JPS63257195A

JPS63257195A - 遠赤外線ヒ−タ−及びその製造方法

Info

Publication number: JPS63257195A
Application number: JP9093787A
Authority: JP
Inventors: 芳野　久士; 久野　信義
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1988-10-25

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］（産業上の利用分野）本発明は遠赤外線ヒーターに関し、更に詳しくは物質の
加熱や暖房等に好適であるとともに、構造が間車で速熱
性に優れた遠赤外線ヒーターに係る。

（従来の技術）遠赤外線は物質（特に有機物）に吸収されやすく、しか
も直接物質を加熱するため、効率の＾い加熱源あるいは
暖房源として注目されている。

従来、このような遠赤外線を放射する遠赤外線ヒーター
としては、ニクロム線のような金属抵抗体を有するシー
ズヒーターの表面に遠赤外線放射効率の高いアルミナ、
ジルコニア等のセラミックスを被覆したものが知られて
いる。しかしながら、シーズヒーター型の遠赤外線ヒー
ターは、発熱体と遠赤外放射体とが構造的に一体化して
いないため、熱伝達性が悪く速熱性に欠け、熱効率も悪
く、しかも使用中に遠赤外放射体の剥離が生じるなどの
問題があった。

一方、発熱体と遠赤外放射体とが構造的に一体化した遠
赤外線ヒーターとしては、ホーロー“基板又はアルミナ
基板の表面に、印刷等により発熱体回路を形成し、更に
ホーロー被覆又はアルミナ被覆したものが考えられてい
る。これらの遠赤外線ヒーターは、シーズヒーター型の
ものに比べると薄く、熱容量が小さいため、速熱性に優
れている。

しかし、これらを大型化した場合には、急熱しすぎると
基板に割れを生じるという問題があった。

また、微細なりラックの発生に伴い、発熱体が酸化消耗
して断線する等の問題があった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、速熱性及び熱効率が良好で構造的に安定であるとと
もに、急熱、急冷によっても割れの発生しない信頼性の
高い遠赤外線ヒーター及びそのような遠赤外線ヒーター
を簡便に製造し得る方法を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本願第１の発明の遠赤外線ヒーターは、窒化アルミニウ
ム又は窒化ケイ素からなる基体と、基体の表面に形成さ
れた発熱体回路と、基体及び発熱体回路上に形成された
窒化アルミニウム又は窒化ケイ素からなる被覆層とを具
備したことを特徴とするものである。

基体の形状は、必要に応じて平板状、棒状、パイプ状等
種々の形状を選択することができる。基体の厚さは０．
５〜３　ｍｍ、被覆層の厚さは０．１〜３履であること
が望ましい。発熱体回路を構成する材料としては、ＡＱ
、Ｐｄ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ１Ｃ。

ＴｉＮ、ＺｒＢ２　、ＷＣ等を挙げることができる。

発熱体回路は、発熱ムラを避けるために、基体の全体に
ほぼ均一になるように形成することが好ましい。

また、本願第２の発明の遠赤外線ヒーターの製造方法は
、ドクターブレード法又は圧延法により窒化アルミニウ
ム又は窒化ケイ素からなる基体を作製する工程と、印刷
法により導電ペーストを印刷し、基体の表面に発熱体回
路を形成する工程と、全面に窒化アルミニウム又は窒化
ケイ素からなる被覆層を形成する工程と、これらを焼成
する工程とを具備したことを特徴とするものである。

この方法は平板状の遠赤外線ヒーターを製造するのに適
した方法である。すなわち、ドクターブレード法や圧延
法は平板状の基体を作製するのに適した方法である。ま
た、発熱体回路を形成するにも例えば蒸着法、スパッタ
法等が考えられるが、平板状の基体表面に形成するには
、ペースト印刷法が望ましい。

（作用）本発明において基体の材料として用いられる窒化アルミ
ニウム又は窒化ケイ素は、良好な絶縁体であるとともに
、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れ、急激な温度
変化を受けても割れにくい材料である。また、窒化アル
ミニウムは良好な熱伝導性を示すため、ヒーター全体の
温度ムラを少なくすることができる等の長所を有してい
る。

また、被覆層の材料として用いられる窒化アルミニウム
又は窒化ケイ素は、発熱体回路を大気から遮蔽して酸化
を防止するとともに、優れた遠赤外線１１ｔＪＪ特性を
有している。そして、発熱体回路に通電して発熱させる
ことにより、被覆層を構成する窒化アルミニウム又は窒
化ケイ素の表面から、物質の加熱や暖房に好適な３〜５
０譚の波長の遠赤外線を放射することができる。

したがって、上述した構成の遠赤外線ヒーターによれば
、基体の表面に発熱体回路及び被覆層（遠赤外線放射体
）が薄く固着されているので、ヒーターの熱容量が小さ
く、従来のシーズヒーター型の遠赤外線ヒーターと比較
して、昇温速度が速くなり、速熱性及び熱効率に優れて
いる。また、基体及び被覆層を構成する窒化アルミニウ
ム又は窒化ケイ素の熱膨張率が小さいため、従来のアル
ミナを用いた遠赤外線ヒーターと比較して、急速加熱さ
れた場合や水などがかかつて急冷された場合でも割れに
くく、信頼性が高くなる。

本発明において、基体の厚さは０．５〜３ａが望ましい
としたのは、０．５１１１１１未満ではヒーターとして
の橢械的強度が不十分であり、一方３Ｍを超えるとヒー
ターの熱容量が増大して速熱性に劣るためである。また
、被覆層の厚さは０．１〜３ｓが望ましいとしたのは、
０．１＃未満では発熱体の酸化防止のために気密性が不
十分でピンホールがあった場合には発熱体が酸化消耗さ
れるおそれがあり、一方３ｍＩｎを超えるとヒーターの
熱容量が増大して速熱性に劣るためである。

また、本発明方法によれば、上述したような優れた特性
を示し、特に平板状で大面積の放射面を有する遠赤外線
ヒーターを極めて簡便に製造することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

まず、第１図に示すように、基体１としてドクターブレ
ード法により作製した２ｏａ４Ｘ　１０αＸ１Ｍの窒化
アルミニウムのグリ−シートを用い、その表面にタング
ステンペーストをスクリーン印刷法により印刷して発熱
体回路２を形成した。発熱体回路２の形状は、線幅１繭
、線間距離３　ｍｔｔｒ　ｓ厚さ約３０ｔＩＩｎとした
。つづいて、第２図に示すように、被覆層３として全面
に上記基体１と同一形状の窒化アルミニウムのグリーン
シートを被覆し、対角線上の位置関係にある２隅の部分
を除去した。次いで、これら一体化したものを窒素中で
約１３００℃まで徐々に加熱して焼成した。更に、２隅
で露出した発熱体回路２の部分にリード端子４を接合し
て遠赤外線ヒーターを製造した。

一方、比較のために、上記実施例の遠赤外線ヒーターと
同じワット数を有し、表面にアルミナからなる遠赤外放
射体を被覆したシーズヒーター型の遠赤外線ヒーター（
比較例１）、及び上記実施例の遠赤外線ヒーターと同一
形状で基体及び遠赤外放射体がアルミナからなる遠赤外
線ヒーター（比較例２）を用意した。

まず、実施例及び比較例１の遠赤外線ヒーターに約３０
Ｖの電圧を印加し、通電開始と同時にヒーター表面の温
度を測定し、昇温速度を求めた。その結果を第３図に示
す。第３図から明らかなように、実施例の遠赤外線ヒー
ターの表面濃度は約２分で４００℃に達した。一方、比
較例１の遠赤外線ヒーターでは表面温度が４００℃に達
するまで約１０分を要した。

次に、実施例の遠赤外線ヒーターにおいて放射される遠
赤外線の波長分布を調べた。その結果を第４図に示す。

第４図から明らかなように、実施例の遠赤外線ヒーター
は遠赤外線ｆＩ４ｂｉｔで良好な放射特性を示すことが
わかる。

更に、実施例及び比較例２の遠赤外線ヒーターについて
耐熱衝撃性を調べるために、昇温速度を変えながら割れ
の発生を調べた。その結果、実施例の遠赤外線ヒーター
では、５００℃／分の急速加熱を行なっても基体に割れ
の発生は認められず、良好な耐熱衝撃性を有していた。

一方、比較例２の遠赤外線ヒーターは加熱速度が３００
℃／分以上になると、基体に割れが発生し、発熱体回路
が断線してしまった。

なお、上記実施例では、基体及び被ｆｊＩＪＩ（遠赤外
放射体）として窒化アルミニウムを用いたが、窒化アル
ミニウムの代わりに窒化ケイ素を用いた場合にも上述し
たのと同様に優れた速熱性と耐熱衝撃性を示した。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、熱容量が小さく、
このため昇温速度が速く熱効率に優れ、更に急速加熱を
行なっても損傷のない遠赤外線ヒーター及びこのような
遠赤外線ヒーターを簡便に製造し得る方法を提供するこ
とができ、その工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における遠赤外線ヒーターの平
面図、第２図は同遠赤外線ヒーターの断面口、第３図は
本発明の実施例及び比較例１の遠赤外線ヒータの通電時
間と表面温度との関係を示す特性図、第４図は本発明の
実施例の遠赤外線′ヒータの遠赤外線ｆｌｉ射特性を示
す特性図である。１・・・基体、２・・・発熱体回路、３・・・被覆層、
４・・・リード端子。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦８１図１Ｉ２図第３図５更長（／Ｊｍ）ｊＩ４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）窒化アルミニウム又は窒化ケイ素からなる基体と
、基体の表面に形成された発熱体回路と、基体及び発熱
体回路上に形成された窒化アルミニウム又は窒化ケイ素
からなる被覆層とを具備したことを特徴とする遠赤外線
ヒーター。
（２）基体の厚さが０．５〜３ｍｍ、被覆層の厚さが０
．１〜３ｍｍであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の遠赤外線ヒーター。
（３）ドクターブレード法又は圧延法により窒化アルミ
ニウム又は窒化ケイ素からなる基体を作製する工程と、
印刷法により導電ペーストを印刷し、基体の表面に発熱
体回路を形成する工程と、全面に窒化アルミニウム又は
窒化ケイ素からなる被覆層を形成する工程と、これらを
焼成する工程とを具備したことを特徴とする遠赤外線ヒ
ーターの製造方法。