JPS5873985A - シ−ズヒ−タおよびその製造方法 - 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】 １）発明の技１１分費 本発−は゛赤外−一などに好適なシーズヒータおよびそ
の製造方法に関する。

２）従来技術とその陶馬点 −ＩＩＩＨＣシフ、ｃヒータは鉄、ステンレススチール
。

銅、アルミニウムなどの金属製シーズにコイル威ｊｉ＃
されたニッケル・りＯム合会などの発熱体を収納し、発
熱体とシーズとの閣−にはマグネシアやアルミナなど゛
の耐熱性電気絶縁粉末が充填され。

発熱体の変形防止と電気絶縁がなされている。また、シ
ーズの両端はガラスコンパウンドなどからなる閉塞体で
密閉するとともに発熱体ｋＩＩ続したリード端子を一定
している。

この場合、マグネシア場末は常温で大気中の温気を吸着
し、高温になると水分を放出して電気絶縁を害する性質
があるのてマグネシア粉末をシーズに充填したら脱水処
理してシーズを密封する必要がある。しかし、シーズを
密閉してしまうと使用中発熱体が酸素を消費するので、
シーズ内が還元性雰囲気となり発熱体が蒸発して短却命
となる欠点があった。このため、大気中では最高使用温
度１３００℃といわれる４〜６％のアルミニウムを含む
鉄・クロム合金の発熱体でもシーズ中に密封した場合に
は発熱体の表面に＊化被屓がｊｉ＃成されないため、そ
の性能を充分に発揮することかで壷ない。

一方、金属製シーズを用いた場合にはマグネシア粉末を
充填したのち減径することにより、マグネシアの充填密
度を高め発熱体の変形、短絡、断ｍなどの事故を防ぎや
すい利点があるが、金属製シーズは耐熱温度が低く＜、
熱纏を透過しないばかりか、ふく射効率が暴く、また炉
内を汚すなど赤外−一の熱源として種々の不都合があっ
た。

これに対して１石英、マグネシア、アルミナなどの耐熱
性電気絶縁材料からなるシーズは１０００℃以上の高温
にも耐え、清潔で、赤外−の透過率やふく射効率がよ＆
−など、赤外１１１Ｆに適しているが、マグネシアを充
積した場合、金属シーズのように減径してその充填密度
を高めることができないので、発熱体か＊形してピッチ
ムラや短絡による断纏事故が生じたり１石英シーズにお
いてはマグネシア場末との熱膨張率の差でシーズが破損
しやすいなどの欠点があった。

３）発明の鵬釣 本ＪＩａ嘴の第１の一釣は上述の従来技術の欠点を除く
ため区なされたもので、マグネシアなどの充填を不要と
し、鵜熱体の酸化属形威を良好にして長寿命にするとと
もｉζ、赤外−の透過率やふく射効率の優れんシーズ材
料を採用して熱効率を改曽ししかも高出力のものが得や
すいシーズヒータを提供することを目的とし、４ＨＣ赤
外線炉に好適なものである。

本発明の第２の目的は第１発明の目的に適したシーズヒ
ータを容具に擬造する技術を提供することにあ°る。　
　− ４）発明の構成 本発明の第１はシーズを耐熱性電気ａ縁材料で構成し、
゛このシーズ中に表面゛に酸化膜を有するアルミニ、ラ
ム含有耐熱舎金躾１着巻きコイル形発熱体を澤−気可能
に収容したことである。

本発明の第２はアルミニウム含′有耐熱含金調書着巻”
きコイル形発熱゛体を酸化性雰囲気中で加熱してｌｌ！
両を予備酸化し、この予備酸化した発熱体を耐熱性電気
絶縁材料からなるシーズ中に通気可能に装着し、シーズ
内に酸化性ガスを’Ｉｉｍしながら発熱体に通電して発
熱させ発熱体表面に酸化膜を形成したことである。　　
　　− ５）°第１発明の１Ｉｌｊ１例 以下１本発明の詳麟を図示の実施例によって説明する。

（１）はたとえば内径６〜７ｍの石英管からなるシーズ
、　（り　、　（２１はこのシーズ（１）の両端をそれ
ぞれ通気可能に閉塞する′１対の閉塞体、　（３）　、
　（３）はこれら閉塞体（２）　、　４ｍをそれぞれ貫
通して支持されたたとえば直＠１２−の鉄・ニッケル合
金−からなるリード端子、（４）はこれらリード端子（
３）　、　（３）間に装架された密着巻きコイル形発熱
体である。上記閉塞体伐）はＮ２ＷＪ示のように、マグ
ネシア粉末を低一点ガラスで結合□したガラスコイパウ
ンドか□らなり、゛リードー子体）に溶着し、シーズ（
１）の内面とはガラスコンパウンドの結合ガラスと同一
成分のガラスからなり通気性の糸状組織をな・す結合層
（５）で結合されている。この閉塞構造とその製造方　
　−決については轡会＠８４−４４００９号会報および
轡金１１５４−４４０１０令会報に詳記されている・上
記Ｉｉ熱体（４１はター・ムか２３〜２８ｗｔ％で残余
が鉄からなりこれに４−〇Ｗ１％のアルミニウムを含有
する耐熱含金て構成された直径ａ・８■の線材を外ｌＩ
５目のコイル状に密着巻きしたもので、第３■示のよう
に、縁の表面に酸化膜（６）が形成されている。

ここでいうコイルの密着巻きとは常温でコイルの線間隔
が０の状態から常温ては一関にわずかな間隙があるが動
作温度で睡間隔がＯになる状態まての範囲を含むもので
ある。

つぎに、このシーズヒータの効果化ついて説明する。両
リード端子（３）　、　（３）間に動作電圧を印加する
とコイルの一関にも電圧が生じる。しかし発熱体（４）
は表面にアルミニウムによる強固な酸化ｍ（２）が形成
されているので電気的に絶縁されており。

コイルの一関が密着しているが短絡することがない。ま
た１発熱体（４）は発熱して昇温し、膨張するが、両端
が同定されているので、コイルの一関は圧着状態に保た
れ、したが？てピッチむらがないので温度むらを生じる
ことがない。さらに、シーズ（１）が石英管で柳成され
てに％るのて、マグネシアなどの絶縁場末を充填する□
必要がなく、したがって発熱体（４）から放射された赤
外−が直接シーズ（１）を透過して放射されるので高効
率である。また。

マグネシアを充填しないのでシーズ（１）を密封する必
要がなく、シたがって上述のように閉塞体（２）を通気
性にしてシーズ（１）の内部雰囲気を外気と連通させて
酸化性に保つことができ１発熱体く４】の酸化膜（−を
最期にわたり棗好に保つことができ、したがって長寿命
である。ちなみに定格電圧の１１０％の電圧で２分間の
０）ｌ−ＯＦνの繰返しを４０００　＠行ったが異状が
なかった。

６）第３発明の実施例 つぎに、上記実施例のシーズヒータの製造方法を説明す
る。アルミニウム含有耐熱合金製銀材を書着巻キーシて
コイル形尭熟体（４）ｋ形成する。ついてこの発熱体（
４）の両端Ｋ　、ＩＪ−ド端子（３）　、　（３）を接
続し、１１００ｔｌの空気炉″ｔ！２時間焼成して発熱
体（４）の表両を予備酸化する。ついで、この予備酸化
した発熱体（４をシーズ（１）内に挿入し、リード端子
（３）。

（８）をシーズ（１）の両、端にそれぞれ位置させ、シ
ーズ（１）の層Ｓにマグネシア験末を充填してこれに涛
―紬合ガラスを侵透させてガラスコンパウンドからなる
閉１体（８）に形成するとともに通気性の細会層（５）
を形成する。ついで、シーズ（１）の一端から純酸素を
通流しながら両リード端子（３）　、　（３１間に比験
的低い電圧を印加し、ついでこの電圧を徐々に上げて行
き、最終的には定格電圧の１４３％の電圧で約１０分間
通電する。すると、ｌｌ熱体（４にはたとえば定格値６
．３ムに対し９ムの電流が流れ発熱体（４）は１４００
℃以上の高温に加熱され発熱体（４）の１ＲＩＩには強
固な酸化膜（６）か形成される。そこで通電を止め、酸
素の通流を停止する。

このように１本製造方法においてはコイル成形された発
熱体（４）を予備酸化してからシーズ（１）内に装着す
るので、シーズ（１）内における通電に際し酸化膜によ
ってかなりの電気絶縁性か付与されており、短絡のおそ
れなく通電加熱ができる。そして。

シーズ（１）における通電加熱に際し、コイルの−岡が
密着しているので、均一に昇温でき、均一な酸化膜（６
）が形成できる。さらに、シーズ（１）内に酸素を通流
しながら通電加熱を行なうので、シーズ（１）円内や発
熱体（４）表両などの汚れが除かれ、ｌｌ熱体（４）の
変質などによる異状断−がなくなる利点がある。また、
シーズ（１）に駅容してから酸化処理を行なうので、取
扱いによる酸化膜（６）の剥離や汚損のおそれがない０ ７）発明の変形例 シーズは前述のほかマグネシア、アルミナ、結晶化ガラ
スなど、耐熱性と電気絶縁性とを兼備するものならなん
でもよく、その形状も円管、だ円管など任意てよい、ま
たシーズの内径と発熱体の外径との差が大き過ぎると発
熱体の一関密着がなされなくなるのて好ましくない。ま
た１発熱体の外径とシーズ内径との差が小さ過ぎると動
作時膨張する発熱体のコイルの逃げ場がな（なってシー
ように寸法を定める必要がある。さらに、前述の実施例
てはガラスコンパウンドからなる閉烏体を用いたが本発
明はこれに限らず、通気可能にＩＪ　＋ド端子を支持す
るものならば何んでもよい。さらに９発熱体はアルミニ
ウム含有ニクロム含金でもよ＜、ｌ！はアルミニウムを
含有した耐熱性合金であればよい。さらに１発熱体のコ
イルの線間隔はこの発熱体を定格電圧より幾分低い電圧
て使用されたとき間隔かＯｌどなる程度が特に好ましく
、１の場合、シーズ内における酸化ＩＩ＆通が容鳥でか
つリード端子と発熱体との接続部が破損し−い別置があ
る。

製造方法ξとおいて、シーズ内における酸化処理は発熱
体に通電して発熱させるとともｉζシーズ外からバーナ
壇などで加熱してもよく、この場合。

過電流通電の必要がないので比較的低い電圧を印加すれ
ばよ＜、＊化膜が充分生長しない通電初期においてもコ
イルの線間が短絡することがない。

また、予備酸化に用いる雰囲気ガスは１２素てもよく、
また、シーズ内に通流ガスも酸化性であれば酸累に限ら
ない。

８）発明の効果 このように、本発明のシーズヒータはシーズを、′Ｉ 耐熱性電気絶縁材料て構成し、このシーズ中に表面ξこ
酸化膜を有するアルミニウム含有耐熱合会調密着巻きコ
イル形発熱体を通気可能に収容したので、従来のよう薯
とマグネシアを充填しないでよく。

貴意が容易であるほかマグネシアやシーズからの汚染に
よる異状断線やマグネシアの熱膨張によるシーズの破損
などがなくなる。またシーズは熱線の透過率やふく射効
率の優れた石英やアルミナなどが使用でき、さらに発熱
体に従来使用できなかったアルミニウムを含む耐熱合金
が使用できるので、赤外−炉などに好適なシーズヒータ
が得られる。

さらに１本発明のシーズヒータの製造方法はアルミニウ
ム含有耐熱合金製密着巻きコイル形発熱体を酸化性雰囲
気中て加“熱して表面を予備酸化し。

この予備酸化した発熱体を耐熱性電気絶縁材料からなる
シーズ中に通気可能に装着し、シーズ内に酸化性ガスを
通流しながら発熱体に通電して発熱させ発熱体表面に酸
化膜を形成したので、発熱体が密着＊＊コイル彫である
にもかかわらず電気値□′１ 絡のおそれなくジニズ内で通電加熱して発熱体を１ 酸化させるので、電気絶縁性に優れた強固な酸化膜を均
一に形成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

ｌｌ１ｌｌＩｌは本発明のシーズヒータの一実施例の断
面図、第２図は同じく薦１ｆｆｉｌ九枠（１）の部分の
拡大断面図、第３図は同じ（Ｊ［１１１丸枠釦のＳ分の
拡大断ｍ図である。 （１）・・−シーズ　　　　　　（２）・・・閉塞体（
３）−・・リード端子　　　　（４）・−発熱体代理人
　弁理士　丼　上　−男 第　　１　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）耐熱性電気絶縁材料からな、るシーズと、このシー
   ズの両端に通気可能に固定された１対のリード端子と、
   これらリード端子間＃ｃ＠統され表両に酸化膜を有する
   アルＪ４ウム含有耐熱合金＄１１１着巻きコイル形発熱
   体とを真値した。ことを特徴と。 するシーズヒータ。 ２）発熱体は鉄・クロム・アルミニウム舎会カらなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲ＩＩｌ婁記載のシーズヒ
   ータ。 ３）発熱体のコイル形状は動作時の高温に禽いて１間が
   密着する１１度の線間隔を有することを特徴とする特許
   請求の範囲ＩＩ１項記載のシーズヒータ０ ４）アルミニウム含有耐熱合金製書着＠＊コイル形発熱
   体を酸化性雰囲気中で加熱してｌＩ！真を予備酸化し、
   この予備酸化し−た発熱体を耐Ｊ１１１―電気飴縁材料
   からなるシーズ内に通気可能に装着し、上記シーズ内に
   酸化性ガスを通流しながら上記発熱体に過電して発熱さ
   せ上記発熱体表面に酸化膜を拳成したことを特徴とする
   シーズヒータの製造方法。 ５）シーズ内における発熱体の酸化は過電流通電によっ
   て行なわれることを特徴とする特許請求のｌｌｌ１ｌＩ
   ！４１１４記載のシーズヒータの製造方法。 ６）シーズ内盛ζおける発熱体の酸化は上記発熱体に過
   電しながら上記シーズ外から加熱して行なわれることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載のシーズヒータの
   製造方法。