JPH0410376A

JPH0410376A - 遠赤外線ヒータ

Info

Publication number: JPH0410376A
Application number: JP2111432A
Authority: JP
Inventors: Haruo Taguchi; 春男田口; Hitoshi Masumura; 均増村; Shoichi Iwatani; 昭一岩谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1992-01-14

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、家庭用暖房器具やサウナ風呂の熱源として、
さらには、各種産業における熱源として用いられる自己
加熱型の遠赤外線ヒータに関する。

（従来の技術）従来のこの種の遠赤外線ヒータとして第７図。

第８図に示すものが知られている。

第７図に示す遠赤外線ヒータ３０は、遠赤外線放射材料
製の二層の板状の放射部３１ａ、３１ｂの間に絶縁材３
２を介在させつつ電極３４ａ。

３４ｂ及び発熱源であるニクロム線３３を配置し、ニク
ロム線３３に所定の電流を流すことでこのニクロム線３
３の熱エネルギーを放射部３１ａ。

３１ｂを介して外部に遠赤外線として放射するようにし
たものである。

しかし、上述した遠赤外線ヒータ３０の場合、ニクロム
線３３と放射部３１ａ、３１ｂとの間で熱損失が必ず生
じ、熱効率が良くな（１と（１う問題があった。

また、前記遠赤外線ヒータ３０は、板状の放射部３１ａ
、３１ｂの間にニクロム線３３を埋込む構成であるため
、製造技術が非常に難しく製造コストが高（なるという
問題もあった。

第８図に示す遠赤外線ヒータ４０は、電極４１ａ、４１
ｂ間に遠赤外線放射用の半導体セラミックス４２を配置
し、電極４１ａ、４１ｂ間（こ所定の電圧を印加するこ
とで半導体セラミ・ソクス４２から遠赤外線を放射する
ようにしたものである。

しかし、この遠赤外線ヒータ４０の場合、半導体セラミ
ックス４２の焼成、成型加工が難しく形状の多様化が図
れないとともに、機械的強度、耐熱衝撃性及び熱伝導性
が悪いという問題があった。

（発明が解決しようとうする課題）上述したように、従来例においては熱的緒特性が悪く、
機械的強度も低く、さらに製造コストが高いという問題
があった。

そこで、本発明は、熱源としての熱的緒特性に優れ、高
効率で機械的強度も大きく、製造コストの低減化をも可
能な遠赤外線ヒータを提供することを目的とするもので
ある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）請求項１記載の発明は、絶縁体セラミ・ソクス基体と、
この絶縁体セラミックス基体の少なくとも一方の面に形
成された半導体セラミックス層と、この半導体セラミッ
クス層上の通電用の電極層とを有するものである。

前記絶縁体セラミックス基体は、Ａ　ｊ！　２０３若し
くはＡｉＮ又はアルミナケイ酸塩系セラミ・ソクス等の
無機質系材料から形成される。

前記半導体セラミックス層は、Ｃ，ＳｉＣ。

ＴｉＣ等の導電性炭化物又はＴｉＮ等の窒化物添加によ
り半導体性を付与されたものである。

前記電極層はくし形状に形成されている。

請求項５記載の発明は、絶縁体セラミ・ソクス基体と、
この絶縁体セラミックス基体の一方の面に形成された半
導体セラミックス層と、前記基体の他方の面に形成され
た遠赤外線放射層と、前記半導体セラミックス層上の通
電用の電極層とを有するものである。

請求項６記載の発明は、請求項１又は５記載の発明に絶
縁層を付加したものである。

（作　用）請求項１記載の発明によれば、絶縁体セラミックス基体
を用いたことから、機械的強度が強く、耐熱衝撃性及び
熱伝導性が良好である。また、電極層に通電することで
半導体セラミックス層から遠赤外線が熱効率良く外部に
放射される。

また、絶縁体セラミックス基体と半導体セラミックス層
、電極層は、印刷法により容易に積層し遠赤外線ヒータ
とすることができる。

請求項５記載の発明によれば、上述した請求項１記載の
発明の作用に加え、絶縁体セラミックス基体の他方の面
に形成された遠赤外線放射層からも半導体セラミックス
層からの熱エネルギーに基く遠赤外線が放射される。

請求項６記載の発明によれば、絶縁層により感電防止が
図れる。

（実施例）以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図に示す遠赤外線ヒータ１は、Ａ１□０３もしくは
ＡｌＮ又はアルミナケイ酸塩系セラミックス等で、無機
質系の絶縁体セラミックス基体（以下「基体」という）
　　（５０ｍｍＸ　５０．ｍｍＸ　１ｍｍ）２と、この
基体２の一方の面全体に印刷法により形成された半導体
セラミックス層３と、この半導体セラミックス層３の上
面に印刷法により形成されたＡｇ’ＰＮｉ又はＡｉ製で
第４図（ａ）に示す如く、くし形状の電極４ａ、４ｂと
、前記半導体セラミックス層３及び画電極４ａ、４ｂの
露出部分を被覆する硼ケイ酸系ガラスペースト製の絶縁
層５とを有している。

次に、前記遠赤外線ヒータ１の製造方法を第２図乃至第
４図（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

まず、第２図に示すように、５０ｍｍＸ５０順×１ｍｍ
の寸法を有する無機質で絶縁性を有する絶縁体セラミッ
クスとしてのＡＪ２Ｃｈの基体２を用意する。Ａ１□０
３の基体２は、ＩＣパ・ソケージ等の絶縁性基体（基板
）として種々の形状のものが大量に生産されており、安
価、かつ、高性能である。

この基体２の一方の面に第３図に示すように半導体セラ
ミックス層３を形成する。

即ち、ゼオライト粉末に炭素（Ｃ）粉末を２０重畳％混
合し、バインダーを混ぜてペースト化したものを、前記
基体２の一方の面に数十μｍの厚さに塗布し、温度１２
００℃の窒素（Ｎ２）ガス中で熱処理して第３図に示す
状態とする。

次に、半導体セラミックス層３の上面に第４図（ａ）、
　　（ｂ）に示すように印刷法を用（１、銀（Ａｇ）製
で、（し形状の一対の電極層４ａ。

４ｂを６００’Ｃの温度条件で焼付けする。

画電極層４ａ、４ｂは、第４図（ａ）に示すように、各
々くし形状で、互いに隣り合う電極部４ｃ、４ｄ間の間
隔ｄ＝２ｍｍとなっている。

前記電極部４ｃ、４ｄは、各々対向する電極層４ｂ又は
電極層４ａの隣り合う電極部４ｄ、４ｄ間又は電極部４
ｃ、４ｃ間に侵入した状態に形成され、これにより、半
導体セラミックス層３の上面は、クランク状に露出する
ようになっている。

次に、前記画電極層４ａ、４ｂの各端部に、通電用のリ
ード線６ａ、６ｂを接続し製品とする。

次に、リード線６ａ、６ｂの接続領域を除く電極層４ａ
、４ｂの上部及び半導体セラミ・ソクス層３の上面に、
硼ケイ酸系ガラスペーストを塗布し、６００°Ｃで焼付
けして第１図に示す如き絶縁層５を形成する。次に前記
画電極層４ａ、４ｂの各端部に、通電用のリード線５ａ
、６ｂを接続し製品とする。

上述した基体２としては、Ａ１□０３のもののほか、Ａ
１Ｎ基板、アルミナケイ酸塩系セラミックス基板、他の
絶縁性、低熱膨張性を有する基板を用いることができる
。

また、半導体製セラミックス層３の材料としては、ゼオ
ライトのほか、コージェライト、ムライト等のアルミナ
シリカ系の鉱物や、ＴｉＯ２゜Ｆｅ２Ｏ３，ＭｎＯ，Ｚ
ｒＯ２等の単一酸化物又はその混合物等を用いることも
できる。

さらに、半導体性付与のための添加物としては、炭素（
Ｃ）以外にＳｉＣやＴｉＮ等の導電性の炭化物、窒化物
等を用いてもよい。

さらに、半導体性付与のための添加物は、目的の抵抗値
に調整するため０．　１％から数十％の添加範囲があり
、熱処理温度も不活性ガスや空気中で１０００’Ｃ前後
から１５００℃以上まで目的に応じて可変するものであ
る。

次に、前記遠赤外線ヒータ１の作用を第５図をも参照し
て説明する。

この遠赤外線ヒータ１の半導体セラミ・ソクス層３の抵
抗値を測定したところ３０Ωであった。

前記リード線６ａ、６ｂを介して５０Ｖの電圧を半導体
セラミックス層３に印加し一定時間後表面温度計により
温度測定したところ、４００℃であった。

また、熱の立上り特性は従来のニクロム線を用いたもの
よりも早く、５０Ｖの電圧印加後、３０秒で３７０°Ｃ
に達することが確認された。

さらに、遠赤外線ヒータ１の表面における温度差は、全
体として±１０％以内て略均−発熱状態であった。

遠赤外線ヒータ１の半導体セラミックス層２から放射さ
れる遠赤外線の黒体炉に対する放射率を第５図に示す。

同図から明らかなように、波長５乃至９μｍの範囲では
、放射率は０．９程度となり、非常に良好な放射特性で
あることが確認された。

また、前記遠赤外線放射ヒータ１における基体２は、Ａ
１□０３製で、機械的強度が大きく、耐熱衝撃性、熱伝
導性等の熱的特性も良好で、長期間使用しても亀裂等が
生じることは全くないことが確認された。

さらに、基体２自体は各種形状の基板で安価に生産可能
であり、形状の多様化が図れるとともに、半導体セラミ
ックス層３は印刷法による数十μｍの厚さに形成される
ため、その材料がごく微量で済み、材料コストの低減ひ
いては遠赤外線ヒータ１の製造コストの低減をも図れる
。

第６図は本発明の他の実施例を示すものであり、同図に
示す遠赤外線ヒータＩＡは、前記遠赤外線ヒータ１の構
成に加えて、基体２の他方の面にゼオライト粉末や単一
酸化物又はその混合物をペースト化したものを塗布し熱
処理することにより遠赤外線放射層７を形成したことが
特徴である。

前記遠赤外線放射層７の材料としては、ゼオライト粉末
のほか、既述したコージェライトやムライト、ＴｉＯ２
、Ｆｅ２０３．Ｍｎ○、ＺｒＯ２等及びその混合物を用
いてもよいことはもちろんである。

前記遠赤外線ヒータＩＡによれば、前記遠赤外線ヒータ
１の場合と同様な作用を発揮するとともに、半導体セラ
ミックス層３の熱エネルギーが基体２を介して効率良く
遠赤外線放射層７に伝達され、この遠赤外線放射層７か
らも遠赤外線を放射する両面型とすることができる。

本発明は上述した実施例のほか、その要旨の範囲内で種
々の変形が可能である。

例えば、前記基体２の形状は、上述した正方形状のほか
、長方形状９円形状等各種の形状として実施可能である
。

また、電極層４ａ、４ｂの各電極部４ｃ、４ｄ間の間隔
ｄを変えることにより、半導体セラミックス層３の抵抗
値調整も簡単に行うことができる。

［発明の効果コ以上詳述した請求項１記載の発明によれば、上記構成と
したことにより、機械的強度が大きく、耐熱衝撃性、熱
伝導性、熱放射特性等の熱特性に優れ、高効率でしかも
製造容易で製造コストの低減も図れる遠赤外線ヒータを
提供することができる。

また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、
両面放射型として利用できる遠赤外線ヒータを提供する
ことができる。

さらに請求項６記載の発明によれば、感電防止をも図れ
る遠赤外線ヒータを提供することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遠赤外線ヒータの実施例を示す断面図
、第２図、第３図は各々第１図に示す遠赤外線ヒータの
製造工程を示す断面図、第４図（ａ）は同上の斜視図、
第４図（ｂ）は第４図（ａ）のｒ−■線断面図、第５図
は本実施例の遠赤外線ヒータの黒体炉に対する放射率を
示すグラフ、第６図は本発明の他の実施例の断面図、第
７図は従来の遠赤外線ヒータの一例を示す断面図、第８
図は従来の遠赤外線ヒータの他側の断面図である。 ■、ＩＡ・・・遠赤外線ヒータ、２・・・基体、３・・
・半導体セラミックス層、４ａ、４ｂ・・・導電層、７・・・遠赤外線放射層。５・・・絶縁層、ｊ長（μｍ）第図１ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁体セラミックス基体と、この絶縁体セラミッ
クス基体の少なくとも一方の面に形成された半導体セラ
ミックス層と、この半導体セラミックス層上の通電用の
電極層とを有することを特徴とする遠赤外線ヒータ。
（２）前記絶縁体セラミックス基体は、Ａｌ＿２Ｏ＿３
若しくはＡｌＮ又はアルミナケイ酸塩系セラミックスで
ある請求項１記載の遠赤外線ヒータ。
（３）前記半導体セラミックス層は、Ｃ、ＳｉＣ、Ｔｉ
Ｃ等の導電性炭化物又はＴｉＮ等の窒化物添加により半
導体性を付与されたものである請求項１又は２記載の遠
赤外線ヒータ。
（４）前記電極層はくし形状に形成されたものである請
求項１乃至３のいずれかに記載の遠赤外線ヒータ。
（５）絶縁体セラミックス基体と、この絶縁体セラミッ
クス基体の一方の面に形成された半導体セラミックス層
と、前記基体の他方の面に形成された遠赤外線放射層と
、前記半導体セラミックス層に対する通電用の電極層と
を有することを特徴とする遠赤外線ヒータ。（６）前記
半導体セラミックス層と電極層とを絶縁層で被覆したも
のである請求項１又は５記載の遠赤外線ヒータ。