射性および耐ヒートサイク
ル特性などの向上することが判明した。
The present invention relates to an infrared radiation device used for drying and baking paint, keeping food warm, heating, and the like. In general, organic and inorganic substances that make up paints and foods have natural vibrations of their constituent molecules at a temperature of 4 to 50μ, regardless of temperature, so if you irradiate them with infrared rays that have the same vibration as their natural vibrations, you can eliminate the resonance phenomenon. and generate violent molecular vibrations. It is well known that the constituent molecules generate self-heating due to the friction of the molecules caused by the molecular vibrations, which not only makes it possible to dry and bake paints and keep food warm, but also to heat the room using the same principle. be. Therefore, the above-mentioned infrared emitting device is suitable for use in the infrared region of 0.75 to 50μ, especially in the range of 4 to 50μ.
It is preferable to efficiently radiate infrared rays in the far infrared region. Conventional infrared radiation devices of this type include:
There are so-called thermal spray heaters and infrared lamps in which the surface of a metal heat radiator is lined with ceramic powder such as ZrO 2 or Al 2 O 3 by thermal spraying. While the above infrared lamps have excellent emissivity in the near-infrared region of 0.75 to 3μ, their emissivity drops significantly in the far-infrared region of 4 to 50μ, making them unsuitable for drying paint, keeping food warm, heating, etc. Not only that, but they also have the disadvantage of being inferior in terms of impact resistance and lifespan. Further, although the ceramic-lined thermal spray heater has good mechanical impact resistance, service life, and emissivity in the range of 8 to 50μ, it has the disadvantage of poor emissivity in the range of 0.75 to 8μ. As is clear from the spectral radiant energy distribution characteristics of known blanks, the operating temperature of the radiator is 300~
Spectral radiant energy at 700℃ is 0.75~8μ
, especially in the 3-8 μm range, the thermal spray heater with low emissivity in this range is unsuitable as a radiating device. In view of the above, the present invention aims to provide an infrared radiation device with excellent radiation characteristics.
On the base layer formed on the surface of the heat radiator, FeO
The radiation layer is formed by welding ceramic powder containing at least 5% of natural magnetite powder containing at least 50% of Fe 2 O 3 . Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a heat radiator made of metal;
For example, pipes made of iron, stainless steel, etc.
is a heat-resistant insulating filler, such as MgO, filled in the heat radiator 1. 3 is a linear heating element embedded in the filling material 2, 4 is a terminal connected to the heating element 3, and 5 is an airtight material for sealing both ends of the heating element 3. 6, after blasting the surface of the heat radiator 1 with a blasting material such as alumina or silicon carbide,
The base layer 7 is formed by lining a metal such as Ni-Cr or Ni-Al to a thickness of 50 to 100 μ by plasma spraying, and 7 is a layer containing at least FeO/Fe 2 O 3 .
The radiation layer is formed by lining the base layer 6 to a thickness of 30 to 100 microns by plasma spraying with ceramic powder containing at least 5% of natural magnetite powder. The purpose of blasting the heat radiator 1 as described above is to remove oxides and dirt on the surface of the heat radiator,
In addition, by roughening the surface, the surface energy is increased and the adhesion between the heat radiator 1 and the base layer 6 is improved. The reason for lining the base layer 6 is that this type of infrared radiating device is used at a surface temperature of 300 to 800°C, and the radiation layer 7 has a linear expansion coefficient different from that of the thermal radiator 1. Heat radiator 1 may cause peeling and cracking.
This is because it is necessary to provide a thermal shock layer between the radiation layer 7 and the radiation layer 7. Metals such as Ni-Cr and Ni-Al have excellent adhesion and oxidation resistance with the heat radiator 1 made of iron and stainless steel, and the base layer 6 formed by thermal spray lining is porous and has a large surface area, so the radiation layer It is well known that it is convenient to form 7. Therefore, the base layer 6 such as Ni--Cr or Ni--Al is provided in order to increase the adhesion strength between the heat radiator 1 and the radiation layer 7 and to obtain a heat cycle. Since the natural magnetite powder mainly composed of FeO.Fe 2 O 3 that composes the radiation layer 7 consists of the components shown in the table below, in the present invention, FeO.Fe 2 in the natural magnetite powder is O3 content at least 50
% or more, and because it has thermal sprayability, that is, each component is in a solid solution state and is a round powder, compared to ceramic powder made by artificially pulverizing and mixing each component. The fluidity of the powder during thermal spraying and the uniformity of the radiation layer coating formed by thermal spraying are extremely excellent, and the radiation layer and heat cycle resistance are excellent. Also, as mentioned above, magnetite whose main component is FeO.Fe 2 O 3 may be used alone, but it can also be used with ZrO 2 .
It has been found that the use of SiO 2 or a mixture with ZrO 2 or Al 2 O 3 improves thermal sprayability, radiation properties, heat cycle resistance, etc.

【表】 本実施例において天然の磁鉄鉱粉末を5%(重
量比)以上に限定した理由は次のとおりである。 例えばAl2O3にFeO.Fe2O3を主成分とする天然
の磁鉄鉱粉末の配合割合を変えて放射層をライニ
ングし、そのときの全放射エネルギーを測定した
結果は第5図に示すとおりである。この図から
FeO.Fe2O3を主成分とする天然の磁鉄鉱粉末の
含有量5%以上であると、特性上問題がないこと
は明白であるからである。 また本実施例ではシーズヒータの表面に設けた
下地層6上に天然の磁鉄鉱粉末を含有する放射層
をプラズマ溶射法により溶着して放射層7を形成
したがそのプラズマ溶射法に限定されるものでは
ない。さらに前記天然の磁鉄鉱に粘土などを混合
して焼成し、陶磁器化した放射層を形成しても同
様な効果をうることができる。 次に本発明の実験例について説明する。 実験例 直径12mm、長さ500mmのSUSシーズヒータ
(100V、600W)の表面を40メツシユのSiCにより
ブラスト処理を施した後、200〜325メツシユの
Ni−Cr粉末をプラズマ溶射により0.05〜0.01mmの
厚さにライニングして下地層を形成した。 ついでその下地層上に100〜200メツシユの
FeO.Fe2O3を主成分とする天然の磁鉄鉱粉末プ
ラズマ溶射法により0.05〜0.07mmの厚さにライニ
ングして放射層を形成した。 実験例 実験例と同一シーズヒータに同様にブラスト
処理を施し、かつ下地層のライニングした後に、
100〜300メツシユの粒度を有するZrO2,SiO2
FeO.Fe2O3を主成分とする天然の磁鉄鉱粉末を
等量の割合で混合し、プラズマ溶射法によりライ
ニングして放射層を形成した。 実験例 実験例と同一シーズヒータに同様にブラスト
処理を施し、かつ下地層をライニングした後に、
100〜300メツシユの粒度を有するAl2O3とFeO.
Fe2O3を主成分とする天然の磁鉄鉱粉末を1:3
の割合に混合し、プラズマ溶射法によりライニン
グして放射層を形成した。 上記のような構成からなる赤外線放射装置に通
電し、赤外分光々度計により2.5〜50μの波長領
域の比放射エネルギーを測定した結果、第2図〜
第4図に示すような特性曲線がえられた。すなわ
ち実線はそれぞれ実験例〜の特性曲線を示
し、破線は各実験例に対応する従来例の特性曲線
をそれぞれ示す。これらの図より実験例の放射層
は従来例より優れた放射性特性を示すことが明白
である。 次に実験例〜について700℃および常温に
おける耐ヒートサイクルテストを行つた結果、
1000サイクル以上でも剥離およびクラツクは起ら
ず、寿命を延長させることができる。また放射層
は非常に硬いので、機械的衝撃により破損する恐
れは全くない。 以上説明したように、本発明によれば3〜50μ
の赤外線領域、特に8μまでの赤外線放射量は従
来例に比べて著しく多量であるから放射特性が優
秀である。また放射層と熱放射体との密着性が強
大であるので、耐ヒートサイクル特性を著しく向
上させることができる。さらに放射層の硬度が大
であるため、機械的衝撃にも十分耐えるから寿命
の延命をはかることができる。
[Table] The reason why the amount of natural magnetite powder was limited to 5% (weight ratio) or more in this example is as follows. For example, when the radiation layer was lined with Al 2 O 3 and FeO.By changing the blending ratio of natural magnetite powder whose main component is Fe 2 O 3 , the total radiant energy was measured, and the results are shown in Figure 5. It is. From this diagram
This is because it is clear that if the content of natural magnetite powder containing FeO.Fe 2 O 3 as a main component is 5% or more, there will be no problem in terms of properties. Further, in this embodiment, the radiation layer 7 was formed by welding the radiation layer containing natural magnetite powder onto the base layer 6 provided on the surface of the sheathed heater by the plasma spraying method, but the plasma spraying method is not limited to this method. isn't it. Furthermore, the same effect can be obtained by mixing the natural magnetite with clay or the like and firing the mixture to form a ceramic radiation layer. Next, an experimental example of the present invention will be explained. Experimental example After blasting the surface of a SUS sheathed heater (100V, 600W) with a diameter of 12 mm and a length of 500 mm with 40 mesh SiC,
A base layer was formed by lining Ni-Cr powder to a thickness of 0.05 to 0.01 mm by plasma spraying. Next, 100 to 200 mesh layers are applied to the base layer.
A radiation layer was formed by lining to a thickness of 0.05 to 0.07 mm using a natural magnetite powder plasma spraying method containing FeO.Fe 2 O 3 as the main component. Experimental example The same sheathed heater as in the experimental example was subjected to the same blasting treatment and after lining with the base layer,
ZrO 2 , SiO 2 with particle size of 100-300 mesh
Natural magnetite powder containing FeO.Fe 2 O 3 as the main component was mixed in equal proportions and lined by plasma spraying to form a radiation layer. Experimental example After applying the same blasting treatment to the same sheathed heater as in the experimental example and lining the base layer,
Al 2 O 3 and FeO with particle size of 100-300 mesh.
Natural magnetite powder whose main component is Fe 2 O 3 at 1:3
A radiation layer was formed by lining by plasma spraying. The infrared radiation device configured as above was energized and the specific radiation energy in the wavelength range of 2.5 to 50μ was measured using an infrared spectrophotometer.
A characteristic curve as shown in FIG. 4 was obtained. That is, the solid lines indicate the characteristic curves of the experimental examples, and the broken lines indicate the characteristic curves of the conventional example corresponding to each experimental example. From these figures, it is clear that the emissive layer of the experimental example exhibits better radioactivity characteristics than the conventional example. Next, as a result of a heat cycle test at 700℃ and room temperature for experimental example ~,
No peeling or cracking occurs even after 1000 cycles or more, extending the service life. Furthermore, since the emissive layer is very hard, there is no risk of it being damaged by mechanical impact. As explained above, according to the present invention, the
Since the amount of infrared radiation in the infrared region, especially up to 8 μm, is significantly larger than that of the conventional example, the radiation characteristics are excellent. Furthermore, since the adhesion between the radiation layer and the heat radiator is strong, the heat cycle resistance can be significantly improved. Furthermore, since the emissive layer has a high hardness, it can withstand mechanical shock sufficiently, thereby extending its life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の赤外線放射装置の一実施例を
示す一部切開断面図、第2図〜第4図は本発明の
実施例および従来例の比放射性エネルギー特性を
示す図、第5図は本発明の磁鉄鉱粉末含有量と全
放射エネルギー特性の関係を示す図である。 1……熱放射体、6……下地層、7……放射
層。
FIG. 1 is a partially cutaway cross-sectional view showing an embodiment of the infrared radiation device of the present invention, FIGS. 2 to 4 are diagrams showing specific radiant energy characteristics of the embodiment of the present invention and the conventional example, and FIG. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between magnetite powder content and total radiant energy characteristics of the present invention. 1... Heat radiator, 6... Base layer, 7... Radiation layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 内部に線状発熱体、耐熱絶縁充てん材を有
し、かつ金属からなる熱放射体の表面に下地層を
形成し、その下地層上にセラミツク粉体を溶着し
て放射層を形成してなる赤外線放射装置におい
て、前記放射層7をFeO・Fe2O3を少なくとも50
%以上含有する天然の磁鉄鉱粉末を少なくとも5
%以上含有するセラミツク粉体により形成したこ
とを特徴とする赤外線放射装置。
1 A base layer is formed on the surface of a heat radiator made of metal, which has a linear heating element and a heat-resistant insulating filler inside, and ceramic powder is welded on the base layer to form a radiation layer. In the infrared radiation device, the radiation layer 7 is made of at least 50% FeO.Fe 2 O 3 .
Natural magnetite powder containing at least 5%
An infrared radiation device characterized in that it is formed from ceramic powder containing % or more.
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JPS4922633A (en) * 1972-06-24 1974-02-28
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