JP2022097720A - Band heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒体に巻き付けるバンドヒータに関する。なお、本書で、アルミはアルミニウム(アルミニウム合金を含む。)の略称である。 The present invention relates to a band heater wound around a cylindrical body. In this document, aluminum is an abbreviation for aluminum (including aluminum alloy).
円筒体に巻き付けるバンドヒータは、広く実用に供されている(例えば、特許文献1(第4図、第5図)参照)。 The band heater wrapped around a cylindrical body is widely used in practical use (see, for example, Patent Document 1 (FIGS. 4 and 5)).
特許文献1を図12及び図13に基づいて説明する。
図12は従来のバンドヒータの断面図であり、バンドヒータ100は、円環が一箇所で分割されたようなC形状を呈し、端部同士に渡したボルト101を締めることで内径を縮めることができる。
Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional band heater. The
図13は従来の射出装置の側面図であり、従来の射出装置110は、スクリューを内蔵する加熱筒111と、この加熱筒111の基部に付設されペレット状の樹脂材料を落下しつつ加熱筒111へ供給するホッパ112と、加熱筒111の基部から先端へ分割して配置したバンドヒータ100A~100Dと、測温部113A~113Dとを備える。
FIG. 13 is a side view of a conventional injection device. In the
バンドヒータ100A~100Dは、場所を区別するためにA~Dを添えたものであって、バンドヒータ100と同一物である。
測温部113Aが所望の温度になるように、バンドヒータ100Aは温度制御される。その他のバンドヒータ100B~100Dも同様に、測温部113B~113Dが所望の温度になるように温度制御される。
The
The temperature of the
ところで、射出装置110において、ホッパ112で供給される樹脂材料は、固体であり、これを溶融化するため、ホッパ112に近いバンドヒータ100Aでは加熱を主体とすることが求められる。一方、加熱筒111の先端では、樹脂材料は既に加熱され、且つ樹脂材料が混錬されて可塑化されるため、加熱はそれほど必要がなく、迅速な(レスポンスの良い)温度制御が求められる。
By the way, in the
しかし、従来技術では、バンドヒータ100A~100Dは、皆同じバンドヒータ100である。しかし、本発明者らが詳細に検討したところ、バンドヒータ100A~100Dには、改善の余地があることが判った。
すなわち、取付け部位によって、要求性能が異なる場合に備えて、バンドヒータ100A~100Dの改善が求められる。
However, in the prior art, the
That is, improvement of the
本発明は、加熱を主体とし、温度制御を従としたバンドヒータの改善技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an technique for improving a band heater mainly for heating and subordinate to temperature control.
請求項1に係る発明は、円筒体に巻き付けるバンドヒータであって、
このバンドヒータは、前記円筒体に被せる内ケースと、この内ケースに被せる内側電気絶縁材と、この内側電気絶縁材に被せる発熱体と、この発熱体に被せる外側電気絶縁材と、この外側電気絶縁材に被せる外ケースと、この外ケースに被せるバンドとからなり、
前記発熱体は、千鳥状に貫通穴が設けられている絶縁板と、前記貫通穴を通過しつつ前記絶縁板に巻かれる電熱線とからなり、
前記絶縁板は、断面視で、上面と下面と左側面と右側面とを有すると共に、前記上面から前記下面へ貫通する左の前記貫通穴及び右の前記貫通穴を有し、
前記電熱線は、
左の前記貫通穴を通って前記上面から前記下面に至り、前記下面に沿って前記右側面に至り、前記右側面に沿って前記上面に至り、前記上面に沿って右の前記貫通穴に至り、
右の前記貫通穴を通って前記上面から前記下面に至り、前記下面に沿って前記左側面に至り、前記左側面に沿って前記上面に至り、前記上面に沿って左の前記貫通穴に至るように、巻かれていることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a band heater wound around a cylindrical body.
This band heater includes an inner case that covers the cylinder, an inner electric insulating material that covers the inner case, a heating element that covers the inner electric insulating material, an outer electric insulating material that covers the heating element, and the outer electric. It consists of an outer case that covers the insulating material and a band that covers this outer case.
The heating element is composed of an insulating plate provided with staggered through holes and a heating wire wound around the insulating plate while passing through the through holes.
The insulating plate has an upper surface, a lower surface, a left side surface, and a right side surface in a cross-sectional view, and also has the left through hole and the right through hole penetrating from the upper surface to the lower surface.
The heating wire is
From the upper surface to the lower surface through the left through hole, to the right side surface along the lower surface, to the upper surface along the right side surface, to the right through hole along the upper surface. ,
From the upper surface to the lower surface through the right through hole, to the left side surface along the lower surface, to the upper surface along the left side surface, to the left through hole along the upper surface. It is characterized by being rolled up.
請求項2に係る発明は、請求項1記載のバンドヒータであって、
前記電熱線において、前記下面に沿った前記電熱線の長さをL1とし、残りの長さをL2とするときに、L1が概ね70%でL2が概ね30%であることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the band heater according to claim 1.
In the heating wire, when the length of the heating wire along the lower surface is L1 and the remaining length is L2, L1 is approximately 70% and L2 is approximately 30%.
請求項1に係る発明では、発熱体は、千鳥状に貫通穴が設けられている絶縁板と、貫通穴を通過しつつ絶縁板に巻かれる電熱線とからなる。電熱線は、左の貫通穴を通って絶縁板の上面から下面に至り、下面に沿って右側面に至り、右側面に沿って上面に至り、上面に沿って右の貫通穴に至り、右の貫通穴を通って上面から下面に至り、下面に沿って左側面に至り、左側面に沿って上面に至り、上面に沿って左の貫通穴に至るように、巻かれている。
絶縁板の下面が加熱筒側の面であれば、発熱体が発する熱の大部分が加熱筒へ向かう。
本発明により、加熱を主体とし、温度制御を従としたバンドヒータが提供される。
In the invention according to claim 1, the heating element comprises an insulating plate provided with through holes in a staggered manner and a heating wire wound around the insulating plate while passing through the through holes. The heating wire passes through the left through hole from the upper surface to the lower surface of the insulating plate, along the lower surface to the right surface, along the right surface to the upper surface, along the upper surface to the right through hole, and to the right. It is wound so as to reach the left side surface along the lower surface, reach the upper surface along the left side surface, and reach the left through hole along the upper surface.
If the lower surface of the insulating plate is the surface on the heating cylinder side, most of the heat generated by the heating element goes to the heating cylinder.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a band heater mainly for heating and subordinate to temperature control is provided.
請求項2に係る発明では、下面に沿った電熱線の長さをL1とし、残りの長さをL2とするときに、L1は概ね70%でL2は概ね30%である。絶縁板の下面が加熱筒側の面であれば、発熱体が発する熱の大部分が加熱筒へ向かう。 In the invention according to claim 2, when the length of the heating wire along the lower surface is L1 and the remaining length is L2, L1 is approximately 70% and L2 is approximately 30%. If the lower surface of the insulating plate is the surface on the heating cylinder side, most of the heat generated by the heating element goes to the heating cylinder.
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1~図3に基づいて、予熱部に好適なバンドヒータ10Aの構造を説明する。
図1に示すように、バンドヒータ10Aは、円筒体に巻く内ケース11と、内ケース11に被せる内側電気絶縁材12と、この内側電気絶縁材12に被せる発熱体20と、この発熱体20に被せる外側電気絶縁材14と、この外側電気絶縁材14に被せる外ケース15と、この外ケース15に被せるバンド16とからなる。
The structure of the
As shown in FIG. 1, the
バンド16は、割りが1箇所であるワンピースバンドが好ましいが、割りが2箇所であるツーピースバンドであってもよい。ワンピースバンドやツーピースバンドであれば、バンド16は、ボルト17で縮径することができる。
The
内ケース11の割り位置と、内側電気絶縁材12の割り位置と、発熱体20の割り位置と、外側電気絶縁材14の割り位置と、外ケース15の割り位置と、バンド16の割り位置を合わせる。すると、ボルト17を締めることで、円筒体に内ケース11を密着させ、内ケース11に内側電気絶縁材12を密着させ、内側電気絶縁材12に発熱体20を密着させ、発熱体20に外側電気絶縁材14を密着させ、外側電気絶縁材14に外ケース15を密着させ、外ケース15にバンド16を密着させることができる。
The split position of the
図2に示すように、発熱体20は、絶縁板21に電熱線22をつるまき状に巻いてなる。電熱線22は、裸線である。そのため、発熱体20は、内側電気絶縁材12と外側電気絶縁材14とで、絶縁される。
As shown in FIG. 2, the
図3は図1の3-3線断面の分解図であり、バンドヒータ10Aは、内ケース11と、内側電気絶縁材12と、発熱体20と、外側電気絶縁材14と、外ケース15と、バンド16とを重ねてなる。
内ケース11、外ケース15及びバンド16は、錆びにくいステンレス鋼(例えば、SUS304)の薄板が好適である。
FIG. 3 is an exploded view of a 3-3 line cross section of FIG. 1. The
As the
内側電気絶縁材12は、例えば0.4mm厚さのマイカ(雲母)である。0.2mm厚さのマイカを2枚重ねてもよい。
外側電気絶縁材14は、内側電気絶縁材12の5倍~10倍の厚さのマイカ(雲母)である。0.4mm厚さの内側電気絶縁材12を、5枚~10枚重ねることが、好ましい。0.2mm又は0.4mm厚さのマイカを準備し、枚数を変えるだけで、外側電気絶縁材14と内側電気絶縁材12とが得られて便利である。
The inner electrical insulating
The outer electric insulating
なお、内ケース11の内側に、想像線で示す冷却ジャケット18を追加することは差し支えない。冷却ジャケット18は、冷媒(水、空気など)が適宜流される。
It is permissible to add the cooling
次に、図4~図5に基づいて保温部に好適なバンドヒータの構造を説明する。
図4は保温部に好適なバンドヒータの断面図であり、図5は図4の5-5線断面の分解図である。
図5において、外側電気絶縁材14Bの厚さが図3の外側電気絶縁材14と異なる。また、外ケース15Bの材質が図3の外ケース15と異なる。
その他の内ケース11、内側電気絶縁材12、発熱体20及びバンド16は、形態、材質とも図3と同じである。
Next, the structure of the band heater suitable for the heat insulating portion will be described with reference to FIGS. 4 to 5.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a band heater suitable for a heat insulating portion, and FIG. 5 is an exploded view of a 5-5 line cross section of FIG.
In FIG. 5, the thickness of the outer electric insulating
The other
図3と異なり、外側電気絶縁材14Bは、内側電気絶縁材12と同じ厚さのマイカ(雲母)とする。
外ケース15Bは、アルミニウムをめっきした炭素鋼板(アルミめっき鋼板)とする。
Unlike FIG. 3, the outer electric insulating
The
以上に説明したバンドヒータ10A、10Bは、円筒部に巻き付けて使用される。具体的な使用例を、図6に基づいて説明する。
図6に示すように、バンドヒータ10A、10Bは、例えば、射出装置30に使用される。射出装置30であれば、加熱筒32が円筒体に相当する。
The
As shown in FIG. 6, the
射出装置30は、先端にノズル31を有する加熱筒32と、この加熱筒32に回転自在に且つ軸方向移動可能に収納されるスクリュー33と、加熱筒32に接続される落下口ブロック34と、この落下口ブロック34に取付けられペレット状の樹脂材料を落下口35を介して加熱筒32内へ落下させるホッパ36とを備える。
The
加熱筒32の基部寄りに予熱部に好適なバンドヒータ10Aが配置され、加熱筒32の先端に保温部に好適なバンドヒータ10Bが配置される。
この例では、バンドヒータ10Aとバンドヒータ10Bとの間の加熱部に、バンドヒータ10Aやバンドヒータ10Bとは異なる構成のバンドヒータ10Cが配置されている。
この加熱部に好適なバンドヒータ10Cの構成を、図7、図8に基づいて説明する。
A
In this example, a
The configuration of the
図7は図6の7-7線断面図であり、図8は図7の8-8線断面の分解図である。
図8において、加熱部に好適なバンドヒータ10Cは、内ケース11と、内側電気絶縁材12と、発熱体20と、外側電気絶縁材14Bと、外ケース15と、バンド16とを重ねてなる。
内ケース11、外ケース15及びバンド16は、錆びにくいステンレス鋼(例えば、SUS304)の薄板が好適である。
内側電気絶縁材12及び外側電気絶縁材14Bは、例えば0.4mm厚さのマイカ(雲母)である。0.2mm厚さのマイカを2枚重ねてもよい。
7 is a sectional view taken along line 7-7 of FIG. 6, and FIG. 8 is an exploded view of a sectional view taken along line 8-8 of FIG.
In FIG. 8, the
As the
The inner electric insulating
以上に述べた材質及びこの材質に対応する熱伝導率λ(W/m・K)を、加熱部、予熱部、保温部に付記したものを、表1に示す。 Table 1 shows the materials described above and the thermal conductivity λ (W / m · K) corresponding to these materials added to the heating unit, the preheating unit, and the heat insulating unit.
マイカの熱伝導率λは0.5(W/m・K)であり、SUS304の熱伝導率λ16.3(W/m・K)より格段に小さい。すなわち、マイカは電気絶縁性能に加えて、断熱性能をも有する。 The thermal conductivity λ of mica is 0.5 (W / m · K), which is much smaller than the thermal conductivity λ16.3 (W / m · K) of SUS304. That is, mica has heat insulating performance in addition to electrical insulating performance.
予熱部に好適なバンドヒータは、保温部に好適なバンドヒータに対して外側電気絶縁材の厚さを5倍~10倍にした。厚さが5倍になると伝熱量は1/5になり、厚さが10倍になると伝熱量は1/10になる。すなわち、予熱部では、外側電気絶縁材で伝熱が遮断される。 In the band heater suitable for the preheating part, the thickness of the outer electric insulating material is 5 to 10 times larger than that of the band heater suitable for the heat insulating part. When the thickness is 5 times, the heat transfer amount is 1/5, and when the thickness is 10 times, the heat transfer amount is 1/10. That is, in the preheating portion, heat transfer is cut off by the outer electric insulating material.
また、保温部に好適なバンドヒータでは、外ケースにアルミめっき鋼板を採用した。SUS304の熱伝導率λが16.3(W/m・K)であるのに対して、炭素鋼の熱伝導率λは54(W/m・K)であり、アルミの熱伝導率λが204(W/m・K)であるため、アルミめっき鋼板の熱伝導率λは十分に大きくなる。結果、外ケースからバンドへの伝熱量が増大し、バンドから大気への放熱量が増加する。 For the band heater suitable for the heat insulating part, an aluminum-plated steel plate is used for the outer case. The thermal conductivity λ of SUS304 is 16.3 (W / m · K), whereas the thermal conductivity λ of carbon steel is 54 (W / m · K), and the thermal conductivity λ of aluminum is Since it is 204 (W / m · K), the thermal conductivity λ of the aluminum-plated steel plate becomes sufficiently large. As a result, the amount of heat transferred from the outer case to the band increases, and the amount of heat dissipated from the band to the atmosphere increases.
好ましくは、保温部に好適な別のバンドヒータでは、SUS304であったバンドをアルミめっき鋼板に変更する。バンドから大気への放熱量が増加する。
又は、外ケースとバンドを共にアルミめっき鋼板にすることは差し支えない。バンドから大気への放熱量がさらに増加する。
Preferably, in another band heater suitable for the heat insulating portion, the band that was SUS304 is changed to an aluminum-plated steel plate. The amount of heat released from the band to the atmosphere increases.
Alternatively, both the outer case and the band may be made of aluminum-plated steel plate. The amount of heat released from the band to the atmosphere is further increased.
表1で説明した作用を、図面に基づいて再度説明する。
図9(a)で保温部に好適なバンドヒータ10Bの作用を示し、図9(b)で加熱部に好適なバンドヒータ10Cの作用を示し、図9(c)で予熱部に好適なバンドヒータ10Aの作用を説明する。
The operation described in Table 1 will be described again with reference to the drawings.
FIG. 9A shows the action of the
図9(b)のバンドヒータ10Cでは、発熱体20の発生熱は、約半分のq1が加熱筒32に伝わり、残りの約半分のq2が大気へ放熱される。
In the
対して、図9(c)のバンドヒータ10Aでは、外側電気絶縁材14の断熱作用により、大気への放熱q3は小さくなり、発熱体20の発生熱の大部分の伝熱量q4が加熱筒32に伝わる。
On the other hand, in the
また、図9(a)のバンドヒータ10Bでは、外ケース15Bとバンド16の少なくとも一方がアルミめっき鋼板で構成されているため、大気への放熱q5が大きくなり、その分だけ加熱筒32への伝熱量q6は小さくなる。
バンドヒータ10Bの温度が所定温度を超えた場合、放熱q5が大きいため、速やかに温度を所定温度に下げることができる。よって、バンドヒータ10Bでの温度制御性能は、バンドヒータ10A、10Cより格段に良くなる。
Further, in the
When the temperature of the
バンド16の変形例を、図10に基づいて説明する。
図10(a)にバンド16Bの断面図を示し、図10(b)に図10(a)のb矢視図を示す。
図10(b)に示すように、バンド16Bに適当な大きさの冷却窓19を開ける。
An example of modification of the
10 (a) shows a cross-sectional view of the
As shown in FIG. 10B, a cooling
図9(a)で示した放熱q5は、バンド16を介さないで、外カバー15Bから直接大気へ放熱されるため、さらに増加する。
そのため、図10の構造であれば、バンド16Bの材質は、SUS304が採用可能となり、材料の選択枝が増える。
The heat radiation q5 shown in FIG. 9A is further increased because the heat is radiated directly from the
Therefore, in the structure of FIG. 10, SUS304 can be adopted as the material of the
次に、発熱体20の変更例を、図11に基づいて説明する。
図11(a)に示すように、発熱体20は、絶縁板21に千鳥状に貫通穴23を設け、この貫通穴23を通過するようにして、電熱線22を巻く。絶縁板21の下面が加熱筒側の面である。
図11(b)に示すように、長さL1で示す部分が加熱筒に臨む。残りの長さL2は長さL1に比較して格段に短い。L1が概ね70%でL2が概ね30%となる。
Next, a modification of the
As shown in FIG. 11A, the
As shown in FIG. 11B, the portion indicated by the length L1 faces the heating cylinder. The remaining length L2 is much shorter than the length L1. L1 is approximately 70% and L2 is approximately 30%.
図11(c)は比較例を示し、図2の断面図に相当する。この比較例では長さL3が加熱筒に臨む。この長さL3は残りの長さL4とほぼ等しくなる。L3とL4が共に50%となる。
L1とL3が、加熱筒の加熱に大きく寄与すると考えると、図11(a)、(b)に示す発熱体20の方が、図2に示す発熱体20より、望ましいといえる。
FIG. 11C shows a comparative example and corresponds to the cross-sectional view of FIG. In this comparative example, the length L3 faces the heating cylinder. This length L3 is approximately equal to the remaining length L4. Both L3 and L4 are 50%.
Considering that L1 and L3 greatly contribute to the heating of the heating cylinder, it can be said that the
すなわち、表2は、発熱体を図11(a)、(b)の形態とした。その他は表1と同一である。 That is, in Table 2, the heating element is in the form of FIGS. 11A and 11B. Others are the same as Table 1.
尚、円筒体は、加熱筒の他、各種の配管や容器であってもよく、要は形状が円筒であれば種類は問わない。 The cylindrical body may be various pipes or containers in addition to the heating cylinder, and in short, any type may be used as long as the shape is a cylinder.
本発明のバンドヒータは、射出装置に好適である。 The band heater of the present invention is suitable for an injection device.
10A~10C…バンドヒータ、11…内ケース、12…内側電気絶縁材、14…外側電気絶縁材、14B…符号14より薄い外側電気絶縁材、15…外ケース、15B…符号15と材質が異なる外ケース、16…バンド、20…発熱体、21…絶縁板、22…電熱線、23…貫通穴、32…円筒体(加熱筒)、L1…加熱筒に臨む部分の電熱線長さ、L2…残りの電熱線長さ。
10A-10C ... Band heater, 11 ... Inner case, 12 ... Inner electrical insulation material, 14 ... Outer electrical insulation material, 14B ... Outer electrical insulation material thinner than
Claims (2)
このバンドヒータは、前記円筒体に被せる内ケースと、この内ケースに被せる内側電気絶縁材と、この内側電気絶縁材に被せる発熱体と、この発熱体に被せる外側電気絶縁材と、この外側電気絶縁材に被せる外ケースと、この外ケースに被せるバンドとからなり、
前記発熱体は、千鳥状に貫通穴が設けられている絶縁板と、前記貫通穴を通過しつつ前記絶縁板に巻かれる電熱線とからなり、
前記絶縁板は、断面視で、上面と下面と左側面と右側面とを有すると共に、前記上面から前記下面へ貫通する左の前記貫通穴及び右の前記貫通穴を有し、
前記電熱線は、
左の前記貫通穴を通って前記上面から前記下面に至り、前記下面に沿って前記右側面に至り、前記右側面に沿って前記上面に至り、前記上面に沿って右の前記貫通穴に至り、
右の前記貫通穴を通って前記上面から前記下面に至り、前記下面に沿って前記左側面に至り、前記左側面に沿って前記上面に至り、前記上面に沿って左の前記貫通穴に至るように、巻かれていることを特徴とするバンドヒータ。 A band heater that wraps around a cylinder
This band heater includes an inner case that covers the cylinder, an inner electric insulating material that covers the inner case, a heating element that covers the inner electric insulating material, an outer electric insulating material that covers the heating element, and the outer electric. It consists of an outer case that covers the insulating material and a band that covers this outer case.
The heating element is composed of an insulating plate provided with staggered through holes and a heating wire wound around the insulating plate while passing through the through holes.
The insulating plate has an upper surface, a lower surface, a left side surface, and a right side surface in a cross-sectional view, and also has the left through hole and the right through hole penetrating from the upper surface to the lower surface.
The heating wire is
From the upper surface to the lower surface through the left through hole, to the right side surface along the lower surface, to the upper surface along the right side surface, to the right through hole along the upper surface. ,
From the upper surface to the lower surface through the right through hole, to the left side surface along the lower surface, to the upper surface along the left side surface, to the left through hole along the upper surface. A band heater characterized by being wound like this.
前記電熱線において、前記下面に沿った前記電熱線の長さをL1とし、残りの長さをL2とするときに、L1が概ね70%でL2が概ね30%であることを特徴とするバンドヒータ。 The band heater according to claim 1.
In the heating wire, when the length of the heating wire along the lower surface is L1 and the remaining length is L2, the band is characterized in that L1 is approximately 70% and L2 is approximately 30%. heater.
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