(57)【要約】【課題】７００℃超の高温において効率よく加熱することのできる面状ヒータを提供する。【解決手段】面状ヒータ１は、ＳｉＣ質セラミックス基体１０に発熱体１４を埋蔵して形成される。あるいは、コージェライト等のセラミックスにより形成されたセラミックス基体１０にＳｉＣ薄板１６を接着させて形成されている。これらの面状ヒータは、ヒータの放射面１５の表面温度が７００〜９００℃で、２．５〜３．５μｍの波長域の分光放射率が０．７以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したＳｉＣ質セラミックスにより形成されたセラミックス基体とを含む面状ヒータ。
【請求項２】
前記ＳｉＣ質セラミックスが、Ｓｉ金属含浸ＳｉＣである請求項１に記載の面状ヒータ。
【請求項３】
発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したセラミックス基体と、そのセラミックス基体の表面を覆うＳｉＣ質セラミックス板とを含む面状ヒータ。
【請求項４】
発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したセラミックス基体と、そのセラミックス基体の表面を覆う金属酸化物を含有する金属酸化物層とを含む面状ヒータ。
【請求項５】
発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したセラミックス基体と、そのセラミックス基体の表面を覆うチタン酸化物またはクロムを含む遠赤外域の波長を放射する耐熱塗料により形成された耐熱塗料層とを含む面状ヒータ。
【請求項６】
発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したセラミックス基体とを含み、前記セラミックス基体の放射面の表面温度が７００〜９００℃であるときに、２．５〜３．５μｍの波長域における分光放射率が０．７以上を示す面状ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス製の面状ヒータで、主として赤外線波長域の電磁波により、被加熱物を熱処理するための面状ヒータに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
水分の乾燥や揮発有機物の蒸発、あるいは樹脂や塗料の焼付けなどには遠赤外線を効率よく放射する遠赤外線ヒータを利用するのが望ましい。水や有機物が遠赤外線波長領域で大きな熱エネルギーの吸収特性を持つので遠赤外線は水分の乾燥、揮発有機物の蒸発などに適しているからである。
【０００３】
一般的に使用されている金属発熱体はニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、鉄クロ（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）、モリブデン、タングステンなどがあり、各用途に応じて使用されている。しかしながら、金属発熱体は輻射率０．０５〜０．２と低く、充分な遠赤外線波長領域での熱放射エネルギーを金属発熱体から得るためには、金属発熱体の表面温度をより高温にして遠赤外線エネルギーの放射強度を高めることによっていた。その結果、金属発熱体では表面を高温にするために多大なエネルギーを消費し、発熱体の寿命が短くなっていた。
【０００４】
また、金属発熱体は一般的に棒状の外形を有している。これは炉の両側壁間を貫通することを前提としており、そのため炉内の中央部と両側壁近傍の発熱量を変える等により、中央と両側壁近傍の温度を修正することは極めて困難であった。
【０００５】
これに対し、セラミックス材料は輻射率が０．９前後であり遠赤外線波長領域の放射特性が優れており、これらに直接通電し自己発熱するヒータが使用されている。しかしながらＳｉＣなどの棒状形状に限られており、前記の炉の中央部と両側壁近傍の温度差解消が困難である。また経時的に酸化劣化による抵抗値の変化が起こり、補正のために電力回路や定期的なヒータ交換が必要とされる。
【０００６】
このため、現在普及している面状遠赤外線ヒータと呼ばれるものは、ニクロムや鉄クロを発熱体とし、その外側をセラミックスで覆った二重構造をとっている。すなわち、金属発熱体の発熱エネルギーは一旦セラミックスに吸収され、セラミックスが間接加熱されることにより、セラミックスから遠赤外線波長領域を中心とした熱エネルギーを放射するようにされている。このような面状遠赤外線ヒータは、炉内の加熱面を複数のヒータで構成されるように小型で製作され、それらを単独に、あるいはあるグループにまとめて発熱量を制御することにより、炉内の温度差を解消できる。
【０００７】
従来このような面状遠赤外線ヒータは普及し、その効果が充分認知されている。また輻射率をさらに向上すべく黒色釉薬等を表面に塗布するヒータもあるが、セラミックスの素材自体の輻射率が高いので格段なる改良とはなっていない。
【０００８】
ところで最近ではポリイミドに代表される耐熱フィルムの需要が増し、その加熱工程における熱処理温度が上昇している。そのため必要な熱エネルギーを放射するために、面状遠赤外線ヒータの表面温度もより高くする必要がある。
【０００９】
しかしながらヒータ表面温度が６００℃を越えると、放射エネルギーの中心波長が４μｍより短くなり、輻射率が０．３程度になってしまう。これでは前記の金属ヒータと同様で極めて効率が低下してしまう。
【００１０】
また、主な被熱処理対象であるポリアミドをはじめとする樹脂素材の多くは、２．５μｍ〜３．５μｍの波長域に明瞭な吸収帯を持ち、樹脂を加熱する場合、その吸収帯である２．５〜３．５μｍの電磁波を放射することが効率上望ましいが、２．５μｍを放射するヒータの表面温度は約９００℃、３μｍの場合は約７００℃とかなり高い。この相関は、Ｐｌａｎｃｋの放射法則及びＷｉｅｎの変位則により決定される（非特許文献１を参照）。
【００１１】
ヒータの放射性能は、放射率という指標で決定され、これは理想的な放射である黒体放射に対する各ヒータの放射能の比であり０〜１の値をとるが、これを波長別に記したものを特に分光放射率と呼んでいる。
【００１２】
従来、ヒータ素材となるセラミックスの多くは、その素材の特性として４μｍ以下の波長域における分光放射率が著しく低く、４μｍの波長を主として放射するヒータの表面温度は４５０℃である。
【００１３】
【非特許文献１】伝熱学  西川兼康、藤田恭伸共著  理工学社  １９９９
【非特許文献２】平成１７年度  遠赤外ヒータの放射エネルギーを簡易的に評価する方法の調査研究報告書  社団法人  日本機械工業連合会、社団法人  遠赤外線協会  平成１８年３月
【００１４】
前記のような面状遠赤外線ヒータの金属発熱線は、製作勝手から一般的にコイル状に巻いた状態で、セラミックスに埋設されることが多い。この場合、セラミックスの表面温度は、金属発熱線を埋設した近傍が高く、そうでない部位は低くなる。セラミックスの発熱面の表面温度が低い場合は特に問題にならないが、表面温度が高い、つまり放射量が多い場合は、セラミックス面内の温度をできるだけ均熱とした方が、所定放射量を確保する上で有利となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
高い放射量を持つ面状遠赤外線ヒータが必要とする技術要素は、（I）７００℃〜９００℃においても輻射率が０．９前後が維持できること、（II）セラミックス面内が均熱されていること、（III）ヒータの昇温と高温時においても熱スポールを発生させないこと、である。
【００１６】
有効なセラミックス素材としては例えば、コージェライトが考えられるが、当該材質は、前述したように、当該温度における主要放射域である３μｍ付近（４μｍ以下）での分光放射率が低いため、表面温度を上昇させても、それに見合うだけの有効な加熱ができなかった。また、加熱効果を上げようと極端な高温でヒータを使用した場合、ヒータの短寿命化を招いていた。
【００１７】
本発明の課題は、７００℃以上の高温で効率よく加熱することのできる面状ヒータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を達成するため、本発明者らは７００℃以上の高温で効率よく熱を放射する面状ヒータを得た。すなわち、以下に示す発明に到達したものである。
【００１９】
［１］発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したＳｉＣ質セラミックスにより形成されたセラミックス基体とを含む面状ヒータ。
【００２０】
［２］前記ＳｉＣ質セラミックスがＳｉ金属を含浸させたＳｉＣである前記［１］に記載の面状ヒータ。
【００２１】
［３］発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したセラミックス基体と、そのセラミックス基体の表面を覆うＳｉＣ質セラミックス板とを含む面状ヒータ。
【００２２】
［４］発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したセラミックス基体と、そのセラミックス基体の表面を覆う金属酸化物を含有する金属酸化物層とを含む面状ヒータ。
【００２３】
［５］発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したセラミックス基体と、そのセラミックス基体の表面を覆うチタン酸化物またはクロムを含む遠赤外域の波長を放射する耐熱塗料により形成された耐熱塗料層とを含む面状ヒータ。
【００２４】
［６］発熱体と、その発熱体を埋蔵又は表面側に配置したセラミックス基体とを含み、前記セラミックス基体の放射面の表面温度が７００〜９００℃であるときに、２．５〜３．５μｍの波長域における分光放射率が０．７以上を示す面状ヒータ。
【発明の効果】
【００２５】
セラミックス基体内にヒータの発熱体を埋蔵又は表面に配置し、セラミックス基体をＳｉＣ質セラミックスにより作製することで、７００℃〜９００℃の高温域で使用でき、２．５μｍ〜３．５μｍの波長を効率よく放射する高放射率ヒータが得られた。またセラミックス面の均熱を±１０℃以内にできた。
【００２６】
セラミックス基体に発熱体を埋蔵又は表面に配置し、コージェライトにより形成されたセラミックス基体に、ＳｉＣ質セラミックス板を放射面側に配置させ、放射面を形成することで、７００℃〜９００℃の高温域で使用でき、効率の良い放射が行える高放射率ヒータが得られた。
【００２７】
セラミックス基体に発熱体を埋蔵又は表面に配置し、コージェライトにより形成されたセラミックス基体の放射面に、金属酸化物を熔射し、放射面を形成することで、７００℃〜９００℃の高温域で使用でき、効率の良い放射が行える高放射率ヒータが得られた。
【００２８】
セラミックス基体に発熱体を埋蔵又は表面に配置し、コージェライトにより形成されたセラミックス基体の放射面に、微小粒径からなるチタン酸化物もしくはクロムを主成分とし、遠赤外域の波長を放射する耐熱塗料を焼き付けて塗装することにより、放射面を形成することで、７００℃〜９００℃の高温域で使用でき、効率の良い放射が行える高放射率ヒータが得られた。
【００２９】
ヒータの主放射帯と被加熱物の吸収帯とを一致させ、更にヒータの主放射帯での分光放射率を向上させることにより、被加熱物を同ヒータ温度において、従来の２倍の速さで所定温度まで昇温させることが可能となった。
【００３０】
また、本発明のヒータは、従来のヒータと同等の加熱効果を想定する場合、従来のヒータに比べ、温度を下げて使用できるため、ヒータの寿命の増大が実現した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１に本発明の面状ヒータ１を放射面側から見た図を示し、図２に面状ヒータ１の断面図を示す。本発明の面状ヒータ１は、ＳｉＣ質セラミックスからなるセラミックス基体１０に発熱体１４を埋蔵し、発熱体１４に電源リード線１１を介して電流導入端子部１２が接続されている。また、発熱体１４は、セラミックス基体１０の放射面１５の表面に備えても良い。電流導入端子部１２を図示しない電源に接続し、電流導入端子部１２、電源リード線１１を介して発熱体１４にて電気エネルギーを熱エネルギーに変換することにより、発生した熱エネルギーが、放射面１５から放射される。発熱体１４をセラミックス基体１０に埋蔵した場合、放射面１５にセラミックス基体補強部１３が凸状に形成されることにより、熱膨張によるセラミックス基体１０のひび割れを防止することができる。
【００３２】
ガラスやフィルムなどの被加熱物を加熱するには、ヒータの形状が面状をしている方が良く、被加熱物をむらなく、均一に加熱することが可能となる。
【００３３】
Ｓｉ金属含浸ＳｉＣからなるＳｉＣ質セラミックスのセラミックス板は、例えばＳｉＣ粉末を所定の板形状に成形し、得られた成形体を、金属Ｓｉが存在する減圧の不活性ガス雰囲気又は真空中において、金属Ｓｉを含浸させながら焼成することにより製造することができる。焼成中に溶融して成形体中に含浸された金属Ｓｉは、気孔中に充填されて骨材となるＳｉＣ粒子を結合するとともに、成形体を緻密化する。
【００３４】
セラミックス基体１０の形状は、面状の長方形、正方形又は円盤形状でも良く、利用する現場で効率よく熱放射ができる形であればよい。
【００３５】
発熱体１４の形状は、コイル形状、リボン形状、メッシュ形状、板状、膜状であってよい。発熱体の材質は、大気中つまり酸化雰囲気で使用するために、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）や鉄クロ（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）であることが好ましい。
【００３６】
従来の面状ヒータは、コストと耐熱衝撃性の観点からコーディエライトを使用することが一般的であった。本発明では、発熱体をセラミックス基体に埋蔵又は放射面の表面に配置し、ＳｉＣ質セラミックスでセラミックス基体を作製することで、７００℃〜９００℃で高い輻射率維持つまり高い放射が可能になり、また熱膨張率はコーディエライトより大きいものの、曲げ強度や熱伝導率のよさから耐熱衝撃性にも問題はない。またＳｉＣ質セラミックスの熱伝導率のよさから面内の温度差が解消されている。
【００３７】
なおＳｉＣ質セラミックスは、導電率が高いが、ＳｉＣと発熱線間に高純度のアルミナモルタル（アルミナ９９．５％以上）を絶縁物として塗布することで絶縁を確保している（図示せず）。
【００３８】
ところで、フィルムの分野で、被放射物となる樹脂は、樹脂の種類によって多少の変化はあるが、２．５μｍ〜３．５μｍ及び５μｍ〜８μｍの波長域に大きな吸収帯を持つ。図６に、樹脂の一つであるポリアミド樹脂の波長別の放射率を示す。縦軸は放射率、横軸は波長を表わしている。放射率は縦軸の最下部が１であり、最上部が０である。キルヒホフの法則によると、物質の放射率と吸収率は等しくなるため、グラフにおいてプロットラインが下方に近づくほど電磁波の吸収能力が高いことを示す。図６に示すように２．５μｍ〜３．５μｍの波長域で放射率＝吸収率が大きく上昇しており、樹脂は当該波長域で放射された電磁波を速やかに吸収し熱エネルギーに変換し自己の温度を上昇させる。ポリアミド樹脂は多種類存在し、分子組成により、若干の分光放射率曲線に差があるが、２．５μｍ〜３．５μｍで大きな吸収域を持つことには変わりがない。
【００３９】
図１に示すＳｉＣ質セラミックスからなる面状ヒータ１は、７００℃〜９００℃の高温での使用が可能で、９００℃で使用した場合、２．５μｍ〜３．５μｍの波長の熱放射が分光放射率で０．７以上となる。この２．５μｍ〜３．５μｍの波長域は、被加熱物である樹脂が高い吸収率を示す波長域であり、本発明の面状ヒータ１を使用すれば、樹脂に対して効率よく加熱が行える。樹脂の５μｍ〜８μｍの吸収帯を狙って加熱する場合もあるが、後述するようにヒータの放射エネルギーは主放射波長領域が温度により変化するため単に樹脂の吸収帯のみ着目すればよいというわけではない。ポリアミド樹脂においては、２．５μｍ〜３．５μｍの波長域を狙ったほうが高い加熱効果を実現できる。
【００４０】
また、本発明による面状ヒータ１は、全波長域で分光放射率が０．７以上を示し、樹脂に限らず、ガラス面上に塗布されたガラスペーストへの熱放射等にも使用でき、応用できる産業分野は広い。
【００４１】
本発明の面状ヒータ１の別の形態を図３に示す。セラミックス基体１０は、ムライト、アルミナ、コージェライト等のセラミックスからなり、放射面１５にＳｉＣ質セラミックスで形成されたＳｉＣ薄板１６が接着されている。発熱体１４によって発生した熱エネルギーは、ＳｉＣ薄板１６を通して、放射面１５から放射される。このような面状ヒータ１は、７００℃〜９００℃の高温で使用でき、２．５μｍ〜３．５μｍの波長においても分光放射率が０．７以上の高放射率で放射することができる。セラミックス基体１０としては、コージェライトが特に好ましい。コージェライトは、耐熱性に優れ、また他のセラミックス素材に比較して線膨張係数が小さく耐スポール性に優れており、面状ヒータに好適である。
【００４２】
ムライト、アルミナ、コージェライト等のセラミックスにより作製されたセラミックス基体１０の放射面に、ＳｉＣ薄板１６を接着させ、ヒータの放射面を形成すると、ＳｉＣ質セラミックスでセラミックス基体１０が作製されたヒータと同様に７００℃〜９００℃の高温での使用が可能となる。
【００４３】
本発明の面状ヒータ１の別の形態を図４に示す。図４（ａ）は、セラミックス基体１０の放射面１５に金属酸化物を熔射して金属酸化物層１７を形成した面状ヒータ１の断面図で、発熱体１４で発生した熱エネルギーは、金属酸化物層１７を通して、放射面１５から放射される。このようにしてできた面状ヒータ１は、７００℃〜９００℃の高温で使用でき、２．５μｍ〜３．５μｍの波長においても分光放射率が０．７以上の高放射率で放射することができる。また、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は発熱体１４が、セラミックス基体１０の表面側に配置された例である。言い換えるとセラミックス基体１０が、発熱体１４の一部を取り囲むように配置されている。更に全体の表面を覆うように金属酸化物層１７が配置されている。図４（ｂ）は、発熱体１４が金属酸化物層１７で覆われており、図４（ｃ）は、発熱体１４が凹状に形成されたセラミックス基体１０の収納部に収納され、放射面１５の全体を金属酸化物層１７で覆った場合である。このように配置された面状ヒータにおいても、７００℃〜９００℃の高温で使用でき、２．５μｍ〜３．５μｍの波長においても分光放射率が０．７以上の高放射率で放射することができる。
【００４４】
放射面１５に金属酸化物層１７を熔射する方法は、金属酸化物を燃焼炎、アーク、プラズマ、レーザーなどの熱源を用いて熔融し、液体微粒子状にして放射面１５に高速で吹き付け、放射面１５の表面に皮膜を形成して表面を改質する。熔射は、厚膜を比較的容易に形成できるため、広い分野で利用されている。金属酸化物としては、酸化クロムや酸化チタンのような遷移金属酸化物を利用することができる。
【００４５】
本発明の面状ヒータ１の別の形態を図５に示す。図５は、セラミックス基体１０の放射面１５にチタン酸化物もしくはクロムを主成分とした耐熱塗料を焼き付けて塗装した耐熱塗料層１８を形成した面状ヒータ１の断面図である。発熱体１４で発生した熱エネルギーは、耐熱塗料層１８を通して、放射面１５から放射される。このようにしてできた高放射率ヒータ１は、７００℃〜９００℃の高温で使用でき、２．５μｍ〜３．５μｍの波長においても分光放射率が０．７以上の高放射率で放射することができる。発熱体１４は、セラミックス基体１０の表面に配置され、更に全体の表面を覆うように耐熱塗料層１８が配置された場合でもよく、このように配置された面状ヒータにおいても、７００℃〜９００℃の高温で使用でき、２．５μｍ〜３．５μｍの波長においても分光放射率が０．７以上の高放射率で放射することができる。
【００４６】
酸化チタンやクロムを主成分とする耐熱塗料の焼付けは、放射面１５に耐熱塗料を塗り、加熱することで、放射面１５の材質と塗料の材質を融着させる方法である。塗料は、酸化チタンや酸化クロムの粉末（粒径１μｍ以下）が９８％以上で、溶剤はシンナーを使用し、結合材はコロイダルシリカを使用する。
【００４７】
以上のように、表面にＳｉＣ質セラミックスで形成されたＳｉＣ薄板１６、金属酸化物層１７、耐熱塗料層１８などの黒体型放射材料層を配置することにより、７００℃〜９００℃の高温での使用が可能で、９００℃で使用した場合、２．５μｍ〜３．５μｍの波長の熱放射が分光放射率で０．７以上となる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
試料の分光放射率の測定に関しては、積分球による反射率測定（ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６）及び、ＦＴＩＲによる分光放射率測定（ＪＩＳ  Ｒ  １８０１）等により行った。図７に、コージェライト等のセラミックス基体の表面にＳｉＣ質セラミックス板を接着した面状ヒータ（実施例、図３の面状ヒータに相当）を製作し、放射率の波長依存性を従来のヒータ（比較例）とともに示す。参考までにアミド樹脂の吸収曲線の一例を同グラフ内に掲げている。縦軸は分光放射率、横軸は波長を表わしている。図７においては、放射率は縦軸の最上部を１としている。従来のヒータの放射特性は、ヒータの表面温度が３００℃の主放射領域である５μｍ以上では高い放射率を示すが、９００℃の主放射領域である２〜３μｍでは著しく低い値を示している。しかし本発明の面状ヒータでは、ヒータの表面温度が３００℃の場合、９００℃の場合のいずれの主放射領域においても、高い放射率を示している。
【００５０】
図８に、表面温度が高温である９００℃における各ヒータの放射エネルギーの波長依存性を示す。ここでもアミド樹脂の吸収曲線の一例を同グラフ内に掲げている。左の縦軸は単位面積あたりの放射エネルギーを表わし、右の縦軸は、吸収率を表わしている。図９の場合も吸収率は縦軸の最上部が１である。横軸は、波長を示す。アミド樹脂の吸収率曲線以外の３本の曲線は、黒体、従来ヒータ及び本発明の面状ヒータの９００℃でのそれぞれの波長別放射エネルギーを示す。特に黒体のものをプランクの放射法則と呼ぶ。２種類のヒータの曲線は、黒体の曲線に前述したそれぞれの分光放射率を乗じてプロットされる。さらに、当該３曲線を全波長により積分すると、９００℃における各材質の単位面積あたりの総放射エネルギーが算出される。特に黒体の曲線の積分結果はステファン・ボルツマンの法則として知られ、ある温度における単位面積あたりの放射の理論的上限値を示す。実在の物質でこの理想的放射をするものは存在せず、ヒータの放射能力は黒体放射との比較で判断することになる。図８からわかるように従来ヒータでは、９００℃において放射エネルギー総量が同温度の黒体に大きく劣り、黒体を１００としたときに４７の割合しかないが、本発明の面状ヒータでは７２の割合となり、黒体に近い値となっている。従来ヒータよりも９００℃において、プランクの放射法則により加重平均した結果としての放射率が高いことが示され、高温領域で同温度の従来ヒータに比較し放射エネルギーが大きいことが示された。
【００５１】
図９にヒータの表面温度が低温である３００℃における放射エネルギーの波長依存性を示す。左の縦軸は単位放射面積あたりの放射エネルギーを表わし、右の縦軸は吸収率を表わしている。横軸は、波長を示す。放射が各材質とも温度にも依存し、９００℃の場合に比較しそのエネルギー総量もピーク波長も異なっていることが理解される。ポリアミド樹脂の吸収帯との比較でみると、ヒータの温度が３００℃の時には、黒体、従来ヒータ、本発明の面状ヒータともにポリアミド樹脂の２．５μｍ〜３．５μｍの吸収帯と一致していない。逆に、６μｍ〜１０μｍの吸収域が主放射域と一致するが、グラフからも判明するように３００℃ではヒータから放射される単位放射面積当りのエネルギー総量が９００℃の場合と比較し極めて小さいため、有効な加熱ができない。図８に示すように、ヒータの温度が９００℃になると、黒体と本発明の面状ヒータで、ポリアミド樹脂の２．５μｍ〜３μｍの吸収帯に合致し、しかも単位面積当りにおいて大きなエネルギーによる放射が得られた。ポリアミド樹脂の波長６μｍ〜１０μｍの電磁波の吸収は、ヒータ温度９００℃においては、ヒータの主とする放射域から外れるため、無視することができる。
【００５２】
図１０に被加熱物を従来ヒータと本発明の面状ヒータで加熱したときの被加熱物の昇温試験の結果を示す。８５０℃まで両ヒータを下向きで加熱し定常状態に保った上でその直下に被加熱物を挿入し、被加熱物の温度上昇を測定した。試験はそれぞれ独立で周囲開放状態にて行い、ヒータ及び被加熱物の面積、位置関係等条件を同一にして行っている。従来ヒータに比べ本発明の面状ヒータでは、被加熱物が１２５℃になるまでの時間が半分に短縮された。この結果により、本発明の面状ヒータの方が、同温度の従来ヒータに比較し、被加熱物の吸収帯に合致した電磁波を大量に放射することにより被加熱物を迅速に昇温させていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の面状ヒータにより、食品業界では、せんべいの焼成器コーヒー豆の焙煎器、魚肉、食肉、海苔の焼き上げ器などとしての利用、塗装業界では、塗装乾燥機など、印刷業界では、印刷物の乾燥機など、樹脂やゴムの業界では、焼き上げや加硫への利用など、繊維業界ではパルプモールドの水分乾燥機、織物の染色乾燥機など、窯業や硝子業界では、陶磁器の乾燥機、硝子プリント印刷の乾燥機としての利用など、薬品や化学品業界では、高度無機化学品粉末の乾燥機など、農業では、もみ、穀類、豆類の乾燥機などとして利用できる。また、７００℃を超える加熱が必要な産業分野の発熱ヒータとして広く利用が可能であり、半導体分野でのウェハの加熱、液晶パネルの乾燥、熱風機、乾燥機、加熱装置などに利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のヒータを放射面側から見た模式図である。
【図２】本発明のヒータでセラミックス基体がＳｉＣ質セラミックスでできたヒータを横から見た断面の模式図である。
【図３】本発明のヒータで放射面にＳｉＣ薄板を接着したヒータを横から見た断面の模式図である。
【図４】本発明のヒータで放射面に金属酸化物を熔射したヒータを横から見た断面の模式図である。
【図５】本発明のヒータで放射面に耐熱塗料を塗布したヒータを横から見た断面の模式図である。
【図６】ポリアミド樹脂の分光放射率曲線を示すグラフである。
【図７】本発明による面状ヒータと従来ヒータとの分光放射特性の比較図である。
【図８】ヒータの波長別放射エネルギーを示すグラフである。
【図９】ヒータエネルギーの温度依存性を表わすグラフである。
【図１０】被加熱物の昇温試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１：面状ヒータ、１０：セラミックス基体、１１：電源リード線、１２：電流導入端子部、１３：セラミックス基体補強部、１４：発熱体、１５：放射面、１６：ＳｉＣ薄板、１７：金属酸化物層、１８：耐熱塗料層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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