JP4135840B2 - リード線一体型ヒータ横巻線の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱に寄与しないリード線部が長手方向に所定の間隔で一体に形成されたリード線一体型ヒータ横巻線を優れた生産性をもって連続的に製造することの可能な製造方法と製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種機器の保温用ヒータ、加熱用ヒータ、凍結防止用ヒータなどとして様々な構成のコード状ヒータが提案されているが、例えば、特開平９−２６００４０号公報には、ヒータ巻芯と、該ヒータ巻芯上に螺旋状に巻装された抵抗線の間に、金属箔等からなる良導電体を所定の間隔で縦添えすることによってリード線部を備えたヒータ横巻線を形成し、その周上に絶縁被覆を施した構成のコード状ヒータが開示されている。
【０００３】
このコード状ヒータは、コード状ヒータの内部にリード線部が設けられた構造であるため、コード状ヒータとリード線とを別途、接続端子等を使用して接続する必要が無くなるとともに、該接続部への絶縁処理加工（防水処理加工）なども不要にすることができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このコード状ヒータにおいては、絶縁被覆を施す前のヒータ横巻線の製造段階において以下に示すような問題点があった。つまり、このコード状ヒータにおけるヒータ横巻線の製造は、まず初めに、ヒータ巻芯の外周に金属箔からなる良導電体を所定の間隔で縦添えしてリード線部を形成しておき、その後、それらの周上に抵抗線を巻装するものであるため、通常のヒータ横巻線を製造する場合に比べて製造工程が一工程余分にかかってしまうとともに、良導電体をヒータ巻芯上の所定の位置に固定するための手段が必要になってしまう。固定手段に関して上記の公報では何も触れられていないが、例えば、接着剤付の金属箔を良導電体として使用したり、端子部材を使用して良導電体を固定しておくことなどが考えられる。
【０００５】
しかしながら、固定手段として接着剤を使用する場合には、コード状ヒータの使用用途が接着剤の耐熱性の範囲内に限られてしまうとともに、接着剤の種類によっては、コード状ヒータの発熱による影響を受けて発熱特性に悪影響を及ぼしてしまうという恐れもある。
【０００６】
又、固定手段として端子部材を使用する場合には、リード線部の数だけ端子部材が必要になるため部品点数が増加してしまうとともに、その固定加工にも多大な労力が必要になることから作業効率が非常に悪く生産性が著しく低下してしまうという問題がある。このような部品点数の増加や、それに伴う生産性の低下といった問題は、上述した製造工程の増加といった問題とも相俟ってコード状ヒータの製造コストを大幅に上昇させる要因となってしまう。更に、端子部材を使用した場合には、その部分の外径が他の部分に比べて太くなってしまうことから、ヒータ横巻線の周上に絶縁被覆を施す際の障害になるとともに、絶縁被覆を施した後のコード状ヒータの表面に凹凸が発生してしまい外観上好ましくないという問題もある。
【０００７】
本発明者らは、このような点に基づいて種々検討を重ねた結果、ヒータ横巻線の製造段階において、中心張力体上に横巻線を巻装する際、その巻き口に電気良導体を供給して中心張力体と横巻線との間に巻き込ませながら横巻きすれば、接着剤、端子部材等の特別な固定手段を要することなく一工程のみで所望とする位置に確実にリード線部を形成することができ、それによって従来のリード線一体型コード状ヒータが抱えていた問題点を解決することができることを見い出し、本発明に至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によるリード線一体型ヒータ横巻線の製造方法は、中心張力体と、該中心張力体の周上に螺旋状に巻装された横巻線との間に、中心張力体上に巻装された電気良導体からなるリード線部が所定の間隔で形成されてなるリード線一体型ヒータ横巻線の製造方法であって、所定の速度で長手方向を軸に回転しながら巻き取られる中心張力体の周上に、所定の速度で供給される横巻線を所定のピッチで螺旋状に巻装しながら同時に、前記横巻線の巻き口に電気良導体を所定の速度で供給して中心張力体と横巻線とで挟み込むようにして巻き込ませ、中心張力体の回転を利用して中心張力体上に横巻したことを特徴とするものである。
【０００９】
又、本発明によるリード線一体型ヒータ横巻線の製造装置は、中心張力体と、該中心張力体の周上に螺旋状に巻装された横巻線との間に、中心張力体上に巻装された電気良導体からなるリード線部が所定の間隔で形成されてなるリード線一体型ヒータ横巻線を製造するための製造装置であって、該製造装置は、中心張力体を該中心張力体の給線部と巻き取り部の間で長手方向を軸に回転させる機構と、横巻線の給線部と、電気良導体の給線部と、横巻線を回転している中心張力体に導くガイドと、電気良導体を回転している中心張力体に導くガイドとを必要最低限の機構として備えているとともに、前記電気良導体を中心張力体に導くガイドが該電気良導体を横巻線の巻き口に導くように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
中心張力体としては、例えば、ガラス繊維糸、アルミナ繊維糸、ポリエステル繊維糸、芳香族ポリアミド繊維糸、全芳香族ポリエステル糸等の繊維糸、若しくは、これらの繊維糸の周上にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体被覆が設けられたものなどが挙げられる。
【００１１】
中心張力体上に巻装される横巻線としては、例えば、ニッケル線、ニッケルクロム合金線、鉄クロム合金線、銅ニッケル合金線、ステンレス線等の従来公知の金属抵抗線の単線、撚り線、引き揃え線などが挙げられる。又、その形状としては、丸線の他、リボン線などが挙げられる。
【００１２】
中心張力体と横巻線との間に配設される電気良導体としては、一般に電線などで用いられる銅、アルミ等の金属材料が挙げられ、又、その形状としても線状、リボン状（テープ状）、箔状のもの、更には、これらの金属材料を絶縁フィルム上に貼り合わせたり蒸着したりしたものなど各種の形状が挙げられる。これらの内のいずれのものを用いても良いが、本発明においては、この電気良導体を中心張力体上に巻装することから、好ましくは、中心張力体上に巻装した際に自身の弾性で巻きほぐれないものが望ましい。
【００１３】
本発明では、上記の構成材料を使用して以下のような方法によって発熱に寄与しないリード線部が長手方向に所定の間隔で一体に形成されたリード線一体型のヒータ横巻線を製造している。つまり、所定の速度で回転しながら巻き取られる中心張力体の周上に、所定の速度で供給される横巻線を所定のピッチで螺旋状に巻装しながら同時に、横巻線の巻き口に電気良導体を所定の速度で供給して中心張力体と横巻線とで挟み込むようにして巻き込ませ、中心張力体の回転によって中心張力体上に巻装している。
【００１４】
このような製造方法を具体化するための製造装置は、中心張力体を該中心張力体の給線部と巻き取り部の間で回転させる機構と、横巻線の給線部と、電気良導体の給線部と、横巻線を回転している中心張力体に導くガイドと、電気良導体を回転している中心張力体に導くガイドとを必要最低限の機構として備えているとともに、前記電気良導体を中心張力体に導くためのガイドが電気良導体を横巻線の巻き口に導くように構成されている。
【００１５】
ヒータ横巻線の製造装置としては、中心張力体の周上に抵抗線や金属箔などを巻装させる構成のものが従来公知であるが、中心張力体上に抵抗線を巻装させながら、同時に金属箔を巻き込ませるようにして巻装させるような機構を備えたものは存在していない。
【００１６】
本発明では、このような製造方法と製造装置を採用することによって、従来必要とされていたような、電気良導体を固定するための手段（例えば、接着剤、端子部材等）が不要になり、リード線部を形成する工程と横巻線を巻装する工程とを一工程にすることが可能になった。
【００１７】
尚、中心張力体上に電気良導体を巻装する場合には、電気良導体によって中心張力体の表面が覆い隠されるように隙間なく巻装することが好ましい。こうすることによって、抵抗材料と電気良導体とをリード線部の全長にわたって良好に接触させることができるため、リード線部において、電流が抵抗材料側に流れることがなく無用な発熱が生じることがない。又、電気良導体を中心張力体上に隙間なく巻装すれば、例えば、実使用に際して該リード線部に接続端子を接続する場合など、使用する端子の形状や圧着する位置に拘わらず、接続端子と電気良導体とは中心張力体の周方向の全周にわたって良好に接触することになるため、該接続部においても無用な発熱が生じることがない。
【００１８】
上記のようにして得られるヒータ横巻線の周上には、使用条件に応じて適宜に絶縁被覆が施される。絶縁被覆材料としては、例えば、シリコーンゴム、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、フッ素ゴム、フッ素樹脂、ウレタン樹脂等の有機高分子材料を主体とした電気絶縁組成物や、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ・シリカ繊維等の繊維材料などが挙げられる。絶縁被覆材料として電気絶縁組成物を用いた場合は、押出加工などによって形成することが考えられ、又、絶縁被覆材料の種類によっては適宜に架橋処理が施される。絶縁被覆材料として繊維材料用いた場合は、編組又は横巻きによって形成することが考えられる。これらは、単層に形成しても良いし、ニ層以上の多層に形成しても良い。尚、絶縁被覆と抵抗線の間に公知のセパレータを介在させても良い。当該出願人が特願平８−３５２２３６号にて提案した不織布セパレータなどは特に好適であり、端末加工時のストリップ作業性を大幅に向上させることができる。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。本実施例では、中心張力体を該中心張力体の給線部と巻き取り部の間で回転させる機構と、横巻線の給線部と、電気良導体の給線部と、横巻線を回転している中心張力体に導くガイドと、電気良導体を横巻線の巻き口に導くガイドとから構成された製造装置を採用して、以下のような手順でリード線一体型ヒータ横巻線を製造した。
【００２０】
実施例１
まず、所定の速度で回転しながら下方向に巻き取られる外径０．７ｍｍのガラス繊維組紐からなる中心張力体の周上に、横巻線として外径０．１３ｍｍの銅ニッケル合金線をピッチ１．１ｍｍで螺旋状に横巻きすると同時に前記横巻線の巻き口に、電気良導体として厚さ０．０２５ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ３００ｍｍの銅箔を所定の速度で供給して前記中心張力体と前記横巻線とで挟み込むようにして巻き込ませ、中心張力体の回転により中心張力体上に１／４ラップ巻きで横巻きしてリード線部を形成した。このとき、前記電気良導体は、横巻線の巻き口に間欠的に供給し、所定の間隔でリード線部が形成されるようにした。更に、電気良導体の巻きが均一になるよう横巻線とは異なる巻ピッチで横巻きするために、電気良導体が中心張力体と横巻線との間に挟み込まれるのと同時に上方向（中心張力体の供線方向）に電気良導体の巻き込み位置を移動させながら横巻きし、電気良導体の巻きピッチが一定となるようにした。
【００２１】
次いで、上記のようにして得られたヒータ横巻線の外周に、絶縁被覆としてシリコーンゴムを押出被覆した後、公知の方法で架橋して仕上外径２．６ｍｍのコード状ヒータを得た。
【００２２】
実施例２
まず、所定の速度で回転しながら下方向に巻き取られる外径０．７ｍｍのガラス繊維組紐からなる中心張力体の周上に、横巻線として外径０．１３ｍｍの銅ニッケル合金線をピッチ１．１ｍｍで螺旋状に横巻きすると同時に前記横巻線の巻き口に、電気良導体として厚さ０．０４ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミ箔を所定の速度で供給して前記中心張力体と前記横巻線とで挟み込むようにして巻き込ませ、中心張力体の回転により中心張力体上に１／４ラップ巻きで横巻きしてリード線部を形成した。このとき、前記電気良導体は、横巻線の巻き口に間欠的に供給し、所定の間隔でリード線部が形成されるようにした。更に、電気良導体の巻きが均一になるよう横巻線とは異なる巻ピッチで横巻きするために、電気良導体が中心張力体と横巻線との間に挟み込まれるのと同時に上方向（中心張力体の供線方向）に電気良導体の巻き込み位置を移動させながら横巻きし、電気良導体の巻きピッチが一定となるようにした。
【００２３】
次いで、上記のようにして得られたヒータ横巻線の外周に、絶縁被覆としてシリコーンゴムを押出被覆した後、公知の方法で架橋して仕上外径２．６ｍｍのコード状ヒータを得た。
【００２４】
尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。まず、上記の実施例では、リード線部を構成する電気良導体として銅箔とアルミ箔を用いたが、軟銅線等の金属細線を用いても良いし、それらを併用して中心張力体上に横巻きしても良い。又、上記の実施例では、中心張力体として絶縁材料を用いたが、抵抗材料を用いても良く、この場合には中心張力体上に巻装する横巻線を絶縁材料に変更することも考えられる。又、上記の実施例では、横巻線を巻装した後、直接絶縁被覆を施したが、セパレータ等を介在させても良い。勿論、絶縁被覆は必要に応じて施すものであるので、用途によっては省略することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の製造方法と製造装置によれば、リード線一体型のヒータ横巻線を製造するにあたって、従来必要とされていたような電気良導体を固定するための手段が不要になり、リード線部を形成する工程と横巻線を巻装する工程とを一工程にすることが可能になった。従って、従来提案されていたリード線一体型コード状ヒータの抱えていた使用用途の制限や発熱特性の劣化などといった問題点を解決することができるとともに、部品点数及び製造工程数の削減により製造コストを大幅に低減することができるようになった。

Claims (4)

1. 中心張力体と、該中心張力体の周上に螺旋状に巻装された横巻線との間に、中心張力体上に巻装された電気良導体からなるリード線部が所定の間隔で形成されてなるリード線一体型ヒータ横巻線の製造方法であって、所定の速度で長手方向を軸に回転しながら巻き取られる中心張力体の周上に、所定の速度で供給される横巻線を所定のピッチで螺旋状に巻装しながら同時に、前記横巻線の巻き口に電気良導体を所定の速度で供給して中心張力体と横巻線とで挟み込むようにして巻き込ませ、中心張力体の回転を利用して中心張力体上に横巻したことを特徴とするリード線一体型ヒータ横巻線の製造方法。
2. 上記電気良導体として、中心張力体上に横巻した際に自身の弾性で巻きほぐれないものを使用することを特徴とする請求項１記載のリード線一体型ヒータ横巻線の製造方法。
3. 中心張力体と、該中心張力体の周上に螺旋状に巻装された横巻線との間に、中心張力体上に巻装された電気良導体からなるリード線部が所定の間隔で形成されてなるリード線一体型ヒータ横巻線を製造するための製造装置であって、該製造装置は、中心張力体を該中心張力体の給線部と巻き取り部の間で長手方向を軸に回転させる機構と、横巻線の給線部と、電気良導体の給線部と、横巻線を回転している中心張力体に導くガイドと、電気良導体を回転している中心張力体に導くガイドとを必要最低限の機構として備えているとともに、前記電気良導体を中心張力体に導くガイドが該電気良導体を横巻線の巻き口に導くように構成されていることを特徴とするリード線一体型ヒータ横巻線の製造装置。
4. 上記電気良導体として、中心張力体上に横巻した際に自身の弾性で巻きほぐれないものを供給することを特徴とする請求項３記載のリード線一体型ヒータ横巻線の製造装置。