KR20060043382A - 열 수축성 튜브를 이용한 접합 연결 조립체, 그를 이용한금속 피복 가열기, 그리고 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 금속 피복 가열기는 가열기 케이블의 단부들을 리드선의 단부들에 연결하는 접합 연결(splice connection)을 활용한다. 각 접합 연결은 리드선들 및 가열기 케이블의 중심 선들을 서로 연결하는 커넥터를 갖는다. 열 수축성 튜브는 가열기 케이블 및 리드선들의 단부들 그리고 커넥터를 감싼다. 접착제는 열 수축성 튜브와 가열기 케이블 및 리드선 단부들 사이에 게재되고 열 수축성 튜브와 접착하여 접합 연결을 완성한다. 가열기의 금속 피복은 열 수축성 튜브가 리드선 및 가열기 케이블의 단부들을 감싸도록 확장된 직경 부분을 갖도록 형성될 수 있다.

접합, 가열기, 금속 피복, 가열기 케이블, 리드선

Description

열 수축성 튜브를 이용한 접합 연결 조립체, 그를 이용한 금속 피복 가열기, 그리고 그 제조방법 {Splice connection assembly using heat shrinkable tubing, metal sheathed heater using same, and method of making}

도 1은 종래기술의 전기 금속 피복 가열기의 사시도이고;

도 2는 종래기술의 가열기 케이블의 절단부를 도시하며;

도 3은 접합 연결을 봉하기 위하여 몰딩 실리콘을 이용한 종래기술의 접합 연결이고;

도 4는 잘못된 접합을 갖는 종래기술의 접합 연결이고;

도 5a 및 5b는 각각 평평한 상태의 그리고 부분적으로 형성된 상태에 관한 종래기술의 금속 피복을 도시하고;

도 6은 본 발명에 따른 금속 피복의 단면을 보여주며;

도 7a 내지 7c는 형성의 다양한 단계들에서 본 발명의 접합 연결을 보여주며;

도 7d는 도 7a 내지 7c의 접합 연결의 선택적 실시형태를 보여주며;

도 8a 및 8b는 본 발명의 두 개의 접합 연결의 개요, 즉 가열기 케이블과 부합하는 직경의 리드선을 구비한 하나와, 그리고 가열기 케이블의 직경보다 작은 직경의 리드선을 구비한 하나를 보여준다.

본 발명은 접합(splice) 연결 조립체를 밀봉하기 위해, 특히 열 수축성 튜브 및 접착제 조합(adhesive combination)을 사용하는 금속 피복 가열기 및 접합 연결 조립체를 제시한다.

전기 벨리-밴드 가열기들(electric belly-band heaters)의 사용법은 관련 기술 분야에 잘 알려져 있다. 전형적으로, 이 가열기들은 저항 가열(resistance heating)을 사용하고 여기서 저항 가열선 또는 가열기 케이블은 금속 피복(metal sheath)으로 덮여진다. 금속 피복은 가열되는 아이템 또는 물질과 접촉한다. 벨리 밴드 가열기의 하나의 종류(통상 "크랭크케이스 가열기(crankcase heater)", "압축 가열기" 또는 "배수 가열기(sump heater)"로 칭해진다)는 열 냉각(heat refrigeration) 압축기들 또는 공기 조절(air-conditioning) 압축기들에 사용된다. 가열기는 압축기의 부착을 위해 표준 호스 클램프 또는 클램핑 설비의 다른 종류를 사용할 수 있다. 표준 호스 클램프는 두 조각으로 절단되고 각각의 조각은 가열기의 금속 피복의 대향하는 단부들에 (예를 들면, 용접되어) 부착된다. 압축기의 가열기의 조립체는 클램프의 두 단부들을 의도적으로 부착하고 그리고 그 후 선택된 압축기 위치 주변에 조립체를 조이는 것에 의해 완성된다. 가열기 구조의 이러한 종류는 또한 배럴들(barrels), 가열 파이프 등과 같은 가열 컨테이너들에 사용될 수 있다.

벨리-밴드 가열기는 금속 피복의 각각의 단부에서 나오는 절연된(insulated) 전기 리드선을 구비한다. 이 가열기들의 사용의 빈번한 요구는 리드선들이 표준 금속 도관(metal conduit)으로 나아가게 한다. 게다가, 도관이 각각의 가열기 피복에서 나오는 리드선의 지점에서 전기 정션박스(junction box) 또는 정션박스들로 들어가는 리드선들까지 리드선들을 감싸는 것이 흔히 요구된다.

도 1은 참조 번호 10으로 지시되고 그리고 호스 클램프 조각들(1, 3), 및 나사 메커니즘(5)을 포함하는 전형적인 금속 피복 가열기 또는 전기 벨리-밴드 가열기를 도시한다. 용접 등에 의해 피복에 부착된 호스 클램프 조각들을 가지는 금속 피복(7)은 두 조각들(1, 3) 사이에서 연장한다. 금속 피복(7)은 전기적으로 절연된 저항 가열선(resistance heating wire) 또는 가열기 케이블(9)을 피복하고 그리고 장비 또는 가열을 필요로 하는 물질과 상호작용하고 그리고 더 완전하게 아래에서 설명되는 주름진 스트립 부분(8; fluted strip portion)을 포함한다.

금속 피복 가열기들의 이런 종류들에서, 가열기 케이블은 유리 섬유들 또는 다른 적절한 물질과 같이 전기적으로 절연되고 그리고 열 저항의 물질로 제조된 유연한 코어 주변에 나선형으로 회전하는 저항선으로 구성된다는 것은 산업상 잘 알려져 있다. 이 구성 요소는 일반적으로 "가열기 코어선(heater core wire)"으로 칭해진다. 가열기 코어선이 전기적으로 분리되고 여전히 유연하도록 기계적 및 전기적으로 충분한 저항 특성이 있는 절연 물질로 일정하게 코팅된 후에, 그것은 통상 "가열기 케이블"이라 불린다. 절연 물질은 종종 그것의 의도적인 사용에 대해 열 특성들에 적합한 실리콘 또는 열경화성 플라스틱(thermosetting plastic)이 된 다.

절연체의 작은 길이는 가열기 케이블의 각각의 단부에서 제거된다. 각각의 선의 하나의 단부에서 제거된 절연체의 짧은 길이를 가지는 두 개의 유연한 전기적으로 절연된 가닥의 리드선들(flexible electrically insulated stranded lead wires)은 가열기 케이블의 각각의 단부의 하나에, 가열기 케이블의 제거된 단부들을 주름지게 하는 것(crimping) 또는 리드선들의 제거된 단부들에 접합(splicing)에 의해 전기적으로 연결된다. 사용되는 커넥터(connector)는 안전한 전기 연결을 위하여 충분한 온도 저항, 내식성(corrosion resistance), 기계적 강도(mechanical strength) 및 가공성(formability)을 갖고 적당하게 선택된 금속 접합 커넥터(metal splice connector)이다.

종래기술에서, 적절한 물질이 금속 커넥터들을 전기적으로 분리하기 위해 각각의 금속 접합 조인트(metal splice joint) 주변에 몰딩된다. 몰딩 물질(molding material)은 가열기 케이블의 절연체 및 리드선의 절연체 양쪽을 결합하는 물질이다. 기술된 바와 같이 접합 연결 주변에 몰딩된 절연체를 갖는, 가열기 케이블-리드선 조합은 일반적으로 "가열기 케이블 조립체(heater cable assembly)"로 칭해진다. 도 1에 도시되듯이, 가열기 케이블 조립체는 통상적으로 각각의 단부에서 개방하고 그리고 그것의 전체 길이를 따라 가열기 코어선을 피복하기에 충분한 길이를 가지는 튜브 형태인 금속 피복(7)으로 감싸진다. 일반적으로 두 개의 리드선들의 길이의 큰 부분은 금속 피복을 넘어서 말단부들에 도달하도록 연장하고 따라서 가열기를 활성화하는 전력(electrical power)은 각각의 리드선에 연결될 수 있다.

종래기술인 금속 피복 가열기의 한 버전은 도 1에 도시된 미국 테네시주 쿠키빌 소재의 투트코 인코포레이티드사(TUTCO, Inc. of Cookeville, TN)에서 제조된 모델 시에이치(Model CH)이다. 가열기(10)는 전형적으로 공기 조절기 또는 냉각 압축기의 외측에 압축 오일과 같은 기질을 가열하기 위해 감싸지고 그리고 고정된다. 호스 클램프가 도시된 반면, 어떠한 종류의 부착물이 가열되고자 하는 구성 요소로 금속 피복 가열기를 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 이 설비들은 잘 알려져 있고 그리고 본 발명의 이해를 위한 부가의 설명을 필요로 하지 않는다.

도 2에 도시된 바와 같은 가열기 케이블(20)은 유리 섬유 중심 코어(23)를 구비하는 가열기 코어선(21)으로 제조된다. 가열기 케이블 조립체(25)는 가열기 케이블(20) 및 두 가닥의 리드선들(26, 28)로 제조된다. 도 3에 도시된 접합 연결에서, 모두 실질적으로 동일한 외부 직경을 가지는 이 구성 요소들은 몰딩된 실리콘(30)으로 절연되고, 몰딩은 선들의 직경과 케이블을 결합한다. 사용된 몰딩 물질은 실리콘이고 왜냐하면 오직 이것만이 가열기 케이블 및 리드선들에 사용되는 실리콘으로 접착되고 그리고 적합한 말단 접합 연결 밀봉재를 제조하는 알려진 물질이기 때문이다.

곧, 리드선들을 도관에 감싸는 것의 요구는 리드선들을 보호하고 그리고 설치 코드들(installation codes)에 접촉하도록 가열기가 사용되는 특정 부분들/아이템들을 부착하는 것에 의해 획득된다. 이러한 절차는 시간이 걸리고 그리고 비용이 많이 걸린다. 가열기에서 리드선들을 감싸는 요구에 직면하도록 요구되는 특정 장비에 대하여, 도관의 반대편 단부들은 또한 표준 정션박스들 등에 부착될 것이 다.

종래기술인 가열기들의 문제점들의 하나는 가열기 케이블 및 리드선들을 위한 실리콘 배선(wiring)을 사용하는 것이다. 실리콘-절연선들이 제조될 때, 선들은 선 생산 과정 동안에 권취롤들(take-up rolls)에 위치된다. 권취롤 공정 동안에 선들 위로 실리콘 절연체가 점착되는 것을 방지하기 위하여, 분말형 운모(powdered talc)의 박층이 선 표면을 코팅하도록 사용된다. 운모는 절연체 제거 공정 동안에 형성된 절단 표면의 단면을 오염시키기 때문에, 운모는 몰딩 공정 이전에 접합 연결 부분에서 제거되어야 한다. 운모의 존재는 선 절연층의 절단 표면을 절단하기 위해 실리콘 몰딩 물질이 점착되는 것을 방지한다.

선들의 단부에서 절연체를 제거하는 공정 및 커넥터 접합 공정 동안에, 유리 섬유의 조각들이 그 영역을 오염시키는 것이 가능하다. 또한, 저항선의 단부들 및/또는 가닥 리드선들의 단부들은 접합 커넥터에 의해 적절하게 포착되지 않을 수 있다. 이것의 일 예는 도 4에 도시되고 여기서 가열기 코어선(21)의 한 부분은 커넥터(32)의 외측에 놓여진다. 몰딩 이전에 탐지하고 그 후 전술한 상태들을 정정하기 위해, 각각의 접합 조인트에서 시각 확대도(visual magnification)에 의해 보조되는 강화된 수동 검사(manual inspection) 및 재작업(rework)이 수행된다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 가열기용 피복(40)은 가열기 케이블 및 케이블 조립체의 표면 주변에 단단히 감싸지는 박형 금속 스트립에 의해 제조된다. 금속 스트립은 가열기 케이블의 원주보다 약간 폭이 넓고 그리고 피복 길이를 따라 중앙에 위치하는 가열기 케이블보다 약간 더 길다. 각각의 리드선은 전력 말단부들 (electrical power terminals)에 연장하기에 충분한 길이를 갖는다. 모두 동일한 폭을 가지는 특정 "핑거들(41)"은 각각의 측면을 따라 그리고 스트립의 길이의 중앙선에 수직 방향으로 찍어 내어진다. 스트립들 사이에 공간들(43)이 생성되고 그리고 핑거들(41)은 동일한 치수이다. 스트립은 도 5a에 도시되듯이 최초에 평평한 형태로 제조되고 그리고 도 5b에 도시되듯이 금속 스트립은 가열기 케이블 조립체 주변을 감싸는 작업 이전에 "Ｕ" 단면(45)으로 몰딩된다. 스트립의 한 측면의 "핑거들(41)"은 반대편 측면의 것들과 비교했을 때 오프셋(offset)이고 따라서 일단 스트립이 도 1에 도시된 그것의 의도된 최종 형태로 형성되면 전체는 맞물린다. 각각의 공간은 금속 스트립이 가열기 케이블 조립체 주변을 감싼 이후에 헐겁게 맞물린 상태를 생성하기 위해 각각의 "핑거"의 폭보다 약간 더 넓다. 마지막으로 그리고 도 1에 도시되듯이, 두 조각 금속 클램프 설비는 형성된 금속 피복에 용접되고, 한 조각은 피복의 각각의 단부에 용접되고, 그리고 전체 가열기 조립체는 설계된 압축기의 형태에 적합하도록 형성된다. 도 1을 참조하면, 열 전달을 강화하기 위해 "핑거들"이 어떻게 헐겁게 맞물리고 그리고 압축기 몸체와 접촉하는지 볼 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 접합 커넥터 부분(25)의 몰딩 외피(30; mold covering)는 접합에 의해 연결되는 두 개의 인접한 선들(20, 26)과 동일한 외부 직경을 가지도록 설계된다. 이는 금속 커넥터와 금속 피복 사이의 충분한 절연을 보장한다. 또한, 만약 몰딩 부분이 선들의 직경보다 큰 직경을 가지면, 금속 피복이 조립체 주변에 형성될 때 몰딩 부분(30)은 절단될 수 있거나 절단될 것이며 결국 부적절한 가열기 작업 또는 실패를 가져온다. 활동하는 전기의 접합 커넥터들 또는 접합 단면에 직접 인접하는 가열기 케이블의 활동하는 저항선들에서 전류(current)가 금속 피복에 누전되는 파손, 틈새들(cracks) 또는 어떤 통로도 존재해서는 안 된다. 이러한 결함은 가열기의 부적절한 작업 또는 오작동을 야기한다.

투트코 인코포레이티드사의 모델 시에이치(CH) 압축기 가열기들에 대해, 각각의 가열기 구조의 안전한 몰딩 부분들은 적절한 작업에 필수적이다. 그러나 이 CH 모델 가열기들의 제조 동안에, 만약 사용하기 이전에 탐지하지 못한다면 가열기가 작동하지 않을 수 있는 식별하기 힘든 다수의 상태가 발생할 수 있다. 이런 상태들은 선 절연층과 몰딩 물질 사이의 파손, 틈새들 또는 불완전한 결합일 수 있고, 이는 가열기의 오작동을 야기한다. 또한, 가열기 코어선의 단부 또는 리드선 가닥의 단부는 접합 커넥터의 외측으로 튀어나오고 그리고 몰딩된 부분의 외측 표면의 거리에 동일하게 또는 더 크게 연장하고, 가열기의 오작동을 야기하는 금속 가열기 피복의 직접적인 전기 통로가 생성된다(도 4 참조). 게다가, 만약 코어선의 유리 섬유의 한 조각 또는 실리콘 절연체를 코팅하는데 사용된 몇몇의 분말형 운모는 몰딩 구역에 흡수되고, 가열기의 오작동을 야기하는 결함이 발생한다.

다른 식별하기 힘든 결함은 몰딩 실리콘에 의해 밀봉되지 않은 몰딩 부분들에 인접한 가열기 케이블의 매우 작은 구멍들 또는 절단부들(cuts)이다. 구멍들 및 절단부들은 선들이 그들의 단부들에서 제거된 절연체의 길이로 절단될 때, 또는 리드선 단부들에 가열기 케이블 단부들을 연결하는 과정 동안에 금속 커넥터가 선들에 접합 연결될 때 발생한다. 이 구멍들 및 절단부들은 이 작업들을 실행하는데 사용되는 공구들이 낡거나 또는 조정되지 않고 그리고 금속 하부를 관통하여 절단하기에 충분한 힘으로 선들을 피복하는 절연체에 침범할 때 발생한다.

몰딩 부분이 선 직경보다 더 큰 직경인 것에 의해 위에서 언급된 모든 결함 타입들을 감싸도록 작동하지 않고, 그리고 위에서 언급한 절연체의 어떤 가능한 구멍들 또는 절단부들을 감싸도록 연장하지 않는다. 이는 선들보다 직경이 더 큰 몰딩된 부분은 절단되고 그리고 금속 피복이 위에서 기술된 바와 같이 사용될 때 불완전하게 되기 때문이다. 만약 절연 튜브 또는 테이프가 잠재적으로 불완전한 영역 및 의도적으로 폐쇄된 피복에 걸쳐 위치되면 동일한 것은 사실이다.

종래기술의 다른 문제점은 오직 실리콘만이 실리콘을 결합할 수 있기 때문에 실리콘이 아닌 다른 절연층을 갖는 리드선들을 사용하는 것이 가능하지 않다는 것이다. 다른 리드선들은 유효하고 그리고 가열기 리드선 적용에 충분하게 높은 온도 등급(temperature rating)을 가지고 그리고 실리콘보다 덜 비싼 실리콘보다 강한 절연 물질들로 제조된다. 때때로, 형성된 피복의 단부들은 날카로운 모서리들을 가지고 그리고 가열기가 그것의 의도된 위치에 설비되었을 때 우연하게도 부드러운 실리콘 리드선 절연층이 결함을 형성하기에 충분히 깊게 절단하는 날카로운 모서리에 대하여 힘이 가해지는 것이 가능하다.

종래기술인 금속 피복 가열기들의 접합 연결에 대해 발생하는 문제점들의 결과로서, 향상된 접합 연결을 제공하는 필요가 존재한다. 본 발명은 실리콘 몰딩 컴파운드 및 접합 연결에 대한 몰딩 작업을 사용하는 필요를 제거하고, 그리고 종래기술인 금속 피복 가열기들에 대해 위에서 언급한 전체가 아닐지라도 많은 문제 점을 회피하는 접합 연결을 제공하는 것에 의해 이 필요를 해결한다.

본 발명의 제 1 목적은 개선된 금속 피복 가열기에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열 수축성 튜브 및 접착제를 활용하는 개선된 접합 연결을 사용하는 금속 피복 가열기에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 최소한 절연 물질로써 실리콘을 사용하지 않는 리드선들을 사용하는 금속 피복 가열기에 관한 것이고, 따라서 리드선들이 절단에 대한 내성을 갖고, 필요하다면 더욱 작은 직경을 갖고 제작되도록 허용한다.

본 발명은 또한 금속 피복을 구비한 접합 연결을 감싸기 이전에 확대된 직경 단면을 형성함으로써 본 발명의 개선된 접합 연결에 적응하도록 피복을 수정하는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 목적들 및 이점들은 상세한 기술이 진행됨에 따라 명백해질 것이다.

본 발명은 금속 피복을 사용하는 가열기 케이블, 가열 목적의 요소에 금속 피복을 고정하기 위한 금속 피복의 단부에 부착되는 클램프 조립체, 리드선들, 및 가열기 케이블의 각 단부가 각 리드선의 개개의 단부에 연결하는 접합 연결을 에워싸는 가열기를 특징으로 한다. 본 발명의 한 양상에 따르면, 열 수축성 튜브 및 접착제가 사용되어 실리콘 몰딩 컴파운드의 이용과 같은 종래기술을 대신하여 접합 연결을 형성한다. 접착제는 리드선들 및 가열기 케이블의 단부 부분들 및 가열기 케이블의 선 코어와 리드선의 가닥을 결합하는 커넥터를 감싼다. 접착제는 리드선의 절연층 및/또는 가열기 케이블의 절연층에 접착되거나 또는 접착되지 않는 종류일 수 있다. 바람직하게는, 접착제는 리드선에 접착되는 종류의 것이고 따라서 그에 작용하는 인력은 열 수축성 튜브로 전달되고 그리고 커넥터로 전달되지 않는다.

가열기 케이블 및 리드선이 동일한 절연층을 가질 수 있는 반면, 리드선은 비-실리콘 종류와 같은 다른 절연층을 가짐에 따라 보다 내구적이고, 더욱 작은 직경의, 그리고 덜 비싼 리드선들이 금속 피복 가열기의 부분으로써 사용되도록 허용할 수 있다.

본 발명의 다른 양상에서, 열 수축성 튜브를 감싸는 금속 피복의 단면은 가열기 케이블을 감싸는 잔여 단면들과 비교하여 확장된 직경을 가질 수 있으며, 다라서 접합 연결의 증가한 직경 단면에 적응한다.

본 발명은 또한 절연된 리드선 단부와 절연된 가열기 케이블 단부를 연결하는 커넥터에 접착제를 공급하는 단계와, 그 후에 커넥터와 단부들을 열 수축성 튜브로 에워싸는 단계에 의해 금속 피복 가열기를 제조하는 방법을 수반한다. 만일 필요하다면 선택적 단계로써, 금속 피복의 대향하는 단부들 근처에 확장된 직경 단면들이 개개의 접합 연결을 수용하도록 형성될 수 있다. 접착제의 선택은 가열기 케이블 및 리드선들 모두 또는 어느 한 쪽에 이용되는 절연층과 접착제 사이에 접착을 형성하는 것이 요구되는지 여부에 따라 다양해질 수 있다.

본 발명은 또한 절연된 가열기 케이블의 단부와 절연된 리드선의 단부 각각을 위한 접합 연결을 포함하고, 이때 커넥터는 가열기 케이블의 일 단부와 리드선 의 일 단부를 결합한다. 접합 연결은 커넥터, 리드선의 단부, 및 가열기 케이블의 단부를 덮는 접착제를 포함한다. 열 수축성 튜브는 가열기 케이블 및 리드선의 단부 및 커넥터를 덮고, 튜브는 접착제에 접착된다. 리드선의 절연층 및 가열기 케이블의 절연층은 실리콘 물질의 동일한 물질; 실리콘인 가열기 케이블의 절연층과 다른 물질; 그리고 실리콘이 아닌 동일한 물질; 중 하나가 될 수 있다. 바람직하게는, 가열기 케이블의 절연층은 실리콘이고, 리드선의 절연층은 실리콘과 다른 물질이다. 보다 더 바람직하게는 실리콘 절연층을 갖는 리드선들보다 더욱 내구성의 특징을 갖는 리드선을 사용하며, 그처럼 보다 작은 직경의 리드선이 부가의 비용 절감을 위하여 활용될 수 있다.

( 본 발명의 바람직한 실시형태 )

본 발명은 가열기 그 자체를 포함하는 금속 피복 가열기, 그리고 그 제조 및 활용 방법에 관한 분야에서의 현저한 특징을 제공한다. 금속 피복에 감싸진 접합 연결을 절연하기 위하여 실리콘 컴파운드를 이용하는 몰딩 작업을 제거함으로써, 강한 리드선들이 사용될 수 있고, 개선된 당김 저항이 획득될 수 있고, 접합 영역의 개선된 밀봉 및 보호가 구현될 수 있고, 그리고 실리콘 리드선들을 제거함으로써 비용이 줄어든다.

도 6은 개선된 금속 피복 가열기의 한 양상을 보여주며, 금속 피복(51)의 단부 근처의 단면(50)은 피복의 잔여부보다 약간 큰 직경을 갖는다. 이 도면은 또한 피복의 단부에 용접된 클램프 단부(53)를 보여준다. 클램프 단부와 톱니들이 서로 용접되는 용접 작업은 톱니가 클램프 단부의 일부가 되도록 함에 유의한다. 이러 한 동일한 확장된 직경 단면(50)이 금속 피복의 대향하는 단부에서 발견되고, 클램프의 다른 반이 위치한다. 바람직하게는, 확장된 직경 단면의 길이는 이하에 기술된 것처럼 접합 연결을 제조하기 위해 사용되는 열 수축성 튜브의 길이에 가깝다.

확장된 직경 부분은 피복 형성 작업의 일부로써 형성된다. 다시 도 5를 참조하면, 금속 피복(51)이 가열기 케이블을 수용하기 위해 U-형으로 형성되는 때에, 단면(50)은 피복의 잔여부보다 더 팽창되어 그 직경을 크게 한다. 이러한 팽창은 금속 피복 및 결합된 가열기 케이블과 리드선이 조립되는 때에 접합 연결용으로 공간을 더욱 생성한다.

도 7a 내지 7d는 본 발명의 접합 연결의 두 개의 다른 실시형태 및 선 조립체의 다양한 단계들을 보여준다. 도 7a는 조립체의 제 1 모드에서 참조부호 83과 같은 본 발명의 한 실시형태를 보여준다. 즉, 노출된 연결(84)이 리드선(89) 및 가열기 케이블(86) 사이에 보여진다. 이 실시형태에서, 리드선(89) 및 가열기 케이블(86)은 동일한 직경이다. 열 수축성 튜브(85)는 연결(84)에 인접하게 위치되어 리드선(89)을 감싸는 형태로 도시된다.

도 7b에서, 조립체의 제 2 모드가 도시되며, 열 수축성 튜브(85)는 후속하는 가열 공정을 위해 연결(84)의 주위에 위치한다.

도 7c는 연결(84)이 가열된 이후에 선들(86 및 89)의 조립체를 보여준다. 열 수축성 튜브(85)는 연결(84) 주변에서 수축되고 결과적으로 줄어든 직경 부분(88)이 된다. 완료된 접합 연결(90)은 금속 피복 가열기를 형성하기 위하여 금속 피복(51)을 구비한 조립체용으로 준비된다.

도 7d는 89'로 도시된 보다 적은 직경의 리드선을 활용한 완성된 접합 연결의 다른 예를 보여준다. 보다 적은 직경의 리드선(89')은 비-실리콘 절연층 종류의 전형이다. 열 수축성 튜브 연결을 이용함으로써, 실리콘-실리콘 선들을 연결하는 종래의 필요성이 제거되고, 그리고 보다 적은 직경을 사용하는 내구성 있는 선들 및 그에 따른 비용면에서의 부수적인 절감이 금속 피복 가열기의 일부로써 사용될 수 있다.

일단 접합 연결(90)이 완료되면, 서로 연결된 리드선(89) 및 가열기 케이블(86)은 관련 기술분야에서 알려진 압축기 등을 사용하기 위하여 금속 피복 가열기 안으로 형성될 수 있다.

열 수축성 튜브(85)는 가열됨에 따라 초기에 커넥터-가열기 케이블-리드선 단면에 걸쳐 위치하는 때에 나타나는 튜브의 직경보다 적은 소정의 직경으로 수축되는 물질로 제작된 특성의 플라스틱 튜브의 형태이다. 이 특성은 "열 수축성"으로 칭해지고 그리고 그 튜브는 "열 수축성 튜브"라 칭해진다. 열 수축성 튜브는 종래기술에서 쉽게 이용가능하다. 플라스틱 열 수축성 튜브 물질은 의도된 적용을 위하여 충분한 온도 저항 및 전기 저항을 갖는다. 그 튜브는 보다 억세며 그리고 실리콘인 경우보다 기계적 손상으로부터 더한 보호를 제공한다. 절연층 제거 및 커넥터 접합에 이용되는 도구로부터 나타나는 어떠한 절단 또는 홀들을 덮기 위하여 튜브는 리드선의 절연층 및 가열기 케이블의 절연층 모두에 겹쳐지도록 충분한 길이와 위치로 제작될 수 있다. 튜브용으로 바람직한 물질은 가열 공정의 이들 종류들로 평가되는 폴리비닐리덴 플루오르화물(polyvinylidene fluoride)이다. 물 론, 다른 열 수축성 튜브 물질이 적용에 따라 이용될 수 있다. 예를 들면, 보다 적은 성능의 가열기가 보다 낮은 비율의 물질을 이용할 수 있다.

도 8a 및 8b는 커넥터 접합 영역의 개요 및 더욱 상세한 도이다. 도 8a는 리드선(91) 및 가열기 케이블(93) 사이의 연결을 보여준다. 단자 커넥터(99)는 가열기 케이블(93)의 일부인 코어선과 리드선(91)의 일부인 가닥을 전기적으로 연결한다. 열 수축성 튜브(95)는 가열기 케이블(93) 및 리드선(91)의 단부들을 감싼 형태로 보여진다. 리드선 절연층은 실리콘 또는 적용에 적합한 어떠한 다른 물질이 될 수 있다는 점에 유의한다.

접합 커넥터 영역을 덮고 그리고 열 수축성 튜브(95)에 의해 수용되는 접착제 물질(97)이 사용된다. 접착제 물질(97)은 바람직하게는 가열기 케이블(93)의 실리콘 절연층에 접착되지 않으며, 그리고 어떠한 종류의 리드선이 사용되었는지에 따라 리드선(91)의 절연층에 접착되거나 또는 접착되지 않는다. 접합 연결의 일부로써 이용되는 접착제의 한 실시예는 열가소성 접착제, 또는 매크로멜트 접착사(Macromelt Adhesive)에서 제작되고 티피엑스-20-239(TPX-20-239)로 명명된 매크로멜트 접착제로써 공지된 고온용융 접착제이다. 접착제는 가열 적용에 충분히 높은 등급이고 그리고 열 수축성 튜브(95)의 내부 표면에 접착된다. 접착제는 커넥터 접합 단면 주위로 열 수축성 튜브를 함몰시키기 위해 가열이 사용되는 동안 용융 특성을 갖는다. 이 접착제는 가열 작업 온도에서 굳어지거나 파괴되거나 또는 그 영역에서 배제되지 않는 그러한 특성을 갖는다. 접착제는 또한 그 특성을 유지하며 그에 따라 열 수축성 튜브(95)의 내부 표면이 가열기 케이블 선 절연층 및 리드 선 절연층 모두의 외부 직경에 접촉하는 밀봉을 형성한다. 반드시 필요하지 않음에도, 수축 공정이 완료된 이후에 열 수축성 튜브의 내부 표면과 접합 영역의 외부 표면 사이의 공간을 채우고 그리고 접합 영역을 완전하게 코팅하기 위하여 충분한 접착제가 존재하도록 접착제는 충분한 양으로 이용될 수 있다. 그러나, 접합 영역 주위에 포획된 공기 버블의 존재는 밀봉에 해롭지 않다. 결과의 접합 연결 및 인접한 선 절연층은 금속 피복 및 절연층 내에 절단부 또는 홀들이 존재하는지, 그에 따라 부족을 방지할 수 있는지 여부와 같은 환경으로부터 봉인된다.

도 8b는 다른 직경의 리드선(97)를 구비한 접합 연결을 보여준다. 다양한 직경 또는 다른 두께의 절연층이 리드선용으로 이용될 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 실리콘보다 질기고 두께 면에서 보다 얇은 절연층을 구비한 리드선이 사용되고 그에 따라 비용을 절감하는 한편 접합 작업 중에 절연층을 통하여 절단의 변화를 줄이기 때문에 이는 현저한 이점을 제공한다.

실리콘이 사용되지 않는 경우 리드선 절연층은 바람직하게는 폴리비닐 염화물(polyvinyl chloride)과 같은 교차결합된 중합체(cross-linked polymer)이다. 본 발명이 특정한 접착제 성분, 특정한 열 수축성 튜브 성분, 또는 리드선 절연층 성분으로 한정되지 않는다는 점에 유의한다. 더욱 중요하게는, 접착제를 제작하는 물질은 튜브에 접착가능하고, 그리고 필요에 따라 리드선 및/또는 가열기 케이블 절연층에 접착되거나 또는 접착되지 않아야 한다. 덧붙여, 리드선 절연층은 실리콘 및 비-실리콘 종류를 포함하는 어떠한 종류도 될 수 있다.

위에서 기술된 것처럼 그리고 열 수축성 튜브의 절단을 방지하기 위하여, 도 6의 구체적 형상의 단면(50)이 가열기 케이블 조립체를 봉하기 이전에 금속 피복의 각 단부 근처에 형성된다. 가열기 케이블 조립체의 주위로 일단 금속 피복이 형성된 이후에 열 수축성 튜브를 정렬시키기 위하여 특정한 단면은 충분한 길이 및 위치로 형성된다. 덧붙여 종래기술의 가열기에 대해 이미 기술된 제조 단계들은 새로운 발명 모델의 가열기의 제조를 완료할 것이다.

본 발명은 또한 리드선이 접착제에 접착되는 물질로 제작될 수 있는 경우에 이점을 갖는다. 리드선이 접착제에 접착되는 절연층으로 코팅된 경우에, 금속 피복 및 리드선 사이의 인력은 선 및 커넥터의 연결보다 열 수축성 튜브에 의해 주로 나타날 것이다. 이는 열 수축성 튜브 및 튜브에 의해 덮여진 가열기 케이블의 부분에 대하여 충분한 압축 힘을 내는 금속 피복의 결과이고 따라서 상술한 인력의 대부분으로부터 선 연결을 분리한다. 접착제가 가열기 케이블에 접착되는지 여부는 문제가 되지 않는다. 그에 따라 인력은 리드선 절연층 및 열 수축성 튜브 사이의 접착에 의해 나타나고, 튜브 길이를 따라 전송되고 그 후에 열 수축성 튜브 및 가열기 케이블 절연층에 대하여 금속 피복에 의해 생성되는 압축 힘에 의하여 가열기 케이블 절연층으로 전달된다.

새로운 발명은 이로 한정되지는 않지만 다음의 특징들을 포함한다:

1) 접합 커넥터 영역 및 열 수축성 튜브에 접착되는 접착제를 덮는 종래기술에서 이용되는 몰딩 컴파운드보다 기계적 손상에 대하여 보다 질기고 보다 저항을 갖는 접합 커넥터 영역을 덮는 열 수축성 튜브.

2) 접합 커넥터 영역 그리고 리드선 절연층과 다른 가열기 케이블 절연층으 로 제작된 금속 피복 가열기들의 인접한 선들의 부분을 덮는 상술한 바와 같은 열 수축성 튜브; 절연층 물질의 적어도 일부와 접착되지 않는 접착제를 이용하여 밀봉이 이루어진다.

3) 접합 커넥터 영역 그리고 리드선 절연층과 다른 가열기 케이블 절연층으로 제작된 금속 피복 가열기들의 인접한 선들의 부분을 덮는 상술한 바와 같은 열 수축성 튜브; 절연층 물질의 어느 것과는 접착되지 않는 접착제를 이용하여 밀봉이 이루어진다.

4) 접합 커넥터 영역 그리고 리드선 절연층과 동일한 가열기 케이블 절연층으로 제작된 금속 피복 가열기들의 인접한 선들의 부분을 덮는 상술한 바와 같은 열 수축성 튜브; 절연층 물질과 접착되지 않는 접착제를 이용하여 밀봉이 이루어진다.

5) 접합 커넥터 영역 그리고 리드선 절연층과 동일한 가열기 케이블 절연층으로 제작된 금속 피복 가열기들의 인접한 선들의 부분을 덮는 상술한 바와 같은 열 수축성 튜브; 절연층 물질과 접착되는 접착제를 이용하여 밀봉이 이루어진다.

6) 접합 커넥터 영역 그리고 리드선 절연층과 다른 가열기 케이블 절연층으로 제작된 금속 피복 가열기들의 인접한 선들의 부분을 덮는 상술한 바와 같은 열 수축성 튜브; 절연층 물질 모두와 접착되는 접착제를 이용하여 밀봉이 이루어진다.

7) 접합 커넥터 영역 그리고 리드선이 가열기 케이블보다 작은 직경이고 접착제는 리드선 및 열 수축성 튜브에 접착되어 밀봉을 형성하는 금속 피복 가열기들의 인접한 선들의 부분을 덮는 상술한 바와 같은 열 수축성 튜브; 금속 피복에 의 해 생성되는 가열기 케이블 절연층에 대한 수축 튜브의 압력 및 상술한 밀봉이 접합 연결 조인트상의 인력에 대한 저항을 생성한다.

8) 충분한 굳기, 온도 저항, 유전 강도 및 전기적 저항을 구비하고 커넥터 접합 또는 인접한 선 절연층 중 하나에서 결함이 있는 가열기들을 제거하는 금속 피복으로의 전기적 도통을 생성하는 것을 어떠한 결함도 방지하는 커넥터 접합 영역을 봉인하는 상술한 바와 같은 열 수축성 튜브.

9) 만일 동일한 종류의 절연층이 이용된다면, 가열기 코어선에 비교하여 리드선상의 다른 절연층은 침식에 저항하는 더 강한 리드선 절연층을 허용하고 그리고 케이스가 될 수 있는 다른 것과 비교하여 더욱 얇은 절연층 두께를 허용한다.

다음의 표 1은 위 문장 2) 내지 7)에 기술된 선택사항을 잘 요약한 것이며, 모든 경우에 열 수축성 튜브에 접착제가 접착된다는 점이 이해될 수 있다.

문장번호	접착 정리
2	접착제는 각각 다른 절연층을 갖는 리드선 및 가열기 케이블 절연층의 양자 또는 하나에 접착되지 않는다.
3	접착제는 각각 다른 절연층을 갖는 리드선 및 가열기 케이블 절연층의 양자에 접착되지 않는다.
4	접착제는 각각 동일한 절연층을 갖는 리드선 및 가열기 케이블 절연층의 양자에 접착되지 않는다.
5	접착제는 각각 동일한 절연층을 갖는 리드선 및 가열기 케이블 절연층의 양자에 접착된다.
6	접착제는 각각 다른 절연층을 갖는 리드선 및 가열기 케이블 절연층의 양자에 접착된다.
7	접착제는 열 수축성 튜브 및 보다 적은 직경의 리드선에 접착된다.

이상에서 상세하게 기술되지 않고 관련 기술분야에 숙련된 자에게 자명한 다른 변형예들이 금속 피복 가열기용 접합 연결을 위해 열 수축성 튜브를 이용한다는 본 발명으로부터 배제되지 않는다.

그와 같이, 본 발명은 앞서 정의된 것처럼 본 발명의 개개의 그리고 모든 목적들을 실현하고 그리고 새롭고 개선된 금속 피복 가열기 및 그 이용 방법을 제공하는 그 바람직한 실시형태들의 관점에서 기술되었다.

물론, 본 발명의 기술적 특징으로부터 다양한 변화, 수정예들 및 선택예들이 그 의도된 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 관련 기술분야에 숙련된 자들에 의해 예상될 것이다. 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 항목에 의해서만 한정된다는 점이 의도된다.

본 발명에 따른 금속 피복 가열기는 열 수축성 튜브 및 접착제를 활용하는 개선된 접합 연결을 사용하는 금속 피복 가열기를 제공하며, 또한 최소의 절연 물질로써 실리콘을 사용하지 않는 리드선들을 사용하는 금속 피복 가열기를 제공하고, 따라서 리드선들이 절단에 대한 내성을 갖고, 필요하다면 더욱 작은 직경을 갖고 제작되도록 허용하는 것을 특징으로 한다.

Claims (19)

1. 금속 피복을 갖는 가열기 케이블, 가열 목적의 요소에 금속 피복을 고정시키기 위하여 금속 피복의 단부에 부착되는 클램프 조립체, 리드선, 및 상기 가열기 케이블의 각 단부가 각 리드선들의 개개의 단부에 연결되는 연결을 에워싸는 가열기에 있어서, 상기 연결을 감싸는 접착제 층, 및 상기 접착제 층을 감싸고 상기 접착제 층에 접착되는 열 수축성 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제는 리드선상의 절연층에 접착되거나 또는 접착되지 않는 종류인 것을 특징으로 하는 가열기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 가열기 케이블상의 절연층에 접착되거나 또는 접착되지 않는 종류인 것을 특징으로 하는 가열기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 리드선상의 절연층에 접착되는 것을 특징으로 하는 가열기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 가열기 케이블은 실리콘 절연층을 가지며, 그리고 상기 리드선은 비-실리콘 절연층을 갖는 것을 특징으로 하는 가열기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 리드선은 상기 가열기 케이블의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 가열기.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 리드선은 상기 가열기 케이블의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 가열기.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 열 수축성 튜브를 감싸는 금속 피복의 단면은 상기 가열기 케이블을 감싸는 하나 이상의 잔여 단면들과 비교하여 확대된 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 가열기.
9. 금속 피복된 가열기 케이블, 두 개의 리드선들 각각의 일 단부, 및 상기 가열기 케이블의 단부가 상기 금속 피복된 리드선 각각의 단부에 연결되는 연결을 에워싸는 단계에 의해 가열기를 제조하는 방법에 있어서, 각 연결에 수용하기 위하여 상기 금속 피복의 각 단부 부분에서 확장된 직경 단면을 갖도록 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
10. 금속 피복된 가열기 케이블, 두 개의 리드선들 각각의 일 단부, 및 상기 가열기 케이블의 단부가 상기 금속 피복된 리드선 각각의 단부에 연결되는 연결을 에워싸는 단계에 의해 가열기를 제조하는 방법에 있어서, 먼저 각 리드선의 단부와 가열기 케이블의 단부의 연결에 접착제를 공급하고, 그 후에 리드선 및 가열기 케 이블의 단부들과 열 수축성 튜브의 연결을 에워쌈으로써 접합 연결을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 접착제는 상기 열 수축성 튜브에 접착되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 개개의 접합 연결에 수용하기 위하여 상기 금속 피복의 대향하는 단부들 근처에 확장된 직경의 단면들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 리드선상의 절연층에 접착되거나 또는 상기 리드선상의 절연층에 접착되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 가열기 케이블상의 절연층에 접착되거나 또는 상기 가열기 케이블상의 절연층에 접착되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 10 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 리드선상의 절연층에 접착되는것을 특징으로 하는 방법.
15. 가열기 케이블의 단부와 리드선의 단부에 대한 접합 연결에 있어서,

    상기 가열기 케이블의 일 단부와 상기 리드선의 일 단부를 결합하는 연결;

    상기 연결, 상기 리드선의 단부, 및 상기 가열기 케이블의 단부를 덮는 접착제; 및

    상기 접착제를 덮고 그에 접착되는 열 수축성 튜브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 리드선의 절연층 및 상기 가열기 케이블의 절연층은:

    (a) 실리콘 물질의 동일한 물질;

    (b) 실리콘 물질의 가열기 케이블의 절연층과 다른 물질; 그리고

    (c) 모두 실리콘이 아닌 동일한 물질;

    중 하나인 것을 특징으로 하는 연결.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 가열기 케이블의 절연층은 실리콘이고, 그리고 상기 리드선의 절연층은 실리콘과 다른 물질인 것을 특징으로 하는 연결.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 리드선은 상기 가열기 케이블보다 작은 직경인 것을 특징으로 하는 연결.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 리드선은 상기 가열기 케이블보다 작은 직경인 것을 특징으로 하는 연결.

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