特許 6570201 非発熱部のあるマイクロヒータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6570201

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】非発熱部のあるマイクロヒータ

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/02 20060101AFI20190826BHJP

   H05B 3/48 20060101ALI20190826BHJP

   H05B 3/18 20060101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/02 A

   H05B3/48

   H05B3/18

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-247670(P2017-247670)

(22)【出願日】2017年12月25日

(65)【公開番号】特開2019-114445(P2019-114445A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2018年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000140454

【氏名又は名称】株式会社岡崎製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100130144

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健壱

(72)【発明者】

【氏名】酒井 直人

(72)【発明者】

【氏名】西川 豪人

【審査官】 西村 賢

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２２０３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１８９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−００５１８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−１７６５６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３／０２− ３／１８

Ｈ０５Ｂ ３／４０− ３／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に外径の変化がない金属鞘管と、
前記金属鞘管内に収容され、ニクロムを材質とし通電によりジュール熱を発生する発熱線と、
前記金属鞘管内に収容され、銅を材質とし前記発熱線と略同径の非発熱線と、
前記金属鞘管内に収容され、金属を材質とし内径が該発熱線及び該非発熱線と略同径の繋ぎ管と、
前記金属鞘管と前記発熱線、前記非発熱線、前記繋ぎ管との間に充填されている無機絶縁材粉末と、を有し、
前記発熱線の一端と前記非発熱線の一端とは前記繋ぎ管内で接触して導通しており、該発熱線の該非発熱線と接触する端部のみと、該非発熱線の少なくとも該発熱線と接触する端部とが前記繋ぎ管内にあって、該繋ぎ管の内面は、内部にある該発熱線と該非発熱線の外面とに接触していて、該非発熱線の存在する部分が、該発熱線の該繋ぎ管の外にある部分より発熱量の少ない非発熱部となっていることを特徴とする非発熱部のあるマイクロヒータ。

【請求項2】

前記繋ぎ管内にある前記非発熱線は、該非発熱線の前記発熱線と接触する端部のみである請求項１に記載の非発熱部のあるマイクロヒータ。

【請求項3】

前記繋ぎ管内にある前記非発熱線は、該非発熱線の全長である請求項１に記載の非発熱部のあるマイクロヒータ。

【請求項4】

前記繋ぎ管の材質は、ニッケルまたは銅である請求項１記載の非発熱部のあるマイクロヒータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属鞘管内に無機絶縁材粉末を介在させて、通電によりジュール熱を発生する発熱線を収容したマイクロヒータのうち、非発熱部のあるマイクロヒータに関するものである。

【背景技術】

【0002】

マイクロヒータは、金属鞘管内に無機絶縁材粉末を介在させて、通電によりジュール熱を発生する発熱線を収容した可撓性のあるヒータで、基本的な構造として、図６と図７に示す２種類がある。図６は従来のマイクロヒータの基本的一般的な第１の構成を示す断面図、図７は従来のマイクロヒータの基本的な第２の構成を示す断面図である。

【0003】

図６（ａ）、図７（ａ）は長手方向断面図であり、図６（ｂ）、図７（ｂ）は其々、図６（ａ）のＥ−Ｅ断面、図７（ａ）のＦ−Ｆ断面の図である。但し、端末スリーブ９及び電気を供給するリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５は外形で描いており、また、見易くするために、図６（ｂ）、図７（ｂ）は図６（ａ）、図７（ａ）より大きい縮尺で描いている。

【0004】

図６に示すマイクロヒータ１０では、金属鞘管５の内に発熱線６が無機絶縁材粉末１２を介在して収容されており、その両端には端末スリーブ９が設けられていて、端末スリーブ９にはリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５から剥き出された導体１４、１６が繋がれている。端末スリーブ９の金属外枠内において、発熱線６の末端と導体１４、１６の先端とが接続されており、また、無機絶縁材粉末１２に湿分が侵入して絶縁抵抗が低下しないようにシールが設けられている。

【0005】

図７に示すマイクロヒータ２０は、図６のマイクロヒータ１０と異なり、往復した発熱線６が金属鞘管５内に無機絶縁材粉末１２を介在して収容されており、このため、端末スリーブ９は片側にのみ設けられている。端末スリーブ９の役割は図６の端末スリーブ９と同じで、金属外枠内で発熱線６の末端とリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５から剥き出された導体１４、１６の先端とが接続されており、また、無機絶縁材粉末１２に湿分が侵入して絶縁抵抗が低下しないようにシールが設けられている。

【0006】

図６、図７のマイクロヒータ１０、２０の発熱線６の材質としては、特殊な例外を除き、電気抗率が大きく発熱量の多いニクロムが用いられる。また、端末スリーブ９の内部の具体的構造は、特許文献１の図１に示されているものが代表的である。同図に示されているように、金属製外枠（符号１１）内における発熱線（符号２２）の末端とリード線の導体（符号１３）は、絶縁材（符号１４、１７）を介在して同外枠（符号１１）内に収容されており、金属製外枠（符号１１）端部にはシール（符号１５）が設けられている。なお、図６の構造における各端末スリーブ９では、特許文献１の図１の発熱線（符号２２）と導体（符号１３）は各１本となる。ここで、括弧内の符号は、特許文献１の図１に示されている符号である。

【0007】

加熱対象物と端末シールが離れている場合、例えば、加熱対象物が容器内にある場合、図６、図７の端末スリーブ９は通常、容器外に置かれ、発熱線６と無機絶縁材粉末１２を収容した金属鞘管５が容器内で加熱対象物まで敷設される。この場合、金属鞘管５内の全長に亘って発熱線６がある図６、図７のマイクロヒータ１０、２０では、加熱が必要ない部分も加熱することになり、マイクロヒータ１０、２０の不要な電力の消費、また、加熱対象物以外の耐熱温度が低い容器内機器を加熱することによる当該機器の損傷などの弊害が生じる。

【0008】

加熱対象物と端末シールが離れている場合のこのような弊害を避けるために、従来、加熱対象物に接触して加熱する部分のみ発熱し、他の部分は発熱しない構造とした図８、図９に示すマイクロヒータ１１、２１が用いられる場合も多い。図８は従来の非発熱部のあるマイクロヒータの基本的な第１の構成を示す断面図、図９は従来の非発熱部のあるマイクロヒータの基本的な第２の構成を示す断面図で、図８、図９は、図６、図７と同様、端末スリーブ９及びリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５を外形で示している。

【0009】

図６、図７のマイクロヒータ１０、２０では高電気抵抗率であるニクロムを材質とする発熱線６が全長に亘って発熱するのに対し、図８、図９のマイクロヒータ１１、２１は、ニクロム線を材質とする発熱線６が収容された発熱部、電気抵抗率が小さいために発熱量の小さい銅を材質とする非発熱線７が収容された非発熱部、及びニクロムと銅の合金部１９が存在する中間発熱部に分けることができる。この非発熱線７と合金部１９が存在する以外は、図６、図７のマイクロヒータ１０、２０と同じ構造で、同じ構成部品は同じ符号を使用して図８、図９に示している。

【0010】

図８、図９のマイクロヒータ１１、２１において、加熱対象物に接触して加熱する部分のみを発熱部にすることにより、無駄な消費電力が抑制され、また不要な加熱による機器の損傷を避けることができる。

【0011】

図６乃至図９に示される、金属鞘管５に無機絶縁材粉末１２を介在させて発熱線６、非発熱線７等の金属線を収容した部分はマイクロヒータケーブルと称されることが多く、以下、マイクロヒータケーブルはこの部分を指す。マイクロヒータケーブルは、特許文献２の図７、図８に示されるように仕上がり径より太いものを先ず作り、これをダイス引きやスエージングにより縮径して同文献の図６に示される所定の径のマイクロヒータケーブルに仕上げられる。

【0012】

図８、図９の非発熱部のあるマイクロヒータでは、縮径前の仕上がり径より太いマイクロケーブルを作る際に収容する金属線は、ニクロムを材質とする仕上がり径より太い発熱線６の両端に略同径の銅を材質とする非発熱線７を突合せ溶接したものである。

【0013】

発熱線６と非発熱線７の突合せ溶接において、発熱線６の材質であるニクロムと非発熱線７の材質の銅との合金部が不可避に生じ、この合金部が縮径後、伸張された合金部１９となって、当該部の存在する部分がニクロムと銅の中間的な抵抗を持つ中間発熱部となる。

【0014】

なお、銅線であってもジュール熱の発生は零ではない。単位長さ当りの発熱量は印加電流の２乗と単位長さ当りの抵抗値に比例するので、同じ電流が流れる繋がれた２種類の線の単位長さ当りの発熱量は単位長さ当りの抵抗値に比例する。２種類の線が同径であれば、単位長さ当りの抵抗値は電気抵抗率に比例することから、単位長さ当りの発熱量は電気抵抗率に比例する。図８、図９の非発熱部は、銅の電気抵抗率はニクロムの約１．６％であるので、単位長さ当りの発熱量が、発熱部の単位長さ当りの発熱量の約１．６％になっている。このように非発熱線、非発熱部であっても、発熱線、発熱部に比べて微小ではあるが発熱がある。以下においても、発熱線、発熱部に比べて発熱が微小である線、部分を、其々、非発熱線、非発熱部と言う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２０１０−２５７５８２号公報

【特許文献2】特開２０１７−１１２０７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

よく知られているように、異種金属の溶接は難しい。前述ように、図８、図９に示した従来の非発熱部のあるマイクロヒータでは、材質がニクロムの発熱線６と銅を材質とする非発熱線7の縮径前の突合せ溶接が必要である。

【0017】

この突合せ溶接部において、図１０（ｂ）に示すような合金部１９の膨らみと非発熱線７の凹み２２が生じることが多い。この原因としては、銅の融点はニクロムより低く、また銅の熱伝導率は高いので、突合せ溶接時、ニクロムの融点まで昇温される前に銅は広範囲に溶融し、表面張力によって溶融した銅が未だ固体のニクロム側に移動し、溶接後は概略、図１０（ａ）に示す形、つまり、合金部１９の非発熱線７側が全周に膨らみ、非発熱線７の合金部１９との境近くに全周に凹み２３が生じた形になると考えられ、これを仕上がり径に縮径すると概略、図１０（ｂ）の合金部１９の膨らみと非発熱線７の凹み２２となる。

【0018】

ニクロムの発熱線６、銅の非発熱線７の熱膨張率と、無機絶縁材粉末１２、金属鞘管５の熱膨張率が異なるために、マイクロヒータの使用時に発熱線６、非発熱線７には引張り、圧縮応力が生じる。この応力は、金属鞘管５との温度差が大きくなる昇温時、降温時に特に大きくなり、昇降温を繰り返すと、銅の非発熱線７の凹み２２により径が細くなっている箇所で断線が生じることがあるという問題が、従来の非加熱部のあるマイクロヒータにはあった。なお、凹みを無くすために溶接部の昇温が十分行われないと、発熱線６と非発熱線７の導通が不十分になり、接触抵抗の存在によって使用時に当部の温度が過度に上昇し、それによる発熱線６、非発熱線７の蒸発などによる断線という別の問題が発生する。

【0019】

非発熱線７の凹み２２により径が細くなって使用時に断線が生じることがある問題の対策として、銅とニクロムの中間的な熱伝導率もしくは融点を持つ、ニッケルを主成分とする合金線、銅を主成分とする合金線、あるいは銅にニッケルがクラッドされた線などを発熱線と非発熱線の中継線とする場合もあった。この場合、ニクロムを材質とする発熱線に短い中継線を突合せ溶接し、この中継線に銅の非発熱線を突合せ溶接するので、非発熱線の凹みは小さくなる。しかし凹みが全く無くなることはなく、断線問題の完全な解消には至らない。また、この方法では、中継線の電気抵抗率は通常、ニクロムと銅の中間的な値になるため、中継線が図８、図９に示す中間発熱部になって、中間発熱部が長くなる問題が生じる。中間発熱部が長くなると当部での無駄な消費電力が増し、加熱すべきでない箇所が加熱される可能性が高まるという弊害が付随して生じるのである。

【0020】

本発明は、従来の非発熱部のあるマイクロヒータにおける、異種金属の溶接で生じる非発熱線の凹みに起因する断線問題に鑑みてなされたもので、非発熱線に凹みのない非発熱部のあるマイクロヒータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0021】

（第１の態様）
本発明による非発熱部のあるマイクロヒータは、
軸方向に外径の変化がない金属鞘管と、
金属鞘管内に収容され、ニクロムを材質とし通電によりジュール熱を発生する発熱線と、
金属鞘管内に収容され、銅を材質とし発熱線と略同径の非発熱線と、
金属鞘管内に収容され、金属を材質とし内径が発熱線及び非発熱線と略同径の繋ぎ管と、
金属鞘管と発熱線、非発熱線、繋ぎ管との間に充填されている無機絶縁材粉末と、を有し、
発熱線の一端と非発熱線の一端とは繋ぎ管内で接触して導通しており、発熱線の非発熱線と接触する端部のみと、非発熱線の少なくとも発熱線と接触する端部とが繋ぎ管内にあって、繋ぎ管の内面は、内部にある発熱線と非発熱線の外面とに接触していて、非発熱線の存在する部分が、発熱線の繋ぎ管の外にある部分より発熱量の少ない非発熱部となっていることを特徴とするものである。

【0022】

前出のようにマイクロヒータケーブルの製作では、仕上がり径より太いものを先ず作り、これをダイス引きやスエージングにより縮径して所定の径のマイクロヒータケーブルに仕上げられる。非発熱部のないマイクロヒータでは縮径率を小さくして長尺のマイクロヒータケーブルを作り、これを切断して多本数のマイクロヒータが製作されるのに対して、非発熱部のあるマイクロヒータでは、発熱部の位置が使用する場所によって異なるため、また、発熱部と非発熱部があることから長尺のマイクロヒータケーブルを切断して多本数のマイクロヒータを製作するということができないため、通常、縮径率は２分の１から３分の１程度である。

【0023】

本発明による非発熱部のあるマイクロヒータケーブルの製作における縮径率も２分の１から３分の１程度になるが、縮径前の発熱線、非発熱線及び繋ぎ管を、発熱線の一端と発熱線と略同径の非発熱線の一端とが接触した状態、ならびに、発熱線と非発熱線が辛うじて挿入できる内径の繋ぎ管内に、発熱線の非発熱線と接触する端部、及び少なくとも非発熱線の発熱線と接触する端部が繋ぎ管内部にある状態で仮止め溶接したものとすることにより、縮径後、縮径時の外力により繋ぎ管が絞られて、発熱線の一端と非発熱線の一端とが接触して導通した状態に、繋ぎ管内に、発熱線の非発熱線と接触する端部、及び少なくとも非発熱線の発熱線と接触する端部がある状態に、また、繋ぎ管の内面と発熱線、非発熱線の外面との間に縮径前に若干に隙間あったとしても縮径によって密着した状態に固定される。

【0024】

縮径前の発熱線、非発熱線及び繋ぎ管は仮止め溶接でよいので、スポット溶接が使用できること、従来のような全断面が完全な溶融状態となるまでの昇温が不要であることなどから、従来の非発熱部のあるマイクロヒータのように非発熱線に凹みが生じることはなく、発熱線、繋ぎ管にも凹みは生じない。そのため、従来の非発熱部のあるマイクロヒータのような非発熱線の凹みに起因する断線が発生する懸念がない。

【0025】

加えて、発熱線と非発熱線の接触が不十分で接触抵抗が残っていたとしても、繋ぎ管の内面は管内の発熱線と非発熱線の表面と密着しているので、電流は繋ぎ管にも流れ、使用時にそこに過度な温度上昇が生じることはない。

【0026】

前出のように、単位長さ当りの発熱量は単位長さ当りの抵抗値に比例する。繋ぎ管内に非発熱線のある部分の抵抗値は、非発熱線と繋ぎ管の抵抗が並列接続された抵抗値であるので、その単位長さ当りの抵抗値は繋ぎ管外の非発熱線の単位長さ当りの抵抗値より小さい。このことは、繋ぎ管内に非発熱線のある部分は非発熱部に属し、その単位長さ当りの発熱量は繋ぎ管外の非発熱線のそれより小さいことを示している。

【0027】

他方、繋ぎ管内に発熱線のある部分の抵抗値は、発熱線と繋ぎ管の抵抗が並列接続された抵抗値であるので、その単位長さ当りの抵抗値は、繋ぎ管外の発熱線の単位長さ当りの抵抗値より小さく、また通常、繋ぎ管外の非発熱線の単位長さ当りの抵抗値より大きい。したがって、繋ぎ管内に発熱線のある部分の単位長さ当りの発熱量は繋ぎ管外の発熱線と非発熱線の中間的な量になり、繋ぎ管内に発熱線のある部分は中間発熱部になる。

【0028】

中間発熱部には、無駄な電力を消費し、また加熱すべきでない箇所が加熱される可能性が高まるという弊害があるが、本発明の非発熱部のあるマイクロヒータでは、繋ぎ管内への発熱線の挿入長を短くすることにより、中間発熱部を短くできるので、こうすることにより、中間発熱部の弊害を小さく抑えることができる。

【0029】

（第２の態様）
本発明の非発熱部のあるマイクロヒータにおいて、繋ぎ管内にある非発熱線は、非発熱線の発熱線と接触する端部のみとしてよい。この場合、非発熱線の凹みに起因する断線が発生する懸念がなく、また接触抵抗による過度な温度上昇が生じることもない第１の態様での効果は、そのまま引き継がれる。

【0030】

（第３の態様）
さらに、繋ぎ管内にある非発熱線は、非発熱線の全長としてもよい。この場合も非発熱線の凹みに起因する断線が発生する懸念がなく、また、接触抵抗による過度な温度上昇が生じることもない。加えて、非発熱線の全長が繋ぎ管内にあるので、非発熱部の単位長さ当りの発熱量は上述のように、繋ぎ管に覆われていない非発熱線の場合に比べて小さくなり、その分、無駄な発熱や電力消費が無くなる。

【0031】

（第４の態様）
繋ぎ管の材質は、ニッケルまたは銅であることが望ましい。ニッケルの細管、銅の細管は市販されていて入手が容易であり、繋ぎ管の材質をニッケルまたは銅とすることは経済的な利点がある。
繋ぎ管の材質を銅にすると、銅の電気抵抗率は低いため、中間発熱部になる繋ぎ管内に発熱線のある部分が少ない発熱量となり、非発熱部になる繋ぎ管内に非発熱線のある部分も少ない発熱量となる。そのため無駄な発熱や電力消費が減少する効果が大きい。
また、ニッケルの電気抵抗率は銅より高いが銅に近い低さであり、繋ぎ管の材質をニッケルとすることにより、銅ほどではないにしても無駄な発熱や電力消費を抑制する効果が大きい。

【発明の効果】

【0032】

以上のとおり、本発明による非発熱部のあるマイクロヒータは、非発熱線に、従来生じることがあった発熱線との溶接部近くの凹みによる径の減少を無くすことができ、使用時に発生する応力によって、そこが断線する懸念がない。加えて、発熱線と非発熱線の接触が不十分で接触抵抗が残っていたとしても、電流は繋ぎ管にも流れるので、使用時にそこに過度な温度上昇が生じることはないという付随的効果もある。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明による非発熱部のあるマイクロヒータの第１実施形態を示す断面図

【図2】本発明による非発熱部のあるマイクロヒータの第２実施形態を示す断面図

【図3】本発明による非発熱部のあるマイクロヒータの第３実施形態を示す断面図

【図4】本発明による非発熱部のあるマイクロヒータの第４実施形態を示す断面図

【図5】本発明の第１実施形態における発熱線と非発熱線の境界部を示す断面図

【図6】従来のマイクロヒータの基本的な第１の構成を示す断面図

【図7】従来のマイクロヒータの基本的な第２の構成を示す断面図

【図8】従来の非発熱部のあるマイクロヒータ基本的な第１の構成を示す断面図

【図9】従来の非発熱部のあるマイクロヒータの基本的な第２の構成を示す断面図

【図10】従来の非発熱部のあるマイクロヒータの基本的な第１の構成における発熱線と非発熱線の境界部を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0034】

本発明を実施するための第１乃至第４の４つの実施形態について説明する。

【0035】

（第１実施形態）
図１は本発明による非発熱部のあるマイクロヒータの第１実施形態を示す断面図で、図１（ａ）は長手方向断面図であり、図１（ｂ）（ｃ）は其々、図１（ａ）のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面である。但し、図１（ａ）の端末スリーブ９とリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５は外形で描いており、見易くするために、図１（ｂ）（ｃ）は図１（ａ）より大きい縮尺で描いている。また、図中の符号は、図６乃至図９に示した従来のマイクロヒータと同じ機能の構成部品は、図６乃至図９と同じ符号を付しており、これは後掲載の図５も同様である。

【0036】

この第１実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ１は、金属鞘管５内に無機絶縁材粉末１２を介在させて、ニクロムを材質とし通電によりジュール熱を発生する発熱線６と、銅を材質とし発熱線６と略同径の非発熱線７と、ニッケルを材質とし内径が発熱線６及び非発熱線７と略同径の繋ぎ管８とが収容されたもので、発熱線６の一端と非発熱線７の一端は接触して導通しており、発熱線６の非発熱線７と接触する端部、及び非発熱線７の発熱線６と接触する端部が繋ぎ管８内にあり、繋ぎ管８の内面は、内部にある発熱線６と非発熱線７の外面と接触している。

【0037】

この繋ぎ管８以外の、金属鞘管５、無機絶縁材粉末１２、ならびに金属鞘管５の両端部に端末スリーブ９が設けられていて、端末スリーブ９には通電のためのリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５から剥き出された導体１４、１６が繋がれている構造は、図８に示した従来の非発熱部のあるマイクロヒータ１１と同じである。なお、端末スリーブ９内の構造は、本特許出願と同一出願人による特許文献１の図１おいて符号２２で示されている発熱線と符号１３で示されている導体を各１本とした構造である。

【0038】

本実施形態でも従来と同様、金属鞘管５内に無機絶縁材粉末１２を介在して発熱線６、非発熱線７及び繋ぎ管８を収容したマイクロヒータケーブルと言われる部分の製作において、前出のように、仕上がり径より太いものを先ず作り、これをダイス引きやスエージングにより径を２分の１乃至３分の１に縮径して所定の外径のマイクロヒータケーブルに仕上げられる。

【0039】

縮径前の発熱線６、非発熱線７及び繋ぎ管８を、発熱線６の一端と非発熱線７の一端とが接触した状態、ならびに、発熱線６と非発熱線７が辛うじて挿入できる内径の繋ぎ管８内に、発熱線６の非発熱線７と接触する端部、及び非発熱線７の発熱線６と接触する端部がある状態で仮止め溶接したものとすることにより、縮径後、図１に示す形になる。

【0040】

縮径前の発熱線６、非発熱線７及び繋ぎ管８は仮止め溶接でよいので、スポット溶接が使用できること、従来のような全断面が完全な溶融状態となるまでの昇温が不要であることなどから、従来の非発熱部のあるマイクロヒータのように非発熱線に凹みが生じることはなく、発熱線６、繋ぎ管８にも凹みは生じない。そのため、従来の非発熱部のあるマイクロヒータのような非発熱線の凹みに起因する断線が発生する懸念がない。

【0041】

また、縮径前に、繋ぎ管８の内面と発熱線６、非発熱線７に外面とに若干に隙間あったとしても、縮径によって密着した状態になる。そのため、発熱線６と非発熱線７の接触が不十分で接触抵抗が残っていたとしても、繋ぎ管８の内面は管内の発熱線６と非発熱線７の表面と密着しているので、電流は繋ぎ管８にも流れ、使用時に接触抵抗があることによる過度な温度上昇が発生することがないという付随的長所も有する。

【0042】

単位長さ当りの発熱量は単位長さ当りの抵抗値に比例する。繋ぎ管８内に非発熱線７のある部分の抵抗値は、非発熱線７と繋ぎ管８の抵抗が並列接続された抵抗値であるので、その単位長さ当りの抵抗値は繋ぎ管８外の非発熱線７の単位長さ当りの抵抗値より小さい。このことは、繋ぎ管８内に非発熱線７のある部分は非発熱部に属し、その単位長さ当りの発熱量は繋ぎ管８外の非発熱線７のそれより小さいことを示している。したがって、非発熱線７のある部分すべてが非発熱部になる。

【0043】

他方、繋ぎ管８内に発熱線６のある部分の抵抗値は、ニクロムの発熱線６とニッケルの繋ぎ管８の抵抗が並列接続された抵抗値であるので、その単位長さ当りの抵抗値は、繋ぎ管８外のニクロムの発熱線６の単位長さ当りの抵抗値より小さく、また通常、繋ぎ管８外の非発熱線７の単位長さ当りの抵抗値より大きい。したがって、繋ぎ管８内に発熱線６のある部分の単位長さ当りの発熱量は繋ぎ管８外の発熱線６と非発熱線７の中間的な量になり、繋ぎ管８内に発熱線６のある部分は中間発熱部になり、繋ぎ管８外に発熱線６がある部分が発熱部になっている。

【0044】

中間発熱部には、無駄な電力を消費し、また加熱すべきでない箇所が加熱される可能性が高まるという弊害があるが、本発明の非発熱部のあるマイクロヒータ1では、図１に示す如く繋ぎ管８内への発熱線６の挿入長を短くすることにより、中間発熱部を短くし、これによって中間発熱部の弊害を小さく、実質的には無害にしている。

【0045】

本実施形態の材質に関し、発熱線６、非発熱線７及び繋ぎ管８は既述のとおりで、発熱線６には従来と同様、電気抵抗率が高く発熱量の多いニクロムを使用して発熱部の発熱量を従来のマイクロヒータと同等にし、また、非発熱線７に電気抵抗率が低い銅を使用して非発熱部の発熱量を低く抑えて無駄な電力消費を制限しているのも従来と同様である。

【0046】

また、繋ぎ管８の材質に関し、ニッケルの細管、銅の細管は市販されていて入手が容易であり、繋ぎ管８の材質をニッケルまたは銅とすることは経済的な利点がある。本実施形態では繋ぎ管８の材質がニッケルであるが、ニッケルの電気抵抗率は銅に近い低さであるので、中間発熱部になる繋ぎ管８内に発熱線６のある部分、非発熱部になる繋ぎ管８内に非発熱線７のある部分の発熱量が低くなって無駄な発熱や電力消費が銅ほどではないが低く抑制される利点がある。

【0047】

繋ぎ管８の材質は経済的利点のある銅にしてもよい。銅の電気抵抗率はニッケルよりさらに低いため、無駄な発熱や電力消費がニッケルを材質とした場合より減少する。

【0048】

他の材質は、金属鞘管５がＳＵＳ３１６、無機絶縁材粉末１２がマグネシアである。この２つの材質はこれに限ったものではなく、温度等の使用条件によって材質を変えてもよい。

【0049】

断面形状に関し、本実施形態の金属鞘管５の外径は３．２ｍｍ、内径は２．５６ｍｍで、発熱線６と非発熱線７の外径は０．７７ｍｍ、繋ぎ管８の厚さは０．３ｍｍで、繋ぎ管８の外径は１．３７ｍｍである。この金属鞘管５の内径、発熱線６と非発熱線７の外径は其々、図６に示した従来の金属鞘管５の外径が３．２ｍｍのマイクロヒータ１０及び図８に示した従来の金属鞘管５の外径が３．２ｍｍの非発熱部のあるマイクロヒータ１１の、金属鞘管５の標準的な内径、発熱線６及び非発熱線７の標準的な外径と略同じに合わせている。

【0050】

図５は本発明の第１実施形態における発熱線と非発熱線の境界部を示す断面図で、図５（ａ）はマイクロヒータケーブル製作時の縮径前の断面、図５（ｂ）は縮径後の断面、図５（ｃ）は図５（ｂ）の鎖線で囲んだ部分の拡大図である。この図５は、縮径前の発熱線６、非発熱線７及び繋ぎ管８の仮止め溶接をレーザースポット溶接で行なった１例を示している。図中の符号１８が繋ぎ管８と発熱線６とのスポット溶接による仮止め部である。縮径の方法により、発熱線６と非発熱線７の接触が担保されない場合は、符号２４で示す発熱線６と非発熱線７の接触を保つための仮止めスポット溶接を追加し、このスポット溶接部が発熱線６、非発熱線７の外径より盛り上がった場合は、盛り上がった部分をベルタ研磨で削除する。なお、図５（ｂ）にはスポット溶接部１８、２４は縮尺的に困難であるので図示していない。もちろん、繋ぎ管８と非発熱線７との仮止めスポット溶接も加えて行ってもよい。

【0051】

この繋ぎ管８の変形として、外径を発熱線６、非発熱線７と略同じにし、内径が小さくなった分、発熱線６、非発熱線７の繋ぎ管８の管内に入る箇所を細くしてもよい。

【0052】

（第２実施形態）
図２は本発明による非発熱部のあるマイクロヒータの第２実施形態を示す断面図で、長手方向の断面図を図示している。繋ぎ管８の管内に非発熱線７のある部分の径方向断面は、図１（ｃ）と同じである。なお、図６乃至図９に示した従来のマイクロヒータと同じ機能の構成部品は図６乃至図９と同じ符号を付している。

【0053】

図２に示す本実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ２と第１実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ１との違いは、非発熱線７の全長が繋ぎ管８の管内にある点である。こうすることによって、非発熱部の単位長さ当りの発熱量は既述のように、第１実施形態の繋ぎ管８に覆われていない非発熱線７の場合に比べて小さくなり、第１実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ１よりさらに無駄な発熱や電力消費が無くなる。

【0054】

その他の特徴、効果、材質及び断面寸法は第１実施形態と同じであり、説明を割愛する。

【0055】

（第３実施形態）
図３は本発明による非発熱部のあるマイクロヒータの第３実施形態を示す断面図で、図３（ａ）は長手方向断面図であり、図３（ｂ）（ｃ）は其々、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面である。但し、図３（ａ）の端末スリーブ９とリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５は外形で描いており、見易くするために、図３（ｂ）（ｃ）は図３（ａ）より大きい縮尺で描いているのは図１と同様である。また、図中の符号は、図６乃至図９に示した従来のマイクロヒータと同じ機能の構成部品は、図６乃至図９と同じ符号を付している。

【0056】

図３（ａ）中の繋ぎ管８の管内に非発熱線７のある部分の径方向断面は、図１（ｃ）と同じである。なお、図６乃至図９に示した従来のマイクロヒータと同じ機能の構成部品は図６乃至図９と同じ符号を付している。

【0057】

図３に示す第３実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ３と第１実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ１との違いは、発熱線６、非発熱線７が、金属鞘管５内で図９に示した従来の非発熱部のあるマイクロヒータ２１と同様、往復している点と、そのために、端末スリーブ９が片側にのみ設けられている点と、断面寸法の比率が異なる点である。

【0058】

端末スリーブ９内の構造は、特許文献１の図１に示されている構造であり、端末スリーブ９に、通電のためのリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５から剥き出された導体１４、１５が繋がれている構造は、図９に示した従来の非発熱部のあるマイクロヒータ２１と同じである。

【0059】

断面形状に関し、本実施形態の金属鞘管５の外径は３．２ｍｍ、内径は２．５６ｍｍで、発熱線６と非発熱線７の外径は０．３１ｍｍ、繋ぎ管８の厚さは０．１５ｍｍで、繋ぎ管８の外径は０．６１ｍｍである。この金属鞘管５の内径、発熱線６の外径は其々、図７に示した従来の金属鞘管５の外径が３．２ｍｍのマイクロヒータ２０及び図９に示した従来の金属鞘管５の外径が３．２ｍｍの非発熱部のあるマイクロヒータ２１の、金属鞘管５の標準的な内径、発熱線６及び非発熱線７の標準的な外径と略同じに合わせている。

【0060】

その他の特徴、効果及び材質は第１実施形態と同じであり、発熱線６と非発熱線７の境界部の形も図５と同じであるので、これらについては説明を割愛する。

【0061】

（第４実施形態）
図４は本発明による非発熱部のあるマイクロヒータの第４実施形態を示す断面図で、長手方向の断面図を図示している。繋ぎ管８の管内に非発熱線７のある部分の径方向断面は、図３（ｃ）と同じである。なお、図６乃至図９に示した従来のマイクロヒータと同じ機能の構成部品は図６乃至図９と同じ符号を付している。

【0062】

図４に示す本実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ４と第３実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ３との違いは、非発熱線７の全長が繋ぎ管８の管内にある点である。こうすることによって、非発熱部の単位長さ当りの発熱量は既述のように、第３実施形態の繋ぎ管８に覆われていない非発熱線７の場合に比べて小さくなり、第３実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ３よりさらに無駄な発熱や電力消費が無くなる。

【0063】

その他の特徴、効果、材質及び断面寸法は第１実施形態と同じであり、説明を割愛する。

【0064】

以上、４つの実施形態でのマイクロヒータケーブルの仕上がり径つまり金属鞘管５の外径は３．２ｍｍであるが、従来、工業界で使用されてきたマイクロヒータケーブルの主流は、１．６ｍｍ乃至６．４ｍｍであり、本発明の非発熱部のあるマイクロヒータのマイクロヒータケーブルも従来と同様のこれらの外径としてもよく、外径に合わせて発熱線６と非発熱線７の径、繋ぎ管８の内外径が変えられる。

【0065】

なお、マイクロヒータケーブルの全長、発熱部の位置と長さについては、端末スリーブと加熱対象物との距離や、加熱対象物の大きさなどの使用条件によって決められるもので、予め定まった制約はない。

【符号の説明】

【0066】

１ 非発熱部のあるマイクロヒータ（第１実施形態）
２ 非発熱部のあるマイクロヒータ（第２実施形態）
３ 非発熱部のあるマイクロヒータ（第３実施形態）
４ 非発熱部のあるマイクロヒータ（第４実施形態）
５ 金属鞘管
６ 発熱線
７ 非発熱線
８ 繋ぎ管
９ 端末スリーブ
１２ 無機絶縁材粉末
８０、８１ リード線
１３、１５ リード線の絶縁被覆
１４、１６ リード線の導体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】