JPS6188481A

JPS6188481A - 赤外線放射体

Info

Publication number: JPS6188481A
Application number: JP20884984A
Authority: JP
Inventors: 早川　哲夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-04
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1986-05-06

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、食品債白質、澱粉、セルローズ等策塗料、樹
脂、紙等の加熱乾燥又は熱加工用の赤外線放射体に関す
るものである。

赤外線放射体には次の事項が要求される。

１）、放射面の温度が高いこと。

放射体の放射するエネルギーは、その表面温度（給体温
度り４乗に比例する。故に表面温度が高い程放射エネル
ギーは犬となる。

２）、放射体はその表面の物質によって赤外線放射率が
異る。故に赤外線の広い波長範囲にわたって、放射率の
高い物質を撰択する必要がある。

３）、赤外線によって加熱される被加熱物には、それぞ
れ固有の赤外線吸収帯が存在する。

故に放射体は、被加熱物の吸収帯に相当した赤外線を放
射しなければならない。

４）、放射体は高温の使用に耐え、熱衝撃、加熱冷却の
繰返しに対して充分に耐えなければならない。

現在市販されている赤外線放射体には次のようなものが
ある。

１）、カラス球の中にタングステン・フィラメントを封
入した赤外線ラップ。第り図に示す。

図において、（１）・・・石英ガラス　　（２）・・・タングステン
フィラメント　　（３）・・・反射鏡（４）・・ステア
クイト板　　（５）・・・口金２）、ニクロム線をセラミックス材料に埋込んて表面に
赤外線放射物質を上塗りしたものを焼結したもの。第２
図にその外観を示す。

第３図は、第２図においてＡ断面を示す。

（６）・ニクロム線　　（７）・・・赤外線放射物質（
８）・・セラミックス材料　　（９）・リード線３）、
ステンレス等の金属管の表面に赤外線放射物質を溶着、
塗着したもの又は、赤外線放射セラミックスの焼結管の
中に電気絶縁物を介してニクロム線を封入したもの。

第４図に示す。図において、（１０）・・・ニクロム線　　（１１）・・・絶縁物（
１２）・・・金属管に放射物質を溶着したもの又はセラ
ミックス焼結管（１３）・・・碍子　　（１４）・・・リード線掛しな
がら此の様な放射体は種々の欠点を有している。此につ
いて次に説明する。

１）、赤外線ランプ此のフィラメントの温度は２５００”Ｋと高くその放射
する赤外線エネルギーは犬である。併しながらフィラメ
ントより放射された赤外線は石英カラスを通過するｔコ
めに、加熱に有効な４ｐｍ以玉の遠赤外線は全部ガラス
に吸収されて出てくるのは可視光線と共に近い近赤外線
のみである。

第５図に、赤外ランプに使用されている石英カラスの赤
外線透過率と波長について示す。図より明なごとく加熱
に必要な赤外線は２．５μｍと４μＩｎの間において極
めて少量である。

赤外線による加熱が有効なためには、放射体より出る赤
外線の波長域と被加熱物の赤外線吸収帯とが一致するこ
とが好ましい。

此を説明するために、次に被加熱物の赤外線吸収スペク
トル分布を第６図より第１１図に示す。

第６図・・・水　　第７図・・・蛋白質第８図・・・澱
粉　　第９図・・・セルローズ第１Ｏ図・・ウレタン系
塗料第１１図・・・フェノール樹脂以上より明なごとく、赤外線ランプにて被加熱物に吸収
される赤外線量は極めて少量でありそのエネルギー効率
は極めて低い。

２）、ニクロム線を埋込んだセラミック材料放射体。

此の放射体は表面温度が３００〜４００°Ｃの範囲にお
いて使用されるものであり波長の長い赤外線を放出し、
加熱効果が良し）。

併しながら、表面温度が低いために放射される赤外線エ
ネルギーは極めて少量である。

例えば、赤外ランプと比軸すると表面温度が３５０°Ｃ
（６２３°１＜）の場合において、（６２３／２５００
）４均１／２５９である。故に有効な加熱は期待できな
い。

３）、ステンレス管又はセラミックス焼結管にニクロム
線を封入したもの。

此の放射管は空気中において使用されるため管の放熱が
充分でなくその表面温度は、５００〜６００°Ｃである
。６００°Ｃ以上になると内部ニクロム線が過熱されて
急速に野面が短くなる。故に其の放射される赤外線のエ
ネルギーは充分ではない。

又、ステンレス等金属管の場合は赤外線放射のために表
面に溶着又は塗着される物質はセラミックスである。故
に金属とセラミックスの熱膨張係数には大きな差がある
ため、熱衝撃、加熱冷却の繰返しに対して次第に浮いて
遂に剥離するに到る。

一方、セラミックス焼結管の場合は熱衝撃に弱い外に機
械的衝撃に対しても極めて弱い欠点がある。

本発明は、現在発表されている赤外線放射体の種々の欠
点を除去し、極めて赤外線エネルギーの犬なる放射体を
提供するものである。

次に本発明の実施例を図面を使用して説明する。第１２
図にその構造を示す。

図において、（１５）は炭化珪素（ＳｉＣ）発熱体であり表面温度が
１７００°Ｃに耐え、雰囲気によっては１８００°Ｃで
も使用できる。本発明においては、表面温度１０００°
Ｃにて使用している。故に長期間の使用に耐えうる。又
曲げ強度は５００　ｋ％、／。

であり強固である。（１６）は表面に塗着した赤外線放
射物質である。此は、Ｆｅ２０ａ、Ｃｏ０１Ｃｒ２０３
、ＭｎＯ２、Ｓｉ　０２、ＭｇＯ等の金属酸化物セラミ
ックスであり、その耐熱温度は１５００°Ｃであり赤外
線放射率は赤外線波長２μｍ〜５０μｍの範囲にわたっ
て９０％以上である。

又耐水性、耐候性に優でいる。（１７）は端部であり電
気抵抗が小で殆ど発熱しない。（１８）は碍子、（１９
）は編組線によるリード線である。

次に第１３図に放射面を拡大して示す。

（２０）は発熱体である炭化硅素である。此は強固であ
るが多孔質である。故に其の表面に、赤外線放射物質で
あり極めて粒度の小い粒度分布は径が１μｍを中心に分
布している冷属酸化物セラミックス（２１）を３０〜４
０μｍの厚さに塗着している。此は粒径が小であるため
に、炭化硅素の空隙に浸入して其の空隙を充填すると共
にアンカー効果により強固に塗着すると共に雰囲気ガス
の浸入を防いでいる。

又炭化硅素、金属酸化物共にセラミックスであり、其の
熱膨張係数は近似しているので熱衝撃、加熱冷却サイク
ルに対しても強い。

次に第１４図に、第１３図に示した放射体の表面にさら
に珪酸ジルコニア又は酸化珪素の薄膜を施した例を示す
。

金属酸化物は微細であるが、まｔご微細な気孔は存在す
る。故にアルコールを溶剤とした珪酸ジルコニア、酸化
珪素を内部まで浸透させて完全に微孔を充填すると共に
表面を１〜２μｍの薄膜で被覆することにより、いかな
る雰囲気においても使用を可能としたものである。此の
薄膜は耐熱温度は１６５０°Ｃであり、耐候性、耐水性
、耐有機薬品性、耐摩耗性、電気絶縁性に優でいる。又
、炭化硅素、金属酸化物、薄膜共にセラミックスであり
其の熱膨張係数は近似しており熱衝撃、加熱冷却サイク
ルに対して強い。

次に、本発明の特徴、利点について次に述べる。

ｌ）、有効な赤外線エネルギーが極で大である。

黒体の赤外線の放射エネルギー分布は、プ°　ランクの
法則により積分することが出来る。

次；こ、各放射体の放射率分布曲線により実効放射エネ
ルギーを積算する。

第１５図に、現在発表されている放射体と本発明による
放射体について放射率分布を示す。図において、（２５）・・タングステン（赤外線ランプ）（２６）・
・・ニクロム線をセラミックス材料に埋込て表面に赤外
線放射物質を上塗して焼結したもの。

（２７）・・・セラミックス焼結管にニクロムｉ　を封
入したもの。

（２８）・本発明による放射体次に放射体の表面温度を次のごとく設定する。

赤外線ランプ（２５）・・・２５００嘔（２２２７°Ｃ
）ニクロム線をセラミックス材料に埋込て焼結したもの
（２６）・・・６２３〕＜Ｃ３５０°Ｃ）セラミックス
焼結管にニクロム線を封入したもの（２７）・・８２３
″Ｋ（５５０°Ｃ）本発明による放射管（２８）・・・
１２７３″Ｋ（１０００°Ｃ）上記の各放射体について
、まず黒体について其の赤外線エネルギー分布を求め次
いで、放射率分布曲線１５図）により実効放射エネルギ
ー分布を積算したものを第１６図に示す。

（２９）・・・赤外線ランプ（３０）・・ニクロム線をセラミックス材料に封入して
焼結したもの（３１）・・・セラミックス焼結管にニクロム線を封入
したもの（３２）・・・本発明による放射管図において、（２９）の場合は、全放射エネルギーは９８８４〜頭％
屑と大であるにかかわらず石英管を透過したものは可視
光線に近く加熱には無効である。又４μｒｎ以下のもの
は全部吸収されて、加熱に有効な赤外線はＢ、３　Ｂｓ
ｖａｌ・１／Ｊにすぎない。故に実効値は全放射エネル
ギーの８．５％であり、余りにエネルギー損失が大であ
る。

（３０）のものは、無効エネルギーは０であるが、全放
射エネルギーが０．５５　％ＶｉｌモＩ、／ｃ、ｊ（！
：　余１）；こ少く加熱には有効でない。

（３１）のものは、無効エネルギーは３．５９Ｘ１σ４
でありＯに等しいが実効エネルギーは、１．６　ｇ　ｗ
ａＬ％ｄであり強力ではない。

（３２）は本発明のものであり、無効エネルギーは３．
１％であるが実効エネルギーが１２、ｇ　Ｂ　ｗａｔ％
Ａ　テアリ（３１）　色比較１．　テア、　７倍であり
極で強力である。従って加熱効果も大である。

２）、熱衝撃、加熱冷却伸イクルに対して安定である。

本発明の場合は、炭化珪素、金属酸化物、珪酸ジルコニ
ア等構成しているものがすへてセラミックスであり其の
熱膨張係数が近似しているので熱的には安定である。

３）、放射体としての寿命が長い。

本発明は、其を構成しているものが才へてセラミックス
であり使用温度が１０００°Ｃとセラミックスとしては
低く選択している。

故に長期間の使用に耐える。又表面を完全に薄膜にて覆
った場合は全く無気孔となり雰囲気ガスの影響を受けず
其の寿命は更に長くなる。

４）９本発明の放射体は、其を構成しているセラミック
ス材料が安価であり、焼成、塗着も容易である上に、放
射される赤外線量か犬である。故に放射される赤外線単
位量当りの価格は極めて低いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、赤外線ランプを示す。第２図は、ニクロム線をセラミックス材料に埋込で焼成
した放射体を示す。第３図は、第２図におけるＡ断面を示す。第４図は、金属管又はセラミックス焼結管にニクロム線
を封入した放射体を示す。第５図は、石英ガラスの赤外線透過率と波長について示
す。第６図より第１１図までは、各物質の赤外線吸収スペク
トル分布を示す。第１２図は、本発明の放射体を示す。第１３図及び第１４図は、本発明の放射体の表面部の詳
細を示すっ第１５図は、各物質の赤外線放射率を示す。第１６図は、各放射体の実効赤外線放射エネルギー量を
示す。Ｌ幕−４ｆｆｉ− −蔑／２−孟一

Claims

【特許請求の範囲】１）、炭化珪素からなる発熱体の表面に赤外線を放射す
る金属酸化物を塗着したことを特徴とする赤外線放射体。２）、炭化珪素からなる発熱体の表面に赤外線を放射す
る金属酸化物を塗着し、さらに珪酸ジルコニア又は酸化珪素の薄膜にて被覆したことを特徴とする赤外線放射体。