JPH0787113B2 - シーズヒータ - Google Patents
シーズヒータInfo
- Publication number
- JPH0787113B2 JPH0787113B2 JP32585887A JP32585887A JPH0787113B2 JP H0787113 B2 JPH0787113 B2 JP H0787113B2 JP 32585887 A JP32585887 A JP 32585887A JP 32585887 A JP32585887 A JP 32585887A JP H0787113 B2 JPH0787113 B2 JP H0787113B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnesia
- sheathed heater
- alumina sol
- alumina
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Resistance Heating (AREA)
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。
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、オーブン、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。
く、かつ耐食性に優れているため、オーブン、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。
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。
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。
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。
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。
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はボルツマン定数、Ａは定数である。
温度、ｋはボルツマン定数、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
決まり、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。
決まり、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106Ωcm程度、高
温用で107〜108Ωcm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。
温用で107〜108Ωcm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108Ωcm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倍の価格であり、非常に高価でシーズヒータへの適
用は難しかった。
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倍の価格であり、非常に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。
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0.5〜15wt％添加し、450℃以上の
温度で加熱処理したものである。
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Na2OやK2O、２価のアル
カリ土類金属酸化物であるCaO、３価の酸化物であるFe2
O3やAl2O3、B2O3、４価の酸化物であるSiO2やZrO2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、MgとＯの比は、Ｏが過剰でMgが不足していると考え
られている。
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Na2OやK2O、２価のアル
カリ土類金属酸化物であるCaO、３価の酸化物であるFe2
O3やAl2O3、B2O3、４価の酸化物であるSiO2やZrO2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、MgとＯの比は、Ｏが過剰でMgが不足していると考え
られている。
本発明では、この電融マグネシア粉末にアルミナゾルを
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り、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。
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り、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ゾル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、450℃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、アルミナ
ゾルを含浸し、圧延減径して450℃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、450℃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。
る工程としては、（１）粉末状態でアルミナゾルを添加
し、450℃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、アルミナ
ゾルを含浸し、圧延減径して450℃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、450℃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型半導体となり、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。
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型半導体となり、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℃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り450℃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
ためには900℃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。
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り450℃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
ためには900℃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。
て説明する。
まず、40〜325メッシュに粉砕した電融マグネシアを、
中心に直径3mm、長さ40mmのステンレス棒を配置した内
径8mm、外径10mm、長さ20mmのステンレスパイプ内に充
填し、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た後、130Kg/cm2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0.5mm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。
中心に直径3mm、長さ40mmのステンレス棒を配置した内
径8mm、外径10mm、長さ20mmのステンレスパイプ内に充
填し、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た後、130Kg/cm2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0.5mm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、DC100Vの絶縁計を用いて絶縁抵抗を測定し、計算に
より固有抵抗を求めた。
し、約１時間かけて1000℃に昇温し、約10分間保持した
後、DC100Vの絶縁計を用いて絶縁抵抗を測定し、計算に
より固有抵抗を求めた。
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表に、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。
た電融マグネシアの組成を第１表に、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。
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、ア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５〜10
wt％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。
シアＡにおいては、ア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５〜10
wt％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により一定
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。
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により一定
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NCF800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Ｕ字状に曲げ加工およびプレス加工を施し
て、外径6.6mm、全長500mmのＵ字状のシーズヒータを作
製した。
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NCF800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Ｕ字状に曲げ加工およびプレス加工を施し
て、外径6.6mm、全長500mmのＵ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AC100V、400Wで通電を行な
い、５分後安定状態になった時点でDC500V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ゾルの添加量の関係を第
２図に示す。
い、５分後安定状態になった時点でDC500V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ゾル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ル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、電源マグネシアＢについては同様に7w
t％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。
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ル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、電源マグネシアＢについては同様に7w
t％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
縁抵抗の向上により、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。
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
縁抵抗の向上により、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、4
50℃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。
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、4
50℃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。
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。
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。
Claims (1)
- 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32585887A JPH0787113B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | シーズヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32585887A JPH0787113B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | シーズヒータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166482A JPH01166482A (ja) | 1989-06-30 |
| JPH0787113B2 true JPH0787113B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=18181405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32585887A Expired - Lifetime JPH0787113B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | シーズヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787113B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4876329A (en) * | 1988-06-28 | 1989-10-24 | Amoco Corporation | Polyimide polymers and copolymers using 3,5-diaminobenzotrifluoride |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP32585887A patent/JPH0787113B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01166482A (ja) | 1989-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080920 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080920 Year of fee payment: 13 |