(57)【要約】【課題】加熱部位より末端側の延出部分の放熱を促進することができ、しかもその部分の屈曲性が阻害されず、良好な作業性が得られるシース型ヒータの取付に関する技術を提供せんとする。【解決手段】金属製外筒１０内の少なくとも一部に発熱線を収納してなるシース型ヒータ１を、加熱対象となる真空装置９に取り付けた構造であり、シース型ヒータ１の発熱線を有する発熱部３を、真空装置９の加熱部位５である均熱板９１に固定するとともに、該均熱板９１（加熱部位５）より延出される当該シース型ヒータ１端末側の外筒１０に、軸方向所定領域Ｒにわたり別部材の金属製コイルスプリング２を設け、これにより表面温度を低下させたい延出部分４の放熱を促進させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製外筒内の少なくとも一部に発熱線を収納してなるシース型ヒータを、加熱対象となる装置に取り付けてなる取付構造であって、
前記シース型ヒータの前記発熱線を有する発熱部を、前記装置の加熱部位に固定するとともに、該加熱部位より延出される当該シース型ヒータ端末側の外筒に、軸方向所定領域にわたり別部材の金属製コイルスプリングを設けてなることを特徴とするシース型ヒータの取付構造。
【請求項２】
前記金属製コイルスプリングの内面が前記シース型ヒータの外筒に密着している請求項１記載のシース型ヒータの取付構造。
【請求項３】
前記装置の加熱部位より延出されることとなる端末側の外筒に、別部材の金属製コイルスプリングを設けてなる請求項１又は２記載の取付構造に用いるシース型ヒータ。
【請求項４】
金属製外筒内の少なくとも一部に発熱線を収納してなるシース型ヒータを、加熱対象となる装置に取り付ける取付方法であって、
前記シース型ヒータの前記発熱線を有する発熱部を、前記装置の加熱部位に固定するとともに、該加熱部位より延出される当該シース型ヒータ末端側の外筒に、軸方向所定領域にわたり別部材である放熱促進用の金属製コイルスプリングを設けてなることを特徴とするシース型ヒータの取付方法。
【請求項５】
前記発熱部を前記加熱部位に固定する前に、予め前記金属製コイルスプリングを前記末端側の外筒に設けておく請求項４記載のシース型ヒータの取付方法。
【請求項６】
前記金属製コイルスプリングの自由状態での内径を前記シース型ヒータの外筒の外径よりも小さく設定し、当該コイルスプリングを圧縮して内径を前記シース型ヒータ外筒の外径より拡径させた状態で前記シース型ヒータの外筒に外装し、前記所定領域で圧縮解除して前記金属製コイルスプリングの内面を前記シース型ヒータの外筒に密着させてなる請求項５記載のシース型ヒータの取付方法。
【請求項７】
前記発熱部を前記加熱部位に固定した後、該加熱部位より引き出された前記シース型ヒータ末端側の外筒に対し、前記金属製コイルスプリングを設けてなる請求項４記載のシース型ヒータの取付方法。
【請求項８】
前記金属製コイルスプリングが予め金属線材を螺旋状に成形したコイル状のスプリングであり、その螺旋状の隙間から前記外筒に巻きつけて外装してなる請求項７記載のシース型ヒータの取付方法。
【請求項９】
金属線材を前記外筒に螺旋状に巻き付けることにより、前記金属製コイルスプリングを成形しながら取り付けてなる請求項４〜８の何れか１項に記載のシース型ヒータの取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば配管の保温や真空装置の加熱などに使用されるマイクロヒータやシーズヒータ、カートリッジヒータ等のシース型ヒータを、これら加熱対象である配管等の装置に取り付けてなる取付構造、該構造に用いるシース型ヒータ、及び取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロヒータ等のシース型ヒータは、発熱線をＭｇＯ等の絶縁粉末を介して外筒（金属シース）で外皮された屈曲自在な構造を有しており、当該発熱線を有する発熱部の端末側にはリード端子を接続した非発熱部が連続し、外部の電源等に接続されている。このようなシース型ヒータは、各種配管のヒートトレースや、ＰＤＰや液晶のガラス基板の成膜に用いる真空装置の成膜用ヒータなどに利用されており、その取付構造は、配管の外壁や真空装置における加熱用均熱板（加熱部位）にヒータの発熱部が固定されるとともに、末端側の延出部分が外部電源まで適宜、屈曲変形させながら適所に配置される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、シース型ヒータの前記発熱線を有する発熱部の長さは、通常、加熱部位に固定される長さより長く設定されており、加熱部位から延出される末端側の部位にも発熱部の余長部が存在する。加熱部位から延出する末端側の部分は、本来、加熱が不要な部分であるが、このような余長部の存在により当該延出部分が高温となる。したがって、外部電源への配置の際、他の装置に与える熱の影響などを回避するように気を配る必要があり、施工の自由度が制限されるという問題があった。発熱部の長さを加熱部位に固定される長さに限定したとしても、発熱部の熱が外筒を通じて非発熱部にも伝熱されるため、同様の問題が生じる。
【０００４】
特に、真空装置の成膜用ヒータの場合、加熱部位となる均熱板から延出される発熱部の余長部が制御温度以上に上がってしまい、最悪、断線にいたることもある。更に、真空装置の場合には均熱板から延びるヒータ末端側を装置外に導くためのシール部が存在するが、当該末端側の延出部分が高温になってしまうため、シール部に耐熱性を有する高価な材料のものを用いる必要があった。
【０００５】
このような延出部分の熱の問題を解決する手段としては、該延出部分となる外筒の外面に溶接又はカシメにより放熱フィンを取り付けておくことが考えられる。しかし、このような放熱フィンは、ヒータを装置内の加熱部位などに固定した後に取り付けること（後付け）が困難であり、予め取り付けておく必要があるが、取り付けた後は外筒の屈曲性がなくなるため、当該延出部分を外部電源まで自由に屈曲変形させながら適所に配置することができなくなる。また、放熱フィンを設ける代わりに、当該延出部分の外筒の肉厚を厚くして放熱量を増やすことも考えられる。しかし、このように外筒を太くすると屈曲性がなくなり、上記と同様、配置作業の自由度が低下してしまう。また、延出部分の外筒表面に放熱を促進する塗装やコーティング等を行うことも考えられるが、数百度の高温に耐え得る材質が無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５３１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、加熱部位より末端側の延出部分の放熱を促進することができ、しかもその部分の屈曲性が阻害されず、良好な作業性が得られるシース型ヒータの取付に関する技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前述の課題解決のために、金属製外筒内の少なくとも一部に発熱線を収納してなるシース型ヒータを、加熱対象となる装置に取り付けてなる取付構造であって、前記シース型ヒータの前記発熱線を有する発熱部を、前記装置の加熱部位に固定するとともに、該加熱部位より延出される当該シース型ヒータ端末側の外筒に、軸方向所定領域にわたり別部材の金属製コイルスプリングを設けてなることを特徴とするシース型ヒータの取付構造を提供する。
【０００９】
ここで、前記金属製コイルスプリングの内面が前記シース型ヒータの外筒に密着していることが好ましい。
【００１０】
また本発明は、上記取付構造に用いるシース型ヒータとして、前記装置の加熱部位より延出されることとなる端末側の外筒に、別部材の金属製コイルスプリングを設けたシース型ヒータを提供する。
【００１１】
また本発明は、金属製外筒内の少なくとも一部に発熱線を収納してなるシース型ヒータを、加熱対象となる装置に取り付ける取付方法であって、前記シース型ヒータの前記発熱線を有する発熱部を、前記装置の加熱部位に固定するとともに、該加熱部位より延出される当該シース型ヒータ末端側の外筒に、軸方向所定領域にわたり別部材である放熱促進用の金属製コイルスプリングを設けてなることを特徴とするシース型ヒータの取付方法をも提供する。
【００１２】
ここで、前記発熱部を前記加熱部位に固定する前に、予め前記金属製コイルスプリングを前記末端側の外筒に設けておくことが好ましい。
【００１３】
この場合、前記金属製コイルスプリングの自由状態での内径を前記シース型ヒータの外筒の外径よりも小さく設定し、当該コイルスプリングを圧縮して内径を前記シース型ヒータ外筒の外径より拡径させた状態で前記シース型ヒータの外筒に外装し、前記所定領域で圧縮解除して前記金属製コイルスプリングの内面を前記シース型ヒータの外筒に密着させることが好ましい。
【００１４】
また、前記発熱部を前記加熱部位に固定した後、該加熱部位より引き出された前記シース型ヒータ末端側の外筒に対し、前記金属製コイルスプリングを設けることも好ましい。
【００１５】
この場合、前記金属製コイルスプリングが予め金属線材を螺旋状に成形したコイル状のスプリングであり、その端部から螺旋状に回転させながら前記外筒に外装することが好ましい。
【００１６】
或いは、金属線材を前記外筒に螺旋状に巻き付けることにより、前記金属製コイルスプリングを成形しながら取り付けることも好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
以上にしてなる本願発明は、装置の加熱部位より延出される当該シース型ヒータ端末側の外筒に、軸方向所定領域にわたり別部材の金属製コイルスプリングを設けたので、該コイルスプリングを通じて延出部分の放熱を促進して外筒の表面温度を低下させることができ、当該延出部分を外部電源まで配置する際、他の装置に与える熱の影響に気を配る必要がなくなり、施工の自由度が向上する。特に、真空装置の成膜用ヒータの場合においても、加熱部位である均熱板からの延出部分を放熱し、断線を未然に回避することができ、シール部にもより低廉な材料のものを用いることが可能となる。しかも、従来の放熱フィンに比べて、材料選択の幅が広く、螺旋状に巻き付けられる長尺な線状部材が連続接触するため、外筒との接触面積や熱容量を大きく設定でき、放熱効果をより高めることが可能である。更に、材料や取付けのコストも著しく低減できる。
【００１８】
また、金属製コイルスプリングの内面が前記シース型ヒータの外筒に密着していることで、外筒の外面から金属製コイルスプリング側により多くの熱を伝えることができ、上記した放熱効果をより高めることができる。
【００１９】
また、金属製コイルスプリングは、外筒に設けられた状態で外筒の屈曲変形に追従し、その変形の妨げとはならないので、前記発熱部の加熱部位への固定よりも前に、予め金属製コイルスプリングを末端側の外筒に設けておくことができる。これにより、発熱部の固定後に狭い装置内或いは装置近くで金属製コイルスプリングの装着作業を行う必要がなくなる。また、金属製コイルスプリングは固定後のシース型ヒータ端末側の外筒の引き回し、屈曲変形作業に対しても妨げとならない。よって、取付作業の効率を高めることができる。
【００２０】
また、金属製コイルスプリングの自由状態での内径を前記シース型ヒータの外筒の外径よりも小さく設定し、当該コイルスプリングを圧縮して内径を前記シース型ヒータ外筒の外径より拡径させた状態で前記シース型ヒータの外筒に外装し、前記所定領域で圧縮解除して前記金属製コイルスプリングの内面を前記シース型ヒータの外筒に密着させてなるので、前記圧縮状態でシース型ヒータの外筒に金属製コイルスプリングを容易に装着でき、装着後は圧縮を解除するだけで外筒に密着させることができ、放熱効果を高めることができるとともに装着位置の調整も容易である。
【００２１】
また、発熱部を加熱部位に固定した後に金属製コイルスプリングを設けることもでき、この場合、金属製コイルスプリングが予め金属線材を螺旋状に成形したコイル状のスプリングであり、その螺旋状の隙間から前記外筒に巻きつけて外装することもできるし、また、金属線材を前記外筒に螺旋状に巻き付けることにより、前記金属製コイルスプリングを成形しながら取り付けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の代表的実施形態に係るシース型ヒータの取付構造を示す説明図。
【図２】同じくシース型ヒータの発熱部を加熱部位に固定した状態を示す説明図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、コイルスプリングの断面形状の例を示す説明図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、シース型ヒータの真空装置への取付構造を示す簡略説明図。
【図５】（ａ），（ｂ）は、同じくシース型ヒータの真空装置への取付構造の変形例を示す説明図。
【図６】コイルスプリングを外筒に後付けする様子を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係るシース型ヒータの取付構造Ｓの全体構成を示す図であり、図１〜６は代表的実施形態を示し、図中符号１はシース型ヒータ、２はコイルスプリング、３は発熱部、４は延出部分をそれぞれ示している。以下の説明においては、成膜用ヒータとして真空装置に取り付けた取付構造を例示しているが、本発明は、各種配管の外壁やその他の装置の加熱部位に取り付ける構造に適用することができる。
【００２５】
取付構造Ｓは、金属製外筒１０内の少なくとも一部に発熱線を収納してなるシース型ヒータ１を、加熱対象となる真空装置９に取り付けた構造であり、シース型ヒータ１の発熱線を有する発熱部３を、真空装置９の加熱部位５である均熱板９１に固定するとともに、該均熱板９１（加熱部位５）より延出される当該シース型ヒータ１端末側の外筒１０に、軸方向所定領域Ｒにわたり別部材の金属製コイルスプリング２を設け、これにより表面温度を低下させたい延出部分４の放熱を促進させるものである。
【００２６】
図２は、加熱部位５である均熱板９１にシース型ヒータ１の発熱部３が固定された状態を示す図である。本例では、中心部から渦巻き状に発熱部３が固定されており、該中心部から末端側が延出される形態であるが、発熱部３の固定については、折れ状の波状パターンなどその他の公知の配置形態を採用することができる。均熱板９１より延出される末端側は、図１に示すように真空装置９の壁面に形成される挿通孔９０からシール９２を介して装置外部に延び、図示しない外部電源に接続されている。
【００２７】
シース型ヒータ１は、ステンレス製の外筒１０（金属シース）内に、先端で互いに接続されたニッケル−クロム合金やタンタル等よりなる一対の抵抗発熱線を挿通し、その隙間にマグネシア粉末（ＭｇＯ）等の無機絶縁材を充填して絶縁されるように構成した二芯型のマイクロヒータが用いられ、発熱線を有する先端側の発熱部３に対し、非発熱線であるリード線６、６を接続してステンレス製の外筒１１、１２内に収納し、これらリード線６、６に通電することで抵抗発熱線が発熱して加熱部位５を加熱する従来から公知のものである。本例では、外筒１０のすべての領域に発熱線が存在し、発熱部３が延出部分４まで延びて、この発熱部の余長部にコイルスプリング２が設けられているが、延出部分４に非発熱線が接続され、発熱部の余長部が延出部分４に存在しない構造とし、当該非発熱部にのみコイルスプリング２を設けたものや、発熱部の余長部と非発熱部の双方にわたりコイルスプリング２を設けたものでもよい。
【００２８】
また、図１に示す例では、先端側に発熱部３を有する二芯型のマイクロヒータとしたが、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように単芯型、すなわち単一の抵抗発熱線を金属製外筒１０（金属シース）内に収納して無機絶縁物を充填し、先端ではなく途中部に発熱部を構成するとともに、外筒１０両端から導出される抵抗発熱線の端部をそれぞれ金属製外筒１１、１２内でリード線６に接続したものでも勿論よい。その他、シーズヒータやカートリッジヒータを用いてもよい。
【００２９】
コイルスプリング２は、金属製のものであればその形状や素材は特に限定されず、ろう付けが必要なフィンなどと異なり、ステンレス、インコネル等、素材を比較的自由に選ぶことができ、使用温度範囲に制限がなくなる。コイルスプリング２の内面２０は、図３に示すように、シース型ヒータ１の外筒１０に密着し、熱伝導を確実にして高い放熱効果を維持している。このように密着させるためには、コイルスプリング２の自由状態での内径は、これを取り付ける外筒１０外径よりも小さく設定することで容易に達成でき、取付作業も考慮すると、当該コイルスプリング２を圧縮した状態では逆にその内径が外筒１０外径よりも大きくなるように設定することが好ましい。これにより、拡径させた状態で外筒１０に外装し、所定領域Ｒで圧縮解除するだけで、コイルスプリング２の内面２０をシース型ヒータ外筒１０に容易に密着させることが可能となる。
【００３０】
ただし、コイルスプリング２の内面２０は、外筒１０に接触しておれば高い放熱効果が得られるのであり、内面２０の全体が接触或いは密着しているものに限らず、一部が接触したものでもよい。また、直接外筒１０に接触／密着するもの以外に、第三の金属部材（例えば金属製シート）を当該コイルスプリング内面２０と外筒１０外面の間に介在させ、間接的に熱伝導させてもよい。これにより見かけ上、外筒１０の肉厚が増加した場合と同様に熱容量がアップし、放熱効果を高めることが可能となる。この第三の金属部材を外筒１０よりも軟質で屈曲変形容易な金属材料で構成すれば、屈曲性の阻害も少なくできる。
【００３１】
コイルスプリング２の線材の断面形状は、図３（ａ）に示すように円形に構成されているが、外筒１０との接触面積を増やす趣旨から、図３（ｂ）に示すように内面２０側に平坦面を有する略半円状の形状にすることも好ましい。また、同様の趣旨ならびに表面積を増加させて放熱効果を高める趣旨から、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、方形、多角形などの形状にすることも好ましい例である。断面積の大きさなどについては、太いほど放熱効果が高まる反面、取付後の屈曲変形性を阻害することから、外筒１０の大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。また、外筒１０との接触／密着状態については、軸方向に一定である必要はなく、コイルスプリング２の先端側ほど外筒１０に強く密着させたり、コイルスプリング２の両端を外筒１０に密着させるとともに途中部を浮かして外筒１０の屈曲変形性を阻害しないようにすることも好ましい。
【００３２】
コイルスプリング２はそれ自体、優れた可撓性、屈曲変形性を有するため、外筒１０に取り付けた後でも、外筒１０の屈曲変形が可能であり、屈曲変形させながら外部電源まで自由に配置させることが可能である。図４（ａ）は、真空装置９の均熱板９１にシース型ヒータ１の発熱部３を固定し、延出部分４の外筒１０にコイルスプリング２を設け、挿通孔９０から外部に引き出しているものであるが、図４（ｂ）に示すように、真空装置９内部において、コイルスプリング２を装着した状態の延出部分４を自由に屈曲変形させることで、適所に配置させることもできる。
【００３３】
図４（ｃ）は単芯型のシース型ヒータ１の途中部の発熱部３を真空装置９の均熱板９１に固定し、そこから延出される両端の延出部分４、４の外筒１０にそれぞれコイルスプリング２を設け、それぞれ挿通孔９０、９０から外部に引き出したものであるが、図４（ｄ）に示すように真空装置９内部でコイルスプリング２を装着した状態の延出部分４、４を屈曲させ、共通の挿通孔９０から外部に引き出すことも容易となる。
【００３４】
本例では、延出部分４における発熱部の余長部となる外筒１０の領域Ｒにコイルスプリング２が外装され、この領域Ｒを非発熱部としたり、一部非発熱部とすることができる点については上述したとおりであるが、図５（ａ）に示すように非発熱線が接続された外筒１１、１２の部分にも、所定領域Ｒ１にコイルスプリング２を延長するか、或いは別途のコイルスプリング２Ａを外装することも好ましい。また、図５（ｂ）に示すように、真空装置９の外部に延びている外筒所定領域Ｒ２にコイルスプリング２Ｂを設けることも好ましい。
【００３５】
コイルスプリング２は、発熱部３を均熱板９１（加熱部位５）に固定する前に、予め発熱部先端側からコイルスプリング２を装着して末端側の所定領域Ｒに設けておくことができる。或いは、発熱部３を加熱部位に固定した後、図６に示すように、末端側の外筒１０の所定領域Ｒに対し、コイルスプリング２の螺旋状の隙間から巻きつけて外装することも可能である。この場合、後から装着しやすいようにコイルスプリング２の端部のみ他より間隔を開けておくことも好ましい。さらには、直線状の金属線材を外筒１０の所定領域Ｒに螺旋状に巻き付けてゆき、これにより結果として外筒１０上にコイルスプリング２を成形することも好ましい実施例である。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３７】
１  シース型ヒータ
２、２Ａ、２Ｂ  コイルスプリング
３  発熱部
４  延出部分
５  加熱部位
６  リード線
９  真空装置
１０、１１、１２  外筒
２０   内面
９０  挿通孔
９１  均熱板
９２  シール
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２  領域
Ｓ  取付構造
【図１】
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【図２】
2010262886.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010262886.tif 000006
【図５】
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【図６】
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