(57)【要約】      （修正有）【課題】  簡単かつ安価に工業用電熱ヒーターに対する漏電対策が行えるアース端子受け治具を提供する。【解決手段】  バンド型工業用電熱ヒーターにおいて、電熱ヒーター本体よりも温度の低い締め付けネジ８の先端に、この締め付けネジ８に適合する内径を持ったナット部１０と、このナット部１０と一体化され、アース端子１３の取付け孔が挿入可能な直径を持つボルト部１１から構成されるアース端子受け治具９の一体化ユニットを前記締め付けネジ８先端部に螺合することにより、容易にアース端子１３をバンド型工業用電熱ヒーターへ取り付けられる構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付け孔を有するアース端子を支持するアース端子受け治具であって、前記アース端子の取付け孔に挿通されるボルト部と、電熱ヒーターの入ったケースを締め付けている金属バンドの締め付けボルト先端に螺嵌されるナット部とが一体化構造をなし、前記ナット部は外周をプライヤーなどで制止可能な多角形で構成し、少なくとも前記アース端子の取付け孔に挿通されるボルト部と前記電熱ヒーター本体を締め付けている金属バンドの締め付けボルト先端とが螺嵌された状態において電気的に接続されていることを特徴とするアース端子受け治具。
【請求項２】
請求項１に記載のアース端子受け治具において、前記電熱ヒーターの入ったケースが、耐熱マイカで電熱線を絶縁し、金属板で外装した円筒状の被加熱物の外側に金属バンドにて締め付けて密着し加熱する薄型のバンドヒーターであることを特徴とするアース端子受け治具。
【請求項３】
請求項１に記載のアース端子受け治具において、前記電熱ヒーターの入ったケースが、シーズヒーターを熱伝導性の良い金属の中に鋳込み、ヒーターと鋳物を一体化させた鋳込ヒーターであることを特徴とするアース端子受け治具。
【請求項４】
取付け孔を有するアース端子を支持するアース端子受け治具であって、前記アース端子の取付け孔に挿通されるボルト部と、電熱ヒーターと鋳物を一体化した鋳込ヒーター本体の一部を構成する結合手段に挿通された結合ボルト先端に螺嵌されるナット部とが一体化構造をなし、前記ナット部は外周をプライヤーなどで制止可能な多角形で構成し、前記ナット部とボルト部とが螺嵌された状態において前記アース端子の取付け孔に挿通されるボルト部と鋳込ヒーター本体の鋳物とが電気的に接続されていることを特徴とするアース端子受け治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形機や押し出し機の周囲に設けられたノズル用ヒーターなどに後付できるアース端子受け治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
バンドヒーターは、樹脂成形機や押し出し機などプラスチック成形機のシリンダー加熱及びパイプライン等の円筒部加熱の他、各種暖房機器、熱風発生器、乾燥機用やパイプ・ホッパー等の加熱など幅広い用途に利用されているマイカ絶縁による薄型円筒状の構成を持つ密着加熱に適した電熱体である。このバンドヒーター１００の一般的な構造としては、図６のように、耐熱性の高いマイカ板１０１で電熱線１０２を絶縁し、更に金属ケース１０３で外装された構造が一般的である。この構造においては、バンドヒーターを被加熱体に密着させるために、前記金属ケース１０３に設けられた締め付け金具１０５が使われる。この締め付け金具１０５はふたつの部分から構成され、それぞれにネジを挿通する孔が形成されている。前記孔のひとつには締め付けネジ１０６のボルト部よりもやや大きめの直径のストレート構造になっていて、もうひとつの孔には、前記締め付けネジ１０６の締め付けネジ頭１０６ａのボルト部が螺合するナット構造になっている。前記ストレート構造側の締め付け金具１０５から締め付けネジ１０６を挿通し続けると、対峙するナット構造の締め付け金具１０５に当接して係止される。ここで、例えば締め付けネジ１０６のネジ頭１０６ａの形状に合ったドライバーなどを使い、時計回転方向に回転させることにより締め付けネジ１０６を締め付け金具１０５内部に形成されたナット部に螺合させる。バンドヒーター１００は軽量で形状適応性が高く、接触面は平滑で好接触が確保でき、熱伝導性が良く高い加熱効果をあげることができるので樹脂成形機や押し出し機以外の工業分野でも広く使われている。
【０００３】
一方、安全性に目を向けると、従来の樹脂成形機や押し出し機などに使われるバンドヒーター単体ではアース接続する必要は無かったが、安全上での問題が認識されていなかった訳ではなかった。しかし、近年においては高い溶融温度の成形樹脂が使われるようになり、ヒーターの稼働温度も高くなる傾向にある。そして、バンドヒーターは、使用温度が高いと金属板の伸びが大きく、被加熱物との隙間ができ、ヒーターと被加熱物とが密着しなくなり、ローカルヒート部分が生じやすくなるという問題が発生するようになり、ローカルヒートによる影響を軽減するために定期的な増締めが重要な作業となった。そして、もしローカルヒートが発生すると、このローカルヒート箇所において、オーバーヒートを原因とする断線が起きやすく、断線時には絶縁低下や絶縁材の破壊といった不具合から漏電へと発展する危惧がある。
【０００４】
また一方、欧州など海外市場においては、バンドヒーター単体にまでアースの接地を義務付けようとする動きが出てきている。例えば、１９９７年以降に整備されつつあるＩＥＣ６１５５８ではトランス関連の安全規格を規定していて、アース端子や漏洩についての測定方法なども標準化しようとしている。
【０００５】
アース端子をバンドヒーター本体に設ける場合には、発熱部の有効面積が少なくなり、機器全体のワット数を確保しようとするとヒーター部のワット密度が高くなり、また温度斑を生じてしまうばかりでなく、断線の原因にもなる。また、アース端子の形状はヒーターの電源端子とは別形状とし、作業員が容易に認識出来る工夫をしないとトラブルの原因となる。
【０００６】
また、アース端子を取付けバンドに設ける場合には、バンド面に凹凸を生じない設計が難しく、コスト的に考えると凹凸を容認せざるを得ないが、バンド面に凹凸が存在するとバンドの均一な締め付けが難しくなる。また、アース端子がヒーター面上に形成されるので、部分的に高温になりローカルヒートを生じ易くなりアース線を痛める危惧がある。
【０００７】
上記のようにバンドヒーターにアースが無いと安全性に問題があることから、既設のアース端子が無いバンドヒーターにアース端子を接続しようとするとバンドヒーターの熱が伝搬して来るので、稼働中の場合にはあまり時間をかけると危険を伴う。そこで例えば、特許文献１には、アース端子の取付け孔に挿通される軸体部と、この軸体部の上端に形成され、軸体部よりも大径であって且つ上記取付孔の径よりも小さい径を有する抜け止め用の球状体部とを備えた、取付孔を有するアース端子を支持するアース端子受け治具が知られている。このアース端子受け治具を、例えば、ヒーターバンドの締め付けネジにアース端子として取り付ける方法が考えられる。
【０００８】
また更に、特許文献２には、固定用セグメントの上にフランジを固定し、更にその上に多角形オフセット面を持つショルダー、パターン付きセグメント、内向きにテーパの付いた円錐台端部セグメントの順に並べられた構造を持つスタッドに、多角形に開口された鳩目の下にパターン付きアース端子セグメントを挿入し、その上から拡大部分と縮小部分を持つナットで螺嵌する電気接続構造が知られている。これも前記同様に、前記電気接続構造をヒーターバンドの締め付けネジにアース端子として取り付ける方法も考えられる。
【特許文献１】特許第３２３７４９４号公報
【特許文献２】特表２００４−５１９８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記において、特許文献１では、アース端子が容易に着脱できる構造になっているが、工業用電熱ヒーターにおいては一旦取り付けたアース端子を取り外す必要は無いし、球状体部にはアース端子を固定する手段が無いので外れ易い構造となり、安全性に問題がある。
【００１０】
また特許文献２では、拡大部分と縮小部分を持つナットで多角形の開口形状を持つ鳩目を螺嵌しているが、工業用ヒーターを金属バンドで締め付けるアース端子受け治具においては、オリジナルの締め付けネジは使えないので、金属バンドの締め付けネジ自体を交換する必要があり、費用も手間もかかるという問題がある。
【００１１】
上記の如く、特許文献１および２で解決されない課題としては、工場などで連続稼働している樹脂成形機や押し出し機などに使われる工業用電熱ヒーターにおいて、製造ラインの稼働を止めることなくアース端子を簡単に装着する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ヒーターを使っている製造ラインなどの稼働を止めずにアース端子を取り付けることを可能とするために、前記アース端子の取付け孔に挿通されるボルト部と、電熱ヒーター本体を締め付けている金属バンドの締め付けボルト先端に螺嵌されるナット部とが一体化構造をなし、前記ナット部は外周をプライヤーなどで制止可能な多角形で構成し、少なくとも前記アース端子の取付け孔に挿通されるボルト部と前記電熱ヒーター本体を締め付けている金属バンドの締め付けボルト先端とが螺嵌された状態において電気的に接続されているようにした。
【００１３】
また、電熱ヒーターについては、耐熱マイカで電熱線を絶縁し、金属板で外装した円筒状の被加熱物の外側に金属バンドにて締め付けて密着し加熱する薄型のバンドヒーターとした。
【００１４】
更に、電熱ヒーターについて、シーズヒーターを熱電導性の良い金属の中に鋳込み、ヒーターと鋳物を一体化させた鋳込ヒーターとした。
【００１５】
また、前記鋳込ヒーターにおいて、鋳込ヒーター本体の結合手段に貫通した孔に通したボルト先端にアース接続された前記ボルト部を螺嵌するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のアース端子受け治具は、樹脂成形機や押し出し機などにおいて、発熱体であるヒーター本体ではないので、放熱性を持ちヒーター本体よりも温度の低いアース端子の取付け孔に挿通されるボルト部と、バンドヒーターなどの電熱ヒーター本体を締め付けている金属バンドの締め付けボルト先端に螺嵌されるナット部とを一体化構造とした。これらが螺嵌した状態において、アース接続された前記ボルト部と、締め付けボルト先端とが電気的に接続されているので、電熱ヒーターに通電した状態においても、一旦締め付けボルトを緩めてから金属バンドの締め付けボルト先端にアース端子受け治具を当接させ、更に螺嵌することにより簡単にアース端子受け治具を取り付けることができる。
【００１７】
また、アース端子受け治具の温度は前記電熱ヒーター本体よりも必然的に低いのでアース端子に使う絶縁チューブなどの熱による劣化が比較的進行し難くなり、前記電熱ヒーター本体にアースを接続する場合に較べて前記絶縁チューブおよび接続ケーブルが長寿命化し、メンテナンスコストの低減が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一機能を有するものは同一の符号とし、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
図１は、本発明によるアース端子受け治具９を取り付けたバンドヒーター本体１を示している。樹脂成形機や押し出し機などの被加熱物の上に巻かれる電熱線の入ったヒーターユニット２の上から金属バンド３で締め付けてヒーターの発熱を効率良く被加熱物に熱伝導させる構成となっている。各ヒーターユニット２からは電気的な接続をとるために、電極端子５が設けられ、他端は接続端子６によって相互接続されて直列接続構成となっている。
【００２０】
上記の通り、金属バンド３がパイプなどの被加熱物の外装に密着されたヒーターユニット２の上から巻き付けられ、更に締め付け金具（ストレート孔）７ａと締め付け金具（スパイラルタップ孔）７ｂに開けられた貫通穴に締め付けネジ８を挿通させ、締め付け金具（スパイラルタップ孔）７ｂのタップに螺合させながらヒーターユニット２が被加熱物に適切な接触圧力で均一に接触するように金属バンド３を締め付けられている。
【００２１】
前記ネジ８の締め付けネジ頭８ａとアース端子受け治具９のナット部１０を螺合させることにより、ヒーターユニット２と同電位の金属バンド３をアース端子１３と電気的に接続することができる。
【００２２】
アース端子１３に接続されたアース線１３ａは、ヒーターユニット２ほど温度は上がらないが、最高で４００〜５００℃になる可能性があるので、作業者の安全性確保の観点から耐熱温度が４００℃以上の保護被覆を持つケーブルを使うことが望ましい。
【００２３】
図２は、アース端子受け治具９からアース端子固定用ナット１２とアース端子１３を外した状態の図で（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図である。構造的には、ナット部１０とボルト部１１から構成され、前記ナット部１０の内径はボルト部１１の外径よりも大きくなっていて、少なくともナット部１０の基端底部とボルト部１１は電気的な導通を持っている構造であれば、ナット部１０の基端底部とボルト部１１は一体構造でなくても良い。
【００２４】
ナット部１０の機能としては、ナットの内径部１４に回転しながら挿入されるネジ山部８ｂが螺入される時にナット部１０が空回りしないようにペンチやプライヤーで保持されることが必要条件であるから、この目的を達成できるのであれば外形は四角柱に限らず、螺合時に締め付けネジの軸芯に対称な多角形であっても良いし、また軸芯に対して対称でなくとも良い。
【００２５】
図３は、アース端子固定用ナット１２とアース端子１３を取り付けたアース端子受け治具９を示す図である。組立に際しては、まずボルト部１１のシャフトに座金１３ｃを挿通して、その上に穴あき端子１３ｂを挿入してからアース端子固定用ナット１２を螺合して前記座金１３ｃと穴あき端子１３ｂを固定する。
【００２６】
上記において、前記座金１３ｃおよび穴あき端子１３ｂはアース端子固定用ナット１２で固定されているが、アース端子１３とボルト部１１とが電気的に接続されている限りにおいては、アース端子は回動自在であっても良い。
【００２７】
ボルト部１１は構造的に放熱機能を持っているのでボルトの先端部はバンドヒーター本体１の動作温度よりは低い温度で維持されるが、それでも最高で４００〜５００℃まで加熱される可能性があるので、作業者に対する安全対策として、アース端子１３のアース線１３ａはガラス繊維、シリカ線などで被覆した線を使うことが望ましい。
【００２８】
前記において、ボルト部１１とナット部１０は、少なくとも電気的には接続させていなければならないが、必ずしも一体成型加工品でなくとも良いので、例えば、ナット部１０の一部にボルト１１が螺合できる別のナット穴を形成して、そのナット穴にボルト部１１の一端を螺合することにより物理的および電気的な接合を持たせることも考えられる。
【００２９】
また、ナットの内径部１４およびナットのネジ山１５に関しても、前記ナットの内径部１４が、このナットに螺合するネジ山部８ｂとボルト部１１との電気的な接続が確保されるのであれば、必ずしもナット部１１が金属製である必要は無く、例えばナットの内径部１４あるいはナットのネジ山１５の一部とボルト部１１とに電気的な接続を持たせることが考えられる。
【００３０】
更に、本願発明を応用した例として、被加熱物が円筒型のもの以外でも、ヒーターが内蔵されているものであれば板状の鋳物ヒーターなどにおいても本発明のアース端子受け治具を使うことは有効である。
【００３１】
図４（ａ）は、本発明におけるバンドヒーターユニットの内部構造を示す図である。組み立てる際には、まず芯マイカ板１６に帯電熱線１７が巻かれた状態で、全体を上マイカ板１８および下マイカ板１９で上下から挟んで包み込む。（第１加工）、これにより、熱伝導率を大きく損なうことなく絶縁性を持たせることができる。この状態で、第１折り曲げ部２０ａが形成された外ケース鋼板２０の中に入れ、更にその上を上蓋鋼板２１で金属バンドする（第２加工）。
【００３２】
図４（ｂ）はヒーターユニット２の断面図を示している。前記第１加工の後、成形された外ケース鋼板２０の第１折り曲げ部２０ａの両縁部をお互いに向かい合う格好で略直角で内側に折り曲げ、第２折り曲げ部２０ｂで上蓋鋼板２１を上から抑えることにより、、上マイカ板１８と下マイカ板１９で挟まれた帯電熱線１７を巻いた芯マイカ１６が外ケース鋼板２０内部に固定される（第３加工）。
【００３３】
上記において、前記ヒーターユニット２の使用温度範囲において耐熱性および電気絶縁性に問題がなければ、上マイカ板１８、下マイカ板１９にこだわる必要は無く、前記第１加工において、耐熱性のある絶縁シートで帯電熱線１７を巻いた芯マイカ板１６を包袋のように巻くことも考えられる。
【００３４】
また、前記第２加工と第３加工もＵ字型に加工した外ケース鋼板２０に上蓋鋼板２１を包んで密閉する方法以外にも、例えば、導電性エンジニアリングプラスチックなどの電熱ヒーターの仕様規格に対応した耐熱性を持ち、しかも熱伝導性の高い樹脂で成形する方法なども考えられる。
【００３５】
図５は、本発明の別実施例であり、金属パイプ内部に発熱体を設置し、発熱体と金属パイプを絶縁粉末により安全に絶縁した構造を持つシーズヒーターなどの電熱ユニット２３を熱伝導性に優れた材料に鋳込んで一体化した鋳込ヒーターである。
【００３６】
前記鋳込ヒーターにおいて、用途及び使用温度に基づいて選択したアルミ、鋳鉄、真鍮などの鋳込ヒーター組立２２に鋳込まれた電熱ユニット２３のヒーター線の終端部は、コネクター２４でまとめられる。前記コネクター２４を構成するコネクター端子２４ａ、２４ｂにて電熱ユニット２３は外部の電気回路と接続されている。バンドヒーターと較べて、鋳込ヒーターは熱分布が均一なので冷却用パイプなどを一緒に鋳込むことも可能であるが、筐体全体が金属で出来ているので内部で漏電すると危険性が高い。
【００３７】
ふたつの電熱ユニット２３は上下にある２組の結合部２５に設けられたボルト挿通用の孔に締め付けネジ８を挿通して、ボルト先端にナットを取り付けることにより電熱ユニット２３が結合される。前記２組の結合部２５に使われる２本のボルトおいて、少なくとも１本のボルト先端部にアース端子受け治具９のナット部１０が取り付けられる。このナット部１０と接続されたボルト部１１には、まず座金１３ｃ、次いで穴あき端子１３ｂ、が挿入され、その上からアース端子固定用ナット部１２を螺合することにより、アース端子１３と鋳込ヒーター組立２２が電気的に接続される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
現在のバンドヒーター製造ラインにおいて大幅な作業手順変更なしにアース端子を取り付けることが出来るだけでなく、既に市場に出て生産ラインで使われているバンドヒーターなどの工業用電熱ヒーターに対して、その利用を中断することなくアース端子を取り付けることが可能となるので、簡単に該生産ラインの漏電対策を実施することが可能となり、また前記工業用電熱ヒーター本体よりも温度の低い取付けボルト先端に取り付けるのでアース線を保護する絶縁チューブが長持ちしてメンテナンスコストを削減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るアース端子受け治具を取り付けたバンドヒーター
【図２】組立前のアース端子受け治具のナット部とボルト部を示す図で、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図
【図３】組立後のアース端子受け治具を示す図で、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図
【図４】本発明に好適なバンドヒーターユニット図で、（ａ）が構造図、（ｂ）が断面図
【図５】本発明に係るアース端子受け治具を取り付けた鋳込ヒーター例
【図６】従来のバンドヒーターの外観と内部構造図
【符号の説明】
【００４０】
１…バンドヒーター本体、２…ヒーターユニット、３…金属バンド、４…安全碍子、５…電極端子、６…接続端子、７ａ…締め付け金具（ストレート孔）、７ｂ…締め付け金具（スパイラルタップ孔）、８…締め付けネジ、８ａ…締め付けネジ頭、８ｂ…ネジ山部、９…アース端子受け治具、１０…ナット部、１１…ボルト部、１２…アース端子固定用ナット、１３…アース端子、１３ａ…アース線、１３ｂ…穴あき端子、１３ｃ…座金、１４…ナットの内径部、１５…ナットのネジ山、１６…芯マイカ板、１７…帯電熱線、１８…上マイカ板、１９…下マイカ板、２０…外ケース鋼板、２０ａ…第１折り曲げ部、２０ｂ…第２折り曲げ部、２１…上蓋鋼板、２２…鋳込ヒーター組立、２３…電熱ユニット、２４…コネクター、２４ａ、２４ｂ…コネクター端子、２５…結合部、１００…バンドヒーター、１０１…マイカ板、１０２…電熱線、１０３…金属ケース、１０４…金属バンド、１０５…締め付け金具、１０６…締め付けネジ、１０６ａ…締め付けネジ頭、１０６ｂ…締め付けネジ先端部。
【図１】
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【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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