JPS6161391A - Infrared heater - Google Patents

Infrared heater

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Publication number
JPS6161391A
JPS6161391A JP18182184A JP18182184A JPS6161391A JP S6161391 A JPS6161391 A JP S6161391A JP 18182184 A JP18182184 A JP 18182184A JP 18182184 A JP18182184 A JP 18182184A JP S6161391 A JPS6161391 A JP S6161391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater element
heater
chromium
aluminum
infrared
Prior art date
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Pending
Application number
JP18182184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
糸山 勝
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6161391A publication Critical patent/JPS6161391A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は赤外線ヒータに関する。[Detailed description of the invention] [Technical field of invention] The present invention relates to an infrared heater.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

電気ストーブに用いられる赤外線ヒータは、コイル状の
ヒータエレメント七石英管の内部に挿入して設けた構成
のもので、ヒータエレメントに通電して発熱させるとと
もに、石英管がヒータエレメントに加熱されて赤外線上
発生して放射するものである。
Infrared heaters used in electric stoves have a coil-shaped heater element inserted inside a quartz tube.Electricity is applied to the heater element to generate heat, and the quartz tube is heated by the heater element and emits infrared rays. It is generated and radiates from above.

この赤外線ヒータにおいて、赤外線を多く出すためには
ヒータエレメントの温度を高める必要がある。このため
には、コイル状をなすヒータエレメントの各巻回部を相
互に密着させて密着巻キに形成して、ヒータニレメン)
k高温度にして使用している。
In this infrared heater, in order to emit a large amount of infrared rays, it is necessary to increase the temperature of the heater element. For this purpose, each winding part of the heater element in the form of a coil is brought into close contact with each other to form a tight winding.
I am using it at a high temperature.

また、赤外線ヒータに対しては、特に縦置き型として使
用することが要求されている。すなわち、赤外線電気ヒ
ータは一般にヒータエレメントを水平に配置した横置き
盤として使用しているが、この場合にはヒータエレメン
トによる放熱が人間の身長の方向に沿って行なわれない
ので、効率的な暖房が行なえない。これに対してヒータ
エレメント金上下方向に配置した縦置き型にすれば、ヒ
ータエレメントによる放熱を人間の身長の方向に渋った
方向で行なうので、合理的で効率の良い暖房を行なえる
。この場合には、ヒータエレメントが自重によりだれを
生じてついには短絡し断線などの事故が発生することが
あるので、この事故を防止することが必要である。この
ためには、ヒータエレメントfッチがOの場合で、しか
もコイル自重により押しつけられても短絡を生じないよ
うにすることが要求される。
Furthermore, infrared heaters are particularly required to be used as vertically mounted heaters. In other words, infrared electric heaters are generally used as horizontal panels with heater elements arranged horizontally, but in this case, the heat dissipation by the heater elements is not carried out along the direction of a person's height, making it difficult to provide efficient heating. I can't do it. On the other hand, if the heater element is arranged vertically in the vertical direction, the heat radiated by the heater element is carried out in the direction of the human height, so that rational and efficient heating can be performed. In this case, the heater element may sag due to its own weight, resulting in an accident such as a short circuit and disconnection, so it is necessary to prevent this accident. For this purpose, it is required that short circuits do not occur even when the heater element f is at O and is pressed by the coil's own weight.

しかして、このような要求に応えてコイルを密着巻きに
形成しても短絡しないためには、ヒータエレメントのコ
イルの各巻回部が密着した状態で相互に電気的な絶縁全
確保できることが必要である。もし、コイルの各巻回部
間の絶縁が悪い場合には、各巻回部間で短絡現象を起し
て破損事故が発生するので、ヒータエレメントを密着巻
きに形成することが困難である。
However, in order to avoid short circuits even when the coils are tightly wound in response to these demands, it is necessary to ensure complete electrical insulation from each other while each winding part of the heater element coil is tightly wound. be. If the insulation between the windings of the coil is poor, short circuits may occur between the windings and damage may occur, making it difficult to form the heater element in a tightly wound manner.

従来、赤外線ヒータにおいてはニッケルークロム合金の
線材からなるヒータエレメントt=用いている。この場
合には、二、ケル−クロムからなる線材に酸化処理を施
して線材表面に酸化被膜を生成し、ヒータエレメントの
各巻回部間の絶縁をするようにしている。しかしながら
、ニッケルークロム合金の酸化被膜は絶縁特性が小さい
ことに加えて剥離し易いという欠点があり、ヒータエレ
メントの各巻回部間の絶縁を確実且つ安定して確保する
ことができない。このため、従来はヒータエレメントの
コイルヲ密着巻きに形成して使用することが困難であシ
、赤外線ヒータにおける赤外線放射量の増大を図ること
および赤外線ヒータを縦置き型にして使用するという要
求を実現することができなかりた。
Conventionally, an infrared heater uses a heater element t made of a nickel-chromium alloy wire. In this case, the wire made of 2.Kel-chromium is oxidized to form an oxide film on the surface of the wire to insulate each winding portion of the heater element. However, the oxidized film of the nickel-chromium alloy has the drawback that it has poor insulation properties and is easily peeled off, making it impossible to ensure reliable and stable insulation between each winding portion of the heater element. For this reason, it has traditionally been difficult to form the coil of the heater element in a tightly wound manner, and we have realized the need to increase the amount of infrared radiation in the infrared heater and to use the infrared heater in a vertical position. I couldn't do it.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、暖房性能
を六曜的に向上できる縦置き型にすることが可能であり
、また赤外線放射量の増大化を図ることができる赤外線
ヒータを提供することを目的とするものである。
The present invention has been made based on the above circumstances, and provides an infrared heater that can be installed vertically and can dramatically improve heating performance, and can increase the amount of infrared radiation. The purpose is to

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の赤外線ヒータは、表面酸化物を有するクロム−
アルミニウム−鉄合金からなるコイル状のヒータエレメ
ントと、とのヒータエレメントを挿入する石英管とを備
えたことを特徴とするものである。ヒータエレメントを
形成するクロム−アルミニウム−鉄合金は、好ましくは
成分比t−重i%でクロム10〜30%−アルミニウム
1〜12%とする。すなわち、クロム−アルミニウム−
鉄合金は表面に強固で絶縁特性に優れたアルミニウム酸
化物を主とした被膜の生成をするもので、これによりヒ
ータエレメントのコイルの各巻回部間の電気的絶縁全確
保できるため、ヒータエレメントを密着巻きして使用で
きるものである。この酸化膜はα−At203が主体で
緻密に形成されているがチタン金添加した場合、α−A
t203中にTiがAt2TiO5として存在しα−A
t203被膜を一層緻密している。又、TlとZr f
複合添加した場合、Ti及びZrが複合的に内部酸化を
起し、表面酸化層と母金属との中間に内部酸化層を形成
し表面酸化層の密着性を向上させる。この際、zrと同
様の働きtする元素として、Hf 、 Y 、 Ce 
、 La等がおる。
The infrared heater of the present invention has a chromium-containing surface oxide.
It is characterized by comprising a coil-shaped heater element made of an aluminum-iron alloy, and a quartz tube into which the heater element is inserted. The chromium-aluminum-iron alloy forming the heater element preferably has a composition ratio of 10 to 30% chromium and 1 to 12% aluminum in terms of t-weight i%. That is, chromium-aluminum-
Iron alloys form a film on the surface that is mainly made of aluminum oxide, which is strong and has excellent insulating properties.This ensures complete electrical insulation between each winding of the heater element coil. It can be used by tightly wrapping it. This oxide film is densely formed mainly of α-At203, but when titanium and gold are added, α-A
Ti exists as At2TiO5 in t203 and α-A
The t203 coating is made even more dense. Also, Tl and Zr f
When added in combination, Ti and Zr cause internal oxidation in a composite manner, forming an internal oxidation layer between the surface oxidation layer and the base metal, thereby improving the adhesion of the surface oxidation layer. At this time, Hf, Y, Ce are elements that have the same function as zr.
, La et al.

添加量としては、加工性を確保する為、以上述べた添加
元素(Ti 、Zr 、Hf 、Y、Ce 、La)は
一種又は二種以上で2重量%以下更には0.1〜1.5
重量%が好ましい。又、酸化層の厚さとしては、厚すぎ
ると剥離しやすく、−力落すぎると絶縁性が得られにく
くなる為、10〜70μm更には20〜40μmが好ま
しい。
In order to ensure workability, one or more of the above-mentioned additive elements (Ti, Zr, Hf, Y, Ce, La) should be added in an amount of 2% by weight or less, and further 0.1 to 1.5%.
Weight percent is preferred. The thickness of the oxide layer is preferably 10 to 70 μm, more preferably 20 to 40 μm, because if it is too thick, it will easily peel off, and if it is too weak, it will be difficult to obtain insulation.

ところで以上述べた緻密な酸化膜は高温酸化処理によジ
得られることができる。その条件は、大気中又は湿潤水
素中1100℃〜1350℃で0.5時間以上(工業的
には1〜5時間が好ましい。)で酸化するものである。
By the way, the dense oxide film described above can be obtained by high-temperature oxidation treatment. The conditions are such that oxidation is carried out at 1100° C. to 1350° C. in the air or in wet hydrogen for 0.5 hours or more (industrially, 1 to 5 hours is preferred).

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を図面で示す一実施例について説明する。 An embodiment of the present invention illustrated in the drawings will be described below.

図面は本発明の一実施例である縦置き型の赤外線ヒータ
を示している。図中1はコイル状をなすヒータエレメン
ト、2はヒータエレメント1を挿入した石英管、3はヒ
ータエレメント1の両端に接続した端子、4は石英管2
の両端開口全閉塞して端子3を取付けた閉塞材である。
The drawing shows a vertical infrared heater that is an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a coil-shaped heater element, 2 is a quartz tube into which the heater element 1 is inserted, 3 is a terminal connected to both ends of the heater element 1, and 4 is a quartz tube 2
This is a closure material in which the openings at both ends are completely closed and terminals 3 are attached.

ヒータエレメント1は、線材をコイル状に形成し、且つ
このコイルの各巻回部を相互に密着させて密着巻きとし
て形成したものである0ヒータエレメント1を形成する
線材はクロム−アルミニウム−鉄合金からなるもので、
且つこの線材は酸化処理により表面に酸化アルミ、ニウ
ム(ht2o3) k主体とする被膜が形成されている
Oこのクロム−アルミニウム−鉄合金は、酸化雰囲気中
での耐敢化性が優れているという特徴を有するものであ
る。この合金においてまずクロムは高温における耐酸化
性と充分なる耐食性を持たせるために必要、な成分であ
り、10q6未満であると高温において異状酸化が起り
易く耐酸化性が不足し、30チを越えると加工性が劣化
し高温にて長時間使用されると硬くもろくなるのでこの
範囲とする。゛アルミニウムは、クロムと同じように高
温における耐酸化、耐腐食性を保持するために必要な成
分であると同時に、高温に加熱された場合、表面に良好
なる酸化膜を生成するために必要でおり、1%未満では
前記の効果があられれず、12チ七越えると加工性が劣
化するのでこの範囲とする。なお加工金゛容易にするた
めにはアルミニウムは8−以下が望ましい。シリコン、
マ:/ 7!/ 7等の脱酸材及び合金溶解中に含まれ
る不純物は重量%で2チ以下であれば良い。このため、
合金の成分比はクロム10〜30%、アルミニウム1〜
12%、残部鉄、好しくけクロム15〜25%、ノ゛ノ
Vミニウム3〜8%残部鉄とする。クロム−アルミニウ
ム−鉄合金を酸化処理すると、合金表面にα−酸化アル
ミニウムを主体とする被膜を生成する。この被膜は、高
温下でも優れた絶縁特性全発揮し、また付着力が大きく
容易に剥離することがないものである。
The heater element 1 is formed by forming a wire into a coil shape, and each winding portion of the coil is tightly wound to form a tightly wound structure.The wire forming the heater element 1 is made of a chromium-aluminum-iron alloy. As such,
In addition, this wire has been subjected to oxidation treatment to form a coating mainly composed of aluminum oxide (HT2O3).This chromium-aluminum-iron alloy is said to have excellent resistance to aging in an oxidizing atmosphere. It has characteristics. In this alloy, chromium is a necessary component to provide oxidation resistance and sufficient corrosion resistance at high temperatures.If it is less than 10q6, abnormal oxidation easily occurs at high temperatures and oxidation resistance is insufficient, and if it exceeds 30q6 It is set in this range because it deteriorates workability and becomes hard and brittle when used at high temperatures for a long time. ``Aluminum, like chromium, is a necessary component to maintain oxidation and corrosion resistance at high temperatures, and at the same time, it is necessary to generate a good oxide film on the surface when heated to high temperatures. If the content is less than 1%, the above effect cannot be obtained, and if it exceeds 12%, the workability deteriorates, so this range is set. In order to facilitate machining, it is desirable that the aluminum be 8 or less. silicon,
Ma: / 7! The impurities contained in the deoxidizing material such as /7 and the alloy melt may be 2% or less by weight. For this reason,
The composition ratio of the alloy is 10 to 30% chromium and 1 to 30% aluminum.
12% balance iron, preferably chromium 15-25%, and 3-8% non-V aluminum balance iron. When a chromium-aluminum-iron alloy is oxidized, a film mainly composed of α-aluminum oxide is formed on the alloy surface. This coating exhibits excellent insulating properties even at high temperatures, and has strong adhesion and does not peel off easily.

従って、クロム−アルミニウム−鉄合金の線材からなる
ヒータエレメント1は、アルミニウム酸化被膜によυコ
イルの各巻回部間の絶縁を確実且つ安定して確保できる
ので、コイルの各巻回部を密着させた密着巻きにして形
成することができる。
Therefore, the heater element 1 made of a chromium-aluminum-iron alloy wire can securely and stably insulate each winding part of the υ coil by the aluminum oxide film, so that each winding part of the coil can be brought into close contact with each other. It can be formed by tightly wrapping it.

このように構成した赤外線ヒータは、コイル状のヒータ
エレメントl’を密着巻きにして形成しているので、図
面で示すようにヒータエレメントlを上下方向に配置し
て縦置き型として使用できる。これによりヒータニレメ
ントノは人間の身長方向に溢って熱を放射して、合理的
で効率の良い暖房を行なえる。この場合、ヒータエレメ
ント1は密着巻きに形成しであるので、自重によりだれ
て変形することが少ない。
Since the infrared heater configured in this manner is formed by tightly winding the coil-shaped heater element l', it can be used as a vertical type by arranging the heater element l in the vertical direction as shown in the drawing. This allows the heater to radiate heat in the direction of a person's height, allowing for rational and efficient heating. In this case, since the heater element 1 is tightly wound, it is less likely to sag and deform due to its own weight.

また、ヒータエレメント1は密着巻きにして形成しであ
るので、エレメント温度を高くすることができる。これ
によりヒータエレメント1が石英管2を高温で加熱し、
石英管2が多くの放射滋を放射することができる。
Further, since the heater element 1 is formed by tightly wound, the element temperature can be increased. As a result, the heater element 1 heats the quartz tube 2 at a high temperature,
The quartz tube 2 can emit a lot of radiation.

サラに、ヒータエレメント1の各巻回部間は前記したよ
うに確実且つ安定して絶ffl’t−確保・できるので
、ヒータエレメント1を密着巻きの状態で長期にわた9
短絡事故を起すことなく安全に使用、できる。
Since the space between each winding portion of the heater element 1 can be reliably and stably ensured as described above, the heater element 1 can be kept tightly wound for a long period of time.
Can be used safely without causing short circuit accidents.

さらにまた、ヒータエレメント1t″密着巻きすること
により、ヒータエレメント1には従来に比して大径の線
材を使用することができる。
Furthermore, by closely winding the heater element 1t'', it is possible to use a wire rod with a larger diameter than that of the conventional heater element 1.

このため、ヒータエレメント1の寿命ヲ高めることがで
きる。
Therefore, the lifespan of the heater element 1 can be increased.

なお、前述した実施例では赤外線ヒータを縦置き型で使
用する場合について述べたが、赤外線ヒータを横置き型
として使用することができる。この場合には、多くの赤
外線を放射するヒータを得ることができる。
In the above-described embodiments, the case where the infrared heater is used vertically is described, but the infrared heater can also be used horizontally. In this case, a heater that emits a large amount of infrared rays can be obtained.

ここで本発明の酸化膜の特性について述べる。Here, the characteristics of the oxide film of the present invention will be described.

第1表は本発明の実施例及び比較例に関して、生成酸化
被膜の電気抵抗特性及び耐剥離性を記載したものである
。この際電気抵抗は、電圧計と微少電流計とを用いて抵
抗を測定したものであり、耐剥離性は、サンドブラスト
後の酸化膜剥離を測定したものである。
Table 1 describes the electrical resistance characteristics and peeling resistance of the produced oxide films for Examples and Comparative Examples of the present invention. At this time, the electrical resistance was measured using a voltmeter and a microammeter, and the peeling resistance was measured by peeling off the oxide film after sandblasting.

第1表から明らかな如く、比較例(1)及び(2)では
、良好な酸化膜が得られず、赤外線ヒータとして密着巻
きができない。これに対して、実施例(1)〜(4)は
電気犯縁性及び密着性が良好で緻密な酸化膜が得られ、
密着巻きが可能となった。
As is clear from Table 1, in Comparative Examples (1) and (2), a good oxide film could not be obtained and tight winding could not be achieved as an infrared heater. On the other hand, in Examples (1) to (4), a dense oxide film with good electrical resistance and adhesion was obtained;
Tight winding is now possible.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明の赤外線ヒータは、縦置き型
として使用が可能で暖房特性を大幅に向上でき、また赤
外線の放射量の増大を図ることができる。
As explained above, the infrared heater of the present invention can be used as a vertical type, and can significantly improve heating characteristics and increase the amount of infrared radiation.

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

図面は本発明の赤外線と−タの一実施例を示す縦断面図
である。 1・・・ヒータエレメント、2・・・石英管。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図
The drawing is a longitudinal cross-sectional view showing an embodiment of the infrared rays and infrared rays of the present invention. 1... Heater element, 2... Quartz tube. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)表面酸化膜を有するクロム−アルミニウム−鉄合
金からなるコイル状のヒータエレメントと、このヒータ
エレメントを挿入する石英管とを具備することを特徴と
する赤外線ヒータ。
(1) An infrared heater comprising a coiled heater element made of a chromium-aluminum-iron alloy having a surface oxide film and a quartz tube into which the heater element is inserted.
(2)クロム−アルミニウム−鉄合金は、成分比がクロ
ム10〜30%、アルミニウム1〜12%残部実質的に
鉄である特許請求の範囲第1項に記載の赤外線ヒータ。
(2) The infrared heater according to claim 1, wherein the chromium-aluminum-iron alloy has a component ratio of 10 to 30% chromium, 1 to 12% aluminum, and the remainder substantially iron.
(3)クロム−アルミニウム−鉄合金はチタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、イットリウム、セリウム、ランタ
ンの何れか一種又は二種以上を2重量%以下含有したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の赤外線ヒ
ータ。
(3) Claim 2, characterized in that the chromium-aluminum-iron alloy contains 2% by weight or less of any one or more of titanium, zirconium, hafnium, yttrium, cerium, and lanthanum. infrared heater.
(4)ヒータエレメントは密着巻きに形成したものであ
る特許請求の範囲第1項ないし第3項に記載の赤外線ヒ
ータ。
(4) The infrared heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the heater element is formed in a tightly wound manner.
(5)ヒータエレメントは上下方向に配置したものであ
る特許請求の範囲第1項ないし第4項いずれかに記載の
赤外線ヒータ。
(5) The infrared heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the heater elements are arranged vertically.
(6)表面酸化膜の厚さは10〜70μmである特許請
求の範囲第1項ないし第5項いずれかに記載の赤外線ヒ
ータ。
(6) The infrared heater according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness of the surface oxide film is 10 to 70 μm.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016527671A (en) * 2013-06-26 2016-09-08 ネステク ソシエテ アノニム Volume heating device for beverage or food preparation machine

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