JPS62264588A

JPS62264588A - 赤外線ヒ−タ

Info

Publication number: JPS62264588A
Application number: JP10814486A
Authority: JP
Inventors: 芳野　久士; 俊自野村; 久野　信義; 葉山　訓幸; 四ツ柳　眞彦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1987-11-17

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、赤外線ヒータに関し、詳しくは、物質の加熱
或いは暖房等に好適であると共に作業上安全な赤外線ヒ
ータに係る。

（従来の技術）赤外線放射エネルギは、物質の加熱あるいは暖房等、産
業上広い利用性を有する。このため、かかる赤外線放射
エネルギを有効利用すべく、種々の赤外線ヒータが提案
されてきた。例えば、電力をエネルギ源とする場合、従
来は赤外線放射率の高いセラミックス等よりなる放射体
と、ニクロム線のような金属抵抗体、ガラス繊維にカー
ボンを塗布した抵抗体又はＳｔ　Ｃ，ランタンクロマイ
ト等のセラミックス等よりなる発熱体とを組み合わせて
赤外線ヒータを構成することが一般的であった。しかし
ながら、これら従来の赤外線ヒータにおいては、放射体
と発熱体とが構造的に一体化していないために、熱伝達
性が低く速熱性に欠けると共に熱効率も低く、更に使用
中に構造上の変化を生じたり、それに伴う劣化を生じた
りする等の問題があった。

このようなことから、特開昭６０−３３２４９号公報に
おいては、赤外線放射材成分と導電材成分とを混合して
赤外線ヒータを構成することが提案され、具体的にはそ
の焼結体が開示されている。

かかる赤外線ヒータは、上述した問題、つまり速熱性、
熱効率及び構造上の経時変化等の問題を解消する上では
効果的であり、更に赤外線ヒータ自身が導電性を冑する
ため、直接通電が可能であるという利点を備えている。

しかしながら、その反面、通電された赤外線ヒータ表面
が露出された状態にあるため、作業者が該ヒータに接触
することができない等の作業安全面での問題が新たに生
じてくる。更に、かかる混合生成物よりなる赤外線ヒー
タは機械的な強度を確保するために、ある程度の厚みを
持った形状に加工することが必要で、その加工形態が自
ずと制約を受ける。また、赤外線ヒータ面を大面積にす
る場合、不可避的に熱容量が大きくなる等の問題があっ
た。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、従来の問題点を解決するためになされたもの
で、速熱性及び熱効率が良好で構造的に安定であると共
に直接通電が可能で、しかも作業安全性に優れ、更に加
工形態及び寸法等において自由度の大きい赤外線ヒータ
を提供しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、導電性を有するセラミックス発熱体並びに該
セラミックス発熱体の表面の少なくとも一部を被覆する
絶縁性赤外線放射物質からなる赤外線ヒータにおいて、
前記セラミックス発熱体が、ＬａＢ６、ＺｒＢ２、Ｍｏ
Ｓｉ２、ＷＳｉｚ、Ｔａ５１２、ＴｌＳｉ２、ＭｇｚＳ
ｉ、ＴＩＮの少なくとも一種からなることを特徴とする
赤外線ヒータである。

上記ＬａＢ６、ＺｒＢ２等の成分からなるセラミックス
発熱体は、通電加熱時に安定して存在すると共に抵抗率
が１０°５〜１０Ωｃｍの範囲にあるという特性を有す
る。

上記絶縁性赤外線放射物質としては、特に限定されるも
のではないが、例えばその熱膨張係数が上記セラミック
ス発熱体と大差ないものであることが望ましい。具体的
には、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化クロムの
うち少なくとも一種の焼結体により構成することが好ま
しい。

なお、本発明の赤外線ヒータは前記セラミックス発熱体
並びにこの発熱体表面の少なくとも一部を被覆する赤外
線放射物質とから構成すれば充分であるが、更に該セラ
ミックス発熱体の残る表面を絶縁性基体で被覆した構造
にしてもよい。一方、赤外線ヒータの形状等は特に制限
されるものではないが、前記絶縁性基体をヒータの支持
体として用いると、赤外線ヒータの機械的強度を確保す
る上で有益である。即ち、セラミックス発熱体を棒状に
構成し、その周辺部の少なくとも一部を絶縁性赤外線放
射物質で被覆し、残るセラミックス発熱体の周辺部を絶
縁性基体で被覆した構造、中心軸を絶縁性基体で構成し
、その表面にセラミックス発熱体の薄膜を形成し、この
セラミックス発熱体の表面を絶縁性赤外線放射物質で被
覆した構造、或いは板状の絶縁性基体にセラミックス発
熱体を薄膜に形成し、その露出面を絶縁性赤外線放射物
質と該絶縁性基体とで適宜被覆した、いわゆる板状積層
構造等を挙げることができる。特に、セラミックス発熱
体を薄膜で構成すると、同一熱容量のセラミックス発熱
体については、その赤外線放射面を大面積とすることが
できる利点を有する。

前記絶縁性基体としては、アルミナ、石英、マイカ、マ
グネシウム等の酸化物や窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン等の窒化物が好ましい。

次に、本発明の赤外線ヒータ、例えば前述した板状積層
型の赤外線ヒータの製造方法について第１図を参照して
説明する。

まず、厚さ０．５〜５　ｍｍの絶縁性基板１を用意する
。この絶縁性基板１に大気中、赤外線放射温度で安定な
厚さ２０〜１００μｍのセラミックス発熱体２をペース
ト状にして印刷塗布した後、焼付けて形成する。この際
、絶縁性基板１の厚さを０．５〜５羽とするのは、形成
する赤外線ヒータの機械的強度を保つためであり、赤外
線ヒータの熱容量からすれば、できる限り薄い程好まし
い。

前記セラミックス発熱体２の厚さを２０〜１００μｍと
するのは、該セラミックス発熱体２を通電加熱時に安定
に存在させるためである。次いで、前記セラミックス発
熱体２の表面に赤外線放射物質３の被膜を積層させ、焼
結させる。その後、セラミックス発熱体２の両端に長通
電性の金属からなるリード端子４を付設することにより
、赤外線ヒータを製造する。

（作用）本発明の赤外線ヒータ（例えば第１図図示の積層型赤外
線ヒータ）によれば、リード端子４間に電流を流すこと
により、セラミックス発熱体２を発熱させ、赤外線放射
物質３を通して、例えば物質の加熱および暖房に好適な
３〜５０μｍの遠赤外線を放射することができる。また
、この積層型赤外線ヒータによれば、絶縁性基板１上に
セラミックス発熱体２及び赤外放射物質３を薄く固着さ
せであるので、熱容量が小さく、従来のシーズヒーター
型の赤外線ヒータに比較して昇温速度が速くなり、熱効
率が高くなる。更に、Ｌａ　Ｂ６゜ＺｒＢ２．ＭｏＳｉ
２．ＷＳｉ２．Ｔａ５ｉｚ。

Ｔｉ　Ｓ＋２．Ｍｇ２　Ｓｉ、Ｔｉ　Ｎ等の高温でも安
定な導電体を含むセラミックス発熱体２を使用している
ために、モリブデン等のペーストを導電発熱体として使
用した場合に比較して発熱体の抵抗値の変動を防止する
ことができ、耐用寿命を向上できる。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１〜８まず、ＬａＢ６．ＺｒＢ２．ＭｏＳｉ２゜ＷＳｉ２．Ｔ
ａ　Ｓ１２．Ｔｉ　Ｓｉ２．Ｍｇ２５ｌ。

ＴｉＮの粉末にガラスフリットを夫々４重量％混合し、
更にエチルセルロース、テレピネオールを加えて混練し
、８種の発熱体用ペーストを調製した。

次いで、厚さｌＩ／ＪＩ！の酸化アルミニウム基板（熱
膨張係数；３〜７Ｘ１０−６／’Ｃ）上に前記発熱体用
ペーストを夫々スクリーン印刷し、１００℃で３０分間
予備乾燥した後、大気中、７００〜８００°Ｃで３０分
間焼成して基板上にセラミックス発熱体を形成した。か
かる各発熱体の抵抗率を直流四端子法で測定した。その
結果を下記表に示す。

次いで、前記各セラミックス発熱体の両端に銀ペースト
を焼付けて電極を形成し、更に各セラミックス発熱体の
表面に赤外線放射、物質ペーストを印刷した後、大気中
４００℃で焼結して同表に示す赤外線放射物質を形成し
、１０αＸ２０αの長尺板状をなす８種の赤外線ヒータ
を製造した。

□ 得られた赤外線ヒータのうち実施例２のヒータについて
、約２０Ｖの電圧を印加し、通電開始と同時に赤外線ヒ
ータの表面温度を測定し、昇温速度を求めた。その結果
を第２図に実線で示した。

なお、比較のために実施例２の赤外線ヒータと同じワッ
ト数のシーズヒーター型で表面に酸化アルミニウムより
なる放射体を有する従来の赤外線ヒータについて昇温時
の表面温度の測定を行なった。

その結果を同第２図に破線で示した。

第２図より明らかなように、本実施例２の赤外線ヒータ
の表面温度は、約２分で３００℃に達し、優れた速熱性
を有することがわかる。これに対し、従来の赤外線ヒー
タは表面温度が３００℃に達するまでに約１０分間の時
間を要した。

また、本実施例２の赤外線ヒータについて、放射される
赤外線の波長分布を調べたところ、第３図に示す特性図
を得た。この第３図より本実施例２の赤外線ヒータは、
放射特性が３〜３０μｍの遠赤外領域で特に良好である
ことが確認された。

更に、本実施例１〜８の積層型赤外線ヒータは、構造が
簡単で、かつ印刷、焼結工程により容易に製造でき、し
かも面積を大きくできるという利点を有する。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば熱容量が小さく、速
熱性及び熱効率が良好で構造的に安定であると共に直接
通電が可能で、しかも作業安全性に優れ、更に加工形態
及び寸法等において自由度の高い赤外線ヒータを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の赤外線ヒータの一構成例を示す断面
図、第２図は本発明の実施例２の赤外線ヒータ及び従来
のシーズヒーター型の赤外線ヒータの昇温速度を示す特
性図、第３図は本実施例２の赤外線ヒータにおける放射
される赤外線の波長分布を示す特性図である。１・・・絶縁性基板、２・・・セラミックス発熱体、３
・・・絶縁性赤外線放射物質、４・・・リード線。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図＋０　　　　　　２０　　　　　　３０璃　　長　ＯＡ
）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、導電性を有するセラミックス発熱体並びに該セ
ラミックス発熱体の表面の少なくとも一部を被覆する絶
縁性赤外線放射物質からなる赤外線ヒータにおいて、前
記セラミックス発熱体が、ＬａＢ＿６、ＺｒＢ＿２、ＭｏＳｉ＿２、ＷＳｉ＿２、
ＴａＳｉ＿２、ＴｉＳｉ＿２、Ｍｇ＿２Ｓｉ、ＴｉＮの
少なくとも一種からなることを特徴とする赤外線ヒータ
。
（２）、セラミックス発熱体が絶縁性基体表面に形成さ
れた薄膜であることを特徴とする特許請求範囲第１項記
載の赤外線ヒータ。
（３）、絶縁性赤外線放射物質が酸化アルミニウム、酸
化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化
カルシウム、酸化クロムのうちの少なくとも一種の焼結
体からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項記載の赤外線ヒータ。