JPH11242985A - 炭素系発熱体 - Google Patents
炭素系発熱体Info
- Publication number
- JPH11242985A JPH11242985A JP28004598A JP28004598A JPH11242985A JP H11242985 A JPH11242985 A JP H11242985A JP 28004598 A JP28004598 A JP 28004598A JP 28004598 A JP28004598 A JP 28004598A JP H11242985 A JPH11242985 A JP H11242985A
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- Japan
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- heating element
- carbon
- kinds
- heat generation
- silica
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発熱体として必要な任意の固有抵抗値と形状
を有する炭素系発熱体を安価に提供する。 【解決手段】 モンモリロナイト等の粘土類の無機結合
材中に、黒鉛等の炭素粉末を均一に分散させ、得られた
分散物を賦形し、非酸化性雰囲気において焼成する。
を有する炭素系発熱体を安価に提供する。 【解決手段】 モンモリロナイト等の粘土類の無機結合
材中に、黒鉛等の炭素粉末を均一に分散させ、得られた
分散物を賦形し、非酸化性雰囲気において焼成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体として必要
な任意の固有抵抗値と形状を有する炭素系発熱体に関す
る。
な任意の固有抵抗値と形状を有する炭素系発熱体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、抵抗用発熱体としては主としてタ
ングステン線やニクロム線などの金属線加工品と等方性
炭素材料やガラス状炭素などの炭素の切削加工品、炭化
珪素などの金属化合物が使用されてきた。その中でも金
属線の加工品は主として小型の民生機器のヒーター用発
熱体として、炭素や金属化合物は産業用炉などに使用さ
れている。
ングステン線やニクロム線などの金属線加工品と等方性
炭素材料やガラス状炭素などの炭素の切削加工品、炭化
珪素などの金属化合物が使用されてきた。その中でも金
属線の加工品は主として小型の民生機器のヒーター用発
熱体として、炭素や金属化合物は産業用炉などに使用さ
れている。
【０００３】従来の発熱体用素材の中でも炭素は、金属
線などと異なり、発熱速度、発熱効率、遠赤外線の発生
効率が良いなど優れた特徴を有している。しかし従来の
炭素発熱体は、大きな板形状体やブロック形状体より切
削加工により作製するため製造工程が煩雑で高価なうえ
細い物や薄い物など作製することが困難である。また、
ある規格範囲の固有抵抗値を有するブロック体などから
切削するため発熱量の制御は形状を変えるしか方策がな
いなどの問題点を有している。
線などと異なり、発熱速度、発熱効率、遠赤外線の発生
効率が良いなど優れた特徴を有している。しかし従来の
炭素発熱体は、大きな板形状体やブロック形状体より切
削加工により作製するため製造工程が煩雑で高価なうえ
細い物や薄い物など作製することが困難である。また、
ある規格範囲の固有抵抗値を有するブロック体などから
切削するため発熱量の制御は形状を変えるしか方策がな
いなどの問題点を有している。
【０００４】そこで本発明者らは特願平９−２５８８９
３号において薄板形状だけでなく細い棒形状体、細い円
柱形状体など従来の炭素材料では得ることのできない形
状を得ることが可能なうえ任意の固有抵抗値を有するこ
とで広範な設定電流・電位の印加による発熱制御が可能
で、発熱体としての炭素材料が持つ発熱速度、発熱効
率、遠赤外線の発生効率に優れた炭素系発熱体として、
塩素化塩化ビニル樹脂、フラン樹脂等の賦形性を有し焼
成後実質的に零でない炭素残査収率を示す組成物と、金
属或いは半金属化合物の一種または二種以上を混合し、
焼成することによって、製造される炭素系発熱体を提案
した。
３号において薄板形状だけでなく細い棒形状体、細い円
柱形状体など従来の炭素材料では得ることのできない形
状を得ることが可能なうえ任意の固有抵抗値を有するこ
とで広範な設定電流・電位の印加による発熱制御が可能
で、発熱体としての炭素材料が持つ発熱速度、発熱効
率、遠赤外線の発生効率に優れた炭素系発熱体として、
塩素化塩化ビニル樹脂、フラン樹脂等の賦形性を有し焼
成後実質的に零でない炭素残査収率を示す組成物と、金
属或いは半金属化合物の一種または二種以上を混合し、
焼成することによって、製造される炭素系発熱体を提案
した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記出願
の実施例としての炭素系発熱体は、フラン樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の高価な樹脂が使用されている。また焼成す
ることによりこれらの樹脂が炭素化され結合材となるた
め、炭素化収率の制御や発熱体の形状等の制御を行なう
のが困難であり、これらの制御を行なうにはエネルギ管
理等にコストがかかるのが現状であり、問題である。
の実施例としての炭素系発熱体は、フラン樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の高価な樹脂が使用されている。また焼成す
ることによりこれらの樹脂が炭素化され結合材となるた
め、炭素化収率の制御や発熱体の形状等の制御を行なう
のが困難であり、これらの制御を行なうにはエネルギ管
理等にコストがかかるのが現状であり、問題である。
【０００６】したがって本発明の目的は、上記の特徴を
有する炭素系発熱体を安価に提供することにある。
有する炭素系発熱体を安価に提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、炭素粉
末と、カオリナイト系、セリサイト系、モンモリロナイ
ト系、ベントナイト系等の粘土類、ゼオライト、ケイソ
ウ土、活性白土、シリカ、リン酸アルミニウム、シリコ
ーン樹脂、シリコーンゴム等の一種または二種以上の無
機結合材とを混合し、焼成して得られる炭素系発熱体が
提供される。
末と、カオリナイト系、セリサイト系、モンモリロナイ
ト系、ベントナイト系等の粘土類、ゼオライト、ケイソ
ウ土、活性白土、シリカ、リン酸アルミニウム、シリコ
ーン樹脂、シリコーンゴム等の一種または二種以上の無
機結合材とを混合し、焼成して得られる炭素系発熱体が
提供される。
【０００８】焼成前に酸化チタン、雲母、タルク、窒化
硼素、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二硫化モリ
ブテン、二硫化タングステン等の一種または二種以上の
体質材がさらに混合されることが好適である。粘度の融
着による発熱体の方が、エネルギコスト、形状管理の面
で低コストである。また、結合材としての粘土類は、フ
ラン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂と比べて安価である
が、それを焼結して得られるものの融点は１２００℃程
度が限界であり、それ以上では発熱体が融けてしまうと
いう問題はある。しかし、温度が低いほど遠赤外線の放
射効率が良いことが良く知られており、それをねらった
用途に限定して使用する限り充分使用に耐え得るもので
ある。
硼素、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二硫化モリ
ブテン、二硫化タングステン等の一種または二種以上の
体質材がさらに混合されることが好適である。粘度の融
着による発熱体の方が、エネルギコスト、形状管理の面
で低コストである。また、結合材としての粘土類は、フ
ラン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂と比べて安価である
が、それを焼結して得られるものの融点は１２００℃程
度が限界であり、それ以上では発熱体が融けてしまうと
いう問題はある。しかし、温度が低いほど遠赤外線の放
射効率が良いことが良く知られており、それをねらった
用途に限定して使用する限り充分使用に耐え得るもので
ある。
【０００９】前述の炭素粉末としては、カーボンブラッ
ク、黒鉛、コークス粉等が挙げられるが、使用する炭素
粉末種と量は、目的とする発熱体の抵抗値・形状により
適宜選択され、単独でも二種以上の混合体でも使用する
ことができるが、特に形状制御の簡易さから黒鉛を使用
することが好ましい。本発明では、前述の炭素粉は電気
良導体として、そして無機結合材及び体質材は導電阻害
物質として作用しており、電流は導電阻害物質を飛び越
え、いわゆるホッピングしながら炭素粉末を媒体として
流れる。この為これら２つないし３つの成分の種類やそ
の比率等を変え、それらを均一に混合、分散させ焼成す
ることにより、所望の固有抵抗値を有する本発明の炭素
系発熱体を得ることができる。
ク、黒鉛、コークス粉等が挙げられるが、使用する炭素
粉末種と量は、目的とする発熱体の抵抗値・形状により
適宜選択され、単独でも二種以上の混合体でも使用する
ことができるが、特に形状制御の簡易さから黒鉛を使用
することが好ましい。本発明では、前述の炭素粉は電気
良導体として、そして無機結合材及び体質材は導電阻害
物質として作用しており、電流は導電阻害物質を飛び越
え、いわゆるホッピングしながら炭素粉末を媒体として
流れる。この為これら２つないし３つの成分の種類やそ
の比率等を変え、それらを均一に混合、分散させ焼成す
ることにより、所望の固有抵抗値を有する本発明の炭素
系発熱体を得ることができる。
【００１０】また本発明の炭素系発熱体は、発熱速度、
発熱効率、遠赤外線の発生効率など発熱体としての優れ
た特徴を具備し、設計どおりの抵抗値と形状を有するた
め、設定電流・電位の印加により発熱量を容易に制御す
ることが可能である。但し、発熱量を制御する際には、
場合によりかなりの高温になることから、アルゴンガス
等の不活性ガス雰囲気とした容器中で使用することで、
酸化を防止する必要がある。またこの時遠赤外線の発生
効率の妨げとならずに高温に耐える石英等の透明な容器
を用いることが望ましい。
発熱効率、遠赤外線の発生効率など発熱体としての優れ
た特徴を具備し、設計どおりの抵抗値と形状を有するた
め、設定電流・電位の印加により発熱量を容易に制御す
ることが可能である。但し、発熱量を制御する際には、
場合によりかなりの高温になることから、アルゴンガス
等の不活性ガス雰囲気とした容器中で使用することで、
酸化を防止する必要がある。またこの時遠赤外線の発生
効率の妨げとならずに高温に耐える石英等の透明な容器
を用いることが望ましい。
【００１１】
【実施例】以下に、実施例によって本発明を更に具体的
に説明するが、本願発明はこの実施例によって何等限定
されるものではない。 （実施例１）モンモリロナイト５０重量％に天然黒鉛微
粉末（日本黒鉛製 平均粒径５μｍ）１０重量％を複合
した組成物、窒化硼素（信越化学工業製 平均粒径２μ
ｍ）４０重量％に、水１００重量％を添加して、ヘンシ
ェルミキサーを用いて分散した後、表面温度を１２０℃
に保ったミキシング用二本ロールを用いて十分に混練を
繰り返して組成物を得、ペレタイザーによってペレット
化し、成形用組成物を得た。このペレットをブランジャ
ー型押出機で直径３mmφのダイスを用い脱気を行いつつ
１３０℃で３ｍ／秒の速度で押し出し、次に、これを窒
素ガス雰囲気中で１１００℃で焼成し、円柱状の炭素系
発熱体を得た。
に説明するが、本願発明はこの実施例によって何等限定
されるものではない。 （実施例１）モンモリロナイト５０重量％に天然黒鉛微
粉末（日本黒鉛製 平均粒径５μｍ）１０重量％を複合
した組成物、窒化硼素（信越化学工業製 平均粒径２μ
ｍ）４０重量％に、水１００重量％を添加して、ヘンシ
ェルミキサーを用いて分散した後、表面温度を１２０℃
に保ったミキシング用二本ロールを用いて十分に混練を
繰り返して組成物を得、ペレタイザーによってペレット
化し、成形用組成物を得た。このペレットをブランジャ
ー型押出機で直径３mmφのダイスを用い脱気を行いつつ
１３０℃で３ｍ／秒の速度で押し出し、次に、これを窒
素ガス雰囲気中で１１００℃で焼成し、円柱状の炭素系
発熱体を得た。
【００１２】得られた炭素系発熱体は断面の直径２．５
mmφ、曲げ強度が１００MPa であった。ホイートストー
ンブリッジ法により、固有抵抗を測定したところ、７．
９×１０-3Ω・cmの値を有していた。この炭素系発熱体
を長さ３００mmに切断し、端部にリードを接続し、アル
ゴンガス雰囲気の石英管中で通電したところ１００Ｖで
瞬時６００℃に達するとともに、遠赤外線の放射が確認
できた。また使用中にクラックの発生もなく安定した発
熱量を得ることができた。
mmφ、曲げ強度が１００MPa であった。ホイートストー
ンブリッジ法により、固有抵抗を測定したところ、７．
９×１０-3Ω・cmの値を有していた。この炭素系発熱体
を長さ３００mmに切断し、端部にリードを接続し、アル
ゴンガス雰囲気の石英管中で通電したところ１００Ｖで
瞬時６００℃に達するとともに、遠赤外線の放射が確認
できた。また使用中にクラックの発生もなく安定した発
熱量を得ることができた。
【００１３】（実施例２）カオリナイト５０重量％に天
然黒鉛微粉末（日本黒鉛製 平均粒径５μｍ）１０重量
％を複合した組成物、窒化硼素（信越化学工業製 平均
粒径２μｍ）４０重量％に、水１００重量％を添加し
て、分散、混練後、押し出し成形し、次に、これを窒素
ガス雰囲気中で１１００℃で焼成し、円柱状の炭素系発
熱体を得た。
然黒鉛微粉末（日本黒鉛製 平均粒径５μｍ）１０重量
％を複合した組成物、窒化硼素（信越化学工業製 平均
粒径２μｍ）４０重量％に、水１００重量％を添加し
て、分散、混練後、押し出し成形し、次に、これを窒素
ガス雰囲気中で１１００℃で焼成し、円柱状の炭素系発
熱体を得た。
【００１４】得られた炭素系発熱体は断面の直径２．６
mmφ、曲げ強度が１２０MPa であった。ホイートストー
ンブリッジ法で固有抵抗を測定したところ、９．１×１
０-3Ω・cmの値を有していた。この炭素系発熱体を長さ
３００mmに切断し、端部にリードを接続し、アルゴンガ
ス雰囲気の石英管中で通電したところ１００Ｖで瞬時６
５０℃に達するとともに、遠赤外線の放射が確認でき
た。また使用中にクラックの発生もなく安定した発熱量
を得ることができた。
mmφ、曲げ強度が１２０MPa であった。ホイートストー
ンブリッジ法で固有抵抗を測定したところ、９．１×１
０-3Ω・cmの値を有していた。この炭素系発熱体を長さ
３００mmに切断し、端部にリードを接続し、アルゴンガ
ス雰囲気の石英管中で通電したところ１００Ｖで瞬時６
５０℃に達するとともに、遠赤外線の放射が確認でき
た。また使用中にクラックの発生もなく安定した発熱量
を得ることができた。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属系発熱体に比べ、発熱速度、発熱効率、遠赤外線の
発生効率が良いなど炭素系発熱体の有する優れた特性を
持つうえ、従来の炭素材に比べ任意の微細形状・抵抗を
具備することができるので、広範な設定電流・電位の印
加が可能なうえ再現性がよく信頼性が高い極めて優れた
炭素系発熱体を安価に得ることができる。
金属系発熱体に比べ、発熱速度、発熱効率、遠赤外線の
発生効率が良いなど炭素系発熱体の有する優れた特性を
持つうえ、従来の炭素材に比べ任意の微細形状・抵抗を
具備することができるので、広範な設定電流・電位の印
加が可能なうえ再現性がよく信頼性が高い極めて優れた
炭素系発熱体を安価に得ることができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 炭素粉末と一種または二種以上の無機結
合材を混合し、焼成して得られる炭素系発熱体。 - 【請求項２】 焼成前に一種または二種以上の体質材が
さらに混合される請求項１記載の炭素系発熱体。 - 【請求項３】 前記体質材は、酸化チタン、雲母、タル
ク、窒化硼素、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二
硫化モリブテンまたは二硫化タングステンである請求項
２記載の炭素系発熱体。 - 【請求項４】 前記無機結合材は、カオリナイト系、セ
リサイト系、モンモリロナイト系、ベントナイト系の粘
土類、ゼオライト、ケイソウ土、活性白土、シリカ、リ
ン酸アルミニウム、シリコーン樹脂またはシリコーンゴ
ムである請求項１〜３のいずれか１項記載の炭素系発熱
体。 - 【請求項５】 前記炭素粉末は、カーボンブラック、黒
鉛またはコークス粉である請求項１〜４のいずれか１項
記載の炭素系発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28004598A JPH11242985A (ja) | 1997-12-26 | 1998-10-01 | 炭素系発熱体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36123797 | 1997-12-26 | ||
| JP9-361237 | 1997-12-26 | ||
| JP28004598A JPH11242985A (ja) | 1997-12-26 | 1998-10-01 | 炭素系発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11242985A true JPH11242985A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=26553599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28004598A Withdrawn JPH11242985A (ja) | 1997-12-26 | 1998-10-01 | 炭素系発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11242985A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501056B1 (en) | 1998-04-28 | 2002-12-31 | E. Tec Corporation | Carbon heating element and method of manufacturing the same |
| KR100438329B1 (ko) * | 2002-02-20 | 2004-07-01 | 전성욱 | 인공발열체 |
| KR20050020469A (ko) * | 2003-08-19 | 2005-03-04 | 이건국 | 저온 난방 장치 및 그를 이용한 난방 시설 |
| KR100804257B1 (ko) | 2006-07-10 | 2008-02-18 | (주)유티앤케미칼 | 발열체 조성물 및 발열체 조성물에 의한 식품 가열기구 |
| JP2013001614A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Neive:Kk | 多孔質発熱体 |
| CN108147777A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-12 | 郑州中南杰特超硬材料有限公司 | 一种利用回收合成立方氮化硼固废制备超高压合成用加热管的方法 |
-
1998
- 1998-10-01 JP JP28004598A patent/JPH11242985A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501056B1 (en) | 1998-04-28 | 2002-12-31 | E. Tec Corporation | Carbon heating element and method of manufacturing the same |
| KR100438329B1 (ko) * | 2002-02-20 | 2004-07-01 | 전성욱 | 인공발열체 |
| KR20050020469A (ko) * | 2003-08-19 | 2005-03-04 | 이건국 | 저온 난방 장치 및 그를 이용한 난방 시설 |
| KR100804257B1 (ko) | 2006-07-10 | 2008-02-18 | (주)유티앤케미칼 | 발열체 조성물 및 발열체 조성물에 의한 식품 가열기구 |
| JP2013001614A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Neive:Kk | 多孔質発熱体 |
| CN108147777A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-12 | 郑州中南杰特超硬材料有限公司 | 一种利用回收合成立方氮化硼固废制备超高压合成用加热管的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |