JPS62202865A - セラミツクス遠赤外線放射体 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、加熱丁において遠赤外線を放射する遠赤外線
放射体に関し、詳細には遠赤外線の波長範囲全般にわた
り効率良く遠赤外線を放射するセラミックス遠赤外線放
射体にＩＷＪするものである。

従来の技術 効率のよい温和な加熱源として赤外線電球に代わって各
分野にセラミックス遠赤外線放射体が使用されつつある
。このようなセラミックス系放射体としては、例えば特
公昭４７−２５９１０．特公昭５７−４１７９６が挙げ
られる。前者はＺｒＯ２・ＳｉＯ＋を６０％以」二含有
した黒色系ジルコニア系セラミックスであり、少なくと
も磁器化温度でホットプレスで焼成したもので、耐熱電
撃性が小でひび割れを生じ易い欠点があり、またジルコ
ン化合物は高価でもある。また放ｎ（される遠赤外線波
長も５１１ｍ以上を目標としたものである。次に後者は
、ｌＯ〜６０．重量％の炭化珪素と４０〜９０重量％の
窒化珪素を主成分としホットプレス法により形成され、
密度を理論密度の９０％以上、抵抗率を０．１〜１０１
Ωｃｒｎとした発熱体である。

しかしながら、このものは、直接通電により発熱し遠赤
外線を放射するため、電気抵抗値による制約があるので
、成形焼成体の機械的または熱的特性もしくは遠赤外線
放射特性を改善し得る範囲が限られる。又、これらは何
れもホットプレス成形法によるため、比較的簡単な形状
のものに限られている。

発明が解決しようとする問題点 発明者は、上記状況に鑑み、遠赤外線の広い波長範囲に
亙って、効果的に遠赤外線を放射し、１０００℃を超え
る高温領域まで使用でき、耐熱衝撃性も大で成形形状も
制約を受けないセラミック体を製造することについて研
究を重ね、炭化珪素・反応焼結窒化珪素を主体とするセ
ラミックスが優れた特性を有することを見い出し本発明
を完成するに到った。

問題点を解決するための手段 本発明のかかる目的は、（Ａ）珪素粉末（窒化珪素換算
１０〜９８重量部）　、　（Ｉ３）炭化珪素０〜８５ｆ
ｆｉｆｆｉ部、　（Ｃ）　Ｆｅ、　ＡＩ、　Ｔｉ、　Ｎ
ｉ、　ＭｇおよびＳｉの各酸化物から選ばれた１種以上
を各０．１〜１０重瓜部を、（Ａ）、　（Ｂ）および（
Ｃ）の合計量が１００重屯部上なるように配合した混合
物を窒素気流中で反応焼結して得られ、見掛は密度と理
論密度の比が０．５〜０．９の範囲内とした灰色のセラ
ミックス遠赤外線放射体によって達成される。

即ち、遠赤外線放射率の高い炭化珪素粒を同様に遠赤外
線放射率の高い耐熱衝撃性の優れた反応焼結窒化珪素と
複合して、種々の形状に対応可能とすると共に、表面積
を大として、かつ内部に空孔を持たせ、遠赤外線の波長
領域における全放射率を向上せしめたものである。

本発明においては、（Ａ）金属珪素、（Ｂ）炭化珪素の
ほかに、（Ｃ）　Ｆｅ、　ＡＩ、　Ｔｉ、　Ｎｉ、　Ｍ
ｇおよびＳｉの各酸化物の１種以上がそれぞれ０．１−
１０重量％の範囲で添加されるが、この添加により、遠
赤外線波長領域の特定の波長帯における分光放射率（ε
）の落ち込みを引き上げることができ、その種類、添加
量は波長−分光放射率曲線の形状および全放射エネルギ
ー効率を考慮して実験的に定めることが好ましい。

本発明のセラミックス遠赤外線放射体を製造するには、
７４μｍ以下の粒度とした金属珪素粉（窒化珪素換算１
０〜９８重量部）、炭化珪素０〜８５重量部およびＦｅ
、　ＡＩ、　Ｔｉ、　Ｎｉ、　ＭｇおよＵ　Ｓ　ｉの各
酸化物から選ばれた１種以上を各０．１〜ｌＯｍｒｒｆ
、部を合計量が１００重漬部上なるように配合し有機バ
インダー例えばメチルセルロースなどと適量の水などを
添加し、常法により０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚さの
平板または湾曲板、０．３ｍｎ１〜２５ｍｍφの棒状ま
たはチューブ状物、１辺３ｍｍ以上の多角柱などにプレ
ス成形法等により成形し、乾燥、脱脂後、窒素ガス雰囲
気中で又は窒素ガスを含む非酸化性雰囲気中で、１２０
０〜１５００℃で所定時間反応焼結させて得られる。

この場合、焼成体の見掛は密度と理論密度の比が０．５
〜０．９の範囲内となるように配合組成。

焼結条件を設定することが必要であり、この範囲内とす
ることにより、焼結体に０．０１−１０μｍにコントロ
ールされた微細な気孔を保有させ、表面積を大として分
光放射率（ε）を室温〜８００℃の温度範囲において２
．５μｆｎ〜２５μ■１の遠赤外波長帯に対して少なく
とも８０％以上に保持することができる。

以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する
。

実施例 金属珪素粉末（純度９８％、平均粒径２５μｍ）２５．
８重量部（窒化珪素換算４ａｆｆｌ量部）、炭化珪素（
純度９８％、平均粒径２９μｍ）５０重量部、　Ｆｅ２
０３２ｍｍ部、およびＡｌ２０３５重量部を加えて換算
合計１００重量部とし、これにバインダーとしてメチル
セルロース１重量部および適量の水を加えて十分に混和
し、このものをプレス成形法により平板状に成形し、乾
燥、脱脂後、窒素気流中で１４００℃以上で４０時間反
応焼結して、珪素が窒化珪素に変化した厚さ２．５ｍｍ
の平板を得た。このものの見掛は比重と真比重の比は、
０．７であフた。

次に、上記セラミックス板から直径１１３ｍｍの円板を
切り出し、裏面に金属製ヒーターを特殊加工により接合
し、断熱材と反射板で裏打ちした平面遠赤外線ヒーター
を作製した。その際、ヒーター面に熱電対を銀ペースト
で貼り付け、ヒーター表面加熱温度を４００℃にコント
ロールした。

このときの波長−分光放射曲線を第１図（１）に示す。

次に、上述の平面遠赤外線ヒーターと同じ構造の石英製
ヒーターを作製し、温度を４００℃にコントロールして
遠赤外線放射率を測定した。結果を同じく第１図（１１
）に示す。

第１図から判るように、本発明品では、分光放射率（ε
）が波長２．５μｍ〜２５μｍの波長帯に対して黒体の
８０％以上であり、５μｍ以上の波長帯では９０％を超
え、全波長領域に対し平準化され、かつ高い放射率を示
している。

これに対し、石英製ヒーターの場合には長波長帯部分で
大きな落込みがあり、低効率である。

次に上記各ヒーターを用いて、セラミックス成形体の水
分の乾燥試験を行った。水分１５％のセラミックス成形
体に対しヒータ一温度４００℃として行なったが、本発
明品では、成形体の水分が１％以下になるのに１０分で
あり、水分蒸発に非常に有効であることが示された。こ
れに対し石英製ヒーターでは４３分を要し、不適当であ
った。

発明の効果 本発明に係る遠赤外線放射体は、実施例で示されるよう
に、遠赤外線全波長領域に亙って非常に高い放射率を有
し、遠赤外線ヒーター用として優れた機能を発揮する。

すなわち、物体により、それぞれ最も良く吸収する固有
の遠赤外線波長帯があるが、本発明品では２．５μｍ〜
２５μｍの波長領域において、非常に放射率が高く保た
れているので遠赤外線加熱を利用する各分野において広
く利用することができる。殊に、人を対象とした場合、
本発明の遠赤外線放射体は、人の皮膚に対して効果的と
される波長帯域でも高い放射率を示すので、温和な温度
による暖房用として、特に好ましいものである。

また、セラミックス基体は炭化珪素が反応焼結による窒
化珪素で結合されているため、靭性があり、耐熱衝撃性
が極めて大であり、加熱、冷却の繰り返しに耐えること
ができ、水等による急冷によっても破壊することがない
。また反応焼結法により製造されるため、複雑な形状の
製品に成形することか可能であり、種々の分野に広く適
用することができる。

本発明セラミックス遠赤外線放射体は上記のような特性
を有するので、乾燥、加熱、焼成等の工業用、例えばサ
ウナ浴、皮膚加温用遠赤外線ヒーター等の健康増進用、
こたつ、パネルヒーター等の暖房用などとして非常に有
用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るセラミックス遠赤外線放射体と
石英板の遠赤外線波長帯における波長と放射率との間係
を示す図面である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）珪素粉末（窒化珪素換算　１０〜９８重量
   部）、（Ｂ）炭化珪素　０〜８５重量部、（Ｃ）Ｆｅ、
   Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＭｇおよびＳｉの各酸化物から選ば
   れた１種以上を各０．１〜１０重量部を、（Ａ）、（Ｂ
   ）および（Ｃ）の合計量が１００重量部となるように配
   合した混合物を窒素気流中で反応焼結して得られ、見掛
   け密度と理論密度の比が０．５〜０．９の範囲内とした
   灰色のセラミックス遠赤外線放射体。