JP3337463B2 - モールドポリマー複合材加熱器 - Google Patents

モールドポリマー複合材加熱器

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JP3337463B2
JP3337463B2 JP2000515412A JP2000515412A JP3337463B2 JP 3337463 B2 JP3337463 B2 JP 3337463B2 JP 2000515412 A JP2000515412 A JP 2000515412A JP 2000515412 A JP2000515412 A JP 2000515412A JP 3337463 B2 JP3337463 B2 JP 3337463B2
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polymer
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ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】（発明の属する技術分野） 本発明は電気抵抗加熱器、特に、１個または１個以上の
ポリマー複合材からモールドされた電気抵抗加熱器に関
する。
【０００２】（背景技術） 電気抵抗加熱器は工業において普通に使用されており、
一般に、抵抗ワイヤーと、ワイヤーを巻き付けられたセ
ラミック芯と、電流搬送芯を取り巻く誘導性セラミック
層と、組立体を完成するための金属合金鞘とを有してい
る。広く使用されているカートリッジ加熱器と称される
電気抵抗加熱器は、ステンレス鋼またはｉｎｃｏｌｙの
ような耐蝕金属合金から作られて来た円筒形の鞘を有し
ている。加熱要素の熱性能を向上させるため上記組立体
は一般にスウェイジ（ｓｗａｇｅ）されている。
【０００３】近来、軽量で製造コストが低く、形状設計
に融通性があり、熱的、機械的に優れた性能を有しつつ
費用効果の大きく量産に適した、代わりのカートリッジ
加熱器が求められて来た。一つの解決法がエックマンに
より発明され、ペンシルバニア、ダラスのエネルギー転
換会社とニューヨークのレーム製造会社に譲渡された米
国特許５，５８６，２１４に提案されている。エックマ
ンは、形状はカートリッジ加熱器に似ているが中空で鞘
に孔を有する埋め込み式加熱器を開示している。中実シ
リンダーの代わりに、芯が射出モールドされたポリマー
中空管であり、その上に鞘が射出モールドされている。
従って、加熱器は従来の感覚で言えば“芯”を有しな
い。エックマン加熱器が図１に示されている。
【０００４】エックマン加熱器は確かに、軽量で、量産
時の製造コストが低く、接触腐食やミネラル堆積に対す
る抵抗が大きい、従来技術を越える利点を有する。しか
しエックマンは、低温度、低熱流束の水加熱タンクを除
いた多くの用途に対して不満足な多くの制限を残してい
る。
【０００５】この制限は、充填媒体を受容する熱可塑性
マトリックスの制限に起因している。エックマンは本文
において、これらポリマーマトリックス内の充填レベル
は、開発中に得られた研究結果から４０重量％を越える
ことは出来ないと述べている。
【０００６】エックマン加熱器において中実芯（または
少なくとも相当大きい壁厚のもの）を設けることは、抵
抗ワイヤーを巻き付けられるポリマーの形状を変化させ
ることと同様容易なことではない。外側ポリマーと同じ
温度依存熱膨脹作用を有する芯ポリマーが使用されたな
らば、加熱器がエネルギーを与えられ操作温度になった
とき亀裂、破損を起こし勝ちである。エックマンは、外
側ポリマー被覆の厚さは０．５インチ（１．３ｃｍ）以
下、理想的には０．１インチ（０．３ｃｍ）以下である
ことが必要であると教示しており、これは構造強度を犠
牲にしている。エックマンは、添加材としてカーボン、
グラファイト、金属粉または金属薄片を使用することに
より、純粋ポリマーの場合に比して、より高い熱伝導度
と熱流束とをある程度達成している。しかし、これら添
加材の量は加熱器の誘電強度を維持するために制限され
ねばならぬ。この場合においても、熱伝導度は１．０Ｗ
／（ｍ*Ｋ）より顕著に良好になることはない。
【０００７】（発明が解決しようとする課題） かくて、本発明の目的は、改良された構造一体性をもつ
モールドポリマー複合材加熱器を提供することである。
本発明の他の目的は、要素中心の中間空間が消失する
程、芯厚さが大きいモールドポリマー複合材加熱器を提
供することである。本発明のさらに他の目的は、改良さ
れた熱性能、すなわち、熱伝導度と最大熱流束とをもつ
モールドポリマー複合材加熱器を提供することである。
本発明の他の目的は以下述べる説明から明らかになろ
う。
【０００８】（課題を解決するための手段） 上述の目的に応じ本発明は、高度に充填され、圧送モー
ルドまたは圧縮モールドに良く適応するポリマーをもつ
モールドポリマー複合材加熱器を提供している。特に射
出モールドを使用する従来技術に比較して、本発明は非
常に高い充填レベルを許容している。５０重量％を越
え、９０重量％に達するような高い充填レベルは、強度
や衝撃抵抗のような良好な機械的特性、高いサービス温
度、比熱、熱伝導度のような優れた熱的特性、また、誘
電強度や絶縁抵抗のような改良された電気的特性等を備
えたポリマー複合材を提供する。加熱器のポリマー複合
材芯はそこに埋め込まれた端子へと通じ、端子は芯に巻
き付けられた電気抵抗ワイヤーに接続される。
【０００９】本発明はまた、中実芯を包含する厚い芯、
鞘を使用しており、多数の形状の変化を可能にし、加熱
器内に追加の部品を配置することを可能にする中実の芯
をも含んでいる。例えば、温度計測が最もクリティカル
である加熱器内の特定な点にセンサが埋められよう、ま
たは、加熱器内にマイクロチップが埋められ、加熱器と
一体になった制御手段が提供されよう。
【００１０】いくつかの選択された熱可塑性材料も使用
されようが、熱硬化性材料を使用することが好適であ
る。ポリマーが補強添加材を充填され、該添加材が加工
されるべきモールド複合材の粘度を増加させている。補
強材充填レベルが５０％を越えたとき最良の結果が得ら
れている。熱可塑性材料の構造一体性は、補強材充填レ
ベルが４０％を越えると急速に減少する、かくて、５０
％補強材充填レベルを越えることの出来る熱硬化性ポリ
マーが好適になる。
【００１１】用途に応じて種々の充填材が使用されよ
う。ある用途では、熱伝導度はあまり要求されず、高い
機械的強度と衝撃抵抗が要求されよう。他の用途では、
高い化学抵抗、低い吸湿性が要求されよう。
【００１２】補強充填材は多くの材料から作られ得る
が、多くの用途においてポリマー鞘の良好な熱伝導性が
要求される。かかる用途には、多くの形態のカーボンに
加え、酸化マグネシウム、窒化ボロンのようなセラミッ
ク粉末またはセラミック髭より成る充填材が知られてい
る。カーボン補強材は鞘、芯の誘電強度を低下させるの
で使用に注意を要する。本発明は、誘電強度を著しく失
うことなく、カーボンの高い充填レベル（少なくとも６
０％）を許容し、良好な熱伝導度と優れた機械的強度を
提供する技術を有する。
【００１３】本発明の一面に従えば上述したように、中
実芯がポリマー複合材で作られ、２個の組合わされる半
分に成形される。該半分は同じモールドから作られ、自
己整合特性を有し、製造コストを減少させている。
【００１４】完成芯は２個以上のピンのための穴を有す
る。芯は、電力リードピンを抵抗ワイヤーに溶接するた
め、穴を露出させている区画を有する。好適には、電力
リードピンの一つ露出点は、リードピンが加熱器自身か
ら突出する位置から遠い加熱器の他端の近くにある。他
の露出点は、リードピンが加熱器から突出する端部の近
傍にある。このことは、高電圧短絡を起こし勝ちなルー
プ（二重巻き）抵抗ワイヤーよりも望ましい一重巻き抵
抗ワイヤーの使用を可能にしている。
【００１５】芯の上にポリマー鞘が加えられる。鞘は大
抵芯と同じポリマー複合材から作られるが、特に高温用
途（＞３００゜Ｆ（１４０゜Ｃ））において違った熱膨
脹係数が望まれる場合には、複合材の正確な成分は違っ
ていてもよい。鞘の多くは圧送モールドまたは圧縮モー
ルドにより加えられる。しかし、高い誘電強度が要求さ
れる場合には、ポリマーの追加の薄い層が芯または鞘に
対して、浸潤、吹き付け、スクリーン印刷等を用いて加
えられる。
【００１６】上記した本発明の特徴、利点、目的を達成
する態様が詳細に理解されるように、上記要的された本
発明を、付図に示す実施例を参照して詳しく説明する。
【００１７】しかし、付図は本発明の典型的な実施例に
過ぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明
は同じ効果をもつ他の実施例をも包含するものであるこ
とに注意を要する。
【００１８】（発明の実施の形態） 本発明は、ポリマー複合材を用いた、好適には圧送モー
ルドまたは圧縮モールドされた電気加熱器に関する。従
来、ポリマー加熱器の製造には射出モールドが用いら
れ、これが、ポリマー内の充填材のレベルを制限し、最
も単純な用途以外にポリマー加熱器を商業的に適用する
ことを非常に妨げて来た。本発明は、熱流束と機械的強
度とが増大され得るため多くの用途に使用されよう。
【００１９】高い充填レベルを使用することはまた、ポ
リマー複合材の物理的特性の範囲を拡げ、これがまた、
加熱器の広範に変化する幾何学的形状を可能にする。よ
り強いだけでなく、より耐久性があり、より熱性能が高
く、従って、加熱器自身の特性が向上されたポリマー加
熱器が得られる。
【００２０】図１は、エックマンの米国特許５，５８
６，２１４に開示された従来型のポリマー加熱器を示
す。エックマン加熱器は、加熱器の鞘に複数個の孔２
と、芯の代わりに中空穴３を有する。これと対照的に、
本発明の好適実施例が円筒形ポリマー複合材加熱器１０
として図７に示されている。本好適実施例は、モールド
されたネジ１４と６角フランジ１６と（共に取り付けの
ため使用される）を備えた鞘１２を有する。取り付け部
材１４、１６の近くにおいて、加熱器１０の端部１８か
ら複数個の電力ピン２０が現れている。鞘１２と取り付
け部材１４、１６とはポリマーから成り、圧送モールド
または圧縮モールドにより成形されている。
【００２１】鞘１２の下に隠れて、図６に示す完成芯２
２がある。完成芯は電力ピン２０と、溶接点２６におい
て電力ピン２０に溶接された抵抗ワイヤー２４とを有
し、オプショナルには２個の芯区画２８に形成されてい
る（図２、３参照）。好適な芯区画２８は同じであり、
ほぼ筒形であり、両側の端部３０以外の位置においては
半円形断面を有している。
【００２２】図２〜図５は好適な芯区画２８を示す。各
芯区画は、その全長に延びる１個の長い長手方向溝３６
と、長い溝３６に平行に各端部３０から等しい距離延び
る２個の短い長手方向溝３８とを有している。溝は芯区
画２８（断面半円形）の平坦面４４に配置されている。
かくて、２個の同じ芯区画２８が平坦面４４を衝接させ
て一緒に置かれると、一つの芯区画２８の溝３６、３８
が他の芯区画の溝３６、３８と一致し、円筒の軸に平行
な複数個の穴を形成する。
【００２３】芯２２は自己整合特性を有し、芯区画２８
の一つの端部３０が一体にモールドされた１個または１
個以上のフック３２を有し、他の端部３０が同数のノッ
チ３４を有している。これにより、芯区画２８が単一の
モールドを用いて優れた費用効果を有して多量生産され
ることが可能である。また、ピンを単一芯に直接埋め込
みモールドすることにより芯を形成することも可能であ
る。これは芯をピン回りに正確にモールドすることを意
味し、複雑、緻密な捲線操作を減少させ、自動化に良好
に適応させている。
【００２４】芯区画２８が各フック３２とノッチ３４と
を用いて結合されると、ピン２０が溝３６、３８により
形成された穴内に挿入される。ついで、当業者に知られ
た材料で作られた抵抗ワイヤー２４が結合された芯区画
２８の回りに、延長ピンワイヤー（溝３８においてピン
２０にアクセスする）の近くの溶接ノッチ４２に始ま
り、延長ピンワイヤー（溝３６内のピン２０にアクセス
する）に遠い他の溶接ノッチ４０に終わるように巻き付
けられる。かくて、抵抗ワイヤー２４が芯２２のほぼ全
体を被覆する。抵抗ワイヤー２４を芯２２の回りに単一
撚線として巻付けることが好ましい。従来型の抵抗ワイ
ヤーは、射出モールドされるポリマー加熱器の形状制限
のため、電力ピンから遠い加熱器の端部近くのフックの
回りにループをなして反転する二重撚線として芯回りに
巻付けられねばならない。この従来型の形態は、加熱器
の寿命を短くし、または、即刻の破損や製品の返品を招
き兼ねない高電圧短絡の危険を増大させている。本発明
の単一撚線はかかる制限による被害を受けない。本発明
はまた、抵抗ワイヤーが、芯の外側にプリントされた抵
抗インクにより代替されることを可能にしている。これ
に使用される典型的インクは、ペンシルベニア、プルシ
アキング社、電気科学研究所から売り出されているサー
メット（ｃｅｒｍｅｔ）ポリマー抵抗シリーズである。
【００２５】圧送モールド、圧縮モールドはプラスチッ
ク業界には知られており、ここに参考として編入されて
いる“モールドされた熱硬化物質”にラルフ Ｅ．ライ
トにより開示されている。従来技術に使用された射出モ
ールドにおいては、圧縮スクリュウ．バレル（ｓｃｒｅ
ｗ−ａｎｄ−ｂａｒｒｅｌ）組立体が粉状素材をホッパ
ーから受け取り、該素材をスクリュウ．バレル剪断作用
に助けられた加熱器バンドにより溶解させている。スク
リュウの断続的往復、回転運動が素材のショット（ｓｈ
ｏｔ）をノズルを通しモールド自身の中に押し出してい
る。
【００２６】他方、圧送モールドにおいては、非圧縮ス
クリュウが熱硬化性素材混合物を加熱バンドを用いて予
め柔軟化する。ここで、スクリュウ作用は材料をホッパ
ーから縮小されていないバレル出口へと輸送する目的だ
けのために役立ち、出口においてショットが切断され自
動的に円筒形凹所へと輸送される。ついで、プランジャ
が大きい力（〜４０トン）を柔らかい材料に加え、圧
力、温度を大きく上昇させる。一方、粘度が劇的に降下
し、反応温度閾値が越えられ、材料はノズルを通りモー
ルド凹所へ押し出される。圧送（および圧縮）モールド
の他の利点は、高熱伝導微粒子の繊維による熱的架橋を
意味する一層効果的なパーキュレーション（ｐｅｒｃｕ
ｌａｔｉｏｎ）である。圧送（および圧縮）モールドの
さらに他の利点は、素材ポリマーに添加された埋蔵繊維
がモールド工程中その長さを、射出モールドの場合に比
較して一層良く維持することである。これは主に、射出
モールドが他の方法に比して、繊維に強い剪断作用を加
え、繊維を破断、損傷を与えるからである。さらに、マ
トリックス内の繊維が長ければそれだけ、パーキュレー
ションが有効になる。圧送モールドの１変形である液体
複合材モールド（樹脂圧送モールド）も本発明において
使用されよう。後者の“繊維に親しい（ｆｉｂｅｒ−ｆ
ｒｉｅｎｄｌｙ）”工程においては、モールド凹所は充
填材料を事前に装荷され、つぎに純粋のポリマーマトリ
ックスが該凹所に輸送される。
【００２７】成型可能なポリマーは一般に熱可塑性ポリ
マーが熱硬化性ポリマー（化学硬化性ポリマーとも称さ
れる）かに分類される。熱可塑性ポリマーは溶解可能で
あり、温度が降下すると固体状態に戻る。固体化過程に
おいて、ポリマー鎖が引き合って、調理直後の熱いスパ
ゲッティが乾燥のため取り出されたときのように、物理
的結合を達成する。理論的には、無限回の溶解／固体化
サイクルを材料に加えることが可能である。一般に、熱
可塑性材料は、ポリマー鎖の緩い構造のため耐衝撃性が
高く、同じ理由から湿気吸収度も高い。スパゲッティの
着想に戻れば、読者は、熱可塑性材料の機械的特性が高
温において劇的に劣化することを想像するのに困難は感
じないだろう。
【００２８】他方、熱硬化性材料は１回だけ固体化可能
であり、再び溶解することは不可能である。この奇妙な
現象は、化学反応固体化工程におけるポリマー鎖の間の
化学的横断リンクの創成により説明される。驚く程のこ
とではないが、熱硬化性素材材料は、モールド工程にお
いて反応温度閾値が意図的に越えられる適当なサイズの
化学反応成分から成っている。これら横断リンクはポリ
マー鎖が互いに対して運動することを制限し、熱可塑性
材料に比較して脆い特性を与えている。さらに同じ化学
的横断リンクが高温における機械的特性を維持してい
る。熱硬化性材料の他の利点は、熱可塑性材料に比較し
て一般に再び湿らされ易いことである。言わば、熱硬化
性材料が完全にキュァされる前に、他の熱硬化性ポリマ
ーがその上にモールドされ、これら２層の間の結合は、
化学的横断リンクが層境界を横切って形成されるから、
強く、また、より透過困難であるということである。
【００２９】ライトが開示したように、多くの熱硬化性
プラスチックは高粘度のため射出モールドには不適であ
る。射出モールドはまた、ポリマー複合材に含まれる補
強材の量を、約４０重量％以下に制限する。熱硬化性材
料の場合、４０重量％を大きく越える充填レベルは、射
出モールドに使用するには粘度が大き過ぎるプラスチッ
クを形成する（熱可塑性材料は４０重量％を大きく越え
る充填レベルで構造一体性を失い始める）。さらに、４
０重量％を大きく下回る充填レベルは、多くのプラスチ
ックにおいて、圧送モールドに対し十分な粘度を有しな
い複合材を生成することもまた逆に真実である。本発明
の発明者は、熱硬化性ポリマー複合材内の充填レベルが
４０重量％を越えない限り、熱物理的特性が劇的に改良
されることはないことを発見した。発明者はまた、熱硬
化性材料は熱可塑性材料に比較して一般に、加熱器のた
めのより良い熱物理的特性を、特に、充填レベルが５０
重量％を越えた場合には、高温における非常に優れた耐
衝撃性と機械特性の維持と提供することも発見した。高
い充填レベルをもつ熱硬化性プラスチックは一般に、射
出モールドには適していないから、本発明は圧送モール
ドまたは圧縮モールドを使用している。
【００３０】熱硬化性材料はまた熱可塑性材料に比較し
て、より高い充填レベルを受容することが出来る。前述
したように、熱可塑性ポリマーは、４０重量％を越えて
充填された場合、構造的一体性を失う。他方、熱硬化性
材料は９０重量％の充填レベルを受容することが出来
る。
【００３１】本発明はまた、高性能の補強材を使用する
ことにより、より良好な加熱器を創成している。特定の
補強充填材は、従来型のポリマー加熱器に使用された充
填材よりも良好な熱伝導性を有する。エックマンは、グ
ラファイトや他の金属粉のような僅かに熱伝導性をもつ
材料の使用を教示しているが、加熱器の誘電強度の消失
の理由から、かかる充填材を過度に使用しないように特
に警告している。この制限は、抵抗ワイヤー２４と外側
鞘１２との間に中間誘電層（図示せず）を配置すること
により解消される。誘電層は、加熱器の他の部分に似て
いるが補強充填材を含まないポリマーから作られてい
る。電気科学研究所から知られている誘電インクはこの
目的に良く適している。これは、外側鞘１２の誘電強度
に関する検討を不要にしている。加熱器の効率と熱伝導
性を最大にするため、中間誘電層は非常に薄く、厚さ約
１００ミクロンであるべきだが、しかし、本発明のため
には、１ｍｍまでの厚さが適当であろう。これは、外側
鞘１２をモールドする前に、浸潤、吹き付け、スクリー
ンプリント等の操作により芯区画に施工されよう。
【００３２】熱伝導度を増加させる他の方法は、補強充
填材としてカーボン繊維を使用することである。カーボ
ン繊維は加熱器の熱物理特性を顕著に改良するが、それ
は、熱エネルギーを横方向ではなく、むしろ長手方向に
伝導する。しかし、繊維はモールド中にロッグ（ｌｏ
ｇ）のような挙動を行い、自身をモールドの流れの方向
に一致させるので、繊維の自然な傾向として最後には加
熱器表面に平行（熱流束に垂直）になる。繊維の所望の
方向付けは、製造時に、モールド流れに電場を加えるこ
とにより得られよう。電力ピン２０が１個の電極として
働き、モールド自身が他の電極として働くだろう。
【００３３】他の望ましい充填材は、酸化マグネシウム
（Ｍｇ０）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ボロン
（ＢＮ）である。本願発明者は、計測量が全てＮａｔｉ
ｏｎａｌ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ
（ ＮＢＳ ）に直接従って追跡可能であるレーザー閃
光方法（ｌａｓｅｒ ｆｌａｓｈ ｍｅｔｈｏｄ）を用
いて、かかる充填材が、２．０Ｗ／（ｍ*ｋ）を越え、
５．０Ｗ／（ｍ*ｋ）に近い熱伝導度を呈することを発
見した。他方、エックマン特許に開示されたような従来
型ポリマー加熱器が同じ基準を使用して１．０Ｗ／（ｍ
*Ｋ）を顕著に越えることは全くありそうにない。
【００３４】複合材のための望ましいポリマー基は、ア
リル基、アミノ基、エポクシド基、フェノール基、シリ
コン基、および熱硬化性ポリエステル等である。特定の
加熱器に対する望ましい補強充填材が選択され、圧送
（または圧縮）モールドの前に基礎ポリマーに加えられ
る。
【００３５】中実芯２２を高温で使用するには、鞘材料
の熱膨脹係数（ＣＴＥ）を芯材料のそれからオフセット
させることが必要であろう。これは、芯材料が当然鞘材
料よりも高温になるという事実に困る。鞘材料のＣＴＥ
は、特定の適用温度と芯材料のＣＴＥとに整合（特定の
範囲内に納まる）する必要がある。材料のＣＴＥは充填
レベルを制御することにより調整されよう。例えば、芯
内の充填レベルを高くすれば、膨脹不整合を相殺するこ
とが出来よう。不整合を克服するため芯のＣＴＥを変化
させる他の方法は、鞘材料に使用される補強充填材より
も低いＣＴＥを有する補強充填材を芯内に使用すること
である。
【００３６】本発明に使用される材料の改良された熱物
理特性は、中実芯の使用と組み合わされて、従来技術に
おけるよりも非常に高い温度と熱流束レベルに加熱器が
耐えることを可能にしている。熱可塑性ポリマーを使用
する従来技術は１８０゜Ｆ（８２゜Ｃ）を多く越えて加
熱されることは出来ない。本発明の加熱器のプロトタイ
プは４００゜Ｆ（２０４゜Ｃ）（芯温度４７０゜Ｆ（２
４３゜Ｃ））において計測されており、正しい充填材と
充填レベルが選択されれば、７５０゜Ｆ（３９９゜Ｃ）
の温度が可能であろうと考えられる。本発明のプロトタ
イプは、自然対流空気において６Ｗ／平方インチ（３９
Ｗ／平方センチメータ）、強制対流空気において３０Ｗ
／平方インチ（１９４Ｗ／平方センチメータ）の熱流束
レベルを処理して来た。
【００３７】本発明に適した熱硬化性複合材の一つが、
オハイオ州、クリーブランドのクヤホガ（Ｃｕｙａｈｏ
ｇａ）プラスチックからＡＢ１０００Ｆとして市販され
ている。モールドされた後、加熱器は、有機物は７５０
゜Ｆ（３９９゜Ｃ）で焼失するが物理的一体性を失うこ
となく、１０００゜Ｆ（５３８゜Ｃ）までの連続運転に
耐えることが出来る。
【００３８】本発明の他の利点は、広く変化する幾何学
形状に対して使用可能なことである。用途が違えば、加
熱器の形状も違った方が良い。例えば、垂直方向に置か
れた場合には、平坦な加熱器の方が円筒形の加熱器より
も良好な対流熱伝達が得られる。好適な形状は特定の用
途に依存する。本発明はこの形状柔軟性を許容してい
る。例えば、図８、９は本発明の平坦な形状の実施例を
示している。
【００３９】平坦形加熱器１００は、円筒形加熱器１０
と同じ取り付け部材１１４、１１６を有する。鞘１１２
は同じ材料である。しかし、芯１２２は、ヘアピン旋回
を形成するように近接して位置する２個の９０゜屈曲部
１４６を有する平坦形状に圧送または圧縮モールドされ
ている。同じタイプの抵抗ワイヤー１２４が使用され、
溶接点１２６において電力ピン１２０に結合されてい
る。電力ピン１２０は完成した加熱器から端部１１８を
通り突出している。
【００４０】本発明の他の利点は、熱電対のような温度
センサを芯内の所望の位置にモールドし得ることであ
る。従来技術のものでは、サーミスターが加熱器の端部
（取り付け位置近傍）に位置されている。これは、“低
温領域”である。従って、読み取られた温度は加熱器の
真の温度を示しておらず、ポリマーマトリックスの一般
に低い熱伝導度を勘案して処理される。熱電対を芯内の
“高温領域”に置くことにより、実際の正確な温度が好
適に読み取られる。
【００４１】以上、本発明の好適実施例について述べた
が、他の実施例も、本発明の趣旨から逸脱することなく
考えられよう。本発明の範囲は添付した特許請求の範囲
により決められる。 ［図面の簡単な説明］
【図１】米国特許５，５８６，２１４に開示されたエッ
クマンの従来型ポリマー加熱器の等角投影図、
【図２】本発明の加熱器に使用される半円形のモールド
ポリマー複合材芯の底面図、
【図３】図２の半円筒形芯の前面図、
【図４】図２の半円筒形芯の右側面図、
【図５】図２の半円筒形芯の左側面図、
【図６】抵抗ワイヤーが巻き付けられ、電力ピンが埋め
込まれたモールドポリマー複合材円筒形芯の等角投影
図、
【図７】本発明のモールドポリマー複合材加熱器のカー
トリッジ加熱器実施例の等角投影図、
【図８】抵抗ワイヤーが巻き付けられ、電力ピンが埋め
込まれたモールドポリマー複合材の曲げられた平坦形芯
の等角投影図、
【図９】本発明のモールドポリマー複合材加熱器の平坦
要素埋蔵加熱器の実施例の等角投影図、である。
【符号の説明】
１０ ポリマー複合材加熱器 １２，１１２ 鞘 ２０ 電力ピン ２２，１２２ 芯 ２４，１２４ 抵抗ワイヤー ２８ 芯区画 １００ 平坦形加熱器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−112392（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−29086（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭57−58715（ＪＰ，Ｙ２) 特表 平10−512089（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 3/78 H05B 3/18 H05B 3/48 H05B 3/56

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モールドポリマー複合材加熱器にして、 ポリマー複合材芯（２２）と、 前記芯（２２）の回りに配置され、電流を受け取る２個
    の端子（２０）を有する電気伝導性加熱要素（２４）
    と、および 前記加熱要素（２４）を取り囲み、少なくとも２０ワッ
    ト／平方センチメータの連続熱流束に耐えるように、５
    ０重量％以上の熱伝導充填材を含むポリマー複合材から
    成る鞘（１２）と、を有する加熱器。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のモールドポリマー複合
    材加熱器において、前記鞘のポリマー複合材が６０重量
    ％以上の熱伝導充填材を含有することを特徴とする加熱
    器。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のモールドポリマー複合
    材加熱器において、前記熱伝導充填材が、酸化マグネシ
    ウム、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ボロ
    ンの群から選択されたセラミックであることを特徴とす
    る加熱器。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載のモールドポリマー複合
    材加熱器において、前記電気伝導性充填材がカーボン繊
    維であることを特徴とする加熱器。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のモールドポリマー複合
    材加熱器において、前記カーボン繊維が主に芯の軸に平
    行に向けられていることを特徴とする加熱器。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載のモールドポリマー複合
    材加熱器において、前記カーボン繊維が主に芯の軸に垂
    直に向けられていることを特徴とする加熱器。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載のモールドポリマー複合
    材加熱器において、さらに、前記加熱要素と鞘との間に
    配置された厚さ１ｍｍ以下の誘電層を有することを特徴
    とする加熱器。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載のモールドポリマー複合
    材加熱器において、前記誘電層が厚さ１００ミクロン以
    下であることを特徴とする加熱器。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載のモールドポリマー複合
    材加熱器において、前記芯が中実であることを特徴とす
    る加熱器。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載のモールドポリマー複
    合材加熱器において、前記芯と鞘とのポリマー複合材が
    圧送モールド可能であることを特徴とする加熱器。
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