JPH0381279B2 - - Google Patents

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JPH0381279B2
JPH0381279B2 JP59502645A JP50264584A JPH0381279B2 JP H0381279 B2 JPH0381279 B2 JP H0381279B2 JP 59502645 A JP59502645 A JP 59502645A JP 50264584 A JP50264584 A JP 50264584A JP H0381279 B2 JPH0381279 B2 JP H0381279B2
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heater
band
layer
current
shaped
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JP59502645A
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JPS60500981A (en
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Hooru Efu Butsushu
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Metcal Inc
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Metcal Inc
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Publication date
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Publication of JPH0381279B2 publication Critical patent/JPH0381279B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/04Heating appliances
    • B23K3/047Heating appliances electric
    • B23K3/0475Heating appliances electric using induction effects, e.g. Kelvin or skin effects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/235Preliminary treatment
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

請求の範囲 1 薄く且つ細長い帯状の強磁性本層と、上記強
磁性体層に熱的及び電気的に接触するよう積層さ
れた帯状の低抵抗の導電体層とを具えた温度自動
調節機能を有する平坦で細長い可撓性のバンド状
ヒータと、 上記バンド状ヒータを被加熱体の周りに巻き締
め固定するロツキング装置と、 上記バンド状ヒータ中に、その温度を上記強磁
性体層のキユリー温度にまで上昇させるに充分な
交流電流を通ぜしめる手段と、 から構成された自動調節ヒータ。 2 電流の流れる部分の長さを増大させるため端
部同士が電気的に接続されこれらを通じて電流が
流される互いに平行な複数の細長い帯状片を有す
る請求の範囲第1項記載のヒータ。 3 上記細長い帯状片がその一方の細長く平坦な
面上に導電性の材料で作製された薄い被覆層を有
する請求の範囲第1項又は第2項記載のヒータ。 4 上記薄い被覆層が、上記バンド状ヒータの長
手方向を横切る方向へ延び且つ上記バンド状ヒー
タの少なくとも1つの表面上に配列される互いに
略平行な複数の細長いスロツトを有する請求の範
囲第3項記載のヒータ。 5 上記電流を通ぜしめる手段が、上記バンド状
ヒータの両端の電気的接続部分間に一定の交流電
流を接続する手段である請求の範囲第1項記載の
ヒータ。 6 上記ロツキング装置手段が、上記バンド状ヒ
ータを上記被加熱体の周りにきつく引き締め且つ
上記バンド状ヒータを引き締められた状態に保持
するロツキング装置である請求の範囲第1項又は
第5項記載のヒータ。 7 上記被加熱体を加熱している期間中上記バン
ド状ヒータの張力を維持するよう加熱期間中に於
て上記バンド状ヒータを引き締めるための手段を
有する請求の範囲第6項記載のヒータ。 8 上記引き締めるための手段が、上記バンド状
ヒータに上記電流を通ぜしめる手段を兼ねる請求
の範囲第7項記載のヒータ。 9 上記引き締めるための手段が、 上記被加熱体の周囲に巻き付けられた上記バン
ド状ヒータの円弧部分から外側へ伸び出たバンド
状ヒータの一端を把持すると共に、上記バンド状
ヒータの上記一端を上記円弧部分に対して相対的
に移動させるための手段を有し、且つ、 上記把持するための手段が上記バンド状ヒータ
に電流を通ずるための手段を有する請求の範囲第
7項記載のヒータ。 10 上記バンド状ヒータの細長く平坦な面の1
つが、上記バンド状ヒータを摩耗から物理的に保
護するための被覆を有する請求の範囲第1項記載
のヒータ。 11 上記細長い部材がその1つの細長い平坦な
面上に、少なくとも上記第1の強磁性体材料より
も低い抵抗を有する材料で作製された薄い被覆層
を有する請求の範囲第1項記載のヒータ。 12 上記電流を通ぜしめる手段が、上記バンド
状ヒータ内に上記電流を誘導的に発生させる手段
である請求の範囲第1項又は第11項記載のヒー
タ。 13 上記被加熱体に当接せしめられるべき上記
薄い被覆層の一つの表面上に半田層が形成された
請求の範囲第4項記載のヒータ。 14 上記被加熱体に当接せしめられるべき上記
薄い被覆層の一つの表面上に半田層が形成された
請求の範囲第11項記載のヒータ。 15 被加熱体の周囲に巻き付けたバンド状ヒー
タを最初に引き締めると共に加熱期間中に於て上
記バンド状ヒータを更に引き締めることが可能な
引締め機構を組み合わせて成る請求の範囲第6項
記載のヒータ。 16 上記引締め機構が、上記バンド状ヒータに
上記電流を通ぜしめる手段を含む請求の範囲第1
5項記載のヒータ。 17 上記細長い部材がその1つの細長い平坦な
表面上に、半田の付着しない材料で作製された被
覆層を有する請求の範囲第1項又は第2項記載の
ヒータ。 18 上記被覆層が導電性を有する請求の範囲第
17項記載のヒータ。 19 薄く且つ細長い帯状の強磁性体層と、上記
強磁性体層に熱的及び電気的に接触するよう積層
された帯状の低抵抗の導電体層とを具えた温度自
動調節機能を有する平坦で細長い可撓性のバンド
状ヒータを被加熱体の周囲にきつく巻き締め固定
するステツプと、 上記バンド状ヒータに電流を通ずるステツプ
と、 上記被加熱体の加熱期間中に於て上記バンド状
ヒータの張力を保持するステツプと、 から構成される被加熱体の加熱方法。 20 上記電流の値が一定である請求の範囲第1
9項記載の加熱方法。 21 1つの物品ともう1つの物品を半田付けす
る方法に於て、 上記物品を部分的に重ね合わせるステツプと、 上記両物品の周囲に、薄く且つ細長い帯状の強
磁性体層と、上記強磁性体層に熱的及び電気的に
接触するよう積層された帯状の低抵抗の導電体層
とを具えた温度自動調節機能を有する平坦で細長
い可撓性のバンド状ヒータをきつく巻き付けて両
物品を固定するステツプと、 上記バンド状ヒータに電流を通じてこれを発熱
せしめるステツプと、 上記両物品の重ね合わせられた領域に半田を供
給するステツプと、 から構成される半田付け方法。 22 上記重ね合わせられた物品のうち外側の物
品が圧縮可能であり、 上記外側の物品を内側の物品に対して圧縮して
当接せしめるステツプを含む請求の範囲第21項
記載の半田付け方法。 23 上記外側の物品が多孔質であり、上記バン
ド状ヒータの内側の表面に半田が設けられると共
に、上記バンド状ヒータにより上記半田を加熱
し、これによつて溶融した半田を上記多孔質の部
材中に浸透させるステツプを含む請求の範囲第2
2項記載の半田付け方法。 背景技術 本発明は、自動調節機能を有する電気的ヒータ
及びその使用方法に関し、より具体的には加熱若
しくは半田付けさるべき箇所の周囲に一時的に配
置されて使用される強磁性体材料を用いた小サイ
ズの自動調節機能を有する電気的ヒータに関す
る。このヒータは、加熱作業が完了した後、被加
熱体の構造の一部となつて永久的に被加熱体と一
体化せしめられるような形態のものとすること
も、加熱作業が完了する度に被加熱体から取り外
して引き続き再使用可能なような形態のものとす
ることも可能である。 カーター及びクルムメの発明に係る米国特許第
4256945号には、積層構造を有する温度自動調節
機能を備えた電気的ヒータが記載されており、そ
の一つの薄板層は高い透磁率と高い抵抗値を有
し、またもう一つの薄板層は非磁性体で低い抵抗
の材料(例えば銅)で作製され、上記第1の薄板
層と電気的従つてまた熱的に接触せしめられてい
る。上記の如き構造のヒータは、定電流の交流電
源にそれぞれの層が電源に対して平行となるよう
に接続して使用される。 その場合の電流は、当初は表皮効果に基づき、
上記高透磁率且つ高抵抗の層に集中せしめられ、
P=KR1の式が成立する。ここでPは電力、Kは
I2即ち一定、そしてRは電流が高密度で集中した
状態に於ける透磁性体の実効抵抗である。このと
きの電力消費によつて上記層はこれがキユリー温
度に達するまで加熱される。上記層の透磁率は、
そのキユリー温度近くに於ては、例えば銅等の第
2の層の透磁率のレベルにまで減少する。然ると
きは、電流は、上記第1の層の磁気的特性に基づ
き、もはや上記高抵抗の第1の層にのみ局限され
ることはなく、上記銅の層へも広がり、これによ
つて上記電流に対する抵抗は実質的に低下する。
従つて消費される電力P=KR2(但しR2≪R1)は
大幅に減少し、その加熱効果は、上記ヒータをキ
ユリー温度若しくはその付近に維持するようなレ
ベルにまで減少する。従つて、このヒータはキユ
リー温度付近に於ける狭い温度範囲で温度的な自
動調節機能を果たすことになる。 而して、前記米国特許済みのヒータに用いられ
る電源は、典型的には例えば8ないし20MHzのよ
うな高周波電源であり、そのような高周波を用い
ることによつて、電流は、磁性体層がキユリー温
度に達するまでは、薄くて抵抗率の高い当該磁性
体層内に制限されるものである。特に、上記磁性
体層の厚さが作動周波数に於ける侵入度(skin
depth)程度であるときに最大の調節機能が得ら
れるものである。そのような条件下に於てキユリ
ー温度若しくはその付近に於ける上記ヒータの実
効抵抗の最大変化が得られるからである。この事
実は、均一な材料即ち積層構造ではない磁性体に
於ける侵入度に関する次の式を参照することによ
つて説明できる。即ち、侵入度
Claim 1: An automatic temperature control function comprising a thin and elongated strip-shaped ferromagnetic main layer and a strip-shaped low-resistance conductive layer laminated so as to be in thermal and electrical contact with the ferromagnetic layer. a flat and elongated flexible band-shaped heater; a locking device that tightens and fixes the band-shaped heater around a heated object; means for passing an alternating current sufficient to raise the current to . 2. A heater as claimed in claim 1, comprising a plurality of parallel elongate strips through which the current is passed, the ends of which are electrically connected to increase the length of the current flow section. 3. A heater according to claim 1 or claim 2, wherein the elongated strip has a thin covering layer made of an electrically conductive material on one of its elongated flat surfaces. 4. The thin coating layer has a plurality of substantially parallel elongated slots extending in a direction transverse to the longitudinal direction of the band-shaped heater and arranged on at least one surface of the band-shaped heater. Heater listed. 5. The heater according to claim 1, wherein the means for passing the current is means for connecting a constant alternating current between the electrical connection portions at both ends of the band-shaped heater. 6. The device according to claim 1 or 5, wherein the locking device means is a locking device that tightly tightens the band-shaped heater around the heated object and holds the band-shaped heater in a tightened state. heater. 7. The heater according to claim 6, further comprising means for tightening the band-shaped heater during the heating period so as to maintain the tension of the band-shaped heater during the heating period of the heated object. 8. The heater according to claim 7, wherein the tightening means also serves as means for passing the current through the band-shaped heater. 9 The tightening means grips one end of the band-shaped heater extending outward from the circular arc portion of the band-shaped heater wrapped around the object to be heated, and tightens the one end of the band-shaped heater to the 8. The heater according to claim 7, further comprising means for moving the heater relative to the arcuate portion, and wherein the means for gripping includes means for passing an electric current through the band-shaped heater. 10 1 of the elongated flat surface of the above band-shaped heater
2. The heater according to claim 1, wherein said band-shaped heater has a coating for physically protecting said band-shaped heater from wear. 11. The heater of claim 1, wherein the elongate member has a thin coating layer on one elongate planar surface thereof made of a material having a lower resistance than at least the first ferromagnetic material. 12. The heater according to claim 1 or 11, wherein the means for passing the current is means for inductively generating the current in the band-shaped heater. 13. The heater according to claim 4, wherein a solder layer is formed on one surface of the thin coating layer that is to be brought into contact with the object to be heated. 14. The heater according to claim 11, wherein a solder layer is formed on one surface of the thin coating layer that is to be brought into contact with the object to be heated. 15. The heater according to claim 6, comprising a tightening mechanism capable of initially tightening the band-shaped heater wound around the heated object and further tightening the band-shaped heater during the heating period. 16 Claim 1, wherein the tightening mechanism includes means for passing the current through the band-shaped heater.
The heater described in item 5. 17. The heater of claim 1 or claim 2, wherein said elongated member has a coating layer on one elongated flat surface thereof made of a material to which solder does not adhere. 18. The heater according to claim 17, wherein the coating layer is electrically conductive. 19 A flat, flat magnet having an automatic temperature control function, comprising a thin and elongated strip-shaped ferromagnetic material layer, and a strip-shaped low-resistance conductive layer laminated so as to be in thermal and electrical contact with the ferromagnetic material layer. a step of tightly wrapping and fixing an elongated flexible band-shaped heater around the object to be heated; a step of passing a current through the band-shaped heater; A method for heating an object to be heated, which comprises: a step for maintaining tension; and a step for maintaining tension. 20 Claim 1 in which the value of the current is constant
Heating method according to item 9. 21 A method of soldering one article and another article, comprising the steps of partially overlapping the articles, a thin and elongated ferromagnetic layer around both articles, and a ferromagnetic Both articles are wrapped tightly around a flat, elongated, flexible, band-shaped heater having a self-temperature regulating function and having a strip-shaped, low-resistance conductor layer laminated to make thermal and electrical contact with the body layer. A soldering method comprising the following steps: fixing the band-shaped heater, passing current through the band-shaped heater to cause it to generate heat, and supplying solder to the overlapping area of the two articles. 22. The soldering method according to claim 21, wherein the outer article of the stacked articles is compressible, and includes the step of compressing the outer article into contact with the inner article. 23 The outer article is porous, and the inner surface of the band-shaped heater is provided with solder, and the band-shaped heater heats the solder, thereby transferring the melted solder to the porous member. Claim 2 including the step of infiltrating the
Soldering method described in Section 2. BACKGROUND ART The present invention relates to an electric heater having a self-adjusting function and a method of using the same, and more specifically, the present invention relates to an electric heater having a self-adjusting function and a method of using the same, and more specifically, it uses a ferromagnetic material that is temporarily placed around a place to be heated or soldered. This invention relates to a small-sized electric heater with automatic adjustment function. This heater may be of such a form that it becomes part of the structure of the object to be heated and permanently integrated with it after the heating operation is completed, or it may It is also possible to use a configuration that can be removed from the object to be heated and then reused. U.S. Patent No. 1 for Carter and Krumme's invention
No. 4256945 describes an electric heater with temperature control function having a laminated structure, in which one thin plate layer has high magnetic permeability and high resistance value, and the other thin plate layer has a non-conductive layer. It is made of a magnetic, low resistance material (eg copper) and is in electrical and also thermal contact with the first laminate layer. The heater having the above structure is used by being connected to a constant current AC power source so that each layer is parallel to the power source. The current in that case was initially based on the skin effect;
concentrated in the high magnetic permeability and high resistance layer,
The formula P=KR 1 holds true. Here P is power, K is
I 2 or constant, and R is the effective resistance of the magnetically permeable material under densely concentrated current conditions. The resulting power consumption heats the layer until it reaches the Curie temperature. The magnetic permeability of the above layer is
Near its Curie temperature, the permeability decreases to the level of the second layer, such as copper. At that time, due to the magnetic properties of the first layer, the current is no longer confined only to the high resistance first layer, but also spreads to the copper layer, thereby The resistance to said current is substantially reduced.
The power consumed P=KR 2 (where R 2 << R 1 ) is therefore significantly reduced and the heating effect is reduced to a level such that the heater is maintained at or near the Curie temperature. Therefore, this heater performs an automatic temperature adjustment function within a narrow temperature range around the Curie temperature. The power source used in the US patented heater is typically a high frequency power source, such as 8 to 20 MHz, and by using such a high frequency, the current flows through the magnetic layer. Until the Curie temperature is reached, the magnetic layer is confined within the thin, high-resistivity magnetic layer. In particular, the thickness of the magnetic layer is determined by the degree of penetration (skin) at the operating frequency.
The maximum adjustment function can be obtained when the height is approximately 100 mm. This is because under such conditions, the maximum change in the effective resistance of the heater at or near the Curie temperature can be obtained. This fact can be explained by reference to the following equation for the degree of penetration in a magnetic material that is not a homogeneous material, ie a laminated structure. That is, the degree of penetration

【式】で表わされ、ここ で、ρはΩcmで表した物質の抵抗率、μは相対透
磁率、fは電流の周波数である。電流の流れる領
域はe-xに従つて低下する。ここでxは〔厚さ/
侵入度〕で表される数値である。従つて均一構造
の高透磁率材料に於ては、計算によれば電流の
63.2%が侵入度に等しい(即ち侵入度の1倍の)
領域に集中する。キユリー温度領域、即ちμ=1
の場合に於ては、電流は
where ρ is the resistivity of the material in Ωcm, μ is the relative permeability, and f is the frequency of the current. The area through which current flows decreases according to e -x . Here x is [thickness/
This is a numerical value expressed by [degree of penetration]. Therefore, in a highly permeable material with a uniform structure, calculations show that the current
63.2% is equal to the penetration degree (i.e. 1 times the penetration degree)
Concentrate on the area. Currie temperature range, i.e. μ=1
In the case, the current is

【式】の領域に広がる。従 つて若し常温におけるμの値が200(この値は200
〜1000の範囲内で変化し得る。)であつたとすれ
ば、キユリー温度領域における侵入度は200の平
方根倍に増加する。即ち、均一構造の材料に於け
る侵入度はμ=200の場合の14.14倍に達する。 前記米国特許済みのヒータに於ける2層の積層
構造についても、これと同様の表皮効果に基づく
説明が適用できる。即ち、磁性体層の厚さが名目
上侵入度に等しいときには、キユリー温度以下に
於て電流の殆どは磁性体層を流れる。キユリー温
度領域に於ては、電流の殆どは銅の層を流れるの
で、抵抗は顕著に減少する。若し、このμの値の
高い材料の厚さが侵入度の2倍より大きい場合に
は、導電率の高い銅の部分を流れる電流のパーセ
ンテージの変化は少なく、抵抗率の変化もこれ程
に顕著ではないであろう。同様に、μの値の高い
材料の厚さが実質的に侵入度以下である場合に
も、キユリー温度以下に於て高抵抗率材料の部分
を流れる電流のパーセンテージは少なく、従つて
キユリー温度に於ける抵抗の変化はこれまた顕著
ではないと思われる。従つて、μの値の高い材料
の厚さはその侵入度の1.0倍ないし1.8倍程度の範
囲が望ましい。 而して、上記の如き2層の積層構造の場合の厳
密な関係式は極めて複雑である。〔キユリー温度
以下の最大抵抗Rmax〕対〔キユリー温度以上に
於ける最小抵抗Rmin〕の比に関する式を導くた
めの表面インピーダンスに関する基礎的な数学的
公式は、定評ある参考文献としての“Fields and
Waves in Commuications Electronics”(第3
版:S.Ramo、J.R.Whinnery、T.VanDuzer著:
John Wiley and Sons社刊:ニユーヨーク1965
年)の298〜303頁・第5.19節に記載されている。
この参考文献に記載されている理論は、正確に平
板状の積層板のみを対象にして適用されるもので
あるが、侵入度が実質的にその曲率半径よりも小
さい場合のすべての応用例についても充分に正確
なものである。 然しながら、上記の如きヒータに於ては、キユ
リー温度に達した時点に於て、電流及び/又は磁
束が上記ヒータの外周面領域に拡散するため、面
倒な事態が生じる。特に、当該ヒータが高感度の
電子部品の近くに置かれた場合にそのような事態
が生じる。 カーター及びクルムメにより1981年3月16日付
で出願された米国特許出願第243777号は、前記米
国特許済のヒータに関する出願内容を部分的に承
継した出願であるが、その出願では、この加熱さ
れたヒータから発生する高周波電磁波が当該ヒー
タの近辺領域に放射されるのを防止するための機
構が記載されている。 そのような効果は、高い導電率を有する銅若し
くはその他の材料の厚さを、電源周波数に対する
侵入度の数倍となるよう充分に厚くして、上記の
如き放射及び電場の影響を防止することによつて
達成される。このように構成することは、上記ヒ
ータの多くの応用分野に於て重要なことであり、
例えば半田鏝の場合に於ては、電磁場が高感度の
回路部品に比較的大きな電流を引き起し、これが
当該部品を破壊すると云うような事態の発生を防
止する上で極めて意義深いことである。 前記の如く、1層構造即ち均一な構造の単純な
ヒータに於ける磁場は、e-xに従つて低下するも
のであり、従つて、侵入度の3倍の位置に於ては
磁場は最大部分の4.9%であり、侵入度の5倍の
位置に於ては0.67%であり、侵入度の10倍の位置
に於ては磁場は最大部分の0.005%となる。幾つ
かの利用分野に於ては少なくとも侵入度の5倍の
厚さが望ましいが、多くの分野に於ては侵入度の
3倍の厚さで充分であり、また極めて高感度の幾
器の近くで大きな加熱電流を使用する場合には侵
入度の10倍若しくはそれ以上の厚さが必要とされ
る場合もある。 前記米国特許済みのヒータ及び前記米国特許出
願に係るヒータは、適宜の電源に接続することに
より所望の目的に利用できるが、然しながらその
欠点は、高周波電源装置のコストが高いという点
にある。当該装置から極めて低い電磁場の発生し
か許容されない場合には、電源周波数を極めて高
く即ち例えばメガヘルツの領域に維持する必要が
あり、且つ銅若しくはその他の非磁性体材料の厚
さを充分に厚くする必要がある。 而して、ジヨン エフ クルムメにより1982年
9月30日に米国特許出願された『温度調節機能を
有する電気的にシールドされたヒータ』なる名称
の発明に於ては、高い透磁率で且つ高いキユリー
温度を有する材料でしかも通常は低抵抗の非磁性
体から成る層を利用することによつて、比較的低
い周波数の定電流源を用いることを可能とした。
当該ヒータは、電流帰還路に隣接して設けられる
高透磁率且つ高抵抗の材料から成る第1の層と、
電流帰還路から離れて設けられ高透磁率且つ望ま
しくは低い抵抗で上記第1の層よりも高いキユリ
ー温度を有する材料から成る第2の層とから構成
されている。 ここで、“高透磁率”とは、常磁性体よりも大
きな透磁率を有する材料、即ち強磁性体材料を指
しており、そのうちでも、殆どの応用分野に於て
は透磁率が100若しくはそれ以上のものが望まし
い。 上記1982年9月30日付け米国特許出願に記載の
発明の基礎をなす作動原理は、低抵抗の材料層と
して高透磁率且つ高いキユリー温度の材料を用い
ることにより、この第2の層の電流の侵入度を、
低い周波数に於ても極めて狭い領域内に制限せし
め、これによつて、扱い易い厚さの低抵抗の層を
用いてこの層の外側の表面を、熱的には絶縁する
ことなく電気的及び磁気的には本質的に絶縁即ち
シールドすることを可能とした点にある。上記第
2の層は望ましくは低抵抗の材料で作製される
が、これは必ずしも本質的な要件ではない。 2つの高透磁率薄板層を使用する当該ヒータの
一例に於ては、その1つの層の材料として、抵抗
率が約70〜80μΩcm、透磁率が約200、キユリー
温度が約300℃の合金42(42%のNiと58%のFeか
ら成る強磁性体合金。Niの含有率が42%である
ところから、“合金42”と称され、当業者間でよ
く知られている。)が用いられる。また、第2の
層としては、抵抗率が約10μΩcm、透磁率が約
1000、キユリー温度が約760℃の炭素鋼が用いら
れる。60Hzの電源を用いた場合の侵入度は合金42
については0.1″(インチ)であり、炭素鋼につい
ては0.025″である。上記発明に係る実用的な60Hz
のヒータの一例に於ては、直径0.25インチの円筒
状若しくはチユーブ状の銅から成る導電体(“帰
還用導電体”)と、薄い絶縁層(多くの場合0.002
インチの厚さ)と、透磁率400で厚さが0.1インチ
の温度依存性の磁性体合金と、最後に透磁率1000
で厚さ0.1インチの鋼から成る外部ジヤケツトと、
によつて構成される同軸構造のヒータが用いられ
る。このヒータ全体の直径は略0.65インチとな
る。例えば液体の凍結防止のために、ヒータの長
手方向1フイート当り5ワツトの出力で全長1000
フイートのヒータが必要とされるような状況に於
て上記ヒータを用いるとすれば、このヒータの抵
抗値は1.96Ωとなる。外側のパイプの内側に設け
た温度依存性磁性体合金のキユリー温度より幾分
低い温度に於て、このときの電流は50A、そして
電源端に於ける電圧は140Vとなる。若し、熱負
荷の変化によつて電気抵抗が実質的に変化する場
合には、一定の電流を維持するために必要な電圧
は変化させられなければならない。そのような場
合に於ても、8MHz〜20MHzの定電流電源よりも
充分に安いコストで電流を供給することができ
る。 而して、上記特許出願に記載のヒータに於ける
自動調節電力比(AR)〔autoregulation power
ratio〕は2:1から4:1の範囲であり、これ
は前記特許済みの発明に係るヒータほど高くはな
い。これは抵抗率の差が約10:1であることに起
因するが、このような自動調節電力比の差は、低
いキユリー温度の材料として高い抵抗値のものを
用い、且つ高いキユリー温度の材料として低い抵
抗率の材料をそれぞれ用いることによつて減少さ
せることができる。そしてまた、高い透磁率で比
較的低い抵抗率の材料即ち鉄或いは低炭素鋼のよ
うなものを用いると更に電力調節比を増加させる
ことができる。 ジヨン エフ クルムメにより1982年12月1日
に出願された米国特許出願第445862号に記載の発
明に於ては、低い周波数を用いることによつて電
磁場の発生を許容限度内に抑え得るという利点を
維持しつゝ、6:1ないし7:1の自動調節電力
比を確保し得るよう構成されている。 当該発明の上記の如き目的は、前記のクルムメ
による1982年9月30日付け米国特許出願第430317
号に於ける高透磁性の2つの部材の境界面に高導
電性の領域を設けることによつて達成される。 上記境界面領域に設ける材料は、例えば銅とか
或いはその他の高い導電性材料でも良い。この材
料は、固着されないセパレート式の層として『磁
性体材料/非磁性体材料/磁性体材料』の如くサ
ンドイツチ状に設けても良く、或いは、キユリー
温度の高い強磁性体層と低い強磁性体層との間の
境界面に低抵抗の境界領域が形成されるよう2つ
の強磁性体層のいずれか一方若しくは両方と固着
させる形で設けても良い。 上記の如きサンドイツチ構造の典型的な厚さ
は、1KHzの場合、キユリー温度の高い強磁性体
材料とキユリー温度の低い強磁性体材料の両者に
ついてそれぞれ0.03インチである。 而して、その作動について説明すると、上記第
1の層のキユリー温度に近づいたときには、その
透磁率が急激に低下し、電流は銅の層へ広がり、
そして更に第2の磁性体層へと広がる。上記構造
体の全体としての抵抗値は、銅の層が存在するた
めに急激に低下して高い自動調節比をもたらすも
のである。更にまた、その電流の殆どは銅の層に
局限され、僅かなパーセントのみが第2の磁性体
層へ侵入するに過ぎない。その結果として、この
後者の層を、侵入度の僅か3倍ないし5倍程度の
厚さとするだけで上記ヒータの完全なシールド効
果が達成されるものである。従つてまた、低い周
波数電源を使用して比較的小さなヒータに於て大
きな自動調節電力比を得るという目的が達成され
るのである。ここで用いられる低い周波数とは、
50Hzないし10000Hzの範囲内のものを指している
が、50Hzないし8000Hzのものであると発明の目的
を達成する上で一層好適である。 自動調節比が6:1或いは7:1である場合、
キユリー温度より下と上での加熱量の変化は極め
て大きいから、このヒータは熱負荷の変動に対し
て迅速に応答することができ、低い周波数で作動
する小さなヒータでありながら、正確な温度調節
が維持されるものである。 以上のすべての場合に於て、上記の自動調節ヒ
ータの構造は、硬くて曲がらない構造となつてお
り、また加熱されるべき装置即ち被加熱体の全体
若しくは一部を構成し、そのため必然的に最終的
な構造の一部となるものであつた。従来の装置の
上記の如き硬直した構造並びに不可避的に被加熱
体の一部となるという事実は、これらのヒータの
或る特定の分野に使用するのを妨げる要因となつ
ていた。 発明の概要 本発明によれば、前記出願中の特許或いは特許
済みのヒータの加熱技術を利用した自動調節ヒー
タとその使用方法が提供されるものであり、当該
ヒータは可撓性を有し、必然的に被加熱体の最終
的な構造の一部となるものではない。 より具体的には、オーバーヒートを起こすこと
なく加熱を行ない得る自己調節機能を備え、且つ
それと同時に被加熱体をきつく保持し得る可撓性
のヒータを使用することが望ましいケースは多々
存在する。このような利用分野の典型的な一例と
しては、シールドされた通信ケーブルの分野があ
る。この種のケーブルの多くの利用場面に於て
は、当該ケーブルの編物状のシールド線に接地線
を半田付けする必要がある場合がある。そのよう
な半田付け作業に於て、上記編物状シールド線と
内部導体との間の絶縁体がオーバーヒートしてケ
ーブルが破損してしまうケースが約15%ほど存在
する。本発明に係るヒータをこのような場面で使
用する場合には、上記接地点と半田とを上記シー
ルド線に巻き締め固定し、然るのち上記半田とシ
ールド線を、使用される半田の溶融点以上且つ上
記絶縁体が溶融若しくは破損する温度以下の充分
に調整された特定の温度に加熱するものである。
この場合、バンド状ヒータが、上記半田とシール
ド線を全作業期間中に於てしつかりと保持し、こ
れにより半田が途中で冷えて不完全な結合が生じ
るのを防止すると共に、ケーブルの絶縁体のオー
バーヒートを防止する。 可撓性の取付け自在なヒータの上記以外の利用
分野の非常に重要な例としては、プラスチツクス
の溶融の場合がある。またこれ以外に、被加熱体
を一定位置に保持し且つこれに対する制御された
加熱が重要若しくは有益な場合としては、配線管
のカプリングを取り付ける場合等に於てケーブル
を接続するときにケーブルの編物状シールド線を
結合し、スポツト加熱する場合とか、凍つたパイ
プの周りに上記バンド状ヒータを取り付けて加熱
することによりこれを暖め、そして取り外すとい
うような場合が挙げられる。 本発明に係るヒータの1つの望ましい実施例に
於ては、複数の薄い可撓性の層から成る可撓性の
バンド状ヒータが形成されるものであり、その場
合、絶縁性の外側の層と、第1の銅の層と、第2
の絶縁層と、強磁性体材料で作製された層と、上
記強磁性体層に接触する第2の銅の層とを、上記
の順序で積層して作製される。最初に述べた銅の
層は上記バンド状ヒータの一端に於てもう一方の
銅の層と接続され、バンド状ヒータの他の一端に
於ては上記2つの銅の層は所望の定電流の交流電
源に接続される。 バンド状ヒータの上記電源に接続される側とは
反対側の端部には、閉止部材即ちその1つの形態
に於てはテーパ状のフードに取り付けられたプラ
スチツク製のボールが取り付けられ、これにより
上記バンド状ヒータのもう一方の端部は挿入は容
易であるが引き抜くことは困難なように構成され
る。これにより上記バンド状ヒータは加熱される
べき所望の部材の周囲に巻き締め固定される。 半田若しくはこれと同類の材料の層は、上記バ
ンド状ヒータの内側の銅の層に接着されても良い
し、或いは上記バンド状ヒータの内側の銅の層に
一体的に設けられても良いし、或いはまた別途リ
ボン状の半田を用意しこれを被加熱体の周りに巻
き付けるようにしても良い。いずれの場合に於て
も、半田のリボン若しくは一体的に半田を取り付
けたバンド状ヒータは、上記被加熱体の所望の位
置に配置され、バンド状ヒータの上記第2の銅の
層がリボン状半田と接する状態で取り付けられ
る。 誘導形式で加熱するようにしたバンド状ヒータ
も用いられる。そのような実施例に於ては、高い
透磁率の層がその外側の表面を絶縁体層によつて
被覆される。このような積層体には、短絡された
帰還路が形成されるように改造されたロツキング
装置が設けられ、またその内面は半田によつて被
覆される。 可撓性の誘導加熱用巻締め体を上記バンド状ヒ
ータの周りにきつく引き締めて取り付けるための
工具が用意される。上記誘導加熱用巻締め体には
比較的高周波数の定電流が供給され、これにより
上記バンド状ヒータの高透磁率材料中に誘導作用
によつて大きな電流が発生せしめられる。キユリ
ー温度に近づくと、上記強磁性体材料の透磁率の
値は1に近づき、上記バンド状ヒータ中を流れる
電流はその内部方向へ移動し、これによりバンド
状ヒータの抵抗が減少する。若し絶縁材料の層が
極めて薄い場合には、バンド状ヒータと巻締め体
の間には実質的に一体的なカプリングが達成さ
れ、強磁性体層の透磁率に変化があつてもバンド
状ヒータ中の電流は実質的に一定に保たれる。若
し絶縁層が比較的厚い場合には一体的なカプリン
グは得られず、透磁率が減少したときには誘導電
流は一定には保たれないが幾分減少して自動調節
比を増大させる。 上に述べたいずれの装置についても2つの形態
がある。その1つの形態に於ては、ヒータは使い
捨て品と見なされ、使用後にはそのまゝ被加熱体
上に残されるようになつている。当該実施例に於
ては、上記第2の銅の層の外側の表面上に半田の
層が設けられ、これにより上記バンド状ヒータは
最終的な製品に半田付けされるようになつてい
る。本発明のもう1つの実施例に於ては、銅の層
の内側の表面が、高温に於て溶融するプラスチツ
クの極めて薄い層によつて被覆され、これにより
銅の層の内面は半田とは接触せず、容易に取り外
せるようになつている。 上記のいずれの形態に於ても、実際の半田付け
期間中のバンド状ヒータの機能は同様である。再
度、編物状シールド線を有するケーブルの場合を
例にとつて説明すれば、接地線を編物状シールド
線の繊維の間に挿入すると共に、当該挿入箇所の
上に薄い半田片を配置する。然るのち上記バンド
状ヒータを取り付け、これを例えば後述する
『Panduit(登録商標)』の工具で締め付けた上、
バンド状ヒータに電流を通じて半田を溶解せしめ
る。このとき若し必要であれば、上記バンド状ヒ
ータを上記Panduit工具を用いて更にきつく引き
締め、上記編物状シールド線と接地線とバンド状
ヒータと半田とが結合作業期間中に於てすべてし
つかりと保持されるようにする。冷却したのち、
上記バンド状ヒータはその形態に応じてそのまゝ
その場に残しても良いし或いは取り外しても良
い。 用いられるバンド状ヒータの形態に関係なく、
登録商標“Panduit”に係る工具〔イリノイ州フ
インレイパークに所在のPanduit Corporationに
よつて製造されている。米国特許RE.26492号、
3254680号及び3661187号参照〕は、その適宜の位
置に絶縁体を取り付けて、電流がバンド状ヒータ
の適宜の箇所にのみ供給されるように改造するこ
とが可能である。そのように改造することによ
り、上記工具を上記バンド状ヒータに取り付けて
これを引き締めるよう作動させる際に、バンド状
ヒータと適宜の位置に於て工具が電極となつて接
触するよう噛み合わせて、バンド状ヒータに必要
に応じて電流を供給することができる。 上に述べたシステムの利点は、半田の溶融とか
各部材の変動等に基づく加熱サイクル期間中に於
ける被加熱体の寸法の変化に関係なく、上記バン
ド状ヒータをきつく張つた状態に維持して、部材
の移動が防止されるということである。若しそう
でないとすると、中途半端な半田結合がなされて
完全な結合は不可能になつてしまう。更にまた、
極めて重要なことは、上記バンド状ヒータは温度
の自動調節機能を具備したヒータであるために、
ケーブルの絶縁体に損傷を与えることがないとい
う点である。 本発明に係る可撓性の自動調節ヒータのもう1
つの利点は、電源バンド状ヒータとの間のインピ
ーダンスのマツチングに関するものである。従来
の装置に於ては、負荷回路の長さは極めて短く、
せいぜい1ないし2インチ程度であつた。本発明
に係る自動調節ヒータに於ては、その回路はこれ
に比べて極めて長くなり、少なくとも3インチな
いしそれ以上であり、キユリー温度領域に於て抵
抗値が大幅に低下することがあつてもインピーダ
ンスは適度に維持されるものである。一例として
1インチのケーブルに接地されたバンド状ヒータ
を取り付けるとすれば、1つの実施例に於ける回
路中のヒータの全長は2πDであり、平行な2本の
帯状片の一端同士を互いに接続したU字型の実施
例に於ては、加熱されるべき部材の直径と、上記
平行な帯状片の数と、πとを乗じた値、即ち
XπD(ここでXは平行な帯状片の数)となるもの
である。従来の装置によつて組み合わせられたパ
イプ結合とヒータは、2インチ程度の長さ即ち上
記結合の軸方向の長さ程度である。このように、
本発明に係る装置に於ては、その抵抗値は従来の
装置のそれと同様に大幅に変化するが、然しなが
ら低い値にまでは降下せず、そのためインピーダ
ンスのマツチングは重要な問題ではなくなるもの
である。 本発明に係るバンド状ヒータは更にもう1つの
機能を有しており、バンド状ヒータが若し最終的
に被加熱体の構造の一部となる場合にはこれが実
質的に当該構造の強度を増大させるという機能を
有している。例えば、2本のケーブルの端部同士
を接続し、その編物状シールド線を部分的に重ね
合わせる場合には、上記本発明に係るバンド状ヒ
ータは上記編物状シールド線の重ね合わせられた
領域上に内方向へ向かう強い力を維持してその構
造を補強するものである。同様に、コネクタの外
殻に編物状シールド線が取り付けられる場合に
は、上記バンド状ヒータは上記編物状シールド線
に対して内方向へ向かう強い力を維持してこれを
上記コネクタへ固着せしめるものである。このよ
うな力は半田による結合の強度とは別個に付加さ
れるものである。 なお、本発明に係るバンド状ヒータは必ずしも
半田と共にのみ用いられるものではなく、半田と
の使用はバンド状ヒータの利用分野の卑近な一例
に過ぎない。バンド状ヒータは接着剤、マスチツ
クス、フラツクス、プラスチツクス、或いはその
他の結合、形成等のために用いる熱軟化性若しく
は熱固化性の材料を加熱するために用いることが
できる。 更にまた、本発明は、自動調節ヒータとしての
機能を有するバンド状ヒータによつて、加熱され
るべき1つの物品の周りに巻き付け、若しくは同
時に加熱されるべき複数の物品を一緒に巻き締め
固定し、然るのち上記ヒータを作動させ、その加
熱期間中若しくは必要であればこれに引き続く冷
却期間中に於て上記バンド状ヒータの張力を略一
定に維持する方法を提供することを意図するもの
である。 望ましい実施例の説明 本発明に係るもう1つの実施例は、バンド状ヒ
ータの可撓性を増大せしめ、これと同時にその最
小抵抗値を増加せしめ得る構造を提供するもので
あり、これによりヒータに対する電源のインピー
ダンスマツチングを容易ならしめ、そしてまた熱
を被加熱体がヒータと接触している領域にのみ制
限し得るような構造を提供することを目的とする
ものである。 先ず可撓性について述べれば、中心の銅のコア
の周囲を絶縁層で覆い、その周囲を高透磁率材料
で覆い、更にこれを銅で覆つたような構造のバン
ド状ヒータは、かなり硬直したものとなる。ここ
で若し、上記中心導体(電流帰還用)の1つの面
にのみ上記高透磁率材料を平坦な帯状にして取り
付けると共に、上記中心導体の上記高透磁率材料
を取り付けた側とは反対側に配置される外側の銅
の導電体層の表面に、所定の間隔を隔てゝ互いに
近接した状態で上記バンド状ヒータの長手方向に
対して直角方向に延びる複数のスロツトを形成す
ることにより、可撓性は大幅に増大することが判
明した。 更にまた、上記スロツトは、スロツトを設けて
いないヒータに比べて電流をより少ない領域(少
なくとも50%)に制限すると共に、上記バンド状
ヒータの抵抗値を増大させ、これによりバンド状
ヒータに対する定電流電源のマツチングを大幅に
容易化する効果がある。そしてまた、電流を上記
高透磁率材料に接触している外側の導電体の領域
にのみ制限することによつて、熱の発生は当該領
域に制限される。 なお、ヒータの形態は、先に出願され若しくは
特許された様々な先行技術に従つて変更すること
が可能である。
Spreads over the area of [formula]. Therefore, if the value of μ at room temperature is 200 (this value is 200
It can vary within the range ~1000. ), the degree of penetration in the Curie temperature region increases by the square root of 200. That is, the degree of penetration in a material with a uniform structure is 14.14 times that in the case of μ=200. The same explanation based on the skin effect can be applied to the two-layer laminated structure in the heater disclosed in the US patent. That is, when the thickness of the magnetic layer is nominally equal to the penetration depth, most of the current flows through the magnetic layer below the Curie temperature. In the Curie temperature range, most of the current flows through the copper layer, so the resistance is significantly reduced. If the thickness of the material with this high value of μ is greater than twice the penetration depth, the percentage change in current flowing through the highly conductive copper section will be small and the change in resistivity will be less pronounced. Probably not. Similarly, if the thickness of the high μ material is substantially less than the penetration depth, the percentage of current flowing through the portion of high resistivity material below the Curie temperature will be small and therefore The change in resistance also does not seem to be significant. Therefore, it is desirable that the thickness of the material with a high value of μ be in the range of about 1.0 to 1.8 times the degree of penetration. Therefore, the exact relational expression in the case of a two-layer laminated structure as described above is extremely complicated. The basic mathematical formula for surface impedance to derive the expression for the ratio of [maximum resistance Rmax below the Curie temperature] to [minimum resistance Rmin above the Curie temperature] can be found in the well-established reference “Fields and
“Waves in Communications Electronics” (Part 3)
Edition: S. Ramo, JR Whinnery, T. VanDuzer:
Published by John Wiley and Sons: New York 1965
(2013), pp. 298-303, Section 5.19.
The theory described in this reference applies strictly to flat laminates, but for all applications where the degree of penetration is substantially smaller than its radius of curvature. is also sufficiently accurate. However, in such a heater, a troublesome situation arises when the Curie temperature is reached, since the current and/or magnetic flux diffuses into the outer peripheral surface area of the heater. This especially occurs when the heater is placed near sensitive electronic components. U.S. Patent Application No. 243,777, filed March 16, 1981 by Carter and Krumme, is a partial successor to the aforementioned U.S. patented heater application; A mechanism is described for preventing high-frequency electromagnetic waves generated from a heater from being radiated into the vicinity of the heater. Such effects can be achieved by making the thickness of copper or other materials with high conductivity large enough to be several times as intrusive to the mains frequency to prevent such radiation and electric field effects. achieved by. This configuration is important in many application fields of the above-mentioned heater.
For example, in the case of a soldering iron, this is extremely significant in preventing the occurrence of a situation where the electromagnetic field causes a relatively large current in a highly sensitive circuit component, which could destroy the component. . As mentioned above, the magnetic field in a simple heater with a single layer structure, that is, a uniform structure, decreases as e -x , and therefore, the magnetic field reaches its maximum at a position three times the penetration depth. The magnetic field is 4.9% of the maximum area, 0.67% at the position of 5 times the penetration degree, and 0.005% of the maximum area at the position of 10 times the penetration degree. For some applications, a thickness of at least 5 times the degree of penetration is desirable, but in many applications a thickness of 3 times the degree of penetration is sufficient, and for some very sensitive instruments. If large heating currents are used in close proximity, a thickness of 10 times the penetration depth or more may be required. Although the heater of the above-mentioned US patent and the heater according to the above-mentioned US patent application can be used for the desired purpose by being connected to a suitable power source, their drawback, however, is the high cost of the high-frequency power supply. If only very low electromagnetic fields are allowed to be produced by the device, the power supply frequency must be kept very high, for example in the megahertz range, and the thickness of the copper or other non-magnetic material must be sufficiently thick. There is. Accordingly, in the invention entitled "Electrically Shielded Heater with Temperature Control Function" filed for a US patent on September 30, 1982 by J.F. The use of a layer of a non-magnetic, temperature-controlled material, usually of low resistance, makes it possible to use a constant current source of relatively low frequency.
The heater includes a first layer of high magnetic permeability and high resistance material adjacent to the current return path;
a second layer spaced apart from the current return path and comprising a material of high magnetic permeability, preferably low resistance, and having a higher Curie temperature than the first layer. Here, "high magnetic permeability" refers to a material that has a larger magnetic permeability than a paramagnetic material, that is, a ferromagnetic material, and among these, in most application fields, the magnetic permeability is 100 or higher. The above is desirable. The operating principle underlying the invention described in the above-mentioned U.S. patent application dated September 30, 1982 is that by using a high magnetic permeability and high Curie temperature material as the low resistance material layer, the current in this second layer is The degree of penetration of
Even at low frequencies, it is possible to confine electrical and Magnetically, it essentially makes it possible to be insulated or shielded. The second layer is preferably made of a low resistance material, although this is not necessarily an essential requirement. In one example of the heater using two high permeability thin plate layers, one layer is made of alloy 42 with a resistivity of about 70 to 80 μΩcm, a magnetic permeability of about 200, and a Curie temperature of about 300°C. (A ferromagnetic alloy consisting of 42% Ni and 58% Fe. Because the Ni content is 42%, it is called "Alloy 42" and is well known among those skilled in the art.) It will be done. In addition, the second layer has a resistivity of approximately 10 μΩcm and a magnetic permeability of approximately
1000, carbon steel with a Curie temperature of approximately 760°C is used. Penetration degree is Alloy 42 when using 60Hz power supply
0.1″ (inch) for carbon steel and 0.025″ for carbon steel. Practical 60Hz according to the above invention
An example of a heater is a 0.25 inch diameter cylindrical or tubular copper conductor (the "return conductor") and a thin insulating layer (often 0.002 mm).
inch thick) and a temperature-dependent magnetic alloy with a permeability of 400 and a thickness of 0.1 inch, and finally a permeability of 1000
with an external jacket of 0.1 inch thick steel;
A coaxial structure heater is used. The overall diameter of this heater is approximately 0.65 inch. For example, to prevent liquid from freezing, a heater with a total length of 1000
If the above heater were to be used in a situation where a foot heater is required, the resistance value of this heater would be 1.96Ω. At a temperature somewhat lower than the Curie temperature of the temperature-dependent magnetic alloy provided inside the outer pipe, the current at this time is 50A and the voltage at the power supply terminal is 140V. If the electrical resistance changes substantially due to a change in thermal load, the voltage required to maintain a constant current must be changed. Even in such a case, current can be supplied at a cost that is sufficiently lower than that of a constant current power supply of 8MHz to 20MHz. Therefore, the autoregulation power ratio (AR) in the heater described in the above patent application is
ratio] ranges from 2:1 to 4:1, which is not as high as in the heater according to the patented invention. This is due to the difference in resistivity being approximately 10:1, but this difference in self-adjusting power ratio is due to the fact that a high resistance material is used as a material with a low Curie temperature, and a material with a high resistance value is used as a material with a high Curie temperature. can be reduced by using lower resistivity materials, respectively. Also, the use of high permeability, relatively low resistivity materials, such as iron or low carbon steel, can further increase the power regulation ratio. The invention described in U.S. patent application Ser. It is configured to maintain an automatically adjusted power ratio of 6:1 to 7:1. Such object of the invention is disclosed in U.S. patent application Ser.
This is achieved by providing a highly conductive region at the interface between two highly permeable members. The material provided in the interface region may be, for example, copper or other highly conductive material. This material may be provided as separate layers that are not fixed in a sandwich pattern such as "magnetic material/non-magnetic material/magnetic material", or a ferromagnetic layer with a high Curie temperature and a ferromagnetic layer with a low Curie temperature. It may be provided in such a manner that it is fixed to one or both of the two ferromagnetic layers so that a low-resistance boundary region is formed at the interface between the two ferromagnetic layers. Typical thicknesses for a sanderch structure such as those described above are 0.03 inches each for both the high-Kyrie temperature ferromagnetic material and the low-Kyrie temperature ferromagnetic material at 1 KHz. To explain its operation, when the Curie temperature of the first layer is approached, its magnetic permeability decreases rapidly, and the current spreads to the copper layer.
Then, it further spreads to the second magnetic layer. The overall resistance of the structure drops rapidly due to the presence of the copper layer, resulting in a high self-adjustment ratio. Furthermore, most of the current is localized to the copper layer, with only a small percentage penetrating into the second magnetic layer. As a result, a complete shielding effect of the heater can be achieved by making this latter layer only three to five times as thick as the penetration depth. The objective of obtaining a large self-adjusting power ratio in a relatively small heater using a low frequency power supply is thus also achieved. The low frequency used here is
Although it refers to a frequency within the range of 50Hz to 10,000Hz, a frequency of 50Hz to 8,000Hz is more suitable for achieving the purpose of the invention. If the automatic adjustment ratio is 6:1 or 7:1,
The variation in the amount of heating below and above the Curie temperature is extremely large, allowing this heater to respond quickly to variations in heat load, allowing precise temperature control despite being a small heater operating at a low frequency. shall be maintained. In all of the above cases, the structure of the self-regulating heater described above is of a rigid and unbendable structure, and constitutes all or part of the device to be heated, that is, the object to be heated, and therefore It was to become part of the final structure. The above-mentioned rigid structure of conventional devices, as well as the fact that they are unavoidably part of the object to be heated, have been factors that have prevented these heaters from being used in certain fields. SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided an automatically adjustable heater using the heating technology of the pending or patented heater, and a method of using the same, the heater having flexibility, It does not necessarily become part of the final structure of the heated object. More specifically, there are many cases in which it is desirable to use a flexible heater that has a self-adjusting function that allows heating without overheating, and at the same time can tightly hold the object to be heated. A typical example of such an application is in the field of shielded communication cables. In many applications of this type of cable, it may be necessary to solder a ground wire to the braided shield wire of the cable. During such soldering work, there are approximately 15% of cases in which the cable is damaged due to overheating of the insulator between the braided shield wire and the internal conductor. When the heater according to the present invention is used in such a situation, the grounding point and the solder are wound and fixed around the shield wire, and then the solder and the shield wire are connected to the melting point of the solder used. It is heated to a specific, well-controlled temperature above and below the temperature at which the insulator melts or breaks.
In this case, a band-shaped heater holds the solder and shielded wire firmly during the entire operation, thereby preventing the solder from cooling prematurely and causing an incomplete bond, and also insulating the cable. Prevent your body from overheating. A very important example of another application for flexible attachable heaters is in the melting of plastics. In addition, there are other cases where it is important or beneficial to hold the heated body in a fixed position and to provide controlled heating of the heated body, such as when connecting cables, such as when installing conduit couplings. Examples include cases in which a band-shaped shielded wire is connected to perform spot heating, and cases in which the above-mentioned band-shaped heater is attached around a frozen pipe and heated to warm it, and then removed. In one preferred embodiment of the heater according to the invention, a flexible band heater is formed of a plurality of thin flexible layers, where the insulating outer layer , a first copper layer, and a second copper layer.
An insulating layer made of a ferromagnetic material, and a second copper layer in contact with the ferromagnetic layer are laminated in the above order. The first mentioned copper layer is connected to the other copper layer at one end of the band heater, and at the other end of the band heater the two copper layers are connected to each other at the desired constant current. Connected to AC power. Attached to the end of the band heater opposite the side connected to the power supply is a closure member, in one form a plastic ball attached to a tapered hood. The other end of the band-shaped heater is configured to be easy to insert but difficult to pull out. As a result, the band-shaped heater is wrapped and fixed around the desired member to be heated. A layer of solder or similar material may be adhered to the inner copper layer of the band-shaped heater, or may be integrally provided with the inner copper layer of the band-shaped heater. Alternatively, a separate ribbon-shaped solder may be prepared and wrapped around the object to be heated. In either case, the ribbon of solder or the band-shaped heater integrally attached with solder is placed at a desired position on the object to be heated, and the second copper layer of the band-shaped heater is attached to the ribbon-shaped heater. It can be attached in contact with solder. Band-shaped heaters that heat inductively are also used. In such embodiments, the high permeability layer is covered on its outer surface by an insulating layer. Such a stack is provided with a locking device modified to form a short-circuited return path, the inner surface of which is coated with solder. A tool is provided for tightly tightening and attaching the flexible induction heating wrap around the band-shaped heater. A constant current of a relatively high frequency is supplied to the induction heating wrapped body, so that a large current is generated by induction in the high magnetic permeability material of the band-shaped heater. As the Curie temperature approaches, the value of the magnetic permeability of the ferromagnetic material approaches 1, and the current flowing through the band heater moves inward, thereby reducing the resistance of the band heater. If the layer of insulating material is very thin, a substantially integral coupling between the band-shaped heater and the wound body is achieved, and even if the permeability of the ferromagnetic layer changes, the band-shaped The current in the heater remains substantially constant. If the insulating layer is relatively thick, no integral coupling is obtained, and when the permeability decreases the induced current does not remain constant, but decreases somewhat, increasing the self-adjustment ratio. There are two forms of any of the devices mentioned above. In one form, the heater is considered a disposable item and is left on the heated object after use. In this embodiment, a layer of solder is provided on the outer surface of the second copper layer so that the band heater is soldered to the final product. In another embodiment of the invention, the inner surface of the copper layer is coated with a very thin layer of plastic that melts at high temperatures, so that the inner surface of the copper layer is free from solder. It is designed to be easily removed without contact. In any of the above embodiments, the function of the band-shaped heater during the actual soldering period is the same. Taking the case of a cable having a braided shield wire as an example again, a ground wire is inserted between the fibers of the braided shield wire, and a thin piece of solder is placed on the insertion point. After that, the above-mentioned band-shaped heater is attached, and this is tightened using, for example, a "Panduit (registered trademark)" tool, which will be described later.
An electric current is passed through the band-shaped heater to melt the solder. At this time, if necessary, tighten the band heater further using the Panduit tool to ensure that the braided shield wire, ground wire, band heater, and solder are all firmly secured during the bonding process. and be maintained. After cooling,
The band-shaped heater may be left in place or removed depending on its form. Regardless of the form of the band heater used,
Tools bearing the registered trademark "Panduit" (manufactured by Panduit Corporation, Finlay Park, Illinois). US Patent RE.26492,
3254680 and 3661187] can be modified by attaching insulators at appropriate positions so that current is supplied only to appropriate positions of the band heater. By such modification, when the tool is attached to the band-shaped heater and operated to tighten it, the tool meshes with the band-shaped heater at an appropriate position so that it becomes an electrode and comes into contact with the band-shaped heater. Current can be supplied to the band heater as needed. The advantage of the above-described system is that the band-shaped heater is maintained in a tight tension regardless of changes in the dimensions of the heated object during the heating cycle due to melting of solder or fluctuations in each component. This means that movement of the member is prevented. If this is not the case, a half-finished solder connection will be made and a complete connection will be impossible. Furthermore,
What is extremely important is that the above-mentioned band-shaped heater is equipped with an automatic temperature adjustment function.
The advantage is that there is no damage to the cable insulation. Another flexible self-regulating heater according to the present invention
One advantage relates to impedance matching with the power band heater. In conventional equipment, the length of the load circuit is extremely short;
It was about 1 to 2 inches at most. In the self-regulating heater of the present invention, the circuit is much longer, at least 3 inches or more, and even though the resistance is significantly reduced in the Curie temperature range. Impedance is to be maintained moderately. As an example, if a grounded band heater is attached to a 1-inch cable, the total length of the heater in the circuit in one embodiment is 2πD, and one end of two parallel strips are connected together. In the U-shaped embodiment shown, the diameter of the member to be heated multiplied by the number of parallel strips and π, i.e.
XπD (where X is the number of parallel strips). The pipe joint and heater assembled by conventional equipment are on the order of two inches long, or the axial length of the joint. in this way,
In the device according to the invention, the resistance varies significantly as in the conventional device, but does not drop to low values, so that impedance matching is no longer an important issue. . The band-shaped heater according to the present invention has yet another function, and if the band-shaped heater ultimately becomes a part of the structure of the object to be heated, this substantially increases the strength of the structure. It has the function of increasing For example, when the ends of two cables are connected and their braided shielded wires are partially overlapped, the band-shaped heater according to the present invention is placed over the region where the braided shielded wires are overlapped. It maintains a strong inward force and reinforces the structure. Similarly, when a braided shielded wire is attached to the outer shell of the connector, the band-shaped heater maintains a strong inward force against the braided shielded wire to fix it to the connector. It is. Such force is added separately from the strength of the solder bond. Note that the band-shaped heater according to the present invention is not necessarily used only with solder, and its use with solder is only one common example of the field of application of the band-shaped heater. Band heaters can be used to heat adhesives, mastics, fluxes, plastics, or other heat softenable or heat set materials used for bonding, forming, etc. Furthermore, the present invention provides a band-shaped heater that functions as a self-adjusting heater, which is wrapped around a single article to be heated or multiple articles to be heated simultaneously are wrapped and fixed together. , and then actuating the heater and maintaining the tension in the band heater substantially constant during the heating period or, if necessary, during the cooling period that follows. be. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Another embodiment of the present invention provides a structure that increases the flexibility of a band heater and simultaneously increases its minimum resistance, thereby increasing the flexibility of the heater band. It is an object of the present invention to provide a structure that facilitates impedance matching of the power supply and also allows heat to be confined to only the area where the heated object is in contact with the heater. First, regarding flexibility, band-shaped heaters with a structure in which a central copper core is surrounded by an insulating layer, a high magnetic permeability material is covered, and this is further covered with copper, are quite rigid. Become something. Here, if the high magnetic permeability material is attached in the form of a flat strip only to one surface of the center conductor (for current feedback), and the opposite side of the center conductor to the side on which the high magnetic permeability material is attached, By forming a plurality of slots in the surface of the outer copper conductor layer disposed in the band-shaped heater, the slots are spaced apart from each other by a predetermined distance and extend in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the band-shaped heater. The flexibility was found to be significantly increased. Furthermore, the slot limits the current to a smaller area (at least 50%) compared to an unslotted heater and increases the resistance of the band heater, thereby increasing the constant current for the band heater. This has the effect of greatly facilitating power source matching. Also, by limiting the current to only those areas of the outer conductor that are in contact with the high permeability material, heat generation is limited to those areas. Note that the shape of the heater can be changed according to various prior art applications or patents previously filed or patented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

上述の本発明の目的、特徴及び利点並びにその
他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照し
つゝ以下に述べる特定の実施例についての詳細な
説明によつて一層明らかにされるであろう。 第1図は、本発明に係る自動調節ヒータのバン
ド状ヒータの一実施例の一部破断斜視図、 第2図は、第1図に示したバンド状ヒータに利
用するのに適したロツキング装置を示す説明図、 第3図は、第2図に示した装置を用いて、2本
のケーブルの互いに重ね合わせたシールド線をハ
ンダ付けする状態を示す説明図、 第4図は、第1図に示したバンド状ヒータの変
更実施例を示す説明図(但し、この実施例におい
ても第1図中の電流帰還路は必要であるが図では
省略してある。)、 第5図は、第1図に示したバンド状ヒータを対
称形に構成した実施例を示す説明図、 第6図は、第2図に示したロツキング装置の変
更実施例を示す説明図、 第7図は、本発明のシステムに使用するために
改造を施した締付け工具を示す説明図、 第8図は、第7図に示した工具を用いてバンド
状ヒータを締め付けるために力を加えている状態
を示す説明図、 第9図は、バンド状ヒータを互いに平行に配置
し、その端部同士を結合して接地された電流を帰
還路の必要を無くするよう構成したヒータを、別
種のロツキング装置の構成の一部と共に示す上面
図、 第10図は、その正面図、 第11図は、第10図に示した歯形を有するバ
ンド状ヒータをロツキングするためのスリーブを
示す説明図、 第12図は、誘導加熱形式で加熱するバンド状
ヒータの電気的及び機械的な構成を示す説明図、 第13図は、第12図に示したバンド状ヒータ
の一部を詳細に示す断面図、 第14図は、上記誘導形式のバンド状ヒータを
使用する際に用いる道具の斜視図、 第15図は、誘導加熱形式のバンド状ヒータの
もう1つの実施例を示す詳細断面図、 第16図は、本発明に係るヒータの望ましい実
施例を示す斜視図、 第17図は、第16図中17−17線に沿つた
断面図である。 添付図面のうち先ず第1図を参照すれば、同図
にはバンド状ヒータ10の一形態が大幅に拡大し
て描いてある。上記バンド状ヒータは高い導電率
を有する電流帰還用の母線(bus)1を有し、そ
の3つの面と残りのもう1つの面の略半分は、
0.001インチの厚さのカプトン(Kapton)テープ
のような高温絶縁性を有する薄い層2によつて被
覆されている。この実施例に於いては、上記母線
1の上側には露出した面3が形成されている。 例えば銅のような低い抵抗率の材料で作製され
た層4と、例えば合金42(42%のNiと58%のFeか
ら成る強磁性体合金。Niの含有率が42%である
ところから、“合金42”と称され、当業者間でよ
く知られている。)のような高い透磁率を有する
材料で作製された層5とを組み合わせて成る層
は、接着性の層6によつて母線1の表面3とは反
対側の上記Kaptonテープ2の表面に接着されて
いる。層4と5の組合せは、前述の如きヒータと
しての構造を形成する。 第1図に示す如く、層4の下面には所望の材料
から成る層8が設けられる。もし、加熱操作後に
バンド状ヒータを取り外す必要がある場合には、
層8はKaptonのような高温絶縁性を有する薄い
層で作製される。このこのような層は被加熱物を
所望の温度にまで加熱するのに要する時間数を増
大させる役割を果たす。また、若しバンド状ヒー
タを被加熱物の構造の永久的な一部分としてその
強度を高めようとする場合には、層8は半田やマ
ステイツクや接着剤等々で作製される。層8が導
電率の低い材料である場合には、層8をテープの
末端部に於て若干短く形成し、ヒータの層4に対
して電気的な接続が可能なようにする。層1に対
する接続はその表面3に於てなされる。層1,4
及び5は、これらが電源に接続される方の端部か
らは離れたもう一方の端部に於てすべて一緒に接
続される。そのためには、層2及び6を取り除
き、これらの材料を互いに半田付け若しくはスポ
ツト溶接し、或いはこれらを導電性のマステイツ
ク若しくは接着剤で結合すれば良い。 層8は、電気回路素子を第7図に示したような
掴み金72から保護するために金属製の強固で薄
いカバー9によつて被覆するのが望ましい。 次に添付図面の第2図を参照すれば、同図に
は、バンド状ヒータ10にロツキング装置12が
取り付けられた状態が示されている。ロツキング
装置12は、テーパー状のハウジング14とボー
ル16とから構成され、上記バンド状ヒータの一
端近くに固着されている。 使用時には、バンド状ヒータの上記ロツキング
装置12を取り付けた側とは反対側の一端18
を、ボール16の下をくぐらせる形で装置12に
挿入する。上記バンド状ヒータの一端18を、第
2図中に於て左側から右側へ向けて動かす場合に
はボール16は右側へ移動し、これにより帯体は
自由に通過できる。然しながら、バンド状ヒータ
の一端18を右側から左側へ動かそうとすると、
ボール16は右から左へ移動し、下方向へ向かう
力を受けるので、上記バンド状ヒータはボールと
装置12の底面との間に押圧される。このような
ボールの押込み作用によつて、バンド状ヒータの
一端18はそれ以上左側へ移動するのを阻止され
る。 上記バンド状ヒータの電流入力端部に於ける短
絡を防止するため、ボール16は非導電性の材料
で作製されている。具体的には、装置12はその
特質上金属で作製されることが多く、これは第1
図に示したバンド状ヒータの層8若しくは層4と
接触している。従つて、若しボール16が金属で
あるとすると、装置12に於て短絡を生じてバン
ド状ヒータ10の加熱部分には全く電流が供給さ
れないことになつてしまうからである。 高透磁率の層5は装置12の近くで途絶してお
り、これによつて装置12と電流が供給される箇
所との間の領域では殆ど発熱しないようになつて
いる。 第1図に示した装置は、前記米国特許第
4256945号に於て開示された形式のヒータとして
描かれている。前にも述べたように、上記の如き
様々な形態のヒータとすることも可能である。 更にまた、上記絶縁部材が、層1の上面を完全
に覆うようにしてもよい。その場合には、層2に
対して電流供給用のコネクタを接続するための窓
を開けたり、或いは電流を供給できるようテープ
の端部に於て上記層2を短く途絶させておくよう
にするものである。 層8が、半田若しくは半田以外の熱によつて接
着作用を生じる材料である場合には、上記バンド
状ヒータは最終的な構造の永久的な一部となつて
残ることになる。そのような例は第3図に示され
ており、同図は第1のケーブル20のシールド線
30を第2のケーブル22のシールド線28に接
続する場合を示している。中心導体24をつなぎ
合わせ、絶縁層26との間のキヤツプを満たした
後、ケーブル22のシールド線28を引つ張つて
ケーブル20のシールド線30の上に被せる。然
るのち、第1図に示した如きバンド状ヒータ10
を、ケーブルの編物状のシールド線30と28が
重ね合わせられた領域の周囲に取り付ける。バン
ド状ヒータ10の端部32は半田層8が融解する
までの期間中一定電流の交流電源31に接続され
る。電流を遮断し半田が冷却せしめられると、バ
ンド状ヒータは編物状シールド線28に接着さ
れ、またシールド線28はシールド線30に対し
て接着される。然るのち、バンド状ヒータ10の
端部32を切断して作業は完了する。 而して、上記装置には、特筆すべき幾つかの特
徴が存在する。即ち先ず、上記バンド状ヒータは
物理的にはその寸法が限定されるものでなく、例
えば50フイート、100フイート等々の如く長尺の
ものを巻いて市販することができる。利用者は、
所望の個数のロツキング装置を購入し、バンド状
ヒータを必要な長さに切断して使用すると共に、
1つのロツキング装置はバンド状ヒータを次に使
用する時に取り付けて使用する事が可能である。
上記ロツキング装置には、上記バンド状ヒータを
突き通して複数の銅の層を互いに短絡させるため
の個別の歯部領域を設けるようにしても良い。層
を短絡させるための他の手段としては、クリツ
プ、ステープル等々を用いることもできる。 バンド状ヒータは、これに対する電源からの電
力のカプリングが効率良く行われるよう適切な寸
法に設計されなければならないという点も重要で
ある。バンド状ヒータと電源との間でインピーダ
ンスが適切にマツチングした回路を形成するため
には、通常、バンド状ヒータの断面寸法、バンド
状ヒータの長さ、周波数、用いられる磁性体材料
の抵抗率と透磁率、そしてまた非磁性体材料の抵
抗率等々に依存して、厳密に設計される必要があ
る。 本発明のもう1つの特徴点は、第1図に示した
如きバンド状ヒータは再使用することも可能であ
るということである。即ち上記バンド状ヒータ
は、半田が熱いうちに被加熱物からはがし取るこ
とができる。そのような使用方法は、特に、半田
が編物状の被加熱物に浸透し、バンド状ヒータを
はがし取つても浸透した半田に影響を与えないよ
うな場合に可能である。或いはまた、ケーブルの
補修等に用いられるプラスチツク若しくは熱シー
ル性のテープ等の如くバンド状ヒータによつて溶
融する材料の場合にも同様のことが言える。 上記バンド状ヒータのもう1つの重要な特徴
は、その基本的な形状に起因するものである。即
ち上記の如きバンド状ヒータは、ケーブル、パイ
プ、若しくはこれと同類のものに対してこれに横
側から取り付けることが可能であり、ケーブルや
パイプを接続する前にこれらの端部から滑らせて
嵌め込む必要がないという点である。 添付図面の第4図には、もう1つ別の構造を有
する形態のものが示されている。当該形態に於い
ては、層8は絶縁体であり、これが層4及び5の
側辺部に沿つて立ち上がり、半田が層4及び/又
は5に接触するのを防止するようになつている。
この実施例においても、第1図中の電流帰還路は
必要であるが図では省略してある。この形態に於
ては、半田は互いに重ね合わされた編物状シール
ド線28及び30(第3図参照)の如き被加熱体
に対してバンド状ヒータ10が取り付けられる前
にリボンとして取り付けられる。この形態に於
て、バンド状ヒータ10は、第2図に示した如き
ボール16を右側へ向けて移動させることによ
り、被加熱物から取り外すことができる。ロツキ
ング装置12の上面には1つの孔を設け、ここか
ら尖つた工具を挿入してバンド状ヒータを取り外
す時にボールを移動させるようにするとよい。 添付図面の第5図には、バンド状ヒータの更に
異なつた形態のものが示されている。参照番号4
8で示されるこのバンド状ヒータの実施例に於い
ては、電流帰還用母線がこのバンド状ヒータ構造
の中心に位置するよう配置されている。具体的に
は、電流帰還用母線34は絶縁層36によつて囲
繞されている。銅の層38は、所望のキユリー温
度を有する強磁性体材料40とそろえて設けら
れ、層36の3つの面を囲繞すると共に、その一
部分43がバンド状ヒータの上面を互いに対向す
る側面部から僅かに延びる出るようにして囲繞し
ている。もう1つの銅の層44は、層36の上面
を覆い、層38及び40の上記一部分43の下に
位置するよう配置される。 上記の形態に於いては、上記の如き構造を有す
るバンド状ヒータの外周面全体はすべて同一の電
位を有することになり、従つて回路の短絡問題は
解消するので、前記ロツキング装置のボール16
は金属でなくてもよい。第1図に示した構成のも
のと同様に、層34及び38の電源に接続される
側とは反対側の端部は互いに接続されると共に、
第2図に示したロツキング装置12のようなロツ
キング装帝が取り付けられる。この実施例の場合
に於ては、装置12を取り付けた点から離れたバ
ンド状ヒータの一端は、ボールの上を通過せしめ
られ(第6図参照)、バンド状ヒータ48の端部
50へ工具を比較的容易に通過させることができ
るようになつている。層36及び43には、バン
ド状ヒータ48の端部50の近くに大きな開口部
を設け、電源の電極が層34に接触可能なよう構
成することが望ましい。 次に添付図面の第7図を参照すれば、同図に
は、本発明に係るシステムに使用するために改造
されたPanduitの取付け工具52の要部が示され
ている。上記工具は、工具52の背面板56から
前方へ伸び出た移動不可能な前面板54を有して
いる。また、上記前面板54は前記バンド状ヒー
タを受容するためのスロツト58を有している。
第7図に於て右側の端部に傾斜した面62を有す
る部材60は、上記前面板54の右側面に固定さ
れている。 スライド部材64は、上記工具を使用する際に
は、第7図に示したような不使用時の状態から右
方向へ移動せしめられるようになつており、当該
スライド部材はガイド壁65と67との間で工具
の背面板56から前方へ伸長している。上記スラ
イド板は図では省略した引金によつて作動せしめ
られる。 而して、上記スライド部材64には、その左側
若しくは前側端部近くに掴み金66が取り付けら
れており、これはスライド部材64に設けたスロ
ツト中に適合し且つピボツトピン68を中心とし
て回動自在に取り付けられている。上記掴み金6
6の左側の面70は傾斜せしめられ、上記部材6
0の表面62に当接せしめられるようになつてい
る。上記掴み金66の右側の端部には、上面に歯
部を有する上方へ伸び出た伸長部72を有してい
る。上記掴み金は、図中反時計方向に回転せしめ
られるようスプリング付勢されており、そのため
スライド部材64を引つ張つて掴み金66を右側
へ移動させると、その上面70は部材60の表面
62から離れ、掴み金は反時計方向へ回転してそ
の伸長端部72に設けた歯部は、上記掴み金の端
部72の頂部上に伸び出てこれと共に移動する板
74へ向けて回転せしめられる。上記板74は上
記スライド部材64に対しても固定されている。 第8図の上部を参照すれば、同図には、上記工
具の作動状態がその掴み金66と上記板74との
間にバンド状ヒータが捕促された状態に於て示さ
れている。第8図の下部には、上記スライド部材
の右側への移動により上記バンド状ヒータがこれ
と共に引つ張られた状態が示されており、上記ス
ライド部材を左側へ移動させて上記バンド状ヒー
タを緩めるときには、第6図に示したロツキング
装置12によつて上記バンド状ヒータが滑るのが
防止されるようになつている。部材60の面62
は、上記掴み金をカム作用により時計方向に回転
させて第7図に示すような位置に変位させ、これ
により上記工具は上記バンド状ヒータに沿つて容
易に左方向へ移動せしめられ、引き続いてこれを
更にきつく締めるための位置にもたらされる。 以上述べたような構成の工具は、今日市場に提
供されている。当該工具を本発明に利用するため
には、上記部材74には、その上記掴み金の端部
72と対向する面に比較的強度の高い絶縁層76
が設けられる。上記絶縁層76上に電気的接点7
8を設けるようにしてもよく、その場合には、上
記接点はリード80を通じて第3図に示したよう
な定電流電源31の1つの端子に接続される。掴
み金72の歯形が形成された部分はスライド部材
64から絶縁され、リード82を通じて定電流電
源の第2の端子に接続される。 上記システムを使用する場合には、締め付け且
つ加熱されるべき1つ又はそれ以上の部材の周囲
に上記バンド状ヒータ10を巻き付け、上記バン
ド状ヒータの尾部18を上記工具のスロツト58
を通じて工具内へ挿入し、板74と掴み金の端部
72との間に挿通する。然るのち上記工具を使用
して上記バンド状ヒータをきつく締め付け、電源
を作動させる。シール剤が溶解若しくは流動化し
或いはプラスチツク等が流動化して上記バンド状
ヒータが緩んだ場合には、上記工具を再度作動さ
せてバンド状ヒータをきつく締め付けた状態に維
持する。勿論、上記工具の作動機構に対しては充
分な圧力が維持されなければならず、これにより
上記掴み金の端部72が上記バンド状ヒータに噛
み合い、これを電極78に対して押圧するもので
ある。 なお、必ずしも上記工具を介して上記バンド状
ヒータに電流を通ずるようにする必要はないし、
或いは上記の如くクランプされる位置に於て電流
を通ずるようにする必要もない。即ち、独立の電
源を用いるようにしても良いし、或いは上記噛み
合い部分以外の箇所で電気的な接続を行なうよう
な工具としても良い。 添付図面の第9図及び第10図に示した如き、
もう1つ異なつた形態のバンド状ヒータに於て
は、当該バンド状ヒータは電気的にU字型の形態
を有している。第10図に示す如く、絶縁性の基
板90の上面には、高透磁率の層92が設けら
れ、当該高透磁率層の上には銅若しくはこれと同
類の層94が設けられる。 上記バンド状ヒータが、接点部分に於て平衡な
励起が必要とされる程に充分に長いような場合、
即ち接点部分に於ける電圧が接地に対して反対側
に互いに等しくなければならない場合には、上記
ヒータを例えば同軸ケーブルの如き不平衡なシー
ルドされたケーブルに接続するために平衡不平衡
変成器が必要となる。然しながら、上記バンド状
ヒータが波長と比較して極めて短い場合には、上
記の如く平衡不平衡変成器を用いることなく、ど
ちらの接点を接地、即ちケーブルのシールド線に
接続してもよい。 勿論上記の構造は他の形態を採ることも可能で
あり、例えば平行な2本の帯状片の一端同士を互
いに接続したU字型のヒータを2個設け、両者の
互いに隣接した帯状片の端部間を接続し、平行な
4本の帯状片を有する装置とすることも可能であ
る。このような装置はその電気的長さを更に増大
させるものであり、第1図若しくは第9図に示し
たものの2倍程度の長さとするものである。従つ
て、1インチのケーブルについては、2個のU字
型の形態を有するバンド状ヒータの電気的長さは
4π即ち約12.6インチとなるものである。 第9図に示したヒータの絶縁性基板90はロツ
キング装置の一方の部材を兼ねており、絶縁性基
板90の外辺部には、傾斜した面と直角な面とを
有する複数のカツト部分96が形成されている。
一方、第11図には、上記絶縁性基板90と組み
合わせられてロツキング機能を達成するロツキン
グ装置98が示されている。上記ロツキング装置
98は、中空な矩形のスリーブ100から成り、
これには1対若しくは複数対の弾力性を有する内
側に向けた舌片102及び103がスリーブ10
0の狭い縦の壁面104及び106上に互いに対
向してそれぞれ設けられている。そこで、第9図
に示したヒータは、上記スリーブ100の右側か
ら左側へ向けて容易に挿通することができるが、
左側から右側へ向けて移動させようとすると、舌
片102及び103が第9図に示した部材90の
カツト部分96の垂直な壁面に引つ掛かつて、な
んらかの手段を用いて上記舌片を外側に向けて移
動させない限り上記バンド状ヒータを引き抜くこ
とができなくなつている。 これまでの構成のものは、電源を上記バンド状
ヒータに対して直接的に接続するものであつた。
これに対して、第12図及び第13図には、本発
明の1つの実施例として誘導形式で加熱するバン
ド状ヒータへの1つの改造例が示されている。上
記ヒータは、比較的高い透磁率を有する材料で作
製された帯状の層110と、その外側の絶縁性の
薄い層112とから成つている。この場合第2図
に示し且つ説明したようなロツキング装置114
が使用されるが、ただ第2図の場合とは異なり、
そのロツキングボール123は循環した電流が流
れるよう回路を短絡させるために導電性の材料で
作製される。若し必要であれば、半田層116が
ロツキング装置114の両端間に於ける層110
の内周面全体に亙つて伸びるよう設けられる。 上記バンド状ヒータは、これまで述べてきたの
と同様にケーブル若しくはこれと同類のものの周
囲に取り付けられ、所定の周波数を有する一定の
交流電源124にポスト部材120及び122を
介して接続された導電性の材料で作製された非連
続的な可撓性の巻締め体118によつて加熱され
るようになつている。ポスト部材120及び12
2は添付図面の第14図に示したような一対のプ
ライヤ若しくは挟み具126の端部に取り付けら
れている。 使用に際しては、バンド状ヒータ108は、そ
の半田層が例えばケーブルの編物状シールド線に
接触するよう巻き付けられる。然るのち、第14
図に示した工具がその挟み部を開いた状態で巻締
め体118を広げるような形で取り付けられる。
上記巻締め体118は、上記バンド状ヒータ10
8の周囲に取り付けられ、巻締め体118がバン
ド状ヒータ108の周りに固着されるまで挟み具
を締め付け、然るのち電流を供給する。然るとき
は、誘導作用によつてバンド状ヒータ108はそ
のキユリー温度まで加熱され、この時点で層11
0の材料の透磁率は減少せしめられて電流は上記
層の内側にまで広がり、これによつて抵抗が減少
する。電流や、表面積や、抵抗等々のパラメータ
は、キユリー温度以上に於て大気中に放散される
熱が上記バンド状ヒータの温度をキユリー温度以
下に減少させ、これによつて自動調節機能が果た
されるようにそれぞれ選択される。 而して、本発明に於ては、先行出願の様々に異
なつた構成を採用することも可能である。例えば
添付図面の第15図に示す如く、銅の層130を
強磁性体層128と積層構造にすることも可能で
ある。その場合、絶縁層132と半田層134も
前と同様に設けられる。使用に際して、キユリー
温度に近づくと、電流は高い抵抗の層128から
低い抵抗の層130へ広がり、これによつて自動
調節機能が達成される。 以上に述べてきたバンド状ヒータは相当に薄い
形態のものであり、例えば11/2インチから2イ
ンチ程度の銅のパイプを半田付けするために用い
られる第1図に示したようなバンド状ヒータに於
ては、その厚さは約0.018インチであり、またそ
の幅は0.180インチ程度である。銅及び/又は合
金42若しくは他の選択された材料は、これによつ
て効果的な締付けが可能なよう充分な強度を有す
るものである。250ワツトで作動する上記の如き
バンド状ヒータを用いて、11/2インチの銅のパ
イプ上に銅のカツプリングを1分間で半田付けす
ることができた。エネルギを500ワツトに上げる
と、時間は20秒に低減した。 300ワツト程度に於ては、実質的に時間が低減
し、その負荷は、上記の如く規定された構造のエ
ネルギレベル付近に於ける無限大のヒートシンク
に比べて少ないヒートシンクとなることが認めら
れた。 本発明は、被加熱体をきつく保持し且つ厳密な
温度に加熱するために必要とされる多くの機能を
達成するためのユニークで複合的なヒータ及び帯
状の装置を提供するものである。第3図には、本
発明に係る装置の或る1つの具体的な使用例、即
ち互いに重ね合わせられた編物状シールド線を接
続し、若しくはコネクタ状に重ねられた編物状シ
ールド線を接続する例が示されているが、重ね合
わせられる部材が、互いに結合されるべきプラス
チツクのチユーブや、結合されるべき銅のパイプ
及び/又は部品である場合や、接地のためのバン
ド状ヒータをケーブルに半田付けし、或いはニカ
ワやマステイツクや接着剤や融剤等々を加熱する
場合でも、その基本的な操作には大きな違いはな
い。上記バンド状ヒータは、被加熱体の最終的な
構造の一部となつても良いし、或いは取り外され
てもよい。若し最終的な構造を形成する場合に
は、バンド状ヒータは完成された製品の補強部材
となり、その強度を増加させるものである。 上記の如きバンド状ヒータは一種のヒータとし
ても利用できる。上記のバンド状ヒータは被加熱
物の外側から取り付けることが可能であるから、
パイプの凍結した部分の外周面に取り付けたり、
或いはパイプの内容物を加熱してこれを解かした
り、化学反応を促進せしめたり、その他様々な目
的のためにパイプの周囲に螺旋状に巻き付けて使
用することも可能である。 第2図に示したロツキング装置12の構造は、
その幅が1/4インチ、長さは3/8インチ、高
さは約1/4インチというように極めて小型のも
のであるために、特にバンド状ヒータに永久的に
取り付けておくために推奨される構造であるが、
ロツキング装置の構造はこれ以外にも様々の形態
のものとすることができる。例えば第9図及び第
11図に示したようなロツキング装置も多くの場
面で有効に利用されるものであり、これによつて
バンド状ヒータへの取り付けを完了したのちに於
ても長い期間に亙つてバンド状ヒータ上に強く保
持されるものである。 次に第16図及び第17図を参照すれば、これ
らの図には本発明の1つの望ましい実施例が示さ
れている。電流帰環用の導電体136は絶縁層1
38によつて囲繞されている。高透磁率材料の層
140は両面に示された絶縁層138の下面に沿
つてのみ設けられている。上記の如き構造のもの
が、この装置の外側の層を形成する銅の層142
によつて囲繞される。 銅若しくはその他の高い又は中程度の導電性を
有する材料142は、参照番号144で示す如く
スロツトによつて分断されている。上記スロツト
144は、電源インピーダンスや所望の可撓性等
に依存して、バンド状ヒータの上面を横切るよう
設けたり、或いは上面と下面に設けたりすること
ができ、第16図及び第17図には後者の場合が
示されている。 上記スロツト144は、電流の流れをスロツト
の設けられていない領域、即ち図示された実施例
に於ては、高透磁率層140にのみ隣接して設け
られた領域146及び148に限定する役割を果
たすものである。上記の如く電流が薄い銅の層1
46及び148に制限されることによつて装置全
体の抵抗は実質的に増大せしめられ、これによつ
てヒータに対する電流のインピーダンスのマツチ
ングをとるのが容易となる。一方、スロツト14
4によつてヒータに付加される柔軟性は、上記バ
ンド状ヒータを被加熱物の周囲に巻き付け、その
全領域の周りにきつく締め付けることを可能とす
るものであり、これにより不規則な外形を有する
物に対しても適応性をもたらす点に於て、スロツ
トの形成されていない硬直したヒータに比べてこ
れらの作業を実質的に容易化ならしめるものであ
る。 高透磁率層140は、図示した如く単一の層で
あつても良いし、或いは銅若しくはその他の材料
で作製された基板上に積層構造とされたものであ
つても良い。 上記の如き構成に於ける興味ある特徴は、スロ
ツト144によつて電流が外側の導電体層の領域
146及び148に制限されるということであ
る。従つて、熱は、上記高透磁率材料の層140
を含む上記の領域に於てのみ発生される。そのた
め、熱は被加熱体のすぐ近くで発生し、熱の発生
部分即ち高透磁率材料の部分は、導電体材料、
銅、ステンレス、その他加熱体としての所望の電
気的及び物理的特性を備えた薄い層によつてのみ
被加熱体から分離されていることになる。 このように、上記の如き構成のヒータは大きな
可撓性を有し、また第16図及び第17図に示し
たバンド状ヒータはその高い抵抗によつて、特に
8ないし20MHzの周波数で使用する場合に於て
は、他の形態の装置に比べて電源に対して容易に
マツチせしめられると共に、効率よく作動するも
のである。 ここで使用される電源の周波数は特定の周波数
範囲に限定されるものではない。1000ないし5000
Hzの範囲以上での作動は、周波数が上記第1の層
の抵抗を顕著に増大させるほど高い周波数を用い
ない限り、パーフオマンスを殆ど増大させること
はない。 而して、本明細書中に於て、“定電流”なる用
語は、電流が増加することはできないという意味
ではなく、次の式に従つて導かれる電流のことを
指している。 AI/I<−1/2AR/R 具体的には、温度自動調節を達成するために
は、キユリー温度以上に於て負荷に与えられる電
力は、キユリー温度以下に於て負荷に与えられる
電力よりも少なくなければならない。若し、電流
が一定不変に保たれるならば、電流を減少させて
電力供給を制御する場合は別として、最も良好な
電力調節比が得られるものである。然しながら、
加熱を減少させるに充分なだけ電流を減少させさ
えすれば、自動調節は達成される。従つて、大き
な電力調節比を必要としない場合には、電流制御
の程度についての抑制を弱めて、電源装置のコス
トを安くすることができる。 なお、上記式は次の等式から導かれるものであ
る。 P=(I+AI)2(R+AR) ここでPは電力であり、このPをRについて微
分すれば、dP/dR=I2+2RI(dI/dR)となるが、自動 調節のためには、dP/dR<0でなければならない。 そこで、I2+2RI(dI/dR)<0となり、これから上 記の式が導かれる。 前に説明した如く、絶縁層はバンド状ヒータが
半田に付着するのを防止するため内側の表面(バ
ンド状ヒータの被加熱体に接触する面)に設けら
れる。このような効果は外側の導電体の層として
アルミニウム、チタンその他半田が容易に付着し
ない材料を用いることによつても達成される。上
記絶縁体は、前にも述べた通り、適宜の可撓性と
熱抵抗性を有する有機若しくは無機材料であつ
て、半田で濡れることのない材料が良い。これら
の材料は具体的には当該材料に与えられる熱及び
用いられる半田の種類等によつて決定される。上
に掲げた金属の例は、錫−鉛から成る半田を用い
る場合の例である。鑞付け材料や他の高い温度の
半田の場合にはアルミニユウムやチタンも用いら
れる。 なお、当業者であれば、上記の説明に基づいて
他の多くの変更実施例や改良実施例を容易に窓到
し得るであろう。従つて、それらの変更実施例や
改良実施例は、以下の請求の範囲に規定された本
発明の範囲に属するものである。
The above objects, features and advantages of the present invention as well as other objects, features and advantages will become more apparent from the detailed description of specific embodiments set forth below with reference to the accompanying drawings. Dew. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of an embodiment of a band-shaped heater of an automatically adjustable heater according to the present invention, and FIG. 2 is a locking device suitable for use in the band-shaped heater shown in FIG. 1. FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the overlapping shield wires of two cables are soldered using the apparatus shown in FIG. An explanatory diagram showing a modified embodiment of the band-shaped heater shown in Fig. 5 (however, the current return path in Fig. 1 is also necessary in this embodiment, but is omitted in the figure). FIG. 6 is an explanatory diagram showing a modified embodiment of the locking device shown in FIG. 2; FIG. 7 is an explanatory diagram showing an embodiment in which the band-shaped heater shown in FIG. Fig. 8 is an explanatory diagram showing a tightening tool modified for use in the system; Fig. 8 is an explanatory diagram showing a state in which force is applied to tighten a band-shaped heater using the tool shown in Fig. 7. FIG. 9 shows a configuration of another type of locking device, in which band-shaped heaters are arranged parallel to each other and their ends are connected to each other so that a grounded current can pass through the heater without the need for a return path. 10 is a front view thereof, FIG. 11 is an explanatory view showing a sleeve for locking the band heater having the tooth profile shown in FIG. 10, and FIG. 12 is an induction heating FIG. 13 is a sectional view showing a part of the band heater shown in FIG. 12 in detail; FIG. 14 is the above-mentioned FIG. 15 is a detailed sectional view showing another embodiment of the induction heating type band heater; FIG. 16 is a perspective view of a tool used when using the induction type band heater; FIG. A perspective view showing a preferred embodiment of the heater. FIG. 17 is a sectional view taken along line 17-17 in FIG. 16. Referring first to FIG. 1 of the accompanying drawings, one form of a band-shaped heater 10 is depicted on a greatly enlarged scale. The band-shaped heater has a bus 1 for current feedback with high conductivity, and its three sides and approximately half of the remaining side are
It is coated with a thin layer 2 of high temperature insulation, such as Kapton tape, 0.001 inch thick. In this embodiment, an exposed surface 3 is formed above the generatrix 1. A layer 4 made of a material of low resistivity, such as copper, for example, and alloy 42 (a ferromagnetic alloy consisting of 42% Ni and 58% Fe. Since the Ni content is 42%, A layer 5 made of a material with high magnetic permeability, such as "Alloy 42" and well known to those skilled in the art), is formed by an adhesive layer 6. It is adhered to the surface of the Kapton tape 2 opposite to the surface 3 of the bus bar 1. The combination of layers 4 and 5 forms a heater structure as described above. As shown in FIG. 1, the lower surface of layer 4 is provided with a layer 8 of a desired material. If it is necessary to remove the band heater after heating operation,
Layer 8 is made of a thin layer with high temperature insulation properties, such as Kapton. Such a layer serves to increase the time required to heat the object to the desired temperature. Alternatively, if the band heater is to be made a permanent part of the structure of the object to be heated to increase its strength, layer 8 may be made of solder, mastic, adhesive, or the like. If layer 8 is a less conductive material, layer 8 is made slightly shorter at the end of the tape to allow electrical connection to layer 4 of the heater. Connections to layer 1 are made at its surface 3. layer 1, 4
and 5 are all connected together at the other end remote from the end where they are connected to the power source. To do this, layers 2 and 6 may be removed and the materials may be soldered or spot welded together, or they may be joined with a conductive mastic or adhesive. Layer 8 is preferably covered by a strong, thin cover 9 made of metal to protect the electrical circuit elements from grabbers 72 as shown in FIG. Referring now to FIG. 2 of the accompanying drawings, the locking device 12 is shown attached to the band-shaped heater 10. As shown in FIG. The locking device 12 is comprised of a tapered housing 14 and a ball 16, and is fixed near one end of the band-shaped heater. In use, one end 18 of the band-shaped heater on the opposite side to the side on which the locking device 12 is attached.
is inserted into the device 12 so as to pass under the ball 16. When one end 18 of the band-shaped heater is moved from the left to the right in FIG. 2, the ball 16 moves to the right, allowing the band to pass freely. However, when trying to move one end 18 of the band-shaped heater from the right side to the left side,
Since the ball 16 moves from right to left and receives a downward force, the band-shaped heater is pressed between the ball and the bottom surface of the device 12. Due to this pushing action of the ball, one end 18 of the band-shaped heater is prevented from moving further to the left. In order to prevent a short circuit at the current input end of the band heater, the ball 16 is made of a non-conductive material. Specifically, the device 12 is often made of metal due to its nature, and this
It is in contact with layer 8 or layer 4 of the band-shaped heater shown in the figure. Therefore, if the ball 16 were made of metal, a short circuit would occur in the device 12 and no current would be supplied to the heated portion of the band heater 10. The layer 5 of high magnetic permeability is interrupted near the device 12, so that little heat is generated in the area between the device 12 and the point where the current is supplied. The apparatus shown in FIG.
It is depicted as a heater of the type disclosed in No. 4,256,945. As previously mentioned, various types of heaters such as those described above are possible. Furthermore, the insulating member may completely cover the upper surface of the layer 1. In that case, either open a window in layer 2 to connect a connector for supplying current, or leave a short break in layer 2 at the end of the tape so that current can be supplied. It is something. If layer 8 is a solder or a thermally adhesive material other than solder, the band heater will remain a permanent part of the final structure. Such an example is shown in FIG. 3, which shows the connection of the shield wire 30 of the first cable 20 to the shield wire 28 of the second cable 22. After connecting the center conductors 24 and filling the cap between them and the insulating layer 26, the shield wire 28 of the cable 22 is pulled over the shield wire 30 of the cable 20. After that, a band-shaped heater 10 as shown in FIG.
is attached around the area of the cable where the braided shield wires 30 and 28 overlap. The end portion 32 of the band-shaped heater 10 is connected to an AC power source 31 with a constant current until the solder layer 8 melts. When the current is cut off and the solder is allowed to cool, the band heater is bonded to the braided shield wire 28, and the shield wire 28 is bonded to the shield wire 30. Thereafter, the end portion 32 of the band-shaped heater 10 is cut, and the work is completed. The above device has several noteworthy features. That is, first of all, the above-mentioned band-shaped heater is not physically limited in its dimensions, and can be commercially available in long lengths, such as 50 feet, 100 feet, etc., rolled up. The user is
Purchase the desired number of locking devices, cut the band-shaped heater to the required length, and use it.
One locking device can be attached and used the next time the band heater is used.
The locking device may include separate tooth areas for penetrating the band heater and shorting the copper layers together. Other means for shorting the layers may include clips, staples, etc. It is also important that the band heater must be appropriately dimensioned to ensure efficient coupling of power from the power supply to it. In order to form a circuit with appropriate impedance matching between the band heater and the power source, the cross-sectional dimensions of the band heater, the length and frequency of the band heater, and the resistivity of the magnetic material used must be adjusted. It needs to be precisely designed depending on the magnetic permeability and also the resistivity of the non-magnetic material, etc. Another feature of the present invention is that the band heater as shown in FIG. 1 can be reused. That is, the band-shaped heater can be peeled off from the object to be heated while the solder is still hot. Such a method of use is particularly possible when the solder permeates into the knitted object to be heated and the permeated solder is not affected even if the band-shaped heater is peeled off. Alternatively, the same can be said of materials that are melted by a band-shaped heater, such as plastics or heat-sealable tapes used for cable repairs. Another important feature of the band heater is due to its basic shape. That is, a band heater such as the one described above can be attached to a cable, pipe, or the like from the side, and can be slipped off the end of the cable or pipe before connecting it. The point is that there is no need to fit it in. Another alternative construction is shown in FIG. 4 of the accompanying drawings. In this embodiment, layer 8 is an insulator that rises along the sides of layers 4 and 5 to prevent solder from contacting layers 4 and/or 5.
In this embodiment as well, the current feedback path shown in FIG. 1 is necessary, but is omitted from the diagram. In this configuration, the solder is applied as a ribbon before the band heater 10 is attached to the heated object, such as the braided shield wires 28 and 30 (see FIG. 3) stacked on top of each other. In this form, the band-shaped heater 10 can be removed from the object to be heated by moving the ball 16 as shown in FIG. 2 toward the right. A hole may be provided in the upper surface of the locking device 12 through which a sharp tool may be inserted to move the ball when removing the band heater. FIG. 5 of the accompanying drawings shows a further different form of the band heater. Reference number 4
In this embodiment of the band heater shown at 8, the current return bus bar is located at the center of the band heater structure. Specifically, the current feedback bus bar 34 is surrounded by an insulating layer 36. A layer 38 of copper is aligned with a ferromagnetic material 40 having a desired Curie temperature, and surrounds three sides of the layer 36, with a portion 43 extending over the top surface of the band-shaped heater from the opposing sides. It is surrounded so that it extends slightly. Another copper layer 44 is positioned to cover the top surface of layer 36 and underlie portions 43 of layers 38 and 40. In the above embodiment, the entire outer peripheral surface of the band-shaped heater having the above structure has the same potential, and therefore the short circuit problem is solved, so that the ball 16 of the locking device
does not have to be metal. Similar to the configuration shown in FIG. 1, the ends of layers 34 and 38 opposite the power source are connected to each other and
A locking device, such as locking device 12 shown in FIG. 2, is installed. In this embodiment, one end of the band heater remote from the point of attachment of the device 12 is passed over the ball (see FIG. 6) and a tool is attached to the end 50 of the band heater 48. can be passed through relatively easily. Preferably, the layers 36 and 43 have large openings near the end 50 of the band heater 48 so that the electrodes of the power supply can contact the layer 34. Referring now to FIG. 7 of the accompanying drawings, there is shown the essential parts of a Panduit installation tool 52 that has been modified for use with the system of the present invention. The tool has an immovable front plate 54 extending forward from a back plate 56 of the tool 52. The front plate 54 also has a slot 58 for receiving the band-shaped heater.
A member 60 having an inclined surface 62 at the right end in FIG. 7 is fixed to the right side surface of the front plate 54. As shown in FIG. When using the above-mentioned tool, the slide member 64 is moved to the right from the state shown in FIG. It extends forward from the back plate 56 of the tool between. The slide plate is actuated by a trigger not shown in the figure. A grip 66 is attached to the slide member 64 near its left or front end, which fits into a slot provided in the slide member 64 and is rotatable about a pivot pin 68. is attached to. The above grab metal 6
The left side surface 70 of the member 6 is inclined so that the left side surface 70 of the member 6
0 surface 62. The right end of the grip 66 has an upwardly extending portion 72 having teeth on its upper surface. The grip is spring-biased to rotate counterclockwise in the figure, so when the slide member 64 is pulled and the grip 66 is moved to the right, the upper surface 70 of the grip is rotated counterclockwise in the figure. The grip is rotated counterclockwise so that the teeth on its elongated end 72 are rotated toward a plate 74 that extends over and moves with the top of the grip end 72. It will be done. The plate 74 is also fixed to the slide member 64. Referring to the upper part of FIG. 8, the operating state of the tool is shown with the band-shaped heater captured between the grip 66 and the plate 74. The lower part of FIG. 8 shows a state in which the band-shaped heater is pulled together with the slide member by moving it to the right, and the band-shaped heater is pulled by moving the slide member to the left. When loosening, a locking device 12 shown in FIG. 6 prevents the band-shaped heater from slipping. Surface 62 of member 60
The grip is rotated clockwise by the cam action and displaced to the position shown in FIG. 7, whereby the tool is easily moved to the left along the band-shaped heater, and then This is brought into position to tighten it even more. Tools configured as described above are available on the market today. In order to utilize the tool in the present invention, the member 74 is provided with a relatively strong insulating layer 76 on the surface facing the end 72 of the grip.
will be provided. Electrical contacts 7 on the insulating layer 76
8 may be provided, in which case the contact point is connected to one terminal of a constant current power source 31 as shown in FIG. 3 through a lead 80. The tooth-shaped portion of the grip 72 is insulated from the slide member 64 and connected to a second terminal of a constant current power source through a lead 82. When using the system, the heater band 10 is wrapped around the member or members to be tightened and heated, and the tail 18 of the heater band is inserted into the slot 58 of the tool.
and into the tool between the plate 74 and the end 72 of the grip. Then, use the tool to tighten the band-shaped heater and turn on the power source. If the band heater becomes loose due to melting or fluidization of the sealant or plastic or the like, the tool is operated again to maintain the band heater tightly tightened. Of course, sufficient pressure must be maintained on the tool's actuation mechanism so that the end 72 of the grip engages the band heater and presses it against the electrode 78. be. Note that it is not necessarily necessary to conduct current to the band-shaped heater through the tool,
Alternatively, there is no need to conduct current at the clamped position as described above. That is, an independent power supply may be used, or a tool may be used that makes electrical connection at a location other than the meshing portion. As shown in FIGS. 9 and 10 of the accompanying drawings,
In another type of band heater, the band heater has an electrically U-shaped configuration. As shown in FIG. 10, a high permeability layer 92 is provided on the top surface of an insulating substrate 90, and a copper or similar layer 94 is provided on the high permeability layer. If the band heater is long enough to require balanced excitation at the contact points,
That is, if the voltages at the contact points must be equal to each other opposite to ground, then a balun transformer may be used to connect the heater to an unbalanced shielded cable, such as a coaxial cable. It becomes necessary. However, if the band-shaped heater is extremely short compared to the wavelength, either contact may be connected to ground, that is, to the shield wire of the cable, without using the balun transformer as described above. Of course, the above structure can also take other forms; for example, two U-shaped heaters may be provided in which the ends of two parallel strips are connected to each other, and the ends of the strips adjacent to each other may be connected to each other. It is also possible to construct a device with four parallel strips connecting the sections. Such a device would further increase its electrical length, and would be approximately twice as long as that shown in FIGS. 1 or 9. Therefore, for a 1 inch cable, the electrical length of the band heater with two U-shaped configurations is
4π, or approximately 12.6 inches. The insulating substrate 90 of the heater shown in FIG. 9 also serves as one member of the locking device, and the outer edge of the insulating substrate 90 has a plurality of cut portions 96 each having an inclined surface and a right-angled surface. is formed.
On the other hand, FIG. 11 shows a locking device 98 that is combined with the insulating substrate 90 to achieve a locking function. The locking device 98 consists of a hollow rectangular sleeve 100,
This includes one or more pairs of resilient inwardly facing tongues 102 and 103 attached to the sleeve 10.
They are provided opposite each other on narrow vertical wall surfaces 104 and 106 of 0, respectively. Therefore, although the heater shown in FIG. 9 can be easily inserted from the right side to the left side of the sleeve 100,
When an attempt is made to move the tongues from the left side to the right side, the tongues 102 and 103 catch on the vertical wall surface of the cut portion 96 of the member 90 shown in FIG. It has become impossible to pull out the band-shaped heater unless it is moved towards the end. In the conventional configuration, the power source was directly connected to the band-shaped heater.
On the other hand, FIGS. 12 and 13 show an example of a modification to a band-shaped heater that heats by induction as an embodiment of the present invention. The heater consists of a strip-shaped layer 110 made of a material with relatively high magnetic permeability and an outer thin insulating layer 112. In this case a locking device 114 as shown and described in FIG.
is used, but unlike the case in Figure 2,
The locking ball 123 is made of a conductive material to short the circuit so that the circulating current can flow. If desired, a solder layer 116 may be added to the layer 110 between the ends of the locking device 114.
It is provided so as to extend over the entire inner circumferential surface of the. The band heater is mounted around a cable or the like as previously described and is a conductive conductor connected via post members 120 and 122 to an AC power source 124 having a predetermined frequency. It is adapted to be heated by a discontinuous flexible wrapping body 118 made of a flexible material. Post members 120 and 12
2 are attached to the ends of a pair of pliers or clips 126 as shown in FIG. 14 of the accompanying drawings. In use, the band heater 108 is wrapped such that its solder layer contacts, for example, a braided shield of a cable. Later, the 14th
The tool shown in the figure is attached in such a way that the clamping body 118 is spread out with its clip open.
The wrapped body 118 is the band-shaped heater 10
8, the clip is tightened until the wrapper 118 is secured around the band-like heater 108, and then a current is applied. In that case, the induction action heats the band heater 108 to its Curie temperature, at which point the layer 11
The magnetic permeability of the zero material is reduced and the current spreads inside the layer, thereby reducing the resistance. Parameters such as current, surface area, resistance, etc. are such that when the temperature is above the Curie temperature, the heat dissipated into the atmosphere reduces the temperature of the band heater to below the Curie temperature, thereby achieving an automatic regulation function. Each is selected as follows. Therefore, in the present invention, it is also possible to employ various different configurations of the earlier application. For example, as shown in FIG. 15 of the accompanying drawings, the copper layer 130 and the ferromagnetic layer 128 can be stacked together. In that case, an insulating layer 132 and a solder layer 134 are also provided as before. In use, as the Curie temperature is approached, current spreads from the high resistance layer 128 to the low resistance layer 130, thereby achieving a self-regulating function. The above-mentioned band-shaped heaters are quite thin, and for example, the band-shaped heater shown in Fig. 1 is used for soldering copper pipes of about 11/2 inches to 2 inches. In this case, the thickness is about 0.018 inches, and the width is about 0.180 inches. The copper and/or alloy 42 or other selected material is of sufficient strength to permit effective tightening. Using a band heater as described above operating at 250 watts, a copper coupling could be soldered onto 11/2 inch copper pipe in one minute. Increasing the energy to 500 watts reduced the time to 20 seconds. It was observed that at around 300 watts, the time is substantially reduced and the load becomes less heat sink than an infinite heat sink near the energy level of the structure defined above. . The present invention provides a unique and complex heater and band device to accomplish the many functions needed to hold a heated object tightly and heat it to a precise temperature. FIG. 3 shows a specific example of the use of the device according to the invention, namely for connecting braided shielded wires stacked one on top of the other, or for connecting braided shielded wires stacked one on top of the other in the form of a connector. Examples are given where the superimposed parts are plastic tubes to be bonded together, copper pipes and/or parts to be bonded, or where a band heater for grounding is attached to a cable. There is no big difference in the basic operation when soldering or heating glue, mask, adhesive, flux, etc. The band-shaped heater may be part of the final structure of the heated object, or may be removed. If the final structure is to be formed, the band heaters serve as reinforcing elements for the finished product, increasing its strength. The band-shaped heater as described above can also be used as a type of heater. Since the above band-shaped heater can be attached from the outside of the object to be heated,
Attach it to the outer surface of a frozen part of a pipe,
Alternatively, it can be used by wrapping it in a spiral around a pipe to heat and thaw the contents of the pipe, to accelerate chemical reactions, or for various other purposes. The structure of the locking device 12 shown in FIG.
It is particularly recommended for permanent attachment to band heaters because of its extremely small size (1/4 inch wide, 3/8 inch long, and approximately 1/4 inch high) Although the structure is
The structure of the locking device can also take various forms. For example, locking devices such as those shown in Figures 9 and 11 are also effectively used in many situations, and can be used for a long period of time after the installation to the band heater is completed. It is strongly held on the band-shaped heater. Reference is now made to FIGS. 16 and 17, which illustrate one preferred embodiment of the present invention. The conductor 136 for current return is the insulating layer 1
It is surrounded by 38. A layer of high magnetic permeability material 140 is provided only along the lower surface of insulating layer 138, which is shown on both sides. A copper layer 142, constructed as described above, forms the outer layer of the device.
surrounded by. Copper or other highly or moderately conductive material 142 is separated by slots as shown at 144. The slot 144 may be provided across the top surface of the band-shaped heater, or may be provided on the top and bottom surfaces, depending on the power source impedance, desired flexibility, etc., as shown in FIGS. 16 and 17. The latter case is shown. The slot 144 serves to limit the flow of current to regions 146 and 148 that are not slotted, that is, in the illustrated embodiment, regions 146 and 148 that are adjacent only to the high permeability layer 140. It is something that we fulfill. As shown above, the current is thin copper layer 1
46 and 148 substantially increases the overall resistance of the device, which facilitates matching the impedance of the current to the heater. On the other hand, slot 14
The flexibility imparted to the heater by 4 allows the band-shaped heater to be wrapped around the object to be heated and tightened tightly around its entire area, thereby making it possible to avoid irregular shapes. This makes these operations substantially easier than with rigid, non-slotted heaters, in that it provides flexibility for use with existing heaters. High permeability layer 140 may be a single layer as shown, or may be a layered structure on a substrate made of copper or other materials. An interesting feature in such a configuration as described above is that the slot 144 confines the current to regions 146 and 148 of the outer conductor layer. Therefore, heat is transferred to the layer 140 of high permeability material.
Occurs only in the above areas that include. Therefore, heat is generated in the immediate vicinity of the heated object, and the heat-generating part, that is, the part made of high magnetic permeability material, is made of conductive material,
It will be separated from the heated body only by a thin layer of copper, stainless steel, or other material with the desired electrical and physical properties of the heated body. Thus, the heater constructed as described above has great flexibility, and the band-shaped heater shown in FIGS. 16 and 17 is particularly suitable for use at frequencies between 8 and 20 MHz due to its high resistance. In some cases, it is easier to match the power source than other types of devices, and it operates more efficiently. The frequency of the power supply used here is not limited to a specific frequency range. 1000 to 5000
Operation above the Hz range provides little increase in performance unless frequencies are used so high as to significantly increase the resistance of the first layer. Thus, in this specification, the term "constant current" does not mean that the current cannot increase, but refers to a current that is guided according to the following equation. AI/I<-1/2AR/R Specifically, in order to achieve automatic temperature regulation, the power given to the load above the Curie temperature must be greater than the power given to the load below the Curie temperature. must also be less. If the current is kept constant, the best power regulation ratio will be obtained, except when controlling the power supply by decreasing the current. However,
Automatic regulation is achieved as long as the current is reduced enough to reduce heating. Therefore, when a large power adjustment ratio is not required, the degree of current control can be less restricted and the cost of the power supply device can be reduced. Note that the above equation is derived from the following equation. P=(I+AI) 2 (R+AR) Here, P is power, and if we differentiate this P with respect to R, we get dP/dR=I 2 +2RI(dI/dR), but for automatic adjustment, dP /dR<0. Therefore, I 2 +2RI(dI/dR)<0, and the above equation is derived from this. As explained above, the insulating layer is provided on the inner surface (the surface of the band-shaped heater that contacts the heated body) to prevent the band-shaped heater from adhering to the solder. This effect can also be achieved by using aluminum, titanium, or other materials to which solder does not easily adhere as the outer conductor layer. As mentioned above, the insulator is preferably an organic or inorganic material having appropriate flexibility and heat resistance, and is not wetted by solder. These materials are specifically determined by the heat applied to the material, the type of solder used, etc. The metal example listed above is an example in which solder made of tin-lead is used. Aluminum and titanium are also used for brazing materials and other high temperature solders. It should be noted that those skilled in the art will readily be able to come up with many other modifications and improvements based on the above description. Accordingly, such modifications and improvements are intended to be within the scope of the invention as defined by the following claims.

JP50264584A 1983-06-27 1984-06-26 Flexible self-regulating heater with locking device and heating method and soldering method using the same Granted JPS60500981A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4895637A (en) * 1972-03-21 1973-12-07
US4256945A (en) * 1979-08-31 1981-03-17 Iris Associates Alternating current electrically resistive heating element having intrinsic temperature control

Patent Citations (2)

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