JPH0138360B2 - - Google Patents
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- JPH0138360B2 JPH0138360B2 JP56087291A JP8729181A JPH0138360B2 JP H0138360 B2 JPH0138360 B2 JP H0138360B2 JP 56087291 A JP56087291 A JP 56087291A JP 8729181 A JP8729181 A JP 8729181A JP H0138360 B2 JPH0138360 B2 JP H0138360B2
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Landscapes
- 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使用状態における絶縁抵抗値
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、シーズヒータは第１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に電融マ
グネシア、電融シリカ、電融アルミナ等の電気絶
絶粉末４を充填してなり、必要に応じて金属パイ
プ３の両端をガラス５や耐熱性樹脂６で封口して
なるものである。 このシーズヒータは、加熱部品として、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、家庭電化製品を初め、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伸び
ていくものと思われる。 ところが、世界的視野でシーズヒータの性能お
よび品質の現状を見ると、使用状態における絶縁
抵抗値（以下、熱時絶縁抵抗値と称す）を十分に
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
などの封口ですましているのものほとんどであつ
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℃を越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見られ
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た。 この理由は、本研究の結果、以下に示すいくつ
かの現象に基因するものである。 完全封口されたシーズヒータの内部は、酸素の
供給が不十分となり、電熱線２の表面に形成され
る酸化皮膜は薄くまた不連続なものとなり、非常
に不安定なものとなる。 さらにこの酸化反応に続いて、シーズヒータ内
部に残存する窒素による窒化反応が生じる。窒素
は酸化皮膜の不連続な部分や薄い部分を通つて、
電熱線２の内部に拡散し、消費される。 この結果、シーズヒータ内部の酸素分圧は著し
く低下し真空に近い状態となる。 このように、シーズヒータ内部が真空に近い状
態となると、酸化皮膜が使用中に徐々に蒸発し、
続いて、電熱線２の成分元素であるクロム金属も
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。 このように、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。 さらに、上記シーズヒータ内部の減圧を防止す
るために、高温で、分解し、酸素を発生する過酸
化物や、遷移金属酸化物を電気絶縁粉末４に添加
することが提案されていたが、これらの中で明記
されている過酸化物や、遷移金属酸化物について
検討したが必ずしも、効果があるものではなく、
大部分のものが、実使用に耐えないものであつ
た。 たとえば、過酸化バリウム、過酸化カルシウム
などの過酸化物は、シーズヒータの焼鈍工程にお
いて、大部分の酸素を解離し、使用中に、酸素を
供給する能力が低下し、熱時絶縁抵抗値の劣化を
防止することができなかつた。さらに、酸素を放
出したのち生成する酸化バリウムや、酸化カルシ
ウムは絶縁抵抗値を著しく低下させると共に、電
熱線と反応し、寿命を短かくした。 一方、遷移金属酸化物のうち、酸化クロムでは
効果は見られなかつた。また酸化マンガンでは、
寿命を長くする効果が見られたにもかかわらず固
有抵抗値が著しく小さいため、シーズヒータの絶
縁抵抗値が低下し、実使用に耐えなかつた。 また酸化鉛、酸化ビスマス、酸化アンチモン等
の低融点の遷移金属酸化物では、耐電圧特性を著
しく低下させたり、また、電熱線に悪影響を及ぼ
し、断線寿命を短かくするなど、悪い影響を及ぼ
した。 この様に、すでに提案されている過酸化物や遷
移金属酸化物を電気絶縁粉末に添加する方法で
は、必ずしも、熱時絶縁抵抗値劣化を抑制した
り、寿命を伸ばすことができるものではなかつ
た。 本発明は、上記従来の欠点を解消し、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。 本発明者等は、電気絶縁粉末に着目し、その電
気絶縁粉末に添加せしめる金属酸化物粉末を種々
検討した結果、次の各条件を満たす酸化物粉末を
添加した電気絶縁粉末を用いたシーズヒータは長
時間使用後の熱時絶縁抵抗が高く、長寿命である
ことを見出した。 その各条件とは (1) ヒーター使用時の温度（例えば1100℃）にお
ける金属酸化物の酸素解離圧がクロム酸化物の
示す酸素解離圧（例えば1100℃の温度では
10-19気圧）よりも大きいことである。この条
件は電熱線成分クロムの蒸発を抑制する上に必
要な条件である。クロム酸化物の酸素解離圧よ
りも大きな解離圧を示す酸化物が共存すること
によつて電熱線表面に形成されるクロム酸化物
の保護被膜は安定に存在し、これが電熱線から
のクロムの蒸発を防止する。 (2) シーズヒータの製造工程、例えば焼鈍工程
（1000〜1100℃、30分間）において、酸素解離
がほとんど進行しない金属酸化物であること。
もしもすでに製造工程において大半の酸素が解
離してしまうと、実際の使用時に必要な上記(1)
の効果が得られない。具体的には、1000〜1100
℃の温度での金属酸化物の酸素解離圧が10-2気
圧以下であれば充分である。 (3) 金属酸化物単独あるいはそれと主成分である
電気絶縁粉末との化学反応生成物がヒータ使用
時の温度で溶融しないことが必要である。もし
も溶融物が存在するとイオン電導性が増し、電
気絶縁抵抗の低下、耐電圧の低下の原因となる
ので望ましくない。 (4) 金属酸化物成分（金属あるいはその酸化物）
がヒータ使用時の温度で電熱線（金属および表
面の酸化被膜）の成分と反応して、電熱線およ
びその保護被膜をもろくしたり、電熱線の電気
抵抗を変化させたりして、断線寿命を短かくし
ないものであることが必要である。 以上の４つの条件を満す金属酸化物は種々検討
の結果、ZnO、Ga2O3、Fe2O3、Fe3O4、In2O3、
CoO、Co2O3、Co3O4、WO3、NiO、SnO2、
CuO、AgOの各酸化物およびNiCo2O4、
NiFe2O4、CuCo2O4、CuFe2O4、CoFe2O4、
FeCo2O4の各スピネル型構造の酸化物であつた。
特にスピネル型構造酸化物の場合は、電熱線表面
保護被膜のち密化に効果があり、クロムの電熱線
からの蒸発を抑制する効果が著しいものであつ
た。 これらの19種類の金属酸化物のグループから選
ばれた少なくとも１種以上の金属酸化物を合量で
0.1〜10重量％の範囲で添加せしめた電気絶縁粉
末をを用いることによつて本発明の目的である、
高温高絶縁抵抗、長寿命の優れた性能のシーズヒ
ータを得ることができるものである。 なお金属酸化物の含有量が0.1重量％未満では
上記(1)の効果がほとんどないので望ましくない。 また、その含有量が10重量％を越えると初期の
電気絶縁抵抗のレベルが低下するのでやはり望ま
しくない。 以下、本発明の実施例について添付図面を参照
して説明する。 実施例 １ 電気絶縁粉末４の主成分として、電融マグネシ
ア粉末を用い、この電融マグネシア粉末に、
NiO、CoO、Co2O3、Co3O4、WO3、CuO、
Ca2O3、SnO2、ZnO、Fe2O3、Fe3O4、Iu2O3、
AgO及び、上記酸化物の混合物をそれぞれ１重
量％添加し、第２表に示す電気絶縁粉末４を準備
した。 なお、これら酸化物の粒径は５ミクロン以下と
した。また、電融マグネシア粉末は第１表の組成
比のものを用いた。
かつ長時間使用後の使用状態における絶縁抵抗値
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、シーズヒータは第１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に電融マ
グネシア、電融シリカ、電融アルミナ等の電気絶
絶粉末４を充填してなり、必要に応じて金属パイ
プ３の両端をガラス５や耐熱性樹脂６で封口して
なるものである。 このシーズヒータは、加熱部品として、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、家庭電化製品を初め、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伸び
ていくものと思われる。 ところが、世界的視野でシーズヒータの性能お
よび品質の現状を見ると、使用状態における絶縁
抵抗値（以下、熱時絶縁抵抗値と称す）を十分に
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
などの封口ですましているのものほとんどであつ
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℃を越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見られ
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た。 この理由は、本研究の結果、以下に示すいくつ
かの現象に基因するものである。 完全封口されたシーズヒータの内部は、酸素の
供給が不十分となり、電熱線２の表面に形成され
る酸化皮膜は薄くまた不連続なものとなり、非常
に不安定なものとなる。 さらにこの酸化反応に続いて、シーズヒータ内
部に残存する窒素による窒化反応が生じる。窒素
は酸化皮膜の不連続な部分や薄い部分を通つて、
電熱線２の内部に拡散し、消費される。 この結果、シーズヒータ内部の酸素分圧は著し
く低下し真空に近い状態となる。 このように、シーズヒータ内部が真空に近い状
態となると、酸化皮膜が使用中に徐々に蒸発し、
続いて、電熱線２の成分元素であるクロム金属も
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。 このように、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。 さらに、上記シーズヒータ内部の減圧を防止す
るために、高温で、分解し、酸素を発生する過酸
化物や、遷移金属酸化物を電気絶縁粉末４に添加
することが提案されていたが、これらの中で明記
されている過酸化物や、遷移金属酸化物について
検討したが必ずしも、効果があるものではなく、
大部分のものが、実使用に耐えないものであつ
た。 たとえば、過酸化バリウム、過酸化カルシウム
などの過酸化物は、シーズヒータの焼鈍工程にお
いて、大部分の酸素を解離し、使用中に、酸素を
供給する能力が低下し、熱時絶縁抵抗値の劣化を
防止することができなかつた。さらに、酸素を放
出したのち生成する酸化バリウムや、酸化カルシ
ウムは絶縁抵抗値を著しく低下させると共に、電
熱線と反応し、寿命を短かくした。 一方、遷移金属酸化物のうち、酸化クロムでは
効果は見られなかつた。また酸化マンガンでは、
寿命を長くする効果が見られたにもかかわらず固
有抵抗値が著しく小さいため、シーズヒータの絶
縁抵抗値が低下し、実使用に耐えなかつた。 また酸化鉛、酸化ビスマス、酸化アンチモン等
の低融点の遷移金属酸化物では、耐電圧特性を著
しく低下させたり、また、電熱線に悪影響を及ぼ
し、断線寿命を短かくするなど、悪い影響を及ぼ
した。 この様に、すでに提案されている過酸化物や遷
移金属酸化物を電気絶縁粉末に添加する方法で
は、必ずしも、熱時絶縁抵抗値劣化を抑制した
り、寿命を伸ばすことができるものではなかつ
た。 本発明は、上記従来の欠点を解消し、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。 本発明者等は、電気絶縁粉末に着目し、その電
気絶縁粉末に添加せしめる金属酸化物粉末を種々
検討した結果、次の各条件を満たす酸化物粉末を
添加した電気絶縁粉末を用いたシーズヒータは長
時間使用後の熱時絶縁抵抗が高く、長寿命である
ことを見出した。 その各条件とは (1) ヒーター使用時の温度（例えば1100℃）にお
ける金属酸化物の酸素解離圧がクロム酸化物の
示す酸素解離圧（例えば1100℃の温度では
10-19気圧）よりも大きいことである。この条
件は電熱線成分クロムの蒸発を抑制する上に必
要な条件である。クロム酸化物の酸素解離圧よ
りも大きな解離圧を示す酸化物が共存すること
によつて電熱線表面に形成されるクロム酸化物
の保護被膜は安定に存在し、これが電熱線から
のクロムの蒸発を防止する。 (2) シーズヒータの製造工程、例えば焼鈍工程
（1000〜1100℃、30分間）において、酸素解離
がほとんど進行しない金属酸化物であること。
もしもすでに製造工程において大半の酸素が解
離してしまうと、実際の使用時に必要な上記(1)
の効果が得られない。具体的には、1000〜1100
℃の温度での金属酸化物の酸素解離圧が10-2気
圧以下であれば充分である。 (3) 金属酸化物単独あるいはそれと主成分である
電気絶縁粉末との化学反応生成物がヒータ使用
時の温度で溶融しないことが必要である。もし
も溶融物が存在するとイオン電導性が増し、電
気絶縁抵抗の低下、耐電圧の低下の原因となる
ので望ましくない。 (4) 金属酸化物成分（金属あるいはその酸化物）
がヒータ使用時の温度で電熱線（金属および表
面の酸化被膜）の成分と反応して、電熱線およ
びその保護被膜をもろくしたり、電熱線の電気
抵抗を変化させたりして、断線寿命を短かくし
ないものであることが必要である。 以上の４つの条件を満す金属酸化物は種々検討
の結果、ZnO、Ga2O3、Fe2O3、Fe3O4、In2O3、
CoO、Co2O3、Co3O4、WO3、NiO、SnO2、
CuO、AgOの各酸化物およびNiCo2O4、
NiFe2O4、CuCo2O4、CuFe2O4、CoFe2O4、
FeCo2O4の各スピネル型構造の酸化物であつた。
特にスピネル型構造酸化物の場合は、電熱線表面
保護被膜のち密化に効果があり、クロムの電熱線
からの蒸発を抑制する効果が著しいものであつ
た。 これらの19種類の金属酸化物のグループから選
ばれた少なくとも１種以上の金属酸化物を合量で
0.1〜10重量％の範囲で添加せしめた電気絶縁粉
末をを用いることによつて本発明の目的である、
高温高絶縁抵抗、長寿命の優れた性能のシーズヒ
ータを得ることができるものである。 なお金属酸化物の含有量が0.1重量％未満では
上記(1)の効果がほとんどないので望ましくない。 また、その含有量が10重量％を越えると初期の
電気絶縁抵抗のレベルが低下するのでやはり望ま
しくない。 以下、本発明の実施例について添付図面を参照
して説明する。 実施例 １ 電気絶縁粉末４の主成分として、電融マグネシ
ア粉末を用い、この電融マグネシア粉末に、
NiO、CoO、Co2O3、Co3O4、WO3、CuO、
Ca2O3、SnO2、ZnO、Fe2O3、Fe3O4、Iu2O3、
AgO及び、上記酸化物の混合物をそれぞれ１重
量％添加し、第２表に示す電気絶縁粉末４を準備
した。 なお、これら酸化物の粒径は５ミクロン以下と
した。また、電融マグネシア粉末は第１表の組成
比のものを用いた。
【表】
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、長さ500mm、外径6.6mmとし、さらに金属
パイプ３の両端をガラス５および耐熱性樹脂６で
封口して試料２〜18のシーズヒータを完成した。 なお、比較のために電気絶縁粉末４として、電
融マグネシア粉末のみを用いた従来品を試料番号
１として準備した。 完成した試料番号１〜18のシーズヒータの完成
品初期の室温および金属パイプ温度750℃での熱
時絶縁抵抗値を測定し、第２表に示した。 また各シーズヒータの寿命特性および熱時絶縁
特性を調べるために以下に示す試験を実施した。 （寿命試験） 金属パイプ３の表面温度が950℃に維持される
ように電熱線２に通電し、電熱線２が断線するま
での日数（寿命）を調べた。 （熱時絶縁抵抗値試験） 金属パイプ３の表面温度が950℃に維持される
ように電熱線２に通電し、熱時絶縁抵抗値の変化
を調べた。 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。 上記寿命試験の結果ならびに熱時絶縁抵抗値試
験における11日後の熱時絶縁抵抗値の結果を第２
表に示した。
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、長さ500mm、外径6.6mmとし、さらに金属
パイプ３の両端をガラス５および耐熱性樹脂６で
封口して試料２〜18のシーズヒータを完成した。 なお、比較のために電気絶縁粉末４として、電
融マグネシア粉末のみを用いた従来品を試料番号
１として準備した。 完成した試料番号１〜18のシーズヒータの完成
品初期の室温および金属パイプ温度750℃での熱
時絶縁抵抗値を測定し、第２表に示した。 また各シーズヒータの寿命特性および熱時絶縁
特性を調べるために以下に示す試験を実施した。 （寿命試験） 金属パイプ３の表面温度が950℃に維持される
ように電熱線２に通電し、電熱線２が断線するま
での日数（寿命）を調べた。 （熱時絶縁抵抗値試験） 金属パイプ３の表面温度が950℃に維持される
ように電熱線２に通電し、熱時絶縁抵抗値の変化
を調べた。 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。 上記寿命試験の結果ならびに熱時絶縁抵抗値試
験における11日後の熱時絶縁抵抗値の結果を第２
表に示した。
【表】
第２表から明らかな様に、実施例１で示した、
試料番号２〜18のシーズヒータは従来例の試料番
号１のシーズヒータに比較して、寿命が約３倍以
上となり、また熱時絶縁抵抗値についても11日後
においては、従来例より高い値を示した。 すなわち、NiO、CoO、Co2O3、Co3O4、
WO3、CuO、Ga2O3、SnO2、ZnO、Fe2O3、
Fe3O4、In2O3、AgOは、シーズヒータ完成初期
においては、熱時絶縁抵抗値を低下させるように
作用するが、使用につれて熱時絶縁抵抗値を高め
るように作用し、かつ寿命を長くするように作用
することが明らかとなつた。 実施例 ２ 実施例１と同様の電融マグネシア粉末に、
NiCo2O4、NiFe2O4、CuCo2O4、CuFe2O4、
CoFe2O4、FeCo2O4の酸化物をそれぞれ１重量％
添加し、第３表に示す電気絶縁粉末４を準備し
た。 以下、実施例１と同様にして、試料番号21〜26
のシーズヒータを完成した。 また、これらのシーズヒータについて、実施例
１と同様にして、初期特性、熱時絶縁抵抗値の経
時変化、寿命を測定した。 この結果を第３表に示す。
試料番号２〜18のシーズヒータは従来例の試料番
号１のシーズヒータに比較して、寿命が約３倍以
上となり、また熱時絶縁抵抗値についても11日後
においては、従来例より高い値を示した。 すなわち、NiO、CoO、Co2O3、Co3O4、
WO3、CuO、Ga2O3、SnO2、ZnO、Fe2O3、
Fe3O4、In2O3、AgOは、シーズヒータ完成初期
においては、熱時絶縁抵抗値を低下させるように
作用するが、使用につれて熱時絶縁抵抗値を高め
るように作用し、かつ寿命を長くするように作用
することが明らかとなつた。 実施例 ２ 実施例１と同様の電融マグネシア粉末に、
NiCo2O4、NiFe2O4、CuCo2O4、CuFe2O4、
CoFe2O4、FeCo2O4の酸化物をそれぞれ１重量％
添加し、第３表に示す電気絶縁粉末４を準備し
た。 以下、実施例１と同様にして、試料番号21〜26
のシーズヒータを完成した。 また、これらのシーズヒータについて、実施例
１と同様にして、初期特性、熱時絶縁抵抗値の経
時変化、寿命を測定した。 この結果を第３表に示す。
【表】
第３表から明らかなように、実施例２で示した
試料番号21〜26のシーズヒータは従来例のシーズ
ヒータ（試料番号１）に比較して、寿命が約10倍
以上となり、また熱時絶縁抵抗値についても11日
後においては、従来例より高い値を示した。 すなわち、NiCo2O4、NiFe2O4、CuCo2O4、
CuFe2O4、CoFe2O4、FeCo2O4のシーズヒータ完
成初期においては、熱時絶縁抵抗値を低下させる
ように作用するが、使用につれて、熱時絶縁抵抗
値を高めるように作用し、かつ寿命を長くするよ
うに作用することが明らかとなつた。 実施例 ３ 実施例１と同様の電融マグネシア粉末に、NiO
を添加し、電気絶縁粉末４とした。 このNiOの添加量は、第４表に示す通りであ
る。以下実施例１と同様にして、試料番号31〜36
のシーズヒータを完成した。 これらのシーズヒータについて、実施例１と同
様にして、初期特性、熱時絶縁抵抗値の経時変
化、寿命を測定した。 この測定結果のうち、第４表に初期特性、11日
後の熱時絶縁抵抗値、寿命を示す。 また、第２図に熱時絶縁抵抗値の経時変化を示
し、第３図にNiOの添加量と11日後の熱時絶縁抵
抗値の関係を示し、第４図にNiOの添加量と寿命
の関係を示す。 なお、第２図において、Ａは従来例である試料
番号１、Ｂは試料番号31、Ｃは試料番号32、Ｄは
試料番号２、Ｅは試料番号33、Ｆは試料番号34、
Ｇは試料番号35、Ｈは試料番号36のシーズヒータ
をそれぞれ示す。
試料番号21〜26のシーズヒータは従来例のシーズ
ヒータ（試料番号１）に比較して、寿命が約10倍
以上となり、また熱時絶縁抵抗値についても11日
後においては、従来例より高い値を示した。 すなわち、NiCo2O4、NiFe2O4、CuCo2O4、
CuFe2O4、CoFe2O4、FeCo2O4のシーズヒータ完
成初期においては、熱時絶縁抵抗値を低下させる
ように作用するが、使用につれて、熱時絶縁抵抗
値を高めるように作用し、かつ寿命を長くするよ
うに作用することが明らかとなつた。 実施例 ３ 実施例１と同様の電融マグネシア粉末に、NiO
を添加し、電気絶縁粉末４とした。 このNiOの添加量は、第４表に示す通りであ
る。以下実施例１と同様にして、試料番号31〜36
のシーズヒータを完成した。 これらのシーズヒータについて、実施例１と同
様にして、初期特性、熱時絶縁抵抗値の経時変
化、寿命を測定した。 この測定結果のうち、第４表に初期特性、11日
後の熱時絶縁抵抗値、寿命を示す。 また、第２図に熱時絶縁抵抗値の経時変化を示
し、第３図にNiOの添加量と11日後の熱時絶縁抵
抗値の関係を示し、第４図にNiOの添加量と寿命
の関係を示す。 なお、第２図において、Ａは従来例である試料
番号１、Ｂは試料番号31、Ｃは試料番号32、Ｄは
試料番号２、Ｅは試料番号33、Ｆは試料番号34、
Ｇは試料番号35、Ｈは試料番号36のシーズヒータ
をそれぞれ示す。
【表】
【表】
第４表および第２図から明らかなように、試料
番号２および31〜34のシーズヒータ、すなわち
NiOの添加量が0.1〜10重量％のシーズヒータは
従来の試料番号１のシーズヒータに比べて熱時絶
縁抵抗値の低下が少なく良好であつた。また、試
料番号35および36のシーズヒータは完成初期の熱
時絶縁抵抗値が低く、実用に供し得ない。 また、第３図から明らかなように、NiOの添加
量が0.1〜10重量％のシーズヒータは連続通電開
始から11日後の熱時絶縁抵抗値が従来の試料番号
１のシーズヒータに比べ、高い値を示した。 さらに、第４図から明らかなように、NiOの添
加量が0.1〜10重量％のシーズヒータは従来の試
料番号１のシーズヒータに比べ寿命が長くなつ
た。 このように、NiOの添加量を0.1〜10重量％と
した電気絶縁粉末４を用いて構成したシーズヒー
タは熱時絶縁抵抗値の低下が少なく、かつ寿命が
長いものとなつた。 実施例 ４ NiOとCoOを重量比で１：１の割合に混合した
ものを実施例１と同様の電融マグネシア粉末に添
加し、電気絶縁粉末４を準備した。 このNiOとCoOの混合物の添加量は、第５表に
示す通りである。 以下実施例４と同様にして、試料41〜45シーズ
ヒータを完成した。 これらのシーズヒータについて、実施例１と同
様にして、初期特性、熱時絶縁抵抗値の経時変
化、寿命を測定した。 この結果を第５表に示す。
番号２および31〜34のシーズヒータ、すなわち
NiOの添加量が0.1〜10重量％のシーズヒータは
従来の試料番号１のシーズヒータに比べて熱時絶
縁抵抗値の低下が少なく良好であつた。また、試
料番号35および36のシーズヒータは完成初期の熱
時絶縁抵抗値が低く、実用に供し得ない。 また、第３図から明らかなように、NiOの添加
量が0.1〜10重量％のシーズヒータは連続通電開
始から11日後の熱時絶縁抵抗値が従来の試料番号
１のシーズヒータに比べ、高い値を示した。 さらに、第４図から明らかなように、NiOの添
加量が0.1〜10重量％のシーズヒータは従来の試
料番号１のシーズヒータに比べ寿命が長くなつ
た。 このように、NiOの添加量を0.1〜10重量％と
した電気絶縁粉末４を用いて構成したシーズヒー
タは熱時絶縁抵抗値の低下が少なく、かつ寿命が
長いものとなつた。 実施例 ４ NiOとCoOを重量比で１：１の割合に混合した
ものを実施例１と同様の電融マグネシア粉末に添
加し、電気絶縁粉末４を準備した。 このNiOとCoOの混合物の添加量は、第５表に
示す通りである。 以下実施例４と同様にして、試料41〜45シーズ
ヒータを完成した。 これらのシーズヒータについて、実施例１と同
様にして、初期特性、熱時絶縁抵抗値の経時変
化、寿命を測定した。 この結果を第５表に示す。
【表】
第５表から明らかなように、NiOとCoOの総添
加量を0.1〜10重量％とした電気絶縁粉末４を用
いて構成したシーズヒータは、長時間使用後の熱
時絶縁抵抗値の高い、かつ寿命が長いものとなつ
た。 実施例 ５ CuO、WO3、Ga2O3を重量比で１：１：１の割
合で混合したものを実施例１と同様のマグネシア
粉末に添加し、電気絶縁粉末４を準備した。 これらの酸化物の添加量は、第６表に示す通り
である。 以下、実施例１と同様にして、試料番号51〜55
のシーズヒータを完成した。 これらのシーズヒータについて、実施例１と同
様にして、初期特性、熱時絶縁抵抗値の経時変化
寿命を測定した。 この結果を第６表に示す。
加量を0.1〜10重量％とした電気絶縁粉末４を用
いて構成したシーズヒータは、長時間使用後の熱
時絶縁抵抗値の高い、かつ寿命が長いものとなつ
た。 実施例 ５ CuO、WO3、Ga2O3を重量比で１：１：１の割
合で混合したものを実施例１と同様のマグネシア
粉末に添加し、電気絶縁粉末４を準備した。 これらの酸化物の添加量は、第６表に示す通り
である。 以下、実施例１と同様にして、試料番号51〜55
のシーズヒータを完成した。 これらのシーズヒータについて、実施例１と同
様にして、初期特性、熱時絶縁抵抗値の経時変化
寿命を測定した。 この結果を第６表に示す。
【表】
第６表から明らかなように、CuO、WO3、
Ga2O3の総添加量を0.1〜10重量％とした電気絶
縁粉末４を用いて構成したシーズヒータは、長時
間使用後の熱時絶縁抵抗値の高い、かつ寿命が長
いものとなつた。 このように、ヒータ使用時において、クロム酸
化物が示す酸素解離圧よりも大きな酸素解離圧を
示すZnO、Ga2O3、Fe2O3、Fe3O4、In2O3、
CoO、Co2O3、Co3O4、WO3、NiO、SnO2、
CuO、AgO、NiCo2O4、NiFe2O4、CuCo2O4、
CoFe2O4、FeCo2O4の酸化物は、シーズヒータ完
成初期においては、熱時絶縁抵抗値を低下するよ
うに作用するが、長時間使用後において、熱時絶
縁抵抗値を高く維持するように作用し、かつ寿命
を長くするように作用することが明らかとなつ
た。 本発明において、実施例１〜４の本発明の各シ
ーズヒータは完成初期の熱時絶縁抵抗値が従来の
シーズヒータに比べて低いが、焼鈍温度を高くし
たり、焼鈍時間を長くしたり、エージングを施す
等の処理をすることによりある程度高めることが
できる。 なお、上記実施例１〜５において、電気絶縁粉
末の主成分として、電融マグネシア粉末を用いた
が、電融マグネシア粉末に代えて、電融アルミナ
粉末、電融シリカ粉末を用いても同様の傾向を示
した。 さらに、電融マグネシア粉末を用いる場合にお
いても、電融マグネシア粉末の種類により、その
特性を維持しながら本発明の効果が付加される。 例えば、固有抵抗値の高い電融マグネシア粉末
を用いれば絶縁抵抗値のより高いシーズヒータを
得ることができ、また比較的に寿命の長い高純度
電融マグネシア粉末を用いれば寿命のより長いシ
ーズヒータが得られる。 また、電熱線２として、ニクロム線第１種を用
いたが、第７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８表に示す
ものを用いても同様の結果が得られた。 また、上記実施例１〜５において、シーズヒー
タの両端を、ガラス５、耐熱性樹脂６で封口した
が、封口しない場合にあつても同様の傾向を示し
た。
Ga2O3の総添加量を0.1〜10重量％とした電気絶
縁粉末４を用いて構成したシーズヒータは、長時
間使用後の熱時絶縁抵抗値の高い、かつ寿命が長
いものとなつた。 このように、ヒータ使用時において、クロム酸
化物が示す酸素解離圧よりも大きな酸素解離圧を
示すZnO、Ga2O3、Fe2O3、Fe3O4、In2O3、
CoO、Co2O3、Co3O4、WO3、NiO、SnO2、
CuO、AgO、NiCo2O4、NiFe2O4、CuCo2O4、
CoFe2O4、FeCo2O4の酸化物は、シーズヒータ完
成初期においては、熱時絶縁抵抗値を低下するよ
うに作用するが、長時間使用後において、熱時絶
縁抵抗値を高く維持するように作用し、かつ寿命
を長くするように作用することが明らかとなつ
た。 本発明において、実施例１〜４の本発明の各シ
ーズヒータは完成初期の熱時絶縁抵抗値が従来の
シーズヒータに比べて低いが、焼鈍温度を高くし
たり、焼鈍時間を長くしたり、エージングを施す
等の処理をすることによりある程度高めることが
できる。 なお、上記実施例１〜５において、電気絶縁粉
末の主成分として、電融マグネシア粉末を用いた
が、電融マグネシア粉末に代えて、電融アルミナ
粉末、電融シリカ粉末を用いても同様の傾向を示
した。 さらに、電融マグネシア粉末を用いる場合にお
いても、電融マグネシア粉末の種類により、その
特性を維持しながら本発明の効果が付加される。 例えば、固有抵抗値の高い電融マグネシア粉末
を用いれば絶縁抵抗値のより高いシーズヒータを
得ることができ、また比較的に寿命の長い高純度
電融マグネシア粉末を用いれば寿命のより長いシ
ーズヒータが得られる。 また、電熱線２として、ニクロム線第１種を用
いたが、第７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８表に示す
ものを用いても同様の結果が得られた。 また、上記実施例１〜５において、シーズヒー
タの両端を、ガラス５、耐熱性樹脂６で封口した
が、封口しない場合にあつても同様の傾向を示し
た。
【表】
【表】
以上の説明から明らかなように本発明の１つ
は、クロム成分を含有した電熱線を金属パイプに
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、ヒータ使用時の温度でク
ロム酸化物が示す酸素解離圧よりも大きな酸素解
離圧を示すZnO、Ga2O3、In2O3、CoO、Co2O3、
Co3O4、WO3、SnO2、CuO、AgOばれる少なく
とも一種の酸化物を0.1〜10重量％の範囲で含有
したものを前記電気絶縁粉末として用いたもので
あり、他の１つは、クロム成分を含有した電熱線
を金属パイプに挿入するとともに、電気絶縁粉末
を充填してなるシーズヒータにおいて、ヒータ使
用時の温度でクロム酸化物が示す酸素解離圧より
も大きな酸素解離圧を示すNiCo2O4、NiFe2O4、
CuCo2O4、CuFe2O4、CoFe2O4、FeCo2O4の各ス
ピネル型構造酸化物の群から選ばれる少なくとも
一種の酸化物を0.1〜10重量％の範囲で含有した
ものを前記電気絶縁粉末として用いたもので、こ
れにより、寿命が長く、かつ、長時間使用後にお
ける熱時絶縁抵抗値が高いシーズヒータを提供す
ることができるものである。 なお、本発明のシーズヒータは第１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
ヒータやグロープラグと称されるものをも含む。
は、クロム成分を含有した電熱線を金属パイプに
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、ヒータ使用時の温度でク
ロム酸化物が示す酸素解離圧よりも大きな酸素解
離圧を示すZnO、Ga2O3、In2O3、CoO、Co2O3、
Co3O4、WO3、SnO2、CuO、AgOばれる少なく
とも一種の酸化物を0.1〜10重量％の範囲で含有
したものを前記電気絶縁粉末として用いたもので
あり、他の１つは、クロム成分を含有した電熱線
を金属パイプに挿入するとともに、電気絶縁粉末
を充填してなるシーズヒータにおいて、ヒータ使
用時の温度でクロム酸化物が示す酸素解離圧より
も大きな酸素解離圧を示すNiCo2O4、NiFe2O4、
CuCo2O4、CuFe2O4、CoFe2O4、FeCo2O4の各ス
ピネル型構造酸化物の群から選ばれる少なくとも
一種の酸化物を0.1〜10重量％の範囲で含有した
ものを前記電気絶縁粉末として用いたもので、こ
れにより、寿命が長く、かつ、長時間使用後にお
ける熱時絶縁抵抗値が高いシーズヒータを提供す
ることができるものである。 なお、本発明のシーズヒータは第１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
ヒータやグロープラグと称されるものをも含む。
第１図は一般的なシーズヒータの断面図、第２
〜４図は本発明の実施例に係り、第２図は熱時絶
縁抵抗値の時間特性図、第３図はNiOの添加量と
11日後の熱時絶縁抵抗値の関係を示す特性図、第
４図はNiOの添加量と断線日数との関係を示す特
性図である。 ２……電熱線、３……金属パイプ、４……電気
絶縁粉末。
〜４図は本発明の実施例に係り、第２図は熱時絶
縁抵抗値の時間特性図、第３図はNiOの添加量と
11日後の熱時絶縁抵抗値の関係を示す特性図、第
４図はNiOの添加量と断線日数との関係を示す特
性図である。 ２……電熱線、３……金属パイプ、４……電気
絶縁粉末。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ クロム成分を含有した電熱線を金属パイプに
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、ヒータ使用時の温度でク
ロム酸化物が示す酸素解離圧よりも大きな酸素解
離圧を示すZnO、Ga2O3、In2O3、CoO、Co2O3、
Co3O4、WO3、SnO2、CuO、AgOの群から選ば
れる少なくとも一種の酸化物を0.1〜10重量％の
範囲で含有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。 ２ クロム成分を含有した電熱線を金属パイプに
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、ヒータ使用時の温度でク
ロム酸化物が示す酸素解離圧よりも大きな酸素解
離圧を示すNiCo2O4、NiFe2O4、CuCo2O4、
CuFe2O4、CoFe2O4、FeCo2O4の各スピネル型構
造酸化物の群から選ばれる少なくとも一種の酸化
物を0.1〜10重量％の範囲で含有したものを前記
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 |
|---|---|---|---|
| JP8729181A JPS57202089A (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Sheathed heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8729181A JPS57202089A (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Sheathed heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57202089A JPS57202089A (en) | 1982-12-10 |
| JPH0138360B2 true JPH0138360B2 (ja) | 1989-08-14 |
Family
ID=13910697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8729181A Granted JPS57202089A (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Sheathed heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57202089A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60218787A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-11-01 | 松下電器産業株式会社 | シーズヒータの製造方法 |
| EP2276094B1 (en) * | 2008-04-24 | 2014-04-16 | Osaka Gas Co., Ltd. | Cell for solid oxide fuel battery |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53144039A (en) * | 1977-05-20 | 1978-12-15 | Hakko Denki Seisakushiyo Kk | Pipe heaters |
| JPS5510741A (en) * | 1978-07-08 | 1980-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ironnchromiummaluminum heater and method of manufacturing same |
-
1981
- 1981-06-05 JP JP8729181A patent/JPS57202089A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53144039A (en) * | 1977-05-20 | 1978-12-15 | Hakko Denki Seisakushiyo Kk | Pipe heaters |
| JPS5510741A (en) * | 1978-07-08 | 1980-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ironnchromiummaluminum heater and method of manufacturing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57202089A (en) | 1982-12-10 |
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