特許 6571156 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】6571156

(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 3/18 20060101ALI20190826BHJP

   H05B 3/48 20060101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/02 Z

   H05B3/18

   H05B3/48

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-247672(P2017-247672)

(22)【出願日】2017年12月25日

(65)【公開番号】特開2019-114446(P2019-114446A)

(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２０１３−２１８９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２０７４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０３２５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７３８０１（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】

金属鞘管内に通電によりジュール熱を発生する金属を材質とする発熱線が収容され、該金属鞘管内と該発熱線との間に無機絶縁材粉末が充填されたマイクロヒータにおいて、
前記発熱線の一部に、該発熱線の材質より電気抵抗率が低い材質の金属が表面周方向全体にメッキされていて、該メッキのされていない発熱線より該メッキによって発熱量が少なくなっている、該メッキのされた発熱線の存在する部分が、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】

前記発熱線の材質は、ニクロムであり、
前記発熱線の表面をメッキしている金属の材質は、銅であることを特徴とする請求項１記載の非発熱部のあるマイクロヒータ。

【請求項3】

前記発熱線の表面をメッキしている金属の厚さは、該発熱線の外径の３．５％以上の厚さである請求項２記載の非発熱部のあるマイクロヒータ。

【請求項4】

前記発熱線の表面をメッキしている金属の厚さは、該発熱線の外径の２０％以上の厚さである請求項３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４と図５に示す２種類がある。図４は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５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４（ａ）、図５（ａ）は長手方向断面図であり、図４（ｂ）、図５（ｂ）は其々、図４（ａ）のＥ−Ｅ断面、図５（ａ）のＦ−Ｆ断面の図である。但し、端末スリーブ７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４（ｂ）、図５（ｂ）は図４（ａ）、図５（ａ）より大きい縮尺で描いている。

【0004】

図４に示すマイクロヒータ１０では、金属鞘管３の内に発熱線４が無機絶縁材粉末６を介在して収容されており、その両端には端末スリーブ７が設けられていて、端末スリーブ７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７の金属外枠内において、発熱線４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６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５に示すマイクロヒータ２０は、図４のマイクロヒータ１０と異なり、往復した発熱線４が金属鞘管３内に無機絶縁材粉末６を介在して収容されており、このため、端末スリーブ７は片側にのみ設けられている。端末スリーブ７の役割は図４の端末スリーブ７と同じで、金属外枠内で発熱線４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６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４、図５のマイクロヒータ１０、２０の発熱線４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。

【0007】

図４、図５における端末スリーブ７の内部の具体的構造は、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４の構造における各端末スリーブ７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。

【0008】

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４、図５の端末スリーブ７は通常、容器外に置かれ、発熱線４と無機絶縁材粉末６を収容した金属鞘管３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３内の全長に亘って発熱線４がある図４、図５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。

【0009】

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６、図７に示すマイクロヒータ１１、２１が用いられる場合も多い。図６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７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６、図７は、図４、図５と同様、端末スリーブ７及びリード線８０、８１の絶縁被覆１３，１５を外形で示している。

【0010】

図４、図５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４が全長に亘って発熱するのに対し、図６、図７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４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１７が収容された非発熱部、及びニクロムと銅の合金部１８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１７と合金部１８が存在する以外は、図４、図５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６、図７に示している。

【0011】

図６、図７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。

【0012】

図４乃至図７に示される、金属鞘管３に無機絶縁材粉末６を介在させて発熱線４、非発熱線１７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。

【0013】

図６、図７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４の両端に略同径の銅を材質とする非発熱線１７を突合せ溶接したものである。

【0014】

発熱線４と非発熱線１７の突合せ溶接において、発熱線４の材質であるニクロムと非発熱線１７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１８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。

【0015】

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６、図７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】

【0016】

【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】

【0017】

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６、図７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４と銅を材質とする非発熱線１7の縮径前の突合せ溶接が必要である。

【0018】

この突合せ溶接部において、図８（ｂ）に示すような合金部１８の膨らみと非発熱線１７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８（ａ）に示す形、つまり、合金部１９の非発熱線１７側が全周に膨らみ、非発熱線１７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８（ｂ）の合金部１８の膨らみと非発熱線１７の凹み２２となる。

【0019】

ニクロムの発熱線４、銅の非発熱線１７の熱膨張率と、無機絶縁材粉末６、金属鞘管３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４、非発熱線１７には引張り、圧縮応力が生じる。この応力は、金属鞘管３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１７の凹み２２が生じて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。

【0020】

この問題の対策として従来の非発熱部のあるマイクロヒータにおいて、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６、図7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。

【0021】

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】

【0022】

（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、
金属鞘管内に通電によりジュール熱を発生する金属を材質とする発熱線が収容され、金属鞘管内と発熱線との間に無機絶縁材粉末が充填されたマイクロヒータにおいて、
発熱線の一部に、発熱線の材質より電気抵抗率が低い材質の金属が表面周方向全体にメッキされていて、メッキのされていない発熱線よりメッキによって発熱量が少なくなっている、メッキのされた発熱線の存在する部分が、非発熱部となっていることを特徴とするものである。

【0023】

このメッキされている部分は、メッキされていない部分より電気抵抗率が小さいためジュール熱の発生が抑制され、非発熱部となる。

【0024】

本発明による非発熱部のあるマイクロヒータでは、従来のように発熱線と非発熱線との突合せ溶接を行わないので、突合せ溶接で生じる非発熱線の凹みがなく、当凹みに起因する断線が発生しない。また、発熱線と非発熱線との突合せ溶接を行わないので、発熱線と非発熱線の合金部がなく、そのため中間発熱部が有意に存在せず、そこでの無駄な電力消費がない。

【0025】

（第２の態様）
上記の非発熱部のあるマイクロヒータにおいて、発熱線の材質はニクロムであり、発熱線の表面をメッキしている金属の材質は、銅であることが望ましい。

【0026】

このような材質とすることにより、メッキされていない発熱線の発熱量が従来のマイクロヒータと同等になり、また、メッキの材質を電気抵抗率の低い銅とすることにより、非発熱部の発熱量を効率的に抑制できる。

【0027】

（第３の態様）
この発熱線の材質をニクロム、メッキの材質を銅とした非発熱部のあるマイクロヒータにおいて、発熱線の表面をメッキしている金属の厚さは、発熱線の外径の３．５％以上の厚さであることが望ましい。

【0028】

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。ニクロム線の表面に銅がメッキされた線の抵抗値は、ニクロム線の抵抗と銅メッキの抵抗が並列に繋がれた回路の抵抗として求めることができ、銅の電気抵抗率がニクロムの約１．６％であることと、単位長さ当りの抵抗値は電気抵抗率を断面積で除した値であることを用いて、発熱線と同じ径のニクロム線に銅がメッキされた線の単位長さ当りの抵抗値を求めると、銅メッキの厚さがニクロムを材質とする発熱線の径の３．５％の厚さの場合に、メッキされている部分の存在する非発熱部の単位長さ当り抵抗値は、メッキされていない発熱線の存在する発熱部の単位長さ当り抵抗値の１０％になる。

【0029】

したがって、メッキされている銅の厚さを発熱線の外径の３．５％以上とすることにより、非発熱部の単位長さ当りの発熱量を、発熱部の単位長さ当りの発熱量の１０％以下に抑えることができる。

【0030】

（第４の態様）
さらに、発熱線の材質をニクロム、メッキの材質を銅とした非発熱部のあるマイクロヒータにおいて、発熱線の表面をメッキしている金属の厚さは、発熱線の外径の２０％以上の厚さであることが、より望ましい。

【0031】

メッキされている銅の厚さが発熱線の外径の２０％の場合、上記と同様に非発熱部の単位長さ当りの抵抗値を求めると、メッキされていない発熱線の存在する発熱部の単位長さ当り抵抗値の約１．６％であり、これは、従来の銅の非発熱線の単位長さ当りの抵抗値と同等である。

【0032】

そのため、メッキされている銅の厚さをニクロムの発熱線の外径の２０％以上とすることにより、発熱部の単位長さ当りの発熱量に対する非発熱部の単位長さ当りの発熱量を、従来の銅を材質の非発熱線の場合の約１.６％と同等もしくはそれ以下の割合にすることができる。非発熱部の発熱量が小さくなった分、無駄な電力消費がなくなり、また、加熱が不要な箇所の加熱も減少する。

【0033】

金属鞘管内に無機絶縁材粉末を介在して発熱線とそれにメッキがなされた部分を収容したマイクロヒータケーブルと言われる部分のこれまで工業界で使用されてきた外径は、１．６ｍｍ乃至６．４ｍｍが主流で、そのニクロムの発熱線の外径は０．２５ｍｍ乃至１．２５ｍｍが一般的である。銅メッキの厚さが発熱線外径の２０％の場合、φ１．２５ｍｍの発熱線ではメッキ厚さが０．２５ｍｍである。

【0034】

ここで、本発明の非発熱部のあるマイクロヒータケーブル製作においても従来と同様に、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。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ことができないため、縮径率は通常２分の１から３分の１程度で、本発明による非発熱部のあるマイクロヒータも同程度の縮径率になる。仕上がり径での銅のメッキ厚さを０．２５ｍｍとするには、縮径前の銅メッキ厚さは、縮径率を２分の１として０．５ｍｍ、縮径率を３分の１として０．７５ｍｍが必要であるが、この厚さは特別の困難を伴わずに銅メッキができる厚さである。

【発明の効果】

【0035】

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がなく、そのため、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、従来あった、発熱線と非発熱線の溶接部に生じる不要な中間発熱部がないという付随的効果も持っている。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【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4】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5】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6】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7】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8】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】

【0037】

本発明を実施するための第１と第２の２つの実施形態について説明する。

【0038】

（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７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４乃至図７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４乃至図７と同じ符号を付しており、これは後掲載の図３も同様である。

【0039】

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３内に無機絶縁材粉末６を介在させて、金属を材質とし、通電によりジュール熱を発生する発熱線４が収容されおり、この発熱線４には、発熱線４の材質より電気抵抗率の低い金属を材質とするメッキ５が表面にされた部分があり、このメッキ５がされた部分が非発熱線となっている。メッキ５がされている部分は、メッキ５がされていない部分より電気抵抗率が小さいためジュール熱の発生が抑制されて非発熱線となり、この部分が非発熱部となる。また、メッキ５がされていない部分が正規の発熱をして発熱部となるのである。

【0040】

金属鞘管３、無機絶縁材粉末６、ならびに金属鞘管３の両端部に端末スリーブ７が設けられていて、端末スリーブ７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６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７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。

【0041】

この非発熱部のあるマイクロヒータ１では、従来のように発熱線と非発熱線との突合せ溶接を行わないので、突合せ溶接で生じる非発熱線の凹みがなく、当凹みに起因する断線が発生しない。また、発熱線と非発熱線の合金部がないため中間発熱部が有意に存在せず、そこでの無駄な電力消費がない。

【0042】

使用材質に関し、本実施形態における発熱線４の材質はニクロムで、メッキ５の材質は銅である。発熱線４の材質としては、電気抵抗率が高く発熱量の多いニクロムが従来から使用されており、本実施形態においても発熱線４の材質をニクロムとすることにより、発熱部の発熱量を従来のマイクロヒータと同等にしている。また、メッキ５の材質を電気抵抗率の低い銅とすることにより、非発熱部の発熱量を効率的に抑制している。

【0043】

本実施形態の他の材質は、金属鞘管３がＳＵＳ３１６、無機絶縁材粉末６がマグネシアである。勿論、発熱線４、メッキ５、金属鞘管３及び無機絶縁材粉末６の材質は、メッキ５の材質の電気抵抗率が発熱線４の材質より低い条件を満たしておれば、これら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。

【0044】

断面形状に関し、本実施形態の金属鞘管３の外径は３．２ｍｍ、内径は２．５６ｍｍで、発熱線４の外径は０．７７ｍｍ、メッキ５の厚さは０．１６ｍｍで、非発熱線の外径は１．０９ｍｍである。この金属鞘管３の内径、発熱線４の外径は其々、図４に示した従来の金属鞘管３の外径が３．２ｍｍのマイクロヒータ１０及び図６に示した従来の金属鞘管３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３の標準的な内径、発熱線４及び非発熱線１７の標準的な外径と略同じに合わせている。

【0045】

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。ニクロムを材質とする外径０．７７ｍｍの発熱線４の表面に銅のメッキ５が厚さ０．１６ｍｍ、つまり発熱線４の外径の約２０％の厚さでなされた非発熱線の抵抗値は、ニクロム線の抵抗と銅メッキの抵抗が並列に繋がれた回路の抵抗として求めることができ、銅の電気抵抗率がニクロムの約１．６％であることと、単位長さ当りの抵抗値は電気抵抗率を断面積で除した値であることを用いて、非発熱線の単位長さ当りの抵抗値を求めると、発熱線４の抵抗値の約１．６％で、これは、従来の外径０．７７ｍｍの銅を材質とする非発熱線の単位長さ当りの抵抗値と同等である。したがって、本実施形態の発熱線４の単位長さ当りの発熱量に対する非発熱部の単位長さ当りの発熱量は、従来の銅の非発熱線の場合の約１.６％と同等である。

【0046】

メッキ５の厚さを増せば、メッキ５がなされた部分である非発熱線の単位長さの発熱量はさらに少なくなるし、メッキ５の厚さを薄くすれば、非発熱線の単位長さの発熱量は増える。本実施形態において、メッキ５の厚さを０．０３ｍｍ、つまり発熱線４の外径０．７７ｍｍの約３．５％とすれば、非発熱線の単位長さ当りの発熱量は、発熱線の１０％程度に抑えることができる。

【0047】

本実施形態でも従来と同様、金属鞘管３内に無機絶縁材粉末６を介在して発熱線４とそれにメッキ５がなされた部分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に縮径して外径３．２ｍｍのマイクロヒータケーブルに仕上げられる。本実施形態では、縮径率２分の１の場合は、縮径前の金属鞘管３の外径は６．４ｍｍ、発熱線４の外径は約１．５ｍｍ、銅のメッキ５の厚さは約０．３２ｍｍであり、３分の１の場合は、縮径前の金属鞘管３の外径は９．６ｍｍ、発熱線４の外径は約２．３ｍｍ、銅のメッキ５の厚さは約０．４７ｍｍである。

【0048】

図３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３（ａ）はマイクロヒータケーブル製作時の縮径前の断面、図３（ｂ）は縮径後の断面、図３（ｃ）は図３（ｂ）の鎖線で囲んだ縮径後の発熱線４と銅のメッキ５がなされた非発熱線との境界部の拡大図である。図３（ａ）に示すように、銅のメッキ５がなされた部分と、メッキ５がなされていない発熱線４のみの部分は、従来のような合金部がないので明確に分かれており、これを図３（ｂ）のように縮径しても図３（ｃ）に示す如く、銅のメッキ５が徐々に薄くなった図６の中間発熱部に相当する部分の範囲は極めて短く、中間発熱部の存在は無いに等しい。

【0049】

（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、図２（ａ）は長手方向断面図であり、図２（ｂ）（ｃ）は其々、図２（ａ）のＣ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面である。但し、図２（ａ）の端末スリーブ７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２（ｂ）（ｃ）は図２（ａ）より大きい縮尺で描いている。また、図中の符号は、図４乃至図７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４乃至図７と同じ符号を付している。

【0050】

この第２実施形態の非発熱部のあるマイクロヒータ２は、金属鞘管３内に無機絶縁材粉末６を介在させて、金属を材質とし、通電によりジュール熱を発生する発熱線４が収容されており、この発熱線４には、発熱線４の材質より電気抵抗率の低い金属を材質とするメッキ５が表面にされた部分があり、このメッキ５がされた部分が非発熱線となっているのは、第１実施形態と同様である。このメッキ５がされている部分は、このメッキ５がされていない部分より電気抵抗率が小さいためジュール熱の発生が抑制されて非発熱線となり、この部分が非発熱部となる。また、メッキ５がされていない部分が正規の発熱をして発熱部となるのも第１実施形態と同じである。

【0051】

この非発熱線以外の、金属鞘管３、無機絶縁材粉末６、ならびに金属鞘管３の端部に端末スリーブ７が設けられていて、端末スリーブ７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７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。端末スリーブ７内の構造は、特許文献１の図１に示されている構造である。

【0052】

発熱線４、メッキ５、金属鞘管３及び無機絶縁材粉末６の材質は第１実施形態と同じである。メッキ５の材質の電気抵抗率が発熱線４の材質より低い条件を満たしておれば、これらに限ったものではなく、使用条件によって材質を変えてもよいのも第１実施形態と同じである。

【0053】

断面寸法については、本実施形態の金属鞘管３の外径は３．２ｍｍ、内径は２．５６ｍｍで、発熱線４の外径は０．３１ｍｍ、メッキ５の厚さは０．０７ｍｍで、非発熱線の外径は０．４５ｍｍである。この金属鞘管３の内径、発熱線４の外径は其々、図５に示した従来の金属鞘管３の外径が３．２ｍｍのマイクロヒータ２０及び図７に示した従来の金属鞘管３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３の標準的な内径、発熱線４及び非発熱線１７の標準的な外径と略同じに合わせている。

【0054】

非発熱線の単位長さ当りの抵抗値を求めると、第２実施形態も第１実施形態と同じく発熱線４の抵抗値の約１．６％で、これは、従来の外径０．３１ｍｍの銅の非発熱線の単位長さ当りの抵抗値と同等である。したがって本実施形態も、発熱線４の単位長さ当りの発熱量に対する非発熱部の単位長さ当りの発熱量は、従来の銅の非発熱線の場合の約１.６％と同等である。

【0055】

メッキ５の厚さを増せば、メッキ５がなされた部分である非発熱線の単位長さの発熱量はさらに少なくなるし、メッキ５の厚さを薄くすれば、非発熱線の単位長さの発熱量は増えることも第１実施形態と同じで。この第２実施形態において、メッキ５の厚さを０．０１ｍｍ、つまり発熱線４の外径０．３１ｍｍの約３．５％とすれば、非発熱線の単位長さ当りの発熱量は、発熱線の１０％程度に抑えることができる。

【0056】

また本実施形態でも第１実施形態及び従来と同様、マイクロヒータケーブルの製作において、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、外径３．２ｍｍのマイクロヒータケーブルに仕上げられる。本実施形態では、縮径率２分の１の場合は、縮径前の発熱線４の外径は６．４ｍｍ、銅のメッキ５の厚さは約０．１３ｍｍであり、３分の１の場合は、縮径前の発熱線４の外径は９．６ｍｍ、銅のメッキ５の厚さは約０．１９ｍｍである。

【0057】

従来のような合金部がないので縮径前のマイクロヒータケーブルでは発熱線４と非発熱線が明確に分かれており、これを縮径しても中間発熱部は無いに等しいのは、本実施形態においても、第１実施形態と同じである。

【0058】

以上、２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３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前出のように、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４の径、メッキ５の厚さが変えられる。上記金属鞘管３の外径の範囲で銅のメッキ５の厚さ等が制限になることはないのは前出のとおりである。

【0059】

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。

【0060】

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 金属鞘管
４ 発熱線
５ メッキ
６ 無機絶縁材粉末
７ 端末スリーブ
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】