![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
新しく作った設備の
カートリッジヒーターが
3週間で漏電しました。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
なにが原因だと思いますか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
ちょっと設備を見せて
もらってもいいですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
どうぞ、どうぞ。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
見て下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
カートリッジヒーターが
取付穴から飛び出てる
じゃないですか!
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
えっ?
ヒーターが飛び出てたら
ダメなんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
ヒーターを大気中で
加熱すると空焼き状態
となり、漏電・断線の
原因になります。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
設備の見直しから
したほうが良いですよ。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
分かりました。
という、やりとりがありました。
今回は、『カートリッジヒーター』
について、簡単にわかりやすく
紹介していきたいと思います。
カートリッジヒーターとシーズヒーター
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
そもそも、
『カートリッジヒーター』
ってなんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
私の分かる範囲での
説明になりますが
大丈夫ですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
よろしくお願いします。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『カートリッジヒーター』は、
棒状のセラミックに巻き付けた
発熱線をパイプの中に挿入し、
それらの隙間を熱伝導性と絶縁性に
優れたMgOパウダーで封じ込めた、
電力密度の高い棒状ヒーターです。
引用:カートリッジヒーター
-株式会社河合電器製作所
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
と、紹介されています。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『シーズヒーター』とは
なにが違うんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『シーズヒーター』は、
金属パイプの中心に発熱コイルを
挿入し、金属パイプと発熱コイルの
隙間をMgOパウダーで固めた
直管状の構造となっています。
引用:シーズヒーター
-株式会社河合電器製作所
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
と、紹介されています。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
同じじゃないんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
説明だけ聞くと
そう思いますよね。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
両方ともパイプに
覆われている
ヒーターですが
一般的に、片側から端子、もしくは
リード線が出ているものを
『カートリッジヒーター』と呼び、
両端から端子、もしくは
リード線が出ているものを
『シーズヒーター』と呼んでいます。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『シーズヒーター』と
『カートリッジヒーター』の
構造は同じなんですね。
-
『カートリッジヒーター』とは、
発熱線をパイプの中に挿入し、
それらの隙間をMgOパウダーで
封じ込めた、棒状ヒーターのこと。 -
『シーズヒーター』とは、
発熱線をパイプの中に挿入し、
それらの隙間をMgOパウダーで
固めた、直管状のヒーターのこと。 -
端子もしくはリード線が
片側から出ているものを
『カートリッジヒーター』、
両端から出ているものを
『シーズヒーター』と呼ぶ。
カートリッジヒーターの構造
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
先ほど出ていた
発熱線・パイプ・
MgOパウダーって
なんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『カートリッジヒーター』の
構造を教えて下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
分かりました。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『カートリッジヒーター』
は、大きく分けて
- 発熱線
- 絶縁パウダー
- 金属保護管(シース)
- リード線
に分類されます。
カートリッジヒーターの基本構造
参考:株式会社 熱学技術
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
発熱線ってなんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
発熱線とは、発熱しやすい
導体のことで
- 金属発熱線
- 非金属発熱線
の2つに分類されます。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
金属発熱線について
もう少し詳しく
教えて下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
分かりました。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
金属発熱線には、
- 鉄クロム
- ニッケルクロム(ニクロム)
- モリブデン
- 白金
- タングステン
などがあります。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『ニクロム線』って
よく聞きますね。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
一般的に、
『ニッケルクロム線』か『鉄クロム線』
が多く使用されています。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
そうなんですね。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
次は、
非金属発熱線ですが、
- 黒鉛
- ジルコニア
- 炭化珪素
などがあり、
金属発熱線が使用できない、
特殊用途で使用されています。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
次は、『絶縁パウダー』
について教えて下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『絶縁パウダー』には、
- 酸化マグネシウム(マグネシア)
- 酸化アルミニウム(アルミナ)
などの粉末があります。
一般的に、入手しやすく、
比較的安価な『酸化マグネシウム』
が多く使用されています。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
では次に、『金属保護管』
について教えて下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『金属保護管』は、
『シース』もしくは『シーズ』と
呼ばれている、発熱線を覆う
金属パイプのことを言います。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
外側がシーズで
覆われているから
『シーズヒーター』
って言うんですね!
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『金属保護管』には、
- ステンレス
- ニッケル合金
- チタン
- 銅
などがあり、使用する環境によって
選定する必要があります。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
最後は『リード線』ですが、
- ガラス編組被覆リード線
- シリコーン被覆リード線
- PTFE被覆リード線
などがあり、使用する環境によって
選定する必要があります。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『カートリッジヒーター』には
いろんな種類があるんですね。
-
『カートリッジヒーター』は、
大きく分けて、発熱線・
絶縁パウダー・金属保護管・
リード線に分類される。 -
発熱線とは、発熱しやすい
導体のことで、金属発熱線・
非金属発熱線に分類される。 -
一般的に『ニッケルクロム線』
か『鉄クロム線』が使用される。 -
絶縁パウダーは、
入手しやすく、比較的安価な
『酸化マグネシウム』
が多く使用されている。 -
『金属保護管』とは、『シース』・
『シーズ』と呼ばれている
発熱線を覆う金属パイプのこと。 -
『金属保護管』には、
ステンレス・ニッケル合金・
チタン・銅などがあり、
使用する環境によって選定する。 -
『リード線』にも
ガラス編組被覆リード線・
シリコーン被覆リード線・
PTFE被覆リード線などがあり、
使用する環境によって選定する。
酸化マグネシウム(マグネシア)とは?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『マグネシア』って
なんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『マグネシア』は、
電熱線に流れる電気を絶縁し、
熱を伝えるために使用する
白色の粉末のことです。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
電気は流さずに
熱を伝える役割が
あるんですね。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
この『マグネシア』の
粉末を発熱線と
金属保護管の隙間に
充填します。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『マグネシア』が無いと
どうなるんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『マグネシア』が無いと
発熱線と金属保護管が触れてしまい
漏電します。そのため、発熱線が
きちんと金属保護管の真ん中に
来るようにしないとダメなんです。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
なるほど。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
しかも『マグネシア』は、
密度によって耐久性が変化するうえ、
吸湿しやすいので、水の分子が
付着すると、絶縁低下の原因に
なるので注意して下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『マグネシア』は、
吸湿性も高いんですね。
-
『マグネシア』は、
電熱線に流れる電気を絶縁し、
熱を伝えるために使用する
白色の粉末のこと。 -
『マグネシア』が無いと
漏電するので、発熱線が
金属保護管の真ん中に
来るようにする。 -
『マグネシア』は、密度によって
耐久性が変化するうえ、
吸湿しやすいので、水分子が
付着すると絶縁低下の原因になる。
カートリッジヒーターの寿命
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
なぜ、3週間使っただけで
ダメになったんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『カートリッジヒーター』の
寿命について教えて下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『カートリッジヒーター』の
寿命は、
- 金属保護管の腐食
- 発熱線の断線
- 絶縁パウダーの絶縁不良
の3点だと言われています。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
金属保護管が
腐食すると、
どうなるんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
金属保護管は、
接液する液体の種類や
環境によって腐食します。
腐食が進行すると貫通して
使用不能になります。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
だから、
使用環境に応じた
保護管を選定する
必要があるんですね。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
では、
発熱線の断線についても
教えて下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
一般的な発熱線である
ニクロム線は、
高温で長時間使用すると、
線径がだんだん細くなり
断線しやすくなります。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
高温で長時間使用すると
線径が細くなって
いくんですね。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
では、絶縁パウダーの
絶縁不良についても
教えて下さい。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
分かりました。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
『カートリッジヒーター』
を高温で長時間使用すると
ニクロム線のクロムとマグネシアが
反応し、クロムが減少します。
その後、残ったニッケルと
マグネシアが反応して導電体
となり、絶縁不良になります。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
これも高温で使用すると
発生する現象なんですね。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
そうなんです。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
そのため、
オーバーヒートする
『空焼き』は、絶対に
しないでください。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
『空焼き』って
なんですか?
『空焼き』とは、『空焚き』とも言い、
ヒーターの発熱部が、大気中に
露出した状態で加熱することです。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
大気中で加熱するのは
なぜダメなんですか?
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
じつは、
空気って熱伝導が
とても悪いんです。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
そのため、
ヒーターを大気中で加熱すると、
ヒーターの熱が奪われずに空気層に
蓄熱してしまい、ヒーターの発熱温度
より高い温度になってしまいます。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
空焼きすると
温度が上がり
すぎるんですね。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/you1-2.jpg)
そうなんです。
『空焼き』状態になると、
発熱線の断線や絶縁不良の原因に
なるだけでなく、火災の原因にも
なるので注意が必要です。
![](https://60you1.com/wp-content/uploads/2020/08/yuji2.jpg)
だから、『空焼き』は
絶対にダメなんですね。
-
-
『カートリッジヒーター』
の寿命は、金属保護管の腐食・
発熱線の断線・絶縁パウダーの
絶縁不良だと言われている。 -
金属保護管は、接液する
液体の種類や環境によって
腐食します。腐食が進行すると
貫通して使用不能になる。 -
ニクロム線は、高温で長時間
使用すると、線径がだんだん
細くなり断線しやすくなる。 -
高温で長時間使用すると、
ニッケルとマグネシアが
反応して導電体となり、
絶縁不良になる。 -
『空焼き』は『空焚き』
とも言い、ヒーターの
発熱部が、大気中に露出した
状態で加熱すること。 -
大気中で加熱すると、
ヒーターの発熱温度より
高い温度になってしまう。 -
『空焼き』状態になると、
発熱線の断線や絶縁不良の
原因だけでなく、
火災の原因にもなる。
-
まとめ
カートリッジヒーターの寿命は、
使用温度・時間・環境によって
大きく左右されます。
そのため、カートリッジヒーターの
寿命が短くなる空焼きをしないように
取付穴の加工を正確に行うとか、
付着しているマシン油やグリスなどが
炭化しないように除去してあげる
必要があります。
また、絶縁材のマグネシアは、
吸湿しやすいので保管するときは
吸湿しないように保管して下さい。
ありがとうございました。