JPH01166482A - シーズヒータ - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、一般調理器具や暖房器具などの幅広い製品分
野における加熱源として応用されるシーズヒータに関し
、特に通電時の電気絶縁特性に優れた信頼性の高いシー
ズヒータに関するものである。

従来の技術 従来よりシーズヒータは簡便であると共に、安全性が高
く、かつ耐食性に優れているため、オープン、電子レン
ジ、電気コンロ、電気ストーブ等、□調理および暖房器
具の加熱源として幅広く使用されている。

このシーズヒータは、一般に、両端に端子棒を備えたコ
イル状の電熱線を金属パイプの中央部に挿入し、この金
属パイプに電気絶縁粉末を充填した後、圧延減径し、所
定の形状に曲げ加工して製造される。

このようなシーズヒータの電気絶縁粉末として従来より
電融マグネシアが用いられてきた。

これは電融マグネシアが電気絶縁性、熱伝導性に優れ、
また商業的に安価で、かつ安定して供給されているため
であった。

発明が解決しようとする問題点 シーズヒータには前述したように電気絶縁粉末として電
融マグネシアが用いられてきた。この電融マグネシアの
絶縁抵抗は温度上昇と共に低下し、半導体的性質を示す
。その関係は一般に次式で表わされる。

玉 、：ＡｏｋＴ ここでρは固有抵抗、Ｅは活性化エネルギー、Ｔは絶対
温度、ｋはポルツマン定数、Ａは定数である。

従って、電融マグネシアの絶縁抵抗はＡ及びＥによって
決まシ、それぞれの値によって低温用から高温用のグレ
ードに分類される。

１０００℃における固有抵抗は、低温用で１０６０傭程
度、高温用で１０７〜１ｏ８Ω儂程度であるが、最近の
加熱温度の高温化や形状の短小化等の要望を満たすため
には、これらの絶縁抵抗では不十分であった。

一方、単結晶マグネシアは１０００℃で１ｏ８Ωα以上
の固有抵抗を示すが、コスト的には通常の電融マグネシ
アの約１０００倍の価格であシ、非常ニ高価でシーズヒ
ータへの適用は難しかった。

本発明は前述した問題点を解決するもので、高い絶縁抵
抗を有する安価なシーズヒータを提供することを目的と
するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、電気絶縁粉末と
して、電融マグネシア粉末を使用し、アルミナゾルをア
ルミナ重量に換算して０．５〜１５ｗｆ％添加し、４５
０’（：以上の温度で加熱処理したものである。

作　　用 シーズヒータの電気絶縁粉末に使用される電融マグネシ
アは一般に不純物を含有している。これらの不純物は１
価のアルカリ金属酸化物であるＮａ　Ｏやに２０．２価
のアルカリ土類金属酸化物テアルＣａｏ、３価の酸化物
テアルＦｅ２ｏ３ヤＡ１２ｏ３、Ｂ２Ｏ３，４価の酸化
物であるＳ　１０２やＺ　ｒｏ２等が主なものである。

これらの不純物の混入は、電融マグネシアの原材料が天
然マグネサイトや海水マグネシアクリンカであることか
ら不可避であるが、２価のＭｇＯ中に１価や３価、４価
の酸化物やイオン半径の異なる２価の酸化物が不純物と
して混入することにより、結晶内に欠陥を生じて半導体
的性質を付与する結果、絶縁抵抗が単結晶マグネシアに
比べて大きく低下することになる。通常、電融マグネシ
アはｐ型の半導体としての性質を有し、Ｍｑと０の比は
、０が過剰でＭｑが不足していると考えられている。

本発明では、との電融マグネシア粉末にアルミナシμを
添加して吸着させた後、４５０℃以上の温度で加熱処理
して乾燥及び拡散処理することによシ、電融マグネシア
粉末の表面及び内部を改質して半導体的性質を押さえ、
絶縁抵抗を高めることができるものである。

電融マグネシア粉末にアルミナシ〜を添加して吸着させ
る工程としては、（１）粉末状態でアルミナゾルを添加
し、４６０℃以上の温度で加熱処理を行なった後、金属
パイプ内に充填してシーズヒータを形成する、（２）金
属パイプ内に電融マグネシア粉末を充填した後、アｗミ
ナゾμを含浸し、圧延減径して４５０’Ｃ以上の温度で
加熱処理を行なってシーズヒータを形成する、（３）金
属パイプ内に電融マグネシア粉末を充填し、圧延減径し
た後、アルミナゾルを含浸し、４６０”Ｃ以上の温度で
加熱処理を行なってシーズヒータを形成する等、シーズ
ヒータの加工工程中のいずれの段階で行なっても効果を
有するものである。

アルミナゾルの添加量は、用いる電融マグネシアの半導
体的性質の程度や不純物量によって異なり、添加量が少
ないとｐ型半導体となシ、また添加量が多いとｎ型半導
体となって共に十分な絶縁抵抗が得られないが、一般に
アルミナ重量に換算して０．５〜１５ｗｔ％の範囲内で
高い絶縁抵抗を得ることができる。

４５０’Ｃ以上の温度での加熱処理は、アルミナゾルに
含まれる水分を除去乾燥する目的と、アルミナ成分を電
融マグネシア中に拡散する目的を有している。乾燥のた
めには、化学吸着水を除去する必要があｐ４ｓｏ’（：
以上の温度での加熱処理が必要となる。またアルミナ成
分の拡散については、電融マグネシアの内部まで十分に
拡散させるため釦は９００’Ｃ以上の加熱処理が望まし
い。従って加熱処理の温度は、４５０℃以上、望ましく
は９００℃以上が必要である。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図にもとづい
て説明する。

まず、４０７−３２５メツシユに粉砕した電融マグネシ
アを、中心に直径３ｍｍ、長さ４０咽のステンレス棒を
配置した内径８咽、外径１０咽、長さ２０ｍｍのステン
レスパイプ内に充填し、アルミナ含有量２０　ｗｔｑ６
のアルミナゾルを任意の量だけ添加して含浸させた後、
１３ｏＫｐ／肩の圧力でプレスし、パイプ内に完全に充
填した。その後、パイプ及び中心のステンレス棒に直径
０．５　ｒｔａｎのニクロム線をスポット溶接し、絶縁
測定用のリード線とした。サンプルは電気炉内に投入し
、１０００℃で３０分の加熱処理を施した。比較のため
、アルミナゾルを添加含浸しないサンプルも同様の処理
を施した。

以上のようにして作製したサンプルを電気炉中に吊るし
、約１時間かけて１０００℃に昇温し、約１０分間保持
した後、ＤＣｌｏｏＶの絶縁計を用いて絶縁抵抗を測定
し、計算によシ固有抵抗を求めた。

２種の電融マグネシアを用いて測定を行なったが、用い
た電融マグネシアの組成を第１表Ｋ、得られた固有抵抗
とアルミナに換算したアルミナゾルの添加量の関係を第
１図に示す。

（バ下全Ｉ３） 第１図から明らかなように、比較的高純度の電融マグネ
シアＡにおいては、デルミナに換算したアルミナゾルの
添加量が２〜４ｗｔ％で最大の固有抵抗を示し、さらに
添加量が増加すると逆に固有抵抗が低下した。一方、比
較的低純度の電融マグネシアＢにおいては、同様に６〜
１０ｗｔ％で最大の固有抵抗を示した。このことは、ア
ルミナゾルを添加した電融マグネシアの半導体的性質が
ｐ型からｎ型へと添加量と共に変化することを意味して
いる。

また、固有抵抗の改良度合は低純度の電融マグネシアＢ
において著しく、固有抵抗の最大値はほぼ同等の値とな
った。このことは半導体的性質をなくすことＫより一定
の固有抵抗が得られることを意味しており、工業的には
比較的低コストの低純度マグネシアを用いることが可能
となり、シーズヒータの材料コストを引き下げることが
できることを意味する。

次に、同様に第１表に示した２種類の電融マグネシアを
用いてシーズヒータを作製した。両端に端子棒を備えた
コイル状の電熱線を耐食耐熱超合金ＮＣＦｓｏｏからな
る金属パイプに挿入し、電気絶縁粉末として電融マグネ
シア粉末を金属パイプ内に充填した後、アルミナ含有量
２０ｗｔ％のアルミナゾルを任意の量だけ添加して含浸
させ、圧延減径を施し、最高温度１０５０℃のトンネル
炉で加熱処理し、さらに０字状に曲げ加工およびプレス
加工を施して、外径６．６咽、全長５００ｍｍの０字状
のシーズヒータを作製した。

このシーズヒータを用いてＡＣｌｏｏＶ、４００Ｗで通
電を行ない、６分径安定状態になった時点でＤＣ５００
Ｖの絶縁計を用いて絶縁抵抗を測定した。測定は各条件
ごとに５本のシーズヒータについて行なった。そして得
られた絶縁抵抗とアルミナに換算したアルミナシμの添
加量の関係を第２図に示す。

第２図から明らかなように、シーズヒータの絶縁抵抗と
アルミナゾルの添加量の関係は、第１図に示した電融マ
グネシアの固有抵抗とアｌ　ミナゾルの添加量の関係と
良い一致を示した。電融マグネシアＡについてはアルミ
ナに換算して２ｗｔ％前後のアルミナゾルの添加で最大
の絶縁抵抗が得られ、電融マグネシアＢについては同様
に７ｗｔ％前後のアルミナゾルの添加で最大の絶縁抵抗
が得られた。

このように本発明のシーズヒータは、従来の電融マグネ
シアのみを電気絶縁粉末として用いたシーズヒータと比
べて、通電時の絶縁抵抗を向上させることができると共
に、比較的低純度の電融マグネシアを用いて高い絶縁抵
抗のシーズヒータを提供できることがわかった。また絶
縁抵抗の向上によシ、シーズヒータの高温化が図れると
共に、全長を短かくしたり、外径を細くしたりするとい
う具合にシーズヒータのコンパクト化も図れるようにな
った。

発明の効果 上記実施例の説明から明らかなように本発明によれば、
電気絶縁粉末として、電融マグネシアを使用し、アルミ
ナゾルをアルミナ重量に換算して０．５〜１５ｗｔ％添
加し、４６０℃以上の温度で加熱処理しているため、特
に通電時の電気絶縁特性に優れ、信頼性が高く、しかも
安価なシーズヒータを提供することができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるシーズヒータの電融
マグネシアの固有抵抗とアルミナゾルの添加量の関係を
示すグラフ、第２図は同シーズヒータの絶縁抵抗とアル
ミナゾルの添加量の関係を示すグラフである。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ＯＳ　　ＩＱ　　／Ｓ アルミナＣ；換算ｌ／タアルミナ ン）しの添力■量　Ｗ鼾２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気絶縁粉末として、電融マグネシア粉末を使用し、ア
   ルミナゾルをアルミナ重量に換算して０．５〜１５ｗｔ
   ％添加し、４５０℃以上の温度で加熱処理したことを特
   徴とするシーズヒータ。