JP6487736B2 - Cartridge heater - Google Patents
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Description
本発明はカートリッジヒータに関し、更に詳しくは、従来よりも長手方向の温度分布を容易かつ詳細に設定できるカートリッジヒータに関する。 The present invention relates to a cartridge heater, and more particularly to a cartridge heater capable of setting the temperature distribution in the longitudinal direction more easily and in detail than in the prior art.
金属管内に絶縁体を介して発熱線を収納したヒータのうちで、金型や熱板に挿入して使用することを目的として、発熱線の両端の電極を金属管の一方の端部から導出させたものは、一般にカートリッジヒータと呼ばれている。通常、このカートリッジヒータは、円筒状の絶縁体の外周面に、発熱線を螺旋状に巻き付けた構造を有している(例えば、特許文献1を参照)。 Out of the heaters that house the heating wire through an insulator in the metal tube, the electrodes at both ends of the heating wire are led out from one end of the metal tube for the purpose of being inserted into a mold or hot plate. What has been made is generally called a cartridge heater. Usually, this cartridge heater has a structure in which a heating wire is spirally wound around an outer peripheral surface of a cylindrical insulator (see, for example, Patent Document 1).
近年では、金型や熱板における熱処理を高度化するために、カートリッジヒータの長手方向の温度分布を精度良く設定できることが求められている。そのためには、互いに抵抗値(発熱量)の異なる複数組の発熱線をヒータ内に収納して、要求される温度分布を満たすように適宜通電する構成が考えられる。 In recent years, in order to improve the heat treatment in a mold or a hot plate, it is required that the temperature distribution in the longitudinal direction of the cartridge heater can be accurately set. For this purpose, a configuration in which a plurality of sets of heating wires having different resistance values (heat generation amounts) are housed in a heater and energized as appropriate so as to satisfy a required temperature distribution is conceivable.
しかしながら、上記の特許文献1のような構造では、複数組の発熱線を螺旋状に巻き付けることになるため、発熱線と金属管とが近接したり、発熱線同士が接触したりして短絡するおそれが高くなるとともに、発熱線の発熱量を調整して温度分布を詳細に設定することが困難であるという問題があった。 However, in the structure as described in Patent Document 1, since a plurality of sets of heating wires are wound in a spiral shape, the heating wires and the metal tube are close to each other, or the heating wires are in contact with each other to cause a short circuit. There is a problem that it becomes difficult to set the temperature distribution in detail by adjusting the heat generation amount of the heating wire as well as the fear.
本発明の目的は、従来よりも長手方向の温度分布を容易かつ詳細に設定することができるカートリッジヒータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cartridge heater capable of setting the temperature distribution in the longitudinal direction more easily and in detail than in the prior art.
上記の目的を達成する本発明のカートリッジヒータは、円柱状の絶縁体に形成された軸方向へ延びる軸中心について対称な一対の貫通孔に、発熱線を両端部が前記絶縁体の一端面から導出するように配置し、該絶縁体を有底の金属管に他端面側から挿入して、前記一対の貫通孔と前記発熱線との隙間に絶縁粉末を充填して該発熱線を埋設するとともに、該絶縁体と前記金属管との隙間に絶縁粉末を充填してなるカートリッジヒータであって、前記発熱線を複数組、備え、各組の前記発熱線が埋設された一対の貫通孔を前記絶縁体の周方向に沿って等間隔で複数組を形成するとともに、前記貫通孔における該絶縁体の一端面からの長さを、前記複数組の間で互いに異ならせ、各組の前記発熱線は、前記絶縁体の他端面において当該他端面を跨るようにターンしており、前記絶縁体の他端面のうち、少なくとも一組の前記発熱線がターンしている部分には段差が設けられ、当該段差の内部に、少なくとも一組の前記発熱線のターンしている部分が配置されていることを特徴とするものである。 The cartridge heater of the present invention that achieves the above-mentioned object has a pair of through-holes symmetrical about the axial center formed in a cylindrical insulator and extending in the axial direction. Insert the insulator into the bottomed metal tube from the other end surface side, and fill the gap between the pair of through holes and the heating wire with the insulating powder to embed the heating wire. And a cartridge heater in which a gap between the insulator and the metal tube is filled with insulating powder, the heater comprising a plurality of sets of heating lines, and a pair of through holes in which the heating lines of each set are embedded A plurality of sets are formed at equal intervals along the circumferential direction of the insulator, and the length from the one end surface of the insulator in the through hole is made different between the plurality of sets, and the heat generation of each set The wire straddles the other end surface of the other end surface of the insulator. A step is provided in a portion of the other end face of the insulator where at least one set of the heating wires is turned, and at least one set of the heating wires is turned inside the step. The part which is carrying out is arrange | positioned, It is characterized by the above-mentioned.
本発明のカートリッジヒータによれば、複数組の発熱線を金属管及び互いに接触させることなくヒータ内に収納するとともに、それぞれの組の発熱部における発熱量を、発熱線を配置する長さにより調整するようにしたので、従来よりも長手方向の温度分布を容易かつ詳細に設定することができる。 According to the cartridge heater of the present invention, a plurality of sets of heating wires are accommodated in the heater without contacting each other with the metal tube, and the amount of heat generated in each heating unit is adjusted by the length of the heating wires. Therefore, the temperature distribution in the longitudinal direction can be set more easily and in detail than in the prior art.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態からなるカートリッジヒータを示す。なお、以下の説明では、発熱線を2組設けた場合を例とするが、3組以上の場合も同様である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cartridge heater according to an embodiment of the present invention. In the following description, the case where two sets of heating wires are provided is taken as an example, but the same applies to the case where there are three or more sets.
このカートリッジヒータは、円柱状の絶縁コア材1に形成された軸方向へ延びる2組の軸中心について対称な一対の貫通孔2A、2Bに、通電により発熱する発熱線3A、3Bを両端部4A、4Bが一端面5から導出するように配置している。そして、その絶縁コア材1を有底の外側金属管7に他端面8側から挿入し、貫通孔2A、2Bと発熱線3A、3Bとの隙間に絶縁粉末6を充填して発熱線3A、3Bを埋設するとともに、絶縁コア材1と外側金属管7との隙間に更に絶縁粉末6を充填した構造を有している。絶縁コア材1と外側金属管7とは、スウェージングやプレス加工により外側金属管7を減径することで一体化されている。
In this cartridge heater, two
なお、金型や熱板の加熱源として使用されるカートリッジヒータには、外径が約10〜20mm、長さが約100〜300mmの寸法仕様のものが一般に用いられる。 In general, a cartridge heater used as a heating source for a mold or a hot plate has a dimensional specification having an outer diameter of about 10 to 20 mm and a length of about 100 to 300 mm.
絶縁コア材1には、酸化マグネシウムの焼結体が用いられる。発熱線3A、3Bの材料には、ニッケル・クロム、鉄・クロム、又は純ニッケルが用いられ、発熱部となる埋設部分9A、9Bの発熱線3A、3Bが螺旋状に加工されている。外側金属管7には、ステンレス、アルミ、銅、鉄、又はチタン製の金属管が、温度範囲及び用途に応じて使い分けられる。また、絶縁粉末6の材料には、酸化マグネシウムが用いられる。
As the insulating core material 1, a sintered body of magnesium oxide is used. Nickel / chromium, iron / chromium, or pure nickel is used as the material of the
発熱線3A、3Bが埋設された一対の貫通孔2A、2Bは、図2に示すように、絶縁コア材1の周方向に沿って等間隔で形成されている。 As shown in FIG. 2, the pair of through holes 2 </ b> A and 2 </ b> B in which the heating wires 3 </ b> A and 3 </ b> B are embedded are formed at equal intervals along the circumferential direction of the insulating core material 1.
そして、図3及び図4に示すように、絶縁コア材1の他端面8側で発熱線3A、3Bが跨る部分には、互いに異なる高さの段部10A、10Bがそれぞれ形成されており、一対の貫通孔2A、2Bにおける絶縁コア材1の一端面5からの長さLA、LBが、互いに異なるようになっている。
And as shown in FIG.3 and FIG.4, the
このように、2組の発熱線3A、3Bを、外側金属管7及び互いに接触させることなくヒータ内に収納するとともに、それぞれの組の発熱部における発熱量を、発熱線3A、3Bを配置する長さにより調節するようにしたので、従来よりも長手方向の温度分布を容易かつ詳細に設定することができるのである。
In this way, the two sets of
一対の貫通孔2A、2Bにおける絶縁コア材1の一端面5からの長さLA、LBは、発熱線3A、3Bと外側金属管7の底面との接触を防止するために、図4に示すように、絶縁コア材1の全長Lよりも短くすることが望ましい。
The lengths L A and L B from the one
なお、図5に示す別の例のように、一対の貫通孔2A、2Bのうちの1組について段部10A/10Bを設けない場合(この例では、LB=L)には、絶縁コア材1の他端面8と外側金属管7の底面との間に、円盤状の絶縁体等を介在させて接触を防止する必要がある。
In addition, as in another example shown in FIG. 5, when the
一般に、金型や熱板は、中央部よりも外周部の方が放熱による温度低下が大きくなる。そのため、カートリッジヒータを金型や熱板に挿入して使用する際には、その外周部に相当する部分(カートリッジヒータにおける絶縁コア材1の一端面5側)の方が、中央部(カートリッジヒータにおける絶縁コア材1の他端面8側)よりも大きな発熱量を求められる。
In general, in the mold and the hot plate, the temperature decrease due to heat radiation is greater at the outer peripheral portion than at the central portion. Therefore, when the cartridge heater is used by being inserted into a mold or a hot plate, a portion corresponding to the outer peripheral portion (one
そのため、一対の貫通孔2A、2Bにおける絶縁コア材1の一端面5からの長さLA、LBについては、2組のなかでの最大長さに対する最小長さの比(図4の例では、LA/LB)が、0.1以上かつ0.5以下、より好ましくは、0.15以上かつ0.3以下とすることが、実用上の観点から望ましい。
Therefore, with respect to the lengths L A and L B from the one
2組の一対の貫通孔2A、2Bにそれぞれ埋設された発熱線3A、3Bの間では、上述した発熱線3A、3Bを配置する長さに加えて、発熱線3A、3Bを螺旋状に加工した部分のピッチ、発熱線3A、3Bの線径、及び発熱線3A、3Bの材料から選ばれる少なくとも1つを異ならせることで、より詳細に発熱量を調節することが可能である。なお、発熱線3A、3Bを螺旋状に加工した部分のピッチは、長手方向に沿って連続、不連続のいずれであっても良く、またその大きさを∞(直線状)にしても良い。
Between the
カートリッジヒータにおいて、2組の一対の貫通孔2A、2Bの間で長さLA、LBを大きく異ならせる場合には、段部10A、10Bの高さの差を大きくすることなく、2個の絶縁コア材1を長手方向に連結して用いることが製造加工面から好ましい。
In the cartridge heater, when the lengths L A and L B are greatly different between the two pairs of through-
例えば図6及び図7に示すように、図5に示す形状の2個の絶縁コア材1を、2組の一対の貫通孔2A、2Bのみが形成された焼結連結体11を挟んで長手方向に直列に連結して、発熱線3A、3Bが跨る位置を変えるようにすることで、高さの低い段部10Aを形成するだけでも2組の発熱線3A、3B間の長さを大きく異ならせることが可能である。
For example, as shown in FIGS. 6 and 7, two insulating core materials 1 having the shape shown in FIG. 5 are long and sandwiched with a sintered
なお、この場合には、絶縁コア材1の他端面8と外側金属管7の底面との間に円盤状の絶縁体等を介在させる必要はない。
In this case, there is no need to interpose a disc-shaped insulator or the like between the other end surface 8 of the insulating core material 1 and the bottom surface of the
1 絶縁コア材
2A、2B 一対の貫通孔
3A、3B 発熱線
4A、4B 両端部
5 一端面
6 絶縁粉末
7 外側金属管
8 他端面
9A、9B 埋設部分
10A、10B 段部
11 焼結連結体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating
Claims (3)
前記発熱線を複数組、備え、
各組の前記発熱線が埋設された一対の貫通孔を前記絶縁体の周方向に沿って等間隔で複数組を形成するとともに、前記貫通孔における該絶縁体の一端面からの長さを、前記複数組の間で互いに異ならせ、
各組の前記発熱線は、前記絶縁体の他端面において当該他端面を跨るようにターンしており、
前記絶縁体の他端面のうち、少なくとも一組の前記発熱線がターンしている部分には段差が設けられ、当該段差の内部に、少なくとも一組の前記発熱線のターンしている部分が配置されていることを特徴とするカートリッジヒータ。 A pair of through-holes symmetrical about the axial center extending in the axial direction formed in the cylindrical insulator is disposed so that both ends are led out from one end face of the insulator, and the insulator is bottomed And inserted into the metal tube from the other end surface side, filling the gap between the pair of through holes and the heating wire with insulating powder to embed the heating wire, and in the gap between the insulator and the metal tube. A cartridge heater filled with insulating powder,
A plurality of the heating wires are provided,
A pair of through-holes in which the heating wires of each set are embedded form a plurality of sets at equal intervals along the circumferential direction of the insulator, and the length from one end surface of the insulator in the through-hole, Making the sets different from each other ,
The heating wire of each set is turned so as to straddle the other end surface at the other end surface of the insulator,
Of the other end surface of the insulator, a step is provided in a portion where at least one set of the heating wires is turned, and at least one set of the heating wires is arranged in the step. A cartridge heater characterized by being made .
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