JP2004303648A

JP2004303648A - 面状ヒータ

Info

Publication number: JP2004303648A
Application number: JP2003097277A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ogino; 敬史小木野; Naohiro Kamimura; 直弘神村
Original assignee: Nissei Electric Co Ltd
Current assignee: Nissei Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】熱効率および耐久性に優れた面状ヒータを提供することにある。
【解決手段】アルミ箔２上にヒータ線３を配設した面状ヒータ１において、ヒータ線３とリード線４との接続部６近傍のヒータ線３に放熱のためのチューブ７を挿入する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品ショーケース等の加熱用として使用されている、面状ヒータの改良に関するものであり、特にアルミ箔等の金属箔を使用した面状ヒータの放熱性の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、面状の金属箔ヒータ用のコードヒータは、図４に示すように、抵抗線（３ａ）を耐熱性絶縁体（３ｂ）で被覆してなるヒータ線（３）と、リード線（４）との接続部は接続子（５）、または圧着端子等の接続具により接続されている。そして、この接続部は他の部分との確実な絶縁性を確保するため、耐熱性の絶縁樹脂あるいは耐熱性絶縁ゴムをモールド材（６）として用いて十分な厚さで被覆されている。この結果、接続部の外径はヒータ線（３）の外径あるいはリード線（４）の外径と比較して大幅に太くなってしまう。
そして、この接続部（モールド部）を含むコードヒータは図３に示すように、所定のパターンで上下２枚の金属箔（２）の間に配設され、併せて金属箔（２）−（２）は接着剤または粘着テープを介して貼り合わされる場合が多い。
ところが、上述したように接続部はヒータ線（３）あるいはリード線（４）の外径と比較し太径になっているため、ヒータ線（３）あるいはリード線（４）との境界部近傍では大きな段差が生ずる。このため、該段差部分での金属箔同士の貼り合わせが不完全となり、どうしても、金属箔とヒータ線（３）あるいは金属箔とリード線（４）との間に隙間（空隙）（Ｓ）ができてしまう。ここで、金属箔とリード線（４）との間の隙間（空隙）は発熱部でないので何ら問題は無いが、金属箔とヒータ線（３）との間の隙間は深刻な問題を惹起する。
つまり、接続部近傍のヒータ線（３）の表面から発生した熱は、介在する隙間のために加熱体である金属箔に直接熱伝導できず空気伝導となる。このため、熱の逃げ場が無くなりヒータ線（３）の表面に熱が集中して、ヒータ線（３）の絶縁体（３ｂ）の耐熱許容値を越えてしまう。
この結果、とりわけ、接続部近傍のヒータ線（３）の絶縁体（３ｂ）が劣化したり、あるいはヒータ線（３）の絶縁破壊に至ってしまうという耐久性に関わる問題が発生していた。同時に、接続部近傍ではヒータ線（３）の熱が金属箔に伝導しないので、他の部分より温度が低下し、熱効率が低下するとともに、温度分布が不均一となるという品質上の問題も発生していた。
また、この問題はヒータ線（３）のワット密度（ｗ／ｍ）の大きくなる程、また接続部が多数箇所になる程、より顕著になることも判明した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、上記の絶縁体（３ｂ）の劣化およびヒータ線（３）の絶縁破壊の問題を解消することにより、熱効率および耐久性に優れた面状ヒータを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、金属箔とヒータ線との間の空隙を熱伝導の良い部材で充填して、該隙間の放熱特性を改善することにより、上記の課題を解決するに至った。
【０００５】
かくして、本発明によれば、ヒータ線とリード線との接続部を絶縁部材からなるモールド材で被覆してなるコードヒータを面状の金属箔の間に配設した面状ヒータにおいて、該接続部近傍の該金属箔と該ヒータ線間に形成される空隙が熱良導体で充填されていることを特徴とする面状ヒータが提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の面状ヒータの一実施態様について説明する。
図１は、本発明の面状ヒータの一例を示す一部破断斜視図である。
図２は、図１の部分拡大図である。
図３は、従来の面状ヒータの一例を示す一部破断斜視図である。
図４は、図３の部分拡大図である。
図１〜図２において、（１）は面状ヒータ、（２）は上下一対の金属箔、（３）は、抵抗線（３ａ）と絶縁体（３ｂ）とからなるヒータ線で、金属箔（２）−（２）の間に配設されている。更に、（４）はリード線、（５）はヒータ線（３）とリード線（４）とを接続する接続子、（６）は絶縁のため、接続子（５）の外周を被覆している絶縁部材からなるモールド材、（７）は接続子（５）近傍において、図４に示す空隙（Ｓ）に充填された熱良導体で、ここでは、チューブ構造の熱良導体をヒータ線（３）の外周上に被覆した例で示してある。一方、図３〜４は、図１〜図２に示した放熱機能を呈するチューブ（７）が割愛されて空隙（Ｓ）として示されている以外は、図１〜図２の場合と同一である。
【０００７】
本発明で特徴的なことは、ヒータ線（３）とリード線（４）との接続部近傍において、アルミ箔（２）とヒータ線（３）との間に形成される空隙（Ｓ）に熱良導体（７）を充填することにより、接続部におけるヒータ線（３）に掛かる熱負荷を軽減し、ヒータ線（３）の熱劣化を防止するとともに面状ヒータとしての温度分布の均一化ならびに熱効率の向上を実現させたことに在る。
図３〜図４に示した従来の金属箔面状ヒータ（１）においては、ヒータ線（３）が上下のアルミ箔（２）から浮いた状態となり、空隙（Ｓ）が形成されること、そして、この空隙（Ｓ）は熱伝導度が悪いので、ヒータ線（３）に熱負荷が集中し、その結果、ヒータ線（３）の絶縁体（３ｂ）の耐熱許容値を越えて劣化あるいは絶縁破壊と安全上の問題が生じる、ことは冒頭に述べたとおりである。
そこで、本発明では、熱伝達性の悪い空隙（Ｓ）の部分に熱伝達性の良い絶縁材料を充填することで、ヒータ線（３）の熱負荷の集中を回避するものである。
空隙（Ｓ）の部分に熱伝達性の良い熱良導体（７）を充填する方式としては、ヒータ線（３）の外周に絶縁材料を塗布したり、絶縁チューブを挿入する等各種の方式があるが、加工性の点からはチューブを挿入するのが特に好ましい。絶縁材料あるいはチューブの材質としては、耐熱性の樹脂あるいはゴム材の中から選択すればよいが、とりわけシリコーンゴムまたはフッ素樹脂が好ましい。チューブの長さは接続部の段差の大きさにも依るが５ｍｍ〜３０ｍｍが好ましい範囲である。さらに、チューブの外径及び内径は接続部の段差の大きさとヒータ線（３）の外径にも依存するが、外径３ｍｍ〜６ｍｍ且つ内径が２ｍｍ〜３ｍｍの範囲が好ましい。
また、モールド材（６）の材質としてはヒータ線（３）と同様の耐熱性絶縁体シリコーンゴムまたはフッ素樹脂が好ましく用いられる。
一方、金属箔（２）としては、アルミ箔、鉄、ステンレス、銅等各種の金属の薄板が用いられるが、加工性およびコストの面から、膜厚が３０〜６０μｍのアルミ箔が特に好ましい。また、ヒータ線（３）を構成する抵抗線（３ａ）および耐熱性絶縁体（３ｂ）としては、それぞれ、ニクロム合金線、銅ニッケル線および耐熱性絶縁体シリコーンゴムまたはフッ素樹脂が好ましく用いられる。そして、このヒータ線（３）でのワット密度は２０ｗ／ｍ〜５０ｗ／ｍが好ましい範囲である。
このように、本発明では、熱伝導性の悪い空隙（Ｓ）の部分に熱伝達性の良い絶縁材料を充填することで、ヒータ線（３）の熱負荷の集中を回避するもので、ヒータ線（３）の絶縁体（３ｂ）の劣化あるいは絶縁破壊を防するものである。同時に、ヒータ線（３）で発生した熱がアルミ箔（２）に効率よく伝わるので、熱効率が向上するとともに、面状ヒータの温度分布も均一化される。しかも、特筆すべきことは、ヒータ線（３）のワット密度が大きい場合あるいは、複数本のヒータ線に分割配置された接続部が増えるほどに、前記のヒータ線（３）の絶縁体（３ｂ）の劣化あるいは絶縁破壊防止機能が如何なく発揮される、ことである。
なお、図１〜図２に示した態様はあくまでも本発明の一例であり、本発明の思想から逸脱しない限り各種の態様が採択される。
【０００８】
以下に、図１に示したアルミ箔を使用した面状ヒータの具体例を示す。
先ず、縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍのアルミ箔（２）上に、ワット密度が３０ｗ／ｍである外径０．７ｍｍのガラス芯に外径０．１２ｍｍのニクロム線を横巻した線（３ａ）の外周に絶縁体（３ｂ）としてシリコーンゴムを厚さ０．８ｍｍで押出し被覆して形成した外径２．４ｍｍのヒータ線（３）を所定のパターンにて配設した。
リード線（４）としては、外径０．１８ｍｍのスズメッキ軟銅線からなる芯線３０本撚った外径１．１ｍｍの導体上にを絶縁体としてシリコーンゴムを厚さ０．４ｍｍで押出し被覆した外径１．９ｍｍのシリコーンゴム絶縁電線を使用した。ヒータ線（３）とリード線（４）の接続は黄銅からなる接続子（５）を用いて接続し、さらに絶縁のため、接続子（５）の外周に絶縁用のモールド材（６）としてシリコーンゴムを厚さ２ｍｍで被覆した。なお、接続する際には、予め、接続部近傍のアルミ箔とヒータ線間に形成された空隙を埋めるための、チューブ（７）（材質：シリコーンゴム、ＴＳＥ２５７０−６Ｕ（東芝シリコーン（株）製）
長さ：１０ｍｍ、内径：２．８ｍｍ、外径：４．４ｍｍ）をヒータ線接続部に挿入しておき、モールド材（６）の境界部に接触するよう位置固定した。
最後に、同寸法（縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ０．１２ｍｍ）の両面粘着テープが貼付されたアルミ箔（２）を被覆して本発明の面状ヒータ（１）が完成した。
以下、本発明の効果を従来例との比較において説明する。
ここで、比較例はチューブ（７）を挿入してない以外は本発明と同一仕様の面状ヒータである。
本発明の接続部近傍のヒータ線表面の温度は９７℃で、比較例の接続部近傍のヒータ線表面の温度は１１８℃であった。
この結果、本発明では比較例と比較し、２０℃温度を低減化でき熱負荷の集中が解消できた。
同時に、本発明の面状ヒータの温度分布と熱効率についても比較例より改善されていることも判った。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の面状ヒータは従来と比較して接続部近傍のヒータ線の耐久性が向上するという格別顕著な効果を奏する。同時に、温度分布が均一化され、熱効率も改善されるとういう副次的な効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面状ヒータの一例を示す一部破断斜視図である。
【図２】図２は、図１の部分拡大図である。
【図３】図３は、従来の面状ヒータの一例を示す一部破断斜視図である。
【図４】図４は、図３の部分拡大図である。
【符号の説明】
１面状ヒータ
２金属箔
３ヒータ線
３ａ抵抗線
３ｂ絶縁体
４リード線
５接続子
６モールド材
７チューブ（熱良導体）
Ｓ空隙

Claims

ヒータ線とリード線との接続部を絶縁部材からなるモールド材で被覆してなるコードヒータを面状の金属箔の間に配設した面状ヒータにおいて、該接続部近傍の該金属箔と該ヒータ線間に形成される空隙が熱良導体で充填されていることを特徴とする面状ヒータ。
該熱良導体の形状がチューブである請求項１に記載の面状ヒータ。
該チューブが該ヒータ線と該接続部との境界部に隣接したヒータ線の外周上に被覆されている請求項２に記載の面状ヒータ。
該チューブの材質がシリコーンゴムまたはフッ素樹脂である請求項２〜３のいずれかに記載の面状ヒータ。
該チューブの長さが５ｍｍ〜３０ｍｍである請求項２〜４のいずれかに記載の面状ヒータ。
該チューブの外径が３ｍｍ〜６ｍｍ且つ内径が２ｍｍ〜３ｍｍである請求項２〜５のいずれかに記載の面状ヒータ。
該金属箔がアルミ箔である請求項１〜６のいずれかに記載の面状ヒータ。
該モールド材がシリコーンゴムまたはフッ素樹脂である請求項１〜７のいずれかに記載の面状ヒータ。
該ヒータ線の絶縁体がシリコーンゴムまたはフッ素樹脂である請求項１〜８のいずれかに記載の面状ヒータ。
該ヒータ線のワット密度が２０ｗ／ｍ〜５０ｗ／ｍである請求項１〜９のいずれかに記載の面状ヒータ。