JPH0155554B2 - - Google Patents
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- JPH0155554B2 JPH0155554B2 JP56076206A JP7620681A JPH0155554B2 JP H0155554 B2 JPH0155554 B2 JP H0155554B2 JP 56076206 A JP56076206 A JP 56076206A JP 7620681 A JP7620681 A JP 7620681A JP H0155554 B2 JPH0155554 B2 JP H0155554B2
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- sheathed heater
- insulating powder
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Description
本発明はシーズヒータの製造方法に関し、特に
寿命が長く、かつ長時間使用後の使用状態におけ
る絶縁抵抗値の高いシーズヒータの製造方法を提
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に電融マ
グネシア、電融シリカ、電融アルミナ等の電気絶
縁粉末4を充填してなり、必要に応じて金属パイ
プ3の両端をガラス5や耐熱性樹脂6で封口して
なるものである。
このシーズヒータは、加熱部品として、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、家庭電化製品を初め、各種
工業用や宇宙開発、原子力などの特殊用途に至る
まで、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、世界的視野でシーズヒータの性能お
よび品質の現状をみると、使用状態における絶縁
抵抗値(以下、熱時絶縁抵抗値と称す)が時間の
経過につれて低下してしまうという欠点と、電熱
線が断線するまでの寿命が短かいという欠点があ
つた。
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、電気絶縁粉末として、金属酸化粉
末を添加し、電熱線2の成分元素の蒸発現象を著
しく抑えることにより所期の目的である長時間使
用後の熱時絶縁抵抗値が高く、かつ寿命の長いシ
ーズヒータを製造することができるという結論を
得ている。
しかし、実際のシーズヒータの製造方法を考え
た場合、電気絶縁粉末4に添加する金属酸化粉末
には、均一な分散性、外部応力による偏析のない
こと、固有抵抗値の高いことなど多くの条件が要
求される。
一方、現在市販されている金属酸化粉末を分類
すると次の2つに大きく分類される。
第1の方法は、金属粉末の焙焼による方法であ
り、第2の方法は、各種金属塩の焙焼による方法
である。
しかし、シーズヒータへの応用を考えた場合、
それぞれの製造上の欠点を有している。
第1の方法によるものは、かさ比重が電気絶縁
粉末のかさ比重に近いために容易に、電気絶縁粉
末に分散するが、充填時の振動等により金属酸化
粉末の偏析が生じやすい。
一方、第2の方法によるものは、非常に1次粒
子が細かく、これが大きな2次粒子として凝集し
ているため、電気絶縁粉末と混合する時に、均一
に分散させることが困難である。
このような金属酸化粉末の偏析や凝集は、シー
ズヒータの製造において、著しく作業能率を低下
させるとともに、シーズヒータにおける特性、特
に、耐電圧及び熱時絶縁抵抗値の低下の原因とな
り、好ましいものではない。
本発明は、金属酸化粉末を添加した電気絶縁粉
末を用いるシーズヒータの製造方法において生じ
る製造上の欠点を解消し、所期の目的を達成する
ことのできるシーズヒータの製造方法を提供しよ
うとするものである。
本発明の製造方法の特徴は、金属酸化粉末とし
て、金属塩の焙焼により生成されたものを使用
し、この金属酸化粉末を電気絶縁粉末母材にあら
かじめ最終添加濃度より濃くなる配合比で添加
し、混合した混合粉末を、さらに電気絶縁粉末母
材に添し、混合したのち、所定の濃度を得るとこ
ろにある。
金属塩を焙焼した金属酸化粉末は、すでに、記
述したように、非常に細かい1次粒子を有してい
るが、すぐに凝集し、大きな粉末となり、シーズ
ヒータの特性を下げる。
しかし、本発明の方法によると、あらかじめ、
電気絶縁粉末と上記の金属酸化粉末を、混合し、
電気絶縁粉末の表面に、これらの金属酸化粉末を
付着または、分散させたのち、必要とする濃度に
なる様に、さらに電気絶縁粉末母材で希釈し、電
気絶縁粉末を準備するため、従来の金属塩の焙焼
による金属酸化粉末を使用することにより見られ
た偏析や、凝集の現象は、著しく抑制されること
になる。
なお、電気絶縁粉末に金属酸化粉末を添加し、
混合する際、ライカイ機、ポツトミル等の粉砕工
程が入つた方がさらによい。
また、電気絶縁粉末母材として、使用する粉末
は、電融マグネシア粉末がよいが、特に、初期の
金属酸化粉末と電気絶縁粉末母材との混合におけ
る電気絶縁粉末母材としては、上記の電融マグネ
シア粉末以外に、酸化ケイ素、酸化アルミニウ
ム、または、これに相当する電気絶縁粉末であれ
ばよい。
以上の理由により、長時間使用後の熱時絶縁抵
抗値の高い、かつ長寿命のシーズヒータを安定し
て、製造することができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例 1
ニツケル塩の焙焼による市販の酸化ニツケル粉
末を電融マグネシア粉末に対して、重量比で、10
%になるように配合し、ライカイ機にて均一に粉
砕、混合し、混合粉末を準備した。この混合粉末
の酸化ニツケル粉末の含有量が1重量%になるよ
うに電融マグネシア粉末で希釈し、電気絶縁粉末
4を準備した。
また、電熱線2として線径0.29mmのニクロム線
第1種を用い、これを巻径2mmのコイル状とし、
両端に端子棒1を接続した。
さらに、金属パイプ3として長さ413mm、外径
8mm、肉厚0.46mmのNCF2P(商品名インコロイ
800)を用いた。
この金属パイプ3に上記端子棒1を両端に接続
した電熱線2を挿入し、この金属パイプ3にあら
かじめ準備しておいた上記電気絶縁粉末4を充填
し、圧延減径、焼鈍(1050℃、10分間)の各工程
を経て、金属パイプ3を長さ500mm、外径6.6mmと
し、さらに金属パイプ3の両端を低融点ガラス5
および耐熱性樹脂6で封口してシーズヒータを完
成した。
実施例 2
ニツケル塩の焙焼により生成した市販の酸化ニ
ツケル粉末を電融アルミナ粉末に対して、重量比
で20%になるように配合し、擂〓機にて、均一に
粉砕、混合し、混合粉末を準備した。
この混合粉末の酸化ニツケル粉末の含有量が、
1重量%になるように電融マグネシア粉末で希釈
し、電気絶縁粉末4を準備した。
以下、実施例1と同様にして、シーズヒータを
完成した。
実施例 3
ニツケル塩の焙焼により生成した市販の酸化ニ
ツケル粉末を電融シリカ粉末に対して、重量比で
30%になように配合し、擂〓機にて、均一に粉
砕、混合し、混合粉末を準備した。
この混合粉末の酸化ニツケル粉末の含有量が、
1重量%になるように電融マグネシア粉末で希釈
し、電気絶縁粉末4を準備した。
以下、実施例1と同様にして、シーズヒータを
完成した。
なお、比較のために、従来例1として、電融マ
グネシア粉末のみを電気絶縁粉末4として使用し
た場合、さらに、従来例2として、金属ニツケル
粉末を焙焼して生成された市販の酸化ニツケル粉
末を1重量%添加した電融マグネシア粉末、及び
従来例3として、ニツケル塩を焙焼して生成した
市販の酸化ニツケルを1重量%添加した電融マグ
ネシア粉末をそれぞれ電気絶縁粉末4として使用
した場合についても同様にシーズヒータを完成し
た。
完成したそれぞれのシーズヒータの完成初期の
室温での絶縁抵抗値及びパイプ表面温度750℃で
の絶縁抵抗値(以下熱時絶縁抵抗値と称す。)室
温での耐電圧を測定し、熱時絶縁抵抗値が1MΩ
以下、また耐電圧が1000V以下となるものを不良
品として検出し、各グループにおける不良率を求
めた。この結果を第1表に示す。
また、実施例1〜3および従来例のシーズヒー
タについて、以下に示す寿命試験及び熱時絶縁抵
抗値試験をそれぞれ実施した。
〔寿命試験〕
各シーズヒータについて、金属パイプ3の表面
温度が950℃に維持されるように電熱線2に通電
し、電熱線2が断線するまでの日数を調べた。
〔熱時絶縁抵抗値試験〕
各シーズヒータについて、金属パイプ3の表面
温度が950℃に維持されるように電熱線2に通電
し、熱時絶縁抵抗値の変化を調べた。なお、熱時
絶縁抵抗値を測定する時は金属パイプ3の表面温
度を750℃に低下させて測定した。
上記寿命試験の結果ならびに熱時絶縁抵抗値試
験における11日後の熱時絶縁抵抗値の結果を第1
表に示す。また、上記熱時絶縁抵抗値試験による
熱時絶縁抵抗値の変化を第2図に示す。
なお、第2図において、Aは実施例1、Bは実
施例2、Cは実施例3、Dは従来例1、Eは従来
例2、Fは従来例3を示す。
The present invention relates to a method for manufacturing a sheathed heater, and particularly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a sheathed heater that has a long life and a high insulation resistance value in a used state after long-term use. Generally, sheathed heaters are as shown in Figure 1.
A coiled heating wire 2 with terminal rods 1 at both ends is inserted into a metal pipe 3, and the metal pipe 3 is filled with electrical insulating powder 4 such as fused magnesia, fused silica, fused alumina, etc. Both ends of the metal pipe 3 are sealed with glass 5 or heat-resistant resin 6 as required. This sheathed heater has been rapidly used as a heating component due to its excellent performance, quality, and simplicity, and is used in home appliances, various industries, space exploration, nuclear power, and other special applications. Since then, its market scope has been expanding. Among these, the use of high-temperature sheathed heaters is expected to continue to grow in the future. However, if we look at the current state of performance and quality of sheathed heaters from a global perspective, we find that their insulation resistance value (hereinafter referred to as hot insulation resistance value) decreases over time during use, and that the heating wire The disadvantage was that the lifespan before disconnection was short. The present inventors focused on the electrical insulating powder 4, and as a result of various studies, added metal oxide powder as the electrical insulating powder to significantly suppress the evaporation phenomenon of the component elements of the heating wire 2, thereby achieving the intended purpose. It has been concluded that it is possible to manufacture a sheathed heater that has a high insulation resistance value when hot after a certain long period of use, and has a long life. However, when considering the actual manufacturing method of sheathed heaters, the metal oxide powder added to the electrical insulating powder 4 must meet many conditions such as uniform dispersibility, no segregation due to external stress, and high specific resistance. is required. On the other hand, metal oxide powders currently on the market can be broadly classified into the following two categories. The first method is by roasting metal powder, and the second method is by roasting various metal salts. However, when considering application to sheathed heaters,
Each has its own manufacturing drawbacks. In the case of the first method, since the bulk specific gravity is close to that of the electrical insulating powder, it is easily dispersed in the electrical insulating powder, but segregation of the metal oxide powder is likely to occur due to vibrations during filling. On the other hand, in the second method, the primary particles are very fine and aggregate as large secondary particles, making it difficult to uniformly disperse the particles when mixed with electrical insulating powder. Such segregation and agglomeration of metal oxide powder is not preferable because it significantly reduces work efficiency in the production of sheathed heaters and causes a decrease in the characteristics of the sheathed heater, especially the withstand voltage and insulation resistance when hot. do not have. The present invention aims to provide a method for manufacturing a sheathed heater that can eliminate the manufacturing defects that occur in the manufacturing method of a sheathed heater using electrically insulating powder to which metal oxide powder is added, and that can achieve the intended purpose. It is something. The manufacturing method of the present invention is characterized by using a metal oxide powder produced by roasting metal salts, and adding this metal oxide powder to the electrical insulating powder base material in advance at a mixing ratio that is higher than the final concentration. The mixed powder is then added to the electrically insulating powder base material and mixed to obtain a predetermined concentration. As described above, the metal oxide powder obtained by roasting the metal salt has very fine primary particles, but it quickly aggregates into a large powder, which deteriorates the characteristics of the sheathed heater. However, according to the method of the present invention, in advance,
Mix electrical insulating powder and the above metal oxide powder,
After adhering or dispersing these metal oxide powders on the surface of the electrically insulating powder, they are further diluted with the electrically insulating powder base material to the required concentration to prepare the electrically insulating powder. The segregation and agglomeration phenomena observed by using metal oxide powder obtained by roasting metal salts are significantly suppressed. In addition, metal oxide powder is added to electrical insulating powder,
When mixing, it is even better to include a pulverizing process using a grinder, pot mill, etc. Further, the powder used as the electrically insulating powder base material is preferably fused magnesia powder, but in particular, the electrically insulating powder base material in the mixture of the initial metal oxide powder and the electrically insulating powder base material is In addition to fused magnesia powder, silicon oxide, aluminum oxide, or an equivalent electrical insulating powder may be used. For the above reasons, it is possible to stably manufacture a sheathed heater that has a high insulation resistance value when hot after long-term use and has a long life. Examples of the present invention will be described below. Example 1 Commercially available nickel oxide powder obtained by roasting nickel salt was mixed with fused magnesia powder at a weight ratio of 10
%, and was uniformly ground and mixed using a Raikai machine to prepare a mixed powder. This mixed powder was diluted with fused magnesia powder so that the content of nickel oxide powder was 1% by weight to prepare electrical insulation powder 4. In addition, a first type nichrome wire with a wire diameter of 0.29 mm was used as the heating wire 2, and this was made into a coil shape with a winding diameter of 2 mm.
Terminal bar 1 was connected to both ends. Furthermore, as the metal pipe 3, NCF2P (product name Incoloy) with length 413 mm, outer diameter 8 mm, wall thickness 0.46 mm
800) was used. The heating wire 2 with the terminal rod 1 connected to both ends is inserted into the metal pipe 3, the metal pipe 3 is filled with the electrical insulation powder 4 prepared in advance, and the metal pipe 3 is reduced in diameter and annealed (1050°C, After each step (10 minutes), the metal pipe 3 was made to have a length of 500 mm and an outer diameter of 6.6 mm, and both ends of the metal pipe 3 were coated with low melting glass 5.
Then, the sheathed heater was completed by sealing with heat-resistant resin 6. Example 2 Commercially available nickel oxide powder produced by roasting nickel salt was blended with fused alumina powder at a weight ratio of 20%, and uniformly ground and mixed using a grinder. A mixed powder was prepared. The content of nickel oxide powder in this mixed powder is
Electrical insulation powder 4 was prepared by diluting it with electrofused magnesia powder to a concentration of 1% by weight. Thereafter, a sheathed heater was completed in the same manner as in Example 1. Example 3 Commercially available nickel oxide powder produced by roasting nickel salt was added to fused silica powder in a weight ratio.
The mixture was blended to a concentration of 30% and uniformly ground and mixed using a grinder to prepare a mixed powder. The content of nickel oxide powder in this mixed powder is
Electrical insulation powder 4 was prepared by diluting it with electrofused magnesia powder to a concentration of 1% by weight. Thereafter, a sheathed heater was completed in the same manner as in Example 1. For comparison, as a conventional example 1, only electrofused magnesia powder was used as the electrical insulating powder 4, and as a conventional example 2, a commercially available nickel oxide powder produced by roasting a metallic nickel powder was used. When using fused magnesia powder to which 1% by weight of is added, and conventional example 3, fused magnesia powder to which 1% by weight of commercially available nickel oxide produced by roasting nickel salt is added as electrical insulating powder 4. Similarly, a sheathed heater was also completed. The insulation resistance value of each completed sheathed heater at room temperature at the initial stage of completion and the insulation resistance value at a pipe surface temperature of 750°C (hereinafter referred to as the insulation resistance value at room temperature) were measured, and the withstand voltage at room temperature was measured. Resistance value is 1MΩ
Below, those with a withstand voltage of 1000V or less were detected as defective products, and the defect rate for each group was determined. The results are shown in Table 1. In addition, the following life tests and insulation resistance tests were conducted on the sheathed heaters of Examples 1 to 3 and the conventional example, respectively. [Lifetime test] For each sheathed heater, the heating wire 2 was energized so that the surface temperature of the metal pipe 3 was maintained at 950° C., and the number of days until the heating wire 2 broke was examined. [Insulation resistance value test when heated] For each sheathed heater, the heating wire 2 was energized so that the surface temperature of the metal pipe 3 was maintained at 950° C., and changes in the insulation resistance value when heated were examined. In addition, when measuring the insulation resistance value under heat, the surface temperature of the metal pipe 3 was lowered to 750°C. The results of the above life test and the thermal insulation resistance value after 11 days in the thermal insulation resistance value test are
Shown in the table. Further, FIG. 2 shows the change in the insulation resistance value during heat as a result of the above-mentioned insulation resistance value test during heat. In FIG. 2, A indicates the first embodiment, B the second embodiment, C the third embodiment, D the first conventional example, E the second conventional example, and F the third conventional example.
【表】
第1表から明らかなように、市販の酸化ニツケ
ル粉末を使用した従来例2、3では、電気絶縁粉
末4として、電融マグネシア粉末のみを使用した
従来例1と比較して、著しく不良率が高くなつて
いるにもかかわらず、本発明の実施例1〜3で
は、従来例1と同程度の低い不良率を示した。
また、第1表および第2図から明らかなよう
に、本発明の実施例1〜3のシーズヒータでは、
従来例1と比較して、寿命が約10倍となり、また
11日後の熱時絶縁抵抗値についても高い値を示
し、従来例2および3で見られる酸化ニツケル粉
末を添加することにより得られる効果はそのまま
維持された。
なお、実施例1〜3において、電気絶縁粉末の
主成分として、電融マグネシア粉末を用いたが、
電融マグネシア粉末に代えて、電融アルミナ粉
末、電融シリカ粉末を用いても同様の傾向を示し
た。
また、上記実施例において、ニツケル塩を用い
たが、コバルト塩、タングステン塩、銅塩、ガリ
ウム塩、スズ塩、鉄塩の群から選ばれる少くとも
一種の金属塩を用いても同様の傾向を示した。
以上の説明から明らかな様に、ニツケル塩を焙
焼した金属酸化粉末を電気絶縁粉末母材に混合
し、これを、さらに電気絶縁粉末母材に混合した
ものを、電気絶縁粉末として、用いる本発明のシ
ーズヒータの製造方法により、寿命が長く、かつ
長時間使用後における熱時絶縁抵抗値の高いシー
ズヒータを安定して提供することができる。[Table] As is clear from Table 1, Conventional Examples 2 and 3 using commercially available nickel oxide powder were significantly more effective than Conventional Example 1 using only fused magnesia powder as electrical insulating powder 4. Although the defective rate was high, Examples 1 to 3 of the present invention exhibited a defective rate as low as that of Conventional Example 1. Moreover, as is clear from Table 1 and FIG. 2, in the sheathed heaters of Examples 1 to 3 of the present invention,
Compared to conventional example 1, the lifespan is approximately 10 times longer, and
The thermal insulation resistance value after 11 days also showed a high value, and the effects obtained by adding the nickel oxide powder seen in Conventional Examples 2 and 3 were maintained as they were. In addition, in Examples 1 to 3, fused magnesia powder was used as the main component of the electrical insulating powder, but
Similar trends were observed when fused alumina powder and fused silica powder were used instead of fused magnesia powder. Further, in the above examples, nickel salt was used, but the same tendency can be obtained even if at least one metal salt selected from the group of cobalt salt, tungsten salt, copper salt, gallium salt, tin salt, and iron salt is used. Indicated. As is clear from the above explanation, a metal oxide powder obtained by roasting nickel salt is mixed with an electrically insulating powder base material, and this is further mixed with the electrically insulating powder base material to be used as an electrically insulating powder. By the method of manufacturing a sheathed heater of the invention, it is possible to stably provide a sheathed heater that has a long life and a high insulation resistance value when hot after long-term use.
第1図は一般的なシーズヒータの断面図、第2
図は本発明の実施例のシーズヒータおよび従来例
のシーズヒータにおける熱時絶縁抵抗値の時間特
性図である。
2……電熱線、3……金属パイプ、4……電気
絶縁粉末。
Figure 1 is a cross-sectional view of a typical sheathed heater, Figure 2
The figure is a time characteristic diagram of the insulation resistance value at the time of heat in the sheathed heater of the embodiment of the present invention and the sheathed heater of the conventional example. 2... Heating wire, 3... Metal pipe, 4... Electrical insulation powder.
Claims (1)
気絶縁粉粉末を充填してなるシーズヒータの製造
方法において、ニツケル塩、コバルト塩、タング
ステン塩、銅塩、ガリウム塩、スズ塩、鉄塩の群
から選ばれる少くとも一種の金属塩を焙焼して生
成した金属酸化物を電気絶縁粉末母材に混合し、
これをさらに電気絶縁粉末母材に混合したものを
前記電気絶縁粉末として用いることを特徴とする
シーズヒータの製造方法。1. In a method for manufacturing a sheathed heater, which involves inserting a heating wire into a metal pipe and filling it with electrically insulating powder, the method comprises: A metal oxide produced by roasting at least one selected metal salt is mixed into an electrically insulating powder base material,
A method for producing a sheathed heater, characterized in that a mixture of this powder and an electrically insulating powder base material is used as the electrically insulating powder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076206A JPS57191978A (en) | 1981-05-19 | 1981-05-19 | Method of producing sheathed heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076206A JPS57191978A (en) | 1981-05-19 | 1981-05-19 | Method of producing sheathed heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57191978A JPS57191978A (en) | 1982-11-25 |
| JPH0155554B2 true JPH0155554B2 (en) | 1989-11-24 |
Family
ID=13598683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56076206A Granted JPS57191978A (en) | 1981-05-19 | 1981-05-19 | Method of producing sheathed heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57191978A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077305A (en) * | 1983-10-04 | 1985-05-01 | タテホ化学工業株式会社 | Electrically insulating filling material of superhigh temperature sheathed heater |
-
1981
- 1981-05-19 JP JP56076206A patent/JPS57191978A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57191978A (en) | 1982-11-25 |
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