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公開番号2025040984
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023147999
出願日2023-09-13
発明の名称溶解金属加熱用浸漬ヒータ及びその製造方法
出願人三建産業株式会社
代理人個人,個人
主分類H05B 3/82 20060101AFI20250318BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】安全で高出力化を図ることのできる溶解金属加熱用浸漬ヒータを提供する。
【解決手段】導電部22と発熱体23が上下に一体化され、溶解または温度保持に使用される溶湯100に浸漬して溶湯100を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータ20で、発熱体23の外側下部から覆うように、導電部22と発熱体23が上下に一体化されたものの外周及び底部に内側から少なくとも第1層31及び第2層32が設けられ、第1層31は、熱硬化性樹脂41に対して、アルミナ42と窒化アルミニウム43の混合粉末を混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであり、第2層32は、熱硬化性樹脂41に対して、アルミナ42だけを混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
導電部と発熱体が上下に一体化され、溶解または温度保持に使用される溶湯に浸漬して前記溶湯を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータであって、
前記導電部の下部と、その下側に一体化された前記発熱体の全部を、前記発熱体の外側下部から覆うように少なくとも第１層が設けられ、
前記第１層は、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂に対して、アルミナと窒化アルミニウムの混合粉末を混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであることを特徴とする溶解金属加熱用浸漬ヒータ。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
導電部と発熱体が上下に一体化され、溶解または温度保持に使用される溶湯に浸漬して前記溶湯を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータであって、
前記導電部の下部と、その下側に一体化された前記発熱体の全部を、前記発熱体の外側下部から覆うように内側から少なくとも第１層及び第２層が設けられ、
前記第１層は、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂に対して、アルミナと窒化アルミニウムの混合粉末を混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであり、
前記第２層は、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂に対して、アルミナだけを混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであることを特徴とする溶解金属加熱用浸漬ヒータ。
【請求項３】
前記第１層と第２層の間に第３層が設けられ、
前記第３層は、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂に対して、アルミナと窒化アルミニウムの混合粉末を混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであり、前記第３層における窒化アルミニウムに対するアルミナの割合は、前記第１層における窒化アルミニウムに対するアルミナの割合よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の溶解金属加熱用浸漬ヒータ。
【請求項４】
導電部と発熱体が上下に一体化され、溶解または温度保持に使用される溶湯に浸漬して前記溶湯を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータの製造方法であって、
前記導電部の下部と、その下側に一体化された前記発熱体の全部を、前記発熱体の外側下部から覆うように内側から少なくとも第１層及び第２層が設けられ、
前記第１層は、熱硬化性樹脂に対して、アルミナと窒化アルミニウムの混合粉末を混ぜた第１樹脂混合材料を、有底中空筒状の第１枠体に前記導電部及び前記発熱体の外周及び前記発熱体の底部に第１隙間を設けた状態でセットした後、前記第１隙間に前記第１樹脂混合材料を充填し前記第１枠体の外部から熱を加えて前記第１樹脂混合材料を硬化させることで前記導電部及び前記発熱体に設けられ、
前記第２層は、前記第１枠体から前記第１層付きの前記導電部及び前記発熱体を取り出し、熱硬化性樹脂に対して、アルミナだけを混ぜた第２樹脂混合材料を、有底中空筒状で前記第１枠体よりも中空容量が大きい第２枠体に前記第１層付きの前記導電部及び前記発熱体を外周及び底部に第２隙間を設けた状態でセットした後、前記第２隙間に前記第２樹脂混合材料を充填し前記第２枠体の外部から熱を加えて前記第２樹脂混合材料を硬化させることで前記導電部及び前記発熱体に設けられるようにしたことを特徴とする溶解金属加熱用浸漬ヒータの製造方法。
【請求項５】
前記第１層と第２層の間に第３層が設けられ、
前記第３層は、前記導電部及び前記発熱体に前記第２層が設けられる前で前記第１層が設けられた後に設けられ、熱硬化性樹脂に対して、前記第１層における窒化アルミニウムに対するアルミナの割合よりも大きい割合としたアルミナと窒化アルミニウムの混合粉末を混ぜた第３樹脂混合材料を、有底中空筒状で前記第１枠体よりも中空容量が大きくかつ前記第２枠体よりも小さい第３枠体に前記第１層付きの前記導電部及び前記発熱体を外周及び底部に第３隙間を設けた状態でセットした後、前記第３隙間に前記第３樹脂混合材料を充填し前記第３枠体の外部から熱を加えて前記第３樹脂混合材料を硬化させることで前記導電部及び前記発熱体に設けられるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の溶解金属加熱用浸漬ヒータの製造方法。
【請求項６】
導電部と発熱体が上下に一体化され、溶解または温度保持に使用される溶湯に浸漬して前記溶湯を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータの製造方法であって、
前記導電部の下部と、その下側に一体化された前記発熱体の全部を、前記発熱体の外側下部から覆うように内側から少なくとも第１層及び第２層が設けられ、
前記第１層は、紫外線硬化樹脂に対して、アルミナと窒化アルミニウムの混合粉末を混ぜた第１樹脂混合材料を、有底中空筒状で紫外線透過可能な第１枠体に前記前記導電部及び前記発熱体を外周及び底部に第１隙間を設けた状態でセットした後、前記第１隙間に前記第１樹脂混合材料を充填し前記第１枠体の外部から紫外線を加えて前記第１樹脂混合材料を硬化させることで前記導電部及び前記発熱体に設けられ、
前記第２層は、前記第１枠体から前記第１層付きの前記導電部及び前記発熱体を取り出し、紫外線硬化樹脂に対して、アルミナだけを混ぜた第２樹脂混合材料を、有底中空筒状かつ紫外線透過可能で、前記第１枠体よりも中空容量が大きい第２枠体に前記第１層付きの前記導電部及び前記発熱体を外周及び底部に第２隙間を設けた状態でセットした後、前記第２隙間に前記第２樹脂混合材料を充填し前記第２枠体の外部から紫外線を加えて前記第２樹脂混合材料を硬化させることで前記導電部及び前記発熱体に設けられるようにしたことを特徴とする溶解金属加熱用浸漬ヒータの製造方法。
【請求項７】
前記第１層と第２層の間に第３層が設けられ、
前記第３層は、前記導電部及び前記発熱体に前記第２層が設けられる前で前記第１層が設けられた後に設けられ、紫外線硬化樹脂に対して、前記第１層における窒化アルミニウムに対するアルミナの割合よりも大きい割合としたアルミナと窒化アルミニウムの混合粉末を混ぜた第３樹脂混合材料を、有底中空筒状かつ紫外線透過可能で、前記第１枠体よりも中空容量が大きくかつ前記第２枠体よりも小さい第３枠体に前記第１層付きの前記導電部及び前記発熱体を外周及び底部に第３隙間を設けた状態でセットした後、前記第３隙間に前記第３樹脂混合材料を充填し前記第３枠体の外部から紫外線を加えて前記第３樹脂混合材料を硬化させることで前記導電部及び前記発熱体に設けられるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の溶解金属加熱用浸漬ヒータの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解または温度保持に使用される溶湯を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータ及びその溶解金属加熱用浸漬ヒータの製造方法に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、図８に示すように、溶解または温度保持に使用される溶湯を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータ１０として、ヒータ本体を構成する保護管１１に導電部１２と発熱体１３設け、保護管１１と発熱体１３との間に熱伝導を目的とする粉末を充填したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように熱伝導性に優れた粉末からなる充填材１４としては、様々なものが存在するが、特許文献１では、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、又は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と窒化ホウ素（ＢＮ）との混合物と、第２化合物として、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ
2
Ｏ
3
）、および四酸化三鉄（Ｆｅ
3
Ｏ
4
）からなる群から選定された、少なくとも一つと、を含む、無機充填物が充填されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１３９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
溶解金属加熱用浸漬ヒータ１０の１本あたりの高出力化を妨げる要因として、発熱体１３の最高使用温度や、充填材１４の最高使用温度があげられ、図８のように、充填材１４が保護管１１内にあると高出力化により温度が上がりやすくさらなる高出力化は困難であった。
これに対して、高出力化のため最高使用温度を上げるために発熱体１３を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、充填材１４をアルミナ粉末とすることが考えられるが、この場合、アルミナ粉末を保護管１１に充填することは困難であった。
【０００６】
また、保護管１１と発熱体１３の間に粉体を充填した溶解金属加熱用浸漬ヒータ１０は、導電部１２や発熱体１３の表面が酸化するとその摩擦係数が大きくなり、溶解金属加熱用浸漬ヒータ１０の温度変化による熱膨張や熱収縮が抑制されて大きな応力が導電部１２や発熱体１３に作用し、その結果、導電部１２や発熱体１３が破損してしまうことがある。また、粉体が酸化する性質を持っているとその酸化によって絶縁抵抗値が低下するため漏電の危険性もある。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、安全で高出力化を図ることのできる溶解金属加熱用浸漬ヒータ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の溶解金属加熱用浸漬ヒータは、導電部（２２）と発熱体（２３）が上下に一体化され、溶解または温度保持に使用される溶湯（１００）に浸漬して前記溶湯（１００）を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータ（２０）であって、
前記導電部（２２）の下部と、その下側に一体化された前記発熱体（２３）の全部を、前記発熱体（２３）の外側下部から覆うように少なくとも第１層（３１）が設けられ、
前記第１層（３１）は、熱硬化性樹脂（４１）又は紫外線硬化樹脂に対して、アルミナ（４２）と窒化アルミニウム（４３）の混合粉末を混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、導電部（２２）と発熱体（２３）が上下に一体化され、溶解または温度保持に使用される溶湯（１００）に浸漬して前記溶湯（１００）を加熱する溶解金属加熱用浸漬ヒータ（２０）であって、
前記導電部（２２）の下部と、その下側に一体化された前記発熱体（２３）の全部を、前記発熱体（２３）の外側下部から覆うように内側から少なくとも第１層（３１）及び第２層（３２）が設けられ、
前記第１層（３１）は、熱硬化性樹脂（４１）又は紫外線硬化樹脂に対して、アルミナ（４２）と窒化アルミニウム（４３）の混合粉末を混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであり、
前記第２層（３２）は、熱硬化性樹脂（４１）又は紫外線硬化樹脂に対して、アルミナ（４２）だけを混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記第１層（３１）と第２層（３２）の間に第３層（３３）が設けられ、
前記第３層（３３）は、熱硬化性樹脂（４１）又は紫外線硬化樹脂に対して、アルミナ（４２）と窒化アルミニウム（４３）の混合粉末を混ぜ硬化成型したものを焼結してなるものであり、前記第３層（３３）における窒化アルミニウム（４３）に対するアルミナ（４２）の割合は、前記第１層（３１）における窒化アルミニウム（４３）に対するアルミナ（４２）の割合よりも大きいことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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