JPS6362076B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6362076B2 JPS6362076B2 JP56076208A JP7620881A JPS6362076B2 JP S6362076 B2 JPS6362076 B2 JP S6362076B2 JP 56076208 A JP56076208 A JP 56076208A JP 7620881 A JP7620881 A JP 7620881A JP S6362076 B2 JPS6362076 B2 JP S6362076B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- nickel oxide
- microns
- insulation resistance
- sheathed heater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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、家庭電化勢品を初め、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、酸化ニツケ
ル粉末を添加し、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に添加する酸化ニツケル
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酸化ニツケル粉末を
分類すると次の２つに大きく分類される。 第一の方法は、金属ニツケル粉末の焙焼による
方法であり、第二の方法は、各種ニツケル塩の焙
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。 第一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
末に分散するか、充填時の振動等により酸化ニツ
ケル粉末の偏析が生じやすい。 一方、第二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。 このような酸化ニツケルの偏析や凝集は、シー
ズヒータ製造において、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
となりシーズヒータの不良率を高める要因となり
好ましいものではない。 本発明は、酸化ニツケル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、１次粒子が５ミク
ロン以下になる様に粉砕した酸化ニツケル粒子を
凝集させ、造粒により250ミクロン以下の酸化ニ
ツケル粉末を生成し、この250ミクロン以下の酸
化ニツケル粉末を電気絶縁粉末に添加するところ
にある。 上記の酸化ニツケル粉末を、電気絶縁粉末に添
化すると、容易に均一に分散する。この時、造粒
された酸化ニツケル粉末は、凝集しているだけで
あるので容易に１次粒子近くまで分離し、電気絶
縁粉末の表面に強固に付着する。この結果、振動
等の応力が加わつても偏析を生じない。 以上の理由により、均一な分散性及び偏析の生
じない酸化ニツケルを添加した電気絶縁粉末を得
ることができる。このため、従来の酸化ニツケル
粉末を添加するだけの製造方法において見られる
酸化ニツケル粉末の偏析や不均一な分散状態が生
じないため、著しく不良率を抑えることができ、
また従来の電気絶縁粉末では得られなかつた長時
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） 金属ニツケル粉末（平均粒径３ミクロン〜７ミ
クロン）を900℃で２時間焙焼したのち粉砕し、
酸化ニツケル粒子を生成した。 この酸化ニツケル粒子を10ミクロン以上、10ミ
クロン〜５ミクロン、５ミクロン以下の３つのグ
ループに分類した。 こののち、水をバインダーとして250ミクロン
以下に造粒し、酸化ニツケル粉末を準備した。 一方、電気絶縁粉末４の主成分として電融マグ
ネシア粉末を用い、この電融マグネシア粉末に、
上記の方法により製造した酸化ニツケル粉末を１
重量％加えて混合し、これを電気絶縁粉末４とし
て準備した。 なお、電融マグネシア粉末は第１表の組成比の
ものを用いた。 第１表 MgO 96 〜97 重量％ CaO 0.2 〜 0.3 〃 SiO2 2 〜 3 〃 Al2O3 0.4 〜 0.5 〃 Fe2O3 0.14〜 0.16 〃 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0.46mmNCF2P（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） 金属ニツケル粉末（平均粒径３ミクロン〜７ミ
クロン）を900℃で２時間焙焼し、５ミクロン以
下に粉砕したのち、水をバインダーとして造粒
し、酸化ニツケル粉末を準備した。 なお、造粒は、420ミクロン〜350ミクロン、350
ミクロン〜297ミクロン、297ミクロン〜250ミク
ロン、250ミクロン〜177ミクロン、177ミクロン
〜105ミクロン、105ミクロン以下の範囲で行なつ
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） 硫酸ニツケル溶液より硫酸ニツケルを結晶化さ
せたのち、この結晶硫酸ニツケルを1000℃で２時
間焙焼し、５ミクロン以下に粉砕したのち、水を
バインダーとして250ミクロン以下に造粒し、酸
化ニツケル粉末を準備した。 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、一例として金属ニツケル粉末を出発
原料と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、及び硫酸
ニツケルを出発原料として生成した市販の酸化ニ
ツケルと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。 なお、実施例１〜３及び従来例の完成したシー
ズヒータを添加した酸化ニツケル粉末の１次粒子
の大きさ及び造粒した時の大きさにより、第２表
に示すように分類した。 完成したそれぞれのシーズヒータの完成初期の
室温での絶縁低抗値及びパイプ表面温度750℃で
の絶縁低抗値（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２表に示す。
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、家庭電化勢品を初め、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、酸化ニツケ
ル粉末を添加し、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に添加する酸化ニツケル
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酸化ニツケル粉末を
分類すると次の２つに大きく分類される。 第一の方法は、金属ニツケル粉末の焙焼による
方法であり、第二の方法は、各種ニツケル塩の焙
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。 第一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
末に分散するか、充填時の振動等により酸化ニツ
ケル粉末の偏析が生じやすい。 一方、第二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。 このような酸化ニツケルの偏析や凝集は、シー
ズヒータ製造において、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
となりシーズヒータの不良率を高める要因となり
好ましいものではない。 本発明は、酸化ニツケル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、１次粒子が５ミク
ロン以下になる様に粉砕した酸化ニツケル粒子を
凝集させ、造粒により250ミクロン以下の酸化ニ
ツケル粉末を生成し、この250ミクロン以下の酸
化ニツケル粉末を電気絶縁粉末に添加するところ
にある。 上記の酸化ニツケル粉末を、電気絶縁粉末に添
化すると、容易に均一に分散する。この時、造粒
された酸化ニツケル粉末は、凝集しているだけで
あるので容易に１次粒子近くまで分離し、電気絶
縁粉末の表面に強固に付着する。この結果、振動
等の応力が加わつても偏析を生じない。 以上の理由により、均一な分散性及び偏析の生
じない酸化ニツケルを添加した電気絶縁粉末を得
ることができる。このため、従来の酸化ニツケル
粉末を添加するだけの製造方法において見られる
酸化ニツケル粉末の偏析や不均一な分散状態が生
じないため、著しく不良率を抑えることができ、
また従来の電気絶縁粉末では得られなかつた長時
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） 金属ニツケル粉末（平均粒径３ミクロン〜７ミ
クロン）を900℃で２時間焙焼したのち粉砕し、
酸化ニツケル粒子を生成した。 この酸化ニツケル粒子を10ミクロン以上、10ミ
クロン〜５ミクロン、５ミクロン以下の３つのグ
ループに分類した。 こののち、水をバインダーとして250ミクロン
以下に造粒し、酸化ニツケル粉末を準備した。 一方、電気絶縁粉末４の主成分として電融マグ
ネシア粉末を用い、この電融マグネシア粉末に、
上記の方法により製造した酸化ニツケル粉末を１
重量％加えて混合し、これを電気絶縁粉末４とし
て準備した。 なお、電融マグネシア粉末は第１表の組成比の
ものを用いた。 第１表 MgO 96 〜97 重量％ CaO 0.2 〜 0.3 〃 SiO2 2 〜 3 〃 Al2O3 0.4 〜 0.5 〃 Fe2O3 0.14〜 0.16 〃 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0.46mmNCF2P（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） 金属ニツケル粉末（平均粒径３ミクロン〜７ミ
クロン）を900℃で２時間焙焼し、５ミクロン以
下に粉砕したのち、水をバインダーとして造粒
し、酸化ニツケル粉末を準備した。 なお、造粒は、420ミクロン〜350ミクロン、350
ミクロン〜297ミクロン、297ミクロン〜250ミク
ロン、250ミクロン〜177ミクロン、177ミクロン
〜105ミクロン、105ミクロン以下の範囲で行なつ
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） 硫酸ニツケル溶液より硫酸ニツケルを結晶化さ
せたのち、この結晶硫酸ニツケルを1000℃で２時
間焙焼し、５ミクロン以下に粉砕したのち、水を
バインダーとして250ミクロン以下に造粒し、酸
化ニツケル粉末を準備した。 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、一例として金属ニツケル粉末を出発
原料と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、及び硫酸
ニツケルを出発原料として生成した市販の酸化ニ
ツケルと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。 なお、実施例１〜３及び従来例の完成したシー
ズヒータを添加した酸化ニツケル粉末の１次粒子
の大きさ及び造粒した時の大きさにより、第２表
に示すように分類した。 完成したそれぞれのシーズヒータの完成初期の
室温での絶縁低抗値及びパイプ表面温度750℃で
の絶縁低抗値（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２表に示す。
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３
表に示す。
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３
表に示す。
【表】
第２表から明らかな様に、市販の酸化ニツケル
粉末を使用したＬ，Ｍにおいては、電気絶縁粉末
４としてマグネシア粉末のみを使用したＫ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
ず酸化ニツケル粒子が５ミクロン以下であり、
250μ以下に造粒した酸化ニツケル粉末を添加し
た実施例１〜３におけるＣ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊグル
ープにおいては、Ｋとほぼ同程度の不良率を示し
た。 しかし、これより大きな粒子を使用したもの
や、また造粒により、250μより大きな粉末を使
用した場合は、マグネシア粉末と混合する時に分
散性が悪く、酸化ニツケルの大きな粒子として存
在したり、また充填時の振動等によりシーズヒー
タの一部分に酸化ニツケル粉末が偏析するなど、
不均一な現象が見られ、熱時絶縁抵抗値や、特に
耐電圧において、不良率が著しく高くなり、製造
上大きな問題となつた。 一方、第２表において不良率の低かつたＣ，
Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ及び従来例のＫについて、寿命試
験及び熱時絶縁抵抗値試験を行ないシーズヒータ
の特性について比較したところ第３表に示す様
に、従来のマグネシア粉末のみを使用したＫに比
較して、寿命は約10倍となり、また11日後の熱時
絶縁抵抗値においても、高い値を示した。 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。 以上の説明から明らかなように、本発明のシー
ズヒータの製造方法は、５ミクロン以下に粉砕し
た酸化ニツケル粒子を250ミクロン以下に造粒し、
これを電気絶縁粉末に添加する製造方法であり、
この結果、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。
粉末を使用したＬ，Ｍにおいては、電気絶縁粉末
４としてマグネシア粉末のみを使用したＫ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
ず酸化ニツケル粒子が５ミクロン以下であり、
250μ以下に造粒した酸化ニツケル粉末を添加し
た実施例１〜３におけるＣ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊグル
ープにおいては、Ｋとほぼ同程度の不良率を示し
た。 しかし、これより大きな粒子を使用したもの
や、また造粒により、250μより大きな粉末を使
用した場合は、マグネシア粉末と混合する時に分
散性が悪く、酸化ニツケルの大きな粒子として存
在したり、また充填時の振動等によりシーズヒー
タの一部分に酸化ニツケル粉末が偏析するなど、
不均一な現象が見られ、熱時絶縁抵抗値や、特に
耐電圧において、不良率が著しく高くなり、製造
上大きな問題となつた。 一方、第２表において不良率の低かつたＣ，
Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ及び従来例のＫについて、寿命試
験及び熱時絶縁抵抗値試験を行ないシーズヒータ
の特性について比較したところ第３表に示す様
に、従来のマグネシア粉末のみを使用したＫに比
較して、寿命は約10倍となり、また11日後の熱時
絶縁抵抗値においても、高い値を示した。 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。 以上の説明から明らかなように、本発明のシー
ズヒータの製造方法は、５ミクロン以下に粉砕し
た酸化ニツケル粒子を250ミクロン以下に造粒し、
これを電気絶縁粉末に添加する製造方法であり、
この結果、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。
図は一般的なシーズヒータの断面図である。
２…電熱線、３…金属パイプ、４…電気絶縁粉
末。
末。
Claims (1)
- １ 金属パイプに電熱線を挿入するとともに、電
気絶縁粉末を充填してなるシーズヒータの製造方
法において、５ミクロン以下に粉砕した酸化ニツ
ケル粒子を250ミクロン以下に造粒し、前記電気
絶縁粉末として、前記造粒した酸化ニツケル粉末
を添加したものを用いることを特徴とするシーズ
ヒータの製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076208A JPS57191980A (en) | 1981-05-19 | 1981-05-19 | Method of producing sheathed heater |
| DE8282901434T DE3278966D1 (en) | 1981-05-18 | 1982-05-17 | A shielded heating element and a method of manufacturing the same |
| US06/460,242 US4586020A (en) | 1981-05-18 | 1982-05-17 | Sheathed resistance heater |
| AU83963/82A AU541582B2 (en) | 1981-05-18 | 1982-05-17 | A shielded heating element and a method of manufacturing the same |
| EP82901434A EP0079385B1 (en) | 1981-05-18 | 1982-05-17 | A shielded heating element and a method of manufacturing the same |
| PCT/JP1982/000171 WO1982004171A1 (fr) | 1981-05-18 | 1982-05-17 | Element chauffant blinde et procede de fabrication de celui-ci |
| AT82901434T ATE36797T1 (de) | 1981-05-18 | 1982-05-17 | Abgeschirmtes heizelement und dessen herstellungsverfahren. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076208A JPS57191980A (en) | 1981-05-19 | 1981-05-19 | Method of producing sheathed heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57191980A JPS57191980A (en) | 1982-11-25 |
| JPS6362076B2 true JPS6362076B2 (ja) | 1988-12-01 |
Family
ID=13598743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56076208A Granted JPS57191980A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-19 | Method of producing sheathed heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57191980A (ja) |
-
1981
- 1981-05-19 JP JP56076208A patent/JPS57191980A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57191980A (en) | 1982-11-25 |
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