JPS63291385A - シーズヒータの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般家庭電化製品および工業用電気炉などの
加熱源として広く使用されるシーズヒータに関し、特に
多湿雰囲気中での電気絶縁特性に優れた中高温用タイプ
のシーズヒータに関するものである。

従来の技術 従来より、オープン、電子レンジおよび電気コンロなど
の４００’Ｃ以上の温度領域で使用される加熱源として
、シーズヒータが広く使用されている。

この種のシーズヒータは、一般には、両端に電気取出し
端子を備えたコイル状の電熱線を金属パイプの中央部に
挿入し、かつこの金属パイプに電融マグネシア粉末から
なる電気絶縁粉末を充填し、そして圧延減径後、焼鈍熱
処理し、所定の形状に曲げ加工するようにしていた。そ
してその後、電融マグネシア粉末の除湿を行ない、最後
に金属パイプの端末部を低融点ガラスおよび耐熱性樹脂
で封口した形状となしていた。

シカシ、このようなシーズヒータは、ガラス封口部のク
ラックの発生や封口工程の複雑さ等の問題があった。

このため、金属パイプの端末部の無封口化や簡易封口化
が検討され、電融マグネシア粉末に、ＣａＯ−５ｉｎ２
系化合物からなる粉末を添加した電気絶縁粉末を使用し
、金属パイプの端宋部をシリコーン樹脂で封口したもの
（特公昭５５−４９３９６号公報）や、電融マグネシア
粉末に、Ｃ＆０−Ｂ２Ｏ。

−５ｉｎ２系ガラスからなる粉末を添加した電気絶縁粉
末を使用し、熱処理を行なうことにより、上記ガラスを
溶融軟化させ、電融マグネシア粉末を被覆したもの（特
公昭５６−５０３６号公報）などが提案されてきた。

一方、比較的低温で使用されるシーズヒータでは、電気
絶縁粉末として、マグネシア粉末にシリコーン樹脂を混
合し、加熱溶融したもの（特公昭５２−７５７６号公報
）や、耐熱性のオイル（シリコーンオイル等）を含浸さ
せたもの（特公昭５５−ＩＱ１１６号公報）などがあり
、耐湿性の向上の提案が種々なされてきた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前述したシーズヒータでは、高温領域で
の電熱線とＣａＯ−８ｉｎ２系化合物との反応による寿
命低下や、ＣａＯ−Ｂ２０．−５ｉｎ２系ガラスが固化
した後の曲げ加工による金属パイプの割れ発生のために
、複雑な形状のシーズヒータを製造できないなどの問題
点があった。

一方、シリコーン樹脂やシリコーンオイルを用いて耐湿
性を向上ζせたシーズヒータでは、耐熱性が低く、４０
０〜６００℃が使用の上限であジ、また中高温領域で金
属パイプとして使用感ｎるステンレスパイプの焼鈍熱処
理（約１０６ｏ′Ｃ前後）に耐えられずに炭化するため
、絶縁性能が劣化するなどの問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するもので、比較的製
造工程が容易で、かつ絶縁性が高く、中高温領域で使用
可能なシーズヒータを提供することを目的とするもので
ある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、金属パイプ内に
電気絶縁粉末を介して電熱線を挿入し、かつシリコーン
オイルを含浸させたシーズヒータにおいて、那熱処理に
よりシリコーンオイルをゲル化し、さら［８００℃以上
で焼鈍熱処理するようにしたものである。

作用 従来より、アイロン、炊阪器、ホットプレートなど、４
００℃以下の低温領域で使用されるシーズヒータは、金
属パイプとして、加工硬化の極めて起こりにくい極低炭
素鋼を用い（￥ｊ公昭６９−２３’４３２号公報）、か
つ電気絶縁粉末として電融マグネシア粉末を用いて加工
し、シリコーンオイルを含浸させていた。

このようなシーズヒータでは、特に製造工程中にシリコ
ーンオイルが劣化するような温度領域での処理がないた
め、このタイプのシーズヒータはシリコーンオイルの撥
水性により優れた耐湿特性を示すとともに、非常に簡便
なものであった。

しかし、４００℃以上Ｑ中高温領域で使用するシーズヒ
ータにシリコーンオイルを使用すると、金属パイプとし
ては極低炭素鋼は耐熱性に問題があり、その結果、金属
パイプとしてはステンレス鋼や耐熱耐食超合金を用いる
ため、シーズヒータの製造工程中の圧延減径で加工硬化
が起こり、そのため、焼鈍熱処理が必要になるが、この
焼鈍熱処理工程で、シリコーンオイルの急激な蒸発によ
り金属パイプが破裂や変形を起こしたり、炭化物となっ
て絶縁劣化を起こしたりする等、いろいろな問題が生じ
、使用は不可能であった。

本発明は、このように従来より中高温領域への応用が不
可能であると言われていたシリコーンオイルを使用し、
所定の条件で処理してゲル化した後、金属パイプを極短
時間で特殊な焼鈍熱処理を行なったシーズヒータにより
、耐湿特性を高め、中高温領域に適用できるようにした
ものである。

電融マグネシア粉末を電気絶縁粉末として使用し、従来
の製造工程にもとづいて充填し、そして圧延減径した後
、シリコーンオイルを含浸させるか、または、電融マグ
ネシア粉末を充填後シリコーンオイルを含浸させて圧延
減径し、充分内部まＴ　ｙ　ＩＪ　コ−７オイルを含浸
させた直線状シーズヒータを作製する。内部全体に充分
にシリコーンオイルを含浸さぜる几めには、充填後、電
融マグネシア粉末の密度が低いうちに含浸させた方が短
時間で含浸できる。圧延含浸後に含浸させる場合は。

数日の含浸が必要となる。

このような直線状シーズヒータを加熱処理し、シリコー
ンオイルをゲル化する。ゲル化は、ジメチルシリコーン
オイルでは２００〜４００’Ｃで１〜４時間、メチルハ
イドロジエンシリコーンオイルでは１００〜２６０℃で
６〜３０分程度の条件で行なうことができる。“ さらに上記シーズヒータの金属パイプを焼鈍熱処理する
。焼鈍熱処理は従来の電気炉等による処理を行なうと前
述の問題が生じるため、金属パイプを直接、急激に発熱
させる手段、すなわち、金属パイプに直接電流を流すこ
とによるジュール熱の発生による焼鈍熱処理、または高
周波を用いた誘導加熱による焼鈍熱処理等を用い、数秒
で所定の温度にする熱処理を施す。焼鈍するためには８
００℃以上の加熱が必要であり、短時間であることから
望ましくは１ｏｓｏ’ｃ〜１２００℃が良い。

以上のようにシリコーンオイルをゲル化した後、金属パ
イプを直接発熱させ、短時間で焼鈍熱処理を行なうこと
により、シリコーンオイルの急激な蒸発による金属パイ
プの破裂や変形が起こらず、また金属パイプが先に膨張
するため、金属パイプと圧延により固化した電気絶縁粉
末との間に空隙ができて空気層ができ、金属パイプ内部
では炭化物は生成せず、燃焼してガスとなり外部に出る
。

このとキ、シリコーンオイルはアモルファスシリカに分
解し、この分解したアモルファスシリカは電融マグネシ
ア粉末と反応し、電融マグネシア粉末の表面に耐湿性に
優れた反応層を形成するとともに、シーズヒータの中心
部分のゲル化したシリコーンオイルは分解せず撥水性を
有する状態となり、耐湿性に侵れた層となる。従って大
気中の湿気の侵入による絶縁劣化が防止できる。

焼鈍熱処理を従来のように電気炉を用いて行なうと、シ
リコーンオイルをゲル化しておいてもシーズヒータ全体
が徐々に加熱されるため、金属パイプと電気絶縁粉末間
の空隙はほとんど生じず、しかも全体が高温となるため
、シーズヒータ内部全体にわたって炭化物ができて絶縁
劣化し、もちろん耐湿性も有さなくなるため、実用に耐
えないものとなる。

実施例 以下、本発明の具体的な実施例を図を参照しながら説明
する。

両端に電気取り出し端子１を備えたコイル状のニクロム
線からなる電熱線２を準備し、５ＵＳ３２１からなる金
属パイプ３の中央に挿入し、電融マグネシア粉末からな
る電気絶縁粉末４を充填し、メチルハイドロジエンシリ
コーンオイル中に浸漬して１０分間含浸させた後、圧延
減径して外径φ６．６■、長さ５ＱＱＩｌの図に示した
直線状のシーズヒータを作製した。

さらに１５０℃で１６分の加熱処理を行ない、シリコー
ンオイルをゲル化した後、金、Ｉ％　バイブ３の両端を
クランプで固定し、１０ｖ２０ｏ人（２０００Ｗ　）の
条件で、都市ガスの燃焼ガス雰囲気中で１６秒間通電し
て焼鈍熱処理を行ない、Ｕ字状に曲げ加工してシーズヒ
ータを完成した。

一方、上記と同様に電気絶縁粉末４を充填し、圧延減径
した後、ジメチルシリコーンオイル中に３日間浸漬して
含浸させた後、３００　’Ｃで２時間加熱゛処理してシ
リコーンオイルをゲル化し、高周波を用いた誘導加熱装
置で６秒間、１１５０’Ｃまでの温度域で焼鈍熱処理を
行なった。誘導加熱はシーズヒータを１ｍ７１分のスピ
ードで加熱コイル中を通して行なった。この際、加熱コ
イル中にセラミックのガイドを設け、刃口熱コイルの中
心を流れるようにした。中心からずれると局部加熱が起
コリ、金属パイプ３が極端な場合は溶融することもあり
、十分な管理を必要とした。

なお、従来の工程でシリコーンオイルを含浸式せず、電
融マグネシアを充填したシーズヒータを作製し、一方は
、低融点ガラスで封口し、他方は封口を行なわずに完成
させて比較用サンプルとした。

このようにして準備した４棟のシーズヒータの完成初期
の絶縁抵抗および耐電圧を測定した。続いて４０’Ｃ１
相対湿度９６チの多湿雰囲気中に投入し、１４日後、お
よび３０日後の絶縁抵抗を測定し、それぞれ評価した。

これらの結果を第１表に示した。

（以　下金　白） 第１表から明らかなように、本発明の一実施例を示す＆
１及び４２は、Ａ３の従来のガラス封口をしたシーズヒ
ータと同レベルの耐湿性を示した。

さらに前記シーズヒータを用いて、通電中の熱時絶縁抵
抗を測定するとともに、表面温度ａＯＯ℃で、２０分通
電、１０分休止を１サイクルとし、３０００サイクルの
耐久テストを行なった後、熱時絶縁抵抗を測定した。こ
のシーズヒータをさらに４０℃、相対湿度９５％の多湿
雰囲気中に１４日および３０日間放置して絶縁抵抗を測
定した。

これらの結果を第２表に示す。

Ｃ以下金　白） 第２表から明らかなように、本発明の一実施例を示す煮
１及びＡ２は、完成初期の熱時絶縁抵抗は、Ａ３の従来
のガラス封口をしたシーズヒータト同レベルであり、３
０００サイクルの耐久テスト後の熱時絶縁抵抗は、Ａ３
の従来のガラス封口をしたシーズヒータよりも優れてい
る。さらに耐久テスト後の多湿雰囲気中での絶縁特性も
従来のガラス封口をしたシーズヒータと同レベルにあジ
、８００℃での耐久性を有していることがわかった。

このようにシリコーンオイルを含浸させ、かつ加熱処理
によりゲル化し、金属バイブ３を発熱させて８ｏｏ″Ｃ
以上で焼鈍したシーズヒータは、熱時絶縁抵抗や耐湿性
に優れ、かつガラス封口を必要とせず、低コストで高信
頼性のシーズヒータを得ることができる。

なお、本発明の実施例においては、メチルハイドロジエ
ンシリコーンオイル及びジメチルシリコーンオイルを用
いたが、他のシリコーンオイル、例えばフェニル系のシ
リコーンオイルやメチル・水酸基含有シリコーンオイル
、メチル・ビニル基含有シリコーンオイル等でも良い。

また金属バイブ３も５ＵＳ３２１に限定されるものでは
なく、ステンレスや耐食耐熱超合金でも良い。

発明の効果 上記実施例の説明から明らかなように本発明のシーズヒ
ータは、シリコーンオイルを含浸させた後、加熱処理に
よりシリコーンオイルをゲル化し、さらに８００℃以上
で焼鈍熱処理したものであるため、特に耐湿性の点で潰
れ、またこれは比較的簡単な方法で製造することができ
るため、安価にして提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すシーズヒータの断面図であ
る。 ２・・・・・・電熱線、３・・・・・・金属バイブ、４
・・・１０．電気絶縁粉末。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属パイプ内に電気絶縁粉末を介して電熱線を挿
   入し、かつシリコーンオイルを含浸させたシーズヒータ
   において、加熱処理によりシリコーンオイルをゲル化し
   、さらに８００℃以上で焼鈍熱処理したことを特徴とす
   るシーズヒータ。
2. （２）焼鈍熱処理は、前記金属パイプに電流を流すこと
   によるジュール熱の発生による焼鈍熱処理、または、誘
   導加熱による前記金属パイプの焼鈍熱処理等、前記金属
   パイプを発熱させて行なう焼鈍熱処理であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のシーズヒータ。