JPH0660966A - Sheathed heater and manufacture thereof - Google Patents

Sheathed heater and manufacture thereof

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JPH0660966A
JPH0660966A JP21002592A JP21002592A JPH0660966A JP H0660966 A JPH0660966 A JP H0660966A JP 21002592 A JP21002592 A JP 21002592A JP 21002592 A JP21002592 A JP 21002592A JP H0660966 A JPH0660966 A JP H0660966A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
magnesia
sheathed heater
metal alkoxide
metallic
Prior art date
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Pending
Application number
JP21002592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadami Suzuki
忠視 鈴木
Noboru Naruo
昇 成尾
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP21002592A priority Critical patent/JPH0660966A/en
Publication of JPH0660966A publication Critical patent/JPH0660966A/en
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  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

PURPOSE:To unseal metallic pipe end parts, and prevent a heat resistant insulating characteristic from deteriorating even if it is used at a comparatively high temperature using electrical insulating powder formed by capsuling magnesia powder by means of metallic alkoxide. CONSTITUTION:A sheathed heater is composed of a metallic pipe 10, a heating wire 12 composed of a coil shape nichrome wire having terminal bars 11 on both ends and electrical insulating powder 15 formed by capsuling magnesia powder 13 by means of metallic alkoxide 14. In such constitution, since the magnesia powder is capsuled by means of the metallic alkoxide, infiltration of moisture can be prevented even in a high moisture resistant atmosphere, and a moisture resistant characteristics is improved significantly, and since a both end part sealing process of the metallic pipe 10 can be dispensed with, significant cost reduction can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は一般調理機器、及び工業
用電気炉などの加熱源として用いられるシ−ズヒ−タ及
びその製造法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sheathed heater used as a heating source for general cooking equipment and industrial electric furnaces, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より電気コンロ、電子レンジ、パン
焼き器など一般調理機器の加熱源としてシーズヒータが
広く使用されている。これはシーズヒータが簡便である
とともに、安全性が高く、耐熱性に優れているためであ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a sheathed heater has been widely used as a heat source for general cooking equipment such as an electric stove, a microwave oven, and a bread maker. This is because the sheathed heater is simple, highly safe, and excellent in heat resistance.

【0003】一般に、シーズヒータは図3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にマグネシア粉末から成る電気絶縁粉末4を充填
し、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で封止することにより製造される。このように比
較的高温で使用されるシーズヒータは金属パイプの端部
を低融点ガラスなどの封止材で封口されている。これは
電気絶縁材であるマグネシア粉末の吸湿性が高く、耐湿
特性を確保するためには金属パイプの両端部を完全に密
閉しなければならないためである。
Generally, as shown in FIG. 3, a sheathed heater is prepared by filling a metal pipe 3 with a coiled heating wire 2 having terminal rods 1 at both ends thereof and electrically insulating powder 4 made of magnesia powder. Is sealed with a low melting point glass 5 and a heat resistant resin 6. In such a sheathed heater used at a relatively high temperature, the end portion of the metal pipe is sealed with a sealing material such as low melting point glass. This is because the magnesia powder, which is an electrical insulating material, has a high hygroscopic property, and both ends of the metal pipe must be completely sealed in order to secure the moisture resistance.

【0004】一方、低温用のシーズヒータはマグネシア
粉末にシリコンパウダーを添加してマグネシア粉末の界
面を濡らし、撥水性を確保しているので無封口でよい
が、耐熱性が400℃までである。
On the other hand, a low temperature sheathed heater does not need to be sealed because it adds silicon powder to magnesia powder to wet the interface of the magnesia powder to ensure water repellency, but the heat resistance is up to 400 ° C.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】比較的高温で使用する
シーズヒータは従来技術で述べたように、金属パイプの
両端部を低融点ガラスなどで封止されている。これは電
気絶縁材であるマグネシア粉末の吸湿性が高く、耐湿特
性の確保のためには不可欠の要素である。一般的に低融
点ガラスの耐熱温度は250℃程度である。従って、高
温用シーズヒータは金属パイプの温度を250℃以下に
抑える必要があるので、全長に対する発熱部の範囲が非
常に狭くなり、不経済である。また、低融点ガラスで封
止するためにはガラスペレットを軟化点以上の温度に加
熱して溶融封止する行程が必要であり、加えて完全密閉
されているかどうかを調べる検査行程も加わるのでコス
ト高になる。さらに低融点ガラスは機械的衝撃に弱く、
取り扱いに注意が必要などの課題があった。
As described in the prior art, the sheathed heater used at a relatively high temperature has both ends of a metal pipe sealed with a low melting point glass or the like. This is a highly hygroscopic property of magnesia powder, which is an electrical insulating material, and is an essential element for ensuring moisture resistance. Generally, the heat resistant temperature of low melting glass is about 250 ° C. Therefore, in the high temperature sheathed heater, the temperature of the metal pipe needs to be suppressed to 250 ° C. or less, so that the range of the heat generating portion with respect to the entire length is very narrow, which is uneconomical. In addition, in order to seal with low melting glass, a process of heating the glass pellets to a temperature above the softening point and melting and sealing is necessary, and in addition, an inspection process to check whether they are completely sealed is added, so the cost Get high Furthermore, low melting glass is vulnerable to mechanical shock,
There were issues such as the need for careful handling.

【0006】一方、マグネシア粉末にシリコンパウダー
を添加した低温用のシーズヒータは耐熱性が400℃ま
でであり、400℃以上の高温領域での使用ができない
等の課題があった。
On the other hand, the low temperature sheathed heater in which silicon powder is added to magnesia powder has a heat resistance up to 400 ° C., and there is a problem that it cannot be used in a high temperature region of 400 ° C. or higher.

【0007】本発明は上記課題を解決するもので、金属
パイプの端部を無封口にして、かつ、400℃以上の温
度で使用できる比較的高温のシーズヒータを提供するこ
とを第一の目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The first object of the present invention is to solve the above problems and to provide a relatively high temperature sheathed heater which can be used at a temperature of 400 ° C. or higher with the end of a metal pipe being unsealed. I am trying.

【0008】さらに、その製造法を提供することを第二
の目的としている。
A second object is to provide a method for producing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るための第一の手段は、金属パイプと、コイル状の電熱
線と、マグネシア粉末を金属アルコキシドでカプセル化
した電気絶縁粉末とからなるシーズヒータを提供する。
[Means for Solving the Problems] A first means for achieving the above-mentioned first object comprises a metal pipe, a coil-shaped heating wire, and an electrically insulating powder obtained by encapsulating magnesia powder with a metal alkoxide. Provide a sheath heater.

【0010】また、第二の目的を達成するための第二の
手段は、金属パイプの中央にコイル状の電熱線を挿入
し、マグネシアに対して主成分の金属アルコキシドが0.
1〜1.0wt%となる溶液を混合した電気絶縁粉末を乾燥
して充填し、圧延後、400〜600℃の空気中で焼成
してなるシーズヒータの製造法を提供する。
A second means for achieving the second object is to insert a coil-shaped heating wire in the center of the metal pipe, and the main component of the metal alkoxide for magnesia is 0.
A method for manufacturing a sheathed heater is provided, in which an electrically insulating powder mixed with a solution of 1 to 1.0 wt% is dried, filled, rolled, and fired in air at 400 to 600 ° C.

【0011】[0011]

【作用】本発明は、マグネシア粉末を金属アルコキシド
でカプセル化し、マグネシアの特徴である電気絶縁特性
をいかしながら金属アルコキシドの特性を加味して、耐
湿特性を改善することにより、金属端部の無封口化を図
ったものである。
The present invention encapsulates magnesia powder with a metal alkoxide, and improves the moisture resistance by adding the characteristics of metal alkoxide while taking advantage of the electrical insulation characteristics of magnesia. It is intended to be.

【0012】金属アルコキシドは末端基が部分的あるい
はすべてOH基になったゾルより、縮合(シロキサン結
合の生成)を進め、ゲル(固体)化させるいわゆるゾル
・ゲル法と呼ばれる方法により作製されたものであり、
代表的なものとしてはエチルシリケ−ト[Si(OC2H5)]
などがあるが、エチルシリケ−トのみでは電気絶縁特
性、耐湿特性、耐熱特性をクリア−できないのでエチル
シリケ−トを変性させて熱処理後のガラス化したSiO2
OH基を大幅に減少させることで撥水性に優れた薄膜を形
成することができる。従って、マグネシア粉末を金属ア
ルコキシドでカプセル化することで高耐湿雰囲気中でも
水分の侵入を防止し、耐湿特性を大幅に改善できる。
The metal alkoxide is produced by a so-called sol-gel method in which condensation (formation of siloxane bond) is promoted from a sol having terminal groups partially or wholly OH groups to form a gel (solid). And
A typical example is ethyl silicate [Si (OC 2 H 5 )].
However, since it is not possible to clear the electrical insulation characteristics, moisture resistance characteristics, and heat resistance characteristics only with ethyl silicate, the ethyl silicate is modified to produce vitrified SiO 2 after heat treatment.
By significantly reducing the OH groups, a thin film with excellent water repellency can be formed. Therefore, by encapsulating the magnesia powder with a metal alkoxide, it is possible to prevent moisture from entering even in a high humidity resistant atmosphere, and to significantly improve the humidity resistant property.

【0013】また、金属パイプの中央にコイル状の電熱
線を挿入し、マグネシアに対して主成分の金属アルコキ
シドが0.1〜1.0wt%となる溶液を添加して混合、乾燥
した電気絶縁粉末を充填し、圧延後、400〜600℃
の大気中で焼成することにより、金属パイプの端部の封
口の工程をなくすことができるので大幅なコストダウン
が図れる。
Further, a coil-shaped heating wire is inserted in the center of the metal pipe, and a solution containing 0.1 to 1.0 wt% of the main component metal alkoxide is added to magnesia, mixed, and filled with a dried electric insulating powder. And after rolling, 400-600 ℃
By firing in the atmosphere, the step of sealing the end portion of the metal pipe can be eliminated, so that the cost can be significantly reduced.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下、本発明の実施例について図1を参照
して説明する。金属パイプ10としてはSUS−321
を用い、両端に端子棒11を備えたコイル状のニクロム
線からなる電熱線12を準備し、金属パイプ10の中央
に挿入し、図2に示すようにマグネシア粉末13を金属
アルコキシド14[エチ−ルシリケ−トが主成分の商品
名L5007(日産化学)]でカプセル化した電気絶縁
粉末15を充填し、圧延減経した。この後、500℃の
大気雰囲気中で30分間熱処理すると、マグネシア粉末
表面の金属アルコキシドは安定なガラス相に変化する。
このようにして得られたシーズヒータは耐湿試験(40
℃ー95%RH,7日間放置)の結果、耐湿絶縁抵抗は
1000MΩ以上の値が得られた。比較例として、電気
絶縁粉末15がマグネシアのみの場合は耐湿絶縁抵抗は
0.01MΩ以下であった。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. SUS-321 as the metal pipe 10
A heating wire 12 made of a coil-shaped nichrome wire having terminal bars 11 at both ends is prepared and inserted into the center of the metal pipe 10, and magnesia powder 13 is added to the metal alkoxide 14 [ethyl ether] as shown in FIG. The electrical insulating powder 15 encapsulated with trade name L5007 (Nissan Chemical Co., Ltd.) whose main component is lucicate was filled and rolled and aged. After that, when heat treatment is performed for 30 minutes in an atmosphere of 500 ° C., the metal alkoxide on the surface of the magnesia powder changes into a stable glass phase.
The sheathed heater thus obtained has a moisture resistance test (40
As a result of being left for 7 days at ℃ -95% RH, a value of 1000 MΩ or more was obtained as the moisture resistance insulation resistance. As a comparative example, when the electrical insulating powder 15 was only magnesia, the moisture resistance insulation resistance was 0.01 MΩ or less.

【0015】(実施例2)次に、シーズヒータの製造法
に関するもので、金属パイプ10の中央に端子棒11を
備えたコイル状のニクロム線からなる電熱線12を挿入
し、マグネシア粉末13に0.1〜1.0wt%(固形分)の
金属アルコキシド溶液を混合して乾燥した電気絶縁粉末
15を充填し、圧延減経した後、400〜600℃の温
度で焼成する方法について述べる。
(Embodiment 2) Next, regarding a method for manufacturing a sheathed heater, a heating wire 12 made of a coil-shaped nichrome wire having a terminal rod 11 is inserted in the center of a metal pipe 10 and is inserted into a magnesia powder 13. A method of mixing the metal alkoxide solution of 0.1 to 1.0 wt% (solid content), filling the dried electrically insulating powder 15, rolling and reducing, and then firing at a temperature of 400 to 600 ° C. will be described.

【0016】本実施例で用いた電気絶縁粉末15は電融
マグネシアを所定の粒度に調整した粉末にSiO2系の金属
アルコキシドを0.5wt%(固形分)を均一に混合した
ものである。
The electrically insulating powder 15 used in this example is a powder prepared by adjusting the particle size of electro-melted magnesia to a predetermined particle size and uniformly mixing 0.5 wt% (solid content) of a SiO 2 metal alkoxide.

【0017】ここで、カプセル化の方法について述べ
る。金属アルコキシド14には溶液タイプのものと粉末
タイプのものがあり、金属により合成方法が異なる。粉
末タイプのものは、乾式混合機によりマグネシアに均一
に分散させることができるが、溶液タイプのものは、マ
グネシアを撹拌しながら金属アルコキシドを粉霧状にし
てマグネシアに吹き付け、均一に混合して乾燥したもの
を電気絶縁粉末として用いる。この電気絶縁粉末をシー
ズヒータに加工後、熱処理(本実施例では500℃×3
0分)を施したとき、金属アルコキシドが半溶融過程を
経てマグネシア粒子が金属アルコキシドでカプセル化さ
れる。
Here, the encapsulation method will be described. There are a solution type and a powder type of the metal alkoxide 14, and the synthesis method differs depending on the metal. The powder type can be uniformly dispersed in magnesia by a dry mixer, while the solution type is a mixture of magnesia and metal alkoxide that is sprayed onto the magnesia, then uniformly mixed and dried. The obtained product is used as an electrically insulating powder. After processing this electric insulating powder into a sheathed heater, heat treatment (in this embodiment, 500 ° C. × 3
(0 minutes), the metal alkoxide undergoes a semi-melting process, and the magnesia particles are encapsulated with the metal alkoxide.

【0018】なお、使用した金属アルコキシドは平均熱
膨張係数は135×10-7/℃であり、マグネシアの熱膨張係
数に近く、ヒートサイクルに対して安定している。ま
た、熱時の体積固有抵抗は600℃で1×1011Ω−cm
と高く、熱時絶縁特性も優れている。
The metal alkoxide used has an average coefficient of thermal expansion of 135 × 10 −7 / ° C., which is close to the coefficient of thermal expansion of magnesia and stable to heat cycles. Moreover, the volume resistivity at the time of heating is 1 × 10 11 Ω-cm at 600 ° C.
It is also high and has excellent thermal insulation properties.

【0019】また、焼成工程はマグネシア粉末の表面を
金属アルコキシドで被覆させる重要な工程であり、本実
施例では500℃で30分間焼成を行った。焼成温度を
400〜600℃に設定した理由は、400℃以下では
金属アルコキシドのガラス化が進行せず安定しない。ま
た、600℃以上では撥水性が低下しやすく好ましくな
かった。
Further, the firing step is an important step of coating the surface of the magnesia powder with a metal alkoxide, and in this example, the firing was carried out at 500 ° C. for 30 minutes. The reason why the firing temperature is set to 400 to 600 ° C. is that at 400 ° C. or less, vitrification of the metal alkoxide does not proceed and it is not stable. Further, when the temperature is 600 ° C. or higher, the water repellency tends to decrease, which is not preferable.

【0020】一方、金属アルコキシドの添加量を固形分
として0.1〜2.0wt%に設定したのは、0.1%以下では
耐湿効果の改善効果が少なく、1.0%以上ではマグネシ
ア粒子を被覆した金属アルコキシド皮膜の膜厚が厚くな
りすぎてヒ−トサイクルで皮膜にクラックが発生し耐湿
絶縁抵抗が低下すると言う理由によるものである。
On the other hand, the amount of the metal alkoxide added is set to 0.1 to 2.0 wt% as the solid content because the effect of improving the moisture resistance effect is small at 0.1% or less, and the addition amount of the metal alkoxide film coated with magnesia particles is less than 1.0%. The reason for this is that the film thickness becomes too thick and cracks occur in the film during the heat cycle, resulting in a decrease in the moisture resistance insulation resistance.

【0021】以上のような本実施例によって製造された
シーズヒータは耐湿試験の結果、1000MΩ以上の耐
湿絶縁抵抗が得られた。
As a result of the moisture resistance test, the sheathed heater manufactured according to the present embodiment as described above has a moisture resistance insulation resistance of 1000 MΩ or more.

【0022】なお、本発明の実施例における金属アルコ
キシドは一般にRO−M(Rはアルキル基、Mは金属元
素)で表され、代表的なものとしてはエチルシリケー
ト、オルトメチルシリケート、オルトn−プロピルシリ
ケート、オルトn−ブチルシリケート等があり、金属元
素としては、Ti,Ta,Fe,Al,Cu,Ba,
W,Ga,Sn,Zr等が挙げられる。
The metal alkoxide in the examples of the present invention is generally represented by RO-M (R is an alkyl group, M is a metal element), and representative ones are ethyl silicate, orthomethyl silicate, ortho n-propyl. There are silicates, ortho-n-butyl silicate, etc., and the metal elements include Ti, Ta, Fe, Al, Cu, Ba,
W, Ga, Sn, Zr, etc. may be mentioned.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように本発明は、マグネシア粉末
を金属アルコキシドでカプセル化した電気絶縁粉末を用
いることによって、マグネシアの吸湿特性を改善し、無
封口化を可能にしたものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention improves the hygroscopic property of magnesia by using the electrically insulating powder in which the magnesia powder is encapsulated with the metal alkoxide, and makes it possible to eliminate the sealing.

【0024】また、マグネシア粉末と金属アルコキシド
溶液の混合物を電気絶縁粉末として用いることにより、
マグネシアの吸湿性を改善し、ガラス封口の工程を省略
した比較的高温のシーズヒータが得られ、有効発熱長を
長くすることも可能であり、また、経済的な効果も大で
ある。
By using a mixture of magnesia powder and metal alkoxide solution as an electrically insulating powder,
The hygroscopicity of magnesia is improved, a relatively high temperature sheathed heater can be obtained without the glass sealing step, the effective heat generation length can be lengthened, and the economic effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のシーズヒータの一実施例の断面図FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a sheathed heater according to the present invention.

【図2】マグネシア粉末を金属アルコキシドでカプセル
化した電気絶縁材料の断面図
FIG. 2 is a sectional view of an electrically insulating material in which magnesia powder is encapsulated with a metal alkoxide.

【図3】従来のシーズヒータの断面図FIG. 3 is a sectional view of a conventional sheathed heater.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 金属パイプ 12 電熱線 13 マグネシア粉末 14 金属アルコキシド 15 電気絶縁粉末 10 Metal Pipe 12 Heating Wire 13 Magnesia Powder 14 Metal Alkoxide 15 Electrical Insulating Powder

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属パイプと、コイル状の電熱線と、マ
グネシア粉末を金属アルコキシドでカプセル化した電気
絶縁粉末とからなるシーズヒータ。
1. A sheathed heater comprising a metal pipe, a coil-shaped heating wire, and an electrically insulating powder obtained by encapsulating magnesia powder with a metal alkoxide.
【請求項2】 金属パイプの中央にコイル状の電熱線を
挿入し、マグネシアに対して主成分の金属アルコキシド
が0.1〜1.0wt%となる溶液を混合した電気絶縁粉末を
乾燥して充填し、圧延後、400〜600℃の空気中で
焼成してなるシーズヒータの製造法。
2. A coil-shaped heating wire is inserted in the center of a metal pipe, and an electrically insulating powder in which a solution containing 0.1 to 1.0 wt% of a metal alkoxide as a main component with respect to magnesia is mixed is dried and filled. A method for manufacturing a sheathed heater obtained by firing in air at 400 to 600 ° C. after rolling.
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