JPS62172684A

JPS62172684A - 抵抗加熱体

Info

Publication number: JPS62172684A
Application number: JP1391386A
Authority: JP
Inventors: 満尾　浩治
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-01-27
Filing date: 1986-01-27
Publication date: 1987-07-29

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】この発明は導電性抵抗体に電流を流すことによって生ず
る発熱作用を利用した抵抗加熱体に関する。

適当な抵抗率を有する導電体（導電性抵抗体）例えば炭
素、黒鉛、炭化珪素、ゲルマニウム、ニッケルクロム、
鉄クロム、珪化モリブデン、ジルコニア発熱体、タンク
ロマイト発熱体等に電流を流すと発熱し、直接抵抗過熱
は加熱体自体の内部加熱であるため、高温を得やすく熱
効率が大て種々の熱源として利用されている。しかし上
記直接抵抗加熱は導電性抵抗体に直接電流を流すもので
、その用途が限定されていた。

この発明は、水硬系、マグネシウムセメント系、燒物系
、金属系、ガラス系、或いは合成樹脂系をも発熱させる
ことができる抵抗加熱体を提供することを目的とするも
のであって、上記目的に沿うこの発明の抵抗加熱体の一
つは、導電性抵抗体と導電体の均一分散系よりなること
を特徴とし、他の一つは上記抵抗加熱体の表面に酸化防
止層または及び絶縁層が設けられていることを特徴とす
る。

実施例１塩化コバルト２０％水溶液５重量部にクエン酸２０％水
溶液１０重量部を加え、次にアンモニア含有量２．８％
のアンモニア水２０重量部を加えて添加剤をつくり、該
添加剤２〜２０％含有水１００重量部とポルトランドセ
メント４００重量部を混錬し、硬化後電流を流したとこ
ろ発熱した。

実施例２実施例１の添加剤２〜２０％含有水１２５重量部にポル
トランドセメント２５０重量部を加え混錬してスラリー
をつくり、該スラリーに黒鉛５０重量部を加えて混錬し
、硬化後電流を流したところ発熱した。

実施例３実施例１の添加剤２〜２０％含有水１２５重量部にポル
トランドセメント２５０重量部を加え混錬してスラリー
をつくり、該スラリーに黒鉛３０重量部、炭化珪素３０
重量部を加えて混錬し、硬化後電流を流したところ発熱
した。

実施例４クエン酸４重量部に水９５重量部を加えてクエン酸水溶
液をつくり、該クエン酸水溶液にマンガン１重量部を加
えて溶解させ、次にアンモニア含有量２．８％のアンモ
ニア水２０重量部を加えて添加剤をつくり、該２〜２０
％含有水１００重量部とポルトランドセメント４００重
量部を混錬し、硬化後電流を流したところ発熱。

実施例５実施例４の添加剤２〜２０％含有水１２５重量部にポル
トランドセメント２５０重量部を加え混錬してスラリー
をつくり、該スラリーに黒鉛５０重量部を加えて混錬し
、硬化後電流を流したところ発熱した。

実施例６実施例４の添加剤２〜２０％含有水１２５重量部にポル
トランドセメント２５０重量部を加え混錬してスラリー
をつくり、該スラリーに黒鉛３０重量部、炭化珪素３０
重量部を加えて混錬し、硬化後電流を流したところ発熱
した。

以上水硬系抵抗加熱体６例について説明したが、何れも
固形物であるセメント粒子間に金属（コバルト、マンガ
ン）または金属化合物が溶液状態でイオンとして、或い
はコロイドとして均一に分散され、水の減少等により固
化或いは反応してセメント粒子間を結合したり、満たし
たりし、固化または反応物が連続すること等によりセメ
ント系硬化物を導電体化したものと考えられる。導電体
は電流を流すとその抵抗率に応じた発熱をするので、黒
鉛や炭化珪素等の導電性抵抗体を加える迄もなく発熱す
るが、導電性抵抗体を加えると、導電体である固化また
は反応物が導電性抵抗体に電流を流して導電性抵抗体も
発熱する。

水硬系抵抗加熱体には、水硬性物質としてポルトランド
セメントの他に高炉セメント、フライアツシユセメント
、ジェットセメント、早強ポルトランドセメント、アル
ミナセメント、石膏、水■、水酸化カルシウムとポゾラ
ン等、水と反応して、または水の存在下で硬化するもの
やマグネシウムセメント（塩化マグネシウムの濃縮溶液
を酸化マグネシウムと練り合わせる）を使用することが
でき、金属または金属化合物の溶液には、塩化コバルト
、塩化ニッケル、塩化第２鉄、塩化アルミニウム、塩化
マンガン、塩化第２クロム、塩化マグネシウム、塩化カ
ルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、塩化リ
チウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ルビジウ
ム等の金属塩化物水溶液や、硫酸アルミニウム水溶液、
マンガンを酸に溶解した溶液、或いはマンガンを酸に溶
解し更にアンモニア水を加えた溶液、或いはこれらの２
以上の混合または混合反応溶液等が使用される。また導
電性抵抗体には炭素、黒鉛、炭化珪素、珪化モリブデン
、ゲルマニウム、ニッケルクロム、鉄クロム、クロム、
酸化鉄、窒化珪素、ジルコニア発熱体、タンクロマイト
発熱体等の１または２以上を使用することができる。

上記実施例で添加剤にクエン酸を加えたのは、塩化コバ
ルト水溶液の場合、塩化コバルト水溶液を直接加えると
セメントのアルカリ液と反応して直ちにゲル化し金属化
合物の分散が良好に行われないが、クエン酸を加えると
反応が遅れて分散が良好に行われるように見受けられる
からであり、マンガンにクエン酸を加えたのはマンガン
を溶解するためである。また共にアンモニア水を加えた
のは、クエン酸を加えることにより低下するセメント系
硬化物の強度低下を防止するためである。そして加える
酸はクエン酸に限定されるものでなく、糖酸類及びその
塩を含むヒドロキシカルボン酸類（具体的にはタルトロ
ン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、グル
コ糖酸、グロン酸、グルクロン酸、アスコルビン酸、グ
リコール酸、グリセリン酸トリヒドロキシグルタール酸
、テトラヒドロキシアシビン酸、２‐ケトグルタル酸、
２‐ケトグルコン酸、オキザル酢酸、及びこれらのナト
リウム、カリウム、カルシウム、リチウム、アンモニウ
ム、マグネシウム等の塩を含む）の水溶液、硫酸や硝酸
等のごく薄い濃度の希釈液等が使用される。また加える
アルカリ性液体ははアンモニア水に限定されるものでは
なく、アンモニア水、重曹水溶液、かせいソーダ水溶液
、炭酸ソーダ水溶液等のアルカリ性液体の１または２以
上を加えることができる。そして添加剤が反応してゲル
化し沈殿物を生じるような場合は、使用水に複数剤で加
えることができる。また実施例では添加剤に酸性液体１
例としてクエン酸水溶液を、アルカリ性液体１例として
アンモニア水を加えたが、石膏、アルミナセメント等の
水硬性物質の性質は夫々異り、酸性液体及びアルカリ性
液体の添加、非添加、及び添加するときの添加量は、水
硬性物質の性質によって選定することができる。例えば
石膏の場合アンモニア水は必ずしも必要ではない。また
マグネシウムセメント硬化物はそれ自体導電体であるた
め、必ずしも添加剤を加える必要がなく、導電性抵抗体
を加えて混錬し硬化させるだけで発熱体とすることがで
きる。

次に合成樹脂系抵抗加熱体につき説明する。

実施例７実施例１で使用した添加剤１０重量部にヘキスト合成株
式会社製モヒトン２０重量部を加えて混合し、これに黒
鉛２５重量部を加えて混錬した後加熱養生して硬化させ
、硬化後電流を流したところ発熱した。

実施例８実施例４で使用した添加剤２０重量部にモヒトン３５重
量部を加えて混合し、これに黒鉛３５重量部を加えて混
錬した後加熱して硬化させ、硬化後電流を流したところ
発熱した。

実施例９実施例１で使用した添加剤５重量部、モヒトン２５重量
部を混合し、　これにポルトランドセメント２０重量部
を加えて混錬した後黒鉛１０重量部を加えて混錬し、硬
化後電流を流したところ発熱した。

実施例１０実施例４で使用した添加剤１０重量部、モヒトン２０重
量部を混合し、これにポルトランドセメント２０重量部
を加えて混錬した後黒鉛１０重量部を加えて混錬し硬化
後電流を流したところ発熱した。

以上合成樹脂系抵抗加熱体４例について説明したが、添
加剤にはアンモニア等のアルカリ性液体及びクエン酸等
の酸性液体は必ずしも必要ではない。そして他の金属ま
たは金属化合物の溶液を添加剤として使用してよいこと
はいう迄もなく、黒鉛や炭化珪素等の導電性抵抗体を加
えないものも抵抗加熱体として利用することができる。

また合成樹脂系は熱硬化性であってもよく熱可塑性であ
ってもよい。合成樹脂系抵抗加熱体は比較的低温型加熱
体として利用することができる。次に燒物系抵抗加熱体
につき説明する。

実施例１１実施例１または４で使用された添加剤２〜２０％含有水
で焼物原料を練り、成形して乾燥させた後焼成して燒物
系抵抗加熱体を得た。

実施例１２実施例１または４で使用した添加剤２〜２０％含有水で
ポルトランドセメントと焼物原料同重量の混合物を練り
、成形して硬化させた後焼成して燒物系抵抗加熱体を得
た。

実施例１３実施例１１と１２の混合物に黒鉛と炭化珪素を混合して
おき、乾燥または硬化後非酸■雰囲気で焼成して燒物系
抵抗加熱体を得た。

以上燒物系抵抗加熱体について説明したが、添加物に他
の添加剤を使用してもよく、珪灰反応を利用した珪灰系
硬化物や、セメント系硬化物を加熱焼成して燒物系抵抗
加熱体とすることもできる。金属または金属化合物の固
化または反応物は、その種類によりばい焙熔剤となり、
セメント等の粒子を結合する。

金、銀、銅、鉄、ニッケル、等の金属は導体であり、金
属中に炭素、炭化珪素、黒鉛、窒化珪素等の導電性抵抗
体を均一に分散させると抵抗加熱体となる。

実施例１４黒鉛２５容量部、炭化珪素２５容量部、ステンレス５０
容量部の均一混合物を、粉末冶金法を利用して焼結させ
、金属系抵抗加熱体を得た。

上記実施例でステンレスを他の金属に、また黒鉛と炭化
珪素を他の導電性抵抗体に代えてよいことはいう迄もな
い。また導電性抵抗体と金属の比重が略同一の場合は、
溶融金属内に導電性抵抗体を分散させ固化させてつくる
ことができる。

またガラスは高温において導電性抵抗体となる。そして
色ガラスは金属のコロイド粒子をガラス中に分散させた
ものであり、例えば■色ガラスはカリ鉛ガラスに銅また
は金を分散させたもの、黄色ガラスはソーダ石灰ガラス
に酸化セレン、酸化ウラン、または酸化セリウム等を加
えてつくったもの、青色ガラスはコバルト、青緑色ガラ
スは酸化銅、緑色ガラスはクロムを加えてつくられたも
のであるが、金属または金属化合物の添加量を増大させ
ると導電体となり、電流を流すと発熱する。そして珪化
モリブデン等の導電性抵抗体を混合して固化させたもの
はガラス系抵抗加熱体となる。

実施例１５熔融したソーダ石灰ガラス９０重量部にコバルト１〜１
０重量部を加え混錬してコバルトをコロイド状で均一に
分散させ、冷却固化させてガラス系抵抗加熱体を得た。

実施例１６熔融したソーダ石灰ガラス９０重量部にコバルト１〜１
０重量部を加えて混錬し、コバルトをコロイド状にして
分散させ、次に同容量の珪化モリブデンを加えて混錬し
、冷却固化させてガラス系抵抗加熱体を得た。

以上ガラス系抵抗加熱体について説明したが、ガラスの
１種である水ガラスも、これに金属化合物溶液を加えて
固化させたり、熔融水ガラスに金属または金属化合物を
加え分散させた後冷却固化させることにより、或いはこ
れに導電性抵抗体を加えて分散させることにより、ガラ
ス系抵抗加熱体にすることができる。

以上導電性抵抗体と導電性導電体が一体化した硬化物系
抵抗加熱体につき説明したが、何れも電極を埋設するか
、電極を押圧するか、電極を着脱自在に取付けること等
により電流を流した。尚抵抗加熱体の表面に絶縁層を設
けることはいう迄もない。また抵抗加熱体は硬化物に限
定されず、粉体または及び繊維で導電性抵抗体と導電体
が均一に分散されていてもよい。

第１図は黒鉛粉１容量部、炭化珪素粉１容量部、ステン
レス粉２容量部の均一分散系１を、絶縁凾２内に圧縮し
て充填したもので、２ａは絶縁蓋、３は電極、４は電源
である。第２図は第１図と同じ均一分散系１′の圧縮体
両側に板状電極３、３′を設けたものであり、２′は絶
縁枠、４は電源である。第１図及び第２図で均一分散系
１．１′は、導電性抵抗体と導電体が例えば黒鉛粉とス
テンレス繊維、炭化珪素繊維とステンレス繊維、炭素繊
維とステンレス粉のように、粉体または及び繊維の均一
分散系であつてもよい。両側の電極を電源に繋ぐと発熱
する。尚第１図及び第２図では均一分散系に代えて炭素
等の導電性抵抗体のみを粉体または及び繊維で使用し、
窒素ガス封入或いは真空吸引して酸化を防止することが
でき、特に第２図では板状電極を金属箔等の薄い金属シ
ートにし絶縁枠２′を絶縁性接着剤として可焼性抵抗加
熱体をすることができ共に通電すると発熱するが、均一
分散系の方が効果的と考えられる。尚第１、２図のよう
に均一分散系を使用するときも、窒素ガス封入や真空吸
引して酸化防止を行ってもよい。表面には絶縁層を設け
る。

次に固化または硬化物系抵抗加熱体の具体例について説
明する。第３図及び第４図は抵抗加熱体２例を示し、１
″は固化または硬化物系抵抗加熱体、３″は固化または
硬化物系抵抗加熱体１″に埋設された電極、４は電源で
あり、両側の電極３″、３″を電源４に繋ぐと固化また
は硬化物系抵抗加熱体に電流が流れて発熱する。尚電極
は抵抗加熱体の両側に着脱自在に或いは圧着して取付け
ることができる。また第５図に示されるように電極３″
′、３″′を型枠として原料を打設し固化または硬化さ
せて抵抗加熱体１″をつくってもよい。

表面には絶縁層を設ける。

第６図は電極１例を示し、両側の電極３″、３″を、絶
縁線５によって織り、編み、或いはその他の適切な手段
で所定の位置に固定したものであり、抵抗加熱体となる
固化または硬化原料内に埋設して固化または硬化させ、
抵抗加熱体とすることができる。

以上抵抗加熱体多例について説明したが、電極にはステ
ンレス電極、人造黒鉛電極、炭素電極、自焼成電極等を
使用することができ、電流は直流であってもよく交流で
あってもよい。また固化または硬化物系抵抗加熱体は含
泡体であってもよく、補強の目的で繊維を分散させたも
のであってもよい。そして上記繊維は導電体または及び
導電性抵抗体であってもよい。そして水硬系、マグネシ
ウムセメント系、合成樹脂系及び燒物系抵抗加熱体は、
その原料に更に酸化鉄等の金属酸化物や金属の導電性粉
体、または及び珪酸ゾル、水ガラス、シリコン等の珪酸
系液体を加えてつくることができる。また抵抗加熱体が
水硬系であるときは、原料を注入成形、プレス成形、プ
レス脱成形、バイブレーションプレス成形してもよく、
養生には普通養生、水中養生、オートクレーブ養生等を
行うことができる。また水中には抵抗かねつ体をおき電
極を電源に繋いで発熱させると、水中温度養生となる。

また抵抗加熱体にはその表面に絶縁層または及び酸化防
止層を設けることができる。粉状または及び繊維状の均
一分散系を窒素ガス内に内在させることは酸化防止層構
成の一つとなる。絶縁層または及び酸化防止層は、絶縁
塗料または及び酸化防止塗料を抵抗加熱体表面に塗設し
たり、絶縁性または及び酸化防止性■を施し焼成するこ
とによりつくることができる他、絶縁材または及び酸化
防止剤を物理蒸着、化学蒸着、或いは物理化学的蒸着に
より抵抗加熱体表面に蒸着させてつくることができる。

そして蒸着物にはガラス質や各種酸化物を使用すること
ができる。絶縁層が酸化防止層を兼用するときは一層で
もよいが、絶縁層及び酸化防止層を別々に設けてもよい
。

この発明で１実施例に使用したものまたは方法が他の実
施例に適切であれば、要旨を変更しない範囲内で他の実
施例に使用し、利用し、若しくは応用することができる
。

この発明は前記のように構成され、水硬系、マグネシウ
ムセメント系、燒物系、合成樹脂系、ガラス系、或いは
金属系を発熱させることができ、導電性抵抗体と導電体
の種類の選択、配合調整により発熱温度を所望の温度に
調整することができ、必ずしもサーモスタットを必要と
しない。また導電性抵抗体と導電体は低効率が同一であ
ってもよく、導電体の低効率が導電性抵抗体の低効率よ
り大であっても小さくても発熱するが、導電体の低効率
の方が大であると、電流は導電体を介して導電体抵抗体
により均一に流れ、短時間かつより均一に発熱する。ま
た固化または硬化物系抵抗加熱体は、金属または金属化
合物の配合比が小であっても、導電性抵抗体同志が直接
触れ合っておれば電流が流れて発熱する。また金属また
は金属化合物溶液にクエン酸等の酸性液体を加えた添加
剤や、更にアンモニア水等のアルカリ性液体を加えた添
加剤、例えば実施例１及び４で使用した添加剤と導電性
抵抗体例えばりん状黒鉛は良く混和した泥状物と■り、
密閉状態であれば泥状を維持する。そして少量のポルト
ランドセメントや粘土を加えても密閉状態では泥状を維
持する。また上記泥状物を空気中に放置し或いは加熱す
ると固化または硬化するが、固化または硬化物やこれを
砕いたもの及び上記泥状物も抵抗加熱体となる。

即ち泥状物であつても導電体と導電性抵抗体の均一分散
系であればこの発明に包含される。そしてりん状黒鉛や
土状黒鉛等の導電性抵抗体と金属または金属化合物等の
導電体との混合は、金属または金属化合物の溶液を直接
、またはクエン酸水溶液等の酸性液体または及びアンモ
ニア水等のアルカリ性液体を加えて、導電性抵抗体と混
合或いは混合反応させてもよい。この発明の抵抗加熱体
は固化または硬化物の形で、繊維状または及び粉状の形
で、或いは泥状の形で利用することが可能であり、屋根
、道路、歩道橋、陸橋、滑走路、水道管、鉄道の踏切り
ポイント、船舶の甲板、水門、階段等に設置して融雪、
凍結防止を行うことができる他、床暖房、ヒーター、食
品販売機、調理器、湯沸ポット、炊飯器、加熱併用型魔
法■、乾燥器、ボイラー等の熱源や、養豚、ふ卵、養魚
、温室栽培にも利用できる等多々の用途を有する。特に
茶碗、皿、鍋、釜、浴槽等の容器底部に抵抗加熱体をセ
ットするときは、内容物を効率良く加熱することができ
、容器自体を発熱させることができる効果を有する。そ
して抵抗加熱体が金属系であるときはほうろうびきする
こと等により絶縁と酸化防止を行うこともでき、経済性
、清潔性、防火性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は抵抗加熱体５例の説明図、第６図は電
極１例の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性抵抗体と導電体の均一分散系よりなること
を特徴とする抵抗加熱体。
（２）導電性抵抗体と導電体が粉状または及び繊維状で
均一に分散されていることを特徴とする、特許請求の範
囲第１項記載の抵抗加熱体。
（３）導電性抵抗体と導電体の均一分散系が一体化した
固化または硬化物であることを特徴とする、特許請求の
範囲第１項記載の抵抗加熱体。
（４）固化または硬化物が水硬系、マグネシウムセメン
ト系、燒物系、金属系、ガラス系、または合成樹脂系で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の抵
抗加熱体。
（５）固化または硬化物が含泡体であることを特徴とす
る、特許請求の範囲第３項及び第４項記載の抵抗加熱体
。
（６）固化または硬化物に繊維が分散されていることを
特徴とする、特許請求の範囲第３項〜第５項記載の抵抗
加熱体。
（７）固化または硬化物に分散されている繊維が導電性
抵抗体または及び導電体であることを特徴とする、特許
請求の範囲第６項記載の抵抗加熱体。
（８）導電性抵抗体と導電体の均一分散系表面に酸化防
止層または及び絶縁層が設けられていることを特徴とす
る抵抗加熱体。