JPS6127871B2 - - Google Patents

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JPS6127871B2
JPS6127871B2 JP4323579A JP4323579A JPS6127871B2 JP S6127871 B2 JPS6127871 B2 JP S6127871B2 JP 4323579 A JP4323579 A JP 4323579A JP 4323579 A JP4323579 A JP 4323579A JP S6127871 B2 JPS6127871 B2 JP S6127871B2
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JP
Japan
Prior art keywords
resistant
heater
embedded
manufacturing
sio
Prior art date
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Expired
Application number
JP4323579A
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English (en)
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JPS55136489A (en
Inventor
Hidesato Kawanishi
Yoshihiro Matsuo
Masanori Fujimura
Noboru Naruo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4323579A priority Critical patent/JPS55136489A/ja
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  • Resistance Heating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は埋め込み型ヒータの製造方法、特に高
温度下での絶縁抵抗が高く、多湿雰囲気中に放置
しておいても、絶縁抵抗が高く、かつ高温度下で
長時間使用しても寿命の著しく長いヒータを製造
するのに適した方法に関するものである。 従来から高温用ヒータとして、シーズヒータが
使用されている。シーズヒータの構造は、周知の
とおり、金属パイプとヒータ線との間にマグネシ
ア粉末を充填したものである。しかし、マグネシ
ア粉末は、絶縁材料として非常に優れたものであ
るが、吸湿性があるため、多湿雰囲気中に長時間
放置すると、絶縁抵抗が低下するという欠点をも
つている。このため、高温用シーズヒータにはマ
グネシア粉末が吸湿しないように、シーズヒータ
の端子部を低融点ガラスで封止して用いられてい
る。この種のシーズヒータでは高温で使用してい
る際に、ヒータ線に接合されている端子が曲がつ
たりして、封口体にクラツクが生じることがあ
る。クラツクが生じると、シーズヒータは無封口
に近い状態になり、金属パイプヒータ線との間の
絶縁抵抗が低下して、使用不可能となる。また、
封止効果が完全に行なわれている場合、高温で使
用していると、高温での絶縁劣化の現象が起こ
り、実用上シーズヒータに要求される最低絶縁抵
抗(2MΩ以上)を満足できなくなり、実用上使
用不可能となる。 本発明にかかる埋め込み型ヒータは、従来のシ
ーズヒータの欠点を改善するために、絶縁劣化の
原因となる金属パイプを除去し、ヒータ線に悪影
響を与えない助焼結剤を従来のマグネシア粉末に
添加し、加熱処理することにより機械的強度をも
たせたものである。 また、本発明の方法は、CaO―B2O3―SiO2
化合物またはガラスを、従来の電融マグネシア粉
末と水酸化マグネシウムより合成した酸化マグネ
シウムとの混合物に添加したのち混合粉砕し、有
機バインダーを添加して造粒したものを原料粉末
として、この原料粉末内部にヒータ線を埋め込み
圧縮成型し、さらに圧縮成型体を空気中にて500
〜900℃の範囲内の温度で熱してバイングーを除
去してから、還元雰囲気中にて1000〜1300℃の範
囲内の温度で焼成し、ヒータ線を埋め込んだ絶縁
磁器を製造する。この磁器の表面に耐熱耐水性物
質と、有機溶媒との混合物を塗布し、乾燥後、
900〜1200℃の範囲内の温度で加熱処理し、耐熱
耐水性物質を被覆することを特徴とする。 本発明により製造した埋め込み型ヒータ(長さ
300mm,径8mm、コイル状ヒータの外周径2.5mm)
において、通電時における表面温度800℃で、ヒ
ータ線と磁器表面との間の絶縁抵抗は100MΩ以
上あり、相対湿度95%、温度40℃の雰囲気中に14
日間放置したときの最低絶縁抵抗が50MΩ以上あ
る。そして、通電による磁器表面温度800℃での
寿命試験(20分オン―10分オフを1サイクルとす
る)において、5000回以上もつ埋め込み型ヒータ
を提供することができる。 以下、本発明について、実施例にもとづいて説
明する。 実施例 1 マグネシア粉末として、一般にシーズヒータの
絶縁充填剤に使用されている、粒度420〜37μm
の電融マグネシア粉末と、市販の工業用原料酸化
マグネシウムを用いた。この種のマグネシヤ原料
を重量比で80:20に配合した。市販の試薬特級の
炭酸カルシウム、無水酸化硼素、および無水シリ
カ粉末を重量比で、66.4:12.3:21.3に配合した
のち、白金ルツボ中において1350℃で20分間熱処
理したのち、鉄板上に流し出し、CaO―B2O3
SiO2系化合物を作製した。この化合物をらいか
い機で100μm以下の粒径に粉砕した。この粉砕
した化合物を2種のマグネシア粉末混合物に対し
て9重量%添加した。この混合物をらいかい機で
粉砕混合し、200μ以下の粒径とした。これに6
%ポリビニールアルコール溶液を5重量%添加し
て造粒し、原料粉末とした。第1図に示す金型を
用いてヒータ線を中央に埋め込んだのち、1.5ト
ン/cm2の圧力でプレス成型し、第2図に示す成型
体1を作つた。ヒータ線2としてシーズヒータ用
Ni―Cr線(太さ0.5mm、巻径2.5mm)を用いた。 上記の方法により作製した成型体を空気中にて
700℃で1時間熱処理し、バインダーを焼去した
のち、還元性雰囲気中にて1200℃で1時間熱処理
した。この絶縁磁器表面に下記の要領で作製した
塗布剤を塗布し、赤外線ランプで乾燥させたの
ち、1150℃で5分間処理し、ガラス相を磁器表面
に被覆し、埋め込み型ヒータを完成した。塗布剤
は次のようにして作製した。市販の試薬特級の無
水シリカ粉末、無水硼酸、炭酸ナトリウム、酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、および炭酸カ
ルシウムを重量比で56.4:4.8:1.8:17.4:7.4:
12.2の割合に配合し、乾式混合した。それを、白
金ルツボにて1600℃で1時間溶融させてからも、
鉄板上に流し出した。このガラス塊をらいかい機
で10μm以下の粒径に粉砕した。このガラスフリ
ツトにビヒクルを重量比で1:1の割合で混練
し、塗布剤を作製した。 上述のように完成した埋め込み型ヒータを5
個、ヒータ線に通電して発熱させ、磁器表面温度
が800℃に達したとき、磁器とヒータ線との間に
1000Vの直流電圧を印加して、その間の絶縁抵抗
を測定した。次に、それぞれを温度40℃、相対湿
度95%の恒温恒湿槽中に入れ、14日間放置した。
この間において、絶縁抵抗がもつとも低くなつた
ときの値を最低絶縁抵抗とした。さらに、上記恒
温恒湿槽中に14日間放置した埋め込み型ヒータを
商用電源に接続して発熱させ、磁器の表面温度が
800℃に達するまでの、磁器とヒータ線との間の
絶縁抵抗を測定し、その間の最低絶縁抵抗値を調
べた。これらの特性を測定してから、磁器の表面
温度が800℃になるように一定電圧のもとで、20
分オン―10分オフの寿命試験を行ない、ヒータ線
が断線するまでの回数を調べた。それぞれの条件
下での測定結果を第1表に示す。
【表】 試料1〜5より明らかなとおり、マグネシア粉
末とCaO―B2O3―SiO2系化合物の混合粉末内部
にヒータ線を埋め込み、圧縮成型したのち、焼成
した磁器表面に耐熱耐水性Al2O3―SiO2系ガラス
を被覆した埋め込み型ヒータでは、磁器表面温度
800℃での絶縁抵抗が10MΩオーダー以上であ
り、多湿雰囲気中あるいはその後の通電時におい
ても、絶縁抵抗はやはり10MΩオーダ以上であつ
た。そして、寿命試験においても、5000回以上の
オンオフサイクルに耐えた。これは、実用上要求
される条件を満足する値である。 実施例 2 実施例1で用いたそれぞれのマグネシア粉末を
85:15の重量比で配合した。炭酸カルシウム、無
水酸化硼素および無水シリカ粉末を重量比で50:
30:20に配合したものを用いて、実施例1と同じ
要領でガラスフリツトを作つた。このガラスフリ
ツトを2種のマグネシア粉末混合物に対して、15
重量%添加した。以下実施例1と同様にして、磁
器を作つた。この磁器の表面に下記の要領で作製
した塗布剤を塗布し、赤外線ランプで乾燥したの
ち、1100℃で5分間処理して、ガラス相を磁器表
面に被覆し、埋め込み型ヒータを完成した。な
お、塗布剤は次のようにして作製した。無水シリ
カ粉末、無水硼酸、炭酸ナトリウム、酸化アルミ
ニウム、酸化マグネシウム、および炭酸カルシウ
ムを重量比で53.1:7.1:1.6:22.0:8.1:8.1の割
合に配合したのち、実施例1と同様にして塗布剤
を作つた。上述のようにして完成した埋め込み型
ヒータ5個について、実施例1と同じ条件で絶縁
抵抗を測定した。さらに同じ条件で寿命試験を行
なつた。その結果を第2表に示す。
【表】 上表の結果から明らかなように、通電時(磁器
表面温度800℃)における絶縁抵抗、多湿雰囲気
中での最低絶縁抵抗、および多湿雰囲気中放置後
の通電発熱時における最低絶縁抵抗は、実用上必
要とされる2MΩ以上であり、なおかつ寿命試験
において5000回以上オンオフサイクルに耐えた。 実施例 3 実施例1と同様の方法により成型体を作製し
た。この成型体を空気雰囲気中において600℃で
2時間熱処理し、バインダーを焼去したのち、還
元性雰囲気中にて、1150℃で1時間熱処理した。
この焼成体の表面に実施例1と同様の要領で耐熱
耐水性ガラス相を被覆し、埋め込み型ヒータを完
成し、実施例1と同じ条件でそれぞれの特性を測
定した。この結果、表面温度800℃での絶縁抵抗
は130MΩ、多湿雰囲気40℃、相対湿度95%)中
放置における最低絶縁抵抗は70MΩ、放置後通電
時の最低絶縁抵抗は60MΩ、寿命試験は8500回で
あつた。 実施例 4 実施例1と同様の方法で熱処理し、磁器を作製
した。この磁器の表面に下記の要領で作つた塗布
剤を塗布し、赤外線ランプで乾燥したのち、970
℃で5分間熱処理し、ガラス相を磁器表面に被覆
し、埋め込み型ヒータを完成した。塗布剤は次の
ようにして作つた。市販の試薬特級の無水シリカ
粉末、無水硼酸、および炭酸カルシウムを重量比
で23.2:24.2:52.6の割合に配合し、乾式混合し
たのち、白金ルツボにて、1350℃で30分間熔融し
たのち、鉄板上に流し出した。このガラス塊をら
いかい機にて10μm以下の粒径に粉砕した。この
ガラスフリツトにビヒクルを重量比で1:1の割
合で混練し、塗布剤を作製した。 このようにして作つた埋め込み型ヒータを、実
施例1と同じ条件でそれぞれの特性を測定した。
この結果、表面温度800℃での絶縁抵抗は230M
Ω、温度40℃で相対湿度95%の雰囲気中放置にお
ける最低絶縁抵抗は120MΩ、放置後通電時の最
低絶縁抵抗は80MΩであつた。また、寿命試験は
11500回であつた。 本発明の方法により作つた埋め込み型ヒータ
は、シーズヒータに要求される特性を十分満足し
得るものである。マグネシア粉末はヒータ線の高
温酸化による著しい腐食がおこらない1300℃以下
の温度では、ほとんど焼結せず、機械的強度のあ
る磁器になりえない。しかし、このマグネシア粉
末に1000〜1300℃の範囲内の温度で溶融するCaO
―B2O3―SiO2系化合物、またはガラスを助焼結
剤として添加することにより、機械的強度のある
磁器を得ることができた。また、この助焼結剤は
溶融しても、Ni―Cr線ヒータに悪影響を与えな
いため、寿命試験においても、従来のシーズヒー
タと同等の結果が得られた。しかし、このように
して得られた磁器は非常に多孔質であり、水分を
吸収しやすく、このように水分を吸収した埋め込
み型ヒータを通電により昇温すると、水分が蒸気
となり、磁器から出るときに磁器体にクラツクを
発生させ、非常にもろくする。このため、耐熱耐
水性物質で磁器表面を被覆し、水分の侵入を防止
することが必要であつた。この耐熱耐水性物質と
して軟化温度が800℃以上のガラスを選ぶことに
より、この間題を解決することができた。 以上の製造方法により、通電時における表面温
度800℃でのヒータ線と磁器表面との間の絶縁抵
抗は100MΩ以上あり、相対湿度95%、温度40℃
の雰囲気中に14日間放置したときの最低絶縁抵抗
が50MΩ以上あり、なおかつ、通電による磁器表
面温度800℃での寿命試験において、5000回以上
の通電のオンオフに耐える埋め込み型ヒータを得
ることができる。また絶縁材料であるマグネシア
粉末にCaO―B2O3―SiO2系化合物またはガラス
を助焼結剤として添加しているため、機械的強度
のある絶縁磁器を得ることができ、しかも絶縁磁
器の表面を耐熱耐水性物質で被覆しているため、
絶縁磁器内への水分の侵入も防止することがで
き、その結果、絶縁磁器にクラツクが発生しても
ろくなるという間題も解決することができるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に用いた金型の一例の略
図である。第2図は第1図に示す金型を用いてプ
レス成型した成型体の外観を示す図である。 1……成型体、2……ヒータ線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マグネシア粉末とCaO―B2O3―SiO2系化合
    物またはガラスの混合物からなる絶縁材料内部に
    ヒータ線を埋め込み、圧縮、成型したのち、焼成
    し、さらに得られた絶縁磁器表面を耐熱耐水性物
    質で被覆することを特徴とする埋め込み型ヒータ
    の製造方法。 2 マグネシア粉末として、粒径420〜37μmの
    電融マグネシア粉末と粒径10μm以下の水酸化マ
    グネシウムより合成した酸化マグネシウムの混合
    物を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の埋め込み型ヒータの製造方法。 3 マグネシア粉末とCaO―B2O3―SiO2系化合
    物またはガラスを乾式混合し、それを200μm以
    下に粉砕したのち、有機バインダーを添加し、造
    粒することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の埋め込み型ヒータの製造方法。 4 耐熱耐水性物質として、A12O3―SiO3系、
    CaO―B2O3―SiO2系またはCaO―B2O3―SiO2
    ZnO系のガラスフリツトを用いることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の埋め込み型ヒータ
    の製造方法。 5 圧縮、成型した成型体を空気中にて500〜900
    ℃の範囲内の温度で熱して、バインダーを焼去し
    たのち、還元雰囲気中にて1000〜1300℃の範囲内
    の温度で焼成することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の埋め込み型ヒータの製造方法。 6 耐熱耐水性物質と有機溶媒との混合物を、焼
    成した絶縁磁器表面上に塗布し、赤外線ランプで
    乾燥させたのち、900〜1200℃の範囲内の温度で
    加熱処理することにより被覆することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の埋め込み型ヒータ
    の製造方法。
JP4323579A 1979-04-09 1979-04-09 Method of manufacturing buried heater Granted JPS55136489A (en)

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JPS55136489A JPS55136489A (en) 1980-10-24
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6089088A (ja) * 1983-10-22 1985-05-18 名商株式会社 セラミツクスヒ−タ−
JP3552217B2 (ja) * 2002-05-02 2004-08-11 エナーテック株式会社 高断熱・高気密住宅における深夜電力利用蓄熱式床下暖房システム

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