JPS63178474A - 長波長赤外線を放射する発熱体 - Google Patents
長波長赤外線を放射する発熱体Info
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- JPS63178474A JPS63178474A JP62009697A JP969787A JPS63178474A JP S63178474 A JPS63178474 A JP S63178474A JP 62009697 A JP62009697 A JP 62009697A JP 969787 A JP969787 A JP 969787A JP S63178474 A JPS63178474 A JP S63178474A
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
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。
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、−複写機のヒートロールあるいはスポットジ
ャー等の加熱装置として使用したり、乾燥機、食品機器
等に用いる発熱体に関し、特に長波長赤外線を放射させ
るようにしたものである。
ャー等の加熱装置として使用したり、乾燥機、食品機器
等に用いる発熱体に関し、特に長波長赤外線を放射させ
るようにしたものである。
「従来の技術」
従来、アルミナとニッケル、クロム等の合金をプラズマ
溶射して形成した発熱抵抗体が知られており、そのよう
な発熱抵抗体を複写機のヒートロールに使用することが
考えられている。
溶射して形成した発熱抵抗体が知られており、そのよう
な発熱抵抗体を複写機のヒートロールに使用することが
考えられている。
ヒートロール等に使用する発熱抵抗体は、温度上昇を早
めるために、昇温開始から終了まで同一電圧がかけられ
る。このように同一電圧をかける場合には抵抗値の温度
係数が小さいこと、すなわち抵抗体温度により比抵抗が
変らないものが望ましく、このような条件を満足するに
はプラズマ溶射の溶射距離を一定に保つなど特別な工夫
が必要であった。
めるために、昇温開始から終了まで同一電圧がかけられ
る。このように同一電圧をかける場合には抵抗値の温度
係数が小さいこと、すなわち抵抗体温度により比抵抗が
変らないものが望ましく、このような条件を満足するに
はプラズマ溶射の溶射距離を一定に保つなど特別な工夫
が必要であった。
また加熱により長波長赤外線を放射するセラミックスが
知られており、長波長赤外線と被加熱物との共振吸収現
象により加熱効果が得られることから、各種の赤外線放
射体が作られている。赤外線放射体の従来例として、赤
外線放射材成分と導電材成分との混合組成物よりなり、
自己発熱して赤外線を放射するもの（特開昭８０−３３
２４９号公報）があり、またニクロム線に加熱される金
属又は素焼に赤外線放射材をプラズマ溶着した後、電界
処理と熱水処理して水蒸気中での使用を可能にしたもの
（特開昭１３０−１０９１１３８号公報）がある。
知られており、長波長赤外線と被加熱物との共振吸収現
象により加熱効果が得られることから、各種の赤外線放
射体が作られている。赤外線放射体の従来例として、赤
外線放射材成分と導電材成分との混合組成物よりなり、
自己発熱して赤外線を放射するもの（特開昭８０−３３
２４９号公報）があり、またニクロム線に加熱される金
属又は素焼に赤外線放射材をプラズマ溶着した後、電界
処理と熱水処理して水蒸気中での使用を可能にしたもの
（特開昭１３０−１０９１１３８号公報）がある。
「発明が解決しようとする問題点」
従来、長波長赤外線放射材と導電材（発熱抵抗体）との
混合組成物からなる赤外線放射体があるが、それに使用
された導電材はアルミナとニッケル、チタン、クロム等
との混合物であり、ニッケル、クロム等とアルミナの抵
抗値の差が大きく、プラズマ溶射の状況により比抵抗に
差が生じることが多い、比抵抗が安定しないと発熱体の
各位置での発熱温度が異なり、かつ長波長赤外線放射体
を各位置で均一に加熱できず、望ましくない。
混合組成物からなる赤外線放射体があるが、それに使用
された導電材はアルミナとニッケル、チタン、クロム等
との混合物であり、ニッケル、クロム等とアルミナの抵
抗値の差が大きく、プラズマ溶射の状況により比抵抗に
差が生じることが多い、比抵抗が安定しないと発熱体の
各位置での発熱温度が異なり、かつ長波長赤外線放射体
を各位置で均一に加熱できず、望ましくない。
発熱抵抗体の抵抗をＲ１発熱抵抗体の断面積と、長さを
それぞれＡ、Ｌとすると比抵抗ρとの間には次の関係が
ある。
それぞれＡ、Ｌとすると比抵抗ρとの間には次の関係が
ある。
Ｒ＝ρＬ／Ａ
そして複写機のヒートロール等に使用する発熱体として
所定のＲとするには、ρは通常的０．０１〜１．０Ω−
Ｃ■が望ましい、しかしプラズマ溶射する場合、例えば
円筒状の芯体の全体に均一の溶射条件を保つことは困難
であり、前記のように比抵抗の安定したものを得るのは
容易でなかった。
所定のＲとするには、ρは通常的０．０１〜１．０Ω−
Ｃ■が望ましい、しかしプラズマ溶射する場合、例えば
円筒状の芯体の全体に均一の溶射条件を保つことは困難
であり、前記のように比抵抗の安定したものを得るのは
容易でなかった。
ｒ問題点を解決するための手段」
本発明の発熱体は、ペロブスカイト型構造を有する酸化
物に、長波長赤外線放射材を混合してプラズマ溶射によ
り形成される。
物に、長波長赤外線放射材を混合してプラズマ溶射によ
り形成される。
長波長赤外線放射材としては、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｆ
ｅ１２Ｏ３ 、 ＭｎＯ等のうち１種又は２種以上から
なる。
ｅ１２Ｏ３ 、 ＭｎＯ等のうち１種又は２種以上から
なる。
発熱体の比抵抗は０．０１〜１．０（Ω・ｃｍ）とされ
、ヒートロール等への適用を可能とする。なお比抵抗は
、ペロブスカイト型構造を有する酸化物と長波長赤外線
放射材との混合比を調整することにより設定される。
、ヒートロール等への適用を可能とする。なお比抵抗は
、ペロブスカイト型構造を有する酸化物と長波長赤外線
放射材との混合比を調整することにより設定される。
Ａ Ｂ Ｏｆｆの化学式を持つペロブスカイト型構造の
原料としては、Ａが３価の希土類元素あるいは２価のア
ルカリ土類金属、Ｂが遷移金属である化合物が該当する
０例えばＹＦｅＯｚ 、 ＧｄＦｅＯ３、ＣａＭｎＯ３
になるようなＹ２Ｏ３ 、 Ｆｅ２Ｏｘ 、 Ｇｄ２Ｏ
ｓ、ＣａＯｌＭｎ２Ｏ３や）ｌｎｏなどの原料、あるい
は加熱によりペロブスカイト型構造の酸化物になる原料
を使用する。しかしプラズマ溶射による原料の流動性、
装置に対する耐食性又は対環境性を考えた場合には酸化
物として用いるのが最も望ましい、なお、プラズマ溶射
後の抵抗体は、比抵抗をコントロールするためにペロブ
スカイト型構造と一部酸化物の混晶体であっても何ら差
支えない。
原料としては、Ａが３価の希土類元素あるいは２価のア
ルカリ土類金属、Ｂが遷移金属である化合物が該当する
０例えばＹＦｅＯｚ 、 ＧｄＦｅＯ３、ＣａＭｎＯ３
になるようなＹ２Ｏ３ 、 Ｆｅ２Ｏｘ 、 Ｇｄ２Ｏ
ｓ、ＣａＯｌＭｎ２Ｏ３や）ｌｎｏなどの原料、あるい
は加熱によりペロブスカイト型構造の酸化物になる原料
を使用する。しかしプラズマ溶射による原料の流動性、
装置に対する耐食性又は対環境性を考えた場合には酸化
物として用いるのが最も望ましい、なお、プラズマ溶射
後の抵抗体は、比抵抗をコントロールするためにペロブ
スカイト型構造と一部酸化物の混晶体であっても何ら差
支えない。
「作用」
上記手段の発熱体はペロブスカイト型構造の酸化物と長
波長赤外線放射材との混合原料をプラズマ溶射して形成
されるので、その比抵抗は各位置で均一となる。この発
熱体に電極を介して電圧を印加すれば、その・比抵抗に
応じて加熱される。この加熱により長波長赤外線放射材
は、長波長赤外線を放射し、被加熱物との共振吸収現象
により加熱効果が生じる。すなわち発熱体はその比抵抗
に応じた発熱を生じるとともに、長波長赤外線によって
も発熱するので、小電力でより高温に加熱できる。また
発熱体の各位置での比抵抗が均一であるので、加熱状態
が均一となり、かつ赤外線放射率も均一となる。
波長赤外線放射材との混合原料をプラズマ溶射して形成
されるので、その比抵抗は各位置で均一となる。この発
熱体に電極を介して電圧を印加すれば、その・比抵抗に
応じて加熱される。この加熱により長波長赤外線放射材
は、長波長赤外線を放射し、被加熱物との共振吸収現象
により加熱効果が生じる。すなわち発熱体はその比抵抗
に応じた発熱を生じるとともに、長波長赤外線によって
も発熱するので、小電力でより高温に加熱できる。また
発熱体の各位置での比抵抗が均一であるので、加熱状態
が均一となり、かつ赤外線放射率も均一となる。
「実施例１」
本発明を第１図のヒートロールに適用した実施例につい
て、説明する。
て、説明する。
ペロブスカイト型構造になり得る原料のＹ２Ｏ３２Ｏモ
ルとα−Ｆｅ２Ｏ３ ＥＩＯモル２の混合物を平均粒子
径３０ｇ層に製作し、さらにＺｒ０２１０モル２、Ｔｉ
０２１０モル２を配合した。この粒子を第１図の円筒状
の鉄製芯体ｌの外周にプラズマ溶射して、発熱体２を形
成した。なお芯体１と発熱体２どの間に結合層４と絶縁
層５を設け、発熱体２の直径を３００ｔ＋ｓ 、軸方向
長さを２３６■とした。そして発熱体２の両端に電極３
．３′を設け、発熱体２の外周に保護層６を設けた。こ
の場合のプラズマ溶射の条件は、次のように行った。
ルとα−Ｆｅ２Ｏ３ ＥＩＯモル２の混合物を平均粒子
径３０ｇ層に製作し、さらにＺｒ０２１０モル２、Ｔｉ
０２１０モル２を配合した。この粒子を第１図の円筒状
の鉄製芯体ｌの外周にプラズマ溶射して、発熱体２を形
成した。なお芯体１と発熱体２どの間に結合層４と絶縁
層５を設け、発熱体２の直径を３００ｔ＋ｓ 、軸方向
長さを２３６■とした。そして発熱体２の両端に電極３
．３′を設け、発熱体２の外周に保護層６を設けた。こ
の場合のプラズマ溶射の条件は、次のように行った。
溶射粉末の粒度は１０〜４４ＩＬｍ、電圧は７５〜８０
ｖ、電流は５００Ａ、プラズマガスはＡｒ８０Ｊ！ ／
ｓｉｎとＨ２１５λ／ｌａ ｉｎの混合ガスを使用した
。
ｖ、電流は５００Ａ、プラズマガスはＡｒ８０Ｊ！ ／
ｓｉｎとＨ２１５λ／ｌａ ｉｎの混合ガスを使用した
。
上記条件でプラズマ溶射を行ない、溶射距離をそれぞれ
１０．１２．１５．２１．２４（０厘）と変えた場合の
比抵抗を測定した。その測定結果は、第２図のグラフに
Ａ１として示したようにいずれの場合も比抵抗は約０．
０２Ω・ｃｍであって、ヒートロールに使用する発熱体
として望ましいものである。なお比較のため前記実施例
のＹ２Ｏ３とα−Ｆｅ２Ｏ３の代りに、アルミナ中に６
重量２のニッケル、クロムを混入した合金を使用し、そ
の合金に重量比でＺｒ０２１０％ 、 Ｔｉ０２１０％
を加えて混合した後、プラズマ溶射して比較例の発熱体
を作成した。その比較例の比抵抗を前記実施例と同一条
件で測定して、その結果を第２図に破線で示した。
１０．１２．１５．２１．２４（０厘）と変えた場合の
比抵抗を測定した。その測定結果は、第２図のグラフに
Ａ１として示したようにいずれの場合も比抵抗は約０．
０２Ω・ｃｍであって、ヒートロールに使用する発熱体
として望ましいものである。なお比較のため前記実施例
のＹ２Ｏ３とα−Ｆｅ２Ｏ３の代りに、アルミナ中に６
重量２のニッケル、クロムを混入した合金を使用し、そ
の合金に重量比でＺｒ０２１０％ 、 Ｔｉ０２１０％
を加えて混合した後、プラズマ溶射して比較例の発熱体
を作成した。その比較例の比抵抗を前記実施例と同一条
件で測定して、その結果を第２図に破線で示した。
また前記実施例に使用したＹ２Ｏ３とα−Ｆｅ２Ｏ３の
代りに、Ｇｄ２Ｏｚと（Ｘ−Ｆｅ２Ｏ２を原料にさらに
ＺｒＯ２とＴｉＯ２を配合してペロブスカイト型構造と
なるようにしたもの、および加熱（焼結）によりペロブ
スカイト型構造の酸化物ＧｄＦｅ０３トナルモノニＺｒ
０２１０−ｖ＝＞Ｌ４ 、 〒ｊＯｚ １０％ルｚ配合
し、それぞれプラズマ溶射して発熱体を作成した。そし
て前記と同一条件で比抵抗を測定した結果を、第２図に
それぞれＡ２． Ａ３として示した。
代りに、Ｇｄ２Ｏｚと（Ｘ−Ｆｅ２Ｏ２を原料にさらに
ＺｒＯ２とＴｉＯ２を配合してペロブスカイト型構造と
なるようにしたもの、および加熱（焼結）によりペロブ
スカイト型構造の酸化物ＧｄＦｅ０３トナルモノニＺｒ
０２１０−ｖ＝＞Ｌ４ 、 〒ｊＯｚ １０％ルｚ配合
し、それぞれプラズマ溶射して発熱体を作成した。そし
て前記と同一条件で比抵抗を測定した結果を、第２図に
それぞれＡ２． Ａ３として示した。
第２図かられかる通り、比較例より本発明のペロブスカ
イト型構造となる酸化物原料を使用した方が、溶射距離
が異なっても比抵抗が安定した発熱体が得られることが
わかる。
イト型構造となる酸化物原料を使用した方が、溶射距離
が異なっても比抵抗が安定した発熱体が得られることが
わかる。
「実施例２」
ペロブスカイト型構造の素原料としてＣａＯとＭｎＯを
モル比でそれぞれ２５モル％秤量し、さらにＺｒＯ２を
３０％）ＬｔＺ 、 ＴｉＯ２Ｉ：２Ｏ％Ａ４ 配合し
ボールミルで混合して、最後に平均粒子径が３０ｐｍに
なるように造粒した。これを第１実施例の条件で円筒芯
体にプラズマ溶射して発熱体を作成し、その比抵抗を測
定して第２図にＢ１として示した。
モル比でそれぞれ２５モル％秤量し、さらにＺｒＯ２を
３０％）ＬｔＺ 、 ＴｉＯ２Ｉ：２Ｏ％Ａ４ 配合し
ボールミルで混合して、最後に平均粒子径が３０ｐｍに
なるように造粒した。これを第１実施例の条件で円筒芯
体にプラズマ溶射して発熱体を作成し、その比抵抗を測
定して第２図にＢ１として示した。
また前記第２実施例の原料ＣａＯとＭｎＯを使用し、
１２Ｏ０℃で２時間空気中で焼結してＣａＭｎ０３とし
た後、ＺｒＯ２ｅ ３０％ ）ＩｉＺ 、 ＴｉＯ２を
２Ｏモル％配合しボールミルで混合して、最後に平均粒
子径が３０ｇｍになるように造粒した。これをプラズマ
溶射して発熱体を作成し、その比抵抗を同様に測定して
第２図に８２として示した。
１２Ｏ０℃で２時間空気中で焼結してＣａＭｎ０３とし
た後、ＺｒＯ２ｅ ３０％ ）ＩｉＺ 、 ＴｉＯ２を
２Ｏモル％配合しボールミルで混合して、最後に平均粒
子径が３０ｇｍになるように造粒した。これをプラズマ
溶射して発熱体を作成し、その比抵抗を同様に測定して
第２図に８２として示した。
第２図からペロブスカイト型構造となる原料を使用した
第２実施例の場合も、比抵抗が約０．１３Ω・ｃｍの安
定した発熱体が得られることがわかる、次に前記実施例
１．２の各発熱体に電圧を印加・し、表面温度を一定の
２Ｏ０℃にして赤外線スペクトルを測定した。各実施例
の測定結果は疑似黒体に近いもとなり、望ましい赤外線
放射体であり、しかも発熱体の各位置での加熱温度が均
一に近かった・ また第２図の測定結果Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に対応す
る実施例の発熱体の軸方向各位層での赤外線放射率を測
定したところ、発熱体の各位置での赤外線放射率が均一
であった。
第２実施例の場合も、比抵抗が約０．１３Ω・ｃｍの安
定した発熱体が得られることがわかる、次に前記実施例
１．２の各発熱体に電圧を印加・し、表面温度を一定の
２Ｏ０℃にして赤外線スペクトルを測定した。各実施例
の測定結果は疑似黒体に近いもとなり、望ましい赤外線
放射体であり、しかも発熱体の各位置での加熱温度が均
一に近かった・ また第２図の測定結果Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に対応す
る実施例の発熱体の軸方向各位層での赤外線放射率を測
定したところ、発熱体の各位置での赤外線放射率が均一
であった。
次に前記実施例１．２の発熱体を加熱器で１００゜０℃
に加熱し、分光放射測定器で波長に応じた相対放射強度
を測定した。その測定結果は、黒色標準塗料３Ｍ社製ベ
ルベットコーティングの放射強さの約９０駕となり、望
ましいものであった。
に加熱し、分光放射測定器で波長に応じた相対放射強度
を測定した。その測定結果は、黒色標準塗料３Ｍ社製ベ
ルベットコーティングの放射強さの約９０駕となり、望
ましいものであった。
なお前記実施例では、発熱体をヒートロールに適用した
ものを説明したが、その外、ポット、ジャー等の面発熱
体および乾燥機、食品機器等に用いる長波長赤外線放射
体にも適用できる、また赤外線放射材として、ＺｒＯ２
とＴｉＯ２を添加した実施例を示したが、その他Ｃｏｏ
、 Ｆｅ２Ｏｚ 、 ＭｎＯ等を使用してもよく、それ
らは１種又は２種以上でもよい。
ものを説明したが、その外、ポット、ジャー等の面発熱
体および乾燥機、食品機器等に用いる長波長赤外線放射
体にも適用できる、また赤外線放射材として、ＺｒＯ２
とＴｉＯ２を添加した実施例を示したが、その他Ｃｏｏ
、 Ｆｅ２Ｏｚ 、 ＭｎＯ等を使用してもよく、それ
らは１種又は２種以上でもよい。
「発明の効果」
本発明の発熱体は、ペロブスカイト型構造となる酸化物
原料と長波長赤外線放射材との混合物をプラズマ溶射し
て形成するので、発熱体の比抵抗が安定したものとなり
、しかも長波長赤外線放射材を均一に加熱して均一な赤
外線を放射させ、抵抗による均一発熱と赤外線の均一放
射を有効に利用できる。よって均一な発熱が望まれる複
写機のヒートロール、あるいは食品機器等の加熱装置と
して望ましいものとなる。
原料と長波長赤外線放射材との混合物をプラズマ溶射し
て形成するので、発熱体の比抵抗が安定したものとなり
、しかも長波長赤外線放射材を均一に加熱して均一な赤
外線を放射させ、抵抗による均一発熱と赤外線の均一放
射を有効に利用できる。よって均一な発熱が望まれる複
写機のヒートロール、あるいは食品機器等の加熱装置と
して望ましいものとなる。
第１図は本発明の発熱体をヒートロールに適用した実施
例の断面図、第２図は溶射距離と比抵抗の関係を示すグ
ラフである。 出願人 日立金属 株式会社 代理人 弁理士 牧 克 次 第１図
例の断面図、第２図は溶射距離と比抵抗の関係を示すグ
ラフである。 出願人 日立金属 株式会社 代理人 弁理士 牧 克 次 第１図
Claims (4)
- （１）ペロブスカイト型構造となる酸化物原料と、長波
長赤外線放射材との混合組成物からなり、プラズマ溶射
により形成されたことを特徴とする長波長赤外線を放射
する発熱体。 - （２）長波長赤外線放射材は、ＺｒＯ＿２、ＴｉＯ＿２
、Ｆｅ＿２Ｏ＿３、ＭｎＯ等のうち１種又は２種からな
る特許請求の範囲第１項に記載の長波長赤外線を放射す
る発熱体。 - （３）比抵抗が０．０１〜１．０（Ω・ｃｍ）であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の長波長赤
外線を放射する発熱体。 - （４）ペロブスカイト型構造となる酸化物原料は、Ｙ＿
２Ｏ＿３とα−Ｆｅ＿２Ｏ＿３の混合物、Ｇｄ＿２Ｏ＿
３とα−Ｆｅ＿２Ｏ＿３の混合物、ＣａＯ、ＭｎＯ、Ｚ
ｒＯ＿２、ＴｉＯ＿２の混合物のうちの１種である特許
請求の範囲第１項に記載の長波長赤外線を放射する発熱
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009697A JPS63178474A (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 長波長赤外線を放射する発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009697A JPS63178474A (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 長波長赤外線を放射する発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63178474A true JPS63178474A (ja) | 1988-07-22 |
Family
ID=11727418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009697A Pending JPS63178474A (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 長波長赤外線を放射する発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63178474A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6468402B1 (en) | 1996-01-05 | 2002-10-22 | Bekaert Vds | Process for coating a substrate with titanium dioxide |
| WO2007026420A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Ihi Corporation | 熱処理用治具並びに熱処理装置及び方法 |
-
1987
- 1987-01-19 JP JP62009697A patent/JPS63178474A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6468402B1 (en) | 1996-01-05 | 2002-10-22 | Bekaert Vds | Process for coating a substrate with titanium dioxide |
| WO2007026420A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Ihi Corporation | 熱処理用治具並びに熱処理装置及び方法 |
| JPWO2007026420A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2009-03-05 | 株式会社Ihi | 熱処理用治具並びに熱処理装置及び方法 |
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