JPH04123784A - 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、暖房機、ディゼルエンジンの
グロープラグ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、特に急速な昇温か可
能なシーズヒータに関する。

〔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、オーブン、電子レンジなどの一般調理器具及びディ
ゼルエンジンのグロープラグとして幅広く利用されてい
る。

このシーズヒータは、一般１こ両端に端子部を備えたコ
イル状の電熱線を金属バイブ内に挿入し、この金属パイ
プに電気絶縁性を充填した後、１００ｋｇ／ｃＩＴ１″
程度の圧力で圧延減径し、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性粉末としては、従
来電融マグネシア（ＭｇＯ）が用いられてきた。ＭｇＯ
は熱伝導率が小さいため、電熱線からの熱を外部に伝達
するのに長時間を要し、急速に加熱する用途には対応が
困難であった。また、マグネシア粉末は粉砕して製造さ
れるので球形ではな（流動性が悪いため、マグネシア粉
末を金属パイプに充填後１００ｋｇ／ａｒｎ″程度の圧
力で圧延減径することによりマグネシア粉末の充填を強
化することが不可欠であった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は前述した従来技術の問題点を解決するもので、
圧延減径工程を省略した製造が可能で。

かつ急激な昇温か可能なシーズヒータを提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明は前記課題を解決するために、電気絶縁粉末とし
て１球状のＡｌＮ焼結体を使用したことを特徴とするシ
ーズヒータを提供するものである。

［作用］ シーズヒータを急速に昇温させるには熱伝導性の大きな
電気絶縁性粉末を使用すればよい。これは、電熱線から
の熱を外部に伝達するためには。

電気絶縁性粉末間を熱を高速に伝達する必要があるから
である。

また、電気絶縁性粉末を金属パイプに充填後に圧延減径
工程を省略するには、電気絶縁性粉末の流動性が良いこ
とが必要となる。

したがって電気絶縁性粉末には、■高熱伝導性であるこ
と、■流動性が良いことが求められる。

本発明においては、電気絶縁性粉末としてＡｌ２Ｎ焼結
体を用いるので高熱伝導性を有し、球状であるので流動
性に冨む。粒径は、一般に用いられるシーズヒータでは
３０〜１５０μｍ程度が適当である。

本発明に電気絶縁性粉末として使用するＡｌ２Ｎ球状焼
結体は、例えば下記の方法で製造することができる。

ＡＩＮ粉末に焼結助剤、成形助剤を適量配合し、湿式混
合してスプレィドライヤにて造粒・乾燥を行った後、該
造粒粉末１００重量部に対しＢＮ粉末を１〜３０重量部
を混合した混合粉末を窒素気流中１７００〜１９５０℃
で焼成する。

造粒粉末単味で焼成すると造粒粉末同士が焼付いてしま
い球状の焼結体が得られない。ＢＮは高温で安定で、か
つＡｌ２Ｎとの反応性もないので造粒粉末同士の焼付き
を防止する。

また、造粒条件を変化させることにより造粒粉末の粒径
、粒度分布を制御できるため、所望の粒度分布をもった
ＡεＮの球状焼結体の作製が可能である。

第３図にこの製法により作製した球状のＡεＮ焼結体の
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率１０００倍）を
示す、焼結体の表面に焼結中に生成した液相が観察され
液相焼結が起こっていることがわかる。密度を測定する
と相対密度９７％程度と完全に焼結している。このため
このＡｌＮ球状焼結体の熱伝導率は１５０Ｗ／ｍ−に以
上あり、これをシーズヒータに充填した場合、マグネシ
ア粉末Ｃ熱伝導率２６Ｗ／ｍ−Ｋ）を充填した場合に比
べ急速な昇温か可能となる。また、Ａｌ２Ｎ球状焼結体
の熱伝導率が大きいため、ヒータの内部温度と表面温度
の差が僅差となり加熱に必要なワウト密度を低下するこ
とも可能となる。

また、スプレィドライヤにて造粒した形状のまま焼結さ
れるので極めて流動性に冨んだ球状焼結体となる。これ
により、金属バイブ内に充填する工程において圧延減径
工程を省略することが可能となった。また、焼結直後の
状態で流動性に富んでいるので、ＢＮ粉末が１０％以下
の含有量の時はそのまま電気絶縁粉末として用いること
も可能である。なお、従来通り、圧延減径工程を用いて
も全く問題はない。

［実施例Ｊ Ａｌ２Ｎ球状焼結体は次に示す方法にて製造した。

平均粒径０．８部ｍ、ａｌ素含有量０．６％、純度９８
％の／ｌ！Ｎ粉末９７重量部に、平均粒径１．０μｍの
Ｙ２Ｏ３粉末３部を混合した。該混合粉末１００重量部
にエタノール５５重量部、分散剤１重量部、バインダと
してポリビニルブチラール（ＰＶＢ）１．５重量％を添
加し、２部詩間ポットミルで混合した。混合後のスラリ
の粘度は２００ｃｐｓであった。

このスラリをスプレィドライヤにて造粒・乾燥を行った
。造粒粉末１００重量部に対してＢＮ粉末をｌＯ重量部
混合し、Ａｌ２Ｎ坩堝に充填して常圧のもと窒素気流中
１８２０℃にて４時間焼成した６焼結体をエタノール中
で超音波洗浄後、濾別してＢＮ粉末を分離した後乾燥し
て球状のＡｌＮ焼結体を得た。この焼結体の平均粒径は
６７μｍであり、粒径分布を第４図に示した。

第２図にシーズヒータの構成を示す。

両端に端子棒ｌを備えたコイル状のニクロム線からなる
電熱線２を準備し、この電熱線をステンレス鋼からなる
内径８ｍｍ外径１０ｍｍの金属バイブ３の中央部に挿入
し、＠記Ａｌ２Ｎ球状焼結体からなる電気絶縁性粉末４
を振動機を用いながら充填し、アルミナ−シリカ系のセ
ラミックボンド５で両端を封止しシーズヒータを作製し
た。

比較例Ｉとしてマグネシア粉末を電気絶縁性粉末として
上記の方法で充填した。また、比較例２としてはマグネ
シア粉末を同様に充填した後金属パイプを圧延減径して
封止を行ってシーズヒータを作製した。

これら３種のシーズヒータに、１０Ｖ−３Ａの電流を流
した時のヒータ表面温度の時間変化を第１図に示した。

マグネシア粉末を充填し圧延減径工程を利用して作製し
たシーズヒータ（比較例２）に比べ、ＡｌＮ球状焼結体
からなる電気絶縁性粉末を使用した実施例（圧延減径工
程なし）は約３倍は速く昇温か可能となった。また、圧
延減径工程を利用しないでマグネシア粉末を充填して作
製した比較例１では非常に小さな昇温速度しか得られな
かった。

これはＡｌ２Ｎ球状焼結体が高熱伝導性であるためシー
ズヒータの昇温湿度が大きくなり、かつ流動性に優れる
ため製造工程中圧延減径工程を省略できることを示して
いる。

また、上記の実施例、比較例２の内部に熱電対を挿入し
、表面温度が６００℃になったときのヒータ内部の温度
を測定した。実施例では６３０℃、比較例２では８００
℃であった。このことはＡｊ２Ｎ球状焼結体は熱伝導率
が大きく、かつ球状で充填率が向上するため、ヒータ内
部と外部の温度差が非常に小さくなることを示している
。

〔発明の効果Ｊ 本発明のシーズヒータは従来のシーズヒータに比し、昇
温速度が速く、製造工程中の圧延減径工程を省略するこ
とができ、また、加熱に必要なワット密度を低下するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例及び比較例の通電時間と表面温度との関
係を示すグラフ、第２図はシーズヒータの構造を示す縦
断面説明図、第３図は実施例の球状ＡｆｆＮ焼結体の形
状を示す走査型電子顕微鏡写真、第４図は実施例の球状
、１１！Ｎ焼結体の粒度分布を示すグラフである。 ｌ−・・端子棒 ２・・・電熱線 ３・・・金属パイプ ４・・−電気絶縁性粉末 ５−・・セラミックボンド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　電気絶縁粉末として、球状のＡｌＮ焼結体を使用し
   たことを特徴とするシーズヒータ。