JPH0131675B2 - - Google Patents
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- JPH0131675B2 JPH0131675B2 JP8788881A JP8788881A JPH0131675B2 JP H0131675 B2 JPH0131675 B2 JP H0131675B2 JP 8788881 A JP8788881 A JP 8788881A JP 8788881 A JP8788881 A JP 8788881A JP H0131675 B2 JPH0131675 B2 JP H0131675B2
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- Resistance Heating (AREA)
Description
本発明はシーズヒータに関し、特に寿命が長く
かつ、長時間使用後の高温での絶縁抵抗値（以下
熱時絶縁抵抗値と称す）の高いシーズヒータを提
供しようとするものである。 一般にシーズヒータは図に示すように両端に端
子棒１を備えたコイル状の電熱線２を金属パイプ
３に挿入し、この金属パイプ３にマグネシア粉末
等の電気絶縁粉末４を充填してなり、必要に応じ
て金属パイプ３の両端を低融点ガラス５および耐
熱性樹脂６で完全封口してあるものである。この
加熱部品としてのシーズヒータは、その非常に優
れた性能・品質・簡便さなどから飛躍的に多用さ
れてきており、家電製品を初め、各種工業用や宇
宙開発・原子力などの特殊用途に至るまでその市
場範囲は拡大してきている。その中でも高温用シ
ーズヒータの用途は今後さらに押びていくものと
思われる。 ところが、世界的視野で高温用シーズヒータの
性能および品質の現状をみると、十分に熱時絶縁
抵抗値を保証し、かつ耐久性能を保証しうるシー
ズヒータが存在していなかつた。 特に諸外国では生活環境や規格および国民性の
違いによつて、吸湿絶縁性能をあまり重視せず
に、むしろ簡便な樹脂封口やプラスチツク成型体
などでの封口ですましているものがほとんどであ
つた。 ところが、ガラス等で完全封口したもの以外
は、ほとんど密封が不十分であつたり、透湿性が
あつたりして、高温多湿の条件下に長期間おかれ
ると、その絶縁性を著しく劣化させてしまい、感
電や漏電等の事故となる危険があつた。 これに対し、ガラス５により完全封口したもの
は耐湿性能が極めて良好であることが知られてい
る。 しかし、完全封口を施した場合、ヒータ使用時
の温度が650℃を超えると熱時絶縁抵抗値が低下
し、結果的に耐久性能が悪くなる現象がみられ
た。特に金属パイプ３の表面温度が高くなるほど
この傾向が著しく大きくなつていた。 この理由は以下の通りであると想定される。す
なわち、完全封口されたシーズヒータの内部は酸
素が不十分であり、電熱線２が酸化しても非常に
薄い酸化膜となり、しかもこの酸化膜は不連続で
ある。また、酸化反応によりシーズヒータ内部は
減圧状態となり残存する窒素が酸化膜の不連続な
部分や薄い酸化膜を通つて電熱線２内部に拡散
し、消費される。この結果、シーズヒータ内部は
真空に近い状態となる。さらに、シーズヒータ内
部が真空に近い状態となると、酸化膜が使用中に
徐々に蒸発し、続いて電熱線２の成分元素も蒸発
に至る。これらの蒸発した酸化物や金属は電気絶
縁粉末４と反応したり、またごくわずかの空隙に
存在し、熱時絶縁抵抗値を著しく低下させること
になる。さらに、電熱線２の成分元素の蒸発によ
つて電熱線２が細くなり、ついには断線する。こ
のような従来のシーズヒータは熱時絶縁抵抗値が
劣化しやすく、かつ寿命の短いものであつた。 このため、本発明者らは、電気絶縁粉末４に着
目し、各種検討した結果、電気絶縁粉末４として
酸化ニツケルまたは酸化コバルトを添加し、電熱
線２の成分元素の蒸発現象を抑えることにより、
所期の目的である長時間使用後の熱時絶縁抵抗値
の高いかつ寿命の長いシーズヒータが得られると
いう結論を得ている。 しかし、このシーズヒータは添加する酸化物自
体の固有抵抗値がマグネシア等の絶縁粉末に比較
して低いために熱時絶縁抵抗値が全体的に低くな
るものであつた。 本発明は上記事情に鑑み、酸化物の添加による
熱時絶縁抵抗値の全体的な低下を防止し、所期の
目的を達成するシーズヒータを提供しようとする
ものである。 本発明の特徴は、マグネシア粉末に、酸化アル
ミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化
イツトリウム、酸化ランタン、酸化錫、酸化マン
ガンの群から選ばれる少くとも一種の酸化物と酸
化ニツケルまたは酸化コバルトとを添加し熱処理
したものを電気絶縁粉末として用いるところにあ
る。 上記の方法で処理することにより、従来の酸化
ニツケルまたは酸化コバルトを添加することによ
り生じた熱時絶縁抵抗値の低下を防止することが
できた。 また、上記の方法で処理した酸化ニツケルまた
は酸化コバルトは、従来と同様に、電熱線２の成
分元素の蒸発現象を抑える作用を有するため、熱
時絶縁抵抗値の劣化や寿命の低下が防止される。 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 市販の酸化ニツケルと酸化アルミニウム、酸化
ガリウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、
酸化ランタン、酸化錫、酸化マンガンの群から選
ばれる少くとも一種の酸化物を従来の電融マグネ
シア粉末に混合し、1200℃で熱処理し、電気絶縁
粉末４を準備した。 また、電熱線２として線径0.29mmのニクロム線
第１種を用い、これを巻径２mmのコイル状とし、
両端に端子棒１を接続した。 さらに、金属パイプ３として長さ413mm、外径
８mm、肉厚0.46mmのNCF2P（商品名インコロイ
800）を用いた。 この金属パイプ３に上記端子棒１を両端に接続
した電熱線２を挿入し、この金属パイプ３にあら
かじめ準備しておいた上記電気絶縁粉末４を充填
し、圧延減径、焼鈍（1050℃、10分間）の各工程
を経て、金属パイプ３を長さ500mm、外径6.6mmと
し、さらに金属パイプ３の両端を低融点ガラス５
および耐熱性樹脂６で封口して、試料番号３〜11
のシーズヒータを作成した。 なお、試料番号３〜11のシーズヒータにおい
て、電融マグネシア粉末に添加した酸化物の種類
と添加量は、第１表に示す通りである。 また、比較のために、従来例として、従来の電
融マグネシア粉末のみを電気絶縁粉末４として用
いたシーズヒータ（試料番号１）を作成した。ま
た、比較例として、従来の電融マグネシア粉末
に、市販の酸化ニツケルを１重量％添加したもの
を電気絶縁粉末４として用いたシーズヒータ（試
料番号２）を作成した。 上記試料番号３〜11の各シーズヒータについて
絶縁性能および寿命性能を調べるために以下の試
験を行つた。 まず、完成された各試料の初期特性として、金
属パイプ表面温度750℃とした状態における熱時
絶縁抵抗値を測定した。この結果を第１表に示
す。 また、金属パイプ３の表面温度を950℃に維持
するように電熱線２に連続通電し、熱時絶縁抵抗
値の変化を測定した。 なお、熱時絶縁抵抗値を測定する時は金属パイ
プ３の表面温度を750℃に低下させて測定した。 ちなみに、上記連続通電開始から11日後におけ
る熱時絶縁抵抗値を第１表に示す。 さらに、上記連続通電を維持し、電熱線２が断
線するまでの日数（寿命）を測定した。 この結果を第１表に示す。
かつ、長時間使用後の高温での絶縁抵抗値（以下
熱時絶縁抵抗値と称す）の高いシーズヒータを提
供しようとするものである。 一般にシーズヒータは図に示すように両端に端
子棒１を備えたコイル状の電熱線２を金属パイプ
３に挿入し、この金属パイプ３にマグネシア粉末
等の電気絶縁粉末４を充填してなり、必要に応じ
て金属パイプ３の両端を低融点ガラス５および耐
熱性樹脂６で完全封口してあるものである。この
加熱部品としてのシーズヒータは、その非常に優
れた性能・品質・簡便さなどから飛躍的に多用さ
れてきており、家電製品を初め、各種工業用や宇
宙開発・原子力などの特殊用途に至るまでその市
場範囲は拡大してきている。その中でも高温用シ
ーズヒータの用途は今後さらに押びていくものと
思われる。 ところが、世界的視野で高温用シーズヒータの
性能および品質の現状をみると、十分に熱時絶縁
抵抗値を保証し、かつ耐久性能を保証しうるシー
ズヒータが存在していなかつた。 特に諸外国では生活環境や規格および国民性の
違いによつて、吸湿絶縁性能をあまり重視せず
に、むしろ簡便な樹脂封口やプラスチツク成型体
などでの封口ですましているものがほとんどであ
つた。 ところが、ガラス等で完全封口したもの以外
は、ほとんど密封が不十分であつたり、透湿性が
あつたりして、高温多湿の条件下に長期間おかれ
ると、その絶縁性を著しく劣化させてしまい、感
電や漏電等の事故となる危険があつた。 これに対し、ガラス５により完全封口したもの
は耐湿性能が極めて良好であることが知られてい
る。 しかし、完全封口を施した場合、ヒータ使用時
の温度が650℃を超えると熱時絶縁抵抗値が低下
し、結果的に耐久性能が悪くなる現象がみられ
た。特に金属パイプ３の表面温度が高くなるほど
この傾向が著しく大きくなつていた。 この理由は以下の通りであると想定される。す
なわち、完全封口されたシーズヒータの内部は酸
素が不十分であり、電熱線２が酸化しても非常に
薄い酸化膜となり、しかもこの酸化膜は不連続で
ある。また、酸化反応によりシーズヒータ内部は
減圧状態となり残存する窒素が酸化膜の不連続な
部分や薄い酸化膜を通つて電熱線２内部に拡散
し、消費される。この結果、シーズヒータ内部は
真空に近い状態となる。さらに、シーズヒータ内
部が真空に近い状態となると、酸化膜が使用中に
徐々に蒸発し、続いて電熱線２の成分元素も蒸発
に至る。これらの蒸発した酸化物や金属は電気絶
縁粉末４と反応したり、またごくわずかの空隙に
存在し、熱時絶縁抵抗値を著しく低下させること
になる。さらに、電熱線２の成分元素の蒸発によ
つて電熱線２が細くなり、ついには断線する。こ
のような従来のシーズヒータは熱時絶縁抵抗値が
劣化しやすく、かつ寿命の短いものであつた。 このため、本発明者らは、電気絶縁粉末４に着
目し、各種検討した結果、電気絶縁粉末４として
酸化ニツケルまたは酸化コバルトを添加し、電熱
線２の成分元素の蒸発現象を抑えることにより、
所期の目的である長時間使用後の熱時絶縁抵抗値
の高いかつ寿命の長いシーズヒータが得られると
いう結論を得ている。 しかし、このシーズヒータは添加する酸化物自
体の固有抵抗値がマグネシア等の絶縁粉末に比較
して低いために熱時絶縁抵抗値が全体的に低くな
るものであつた。 本発明は上記事情に鑑み、酸化物の添加による
熱時絶縁抵抗値の全体的な低下を防止し、所期の
目的を達成するシーズヒータを提供しようとする
ものである。 本発明の特徴は、マグネシア粉末に、酸化アル
ミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化
イツトリウム、酸化ランタン、酸化錫、酸化マン
ガンの群から選ばれる少くとも一種の酸化物と酸
化ニツケルまたは酸化コバルトとを添加し熱処理
したものを電気絶縁粉末として用いるところにあ
る。 上記の方法で処理することにより、従来の酸化
ニツケルまたは酸化コバルトを添加することによ
り生じた熱時絶縁抵抗値の低下を防止することが
できた。 また、上記の方法で処理した酸化ニツケルまた
は酸化コバルトは、従来と同様に、電熱線２の成
分元素の蒸発現象を抑える作用を有するため、熱
時絶縁抵抗値の劣化や寿命の低下が防止される。 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 市販の酸化ニツケルと酸化アルミニウム、酸化
ガリウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、
酸化ランタン、酸化錫、酸化マンガンの群から選
ばれる少くとも一種の酸化物を従来の電融マグネ
シア粉末に混合し、1200℃で熱処理し、電気絶縁
粉末４を準備した。 また、電熱線２として線径0.29mmのニクロム線
第１種を用い、これを巻径２mmのコイル状とし、
両端に端子棒１を接続した。 さらに、金属パイプ３として長さ413mm、外径
８mm、肉厚0.46mmのNCF2P（商品名インコロイ
800）を用いた。 この金属パイプ３に上記端子棒１を両端に接続
した電熱線２を挿入し、この金属パイプ３にあら
かじめ準備しておいた上記電気絶縁粉末４を充填
し、圧延減径、焼鈍（1050℃、10分間）の各工程
を経て、金属パイプ３を長さ500mm、外径6.6mmと
し、さらに金属パイプ３の両端を低融点ガラス５
および耐熱性樹脂６で封口して、試料番号３〜11
のシーズヒータを作成した。 なお、試料番号３〜11のシーズヒータにおい
て、電融マグネシア粉末に添加した酸化物の種類
と添加量は、第１表に示す通りである。 また、比較のために、従来例として、従来の電
融マグネシア粉末のみを電気絶縁粉末４として用
いたシーズヒータ（試料番号１）を作成した。ま
た、比較例として、従来の電融マグネシア粉末
に、市販の酸化ニツケルを１重量％添加したもの
を電気絶縁粉末４として用いたシーズヒータ（試
料番号２）を作成した。 上記試料番号３〜11の各シーズヒータについて
絶縁性能および寿命性能を調べるために以下の試
験を行つた。 まず、完成された各試料の初期特性として、金
属パイプ表面温度750℃とした状態における熱時
絶縁抵抗値を測定した。この結果を第１表に示
す。 また、金属パイプ３の表面温度を950℃に維持
するように電熱線２に連続通電し、熱時絶縁抵抗
値の変化を測定した。 なお、熱時絶縁抵抗値を測定する時は金属パイ
プ３の表面温度を750℃に低下させて測定した。 ちなみに、上記連続通電開始から11日後におけ
る熱時絶縁抵抗値を第１表に示す。 さらに、上記連続通電を維持し、電熱線２が断
線するまでの日数（寿命）を測定した。 この結果を第１表に示す。
【表】
第１表から明らかなように、電融マグネシア粉
末に、酸化ニツケルと酸化アルミニウム、酸化ガ
リウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、酸
化ランタン、酸化錫、酸化マンガンの群から選ば
れる少くとも一種の酸化物とを添加し、熱処理し
た電気絶縁粉末を使用した試料番号３〜11のシー
ズヒータでは、初期の熱時絶縁抵抗値が比較例の
試料番号２と比較して高くなつた。 また寿命は、従来例の試料番号１に比較して、
長くなり使用後の熱時絶縁抵抗値についても、高
い値を示し、従来の酸化ニツケルを添加した試料
番号２と同様の傾向を示した。 このように電融マグネシア粉末に、酸化ニツケ
ルと酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化イ
ツトリウム、酸化ランタン、酸化錫、酸化マンガ
ンの群から選ばれる少くとも１種の酸化物を添加
し熱処理した電気絶縁粉末を用いることにより、
完成初期の熱時絶縁抵抗値を高めることができる
とともに、長時間使用後の熱時絶縁抵抗値の高
い、かつ寿命の長いシーズヒータを得ることがで
きた。 実施例 ２ 市販の酸化コバルトと酸化アルミニウム、酸化
ガリウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、
酸化ランタン、酸化錫、酸化マンガンの群から選
ばれる少くとも１種の酸化物を実施例１と同様の
電融マグネシア粉末に混合し、1200℃で熱処理
し、電気絶縁粉末４を準備した。 以下、実施例１と同様にして、試料番号22〜30
のシーズヒータを作成した。 なお、試料番号22〜30のシーズヒータにおい
て、電融マグネシア粉末に添加した酸化物種類と
添加量は第２表に示す通りである。 また、比較例として従来の電融マグネシア粉末
に市販の酸化コバルトを１重量％添加したものを
電気絶縁粉末４として用いたシーズヒータ（試料
番号21）も作成した。 これらのシーズヒータについて、実施例１と同
様にして、初期熱時絶縁抵抗値、11日後の熱時絶
縁抵抗値、寿命を測定し、この測定結果を第２表
に示す。
末に、酸化ニツケルと酸化アルミニウム、酸化ガ
リウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、酸
化ランタン、酸化錫、酸化マンガンの群から選ば
れる少くとも一種の酸化物とを添加し、熱処理し
た電気絶縁粉末を使用した試料番号３〜11のシー
ズヒータでは、初期の熱時絶縁抵抗値が比較例の
試料番号２と比較して高くなつた。 また寿命は、従来例の試料番号１に比較して、
長くなり使用後の熱時絶縁抵抗値についても、高
い値を示し、従来の酸化ニツケルを添加した試料
番号２と同様の傾向を示した。 このように電融マグネシア粉末に、酸化ニツケ
ルと酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化イ
ツトリウム、酸化ランタン、酸化錫、酸化マンガ
ンの群から選ばれる少くとも１種の酸化物を添加
し熱処理した電気絶縁粉末を用いることにより、
完成初期の熱時絶縁抵抗値を高めることができる
とともに、長時間使用後の熱時絶縁抵抗値の高
い、かつ寿命の長いシーズヒータを得ることがで
きた。 実施例 ２ 市販の酸化コバルトと酸化アルミニウム、酸化
ガリウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、
酸化ランタン、酸化錫、酸化マンガンの群から選
ばれる少くとも１種の酸化物を実施例１と同様の
電融マグネシア粉末に混合し、1200℃で熱処理
し、電気絶縁粉末４を準備した。 以下、実施例１と同様にして、試料番号22〜30
のシーズヒータを作成した。 なお、試料番号22〜30のシーズヒータにおい
て、電融マグネシア粉末に添加した酸化物種類と
添加量は第２表に示す通りである。 また、比較例として従来の電融マグネシア粉末
に市販の酸化コバルトを１重量％添加したものを
電気絶縁粉末４として用いたシーズヒータ（試料
番号21）も作成した。 これらのシーズヒータについて、実施例１と同
様にして、初期熱時絶縁抵抗値、11日後の熱時絶
縁抵抗値、寿命を測定し、この測定結果を第２表
に示す。
【表】
第２表から明らかなように、電融マグネシア粉
末に、酸化コバルトと酸化アルミニウム、酸化ガ
リウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、酸
化ランタン、酸化錫、酸化マンガンの群から選ば
れる少くとも一種の酸化物とを添加し、熱処理し
た電気絶縁粉末を使用した試料番号22〜30のシー
ズヒータでは、初期の熱時絶縁抵抗値が比較例の
試料番号21と比較して高くなつた。 また寿命は、従来例の試料番号１に比較して、
長くなり、使用後の熱時絶縁抵抗値についても、
高い値を示し従来の酸化コバルトを添加した試料
番号21と同様の傾向を示した。 このように、電融マグネシア粉末に酸化コバル
トと酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化イン
ジウム、酸化イツトリウム、酸化ランタン、酸化
錫、酸化マンガンの群から選ばれる少くとも１種
の酸化物を添加し熱処理した電気絶縁粉末を用い
ることにより、完成初期の熱時絶縁抵抗値を高め
ることができるとともに、長時間使用後の熱時絶
縁抵抗値の高い、かつ寿命の長いシーズヒータを
得ることができた。 なお、上記実施例１〜２において、電熱線２と
してニクロム線第１種を用いたが、第３表に示す
線材を用いても同様の結果が得られ、金属パイプ
３についても第４表に示すものを用いても同様の
結果が得られた。
末に、酸化コバルトと酸化アルミニウム、酸化ガ
リウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、酸
化ランタン、酸化錫、酸化マンガンの群から選ば
れる少くとも一種の酸化物とを添加し、熱処理し
た電気絶縁粉末を使用した試料番号22〜30のシー
ズヒータでは、初期の熱時絶縁抵抗値が比較例の
試料番号21と比較して高くなつた。 また寿命は、従来例の試料番号１に比較して、
長くなり、使用後の熱時絶縁抵抗値についても、
高い値を示し従来の酸化コバルトを添加した試料
番号21と同様の傾向を示した。 このように、電融マグネシア粉末に酸化コバル
トと酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化イン
ジウム、酸化イツトリウム、酸化ランタン、酸化
錫、酸化マンガンの群から選ばれる少くとも１種
の酸化物を添加し熱処理した電気絶縁粉末を用い
ることにより、完成初期の熱時絶縁抵抗値を高め
ることができるとともに、長時間使用後の熱時絶
縁抵抗値の高い、かつ寿命の長いシーズヒータを
得ることができた。 なお、上記実施例１〜２において、電熱線２と
してニクロム線第１種を用いたが、第３表に示す
線材を用いても同様の結果が得られ、金属パイプ
３についても第４表に示すものを用いても同様の
結果が得られた。
【表】
【表】
以上の説明から明らかなように、本発明のシー
ズヒータはマグネシア粉末に、酸化アルミニウ
ム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化イツト
リウム、酸化ランタン、酸化錫の群から選ばれる
少くとも一種の酸化物と、酸化ニツケルまたは酸
化コバルトとを添加し、かつ熱処理したものを電
気絶縁粉末として用いることにより、長時間使用
後における熱時絶縁抵抗値が高く、かつ寿命の長
いものとなる。 なお、本発明のシーズヒータは図に示す形状の
ものに限定されることはなく、カートリツジヒー
タやクロープラグと称されるものをも含む。
ズヒータはマグネシア粉末に、酸化アルミニウ
ム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化イツト
リウム、酸化ランタン、酸化錫の群から選ばれる
少くとも一種の酸化物と、酸化ニツケルまたは酸
化コバルトとを添加し、かつ熱処理したものを電
気絶縁粉末として用いることにより、長時間使用
後における熱時絶縁抵抗値が高く、かつ寿命の長
いものとなる。 なお、本発明のシーズヒータは図に示す形状の
ものに限定されることはなく、カートリツジヒー
タやクロープラグと称されるものをも含む。
図は一般的なシーズヒータの断面図である。
２……電熱線、３……金属パイプ、４……電気
絶縁粉末。
絶縁粉末。
Claims (1)
- １ 金属パイプに電熱線を挿入するとともに電気
絶縁粉末を充填してなるシーズヒータにおいて、
マグネシア粉末に、酸化アルミニウム、酸化ガリ
ウム、酸化インジウム、酸化イツトリウム、酸化
ランタン、酸化錫の群から選ばれる少くとも一種
の酸化物と、酸化ニツケルまたは酸化コバルトと
を添加し、かつ熱処理したものを前記電気絶縁粉
末として用いたことを特徴とするシーズヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8788881A JPS57202674A (en) | 1981-06-08 | 1981-06-08 | Sheathed heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8788881A JPS57202674A (en) | 1981-06-08 | 1981-06-08 | Sheathed heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57202674A JPS57202674A (en) | 1982-12-11 |
| JPH0131675B2 true JPH0131675B2 (ja) | 1989-06-27 |
Family
ID=13927410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8788881A Granted JPS57202674A (en) | 1981-06-08 | 1981-06-08 | Sheathed heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57202674A (ja) |
-
1981
- 1981-06-08 JP JP8788881A patent/JPS57202674A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57202674A (en) | 1982-12-11 |
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