JP6854026B1 - マイクロヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】発熱線と非発熱線の接合部の耐久性を高めることができ、かつ耐熱性絶縁材の充填密度を高めることができ、耐電圧特性の悪化を防止できるを提供せんとする。【解決手段】発熱部１０の金属鞘管２の端部２ａから発熱線３が所定長さ延出しており、該延出している部分３ａの少なくとも先端に至る所定領域の外周面３０に、金属製のスリーブ６が装着され、該スリーブ６の金属鞘管に対向する側の端部とは反対の側の端部６ａが、非発熱線５の端部５ｂに接合され、発熱線３の前記延出している部分３ａ、スリーブ６、及び前記非発熱線５の少なくとも前記接合される側の一部は、金属鞘管の端部２ａに連結される筒状の金属被覆管７内に収納されるとともに、該金属被覆管７内の隙間に耐熱性絶縁材８が充填されており、これにより金属被覆管７のスリーブ６および非発熱線５が位置する領域が非発熱部１１として構成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、発熱部の端部に非発熱部が軸方向に連設されたマイクロヒータに関する。

この種のマイクロヒータは、従来から、金属鞘管内に発熱線が収納されて隙間に耐熱性絶縁材が充填された発熱部を有し、この発熱部の金属鞘管の端部から発熱線が延出し、その端部に非発熱線が突き合せ溶接で接合され、発熱線の当該延出している部分および非発熱線を、金属鞘管の端部に連結した筒状の金属被覆管内に収納し、隙間に耐熱性絶縁材を充填して非発熱部としたものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、発熱線と非発熱線が互いにほぼ同径のもの同士、突き合せ溶接したものが図示されている。しかしながら、実際には、発熱線と非発熱線とは径が異なる、とくに非発熱線の側が比較的太くなる（発熱線側が細くなる）場合が多い。発熱線は細いものが求めれるのに対して、非発熱線は熱に弱く、結果として発熱線よりも比較的太くなる傾向にある。

図２はこのようなシースヒータの発熱部と非発熱部の接続部分の具体的な構造を示す断面図である。発熱部１０は、金属鞘管２内に発熱線３が収納されて隙間に耐熱性絶縁材４が充填されたものである。金属鞘管２の端部２ａから発熱線が延出し、その端部に比較的太い非発熱線５が突き合せ溶接で接合されている。細い発熱線３と太い非発熱線５との溶接接合部１２には大きな段差部１０２が形成される。

発熱線の当該延出している部分３ａおよび非発熱線５は、金属鞘管の端部２ａに連結した筒状の金属被覆管７内に収納され、隙間に耐熱性絶縁材８が充填されている。太い非発熱線５を収納するため、金属鞘管２の外径に比べて金属被覆管７の内径は大きく、互いの連結部分にはブッシング９が介装される。そして、充填した耐熱性絶縁材８の充填密度を上げるため、金属被覆管７はダイス引きやスエージングにより加圧減径される。

ところで、マイクロヒータの使用時の加熱−冷却により、発熱線と非発熱線との熱膨張の差に基づき、発熱線と非発熱線との溶接接合部１２に熱応力が生じる。加熱−冷却を繰り返すと、この熱応力に伴う熱歪によって接合部が破断し、断線に至ることがある。また、金属被覆管７内部のブッシング９の端末形状等によっては、上記加圧減縮によっても金属被覆管７の内周面と金属鞘管２の外周面との隙間に耐熱性絶縁材８が十分に充填されにくく、絶縁が不十分となり耐電圧特性が悪化する場合があった。

実公昭４８−３８５９９号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、発熱線と非発熱線の接合部の耐久性を高めることができ、かつ耐熱性絶縁材の充填密度を高めることができ、耐電圧特性の悪化を防止できるを提供する点にある。

本発明者は、かかる現況に鑑み、鋭意検討した結果、従来の問題点の理由として、従来のマイクロヒータは発熱線が細いことから、溶接等による非発熱線との接合が難しく、接合面積も十分にとれず、結果、接合部の熱歪みに対する強度を高めることに限界があること、さらに、細い発熱線と金属被覆管との間に充填される耐熱性絶縁材の量が太い非発熱線と金属被覆管との間に充填される量よりも多いことから、発熱部分の圧縮充填が弱くなり、金属鞘管の端部付近への圧縮充填はさらに弱くなってしまうこと、および発熱線の延出部分の外周面にスリーブを装着して該スリーブを非発熱線に接続することで上記問題点を解決できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、以下の発明を包含する。
（１） 金属鞘管内に発熱線が収納されるとともに隙間に耐熱性絶縁材が充填されてなる発熱部を有し、該発熱部の端部に、前記発熱線よりも太い非発熱線からなる非発熱部が軸方向に連設されてなるマイクロヒータであって、前記発熱部の金属鞘管の端部から発熱線が所定長さ延出しており、該延出している部分の少なくとも先端に至る所定領域の外周面に、金属製のスリーブが装着され、該スリーブの前記金属鞘管に対向する側の端部とは反対の側の端部が、非発熱線の端部に接合され、前記発熱線の前記延出している部分、前記スリーブ、及び前記非発熱線の少なくとも前記接合される側の一部は、前記金属鞘管の端部に連結される筒状の金属被覆管内に収納されるとともに、該金属被覆管内の隙間に耐熱性絶縁材が充填されており、これにより前記金属被覆管の前記スリーブおよび非発熱線が位置する領域が前記非発熱部として構成されていることを特徴とするマイクロヒータ。

（２） 前記非発熱線は金属線または金属棒であり、前記スリーブの前記反対側の端部と前記非発熱線の端部とが同軸状に突き合わされた状態で溶接接合されている、（１）記載のマイクロヒータ。

（３） 前記金属被覆管は、内部の前記スリーブおよび非発熱線とともに加圧減径されている、（１）又は（２）記載のマイクロヒータ。

（４） 前記金属被覆管は、前記金属鞘管の外周面にブッシングを介して連結されており、前記ブッシングと前記金属被覆管の内周面と前記金属鞘管の端面に至る外周面とで囲まれる余剰空間に、該空間を埋めるスペーサ材が介装されている、（１）〜（３）の何れかに記載のマイクロヒータ。

以上にしてなる本願発明に係るマイクロヒータによれば、発熱線より太いスリーブと非発熱線とを溶接でしっかりと接合することができ、接合面積も稼ぐことができ、接合強度を高めることができる。また、スリーブの部分は非発熱部となるため、接合部分に生じる熱歪み自体も従来に比べて低減させることができ、接合部の耐久性がより高まることになる。さらに、スリーブの存在により発熱線側の耐熱性絶縁材も十分に圧縮充填させることができ、発熱部の金属鞘管の端部側への耐熱性絶縁材の圧縮充填も十分にさせることができ、ブッシングの形状によって金属鞘管外周面と金属被覆管７の内周面との間に隙間が生じても該隙間に耐熱性絶縁材を十分に充填させることができ、耐電圧特性の悪化を防止できる。

とくに、ブッシングと金属被覆管の内周面と金属鞘管の端面に至る外周面とで囲まれる余剰空間に、該空間を埋めるスペーサ材が介装されたものでは、耐熱性絶縁材をより十分に充填させることができ、耐電圧特性の悪化をより確実に防止できる。

本発明の代表的実施形態にかかるマイクロヒータを示す縦断面図。 従来からのマイクロヒータを示す縦断面図。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

本発明のマイクロヒータ１は、図１に示すように、金属鞘管２内に発熱線３が収納されるとともに隙間に耐熱性絶縁材４が充填されてなる発熱部１０を有し、該発熱部１０の端部１０ａに、前記発熱線３よりも太い非発熱線５からなる非発熱部１１が軸方向に連設されるものである。金属鞘管２、発熱線３、非発熱線５、耐熱性絶縁材４の各素材は、従来から公知のマイクロヒータと同様のものを広く用いることができ、発熱線３には電気抵抗値が大きく通電によりジュール熱を生じるニクロム線等が好適であり、非発熱線５には電気抵抗値の小さいニッケルや銅、ステンレス等が好適である。

発熱部１０の金属鞘管２の端部２ａから、発熱線３が所定長さ延出しており、当該延出部分３ａの少なくとも先端に至る所定領域の外周面３０に、電気抵抗値の小さい金属製のスリーブ６が装着されている。スリーブ６の前記金属鞘管２に対向する側の端部６ｂとは反対の側の端部６ａは、非発熱線５の端部５ｂに接合されている。

ここで、非発熱線５は金属線、または金属ねじ棒などの金属棒とされ、スリーブ６の先端（端部６ａ）と非発熱線５の端部５ｂとは同軸状に突き合わされた状態で溶接接合されていることが好ましい。符号１２は、溶接接合部である。このようなスリーブ６と非発熱線５との溶接接合は、従来の発熱線と非発熱線の溶接接合に比べ、接合面積を稼ぐことができ、溶接作業も容易であり、接合強度の高い優れた耐久性を有する接合部とすることができる。

発熱線３の延出部分３ａ、スリーブ６、及び非発熱線５の少なくとも前記溶接接合される側の部分は、発熱側の金属鞘管２の端部２ａに連結される筒状の金属被覆管７内に収納されるとともに、該金属被覆管７の内部の隙間には耐熱性絶縁材８が充填される。非発熱線５は金属被覆管７によって一部のみ収納されるものでもよいしすべて収納されるものでもよい。

金属被覆管７は、内部の前記スリーブ６および非発熱線５とともに加圧減径されており、この加圧減縮により内部の耐熱性絶縁材８が圧縮充填されるとともに内部のスリーブ６が内側の発熱線３の延出部分３ａの外周面３０に密着する。このように非発熱素材のスリーブ６が発熱線の延出部分３ａの外周面３０に密着することで、内側の発熱線３よりも外側のスリーブ側に通電し、発熱線３の前記外周面３０が位置する領域は非発熱部１１の領域となるので、溶接接合部１２を挟んだ双方が非発熱部となって溶接接合部１２に生じる熱歪みも小さく抑えることができ、接合部の破断等をより確実に防止することができるのである。

金属被覆管７は、金属鞘管２の端部の外周面にブッシング９を介して連結されている。さらに、ブッシング９と金属被覆管７の内周面７１と金属鞘管２の端部２ａの端面に至る外周面２０とで囲まれる余剰空間には、該空間を埋めるスペーサ材１３が介装されている。このスペーサ材１３の端面１３ｃは金属鞘管２の端面と略面一となるように設定され、これにより余剰空間がほぼ無くなる。

このようにスペーサ材１３が設けられることで、耐熱性絶縁材８が圧縮充填されにくい余剰空間を無くし、耐電圧特性の低下を防止できるとともに、スリーブ６の存在もあって全体として耐熱性絶縁材８の充填密度を均一的に高めることができ、耐電圧特性を向上させることができる。

非発熱部１１の発熱部１０と反対側の端部側は、端子部（ナット／リード線延出）を設ける等、従来からのマイクロヒータと同様、種々の形態を採用することができる。金属被覆管７を長くして非発熱部の引き回し線としてもよい。また、本実施形態では一芯型を例示しているが、発熱線、非発熱線の組が複数存在する多芯型としても勿論よい。この場合、各組の発熱線と非発熱線の接合部分に上記スリーブ６を設ければよい。

本実施形態のマイクロヒータ１の製造手順は、まず、発熱部１０の金属鞘管２の端部から発熱線３が所定長さ延出させ、当該延出部分３ａの少なくとも先端に至る所定領域の外周面３０に上記スリーブ６を装着した状態で、該スリーブ６の端部６ａを非発熱線５の端部５ｂに溶接等で接合する。

次に、前記発熱線の延出部分３ａ、スリーブ６、及び非発熱線５の少なくとも前記接合される側の一部を覆うように、金属被覆管７をブッシング９及びスペーサ材１３を介して金属鞘管２の端部２ａに連結し、さらに、その非発熱線側の開口から金属被覆管７の内部の隙間に耐熱性絶縁材８を充填し、開口を封じる。

そして、金属被覆管７を従来と同様、ダイス引きやスエージングによって加圧減径加工する。この加圧減縮により、内部の耐熱性絶縁材８が圧縮充填されるとともに、内部のスリーブ６は内側の発熱線３の延出部分３ａの外周面３０に密着する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１ マイクロヒータ
２ 金属鞘管
２ａ 端部
３ 発熱線
３ａ 延出部分
４ 耐熱性絶縁材
５ 非発熱線
５ｂ 端部
６ スリーブ
６ａ 端部
６ｂ 端部
７ 金属被覆管
８ 耐熱性絶縁材
９ ブッシング
９ａ 端部
１０ 発熱部
１０ａ 端部
１１ 非発熱部
１２ 溶接接合部
１３ スペーサ材
１３ｃ 端面
２０ 外周面
３０ 外周面
７１ 内周面
１０１ マイクロヒータ
１０２ 段差部
ｓ１ 余剰空間

Claims (3)

1. 金属鞘管内に発熱線が収納されるとともに隙間に耐熱性絶縁材が充填されてなる発熱部を有し、該発熱部の端部に、前記発熱線よりも太い非発熱線からなる非発熱部が軸方向に連設されてなるマイクロヒータであって、
   前記発熱部の金属鞘管の端部から発熱線が所定長さ延出しており、
   該延出している部分の少なくとも先端に至る所定領域の外周面に、金属製のスリーブが装着され、
   該スリーブの前記金属鞘管に対向する側の端部とは反対の側の端部が、非発熱線の端部に接合され、
   前記発熱線の前記延出している部分、前記スリーブ、及び前記非発熱線の少なくとも前記接合される側の一部は、前記金属鞘管の端部に連結される筒状の金属被覆管内に収納されるとともに、該金属被覆管内の隙間に耐熱性絶縁材が充填されており、
   これにより前記金属被覆管の前記スリーブおよび非発熱線が位置する領域が前記非発熱部として構成されており、
   前記非発熱線が金属線または金属棒であり、前記スリーブの前記反対側の端部と前記非発熱線の端部とは、同軸状に突き合わされた状態で溶接接合されていることを特徴とするマイクロヒータ。
2. 前記金属被覆管は、内部の前記スリーブおよび非発熱線とともに加圧減径されている、請求項１記載のマイクロヒータ。
3. 金属鞘管内に発熱線が収納されるとともに隙間に耐熱性絶縁材が充填されてなる発熱部を有し、該発熱部の端部に、前記発熱線よりも太い非発熱線からなる非発熱部が軸方向に連設されてなるマイクロヒータであって、
   前記発熱部の金属鞘管の端部から発熱線が所定長さ延出しており、
   該延出している部分の少なくとも先端に至る所定領域の外周面に、金属製のスリーブが装着され、
   該スリーブの前記金属鞘管に対向する側の端部とは反対の側の端部が、非発熱線の端部に接合され、
   前記発熱線の前記延出している部分、前記スリーブ、及び前記非発熱線の少なくとも前記接合される側の一部は、前記金属鞘管の端部に連結される筒状の金属被覆管内に収納されるとともに、該金属被覆管内の隙間に耐熱性絶縁材が充填されており、
   これにより前記金属被覆管の前記スリーブおよび非発熱線が位置する領域が前記非発熱部として構成されており、
   前記金属被覆管は、前記金属鞘管の外周面にブッシングを介して連結されており、
   前記ブッシングと前記金属被覆管の内周面と前記金属鞘管の端面に至る外周面とで囲まれる余剰空間に、該空間を埋める形状を有するスペーサ材が介装されていることを特徴とするマイクロヒータ。

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