このQ&Aは役に立ちましたか？
ヒーター断線の原因と解決方法
2023/09/06 15:06
- ヒーター断線が頻発している問題について、原因や解決方法を探っています。
- ヒーターと対象物の接触不良が早期断線の原因として考えられます。密着度の不足を解消するために薄板のシムを使用する方法も検討しています。
- ヒーターの制御方法は温調ユニットを利用し、160～190℃の設定温度で熱密度は3.5W/c?です。
ヒーター断線
2009/09/18 18:11
御教授下さい。
現在、プレートヒーター（メーカーさんによっては、スペースヒーターと呼ばれています。薄い鉄製の曲げ板にて製作されています）を利用し装置を加熱していますが、ヒーター内部の断線が頻発しています。（1～2回／月）
症状としては、ヒーター内分の雲母プレート？に巻き付けられたニクロム線？が端子付近で断線しており、同時に雲母プレート自体も割れています。
ヒーター本体は、2枚の3cm厚の鋼製機械部品の間に埋まるように取り付けられております。（ヒーターにはスタッドタイプの端子台が付いておりますので、そこは外に出ています。）
色々自分なりに調べたところ、
「ヒーターと対象物の接触が不十分だと、早期断線が発生します。」
と、ありました。
確かに装置内の複数あるヒーターの中には、動かすと抜き差し出来るモノがあります。
するする動かせるレベルではありませんが、ヒーター外装の上面の傷が、真ん中に線状に付くだけですので、面密着ではなく線密着になってしまっているようです。
この位では密着度は足りませんか？または他の原因が有るでしょうか？
密着不良の場合は、薄板のシムを入れようかな？と考えております。
ちなみに･･･
ヒーターの制御方法は温調ユニットを利用し、マグネットによるON-OFFです。
（コストの関係よりSSRは不採用です＾＾；）
設定温度は160～190℃です。熱密度は3.5W/c?です。
質問者が選んだベストアンサー
>ヒーター内部の断線が頻発しています。（1～2回／月）
>症状としては、ヒーター内分の雲母プレート？に巻き付けられたニクロム線？が端子付近で断線しており、同時に雲母プレート自体も割れています。
ということから推測しますとヒータ線（ニクロム線）の端末処理が不適切ではないかと思われます。
（確認ですが、全てが端子付近の断線でしょうか？）
もともとスペースヒータは工業用のため、耐久性を考慮して設計してありますので月に1～2回の断線は到底考えられないことです。
使用方法についてはさほど問題になる内容には思えません。
早期断線についても数年位持てるものが1年とか早くても半年になるのであれば”早期断線”と位置づけれます。
クレームとしてメーカの見解を要求するべきと思います。
このQ&Aは役に立ちましたか？
この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
その他の回答 （8件中 1～5件目)
素人ですが3相だと結線をデルタにすると3倍の電流が流れて
寿命が物凄く早くなった経験があります・・・・
３．５Ｗ／Ｃｍでは密度が極端に高いとは言えそうに無いので
雲母が割れる程の高温は物凄い熱密度に成っていると推測します。
小生も、“空炊き”か“ヒーター線接触”の何れかと考えます。
先ず、“空炊き”に関してですが、温度管理用のセンサーは何処に設置して
いますか？ヒーターに直近で、ヒーター温度を測定しているなら、空炊きは
考え難いと考えますが…。
次に、ヒーター線が、プレートやヒーター線に接触可能な構造になっていま
せんか？ボビン等でヒーターをガードし、ヒーター線が設計の位置から動か
ない構造（最低、ヒーター接触が回避できる構造）等になっていなければ、
断線が起きる要因はあるという事になります。
熱（ワット）密度も、ヒーターのピッチが変化すると、3.5W/c?以上となる
ケースも出てきますから。
基本的に回答(1)さんの空焚きが原因と思われます。
温調しているのがヒータ表面であれば別ですが、おそらくヒータから離れたところかと思います。
つまり、接面が悪いと間に空気層が出来、温度がなかなか上がらない状況になります。
すると、温調は常時ヒータONの状態になり、ヒータの能力がMAX状態で長い時間、線に電気が走っており、結果ヒータの寿命が短くなってしまいます。
(通常、設備とかは8Hr/日の計算で1年保証のような形をしていますが、実際昼夜なんかで運転したら、通常の倍の負荷がかかるのと似ています)
また、小生の経験ではヒータの結線している端子なんかも寿命をちじめる原因になります。
小生、500℃ぐらいのヒータでの経験ですが、ヒータの端子と線の結線は、ニッケル？製のものを使わないと熱でやられてしまうらしいです。
参考まで
私も回答（2)さんが後述されているように，ヒーターそのもの温度過昇が
原因だと思います。設定温度は160～190℃はプレート表面温度であって
ヒーター事態の温度ではないと思います。セラミックス粉末を充填するなど
ヒーターそのものが過昇しないような方策が必要ではないでしょうか？
端子部の処理もあまり良くなさそうですのでヒーターにストレスが加わらな
いような構造にする必要もあるかもしれません。
お礼
2009/09/24 14:19
＞設定温度は160～190℃はプレート表面温度であってヒーター事態の温度ではないと思います。
ヒーター自体の温度ではありません。ヒーター本体は、2枚の3cm厚の鋼製機械部品の間に埋まるように取り付けられております。温度測定部は、ヒーターより3cm離れたところに熱電対型センサーが埋まるように取り付けられています。
＞セラミックス粉末を充填するなどヒーターそのものが過昇しないような方策が必要ではないでしょうか？
セラミックス粉末を充填するのはヒーター本体内部でしょうか？だとすればヒーター本体を破壊するつもりでしか出来ませんので不可能です。
かつ、故障原因が温度上昇によるものでしたら、断熱性能を狙ったモノよりも放熱性能を狙ってのモノの方が良いかも･･･。
（セラミックス粉末は断熱性能の向上目的？と思いました。）
ヒーター本体外部でしたら、同じように放熱性能を狙っての薄板のシム（密着度アップ・熱伝導性の妨げとならない鉄製）を入れようかな？と考えております。
ありがとうございました。
回答（2）です
ヒータ業界用語として
>「ヒーターと対象物の接触が不十分だと、早期断線が発生します。」
この状態を「空焚き」もしくは「空焼き」と呼ぶ
必ずしも水槽用ヒータだけに空焚きが有るのではありません
↓の４２ページ「取付方法」
http://www.hakko.co.jp/newgoods/2009cat/002.pdf#page=20
「ヒーターと熱板などのワークの間にすき間があると、
ヒーター過熱による断線故障となります。」
↓の「ヒーターの配置・取付方法」
http://www.nippon-heater.co.jp/howto/hwmetal/hwmetal.html#hwcaution
「間隙が大きく空いている場合、ヒーターは過熱し焼損・断線することがあります。」
要するにと空焚き（空焼）状態になるとヒータ素線が過熱して
断線する恐れがあると言う事です
また、ヒータ外装温度ではなくてヒータ素線温度が問題なのです
お礼
2009/09/24 14:00
＞「ヒーターと対象物の接触が不十分だと、早期断線が発生します。」
＞この状態を「空焚き」もしくは「空焼き」と呼ぶ
＞必ずしも水槽用ヒータだけに空焚きが有るのではありません
当方の知識上では「空焚き・空焼き」は、加熱対象物に接触させて加熱を行わなくてはいけない様に設計・製作されたヒーターを、故意に加熱対象物から離して加熱した場合の呼称だと思っていました。
確かに装置内の複数あるヒーターの中には、動かすと抜き差し出来るモノがあります。
するする動かせるレベルではありませんが、ヒーター外装の上面の傷が、真ん中に線状に付くだけですので、面密着ではなく線密着になってしまっているようです。
この位では密着度は足りませんか？または他の原因が有るでしょうか？
密着不良の場合は、薄板のシムを入れようかな？と考えております。
ありがとうございました。
お礼
2009/09/19 14:50
＞確認ですが、全てが端子付近の断線でしょうか？
ヒーター内部をばらしたのは2台ほどですが、両方とも端子から5mm以内で断線しておりました。
そのうち1台は断線時にスパークによるアーク？を発生してなのか、雲母プレートを焼き溶かし外装鉄板にまでスパーク跡を残しております。
一次側漏電ブレーカが動作したときがありましたので、その時に発生したのでは？と考察しております。
他に2台切れたヒーターは装置メーカーさんに交換させてしまった為、手元にありません。
＞もともとスペースヒータは工業用のため、耐久性を考慮して設計してありますので月に1～2回の断線は到底考えられないことです。
私も同意です。その装置よりもかなり古い同様な装置の同じ形のヒーターは十数年使っておりますが、断線した記録が無い位です。
＞使用方法についてはさほど問題になる内容には思えません。
ならば安心でした。ヒーターの外形図面を確認すると、厚さ方向の寸法精度がかなりアバウト（+-1mm)なのにビックリしていた所です。なのに装置側の隙間寸法が一緒で良いのか･･･？と疑問に思っていたところなので。
装置メーカーさんからは問題なしだと言われても半信半疑でしたので･･･｡
＞クレームとしてメーカの見解を要求するべきと思います。
実はここが問題で、なんと装置メーカーさん曰く、
「使用しているヒーターメーカーが潰れた･･･｡」
との事･･･｡
確かに、会社名を検索しても出てきません。
ですので最近装置メーカーさんからの支給品は他社メーカーです。
（まだ新しいヒーターメーカー製の方は断線が発生していません。）
装置メーカーさんの保障期間を優に過ぎたので、
「これ以上は面倒見れない」
とお手上げされたのが事の発端です。
ヒーターメーカーに原因追及させるのも不可能に･･･｡
装置メーカーさんとの関係も有りますし、非常に微妙な状態です。^^；
（全数交換させるにも数十本あるし･･･)
今現状では、新しい方のヒーターで様子を見るとしか方法が見当たらないのを何とかしたいです。
貴重なアドバイス、ありがとうございました。