JPS6047710B2

JPS6047710B2 - シ−ズヒ−タ

Info

Publication number: JPS6047710B2
Application number: JP8729081A
Authority: JP
Inventors: 英賢川西; 昇成尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1985-10-23
Also published as: JPS57202088A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はシーズヒータに関し、特に寿命が長くかつ、長
時間使用後の高温ての絶縁抵抗値（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で完全封口してなる
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て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
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ッ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時間おかれると、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Ｊ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５素
が不十分てあり、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
。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として酸化ニッケル
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、所期の目的てある長時間使
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６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、上記従来のシーズヒータの欠
点を解消し、さらに酸化物の添加による２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、三価元素を固溶させた酸化ニッケルま
たは酸化コバルトを添加した電気絶縁紛３末を用いるこ
とにある。

上記三価元素であるアルミニウム、ガリウム、インジウ
ムの群から選ばれる少くとも一種の元素を固溶させた酸
化ニッケルまたは酸化コバルトは固有抵抗値が高くなり
、この酸化ニッケルまたは３酸化コバルトを添加した電
気絶縁粉末を用いると熱時絶縁抵抗値が低下することは
ない。

また、上記の酸化ニッケルや酸化コバルトは、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す
るために、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添付図面を参照して説明
する。

実施例１ます、電気絶縁粉末４として、従来使用されていた電融
マグネシア粉末に、アルミニウム、ガリウムまたはイン
ジウムを固溶させた酸化ニッケルを添加したものを準備
する。

なお、比較のために酸化ニッケルのみを添加したもの、
および従来品としてマグネシア粉末のみのものを準備し
た。また酸化ニッケルの粒径は５ミクロン以下とした。
次に金属バイブ３としてＮＣＦ２Ｐ（商品名インコロイ
８００）を用い、電熱線２としてニクロム線第１種を用
いた。この電熱線２をコイル状とし、両端に端子棒１を
接続し、これを上記金属バイブ３に挿入後、あらかじめ
準備しておいた上記電気絶縁粉末４を各金属バイブ３に
充填し、圧延減径、焼鈍の各工程を経たのち、さらに金
属バイブ３の両端を低融点ガラス５および樹脂６で完全
封口し外径６．６Ｔｒ０ｒＬ１長さ５０？の試料Ａ−Ｗ
を作成した。なお、各試料番号Ａ−Ｗにおける添加酸化
ニッケルの量およびこの酸化ニッケルに固容させた三価
元素の種類は第１表に示す通りとした。完成された各試
料の初期特性として室温時における絶縁抵抗値と金属バ
イブ表面温度７５０゜Ｃでの熱時絶縁抵抗値を測定する
とともに、金属バイブ表面温度９５０゜Ｃとした連続通
電による電熱線が断線するまでの日数を調べ、この結果
を第１表に示す。また、上記試料番号Ａ，Ｌ，Ｍについ
て、金属バイブ表面温度９５０゜Ｃとした連続通電にお
ける金Ｊ属バイブ表面温度７５０′Ｃての熱時絶縁抵抗
値の経時変化を調べ、この結果を第２図に示す。

この第１表から、初期特性の熱時絶縁抵抗値について検
討してみると、酸化ニッケルを添加した試料番号Ｂ，Ｄ
，Ｈ，Ｊ，Ｌ，Ｎではマグネシア４粉末のみを用いた従
来品である試料番号Ａに比較して１０〜２０％低下し、
さらに酸化ニッケルの添加量がｗ重量％以上である試料
番号Ｐ，Ｒ，Ｕでは実使用に供し得ないまでに低下して
しまう。

これに対して、本発明実施例てある試料番号Ｃ，Ｅ，Ｆ
，Ｇ，Ｉ，Ｋ，Ｍ，Ｏ，Ｑ，Ｓ，Ｔ，ては試料番号Ａ以
上となつた。一方、断線日数について検討してみると、
本発明実施例の試料番号Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｉ，Ｋ，Ｍ，
Ｏ，Ｑ，Ｓ，Ｔは酸化ニッケルを添加した試料番号Ｂ，
Ｄ，Ｈ，Ｊ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｕと同程度であり、従来
品の試料番号Ａに比べて大きく改善されている。

以上の結果から本発明における三価元素を固溶させた酸
化ニッケルの添加量は０．１〜３唾量％が適当である。
この添加量が０．１重量％以下ては電熱線の成分元素の
蒸発現象を抑える能力が不足し、効果がほとんど認めら
れない。また、同添加量が３呼量％以上となると酸化ニ
ッケルの固有抵抗値の影響で完成品初期の熱時絶縁抵抗
値が低く、実用に供し得ない。また、第２図から明らか
なように、酸化ニッケルを添加した試料番号Ｌに比較し
て、三価元素であるアルミニウムを固溶させた酸化ニッ
ケルを添加した試料番号Ｍは熱時絶縁抵抗値が全体的に
高くなつている。

このように、三価元素を固溶させた酸化ニッケルは熱時
絶縁抵抗値の全体的な低下を防止するように作用すると
ともに、長時間使用後の熱時絶縁抵抗値を高め、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。

ｌ実施例２電気絶縁粉末４として、従来使用されていた電融マグネ
シア粉末に、アルミニウム、ガリウムまたはインジウム
を固溶させた酸化コバルトを添加したものを準備し、以
下実施例１と同様にして、試料ｂ−ｗを作成した。

なお、酸化コバルトの粒径は５ミクロン以下とした。

また、各試料番号ｂ−ｗにおける添加した酸化゛コバル
トの量およびこの酸化コバルトに固溶させた三価元素の
種類は第２表に示す通りとした。

また、作成した各試料について実施例１と同様の測定を
行い、この結果を第２表に示す。第２表から明らかなよ
うに、初期特性の熱時絶縁抵抗値について検討すると、
酸化コバルトを添加した試料番号Ｂ，ｄ，ｈ，ｊ，ｌ，
ｎではマグネシア粉末のみを用いた従来ひである試料番
号Ａに比較して１０〜４０％近く低下し、さらに酸化コ
バルトの添加量がｗ重量％以上である試料番号Ｐ，ｒ，
ｕでは実使用に供し得ないまでに低下してしまう。

これに対して、本発明実施例である試料番号Ｃ９ｅ９ｆ
９ｇ９ｌ９ｋ９ｍ９Ｏ９ｑ９ｓ９ｔでは試料番号Ａ以上
となつた。

冫一方、断線日数について検討してみると、本発明実
施例の試料番号Ｃ，ｅ，ｆ，ｇ，ｉ，ｋ，ｍ，Ｏ，ｑ，
ｓ，ｔは酸化コバルトを添加した試料番号Ｂ９ｄ９ｈ９
ｊ９ｌ９ｎ９ｐ９ｒ！ｕと同程度であり、従来品の試料
番号Ａに比べて大きく改善されている。

従つて本発明における三価元素を固溶させた酸化コバル
トの添加量は、０．１〜３鍾量％が適当である。

この添加量が０．１重量％以下では電熱線の成分元素の
蒸発現象を抑える能力が不足し、効果がほとんど認めら
れない。また、同添加量が３踵量％以上となると酸化コ
バルトの固有抵抗値の影響で完成品初期の熱時絶縁抵抗
値が低く、実用に供し得ない。

このように、三価元素を固溶させた酸化コバルトは、熱
時絶縁抵抗値の全体的な低下を防止するように作用する
とともに、長時間使用後の熱時絶縁抵抗値を高め、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。

また、上記実施例において、酸化ニッケルまたは酸化コ
バルトが添加される電気絶縁粉末４の母゜材としてマグ
ネシア粉末の場合について説明したが、その他のアルミ
ナ粉末・シリカ粉末を用いてもよい。また、マグネシア
粉末を用いる場合においても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効果が付加される。
例えば固有抵抗の高いマグネシア粉末に酸化ニッケルま
たは酸化コバルトを添加した電気絶縁粉末を用いれば絶
縁抵抗値のより高いシーズヒータを得ることができ、ま
た比較的寿命の長い高純度マグネシア粉末に酸化ニッケ
ルまたは酸化コバルトを添加した電気絶縁粉末を用いる
と、寿命のより長いシーズヒータが得られる。さらに、
電熱線２としてニクロム線を用いたが、第３表に示す線
材を用いても同様の効果が得られ、金属バイブについて
も第４表に示すものを用いても同様の効果が得られる。

また、上記実施例では完全封口した場合について説明
したが、完全封口していないシーズヒータにおいても電
気絶縁粉末の充填密度が高く、酸素・窒素等のガス成分
が内部まで拡散しにくい場合には同様の効果が期待でき
る。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば三価元
素を固溶させた酸化ニッケルまたは酸化コバルトを添加
した電気絶縁粉末を用いることにより、熱時絶縁抵抗値
が高く、かつ劣化せず、寿命の長いシーズヒータを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なシーズヒータの断面図、第２図は異な
る電気絶縁粉末を用いた各シーズヒータの熱時絶縁抵抗
値の時間特性図てある。２・・・・・・電熱線、３・・・・・・金属バイブ、４
・・・・・・電気絶縁粉末。

Claims

【特許請求の範囲】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、前記電気絶縁
粉末には三価元素を固溶した酸化ニッケルまたは酸化コ
バルトを添加してなるシーズヒータ。２三価元素はアルミニウム・ガリカム・インジウムの
群から選ばれる少くとも一種の元素であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のシーズヒータ。