JPH03159089A - 温度自己調節ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自己調節ヒータに関し、より詳細には、シール
ド電線の被覆同士、或は、シールド電線の被覆を電気ア
ダプタの背部、等に接続する為に用いられる高性能の自
己調節ヒータに関する。

［従来の技術］ 米国特許第４，６９５，７１２号及び第４゜７１７．８
１４号には極めて薄い帯片状装置が開示されており、該
装置とは、電気導体の被覆同士、或は、金属の端部同士
を相互にはんだ付けする為に用いられる可撓ヒータであ
る。これらの先行技術の帯片は、本発明の譲受人により
、”Ｓ　ＯＬ　Ｄ　Ｅ　ＲＳ　Ｔ　ＲＡ　Ｐ　　という
登録商標で」 略５年間に亙り市販されてきている。該装置は、中心に
配置された戻りバスと、該戻りバスの一側に配置される
とともに該戻りバス及び外装から絶縁された相対的透磁
率の大きい材料を備えて成る。戻りバスの他側において
、外装には、当該帯片を撓曲自在とする為に横手方向に
溝が付けられ、従って、当該帯片は管部材或は電線の被
覆の回りに巻き付けられ得る。

帯片状の自己調節ヒータは、掛は金を備えているのが普
通であるとともに、当該帯片を把持して該帯片に定電流
を供給する工具と協働する。

工具と協働する方の帯片端部の逆側において、ヒータ領
域は管部材或は被覆を囲繞するに必要な距離のみに亙っ
て延伸する。工具からヒータ領域まで延伸する帯片の一
部は、送電線として機能することから、相対的透磁率の
大きな材料を含んでいない。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、可撓性を与えるべく、この送電線部分に亙
っても外装には横手方向に溝が付けられている。同様に
、使用時において帯片は管部材或は電線の被覆の回りに
締め付けられることから、送電線の部分も曲がり易く、
帯片の内部を短絡せしめる可能性が有る。又、現在入手
可能な自己調節ヒータは、負荷に供給する電力が略２５
０ワツトまでと限られていることから、より多くのワッ
ト量を供給し得る帯片の需要が起きているが、この場合
、ヒータ帯片の寸法が変わらずに同一の温度で機能する
ことが条件である。

更に、最近では、相当の高温、特にろう付は温度で機能
するヒータ帯片を求める潜在的需要が起きている。此の
点、ろう付は温度は７００℃乃至８５０℃の範囲である
が、現在のヒータ帯片は略３５０℃乃至４５０乃至のは
んだ付は温度で機能する。

本発明の課題は、既存の装置に比して、より大きな電力
供給能を有する帯片状自己調節ヒータを提供するにある
。

本発明の他の課題は、低ワツト量の帯片状自己調節ヒー
タの為の外装内においても大きな電力供給能を有する帯
片状自己調節ヒータを提供するにある。

本発明の更なる課題は、先行技術と同一の基本的外形及
び用途の帯片状自己調節ヒータであり乍らも、これに改
変を加えることにより、ろう付は温度範囲内の温度を生
成し得る、帯片状自己調節ヒータを提供するにある。

［課題を解決する為の手段］ 現在入手可能な帯片状自己調節ヒータにより供給される
電力を増大せんとすれば、帯片の一部を過熱せしめる可
能性がある。現在の製品の電力供給能を制限する原因は
、帯片の送電線の領域、即ち、工具とヒータ部との間の
領域に在ることが分かっている。帯片のこの領域は送電
線として作用するとともに熱くならないことが理想的で
はあるが、該領域においては帯片の溝の無い側の面のみ
を電流が流れることから相当に熱くなる。該領域が熱く
なることから、その温度が上昇することに加え、もしヒ
ータのワット量を例えば４０％だけ上昇すべく電流が増
大されたとすれば、帯片は過熱して自己破壊する可能性
もある。

しかし乍ら、帯片のヒータ以外の領域において外装の溝
付き側部分と、絶縁された戻りバスとの間に例えば銅、
等の導体の薄細片を挿入すると、この非加熱領域の抵抗
は正味の電力供給能を少なくとも５５％増大するほどに
減少することが分かった。銅細片は、当該帯片の可撓性
を減少しない様に外装内で摺動すべく、両方の端部では
なく、一方の端部においてのみ固定される。銅細片はま
た、電気路乃至は帯片の堅さが不連続とならない様に、
略々８分の数インチだけヒータ領域と重なり合う必要が
ある。

該構造の重要な特徴は、上述の如く挿入された導体細片
が正味の電力を相当に増大させ乍らも、その厚みは、当
該帯片或は工具等の他の構成要素のいずれをも変、更す
ることの無い様に、十分に薄いことである。

上述の原理を用いた場合には、帯片状ヒータの全体寸法
を変更せずにろう付は温度を達成するに適した電力を供
給し得るヒータが提供され得る。

但し、斯かるヒータにおいては、達成される必要がある
温度の結果として、構成要素の多くが変更される必要が
有る。この点、従来のヒータにおいて絶縁材として用い
られるカプトンはろう付は温度に耐えることができない
、更に、より低い温度を達成する為のヒータの外装材料
として用いられている銅は、ろう付は温度で強度を失う
ことから、高温においても強度を有する材料に代えなけ
ればならない。

ろう付は温度を達成する帯片状自己調節ヒータにおいて
は、カプトンは、雲母板ガラス繊維テープ、或は、高温
に耐える他の材料に代えられる。

銅製の外装は、ニッケル或はステンレス鋼により置換さ
れる。此の点、外装の材料を変更すれば、高温において
必要な強度を実現することはできるが、帯片のヒータ領
域以外の部分の抵抗性が増大されて電気的性能が低下す
る。これを補償すべく、本発明の銅バスが付加される必
要が有る。

但し、銅バスはこれらの温度で酸化することから、もし
帯片が再使用可能に設計されていれば、銅の露出面は耐
食性の材料で被覆されなければならない、適切な作動温
度を更に確実なものとする為には、相対的透磁率の大き
な材料がキュリー温度に近づくとぎの抵抗変化を増大す
べく、銅製の裏材を有しても良い。米国特許第４．３５
６゜９７５号を参照されたい。

ヒータに供給される電力は、標準の電力式Ｐ＝Ｉ２Ｒに
より決定される。今、電流が一定に維持されるとすれば
、電力はヒー、りの抵抗のみの関数であり、即ち、Ｐ＝
に−Ｒである。絶対的に一定の電流は必要でなく、本明
細書中で用いられる゛一定電を光ユという語句は、 ΔＩ　Ｉ　１　　　　　１　　Δ　ＩＲＩく　　−−・ １　　　　　　　　　　　２Ｒ という式に従っている。もしＩが本当に一定値であれば
、温度調節は良好に行なわれる。上記式を満足し乍ら■
が上昇したときにも温度調節は行なわれるが、■が一定
のときほど良好ではない。

「実効キュリー温度ヨ　という語句は、大きな相対的透
磁率を有する材料、強磁性材料、或は、実際にキュリー
温度を有する他の材料が絶対キュリー温度以下の温度で
略々常磁性となる事実に関している。変化は１′″のみ
でも良く、或は、１００°はどであっても良く、本発明
の見地から重要な点は、上記式により電流が定められた
ときに自己調節が行なわれることである。

［作用］ 上述の如く、従来技術の帯片状自己調節ヒータの場合、
送電線として機能する領域においては外装の溝の無い側
の面のみを電流が流れることから、この領域における外
装の抵抗が増大して電力が浪費され即ち不要な熱が発生
される。その結果、ヒータ領域に供給される正味の電力
が減少する。しかし乍ら、本発明においては、好適には
銅製とされる４′７ｊｉ性の細片が、帯片状自己調節ヒ
ータの送電線領域に延在するとともに少なくともヒータ
領域と重なり合うべく配備される。従って、送電線領域
における抵抗が減少することから電流は外装の溝の無い
側の面だけでなく、導電性細片をも流れる。その結果、
送電線領域における電力浪費が可及的に減少され、又、
該領域における発熱も減少する。

［実施例］ 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

添付図面中、特に第１図には、先行技術の帯片状自己調
節ヒータの側断面が示されている。該帯片は、該帯片を
囲繞し従って第１図中において上側及び下側の両方の層
として表れる外装２を備えて成る。戻りバス４は、絶縁
層６内に囲繞され、該絶縁層６はバス４を囲繞すること
から上側及び下側の両方の層として示されている。

Ａ１１ｏｙ４２の如ぎ相対的透磁率の大きな材−料から
成る層８は、外装２の底部と絶縁層６との間に介設され
る。第３図に関して図示及び説明が為されるのと同様に
、相対的透磁率の大きな材料を含む当該帯片の端部に掛
は金を固定する綴じ金により、外装２と戻りバス４とは
相互に連結される。第４図に関して詳述される如く、作
動時には、帯片の他端部において戻りバス４と外装２と
の間に定電流が印加される。

簡単に述べれば、外装２を介して相対的透磁率の大きな
材料に電流が流れるが、表皮効果に依り、且つ、戻りバ
ス４が近接していることに依り、該電流は、戻りバス４
に近接する相対的透磁率の大きな層の内の狭い領域に限
られる。電流路は戻りバス４により完結される。相対的
透磁率の大きな材料の温度が実効キュリー温度と略々等
しくなると同時に、表皮効果は減少する。その結果とし
て、電流は、相対的透磁率の大きな層の内の狭い領域に
もはや限定されずに層８中に広がるとともに、もし層８
の表皮の厚さが１乃至２程度に充分に薄ければ電流は外
装２内まで広がる。抵抗は減少するが電流は一定である
ことから、加熱効果は減少して温度は低下する。すると
、層８はその導磁性を取り戻して温度が上昇し、従って
、層８の内で実効キュリー温度に在る領域において自己
調節が行なわれる結果となる。

第１図の帯片のワット数を４０％はど増大するという要
求に応じ、帯片に対する電流を増大したところ帯片は破
壊された。第１図において帯片の左端部と層８の左端部
との間の領域である領域ｉｏ、即ち、送電線部分、が過
剰に熱くなり自己破壊が生じたことが分かった。分析し
たところ、抵抗が増大した領域１０において電流の増大
が外装２の温度を上昇せしめ、従って、この部分にて発
生された電力の増大が最大平衡温度を越える温度上昇を
引き起こして帯片の破壊が生じたことが分かった。

特に第２図を参照するに、該第２図には本発明の第！実
施例に係る帯片状の自己調節ヒータが示されている。此
処でも、外装置２、絶縁層１６により囲繞された戻り導
体１４、及び、相対的透磁率の大台な材料から成るとと
もにヒータを構成する短い層１８が配備されている。好
適には銅或は他の良導体から成る細片２０は、図示され
る如く、外装の溝付き面と絶縁層１６との間に位置する
とともに当該帯片の左側から層１８と重なり合う領域ま
で延在する。

第２図、第３図及び第４図に関し、層１８及び細片２０
は重なり合い、従って、外装置２の側部において下方に
延伸するリブ２２は細片２０から相対的透磁率の大きな
層１８まで電流を通す平行側部部材或は導体２２の役割
を果たす。３５０ワツトの帯片の場合、最小限の重なり
合いは０．２０インチであることが分かった。重なり合
いの度合いは用途毎の設計態様に依存するが、リブ２２
のひとつ以上に亙っても良い。

戻りバス、相対的透磁率の大きな材料、及び、これらの
要素の全ての外装の夫々の相互接続は、相対的透磁率の
大きな材料を含む端部にて掛は金２６を帯片に固定する
導体製綴じ金２３により行なわれる。

第４図には、第３図の帯片の底部が示されている。該底
部においては外装置２に横溝は付けられておらず、中央
部の下側にて長手方向に延伸する継ぎ目を形成すべく折
り曲げられている。参照番号２４の箇所に於て、外装を
僅かな距離だけ取り除くとともに本願の場合にはノメッ
クス紙とされる絶縁層１６を更に僅かな距離だけ取り除
くことにより、中央バス１４は露出される。第３図及び
第４図に示される如く、上記用は金２６は帯片の左端部
に固定される。

作動時において、帯片の右端部は、重ね合わされた電線
被覆同士或は接合されるべき他の部材、の回りに巻き付
けられてから掛は金２６に通される０次に、上記１Ｆ片
は、上記一方の米国特許第４．６９５，７１２号の第７
図及び第８図に示された一般的な型の工具により締め付
けられ、更に、該工具により、露出領域２４と外装置２
との間に電流が印加される。

第５図のグラフには、第１図の先行技術の帯片の性能と
第２図の帯片の性能とを比較したも−のが示されている
。又、図示された如く、該グラフは、１秒／インチ、或
は、１０秒／インチのいずれかで作動するチャート記録
計により作図された。更に、該グラフは、ワットを単位
とする正味電力（ヒータ領域に供給される電力）を時間
の関数としてプロットしている。概略的な解釈としては
、グラフが急激に上昇しているところは、帯片がキュリ
ー温度以下であり従フて抵抗が大きくて略最大の有効ワ
ット量で急激な加熱が生じていることを表している。所
望の温度、即ち、相対的透磁率の大きな材料１８の略々
実効キュリー温度、に−旦達するとヒータは自己調節モ
ード或はアイドルモードに入り、消費されるワット数は
急激に低下する。この様に、グラフは急激に上昇すると
ともに急激に低下するが、低下モードにおける効果はひ
とつの減速であることから、上昇するときの方が一層急
激である。

グラフＡ及びＢは、本発明のヒータの無負荷状態におけ
る性能を示している。ヒータに供給されるワット量は略
１／２秒以内に略３５０ワツトまで急激に上昇し、且つ
、略２と１／２秒以内に略６０ワツトまで急激に減少す
るが、後者の事実は、ヒータ帯片がキュリー温度に達し
てアイドルモードに在ること、即ち、既に到達した温度
を維持していることを意味している。又、グラフＣによ
り表わされる先行技術のヒータもまた、無負荷状態にお
いて略１／２秒以内に略２５０ワツトまで上昇するが、
略４秒が経過するまで自己調節温度に達しない、最大電
力ピークとアイドル時の電力との間の差が、所定の仕事
量を達成する為に得られる電力である。本発明の場合、
最大電力は３５０ワツトであり、アイドル電力（帯片の
みの温度を維持する為に必要とされる電力）は６０ワツ
トである。従って、３５０引＜６０ワツト、即ち、２９
０ワツトが仕事用に得られる。この値は、２５０引く６
０ワツト、即ち、１９０ワツトという先行技術の値から
際立ったものである。

次に、負荷状態におけるヒータの性能に関し、グラフＤ
及びＥは、電線の被覆をコネクタの背部にはんだ付けす
べく用いられた本発明のヒータに関してプロットしたも
のである。負荷時においては、最大電力供給までに略々
１と１７４秒とを要し、略５秒が経過すると部分的な減
少が起きる。

又、８０秒たらずで仕事を完全に終了することができた
。同様の負荷状態における従来のヒータはグラフＦによ
り表され、最大電力の供給は本発明と略々同じ時間が経
過したときに起き、部分的な減少も本発明のヒータと略
々同じ時間が経過したときに起きている。しかし乍ら、
略１４０秒が過ぎるまで仕事は完了しなかった。負荷に
対して供給される電力は、先行技術の帯片が１１０ワツ
トであるのに対して本発明のものは２２０ワツトであっ
た。此の点、両方の帯片ともに、同一の一定温度である
。従って、本発明の帯片が、燃焼の危険無しに先行技術
のものよりも相当に大きな電力を供給し得ることは明ら
かである。

第６図には、ろう付は温度を達成する帯片が示されてい
る。該実施例においては、二通りの手法が取られている
。即ち、以下に述べる如き材料の変更の他にも、銅細片
が、第１の場合には帯片の丈に沿って延在するとともに
先の実施例の様に配置され、又、第２の場合には相対的
透磁率の大きな材料或は層と全長よりも短い範囲だけ重
なり合うとともに接触している。いずれの実施例におい
ても、銅層は、外装３０の近傍にて相対的透磁率の大き
な材料上に形成されている。

該帯片における根本的な変更は、外装の材料を変更した
ことである。７００℃乃至８００℃において、銅は機械
的強度を殆ど有していないことから、非磁性ニッケル或
はステンレス鋼等の、より高強度の材料と交換する必要
が有る。これらの材料は一層高い強度を有するが導電性
は一層低く、従って、もし第１図の基本的構造を用いた
とすれば帯片は相当に過熱する。この問題を回避すべく
、第６図及び第７図の構造が用いられる。

第６図の装置は、図面の上部において溝付けが為された
外装３０と、相対的透磁率の大きな材料から成るヒータ
層３１と、戻りバス３３と−、図中にて帯片の左端部か
らヒータ層３１と重なり合う領域３７まで延在する導電
性細片３５とを有する。

従って、細片３５は、外装３０の抵抗の大きな経路と並
列な、抵抗の低い経路を提供し、送電線領域の抵抗を満
足できる程度まで減少する。相当に大きな負荷の場合に
は、第７図の銅細片が用いられる。

第７図に関し、外装３０の溝付き面は図面の上側とされ
ている。戻りバス３２は絶縁体３４内に囲繞されるとと
もに、相対的透磁率の大きな材料から成る層３６は部分
的に帯片の丈に沿って延伸している０層３６の下側面は
、銅の如き導電性の高い材料から成る層３８に熱的且つ
電気的に接触している。同様に好適には銅製とされる導
電性の高い材料から成る細片４０は、相対的透磁率の大
きな材料の逆側において帯片の丈に沿って延伸し、且つ
、可撓性が必要とされるのであれば一端にて繋止される
。

銅製の延伸細片４０を採用する理由は、ろう付は温度に
ては外装３０が高温で自身長さを維持しなければならな
いが、好適材料である銅は、帯片の締め付けの為には採
用され得ないからである。

従ってニッケル或はステンレス鋼を採用しなければなら
ないが、銅はど良好な導体ではない、銅製の細片を用い
た場合には２つの機能が得られる。

即ち、外装３０によっては得られない導電性が与えられ
ると同時に、帯片の送電線領域において導電性を有する
並列な経路を外装３０に対して付加することにより、上
記送電線領域の過熱の問題が解決される。もし相当に大
きな電力が必要な場合には、第２図及び第３図の細片２
０に相当する細片を更に付は加えることも可能である。

第６図の帯片により試験を行なったところ、ヒータ帯片
に損傷を与えること無く、７５０℃もの高温が得られた
。

本発明の多くの実施形態の内で代表的な幾つかの実施例
を上述したが、上記請求の範囲に含まれる他の改変例及
び変更例は当業者にとり明らかであろう。

［発明の効果］ 好適には銅製とされる導電性の細片が、帯片状自己調節
ヒータの送電線領域に延在するとともに少なくともヒー
タ領域と重なり合うべく配備されていることから、送電
線領域における抵抗が減少され、該領域における電力消
費、即ち、熱の発生が可及的に減少され、ヒータ領域に
供給される正味の電力が相対的に増大する。此の事は、
先行技術の帯片状自己調節ヒータの寸法形状を変えずに
、僅かな改変、即ち、導電性細片を配備しただけで行な
われる。従って、該導電性細片以外のヒータ構造を同一
とし且つ供給電流を一定とした場合、本発明に係る帯片
状ヒータのヒータ領域に供給される正味の電力は、従来
の帯片状ヒータのヒータ領域に供給される正味の電力よ
りも大きくなる。その結果、例えば電線の被覆同士のは
んだ付は等の所定の加熱作業を行なう場合、本発明の帯
片状自己調節ヒータを用いれば先行技術のものよりも格
段に速く作業を完了することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の帯片状自己調節ヒータの側断面図、 第２図は本発明の帯片状自己調節ヒータの側断面図、 第３図は第２図のヒータを部分的に破断した全体図、 第４図は第３図のヒータの底部の部分的破断図、 第５図は先行技術のヒータ及び本発明のヒータの性能を
比較する一連のグラフ、 第６図は本発明の第２実施例の側面図であり、且つ、 第７図は上記第２実施例の変更例の側面図である。 図中、 ２・・・外装、４・・・戻りバス、６・・・絶縁層、８
・・・ヒータ部としての相対的透磁率の大きな材料、１
０・・・領域、１２・・・外装、１４・・・戻りバス、
１６・・・絶縁層、１８・・・ヒータ部としての相対的
透磁率の大きな材料、２０・・・銅などの良導体から成
る細片、２２・・・リブ、２３・・・綴じ金、２４・・
・露出領域、２６・・・掛は金、３０・・・外装、３１
・・・ヒータ部としての相対的透磁率の大きな材料、３
２・・・戻りバス、３３・・・戻りバス、３４・・・絶
縁層、３５・・・導体細片、３６・・・相対的透磁率の
大きな材料製の層、３７・・・領域、３８・・・銅など
の導電性の高い材料、４０・・・銅などの導電性の高い
材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相対的透磁率の大きな材料から成る第１部材が配備
   された第１領域と、当該ヒータを高周波定電流源に接続
   する手段と上記第１領域との間の送電線の役割を果たす
   第２領域とを有する、自己調節を行なう比較的平坦な長
   寸の可撓性ヒータ帯片と、 上記第１部材に近接して位置するとともに該第１部材か
   ら絶縁され、且つ、上記第１領域を越えて少なくとも上
   記第２領域内まで延在する戻り導体と、 該戻り導体及び上記第１部材は、それらの丈に沿って導
   電性外装内に包み込まれており、 上記導電性外装は、上記帯片の丈に対して横方向に溝付
   けが為された面を有しており、 上記第２領域に亙り延伸するとともに上記帯片の少なく
   とも上記第１領域内に延出する導電性細片と、を備えて
   成り、 上記第１部材及び上記戻り導体は、上記帯片の上記第２
   領域の逆側にて電気的に接続されている、自己調節ヒー
   タ。 ２、前記導電性細片は、該細片の一端においてのみ前記
   導電性外装に固定されている、請求項１記載の自己調節
   ヒータ。 ３、前記導電性細片は、前記導電性外装の前記溝付き面
   に電気的に接触している、請求項１記載の自己調節ヒー
   タ。 ４、前記導電性細片は前記帯片の丈に沿って延伸する、
   請求項１記載の自己調節ヒータ。 ５、前記細片は前記第１部材の丈に亙り直接的に接触す
   る、請求項１記載の自己調節ヒータ。 ６、前記導電性外装は、前記長寸帯片に巻き付けられて
   該帯片の外面を形成する長寸の導電性部材であり、 該長寸の導電性部材は、前記第１部材に電気的且つ熱的
   に接触する連続表面を該第１部材に隣接して提供し、 上記導電性材料から成る外装は、上記連続表面と対向す
   る第２表面を有し、 該第２表面は、その丈に沿い、狭幅の横溝を有する、請
   求項１記載の自己調節ヒータ。 ７、前記導電性細片は、前記第２表面と並列に接続され
   ている、請求項６記載の自己調節ヒータ。 ８、前記導電性細片は、前記第１表面と並列に接続され
   ている、請求項６記載の自己調節ヒータ。 ９、前記戻り導体の逆側にて前記第１部材上に形成され
   た導電面を更に備えて成る、請求項１記載の自己調節ヒ
   ータ。 １０、前記第１部材上に形成されるとともに前記第１表
   面と接触する導電面を更に備えて成る、請求項６記載の
   自己調節ヒータ。