JPS6215998B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシーズヒータ、カートリツジヒータ等
の発熱体に関し、特に耐熱性が高く、機械的強度
の大なる発熱体を提供しようとするものである。

一般に、金属保護管と電熱線との間に絶縁粉末
としてマグネシア粉末を充填した無封口型シーズ
ヒータ及びカートリツジヒータでは端子部でマグ
ネシア粉末の脱離及びマグネシア粉末の吸湿によ
る絶縁劣化、耐圧劣化が生じる。このため、無封
口型シーズヒータではガラス封口及び樹脂封口等
によりこれらの諸問題を解決しているのが実状で
ある。しかしこれらの封口剤は耐熱温度が200℃
〜300℃まででありこれ以上の温度では、ガラス
が硬化したり、樹脂成分が劣化し、電気特性は著
しく低下する。さらに、ガラス封口をしたもの
は、封口部の機械的強度が弱いため端子部等に応
力がかかつた場合容易にガラスが割れ、電気特性
は低下する。このようにガラス封口型シーズヒー
タでは電気特性が優れているものの種々の欠点が
ある。

またカートリツジヒータでは、電気取り出し部
分の温度が400℃〜500℃近くまで上がることがあ
るため、低融ガラス、樹脂等は使用できず、耐熱
性を有するジルコニア等の無機物質で封口してい
るのが実状である。これらの無機物質は、非常に
密にマグネシア粉末上部に充填されており、マグ
ネシア粉末の脱離防止の役目を果しているが、無
機物質そのものが吸湿性であるため、多湿雰囲気
中に放置すると絶縁、耐電圧等の電気特性は著し
く低下し、室温での電気絶縁値、耐電圧がそれぞ
れ0.1MΩ以下、100V以下となる。この様に封口
剤として用いられているものにはそれぞれの欠点
があつた。

本発明は、800℃の高温まで耐える電気絶縁、
耐電圧のすぐれた機械的強度の大なる封口剤を用
いた発熱体を提供するものである。

以下、本発明の概略について説明する。

酸化カルシウム、酸化ホウ素及び酸化ケイ素を
主成分とし、融点が1400℃以下のガラス粉末をマ
グネシア粉末に0.5重量％から50重量％添加し、
充分均一に混合した複合体を金属保護管の両端子
部に充填し、従来のシーズヒータまたはカートリ
ツジヒータの製造方法と同方法により圧延、焼鈍
工程を行うことにより、ガラス粉末は、軟化また
は熔融し、マグネシア粉末を被覆することにより
焼結状態となる。このため、マグネシア粉末は脱
離することもなく、また水分の吸湿性も非常に弱
められ、絶縁劣化、耐圧劣化の現象が抑制され
る。またさらにこれらのマグネシアとガラス粉末
の焼結体は、ガラス粉末がマグネシア粉末と反応
し焼結したのちは、高温物質に変化するため、反
応初期よりも耐熱性が高くなる。このような理由
により、マグネシア粉末とガラス粉末との複合体
を封口剤に用いることにより、ガラス封口に比較
して、絶縁特性は若干劣るが、耐熱温度が800℃
まであり、なおかつ、機械的強度の大なる、封口
剤を得ることができる。

なお、ガラス粉末は酸化カルシウム、酸化ホウ
素及び酸化ケイ素を主成分とするガラスが一番よ
い。これはマグネシア粉末とのぬれ性が大であ
り、非常によくマグネシア粉末と反応し、封口部
の焼結度が上がるためである。またこれら３成分
からなるガラス粉末は電熱線に悪影響を及ぼさな
い。これらの理由により、上述の３成分のガラス
粉末が一番よい。ガラス粉末の組成は融点が1400
℃以下になるものであればよい。これは、焼鈍温
度が1050℃〜1100℃までであるため、この温度以
内で軟化すればマグネシア粉末と反応し、焼結す
ることが可能であるからである。

さらにマグネシア粉末と、ガラス粉末との混合
比は、0.5重量％〜50重量％の範囲であればよ
い。これは0.5重量％以下であれば、助焼結剤と
してのガラス粉末が少なすぎ、焼結が不充分とな
り、粉末の剥離が生じるためである。また50重量
％以上であれば、ガラスに近い状態まで焼結が進
み、端子に応力がかかつた時に、さらに、急激に
熱を加えた時にそれぞれクラツクが生じマグネシ
ア粉末の吸湿現象が著しく増大し、電気特性に悪
影響を及ぼすためである。

以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

実施例 １ 酸化カルシウムを38重量％、酸化ホウ素を32重
量％、酸化ケイ素を30重量％配合し、1350℃の電
気炉で熔融させ、ガラスを作成した。このガラス
を粉砕し200メツシユパスの粉末にした。このガ
ラス粉末を42〜320ミクロンのマグネシア粉末に
10重量％添加し、充分混合し、封口剤を作成し
た。

一方、第１図において、１は金属保護管であ
り、両端に端子２を備えた電熱線３が挿入され、
かつ金属保護管にマグネシア粉末４が充填されて
いる。そして、この金属保護管の両端開口部に前
述の複合体５を充填する。充填後、圧延及び焼鈍
を行ないシーズヒータを完成した。完成したシー
ズヒータを40℃、相対湿度95％の恒温恒湿槽に投
入した。投入期間と冷時絶縁及び耐電圧の変化に
ついて、本実施例のシーズヒータイを無封口型シ
ーズヒータロ、ガラス封口型シーズヒータハ及び
ジルコニア等の耐熱無機物質封口シーズヒータニ
と比較して第２図ａ及びｂに示した。またこのシ
ーズヒータの封口部を800℃に加熱したのち上述
と同様に恒温恒湿槽に投入し、評価した。この結
果を第３図ａ，ｂに示す。さらに封口部の上面よ
り10mmの位置に相当する端子部に10Kgの荷重をか
けたのち上述と同様に恒温恒湿槽に投入し評価
し、第４図ａ，ｂにその結果を示した。

これら一連の実験結果により、本実施例のシー
ズヒータは耐熱性が高く、機械的強度の大なるも
のであることがわかる。

実施例 ２ 酸化カルシウムを20重量％、酸化ホウ素を60重
量％、酸化ケイ素を20重量％配合し、1300℃で熔
融させ、ガラスを作成した。このガラスを200メ
ツシユパスに粉砕し、このガラス粉末を実施例１
と同様の粒度のマグネシア粉末に30重量％添加
し、封口剤を作成した。この封口剤を用いて実施
例１と同様の方法によりカートリツジヒータを完
成し、評価したところ、実施例１と同様の効果が
得られた。

以上のように本発明の発熱体は、電熱線を挿入
した金属保護管の開口端部をマグネシア粉末と酸
化カルシウム、酸化ホウ素および酸化ケイ素を主
成分とするガラス粉末の複合体で封口しているた
め、その耐熱温度は少なくとも800℃以上とな
り、その結果、耐熱性を著しく高めることがで
き、また前記酸化カルシウム、酸化ホウ素および
酸化ケイ素を主成分とするガラス粉末は溶融時に
おけるマグネシア粉末とのぬれ性が非常によいた
め、マグネシア粉末とガラス粉末との界面におい
て、気密的な化学結合層を形成することができ、
その結果、耐湿特性は優れたものとなり、さらに
封口部の焼結度も上げることができるため、機械
的強度も大きくすることができるとともに、極め
て気密性の高い封止が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシーズヒータ
の一部欠截断面図、第２図、第３図および第４図
は同シーズヒータと従来のシーズヒータの特性比
較を示し、各図ａは冷時絶縁抵抗の経時特性図、
各図ｂは耐電圧の経時特性図である。 １……金属保護管、３……電熱線、４……マグ
ネシア粉末、５……複合体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属保護管に電熱線を挿入するとともにマグ
   ネシア粉末を充填してなる発熱体において、前記
   金属保護管の開口端部をマグネシア粉末と酸化カ
   ルシウム、酸化ホウ素および酸化ケイ素を主成分
   とするガラス粉末の複合体で封口したことを特徴
   とする発熱体。 ２ ガラス粉末の添加量はマグネシア粉末に対し
   て0.5〜50重量％であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の発熱体。