WO1986000612A1 - Element chauffant par resistance - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the present invention relates to an electric resistance heating element, and an object thereof is to provide a low-cost and high-quality electric resistance heating element.
- Electrical resistance heating element of the present invention nitride Kei-containing carbide Gay arsenide, Kei reduction mode Li Buden, zirconium Niu arm, shea Li co down, F e O. F e 3 0 *, two Tsu Kell co Roh Honoré DOO, Genolemanium, chrome, nickele-chrome, elementary, village At least one conductive powder such as lead, portland cement, sodium chloride, potassium chloride, rubidium chloride, beryllium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, and sodium chloride.
- conductive powder such as lead, portland cement, sodium chloride, potassium chloride, rubidium chloride, beryllium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, and sodium chloride.
- a non-sintering electric resistance heating element consisting of a homogeneous mixture containing at least one selected from the group consisting of chlorine-based hardeners such as tronium, barium chloride, and cobalt chloride.
- the non-sintered type means that sintering is not required.
- Some of the above-mentioned conductive powders are not always conductors at room temperature, but in this case also they become conductors at the intended use temperature. When using this kind of material, it is convenient to use it together with a material that is a conductor even at room temperature.
- heat-resistant powders such as silica, alumina, titania, zirconia, potassium titanate, lime, various calcium phosphates, aluminum silicate, etc. Heat resistance can be increased by adding ceramic particles, and those to which these heat-resistant substances are added are also included in the heating element of the present invention.
- the heating element is characterized in that the above-mentioned components are uniformly mixed and then solidified in a predetermined shape by compression or casting.
- the first component such as carbon iron oxide in the present invention may be a conventionally known heating element material, and is appropriately selected depending on whether the purpose of use is high temperature, low temperature, or intermediate temperature, or Both high and low temperature types are used in combination.
- a chlorine-based curing agent is used.
- Such a curing agent mixes the inorganic heat-resistant conductor and semiconductor particles at a low temperature, and melts the particles at a relatively high temperature by melting. And join them. Not only that, this curing agent also acts as an electric resistance material, and is integrated with the solid conductive particles to give a uniform resistor. Further, by using the above-mentioned ceramic particles, the mechanical properties can be enhanced so that the ceramic particles can be further used, for example, even when heated at 2000 and cooled with water. It was found that the chlorine-based curing agent was sufficiently effective when used in an amount of about 3 wt% based on the total amount of the heating element material: ⁇ .
- the preferred chlorinated hardener is a mixture of cobalt chloride, chlorine chloride and calcium chloride dissolved in water to a liquid. It may contain small amounts of components such as sodium chloride and magnesium chloride from the raw material side. ⁇
- Portland cement acts as a low-cost binder. Generally, alternating current is used as the power source for the heating element, but direct current can also be used.
- FIG. 1 indicates a heating element main body
- 2 indicates a power cord
- 3 indicates a terminal protection member
- 4 indicates an electrode.
- the material is made by kneading asbestos and cement with a heat-resistant hardener.
- the electrode 4 used a stainless steel rod, but may be a titanium alloy rod.
- the shape of the electrode does not matter. Table 1 shows the results of storing this in a heat-resistant furnace with the dimensions shown below, sealing it, and energizing it with an AC power supply.
- Chlorine hardener (Ca 2 + Naa) 3
- the present invention has been able to provide a non-sintered excellent electric resistance heating element.
- Example 1 the following compounds were used. , Fe 3 0 4 4 0
- Chlorine-based curing agent (Example 1) 3
- the heating element according to the present invention does not need to be fired at high temperature and can be used as it is as it is.
- the heating element of the present invention has a low cost, can be formed into a free form such as a plate-like rod or an irregular shape, and can be used repeatedly. Therefore, for example, floor heating, kitchen equipment, water heaters, incinerators, etc., can be widely used from home use to industrial use.
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Description
明 細 書 電 気 抵 抗 発 熱 体 〔技術分野〕
本発明は電気抵抗発熱体に関する ものであり、 低コス トかつ高 品質の電気抵抗発熱体を提供することを目的とする。
〔背景技術〕
電気抵抗発熱体は、 従来から家庭用 · 工業用の熱源として広 く 使用されており、 その材質と しては金属系および非金属系のもの が用いられている。 ニク ロム線等の金属系抵抗体はすぐれた発熱 体ではあるが、 酸化し易 く 、 一端酸化する と脆く なり切れ易い α また局部的な加熱が生じる とその部分の抵抗が増大するから、 さ らに発熱が局部化して断線する。 これに対して、 炭素、 黒鉛等の 非金属系発熱体は分解温度が高く化学的に安定であり 、 抵抗値が 金属系抵抗体より も大き く 、 温度係数が小さいなどの利点を有す る。 しかしながら他面脆く 、 また高温 （ 1 0 0 0 て以上） にする と変質してり変形したり してしま う こ とがあった。 従って、 高温 で使用に耐える発熱体としては、 ケィ化モ リ ブデ ン、 炭化ケィ素 など高温で焼結した型のものなどが用いられている。 しかし、 か かる焼結型の発熱体の製造はコ ス ト が高く なる。
〔発明の開示〕
本発明の電気抵抗発熱体は、 窒化ケィ 素、 炭化ゲイ素、 ケィ化 モ リ ブデン、 ジルコ ニウ ム、 シ リ コ ン、 F e O . F e 30 * 、 ニ ッ ケル コ ノ ノレ ト、 ゲノレマニウム、 ク ロム、 ニ ッケノレ - ク ロ ム、 素、 里
鉛等の導電性粉末の少く とも 1 種と、 ポル ト ラ ン ドセメ ン ト と、 塩化ナ ト リ ウム、 塩化カ リ ウム、 塩化ルビジウム、 塩化べリ ウム 塩化マグネシゥ ム、 塩化カルシゥ ム、 塩化ス ト ロ ンチウム、 塩化 バリ ウ ム、 および塩化コ バル ト等の塩素系硬化剤より成る群より 選んだ少く とも一種とを主成分とした均一混合体より成る、 非焼 結型電気抵抗発熱体である。 こ ゝ に非焼結型とは、 焼結を要しな いという意味である。
上記の導電性粉末ば、 常温でば必ずしも導体でないものもある が、 この場合においても目的使用温度において導体となる。 この 種の材質を用いる場合は.、 常温でも導体である材質と併用するの が便利である。
また必要に応じて耐熱性の粉末、 例えばシ リ カ、 アルミ ナ、 チ タ ニア、 ジルコニァ、 チタ ン酸カ リ ウム、 石灰、 各種リ ン酸カル シゥ ム、 ケ ィ 酸アル ミ ナ、 等々 のセ ラ ミ ッ ク粒子を添加する こと によ り耐熱性を增すこ とができ、 これらの耐熱性物質を添加した ものも、 本件発明の発熱体に含まれる。
本発熱体は、 上記の成分を均一混合し、 - 圧縮または注型成型す る こ とによ り 、 所定の形状で固形化したこ とを特徴とする。
本発明における炭素酸化鉄等の第 1成分は、 従来周知の発熱体 材料で良く 、 使用目的が高温用であるか、 低温用であるか、 中間 温度用であるかに従って適宜に選択され、 或いは高温、 低温型両 者が混合して用いられる。
本発明の構成に重要なのは、 塩素系硬化剤を用いる点にある。 かかる硬化剤は、 低温において無機質耐熱性導体および半導体の 粒子を桔合させ、 やや高 ¾度では溶融化により これらの粒子をき
らに結合する。 のみならず、 この硬化剤は電気抵抗材としても作 用して固体導体粒子と共に一体化して均質な抵抗体を与えるので ある。 また、 上述のセラ ミ ッ ク粒子を用いる こ とにより、 例えば 2 0 0 0 でに加熱し水冷してすら、 さ らに使用することができる よう に機械特性を高める こ とができる。 塩素系硬化剤は、 発熱体 の素材の全量に対して 3 w t %程度用いれば十分に効果を発揮しう るこ と：^分った。
好ま しい塩素系硬化剤は塩化コバル ト、 塩化力 リ ゥム及び塩化 カルシウ ムの混合物を水に溶解させ液状にしたものである。 この ものは原料面から塩化ナ ト リ ゥ ム、 塩化マグネ シウム等の成分を 少量含むことがある。 ·
本発明の他の重要な構成要素はポル ト ラ ン ドセメ ン トである。 ポル ト ラ ン ドセメ ン ト は低コ ス ト のバイ ンダ一 と して作用する。 本発熱体の電源と しては、 一般に交流が用いられるが、 直流を 用いる こ とも可能である。
〔図面の簡単な説明〕
添付図面は、 本発明の発熱体の う ち、 単 ¾な構造をもつものの 説明斜視図である。 この図面において、 1 は発熱体本体を示し、 2 は電源コ ー ドを示し、 3 は端子保護部材を示し、 4 は電極を示 す。
〔発明を実施するための最良の方法〕
以下実施例を述べる。
実施例 1
いずれも約 5 0 0 メ ッ シュの炭素 4重量部、 第一酸化鉄 （F eo ) 3重量部およびシリ コ ン 1 重量部より成る混^物に、 上記の物質
- 1-
5 一 4 全量を基準にして CaC« 2 (硬化剤中の混合比 1 3 wt%) 、 K a
( 5 0 wt%) 及び塩化コバル ト （ 3 7 »t%) の混合物より成る塩 素系硬化剤 3 wt%、 ポル ト ラ ン ドセメ ン ト 1 5 wt%及び水約 3 0 wt%を加えて充分混練し、 型枠中に入れる。 添付図面に示すよう に、 ステ ン レス棒を挿入し、 これを電極とする。 かく して 2 0 0 X 1 5 0 X 5 0 «のブロ ックに成形し、 充分に硬化させた。 出来上った発熱体の構造は、 添付図面に示すとおりのものである , 電源コー ドとしては耐熱性のものが使用された。 端子保護部材は. 電極 4 とコー ド 1 とを接繞する端子を熟から保護するために設け
10 られている。 材質としては、 石綿とセメ ン トを耐熱硬化剤で練り 固めたものである。 電極 4 は、 ステンレス棒を用いたが、 チタン 合金棒でもよい。 電極の形状は問わない。 これを以下示す寸法の 耐熱性の炉内に格納し、 密閉したうえで交流電源により通電した 結果を表 1 に示す。
表 （1)
« 炉の 内径寸法 250mノ m X 200m/m X 100m/m
※ ブロ ッ ク の寸法 200m/m X 150m/m X 50m/m
通電初期 5分通電後 10分通電後
20 電 圧 値（V) 100 100 100
電 流 値（A) 1 5 10
炉内の温度（C) - - 450
実施例 2
実施例 1 の配合物の代りに、 次のものを用いて同様な実験を行 25 つた。 れに通電した結果を表 (2)に示す。
5 0 0 メ ッ シュ木炭粉末 重量部
500メ ッ シュ第 3リ ン酸カルシウム 2 "
5 0 0 メ ッ シュ硅石 2 "
塩素系硬化剤 （Ca 2 +Naa) 3 "
ポル ト ラ ン ドセ メ ン ト 1 5 "
水 3 0 〃 表 _(2) 通電 3分後 5分後 10分後 電 圧 値（V) 100 100 100 電 流 値（A) 6 9 15 炉内の温度（C) 850 1300 1800 上記の表 1 、 2 から明らかなよ う に、 比較的短時間 O ·〕 ちに炉 内温度を高めるこ とができ る こ とが分る。 しかも、 d ½果は、 単に成形のみで得られたものであり 、 一体性の高い焼結型のもの と同様に使用できたこ とは本発明の発熟体が秀れている こ とを示 している。 また、 上記実施例 1 、 2 の発熱体に低電流を流してそ の表面.温度分布を測定したところ、 局部的な発熱は見られず、 均 一な温度を示すこ とが分った。
以上のよう に、 本発明は非焼結型のす ぐれた電気抵抗発熱体を 提供し得たものである。
実施例 3
実施例 1 において、 配合物と して次のものを用いた。 ，
Fe 30 4 4 0
ポゾレ ト ラ ン ドセメ ン ト 3 0
塩素系硬化剤 （実施例 1 のもの） 3
水 2 7 上記のものは交流 1 0 0 V、 0. 7 5 m Aで温度 7 0 でを最高温度 とする床暖房用に適するものであった。
〔産業上の利用可能性〕
本発明による発熱体は、 高温焼成の必要がな く 、 そのままで発 熱体として使用できる。 本発明の発熱体は低コ ス ト であり 、 板状 棒状、 異形等自由な形に賦型でき、 操返し使用できる。 従って例 えば床暖房、 厨房器、 湯沸器、 焼却器等の家庭用から工業用まで 広 く 用いる こ とができる。
Claims
1. 窒化ケィ素、 炭化ゲイ 素、 ゲイ化モリ ブデン、 ジルコ ニウ ム シ リ コ ン、 F e O 、 F e 3 0 4 、 ニ ッケノレ、 コ ノヾノレ ト、 ゲルマニウ ム ク ロム、 ニ ッケル - ク ロ ム、 炭素、 黒鉛等の導電性粉末の少く と も 1 種と、 ポル ト ラ ン ドセメ ン ト と、 塩化ナ ト リ ウム、 塩化 カ リ ウ ム、 塩化ルビジウ ム、 塩化ベ リ リ ウ ム、 塩化マグネ シゥ ム、 塩化力ルシゥ ム、 塩化ス ト ロ ンチウ ム、 塩化バリ ウ ム、 塩 化コバル ト等の塩素系硬化剤より成る群より選んだ少く とも一 種より成る ものを主成分とする均一混合体を硬化させて得た非 焼結型電気抵抗発熱体。
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