JP4307209B2 - Heater with temperature measuring element - Google Patents
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Description
本発明は、発熱温度を測定する熱電対等の測温素子を備えたヒータに関し、特に発熱体を金属製の外被管の中に収納し、この外被管と発熱体とを、外被管の中に充填した無機絶縁材により互いに絶縁したヒータ本体と、このヒータ本体の温度を測定する測温素子を備えた測温素子を有するヒータに関する。 The present invention relates to a heater provided with a temperature measuring element such as a thermocouple for measuring a heat generation temperature, and in particular, a heating element is accommodated in a metal outer tube, and the outer tube and the heat generating member are connected to the outer tube. The present invention relates to a heater having a temperature measuring element including a heater main body insulated from each other by an inorganic insulating material filled therein and a temperature measuring element for measuring the temperature of the heater main body.
図4に外被管を有する無機絶縁構造のヒータ本体の例を示す。このようなヒータ本体101は、線状またはコイル状等の発熱体103をステンレス管等の外被管104の中に収納し、外被管104の中に充填した粉末状のマグネシアなどの無機絶縁材105により発熱体103と外被管104とを絶縁したものである。ヒータ本体101の端部は耐熱絶縁性部材からなる封止材112で気密封止され、発熱体103の端部に設けた電源端子107がこれを気密に貫通して取り付けられている。発熱体103は、この端子107を介して発熱体103が電源的に接続される。図4のヒータ本体101は、その両端に端子107を設けた構造のものである。図4では、ヒータ本体101の一方の端部のみを示しているが、ヒータ本体101の他方の端部も同様の構造となっている。
FIG. 4 shows an example of a heater body having an inorganic insulating structure having a jacket tube. Such a
このようなヒータ本体101には、その温度を測定するために、熱電対等の測温素子102が取り付けられる。例えば、図4に示すように、ヒータ本体101の外被管104に測温素子102として、その測温点がある先端部を固着する。固着手段は、溶接やロウ付け等による。
To such a heater
しかしながら、このようにヒータ本体101の外被管104の表面に測温素子102を取り付けたものは、ヒータ本体101の外被管104の表面温度を測定出来るが、発熱体103の温度を正確に測定することは困難である。しかも、測温素子102は外被管104の外部の温度の影響、いわゆる外乱の影響を受けやすく、この点でも正確な温度測定は期待できない。
However, when the
また、溶接やロウ付け等の手段で測温素子102をヒータ本体101の外被管104に確実に密着、固定することは難しく、測温素子102の外被管104に対する密着度合いのバラツキにより温度測定値にばらつきが生じる。
さらに、測温素子102がヒータ本体101の外被管104に取り付けられているため、この測温素子102を介してヒータ本体101の温度が放熱される。このため、外被管104の測温素子102を取り付けた部分は、局部的に温度が低下し、正確な外被管104の温度を示さない。これは、ヒータが細い程顕著な問題となる。
Further, it is difficult to securely attach and fix the
Further, since the
図5は、外被管204を有する無機絶縁構造のヒータ本体201に測温素子202を取り付けたものの他の例を示す。この図5に示したヒータ本体201は、その一端側に発熱体203の両端の端子を引き出した例である。すなわち、外被管204の中で折り返す形で線状の発熱体203を収納し、さらに外被管204の中に粉末状のマグネシア等の無機絶縁材205を充填し、この無機絶縁材205で外被管204とその中の発熱体203を絶縁している。外被管204の端部は、耐熱絶縁性部材からなる封止材212により気密に封止されると共に、発熱体203の両端に設けた端子211、211が前記封止材212を気密に貫通している。
FIG. 5 shows another example in which a temperature measuring
この図5に示した無機絶縁構造を有するヒータ本体201の例では、前記発熱体203と共に外被管204の中に測温素子202としての熱電対が収納され、外被管204の中に充填された無機絶縁材205により外被管204、発熱体203及び測温素子202が互いに絶縁されている。測温素子202の両端に設けた端子210、210は、前記封止材212を気密に貫通して外被管204の端部から引き出されている。
In the example of the
しかしながら、このような無機絶縁構造を有するヒータ本体201では、発熱体203と測温素子202とを有する多芯のケーブルとなり、また外被管201の端部に複数の端子を配置しているため、細径のヒータ本体が製作しにくい。また、測温素子202が裸素線の状態で発熱体202と共に外被管の中に挿入されるため、ヒータ本体の製作時に、測温素子202の接合点等において断線しやすい。
本発明では、このような従来の測温素子を有するヒータにおける課題に鑑み、測温素子でヒータ本体の温度を正確に測定出来るようにすると共に、小型化が可能で製作の容易な測温素子を有するヒータを提供することを目的とする。 In the present invention, in view of the problems in the heater having such a conventional temperature measuring element, the temperature measuring element enables the temperature of the heater body to be accurately measured by the temperature measuring element, and can be miniaturized and easily manufactured. It aims at providing the heater which has.
本発明では、前記の目的を達成するため、測温素線13、13の先端の測温点14を金属製の外被管6の中に収納した測温素子2を使用し、その測温点14を前記ヒータ本体1の外被管4の中の無機絶縁材5の中に配置し、正確な温度の測定と、測温素子2の断線等の課題を解消した。さらに、測温素子2の金属製の外被を端子として兼用し、構成部材の簡素化を図った。
In the present invention, in order to achieve the above object, the
すなわち、本発明による測温素子を有するヒータは、ヒータ本体1の発熱体3を直線状とし、測温素子2を測温素線13、13の先端の測温点14を金属製の外被管6の中に収納すると共に、その測温点14を前記ヒータ本体1の発熱体3の近傍に配置したものである。
このような本発明による測温素子を有するヒータでは、測温素子2の測温点14がヒータ本体1の外被管4の中の無機絶縁材5の中に配置されているため、ヒータ本体1の温度を直接計測することが出来る。さらに、測温素子2が測温素線13、13の先端の測温点14を金属製の外被管6の中に収納した状態でその測温点14が前記ヒータ本体1の発熱体3の近傍に配置されているため、ヒータ製作時の測温素線13、13の断線、特にその先端の測温点14での断線等が起こり難く、容易に製作することが出来る。
That is, in the heater having the temperature measuring element according to the present invention, the
In the heater having such a temperature measuring element according to the present invention, the
また、測温素子2の外被管6はヒータ本体1の外被管4の端部を封止した端部封止材12を貫通する構造とし、ヒータ本体1の外被管4の内部で測温素子外被管6に発熱体3を接続することにより、この測温素子2の外被管6をヒータ本体1の電源端子として使用する。これにより、使用部材を削減することが出来る。特に、ヒータ本体1の端部における端子類の引出が簡素化されるので、小形のヒータ本体1を製造しやすくなる。
In addition, the
このように、本発明による測温素子を有するヒータでは、測温素子2の測温点14が直線状のヒータ本体1の発熱体3の近傍に配置されていることにより、ヒータ本体1の温度を正確に測定することが出来る。さらに、製作時の測温素線13、13の断線、特にその先端の測温点14での断線等が起こり難く、容易に製作することが出来る。ヒータ本体1の端部における端子類の引出が簡素化され、ヒータ本体1を簡素化することが出来るので、小形のヒータ本体1が製造しやすくなる。
また、測温素子2の外被管6をヒータ本体1の電源端子として使用することにより、ヒータ本体1の端部における端子類の簡素化、ヒータ本体1の小形化が可能となる。
As described above, in the heater having the temperature measuring element according to the present invention, the
Further, by using the
本発明では、測温素線13、13の先端の測温点14を金属製の外被管6の中に収納した測温素子2を使用し、その測温点14を前記ヒータ本体1の外被管4の中の無機絶縁材5の中に配置することにより、その目的を達成したものである。
以下、このような本発明の実施例について、図面を参照しながら具体例を挙げて詳細に説明する。
In the present invention, the
Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with specific examples with reference to the drawings.
図1は、本発明による測温素子を有するヒータの一実施例を示す図であり、ヒータの一方の端部において、測温素子2を除いて断面して示している。図2はその要部拡大断面図である。この測温素子を有するヒータの例は、その両端に電源端子を設ける構造のもので、その両端は基本的に同じ構造を有している。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a heater having a temperature measuring element according to the present invention, and shows a cross section excluding the
ヒータ本体1は、ステンレス管等からなる外被管4の中に線状の発熱体3を収納し、外被管4の中に充填した粉末状のマグネシア等の無機絶縁材5により発熱体3と外被管4とを絶縁したものである。さらに、外被管4の端部は、耐熱絶縁性部材からなる封止材12により封止されている。図1と図2に示したヒータ本体1では、ニッケル−クロム合金線やタングステン線等の高融点導体からなる直線状の発熱体3が使用されている。
The
図1に示すように、測温素子2の端部には、アダプタ7が設けられる。このアダプタ7を介して前記測温素子2の一対の測温素線13、13(図2参照)が補償導線等の接続ケーブル8と接続される。このアダプタ7は、ステンレス管等からなる外被管16を有する。接続ケーブル8の測定機器と接続する側の端部からは、リード線9、9が導出され、これらのリード線9、9がコネクタ端子10、10等により測定機器に接続される。
As shown in FIG. 1, an adapter 7 is provided at the end of the
図で例示した測温素子2は、熱電対であり、例えばアルメル−クロメル線等の一対の測温素線13、13の先端を測温点14として接合したものである。これら測温素線13、13をステンレス管等の外被管6の中に収納している。この外被管6の先端は閉じられており、測温点14はその先端近くに配置されている。さらに、この外被管6の中には、粉末状のマグネシア等の無機絶縁材17が充填され、この無機絶縁材17により、測温素線13、13と外被管6とが互いに絶縁されている。
The
この測温素子2の外被管6は、先端側の細い部分とアダプタ7側の太い部分との二段形状となっている。この測温素子2の外被管6の太い部分がヒータ本体1の外被管4の端部を封止した封止材12を気密に貫通し、ヒータ本体1の外被管4の外に導出されている。この測温素子2のヒータ本体1から導出された端部に前述のアダプタ7が設けられる。
ヒータ本体1の外被管4の内部では、測温素子2の外被管6の太い部分に発熱体3の端部がロー付けや溶接等の手段で固着され、接続されている。これにより、ヒータ本体1の発熱体3と測温素子2の外被管6とは電気的に導通される。
The
Inside the outer tube 4 of the
この測温素子外被管6は、ヒータ本体1の端子として使用される。例えば、図1と図2に示すように、測温素子外被管6のヒータ本体1の外被管4の端部から導出された部分に電源接続用のリード線11を接続し、このリード線11を介して発熱体3を発熱させるための電源に接続する。
このような測温素子を有するヒータにおいては、測温素子2の測温点14がヒータ本体1の外被管4の中で発熱体3の近傍に配置されているため、ヒータ本体1の温度をほぼ直接計測することが出来る。
The temperature measuring element
In the heater having such a temperature measuring element, the
なお、図1と図2では、ヒータ本体1の一方の端部のみを示しているが、ヒータ本体1の他方の端部も同様の構造となっている。すなわち、ヒータ本体1の他端側でも同様の端部構造を有し、測温素子外被管6を電源端子として加熱用電源に接続する。但し、ヒータ本体1の他端側で温度の測定が必要ない場合、測温素子2はその端部側には導入する必要がないので、不要となる。この場合は、その端部側には測温素子外被管6の代わりに、通常の電源端子を取り付ける。
1 and 2 show only one end of the
1 ヒータ本体
2 測温素子
3 発熱体
4 ヒータ本体の外被管
5 無機絶縁材
6 測温素子の外被管
13 測温素線
14 測温素子の測温点
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