JP7385181B2 - マイクロヒータ、マイクロヒータの製造方法、および該製造方法に用いられるマイクロヒータ用シースケーブル - Google Patents

Description

本発明は、金属シース内に発熱線と非発熱線とが収納されるとともに耐熱性絶縁材が隙間に充填され、軸方向に沿って発熱部と非発熱部とが形成されるマイクロヒータに関する。

この種のマイクロヒータは、例えば、発熱線と非発熱線とをあらかじめ接続し、該接続した線を金属シース内に収納して隙間に耐熱性絶縁材を充填したうえ、ダイス引きやスエージングにより縮径して製造されるものがある（例えば、特許文献１参照。）。このようなマイクロヒータは、金属シース外周面のうち内側に発熱線が存在している領域が発熱部となり、非発熱線が存在している領域が非発熱部となる。

発熱部は、加熱対象に配されて加熱対象を加熱する部分であり、非発熱部は、加熱対象以外の場所を這わすため、さらには端子部を設けるための部分である。したがって、発熱部および非発熱部のそれぞれの長さは、加熱対象の種類や、同じ加熱対象であってもその設置する位置、端子部が接続される装置本体側の位置などによって、さまざまな組み合わせが求められる。このような多くの寸法違いのマイクロヒータを、発熱線と非発熱線の長さをそれぞれ調整のうえ、上記の如く一から作製していたのではコストや時間が嵩んでしまう。また、ダイス引きやスエージングにより発熱線と非発熱線の接続部が軸方向に移動するため、設定どおりの長さになっているか確認することが難しいうえ、当該加工の過程で接続部に負担がかかるといった課題がある。

これに対し、金属シース内に発熱線が収納され、隙間に耐熱性絶縁材が充填された発熱部用シースケーブルと、金属シース内に非発熱線が収納され、隙間に耐熱性絶縁材が充填された非発熱部用シースケーブルを設け、これらを必要長さ切断し、発熱線と非発熱線とを接続するとともに、金属シース同士を連結スリーブで連結してマイクロヒータとするものも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、このような連結スリーブは金属シース外面から突出する突出部となり、マイクロヒータを引き回して加熱対象に設置する際に引っ掛かりが生じる原因となり、使い勝手が悪くなるといった課題がある。また、連結スリーブ内に充填する耐熱性絶縁材を密着されるべく、連結スリーブを加圧減径させる必要があり、その過程で発熱線と非発熱線の接続部に負担がかかるといった課題もある。

特開２０１９－１１４４４５号公報 特開２００７－２２０３２５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、金属シースの途中部外面に、引き回し時の引っ掛かりの原因となる突出部が形成されず、良好な作業性を維持できるとともに、発熱部および非発熱部のそれぞれの長さの異なるさまざまな組み合わせを低コストに効率よく提供することができ、また、発熱部／非発熱部の長さが設定どおりの長さになっているか容易に確認でき、さらには、発熱線と非発熱線の接続部への負担もかからず、信頼性の高いマイクロヒータ、及びその製造方法を提供する点にある。

本発明は、以下の発明を包含する。
（１） 金属シース内に発熱線と非発熱線とが収納されるとともに耐熱性絶縁材が隙間に充填されており、軸方向に沿って発熱部と非発熱部とが形成されるマイクロヒータであって、前記発熱部と非発熱部との境界領域を除き、前記発熱線と前記非発熱線とが全長にわたって互いに間隔をあけて平行に配置されており、前記境界領域では、前記非発熱線が途中で切断されているとともに、切断されている非発熱線のうち非発熱部側に延びている非発熱線の当該切断されている境界側の端部が、少なくとも前記発熱部側に延びている前記発熱線に接続されていることを特徴とするマイクロヒータ。

（２） 前記境界領域では、前記発熱線も途中で切断されており、前記非発熱線の境界側の前記端部が、前記切断されている発熱線のうち発熱部側に延びている発熱線の当該切断されている境界側の端部に接続されている、（１）記載のマイクロヒータ。

（３） 前記金属シースの前記境界領域には、前記発熱線と非発熱線の双方から等距離にある位置に、前記接続の作業のための封止穴が設けられている（１）又は（２）記載のマイクロヒータ。

（４） 金属シース内に発熱線と非発熱線とが収納されるとともに耐熱性絶縁材が隙間に充填されており、軸方向に沿って発熱部と非発熱部とが形成されるマイクロヒータの製造方法であって、金属シース内に発熱線と非発熱線とが全長にわたって互いに間隔をあけて平行に配置され、隙間に前記耐熱性絶縁材が充填されたシースケーブルを設け、該シースケーブルの軸方向に沿った所定の位置にて、前記金属シースの周壁に作業用の穴をあけ、該穴を通じて作業することにより、前記非発熱線を切断するとともに、切断した非発熱線のうち一方の非発熱線の当該切断側の端部を、少なくとも他方の非発熱線が存在する側に延びている前記発熱線に接続し、これにより、当該穴が存在する領域を境界領域として、これよりも前記一方の非発熱線が存在する側に前記非発熱部が形成され、前記他方の非発熱線が存在する側に前記発熱部が形成されることを特徴とするマイクロヒータの製造方法。

（５） 前記穴を通じて作業することにより、前記非発熱線を切断するとともに前記発熱線も切断し、前記一方の非発熱線の切断側の端部を、前記切断した発熱線のうち前記他方の非発熱線が存在する側に延びている前記発熱線の切断側の端部に接続し、これにより、同じく当該穴が存在する領域を境界領域として、これよりも前記一方の非発熱線が存在する側に前記非発熱部が形成され、前記他方の非発熱線が存在する側に前記発熱部が形成されることを特徴とする、（４）記載のマイクロヒータの製造方法。

（６） 前記穴を、前記発熱線と非発熱線の双方から等距離にある位置に設けてなる、（４）又は（５）記載のマイクロヒータの製造方法。

（７） （４）～（６）の何れかに記載のマイクロヒータの製造方法に用いるシースケーブルであって、金属シース内に発熱線と非発熱線とが全長にわたって互いに間隔をあけて平行に配置され、隙間に耐熱性絶縁材が充填された、マイクロヒータ用シースケーブル。

以上にしてなる本願発明によれば、連結スリーブで金属シース同士を連結するものではなく、金属シース内部で互いに平行に配置された発熱線と非発熱線とが、発熱部と非発熱部の境界領域において上記切断及び接続されている構造であるため、金属シースの途中部外面に、引き回し時の引っ掛かりの原因となる突出部が形成されず、良好な作業性が維持される。

また、このような切断・接続は、金属シースの周壁部に穴をあけて絶縁材を取り除く等して容易に加工することができ、発熱線と前記非発熱線とが全長にわたって互いに間隔をあけて平行に配置されたシースケーブルを用意すれば、発熱部および非発熱部のそれぞれの長さの異なるさまざまな組み合わせをユーザの要望に応じて効率よく低コストで提供することができるし、また、発熱部／非発熱部の長さが設定どおりの長さになっているか、穴の埋戻しの位置で容易に確認することができる。さらに、ダイス引きやスエージング、加圧縮径加工などは必要なく、発熱線と非発熱線の接続部への負担も避けることができ、信頼性の高いマイクロヒータを提供することができる。

（ａ）は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、（ｂ）は境界領域の横断面図。 （ａ）は本発明のマイクロヒータの製造に用いられるマイクロヒータ用シースケーブルを示す縦断面図、（ｂ）は横断面図。 同じくマイクロヒータの製造手順を示す説明図。 同じくマイクロヒータの変形例を示す縦断面図。 同じく変形例のマイクロヒータの製造手順を示す説明図。 発熱線と非発熱線の対を複数対設けたマイクロヒータの変形例を示す横断面図。

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、金属シース２内に発熱線３（３Ａ，３Ｂ）と非発熱線４（４Ａ，４Ｂ）とが収納されるとともに耐熱性絶縁材５が隙間に充填されたものであり、軸方向に沿って、発熱部１１の領域と非発熱部１２の領域とが形成されている。従来と同様、発熱部１１は加熱対象に配されて加熱対象を加熱する部分であり、非発熱部１２は加熱対象以外の場所を這わすための部分であってその端部に端子部を設けるための部分である。

とくに本発明では、発熱部１１と非発熱部１２との境界領域Ｒ１を除き、発熱線３と非発熱線４とが、金属シース２内部に全長にわたって互いに間隔をあけて平行に配置されており、境界領域Ｒ１では、非発熱線４が途中で切断されているとともに、切断されている非発熱線４Ａ，４Ｂのうち非発熱部１２側に延びている非発熱線４Ａの当該切断されている境界側の端部４０が、少なくとも前記発熱部１１側に延びている発熱線３（３Ｂ）に溶接等で接続されていることを特徴としている。

より詳しくは、境界領域Ｒ１では、発熱線３も途中で切断されており、非発熱線４Ａの境界側の前記端部４０が、切断されている発熱線３のうち発熱部１１側に延びている発熱線３Ｂの当該切断されている境界側の端部３０に溶接等により接続されている。符号７０はこの溶接等による接続部を示している。境界領域Ｒ１には、発熱線３と非発熱線４の双方から等距離にある位置に上記接続の作業のための封止穴６が設けられている。

封止穴６は、境界領域Ｒ１における上記非発熱線４の切断された状態の形成、発熱線３Ｂへの接続等の作業を行うために形成される穴であり、後述するように耐熱性絶縁材５を除去して切断・接続作業を行い、耐熱性絶縁材を埋め戻して金属等で溶接封止された穴である。本例では、発熱部１１の両端側に上記境界領域Ｒ１を介してそれぞれ非発熱部１２を形成した形態とされており、このようなマイクロヒータ１は、一端側の非発熱部１２の非発熱線４Ａ，発熱部１１の発熱線３Ｂ、および他端側の非発熱部１２の非発熱線４Ａに通電されることで、発熱部１１のみ発熱するように機能させることができる。

金属シース２、発熱線３、非発熱線４、耐熱性絶縁材５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用いることができ、たとえば発熱線１１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１２には電気抵抗値の小さいニッケルや銅等が好適である。

次に、本実施形態のマイクロヒータ１の製造手順を、図２及び図３に基づき説明する。

まず、図２に示すように、金属シース２内に発熱線３と非発熱線４とが全長にわたって互いに間隔をあけて平行に配置され、隙間に耐熱性絶縁材５が充填されたシースケーブル１０を設ける。次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、該シースケーブル１０の軸方向に沿った所定の位置にて、金属シース２の周壁に作業用の穴６をあけ（たとえば穴繰り加工）、該穴６を通じて穴直下の耐熱性絶縁材５を除去して発熱線３および非発熱線４を露出させる。

穴６は、作業効率上、発熱線３と非発熱線４の双方から等距離にある位置に設けられることが好ましい。次に、図３（ｃ）に示すように、該穴６を通じて、発熱線３および非発熱線４をそれぞれ所定の位置で切断する。符号３２、４２は切断部を示している。

そして、図３（ｄ）、（ｅ）に示すように、切断された非発熱線のうち一方の非発熱線４Ａの当該切断側の端部４０を、他方の非発熱線４Ｂが存在する側に延びている切断された発熱線３Ｂの切断側の端部３０に溶接等で接続し、耐熱性絶縁材５を埋戻し、穴６を溶接等で金属封止する。これにより、当該穴６が存在する領域を境界領域Ｒ１として、これよりも前記一方の非発熱線４Ａが存在する側に非発熱部１２が形成され、他方の非発熱線４Ｂが存在する側、すなわち発熱線３Ｂが存在する側に、発熱部１１が形成される。

以上の代表的実施形態では、境界領域Ｒ１において、非発熱線４と発熱線３の双方が途中で切断され、非発熱線４Ａの境界側の端部４０が、発熱線３の発熱部１１側に延びている発熱線３Ｂの当該切断されている境界側の端部３０に溶接等により接続されているものについて説明したが、本発明の他の例としては、図４に示すように、
同じく境界領域Ｒ１において、非発熱線４のみ途中で切断されており、非発熱線４Ａの境界側の端部４０が、発熱線３の途中部３１に溶接等により接続されているものでもよい。

図５は、この変形例の製造手順を示しているが、上述した代表的実施形態の製造手順との違いは、図５（ｃ）に示すように穴６からの作業で非発熱線４のみ切断し（切断部４２）、発熱線３は切断しない点、図５（ｄ）に示すように切断された非発熱線４Ａの端部４０を発熱線３の途中部３１に溶接等により接続している点のみであり、他は同じである。

この変形例に係るマイクロヒータ１Ａについても、発熱部１１の両端側に上記境界領域Ｒ１を介してそれぞれ非発熱部１２を形成した形態とされている。そして、一端側の非発熱部１２の非発熱線４Ａ，発熱部１１の発熱線３（発熱線３のうち境界領域Ｒ１間の領域）、および他端側の非発熱部１２の非発熱線４Ａに通電されることで、発熱部１１のみ発熱するように機能させることができる。

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。
たとえば、以上の実施形態では発熱線３と非発熱線４をそれぞれ１本ずつ設け、従来の一芯型のマイクロヒータと同じように両端子型として使用できるものを例示しているが、本発明はこれに限らず、図６に示すように発熱線３を複数本平行に設け、各発熱線３と対を為す非発熱線４も設け、従来の多芯型のマイクロヒータと同じように両端子タイプ／片端子タイプとして使用できるものとして構成することも勿論できる（図示のものは従来の２芯型と同じように使用できる。）。

１，１Ａ マイクロヒータ
２ 金属シース
３、３Ａ，３Ｂ 発熱線
４、４Ａ，４Ｂ 非発熱線
５ 耐熱性絶縁材
６ 穴
１０ シースケーブル
１１ 発熱部
１２ 非発熱部
３０ 端部
３１ 途中部
３２ 切断部
４０ 端部
４２ 切断部
７０ 接続部

Claims (7)

1. 金属シース内に発熱線と非発熱線とが収納されるとともに耐熱性絶縁材が隙間に充填されており、軸方向に沿って発熱部と非発熱部とが形成されるマイクロヒータであって、
   前記発熱線と前記非発熱線とが、各々、前記発熱部と非発熱部との境界領域を除いた略全長にわたって前記軸方向に連続的に延び、且つ互いに間隔をあけて平行に配置されており、
   前記境界領域では、前記非発熱線が途中で切断されているとともに、切断されている非発熱線のうち非発熱部側に延びている非発熱線の当該切断されている境界側の端部が、少なくとも前記発熱部側に延びている前記発熱線に向けて屈曲し、該発熱線に接続されていることを特徴とするマイクロヒータ。
2. 前記境界領域では、前記発熱線も途中で切断されており、前記非発熱線の境界側の前記端部が、前記切断されている発熱線のうち発熱部側に延びている発熱線の当該切断されている境界側の端部に向けて屈曲し、該端部に接続されている、請求項１記載のマイクロヒータ。
3. 前記金属シースの前記境界領域には、前記発熱線と非発熱線の双方から等距離にある位置に、前記接続の作業のための封止穴が設けられている請求項１又は２記載のマイクロヒータ。
4. 金属シース内に発熱線と非発熱線とが収納されるとともに耐熱性絶縁材が隙間に充填されており、軸方向に沿って発熱部と非発熱部とが形成されるマイクロヒータの製造方法であって、
   金属シース内に発熱線と非発熱線とが全長にわたって互いに間隔をあけて平行に配置され、隙間に前記耐熱性絶縁材が充填されたシースケーブルを設け、
   該シースケーブルの軸方向に沿った所定の位置にて、前記金属シースの周壁に作業用の穴をあけ、
   該穴を通じて作業することにより、前記非発熱線の途中を切断するとともに、
   切断した非発熱線のうち一方の非発熱線の当該切断側の端部を、少なくとも他方の非発熱線が存在する側に延びている前記発熱線に接続し、
   これにより、当該穴が存在する領域を境界領域として、これよりも前記一方の非発熱線が存在する側に前記非発熱部が形成され、前記他方の非発熱線が存在する側に前記発熱部が形成されることを特徴とするマイクロヒータの製造方法。
5. 前記穴を通じて作業することにより、前記非発熱線を切断するとともに前記発熱線も切断し、
   前記一方の非発熱線の切断側の端部を、前記切断した発熱線のうち前記他方の非発熱線が存在する側に延びている前記発熱線の切断側の端部に接続し、
   これにより、同じく当該穴が存在する領域を境界領域として、これよりも前記一方の非発熱線が存在する側に前記非発熱部が形成され、前記他方の非発熱線が存在する側に前記発熱部が形成されることを特徴とする、請求項４記載のマイクロヒータの製造方法。
6. 前記穴を、前記発熱線と非発熱線の双方から等距離にある位置に設けてなる、請求項４又は５記載のマイクロヒータの製造方法。
7. 請求項４～６の何れか１項に記載のマイクロヒータの製造方法に用いるシースケーブルであって、
   金属シース内に発熱線と非発熱線とが全長にわたって互いに間隔をあけて平行に配置され、隙間に耐熱性絶縁材が充填された、マイクロヒータ用シースケーブル。

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