(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属シース内に発熱線を収納し、耐熱性絶縁材を隙間に充填してなる発熱部に対し、
金属シース内に非発熱線を収納し、同じく耐熱性絶縁材を充填した非発熱部を接続してなるマイクロヒータの製造方法であって、前記発熱部の金属シース端部から突出した発熱線、および前記非発熱部の金属シース端部から突出した非発熱線がそれぞれ挿着される筒状の金属製接続子と、外周面側に突出する厚肉部を備え、双方の金属シース端部間に外装される連結スリーブと、耐熱性絶縁粉末を圧縮成形してなり、前記接続子と連結スリーブとの間に介装される筒状の成形体とを構成し、
前記発熱部又は非発熱部のうち一方の発熱線又は非発熱線に、前記接続子を装着するとともに該接続子に成形体を外装する手順と、
当該一方の金属シース端部および成形体に連結スリーブを外装する手順と、
他方の金属シース端部を連結スリーブに挿入し、その非発熱線又は発熱線を、前記接続子に装着する手順と、
前記連結スリーブの両端部を、それぞれ金属シース端部外周面に溶接又はロー付けにより固定する手順と、
前記連結スリーブを径方向内方へ加圧変形させることにより、該連結スリーブ外周面が略平坦になるまで前記厚肉部を内周面側に突出させ、これにより前記成形体を圧縮させると同時に、該成形体を介して接続子を径方向内方へ加圧し、挿着された前記発熱線および非発熱線にそれぞれ圧着させる手順と、
を備えたことを特徴とするマイクロヒータの製造方法。
【請求項２】
前記厚肉部の寸法を、前記耐熱性絶縁物の気孔率および連結スリーブ内における余剰空隙の大きさに応じて、少なくとも加圧変形後の前記耐熱性絶縁物の気孔がほぼ無くなるように設定してなる請求項１記載のマイクロヒータの製造方法。
【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内での加熱装置などに使用されるマイクロヒータの接続構造に関し、より詳しくは、必要とされる発熱部以外の延長部を発熱しないように非発熱部を接続するための接続構造および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロヒータは、発熱線をＭｇＯ等の絶縁粉末を介して金属シースで外皮された屈曲自在な構造を有し、その端部に端子部を取り付け、配管のヒートトレース、真空装置内の加熱装置等に使用されている。ここで、発熱線が端子部内まで挿入される構造であると、端子部も発熱してしまう。とくに真空装置から引き出す場合、端子部の部分をＯリングで真空シールする貫通金物が使用されるが、端子部が発熱すればこのＯリングを保護するために貫通金物を水冷する必要がある。装置が大型化する近年においては、マイクロヒータの設置数も増えることから、この水冷装置のコストが無視できなくなる。
【０００３】
そこで、端子部が発熱しないようにマイクロヒータの発熱部と構造は同じであるが、発熱線の代わりに発熱しにくい銅、ニッケル等の非発熱線を用いたシースケーブル（非発熱部）をマイクロヒータと接続部を介して接続し、このシースケーブルの端部に端子部を設けた構造が広く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような発熱部と非発熱部を接続したマイクロヒータは、例えば図７に示すような接続構造を有しており、マイクロヒータの発熱部１１１から剥き出された発熱線１１５と、シースケーブル１１４から剥き出された非発熱線１１６を溶接または銀ロー付けで接続し、連結用のスリーブ１０３を発熱部の金属シース１１３に溶接または銀ロー付けで取り付けた後、ＭｇＯ等の絶縁粉末１０４をスリーブ１０３内にバイブレータ等を用いて充填し、プラグ１０５をスリーブ１０３とシースケーブル１１４に溶接または銀ロー付けで取り付けた構造である。また、このスリーブ１０３の外周をプレス等で加圧し、内部の絶縁粉末１０４の充填密度を上げることも行われている。
【０００５】
しかしながら、従来の接続構造においては、発熱線１１５と非発熱線１１６を突き合せによる接続となり、溶接した場合には発熱線１１５にヤセが発生し易く、また銀ロー付けした場合には内部に空洞が生じ易く、使用により膨張、収縮による接合部への集中応力が生じ、接続強度や電気接合性が低下するといった問題が生じる場合がある。また、スリーブ内の絶縁粉末１０４はバイブレータ等を使用しても均一な充填密度を得ることが困難であり、外周をプレス等で加圧しても発熱部の金属シース内の絶縁粉末と同等の充填密度を得ることはできない。このように発熱部１１１と同等の充填密度が得られない場合、発熱時において接続部内の発熱線１１５の温度が発熱部１１１内の発熱線より高くなってしまい、接続部内で断線を引き起こす原因となる。さらに、絶縁粉末１０４の充填密度が低いと、高温時における絶縁低下の原因となる。
【０００６】
このような接続部を設けない従来例としては、図８に示すように、金属シース１１３内に発熱線を収納してマイクロヒータの発熱部１１１を製作する際に、あらかじめ発熱線１１５に非発熱線１１６を接続しておき、発熱部１１１と一緒に非発熱部１１２を作成した一体構造のマイクロヒータも使用されている。このような例では、一体構造であるため上記の突き合せによる接続部の欠点はないが、発熱部１１１および非発熱部１１２の長さは、その都度要求に応じて１本１本設定して製作しなければならず、製作の柔軟さに欠けるとともに納期対応、コストに問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、発熱部と非発熱部を接続したマイクロヒータにおいて、発熱線と非発熱線の十分な接続強度や良好な電気接合性が維持されるとともに、接続部内の断線や絶縁低下を防止でき、さらに、発熱部および非発熱部の長さを柔軟に設定でき、納期対応や製作コストの問題を回避できるマイクロヒータの接続構造および製造方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前述の課題解決のために、金属シース内に発熱線を収納し、耐熱性絶縁材を隙間に充填してなる発熱部に対し、金属シース内に非発熱線を収納し、同じく耐熱性絶縁材を充填した非発熱部を接続してなるマイクロヒータの接続構造であって、前記発熱部の金属シース端部から突出した発熱線、および前記非発熱部の金属シース端部から突出した非発熱線がそれぞれ挿着される筒状の金属製接続子を設け、双方の金属シース端部間に外装される連結スリーブを設けるとともに、前記接続子と連結スリーブとの間に耐熱性絶縁物を介装し、前記連結スリーブを径方向内方へ加圧変形させることにより、前記耐熱性絶縁物を圧縮させると同時に、該耐熱性絶縁物を介して接続子を径方向内方へ加圧し、挿着された前記発熱線および非発熱線にそれぞれ圧着させてなることを特徴とするマイクロヒータの接続構造を提供する。
【００１０】
ここで、前記接続子が、両端にそれぞれ前記発熱線または非発熱線を挿着するための有底の挿着孔を形成したものであることが好ましい。
【００１１】
また、前記耐熱性絶縁物が、耐熱性絶縁粉末を圧縮成形した筒状の成形体であることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記成形体が、接続子の外周面と連結スリーブの内周面にそれぞれ遊嵌する内周面および外周面を備えていることが好ましい。
【００１３】
また、前記連結スリーブが、外周面側に突出する厚肉部を備え、加圧変形により該連結スリーブ外周面が略平坦になるまで前記厚肉部を内周面側に突出させ、これにより耐熱性絶縁物及び接続子を加圧した接続構造が好ましい。
【００１４】
とくに、前記厚肉部の寸法を、前記耐熱性絶縁物の気孔率および連結スリーブ内における余剰空隙の大きさに応じて、少なくとも加圧変形後の前記耐熱性絶縁物の気孔がほぼ無くなるように設定したものが好ましい。
【００１５】
また本発明は、金属シース内に発熱線を収納し、耐熱性絶縁材を隙間に充填してなる発熱部に対し、金属シース内に非発熱線を収納し、同じく耐熱性絶縁材を充填した非発熱部を接続してなるマイクロヒータの製造方法であって、前記発熱部の金属シース端部から突出した発熱線、および前記非発熱部の金属シース端部から非発熱線がそれぞれ挿着される筒状の金属製接続子と、双方の金属シース端部間に外装される連結スリーブと、耐熱性絶縁粉末を圧縮成形してなり、前記接続子と連結スリーブとの間に介装される筒状の成形体とを構成し、前記発熱部又は非発熱部のうち一方の発熱線又は非発熱線に、前記接続子を装着するとともに該接続子に成形体を外装する手順と、当該一方の金属シース端部および成形体に連結スリーブを外装する手順と、他方の金属シース端部を連結スリーブに挿入し、その非発熱線又は発熱線を、前記接続子に装着する手順と、前記連結スリーブの両端部を、それぞれ金属シース端部外周面に溶接又はロー付けにより固定する手順と、前記連結スリーブを径方向内方へ加圧変形させることにより、前記成形体を圧縮させると同時に、該成形体を介して接続子を径方向内方へ加圧し、挿着された前記発熱線および非発熱線にそれぞれ圧着させる手順と、を備えたことを特徴とするマイクロヒータの製造方法をも提供する。
【発明の効果】
【００１６】
以上にしてなる本願発明によれば、発熱線と非発熱線を突き合せて溶接または銀ロー付けしたものではなく、各線が金属製接続子に圧着され、該接続子を介して電気接続するものであるため、各線の長さを自由に設定でき、製造の柔軟さ、低コスト化を図ることができるとともに、ヤセや空洞にもとづく接続部の強度低下や電気接合の低下を回避でき、均一で良好な電気接合を得ることができる。
【００１７】
また、接続子と連結スリーブとの間に耐熱性絶縁物を介装し、前記連結スリーブを径方向内方へ加圧変形させ、耐熱性絶縁物の圧縮と同時に、該耐熱性絶縁物を介して接続子を径方向内方へ加圧して発熱線および非発熱線にそれぞれ圧着させる構造であるので、線の接合と絶縁物の圧縮を同時に効率よく行うことができ、耐熱性絶縁物には発熱部の金属シース内の絶縁粉末と同様の均一な高充填密度を容易に得ることができ、使用による断線や絶縁低下を未然に回避できる。
【００１８】
また、接続子が両端にそれぞれ前記発熱線または非発熱線を挿着するための有底の挿着孔を形成したので、各線を底に当たるまで挿入することで、電気接合を確実に行うことができ、組み付けの作業性も向上する。
【００１９】
また、耐熱性絶縁物が耐熱性絶縁粉末を圧縮成形した筒状の成形体であるので、組み付け時に粉末を充填するものに比べて、均一な充填密度が得られ、電気絶縁をより確実にすることができるとともに、装着するだけでよいため従来のごとき絶縁粉末の充填作業を省略でき、製作コストを抑えることができる。
【００２０】
また、成形体が接続子の外周面と連結スリーブの内周面にそれぞれ遊嵌する内周面および外周面を備えているので、組み付け作業が容易となる。
【００２１】
また、連結スリーブが外周面側に突出する厚肉部を備え、加圧変形により該連結スリーブ外周面が略平坦になるまで前記厚肉部を内周面側に突出させ、これにより耐熱性絶縁物及び接続子を加圧した接続構造であるので、該厚肉部の寸法を設定することにより加圧力が決定され、加圧時の調節が不要となり、予め設定した良好な加圧状態を得ることができ、良好で均一な品質、作業性の向上を図ることができる。
【００２２】
また、厚肉部の寸法を前記耐熱性絶縁物の気孔率および連結スリーブ内における余剰空隙の大きさに応じて、少なくとも加圧変形後の前記耐熱性絶縁物の気孔がほぼ無くなるように設定したので、金属シース内の絶縁粉末と同様の均一な高充填密度が得られ、良好な絶縁状態が得られる。
【００２３】
具体的な手順としては、発熱部又は非発熱部のうち一方の発熱線又は非発熱線に、前記接続子を装着するとともに該接続子に成形体を外装する手順と、当該一方の金属シース端部および成形体に連結スリーブを外装する手順と、他方の金属シース端部を連結スリーブに挿入し、その非発熱線又は発熱線を、前記接続子に装着する手順と、前記連結スリーブの両端部を、それぞれ金属シース端部外周面に溶接又はロー付けにより固定する手順と、前記連結スリーブを径方向内方へ加圧変形させることにより、前記成形体を圧縮させると同時に、該成形体を介して接続子を径方向内方へ加圧し、挿着された前記発熱線および非発熱線にそれぞれ圧着させる手順とを備え、容易かつ低コストに高品質のマイクロヒータを製作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
図１は、本発明に係るマイクロヒータの代表的な実施形態の構成を示す説明図、図２はその接続構造の要部を示す説明図であり、図中符号１はマイクロヒータ、２は接続子、３は連結スリーブ、４は耐熱性絶縁物をそれぞれ示している。
【００２６】
マイクロヒータ１は、図１に示すように、金属シース１３内に発熱線１５を収納し、耐熱性絶縁材を隙間に充填してなる発熱部１１に対し、金属シース１４内に非発熱線１６を収納し、同じく耐熱性絶縁材を充填した非発熱部１２を接続し、該非発熱部１２の端部に端子部５を設けたものである。
【００２７】
そして、本発明に係るマイクロヒータ１の接続構造１０は、図２（ａ）に示すように、前記発熱部１１の金属シース端部１３ｂから突出した発熱線１５、および前記非発熱部１２の金属シース端部１４ｂから突出した非発熱線１６がそれぞれ挿着される筒状の金属製接続子２を設け、双方の金属シース端部１３ｂ，１４ｂ間に外装される連結スリーブ３を設けるとともに、前記接続子２と連結スリーブ３との間に耐熱性絶縁物４を介装し、前記連結スリーブ３を径方向内方へ加圧変形させることにより、図２（ｂ）に示すように、前記耐熱性絶縁物４を圧縮させると同時に、該耐熱性絶縁物４を介して接続子２を径方向内方へ加圧し、挿着された前記発熱線１５および非発熱線１６にそれぞれ圧着させてなることを特徴としている。
【００２８】
なお、発熱線１５、非発熱線１６は、従来と同様の素材を用いることができ、発熱線１５としてはニクロム、非発熱線１６としてはニッケルや銅からなるものを使用できる。また、金属シース１３、１４についても、従来と同様、ステンレスからなるものを使用できる。
【００２９】
接続子２は、図３にも示すように、両端にそれぞれ前記発熱線１５または非発熱線１６を容易に挿入できる有底の挿着孔２０，２１が窄孔されている。このように有底の挿着孔をそれぞれ設けたのは、各線を底に当たるまで確実に挿着して電気接合をより確実に行うためであるが、有底とせずに連通した貫通孔とすることも勿論可能である。このような接続子２は、金属製とくにニッケルや銅からなるものが好ましい。
【００３０】
耐熱性絶縁物４は、図４にも示すように、ＭｇＯ、ＢＮ等からなる耐熱性絶縁粉末を圧縮成形した筒状の成形体４０であり、該成形体４０は、接続子２の外周面２２と連結スリーブ３の内周面３０にそれぞれ遊嵌する内周面４１および外周面４２を備えている。このように成形体４０として構成することにより組み付けるだけでよいことから、従来のように粉末を充填して圧縮する必要がなく、製作が容易となり、また、均一な圧縮密度を得ることができる。
【００３１】
連結スリーブ３は、金属シース１３、１４の外周面に嵌着する内周面を備え、内装される前記耐熱性絶縁物４に対応する位置に、外周面３１側に突出する厚肉部３２を備えた円筒状の金属製部材である。この厚肉部３２の寸法は、内部の耐熱性絶縁物４と接続子２、金属シース１３、１４との隙間、接続子２と金属シース１３、１４との隙間、接続子２と各線との隙間など、余剰空隙の大きさや、耐熱性絶縁物４の気孔に応じて設定される。
【００３２】
そして、図２（ｂ）に示すように、該連結スリーブ外周面３１が略平坦になるまで、周方向わたって均一に内方へ加圧変形させた際、厚肉部３２が内周面３０側に突出し、この突出によって耐熱性絶縁物４及び接続子２が同じく周方向にわたって均一な力で内方に加圧され、接続子２と各線との電気接合が為されるとともに、耐熱性絶縁物４が圧縮されて気孔がなくなるとともに、変形により金属シース１３、１４と接続子２との隙間などに充填され、上記余剰空隙が埋められることとなる。図５（ａ）は加圧前、図５（ｂ）は加圧後の接続部の横断面図であり、加圧変形により各部の空隙はなくなり、発熱線１５や非発熱線が接続子２に圧着されるとともに成形体４０は圧縮変形されている。
【００３３】
前記連結スリーブ３の厚肉部３２の寸法は、望ましくは加圧後の気孔および空隙が無くなる程度、より望ましくは耐熱性絶縁物の気孔が無くなる以上に、加圧により耐熱性絶縁物を構成する粒子を粉砕し、圧縮するように設定される。
【００３４】
なお、本例では、このような厚肉部３２を設定することにより、外周面がフラットになるまでプレスすることにより設定どおりの加圧ができ、良好な電気接合、圧着強度を確実に得られるというメリットがあるが、たとえば更に外周面が凹みを生じるまで加圧するものでもよいし、この場合、厚肉部３２を設けることなく、均一厚の筒状のスリーブとしてもよい。本実施形態では、厚肉部３２を接続子２に対応する位置に軸方向に連続して形成したが、連続した凹凸形状としてもよく、たとえば接続子２に挿着した発熱線１５、非発熱線１６に対応する位置に、単又は複数のリング状または螺旋状の凸部を形成し、軸方向に均一に加圧するのではなく集中的に加圧して圧着強度の向上を図ったもの等も好ましい例である。
【００３５】
図６は、図２（ａ）の組み付け状態に至るまでの組み付け手順を示す説明図であり、まず発熱部１１の発熱線１５に、接続子２の挿着孔２０を装着した後、さらに耐熱性絶縁物４の成形体４０を接続子２に外装する（図６（ａ））。
【００３６】
次に、この成形体４０と金属シース１３に対して、連結スリーブ３を装着した後（図６（ｂ））、非発熱部１２の金属シース１４および非発熱線１６を、連結スリーブ３および内部の接続子２に挿着し（図６（ｃ））、連結スリーブ３の外周面を加圧する前に、連結スリーブ３の両端部３３、３４をそれぞれ金属シース１３、１４端部外周面に溶接又はロー付けにより固定する。
【００３７】
なお、連結スリーブ３に非発熱部１２の金属シース１４を装着する前に、あらかじめ一端部３３を金属シース１３の端部外周面に溶接等で固定しておいてもよい。また、組み付け手順は、図６に示す手順が最も効率的であるが、特にこれに限定されるものではない。
【００３８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロヒータを示す説明図。
【図２】（ａ）は加圧変形前の接続構造の要部を示す説明図、（ｂ）は加圧変形後の接続構造の要部を示す説明図。
【図３】接続子を示す縦断面図。
【図４】耐熱性絶縁物の成形体を示す縦断面図。
【図５】（ａ）は加圧変形前の接続構造の要部を示す横断面図、（ｂ）は加圧変形後の接続構造の要部を示す横断面図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は同じく接続構造の組み付け手順の一例を示す説明図。
【図７】従来の接続構造を示す説明図。
【図８】従来の他のマイクロヒータを示す説明図。
【符号の説明】
【００４０】
１  マイクロヒータ
２  接続子
３  連結スリーブ
４  耐熱性絶縁物
５  端子部
１０  接続構造
１１  発熱部
１２  非発熱部
１３  金属シース
１３ｂ  端部
１４  金属シース
１４ｂ  端部
１５  発熱線
１６  非発熱線
２０、２１  挿着孔
２２  外周面
３０  内周面
３１  外周面
３２  厚肉部
３３、３４  端部
４０  成形体
４１  内周面
４２  外周面
１０３  スリーブ
１０４  絶縁粉末
１０５  プラグ
１１１  発熱部
１１２  非発熱部
１１３  金属シース
１１４  シースケーブル
１１５  発熱線
１１６  非発熱線
【図１】
0004775019.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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