JP6840521B2 - Heater device - Google Patents

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Description

本発明はヒーター装置に関し、更に詳しくは、迅速で安定した昇温を可能にするとともに、より精密な温度制御を行うことができるヒーター装置に関する。 The present invention relates to a heater device, and more particularly to a heater device capable of enabling rapid and stable temperature rise and performing more precise temperature control.

ヒーター装置の1つのタイプとしてカートリッジヒーターが知られている(例えば、特許文献1参照)。カートリッジヒーターは、外周面に発熱線が巻き付けられた棒状の電気絶縁コア(碍子)が電気絶縁粉末を介在させて金属管に収容された構造になっている。発熱線の両端の接続端子は、金属管の一方端側に設けられる。カートリッジヒーターでは比較的細い発熱線が使用されるため、ヒーター表面での電力密度は比較的低くなる。発熱線は金属管の近傍に配置されているので、ヒーター表面を迅速に昇温させるには有利である。一方で、電気絶縁コアの熱容量に起因して、電気絶縁コアの内部の昇温は金属管に比して遅くなる。そのため、ヒーター全体の温度を安定させるには相応の時間を要する。 A cartridge heater is known as one type of heater device (see, for example, Patent Document 1). The cartridge heater has a structure in which a rod-shaped electrically insulating core (insulator) in which a heating wire is wound around the outer peripheral surface is housed in a metal tube with an electrically insulating powder interposed therebetween. The connection terminals at both ends of the heating wire are provided on one end side of the metal pipe. Since the cartridge heater uses a relatively thin heating wire, the power density on the surface of the heater is relatively low. Since the heating wire is arranged in the vicinity of the metal tube, it is advantageous for rapidly raising the temperature of the heater surface. On the other hand, due to the heat capacity of the electrically insulating core, the temperature rise inside the electrically insulating core is slower than that of the metal tube. Therefore, it takes a considerable amount of time to stabilize the temperature of the entire heater.

ヒーター装置の別のタイプとして、シーズヒーターが知られている(例えば、特許文献2参照)。シーズヒーターは、金属管の中心部でコイル状の発熱線が電気絶縁体に埋設された構造になっている。シーズヒーターでは比較的太い発熱線を使用できるので、ヒーター表面での電力密度は比較的高くなる。シーズヒーターでは、ヒーターの内部から温度が上がるので、ヒーター全体の温度を迅速に安定して昇温させることが可能である。しかしながら、ヒーター表面の温度を詳細に制御することは困難である。 As another type of heater device, a sheathed heater is known (see, for example, Patent Document 2). The sheathed heater has a structure in which a coiled heating wire is embedded in an electric insulator at the center of a metal tube. Since a relatively thick heating wire can be used in the sheathed heater, the power density on the surface of the heater is relatively high. In the sheathed heater, since the temperature rises from the inside of the heater, it is possible to raise the temperature of the entire heater quickly and stably. However, it is difficult to control the temperature of the heater surface in detail.

特開平7−192858号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-192858 特開平6−89776号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-89776

本発明の目的は、迅速で安定した昇温を可能にするとともに、より精密な温度制御を行うことができるヒーター装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a heater device capable of performing rapid and stable temperature rise and more precise temperature control.

上記目的を達成するため本発明のヒーター装置は、金属管とこの金属管の内部に電気絶縁体を介在させて管長手方向に延在して収容されている複数本の発熱線とからなるヒーター部と、前記複数本の発熱線への通電を個別に制御する制御部とを備えて、前記複数本の発熱線が前記金属管の内周面からの離間距離を異ならせて配置されていて、前記離間距離が相対的に大きい位置に配置されている前記発熱線の線径が相対的に大きく設定されていて、前記離間距離が最も小さい位置に配置された前記発熱線に、電気抵抗値の温度依存性が所定基準よりも高い検知用発熱線が使用されていて、前記検知用発熱線の電気抵抗値または電流値を検知するセンサが備わり、前記センサによる検知データが前記制御部に入力される構成にして、定常加熱時の前記検知用発熱線の電気抵抗値または電流値が予め把握されて、この把握された前記電気抵抗値または前記電流値の適正範囲が前記制御部に入力されていて、前記センサにより検知した前記検知用発熱線の電気抵抗値または電流値と、前記適正範囲の電気抵抗値または電流値との比較に基づいて、前記制御部により前記ヒーター部の異常過熱の有無を判断して、異常過熱と判断した場合にはすべての前記発熱線を非通電にする制御を行う構成にしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the heater device of the present invention is a heater composed of a metal tube and a plurality of heating wires extending in the longitudinal direction of the tube with an electric insulator interposed inside the metal tube. and parts, and a controller for individually controlling the power supply to the plurality of heating wires, and the plurality of heating lines are arranged at different distance from the inner peripheral surface of the metal tube , The wire diameter of the heating wire arranged at a position where the separation distance is relatively large is set to be relatively large, and the electric resistance value is set to the heating wire arranged at the position where the separation distance is the smallest. A detection heating wire whose temperature dependence is higher than a predetermined reference is used, and a sensor for detecting the electric resistance value or the current value of the detection heating wire is provided, and the detection data by the sensor is input to the control unit. The electric resistance value or the current value of the detection heating wire at the time of steady heating is grasped in advance, and the grasped appropriate range of the electric resistance value or the current value is input to the control unit. Based on the comparison between the electric resistance value or the current value of the detection heating wire detected by the sensor and the electric resistance value or the current value in the appropriate range, the control unit causes the abnormal overheating of the heater unit. It is characterized in that it is configured to control to de-energize all the heating wires when the presence or absence is determined and it is determined that the heating wire is abnormally overheated.

本発明によれば、金属管の内周面からの離間距離を異ならせて配置されている複数本の発熱線に対して、制御部により、それぞれを独立して個別に通電させることができる。この離間距離が小さい位置に配置されている発熱線を通電させると、ヒーター部の表面温度を詳細に制御するには有利である。一方、この離間距離が大きい位置に配置されている発熱線を通電させると、ヒーター部全体の温度を迅速に安定して昇温させるには有利である。したがって、通電させる発熱線の選択と、発熱線を通電させるタイミングとを適切に設定することで、迅速で安定した昇温が可能になるとともに、より精密な温度制御を行うことができる。 According to the present invention, a control unit can independently energize a plurality of heating wires arranged at different distances from the inner peripheral surface of the metal tube. Energizing the heating wire arranged at a position where the separation distance is small is advantageous for finely controlling the surface temperature of the heater portion. On the other hand, energizing the heating wire arranged at a position where the separation distance is large is advantageous for quickly and stably raising the temperature of the entire heater section. Therefore, by appropriately setting the selection of the heating wire to be energized and the timing of energizing the heating wire, it is possible to raise the temperature quickly and stably, and to perform more precise temperature control.

本発明のヒーター装置を模式的に例示する説明図である。It is explanatory drawing which schematically exemplifies the heater device of this invention. 図1のヒーター部の内部を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the inside of the heater part of FIG. 図2のA矢視図である。It is a view of arrow A of FIG. 図1のヒーター装置における温度制御を例示するグラフ図である。It is a graph which illustrates the temperature control in the heater device of FIG. ヒーター装置の別の実施形態を模式的に例示する説明図である。It is explanatory drawing which schematically exemplifies another embodiment of a heater device.

以下、本発明のヒーター装置を図面に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the heater device of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.

図1に例示する本発明のヒーター装置1は、ヒーター部2と、ヒーター部2の温度を制御する制御部8とを備えている。ヒーター部2は、金属管3と、金属管3の内部で管長手方向に延在する複数本の発熱線5、6と、金属管3の内部に収容される電気絶縁コア4および電気絶縁粉末7とで構成されている。それぞれの発熱線5、6は制御部8を介して電源9に接続されている。この実施形態では、ヒーター装置1は2本の発熱線5、6を有しているが、3本以上の発熱線を有する仕様にすることもできる。 The heater device 1 of the present invention illustrated in FIG. 1 includes a heater unit 2 and a control unit 8 for controlling the temperature of the heater unit 2. The heater unit 2 includes a metal tube 3, a plurality of heating wires 5 and 6 extending in the longitudinal direction of the metal tube 3, an electrically insulating core 4 housed inside the metal tube 3, and an electrically insulating powder. It is composed of 7. Each of the heating wires 5 and 6 is connected to the power supply 9 via the control unit 8. In this embodiment, the heater device 1 has two heating wires 5 and 6, but it is also possible to have a specification having three or more heating wires.

金属管3の材質としては例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、鉄またはチタン等の中から加熱温度範囲や用途に応じて選択される。電気絶縁コア4としては例えば、酸化マグネシウムの焼結体が用いられる。電気絶縁コア4は、例えば外径が10〜32mm程度、長さが100〜300mm程度である。複数本の電気絶縁コア4を長手方向に連続させることでヒーター部2を長くすることもできる。 The material of the metal tube 3 is selected from, for example, stainless steel, aluminum, copper, iron, titanium, etc. according to the heating temperature range and the application. As the electrically insulating core 4, for example, a sintered body of magnesium oxide is used. The electrically insulating core 4 has, for example, an outer diameter of about 10 to 32 mm and a length of about 100 to 300 mm. The heater portion 2 can be lengthened by connecting a plurality of electrically insulating cores 4 in the longitudinal direction.

発熱線5、6の材質としては例えば、ニッケル・クロム、鉄・クロム、純ニッケルが用いられる。それぞれの発熱線5、6は同じ材料にすることも異なる材料にすることもできる。電気絶縁粉末7の材質としては例えば、酸化マグネシウムが用いられる。 As the material of the heating wires 5 and 6, for example, nickel / chromium, iron / chromium, and pure nickel are used. The heating wires 5 and 6 may be made of the same material or different materials. For example, magnesium oxide is used as the material of the electrically insulating powder 7.

ヒーター部2の構造を詳述すると、図2、図3に例示するように、金属管3の内部には、棒状の電気絶縁コア4が管長手方向に延在している。電気絶縁コア4の外周面には一方の発熱線5が螺旋状に巻き付けられていて、他方の発熱線6は電気絶縁コア4の内部に配置されている。 To elaborate on the structure of the heater unit 2, as illustrated in FIGS. 2 and 3, a rod-shaped electrically insulating core 4 extends in the longitudinal direction of the metal tube 3 inside the metal tube 3. One heating wire 5 is spirally wound around the outer peripheral surface of the electrically insulating core 4, and the other heating wire 6 is arranged inside the electrically insulating core 4.

電気絶縁コア4には長手方向に貫通する4つの貫通穴4aが形成されている。電気絶縁コア4の長手方向一端部では、それぞれの貫通穴4aに接続端子5a、6aが取り付けられている。 The electrically insulating core 4 is formed with four through holes 4a penetrating in the longitudinal direction. At one end of the electrically insulating core 4 in the longitudinal direction, connection terminals 5a and 6a are attached to the through holes 4a, respectively.

対向配置されている一対の接続端子5a、5aにはそれぞれ、一方の発熱線5の長手方向一端、他端が接続されている。発熱線5は電気絶縁コア4の外周面に螺旋状に巻き付けられて、電気絶縁コア4の長手方向一端から他端まで延在している。電気絶縁コア4の長手方向他端では、発熱線5は貫通穴4aに挿入されて電気絶縁コア4の長手方向他端から一端まで延在している。これにより、発熱線5はループ状の第1回路を形成している。 One end and the other end of one heating wire 5 in the longitudinal direction are connected to the pair of connecting terminals 5a and 5a arranged to face each other, respectively. The heating wire 5 is spirally wound around the outer peripheral surface of the electrically insulating core 4 and extends from one end to the other end in the longitudinal direction of the electrically insulating core 4. At the other end of the electrically insulating core 4 in the longitudinal direction, the heating wire 5 is inserted into the through hole 4a and extends from the other end of the electrically insulating core 4 in the longitudinal direction to one end. As a result, the heating wire 5 forms a loop-shaped first circuit.

対向配置されているもうひと組の一対の接続端子6a、6aにはそれぞれ、他方の発熱線6の長手方向一端、他端が接続されている。この発熱線6は、貫通穴4aの中を電気絶縁コア4の長手方向一端から他端まで延在している。電気絶縁コア4の長手方向他端では、発熱線6は対向する貫通穴4aに挿入されて、この貫通穴4aの中を電気絶縁コア4の長手方向他端から一端まで延在している。これにより、発熱線6はループ状の第2回路を形成している。したがって、第1回路と第2回路との別々の独立した回路が存在している。 One end and the other end of the other heating wire 6 in the longitudinal direction are connected to the other pair of connecting terminals 6a and 6a arranged to face each other, respectively. The heating wire 6 extends through the through hole 4a from one end to the other end in the longitudinal direction of the electrically insulating core 4. At the other end of the electrically insulating core 4 in the longitudinal direction, the heating wire 6 is inserted into the facing through hole 4a and extends through the through hole 4a from the other end of the electrically insulating core 4 in the longitudinal direction to one end. As a result, the heating wire 6 forms a loop-shaped second circuit. Therefore, there are separate and independent circuits for the first circuit and the second circuit.

この電気絶縁コア4の外周面と金属管3の内周面との間には電気絶縁粉末7が充填されている。それぞれの発熱線5,6は、金属管3には非接触状態になっている。 The electrically insulating powder 7 is filled between the outer peripheral surface of the electrically insulating core 4 and the inner peripheral surface of the metal tube 3. Each of the heating wires 5 and 6 is in a non-contact state with the metal tube 3.

このヒーター部2を製造するには、長手方向一端が塞がれた金属管2に、発熱線5、6を配置した電気絶縁コア4を挿入する。次いで、金属管2の内周面と電気絶縁コア4の外周面との間、貫通穴4aと発熱線6との間、貫通穴4aと接続端子5aとの間のそれぞれに、電気絶縁粉末7を充填する。次いで、スウェージングやプレス加工により金属管2を減径させことにより、ヒーター部2を一体化させる。 In order to manufacture the heater portion 2, the electrically insulating core 4 in which the heating wires 5 and 6 are arranged is inserted into the metal tube 2 whose one end in the longitudinal direction is closed. Next, the electrically insulating powder 7 is located between the inner peripheral surface of the metal tube 2 and the outer peripheral surface of the electrically insulating core 4, between the through hole 4a and the heating wire 6, and between the through hole 4a and the connection terminal 5a. Fill. Next, the heater portion 2 is integrated by reducing the diameter of the metal tube 2 by swaging or pressing.

このようにして金属管3の内部には、複数本の発熱線5、6が電気絶縁コア4および電気絶縁粉末7を介在させて収容されている。そして、それぞれの発熱線5、6は金属管3の内周面からの離間距離d(d1<d2)を異ならせて配置されている。離間距離d(d1)が相対的に小さな位置に配置されている発熱線5は、金属管3の軸心部の外周側に配置されている。離間距離d(d2)が相対的に大きな位置に配置されている発熱線6は、金属管3の軸心部に配置されている。 In this way, a plurality of heating wires 5 and 6 are housed inside the metal tube 3 with the electrically insulating core 4 and the electrically insulating powder 7 interposed therebetween. The heating wires 5 and 6 are arranged so that the distance d (d1 <d2) from the inner peripheral surface of the metal tube 3 is different. The heating wire 5 arranged at a position where the separation distance d (d1) is relatively small is arranged on the outer peripheral side of the axial center portion of the metal tube 3. The heating wire 6 arranged at a position where the separation distance d (d2) is relatively large is arranged at the axial center portion of the metal tube 3.

構造上、電気絶縁コア4の外周面に配置される発熱線5は太径にすることが難しく、電気絶縁コア4の内部に配置される発熱線6は太径にすることが容易である。そこで、この実施形態では、金属管3の軸心部に配置されている発熱線6の線径が、軸心部の外周側に配置されている発熱線5よりも大きく設定されている。一方の発熱線5の外径は例えば0.05mm〜0.35mm、他方の発熱線6の外径は例えば0.1mm〜1.8mmである。発熱線6の線径は発熱線5の線径と同じ程度にすることもできるが、300〜500%程度にするとよい。 Due to the structure, it is difficult to increase the diameter of the heating wire 5 arranged on the outer peripheral surface of the electrically insulating core 4, and it is easy to increase the diameter of the heating wire 6 arranged inside the electrically insulating core 4. Therefore, in this embodiment, the wire diameter of the heating wire 6 arranged at the axial center portion of the metal tube 3 is set to be larger than that of the heating wire 5 arranged on the outer peripheral side of the axial core portion. The outer diameter of one heating wire 5 is, for example, 0.05 mm to 0.35 mm, and the outer diameter of the other heating wire 6 is, for example, 0.1 mm to 1.8 mm. The wire diameter of the heating wire 6 can be about the same as the wire diameter of the heating wire 5, but it is preferably about 300 to 500%.

発熱線6はコイル状などに形成した癖付けをした仕様ではなく、癖付けのない直線的な仕様にすることもできる。ただし、癖付けをした仕様であると、金属管3に収容できる発熱線6の長さが長くなるので発熱量を増大させるには有利になる。 The heating wire 6 does not have a habit-formed specification formed in a coil shape or the like, but may have a linear specification without habit. However, if the specifications are habitualized, the length of the heating wire 6 that can be accommodated in the metal tube 3 becomes long, which is advantageous for increasing the amount of heat generated.

制御部8は、それぞれの発熱線5、6への通電を個別に制御する。それぞれの発熱線5、6は電源9からの電気を通電させることにより発熱するので、それぞれの発熱線5、6を発熱させるタイミングが制御部8により制御される。一方の発熱線5のみを通電させることも、他方の発熱線6のみを通電させることも、両方の発熱線5,6を通電させることも、両方の発熱線5、6への通電を停止して非通電にすることもできる。 The control unit 8 individually controls the energization of the heating wires 5 and 6, respectively. Since each of the heating wires 5 and 6 generates heat by energizing electricity from the power source 9, the timing at which the heating wires 5 and 6 generate heat is controlled by the control unit 8. Whether only one heating wire 5 is energized, only the other heating wire 6 is energized, or both heating wires 5 and 6 are energized, the energization of both heating wires 5 and 6 is stopped. It can also be de-energized.

本発明のヒーター装置1では、離間距離dを異ならせて配置されている発熱線5、6に対して、制御部8により、それぞれを独立して個別に通電させることができる。離間距離dが小さい位置に配置されている発熱線5を通電させると、ヒーター部2の表面温度を詳細に制御することが容易である。一方、離間距離dが大きい位置に配置されている発熱線6を通電させると、ヒーター部2全体の温度を迅速、かつ安定して昇温させることが容易である。そのため、離間距離dの異なる発熱線5、6のうち通電させる発熱線の選択と、選択した発熱線を通電させるタイミングとを適切に設定することで、ヒーター部2の迅速で安定した昇温と、精密な温度制御との両立が可能になる。 In the heater device 1 of the present invention, the heating wires 5 and 6 arranged at different distances d can be independently energized by the control unit 8. When the heating wire 5 arranged at a position where the separation distance d is small is energized, it is easy to control the surface temperature of the heater unit 2 in detail. On the other hand, when the heating wire 6 arranged at a position where the separation distance d is large is energized, it is easy to raise the temperature of the entire heater unit 2 quickly and stably. Therefore, by appropriately setting the selection of the heating wire to be energized from the heating wires 5 and 6 having different separation distances d and the timing to energize the selected heating wire, the heater unit 2 can be rapidly and stably heated. , It becomes possible to achieve both precision temperature control.

このヒーター装置1を用いて、対象物を予め設定された所定の温度範囲で加熱する場合の温度制御を図4に基づいて説明する。 Temperature control when the object is heated in a predetermined temperature range set in advance by using the heater device 1 will be described with reference to FIG.

図4では、破線で挟まれた温度範囲が、定常状態で加熱する予め設定された温度範囲である。そこで、この所定の温度範囲に昇温するまでは、少なくとも離間距離dが最も大きい位置に配置された発熱線6を通電させる。即ち、発熱線6のみ、または、両方の発熱線5、6を通電させて発熱させる。昇温速度を最大限にするには、両方の発熱線5、6を通電させる。一方、消費電力の削減等を最優先に考慮する場合は、発熱線6のみを通電させる。 In FIG. 4, the temperature range sandwiched by the broken lines is a preset temperature range for heating in a steady state. Therefore, until the temperature rises to this predetermined temperature range, the heating wire 6 arranged at least at the position where the separation distance d is the largest is energized. That is, only the heating wire 6 or both heating wires 5 and 6 are energized to generate heat. To maximize the rate of temperature rise, both heating wires 5 and 6 are energized. On the other hand, when the reduction of power consumption is given the highest priority, only the heating wire 6 is energized.

これにより、ヒーター部2全体の温度を迅速、かつ安定して昇温し、対象物を早期に所定の温度範囲に昇温させることができる。この段階では、大きな発熱量が必要になるため、発熱線6の線径は発熱線5に比して大きい仕様であることが好ましい。 As a result, the temperature of the entire heater unit 2 can be raised quickly and stably, and the object can be raised to a predetermined temperature range at an early stage. Since a large amount of heat is required at this stage, it is preferable that the diameter of the heating wire 6 is larger than that of the heating wire 5.

対象物が所定の温度範囲に達した後は、離間距離dが最も大きい位置に配置された発熱線6は非通電にして、離間距離dが最も小さい位置に配置された発熱線5への通電および非通電を制御する。この段階では、ヒーター部2の全体が十分に加熱されているので、比較的小幅な温度調整をするだけで、対象物を所定の温度範囲に維持できる。 After the object reaches a predetermined temperature range, the heating wire 6 arranged at the position where the separation distance d is the largest is de-energized, and the heating wire 5 arranged at the position where the separation distance d is the smallest is energized. And control non-energization. At this stage, since the entire heater unit 2 is sufficiently heated, the object can be maintained in a predetermined temperature range only by adjusting the temperature relatively narrowly.

そこで、金属管3のより近くに配置されている発熱線5に対して、通電または非通電の制御を繰り返すことで、ヒーター部2の表面温度を詳細に制御できる。これにより、対象物を所定の温度範囲に精密に維持する定常加熱を実現できる。 Therefore, the surface temperature of the heater unit 2 can be controlled in detail by repeating the control of energization or de-energization of the heating wire 5 arranged closer to the metal tube 3. This makes it possible to realize steady heating that precisely maintains the object in a predetermined temperature range.

ヒーター部2の表面温度を詳細に温度制御するには、発熱線の発熱量が小さい方が有利である。そのため、電気絶縁コア4の外周面に巻き付けられた相対的に細径の発熱線5を使用する構造にすると、対象物の温度に精密に制御し易くなる。 In order to control the surface temperature of the heater unit 2 in detail, it is advantageous that the amount of heat generated by the heating wire is small. Therefore, if the structure uses a relatively small-diameter heating wire 5 wound around the outer peripheral surface of the electrically insulating core 4, it becomes easy to precisely control the temperature of the object.

このように本発明のヒーター装置1は、昇温時には電気絶縁コア4の内部に配置された発熱線6(第2回路)を利用し、昇温した後の定常状態では、より金属管3の近くに配置された温度に対する応答性に優れた発熱線5(第1回路)を利用し、第1回路と第2回路とを巧みに組み合わせて使用する構成になっている。そのため、迅速で安定した昇温と、より精密な温度制御との両立という、従来では実現が困難であった温度制御を実現している。本発明によるこのような温度制御では、ヒーター部2全体の消費電力を抑えることができるのでフリッカー対策が可能である。 As described above, the heater device 1 of the present invention utilizes the heating wire 6 (second circuit) arranged inside the electrically insulating core 4 when the temperature is raised, and in the steady state after the temperature is raised, the metal tube 3 is more. The heating wire 5 (first circuit), which is arranged nearby and has excellent responsiveness to temperature, is used, and the first circuit and the second circuit are skillfully combined and used. Therefore, it has realized temperature control that has been difficult to realize in the past, that is, both quick and stable temperature rise and more precise temperature control. In such temperature control according to the present invention, the power consumption of the entire heater unit 2 can be suppressed, so that flicker countermeasures can be taken.

この実施形態では、発熱線5、6のそれぞれの接続端子5a、6aがヒーター部2の長手方向一端に配置されたカートリッジヒーターになっているが、本発明はこの仕様に限定されない。接続端子5a、6aがヒーター部2の長手方向両端に配置された仕様にすることもできる。 In this embodiment, the connection terminals 5a and 6a of the heating wires 5 and 6 are cartridge heaters arranged at one end in the longitudinal direction of the heater unit 2, but the present invention is not limited to this specification. The specifications may be such that the connection terminals 5a and 6a are arranged at both ends of the heater portion 2 in the longitudinal direction.

ヒーター部2が3本の発熱線を備えた仕様にする場合は、例えば、上述した発熱線5、6に加えて、離間距離dがd1<d<d2の発熱線を電気絶縁コア4の中に配置する。或いは、上述した発熱線5、6に加えて、離間距離dがd2<dの発熱線を電気絶縁コア4の中に配置することもできる。尚、本願発明では、すべての発熱線の離間距離dを異ならせることもできるが、少なくとも2本の発熱線の離間距離dが異なっていればよい。 When the heater unit 2 is provided with three heating wires, for example, in addition to the heating wires 5 and 6 described above, the heating wires having a separation distance d of d1 <d <d2 are placed in the electrically insulating core 4. Place in. Alternatively, in addition to the heating wires 5 and 6 described above, heating wires having a separation distance d of d2 <d may be arranged in the electrically insulating core 4. In the present invention, the separation distances d of all the heating wires may be different, but at least the separation distances d of the two heating wires may be different.

図5に例示する別の実施形態では、先の実施形態に加えて発熱線5の電気抵抗値を検知するセンサ10を有している。センサ10による検知データは制御部8に入力される。このセンサ10は、発熱線5の電気抵抗値に連動した変化を検知できればよいので電流を検知するセンサ10でもよい。さらに、この実施形態では、発熱線5には電気抵抗値の温度依存性が所定基準よりも高い検知用発熱線が使用されている。この検知用発熱線として、例えば、ニッケル・鉄合金線やニッケル線を用いる。その他の仕様は先の実施形態と同様である。 In another embodiment illustrated in FIG. 5, in addition to the previous embodiment, the sensor 10 for detecting the electric resistance value of the heating wire 5 is provided. The detection data by the sensor 10 is input to the control unit 8. The sensor 10 may be a sensor 10 that detects a current as long as it can detect a change linked to the electric resistance value of the heating wire 5. Further, in this embodiment, a detection heating wire having a temperature dependence of the electric resistance value higher than a predetermined reference is used for the heating wire 5. As the heat generating wire for this detection, for example, a nickel / iron alloy wire or a nickel wire is used. Other specifications are the same as in the previous embodiment.

この実施形態では、検知用発熱線5の電気抵抗値(電流値)をセンサ10により検知する。そして、検知した電気抵抗値(電流値)に基づいてヒーター部2の異常過熱の有無を制御部8により判断する。 In this embodiment, the electric resistance value (current value) of the detection heating wire 5 is detected by the sensor 10. Then, the control unit 8 determines whether or not the heater unit 2 is abnormally overheated based on the detected electric resistance value (current value).

例えば、定常加熱時の検知用発熱線5の電気抵抗値(電流値)を予め把握しておき、これらの適正範囲を制御部8に入力しておく。そして、センサ10により検知した電気抵抗値(電流値)が、適正範囲を外れた場合に異常過熱と判断する。例えば、検知用発熱線5の電気抵抗値が、適正範囲よりも大きくなると異常過熱と判断する。または、検知用発熱線5の電流値が、適正範囲よりも小さくなると異常過熱と判断する。 For example, the electric resistance value (current value) of the detection heating wire 5 at the time of steady heating is grasped in advance, and the appropriate range of these is input to the control unit 8. Then, when the electric resistance value (current value) detected by the sensor 10 deviates from the appropriate range, it is determined to be abnormal overheating. For example, when the electric resistance value of the detection heating wire 5 becomes larger than the appropriate range, it is determined that the temperature is abnormally overheated. Alternatively, when the current value of the detection heating wire 5 becomes smaller than the appropriate range, it is determined that the heating wire is abnormally overheated.

異常過熱と判断した場合には制御部8は、すべての発熱線5、6を非通電にする制御を行う。これにより、異常過熱による不具合を回避するには有利になる。検知用発熱線を、いずれの発熱線5、6にも使用することもできるが、ヒーター部2の表面温度を迅速に検知する観点から離間距離dが最も小さい位置に配置された発熱線5に使用するとよい。また、細い発熱線の方が回路全体の電気抵抗値が大きくなるので、電気抵抗値の変化を検知し易くなる。そのため、相対的に細径になる発熱線5に検知用発熱線を使用するとよい。 When it is determined that the heat is abnormally overheated, the control unit 8 controls to de-energize all the heating wires 5 and 6. This is advantageous for avoiding problems due to abnormal overheating. The heating wire for detection can be used for any of the heating wires 5 and 6, but from the viewpoint of quickly detecting the surface temperature of the heater unit 2, the heating wire 5 arranged at the position where the separation distance d is the smallest is used. Good to use. Further, since the electric resistance value of the entire circuit is larger in the thinner heating wire, it becomes easier to detect the change in the electric resistance value. Therefore, it is preferable to use a detection heating wire for the heating wire 5 having a relatively small diameter.

1 ヒーター装置
2 ヒーター部
3 金属管
4 電気絶縁コア(電気絶縁体)
4a 貫通穴
5 発熱線
5a 接続端子
6 発熱線
6a 接続端子
7 電気絶縁粉末(電気絶縁体)
8 制御部
9 電源
10 センサ
d(d1、d2) 離間距離
1 Heater device 2 Heater section 3 Metal tube 4 Electrical insulation core (electric insulator)
4a Through hole 5 Heating wire 5a Connection terminal 6 Heating wire 6a Connection terminal 7 Electrical insulation powder (electric insulator)
8 Control unit 9 Power supply 10 Sensor d (d1, d2) Separation distance

Claims (4)

金属管とこの金属管の内部に電気絶縁体を介在させて管長手方向に延在して収容されている複数本の発熱線とからなるヒーター部と、前記複数本の発熱線への通電を個別に制御する制御部とを備えて、前記複数本の発熱線が前記金属管の内周面からの離間距離を異ならせて配置されていて、前記離間距離が相対的に大きい位置に配置されている前記発熱線の線径が相対的に大きく設定されていて、前記離間距離が最も小さい位置に配置された前記発熱線に、電気抵抗値の温度依存性が所定基準よりも高い検知用発熱線が使用されていて、前記検知用発熱線の電気抵抗値または電流値を検知するセンサが備わり、前記センサによる検知データが前記制御部に入力される構成にして、定常加熱時の前記検知用発熱線の電気抵抗値または電流値が予め把握されて、この把握された前記電気抵抗値または前記電流値の適正範囲が前記制御部に入力されていて、前記センサにより検知した前記検知用発熱線の電気抵抗値または電流値と、前記適正範囲の電気抵抗値または電流値との比較に基づいて、前記制御部により前記ヒーター部の異常過熱の有無を判断して、異常過熱と判断した場合にはすべての前記発熱線を非通電にする制御を行う構成にしたことを特徴とするヒーター装置。 A heater unit consisting of a metal tube and a plurality of heating wires extending and accommodating in the longitudinal direction of the tube with an electric insulator interposed inside the metal tube, and energizing the plurality of heating wires. A control unit for individual control is provided, and the plurality of heating wires are arranged at different distances from the inner peripheral surface of the metal tube, and are arranged at positions where the distances are relatively large. The heating wire for detection has a relatively large wire diameter and is arranged at a position where the separation distance is the smallest, and the temperature dependence of the electric resistance value is higher than a predetermined reference. A wire is used, and a sensor for detecting the electric resistance value or the current value of the detection heating wire is provided, and the detection data by the sensor is input to the control unit for the detection during steady heating. The electric resistance value or the current value of the heating wire is grasped in advance, and the grasped appropriate range of the electric resistance value or the current value is input to the control unit, and the detecting heating wire detected by the sensor. When the control unit determines whether or not the heater unit is abnormally overheated based on the comparison between the electric resistance value or the current value of the above and the electric resistance value or the current value in the appropriate range, and it is determined that the heater unit is abnormally overheated. Is a heater device characterized in that all the heating wires are controlled to be de-energized. 前記離間距離が最も小さい位置に配置された前記発熱線の線径が0.05mm〜0.35mmであり、前記離間距離が最も大きい位置に配置された前記発熱線の線径が前記離間距離が最も小さい位置に配置された前記発熱線の線径の300%〜500%である請求項1に記載のヒーター装置。 The wire diameter of the heating wire arranged at the position where the separation distance is the smallest is 0.05 mm to 0.35 mm, and the wire diameter of the heating wire arranged at the position where the separation distance is the largest is the separation distance. The heater device according to claim 1, which is 300% to 500% of the wire diameter of the heating wire arranged at the smallest position. 前記金属管の内部に棒状の電気絶縁コアが管長手方向に延在していて、前記複数本の発熱線に、前記電気絶縁コアの外周面に螺旋状に巻き付けられた発熱線と、前記電気絶縁コアの内部に配置された発熱線とを含む請求項1または2に記載のヒーター装置。 A rod-shaped electrically insulating core extends in the longitudinal direction of the metal tube, and the plurality of heating wires are spirally wound around the outer peripheral surface of the electrically insulating core, and the electricity. The heater device according to claim 1 or 2, which includes a heating wire arranged inside an insulating core. 予め設定された所定の温度範囲で加熱する際には、前記所定の温度範囲に昇温するまでは、少なくとも前記離間距離が最も大きい位置に配置された前記発熱線を通電させ、前記所定の温度範囲に達した後は、前記離間距離が最も大きい位置に配置された前記発熱線は非通電にして、前記離間距離が最も小さい位置に配置された前記発熱線への通電および非通電を制御して前記所定の温度範囲を維持する構成にした請求項1〜3のいずれかに記載のヒーター装置。 When heating in a predetermined temperature range set in advance, the heating wire arranged at least at the position where the separation distance is the largest is energized until the temperature rises to the predetermined temperature range, and the temperature is set to the predetermined temperature. After reaching the range, the heating wire arranged at the position where the separation distance is the largest is de-energized, and the energization and de-energization of the heating wire arranged at the position where the separation distance is the smallest is controlled. The heater device according to any one of claims 1 to 3, which is configured to maintain the predetermined temperature range.
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