JP2001126847A - 高速応答ヒータユニット、板状ヒータおよび板状ヒータ製造方法 - Google Patents
高速応答ヒータユニット、板状ヒータおよび板状ヒータ製造方法Info
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Abstract
が流れ、外周よりの部分ではあまり電流が流れないた
め、偏って発熱してしまい、高度な温度制御を行うのに
は好ましくなかった。 【解決手段】 板状ヒータ素材板からなるリボン状部分
42,44を折り返し部43,45にて折り返して連続
させ、実質長を長くした板状ヒータ40を備える高速応
答ヒータユニット10において、各折り返し部43,4
5には、当該折り返し部43,45で電流の不均衡を是
正するために、抵抗値を調整して電流経路を是正する構
造として、導電部材50〜54や、電流路60〜63を
配設したため、折り返し部43,45で内回り部分だけ
に電流が集中して流れる不均衡状態を解消させることが
可能となる。
Description
ニット、板状ヒータおよび板状ヒータ製造方法に関す
る。
ユニットは、次のような板状ヒータを備えていた。ニク
ロム板のような板状ヒータ素材板をほぼ正方形とし、こ
れに幅方向に沿って左右から交互に切れ目を入れる。こ
のようにすると、板状ヒータ素材板は幅方向に沿って順
次折り返すことになり、幅狭となりつつ実質長が長くな
る。
タを碍子などで張架して角盆状のユニット板上に保持さ
せている。
答ヒータユニットにおいては、次のような課題があっ
た。電流は幅方向にわたって均等に流れるのではなく、
最短距離部分を流れようとするので、幅方向の縁部にお
いて折り返す部位では内周寄りの部分で沢山電流が流
れ、外周よりの部分ではあまり電流が流れない。このた
め、偏って発熱してしまい、高度な温度制御を行うのに
は好ましくなかった。
もので、均等な発熱を行わせて温度制御を好適に実現さ
せることが可能な高速応答ヒータユニット、板状ヒータ
および板状ヒータ製造方法の提供を目的とする。
め、請求項1にかかる発明は、板状ヒータ素材板をリボ
ン状にしつつ折り返し部を介して連続させて実質長を長
くした板状ヒータと、この板状ヒータを張架して支持す
る張架支持部材と、この張架支持部材を所定位置に保持
するユニット板とを具備する高速応答ヒータユニットで
あって、上記板状ヒータの各折り返し部分には、当該折
り返し部分で電流の不均衡を是正する電流経路是正構造
を有する構成としてある。
明においては、本来であれば板状ヒータの各折り返し部
分で電流の流れに偏りが生じるが、電流経路是正構造が
折り返し部分で電流の不均衡を是正するため、かかる偏
りが生じず、ひいては発熱の不均衡を低減させて高精度
な加熱制御を行うことができる。電流経路是正構造の具
体的な構造は適宜変形可能であり、その一例として、請
求項2にかかる発明は、上記請求項1に記載の高速応答
ヒータユニットにおいて、上記電流経路是正構造は、当
該板状ヒータにおけるリボン状部分の連続方向と略直交
するとともに、当該折り返し部分にて折り返す各リボン
状部分に導通する低抵抗の導電部材を有する構成として
ある。
明においては、低抵抗の導電部材が折り返し部分に備え
られており、この導電部材は各リボン状部分に対してそ
の連続方向と略直交しているので、折り返し部分に至る
時点で最短路や最長路というような偏りが無くなる。ま
た、当該折り返し部分では低抵抗であるので内回り部分
と外回り部分での経路長の際は実質的に影響を及ぼさな
い。このような導電部材の具体的な構造の一例として、
請求項3にかかる発明は、上記請求項2に記載の高速応
答ヒータユニットにおいて、別個の導電部材に板状ヒー
タ素材からなるリボン状部分を連結させる構成としてあ
る。
明においては、折り返し部分を形作る導電部材が単独で
存在し、これに対してリボン状部材を接続する。すなわ
ち、直進路を形成するリボン状部材を折り返し部材で連
結しつつ所定方向に折り返している。また、導電部材の
他の一例として、請求項4にかかる発明は、上記請求項
2または請求項3のいずれかに記載の高速応答ヒータユ
ニットにおいて、板状ヒータ素材における折り返し部分
に導電部材を重ね合わせて張り付ける構成としてある。
明においては、折り返し部分についても板状ヒータ素材
板で形成するとしてもこれに低抵抗の導電部材を重ね合
わせて張り付けると実質的に電流経路は導電部材だけと
なり、板状ヒータ素材板での発熱の不均衡は生じなくな
る。さらに、請求項5にかかる発明は、上記請求項1〜
請求項4のいずれかに記載の高速応答ヒータユニットに
おいて、導電部材はリボン状部分における長さ方向の屈
曲形状と一致する屈曲形状とした構成としてある。
明においては、リボン状部分を屈曲させることがあり、
折り返し部分にまで至っている場合には、この屈曲形状
に合わせて導電部材を屈曲させておくことにより、両者
の間に隙間が生じないし、薄板からなるリボン状部分自
体を同屈曲形状に保持せしめることも容易になる。さら
に、請求項6にかかる発明は、上記請求項1〜請求項5
のいずれかに記載の高速応答ヒータユニットにおいて、
上記張架支持部材は、上記導電部材を支持する構成とし
てある。
明においては、板状ヒータを張架支持部材で支持するに
あたり、この板状ヒータの折り返し部分に配される導電
部材を支持する。導電部材自体は低抵抗であって通電し
たときに発熱することもないので、張架支持するに際し
て張架支持部材を直接に高温にさらすこともなくなる。
一方、電流経路是正構造の他の具体的な構成の一例とし
て、請求項7にかかる発明は、上記請求項1に記載の高
速応答ヒータユニットにおいて、上記電流経路是正構造
は、当該折り返し部分にて外回り側に導電路を形成する
構成としてある。
明においては、折り返しの外周側に導電路を形成してい
るので、外周側は導電経路の断面積が大きくなり、導電
抵抗が小さくなる。従って、内側寄り部分だけに沢山の
電流が流れて過度に加熱するということが無くなり、電
流の不均衡を是正する。従って、内周側から外周側に向
けて電流経路が長くなっていくのと反比例して厚みが増
すようにしておけばより不均衡を是正する効果が生じ
る。むろん、断面積が均一になることは必須ではなく、
概ね是正できる程度であればよい。さらに、外周側に行
くほど抵抗値を低くした素材であれば同程度の断面積で
あっても良いことは当然である。
路を是正する構造は、高速応答ヒータユニットの主たる
構造である板状ヒータとしても独立した発明として実現
可能であることはいうまでもない。このため、請求項8
にかかる発明は、板状ヒータ素材板をリボン状にしつつ
折り返し部を介して連続させて実質長を長くした板状ヒ
ータであって、上記板状ヒータの各折り返し部分には、
当該折り返し部分で電流の不均衡を是正する電流経路是
正構造を有する構成としてある。
構成例として、請求項2〜請求項7におけるものと同様
の構成を採用することもできる。一方、かかる電流経路
是正構造についても、簡易かつ有効に製造することがで
きる場合にはその製造方法としても発明が成立する。そ
の一例として、請求項9にかかる発明は、板状ヒータ素
材板をリボン状にしつつ折り返し部を介して連続させて
実質長を長くした板状ヒータ製造方法であって、上記板
状ヒータの各折り返し部分には、当該折り返し部分で電
流の不均衡を是正する電流経路是正構造を形成して製造
する構成としてある。
にかかる発明においても、発熱の偏りを低減させうる製
造方法となる。また、上記のように構成した請求項10
にかかる発明においては、請求項4における板状ヒータ
のように折り返し部分に低抵抗の導電部材を貼付すると
いう簡易な工程にて折り返し部分の電流経路を容易に是
正した板状ヒータを製造できるし、上記のように構成し
た請求項11にかかる発明においては、請求項7におけ
る板状ヒータのように外側寄りの部分だけに電流路を貼
付するという簡易な工程にて折り返し部分の電流経路を
容易に是正した板状ヒータを製造できる。
部において予測しない発熱の偏りが生じることがなく、
高精度な加熱制御を実現することが可能な高速応答ヒー
タユニットを提供することができる。また、請求項2に
かかる発明によれば、リボン状部材と導電部材とが電気
的に接続し、この低抵抗の導電部材を介して電流が流れ
る方向が変化させることになるので、実質的にどの部分
を電流が流れても発熱の偏りが生じない。
折り返し部分に板状ヒータ素材板を使用せず、無駄な板
状ヒータ素材板を必要としない。さらに、請求項4にか
かる発明によれば、折り返し部分に導電部材を張り合わ
せるだけであるので、既存のものに対しても容易に適用
可能である。さらに、請求項5にかかる発明によれば、
導電部材と板状ヒータの屈曲形状とを一致させて密着度
合いをよくできるし、板状ヒータの屈曲形状を保持する
効果もある。
張架支持部材が板状ヒータ素材の発熱部分を支持するこ
とが無く、直接に高温にさらさないようにすることがで
きる。さらに、請求項7にかかる発明によれば、折り返
し部分での電流抵抗に偏りが生じず、さらにこれを容易
に実現できる。さらに、請求項8にかかる発明によれ
ば、同様の効果を奏する板状ヒータを提供することがで
き、請求項9〜請求項11にかかる発明によれば、同板
状ヒータを簡易に製造することができる。
実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態にか
かる高速応答ヒータユニットを平面図により示してい
る。同図において、高速応答ヒータユニット10は、概
略八角形の角盆状のユニット板20と、このユニット板
20上に適宜配設された張架支持部材30と、この張架
支持部材30にて張架支持される板状ヒータ40とを備
えている。
た平板の周縁を屈曲して立設させることにより、外周形
状が八角形で浅目の皿状の形状としてある。多数の高速
応答ヒータユニット10を縦横に並べて面状にすると、
ちょうど切り欠いた四角形の角部同士が集まって四角形
の隙間が生じる。この隙間から被加熱部材の反射熱を計
測し、温度制御をする。従って、別の温度制御を実施す
るような場合など、特に八角形の浅皿形状とする必要は
ない。また、ユニット板20上には断熱性および絶縁性
を有する反射板21が載置されている。
支持部材31と電極以外の第二の支持部材32とがあ
る。これらの拡大斜視図を図2に示している。第一の支
持部材31は上記ユニット板20における相対向する二
つの角部に形成された矩形の穴22を貫通して支持され
ている。ユニット板20の上面である表面には碍子31
aが配置され、裏面にはマイカの絶縁板31bが配置さ
れ、上記穴22を貫通するボルト31cにてこれらを貫
通しつつ締付けて固定している。碍子31a上には板状
ヒータ40と載置する電極金具31dが配置され、この
電極金具31dとナット31eとの間に同板状ヒータ4
0の端部を挟み込んで固定しつつ電極へ導通させてい
る。
やワッシャ31gやナット31hなどが配置され、ナッ
ト31hにて各部品を締結固定している。また、同ナッ
ト31hにて図示しない電源ケーブルを締結し、外部か
ら給電可能としている。この第一の支持部材31は、い
わゆる板状ヒータ40の支持機能と電源供給機能とを併
せ持つが、これらの単独の機能に分けて形成する等、適
宜変形可能である。
裏面から貫通して固定されたスタッドピン32aに対し
て二つの円柱状の碍子32b,32cを貫通支持せしめ
て形成されている。ここで図3に示すように、下型の碍
子32bにおける上面中央には凹部32b1があり、上
側の碍子32cにはこの凹部32b1に入り込みつつそ
の深さよりも長めにした凸部32c1が形成されてい
る。スタッドピン32aに対して碍子32b,32cを
挿通せしめ、スタッドピン32aの上端に形成した止め
部32a1に固定用のワッシャ32dをはめ込むと、碍
子32b,32cが固定される。このとき、凸部32c
1の周縁には碍子32b,32cが当接しない空間が形
成され、この部分で板状ヒータ40を支持する。
は、その性質上若干収縮するため、このように第二の支
持部材32にて自由度を持たせつつ支持する必要があ
る。従って、かかる自由度を備える限り、適宜変形可能
であることはいうまでもない。板状ヒータ40は平板の
薄いニクロム板を左右から交互に切れ目を入れて葛折り
状とし、実質長を稼ぐ形状となっている。その両端は端
部側から切れ目を入れてU字型とし、上述したように第
一の支持部材31のボルト31cをくわえ込みつつ電極
金具31dとナット31eとで締結固定できるようにし
てある。ここで、同端部にはその切り込み形状と一致す
る補強板41をスポット溶接で張り合わせて固定してあ
る。
至る間には直線形状のリボン状部分42と180度方向
を折り返す折り返し部43が連続している。図4及び図
5はこの折り返し部43の近辺を拡大して示している。
この例では、折り返し部43から二つのリボン状部分4
2,42へ至る部分と同形状の導電部材50を備えてい
る。この導電部材50はニクロム板よりも十分に低抵抗
な素材で構成され、リボン状部分42,42と接する部
分ではその長さ方向と略直角な形状になっている。すな
わち、折り返し部43にて180度折り返す板状ヒータ
40の代わりにU字型に形成される導電部材50が配設
され、各リボン状部分42,42は実質的に低抵抗の部
材を介して導通されることになる。また、リボン状部分
42,42にて電流経路の長短が生じないように、導電
部材50がリボン状部分42,42と接する部位は当該
リボン状部分42,42の長さ方向と直角になるように
している。
れている折り返し部43を流れることなくほぼ導電部材
50を流れ、この折り返し部43にて不均衡な発熱をさ
せることはない。なお、この場合の導電部材50は補強
部材としても機能し、第二の支持部材32は当該導電部
材50が貼付された部位を支持している。本実施形態に
おいては、導電部材50と折り返し部43とをスポット
溶接で接続しているが、金属同士を接続させるための他
の公知の方法も適宜使用可能である。例えば、図6
(A)に示すように、単に帯板を折り返しただけの導電
部材51を用意してリボン状部分42,42をくわえ込
み、同図(B)に示すようにプレスでかしめ固定させ
る。リボン状部分42,42はわずかに山形に屈曲させ
てあるので、この断面形状に合致させるようにしてプレ
スすると、より密着性を向上させることができる。
部材52で連結する構成とすることもできる。図7及び
図8はその一例を示している。同図に示すものでは、図
4及び図5に示す折り返し部43を切除し、短冊状とし
たリボン状部分42,42を直に導電部材52へ接続し
ている。むろん、このようにすれば折り返し部分が低抵
抗の導電部材52だけとなるので電流は100%この導
電部材52を流れ、その際に折り返すものであっても電
流経路の長短による発熱は殆ど生じず、問題とならな
い。
ット溶接を使用しないで構成することもできる。図9
(A),(B)はその一例を示しており、導電部材53
におけるリボン状部分42と接続すべき部分にて幅方向
外側に帯板片53a,53aを延設せしめて形成し、こ
れを内側上面に折り返しておく。そして、リボン状部分
42,42を隙間に挿入し、先ほどと同様にプレスして
かしめ固定する。このような導電部材は実質的に低抵抗
であればよく、高抵抗素材であっても板厚を厚くして低
抵抗としてもよい。図10はこの一例を示しており、折
り返し部43で板状ヒータ素材の板厚を厚くした低抵抗
部位を形成することにより、導電部材54を形成してい
る。図11はこのような板状ヒータ40を比較的容易に
製造する手法を示しており、素材の段階で板厚の熱い部
分を連続的に形成しておき、この部分に折り返し部43
が該当するようにプレス位置を指定して切断する。
返し部が必ずしも均一な抵抗値としなければならないわ
けでもない。すなわち、外回り側の抵抗値を下げるだけ
でも電流経路を是正する効果はある。図12(A),
(B)はその一例を示している。同図に示すものでは、
折り返し部43にて外方側へ行くほど厚みが厚くなるよ
うに形成した板状ヒータ素材からなる電流路60を張り
合わせてある。このようにすると、外方側では電流経路
が長くなる反面、厚みが増え、電流路自体の抵抗値は内
側の電流経路とさして変わらなくすることができる。ま
た、厚みの変化具合を調整すれば外回りであっても内回
りであっても概ね均等に電流を流すようにすることも可
能となる。
ることが絶対的な要件ではないので、構成を簡易にする
ことも可能である。図13(A),(B)は構成を簡易
にした一例を示している。この例では、外周り側だけに
ほぼ同厚みの板状ヒータ素材からなる電流路61を張り
合わせてある。これだけでも外回り側での抵抗値は半分
に下がるので、電流経路の是正に貢献する。さらに、図
14(A),(B)は図13(A),(B)に示すもの
に改良を加えた例を示しており、裏側には折り返し部4
3における中央部分から最外回り部分までに板状ヒータ
素材からなる第一の電流路62を張り合わせ、表側には
ほぼ最外回り側部分に板状ヒータ素材からなる第二の電
流路63を張り合わせている。この例では、中央部分で
板状ヒータ素材の厚みが二倍になり、外側部分で板状ヒ
ータ素材の厚みが三倍になる。従って、抵抗値はこれに
反比例し、電流経路の不均衡を是正することができる。
この場合、表面と裏面から張り合わせる構造を採用して
いるので、強度を増すメリットもある。
て、リボン状部分42が折り返し部43にて180度折
り返されるものとして説明しているが、電流経路におけ
る抵抗の不均衡を是正するのは必ずしも180度折り返
す場合に限られるものではない。図15は板状ヒータ4
0の変形例を示すものであり、直線のリボン状部分44
を備えつつ、90度の折り返し部45によって渦巻き状
の形状としてある。この場合、折り返し部45には上述
したような各種の導電部材や電流路を配設することが可
能であり、これにより外回り側の抵抗を下げて電流経路
を是正することができる。
ボン状部分42,44を折り返し部43,45にて折り
返して連続させ、実質長を長くした板状ヒータ40を備
える高速応答ヒータユニット10において、各折り返し
部43,45には、当該折り返し部43,45で電流の
不均衡を是正するために、抵抗値を調整して電流経路を
是正する構造として、導電部材50〜54や、電流路6
0〜63を配設したため、折り返し部43,45で内回
り部分だけに電流が集中して流れる不均衡状態を解消さ
せることが可能となる。
ニットの平面図である。
分解斜視図である。
の斜視図である。
る折り返し部の分解斜視図と斜視図である。
おける折り返し部の分解斜視図である。
の斜視図である。
る折り返し部の分解斜視図と斜視図である。
ける折り返し部の斜視図である。
製造過程を示す斜視図である。
ける折り返し部の断面図と斜視図である。
ける折り返し部の断面図と斜視図である。
ける折り返し部の断面図と斜視図である。
面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 板状ヒータ素材板をリボン状にしつつ折
り返し部を介して連続させて実質長を長くした板状ヒー
タと、 この板状ヒータを張架して支持する張架支持部材と、 この張架支持部材を所定位置に保持するユニット板とを
具備する高速応答ヒータユニットであって、 上記板状ヒータの各折り返し部分には、当該折り返し部
分で電流の不均衡を是正する電流経路是正構造を有する
構成としたことを特徴とする高速応答ヒータユニット。 - 【請求項2】 上記請求項1に記載の高速応答ヒータユ
ニットにおいて、上記電流経路是正構造は、当該板状ヒ
ータにおけるリボン状部分の連続方向と略直交するとと
もに、当該折り返し部分にて折り返す各リボン状部分に
導通する低抵抗の導電部材を有する構成としたことを特
徴とする高速応答ヒータユニット。 - 【請求項3】 上記請求項2に記載の高速応答ヒータユ
ニットにおいて、別個の導電部材に板状ヒータ素材から
なるリボン状部分を連結させることを特徴とする高速応
答ヒータユニット。 - 【請求項4】 上記請求項2または請求項3のいずれか
に記載の高速応答ヒータユニットにおいて、板状ヒータ
素材における折り返し部分に導電部材を重ね合わせて張
り付けることを特徴とする高速応答ヒータユニット。 - 【請求項5】 上記請求項1〜請求項4のいずれかに記
載の高速応答ヒータユニットにおいて、導電部材はリボ
ン状部分における長さ方向の屈曲形状と一致する屈曲形
状としたことを特徴とする高速応答ヒータユニット。 - 【請求項6】 上記請求項1〜請求項5のいずれかに記
載の高速応答ヒータユニットにおいて、上記張架支持部
材は、上記導電部材を支持することを特徴とする高速応
答ヒータユニット。 - 【請求項7】 上記請求項1に記載の高速応答ヒータユ
ニットにおいて、上記電流経路是正構造は、当該折り返
し部分にて外回り側に導電路を形成する構成としたこと
を特徴とする高速応答ヒータユニット。 - 【請求項8】 板状ヒータ素材板をリボン状にしつつ折
り返し部を介して連続させて実質長を長くした板状ヒー
タであって、 上記板状ヒータの各折り返し部分には、当該折り返し部
分で電流の不均衡を是正する電流経路是正構造を有する
構成としたことを特徴とする板状ヒータ。 - 【請求項9】 板状ヒータ素材板をリボン状にしつつ折
り返し部を介して連続させて実質長を長くした板状ヒー
タ製造方法であって、 上記板状ヒータの各折り返し部分には、当該折り返し部
分で電流の不均衡を是正する電流経路是正構造を形成し
て製造することを特徴とする板状ヒータ製造方法。 - 【請求項10】 上記請求項9に記載の板状ヒータ製造
方法において、上記電流経路是正構造として、上記板状
ヒータの各折り返し部分には、当該板状ヒータにおける
リボン状部分の連続方向と略直交しつつ、当該折り返し
部分にて折り返す各リボン状部分に導通する低抵抗の導
電部材を貼付して製造することを特徴とする板状ヒータ
製造方法。 - 【請求項11】 上記請求項9に記載の板状ヒータ製造
方法において、上記電流経路是正構造として、上記板状
ヒータの各折り返し部分にて外回り側に導電路を形成し
て製造する構成としたことを特徴とする板状ヒータ製造
方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP30881599A JP3648513B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 高速応答ヒータユニット、板状ヒータおよび板状ヒータ製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP30881599A JP3648513B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 高速応答ヒータユニット、板状ヒータおよび板状ヒータ製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2001126847A true JP2001126847A (ja) | 2001-05-11 |
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ID=17985656
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP30881599A Expired - Lifetime JP3648513B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 高速応答ヒータユニット、板状ヒータおよび板状ヒータ製造方法 |
Country Status (1)
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