カートリッジヒーターの仕様・特徴 | 製品案内

製品案内
カートリッジヒーター

カートリッジヒーターとは

カートリッジヒーターとは、金属パイプの中心に、棒状のセラミックに巻き付けた発熱線を挿入し、それらの隙間を熱伝導性と絶縁性に優れたMgOパウダーで封じ込めた棒状ヒーターです。用途は半導体製造装置、医療機器、包装機械、分析機器、美容機器など、様々な装置、機器に使用されています。コンパクトで精密さが特徴の電気ヒーターです。

約50年前にドイツの技術を取り入れ、国内で改良を重ねた河合電器のカートリッジヒーターの安定性は群を抜いています。リード線が切れる、ヒーターの絶縁が悪いなどでお困りの際は、ぜひお問い合わせください。また、UL規格やCEマーキングにも対応可能です。

技術的なご相談、製作可否、お見積りなど、お気軽にお問い合わせください。

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0120-394-758

平日9:00〜17:00 (休・祝日を除く)

カートリッジヒーターとは
製品の特徴・強み
製品の用途例
カートリッジヒーターの原理・基本構造
製品の仕様

使用上の注意点
よくあるご質問
カートリッジヒーター解決事例
製品カタログ

製品の特徴・強み

FEATURE & STRENGTH

長期保管にも耐えうる
絶縁性能

絶縁性能の高いMgOパウダーを使用しており、高湿度雰囲気中でも絶縁の劣化は全くありません。梅雨時期でも予備乾燥は不要です。（ヒーター表面温度MAX400℃などの条件はあります。）
抜群の密着性

ヒーター外径は、被加熱物と密着性を高めるため、呼び径に対し-0.02~- 0.08mmの範囲で研磨加工してあります。
高電力密度の実現

カートリッジヒーターの特長を活かして高電力密度を実現可能です。他のヒーターと比べ、立ち上がり時間の短縮や、省スペース化が可能です。
用途に合ったパイプ選定

金属パイプは主にSUS、インコロイ、チタンなどが一般的で、使用する環境によって適切なものを選ぶことができます。
多種多様な
加工オプション

断線予防や真空中での使用など、要件に適した様々な加工オプションに対応しています。
- Y金具
  
  屈曲の繰り返しの負荷を軽減します。
- セラミックビード
  
  口元周辺の温度が250℃以上となる場合は、セラミックビードを用い、リード線の保護をします。
- フレキシブルコンジット
  
  ステンレス製フレキシブルホースで覆って、リード線を外部の衝撃から保護します。
- スウェッジドイン
  
  ヒーターの口元から直にリード線を曲げることができますので、スペースのない所への設置に適しています。
- リード直角出し
  
  金型からリード線を直下に出したい場合に有効です。
- ハーメチック
  
  不純物が出ない構造になっており、真空中での使用が可能です。
- モールド
  
  口元にゴムモールドを施し、防水・防滴構造にします。
- 熱収縮チューブ
  
  モールド用の金型を必要としませんので、簡単に防滴構造になります。
仕様指定可

完全受注生産でご対応しているため、ヒーター長1mm単位、電気容量1W単位での仕様指定ができます。
UL規格、
CEマーキング対応

UL規格、CEマーキングに対応可能です。
※ULファイルNo:KSOT2.E303825
RoHS指令10物質に対応

RoHS指令（2011/65/EU）が禁止している、鉛、水銀、カドミウム、六価クロム、PBB、PBDE、フタル酸エステル類4物質は含有していません。（規制適応除外用途を除く）

製品の用途例

EXAMPLE

半導体製造装置
減菌器
ウェハー乾燥
先行技術開発
ガスクロマトグラフ
集積バルブ
包装機械
暖房機
人工透析
美容機器(スチーマー)
熱圧着機
金型
成形機
テスター・ハンドラー
産業用インクジェット
プリンター
食品機械
歯科器械
スパッタリング装置
タイヤ成型機
3Dプリンター

など上記以外にもさまざまな用途に対応できます。

カートリッジヒーターの
原理・基本構造

STRUCTURE

カートリッジヒーターの発熱原理は抵抗加熱となります。抵抗加熱とは、抵抗に電流を流し、熱を発生させる方式のことを言います。抵抗で消費された電力はすべて熱に変換されるため、効率がとてもよく、電流を流すだけのシンプルな方式です。燃焼加熱のような排ガスもないため、非常にクリーンな特徴があります。

カートリッジヒーターの場合、抵抗にあたるのがニクロム線です。ニクロム線に電流を流してニクロム線が発熱します。簡単に言うと、ニクロム線に電圧を加えることで、ニクロム線内部で電子とニクロム線の中にある原子がぶつかり合い、激しく振動を起こすことで熱が発生します。

1絶縁スリーブ

絶縁スリーブは連続250℃まで耐える構成も可能。（標準品は180℃）
2セラミックプラグ

先端はセラミック硝子によって電極間・電極とメタルシース間との沿面距離（絶縁距離）を確保。
3発熱コイル

電熱線は最高級のニクロム線（Ni80Cr20）を使用、シース内壁に近接して配置しているため、電熱線の温度は低く抑えられ、長寿命を可能にしている。
4ニッケルターミナル

高品質のニッケルターミナルは、高い温度における発熱コイルとの接続を完全なものに。
6MgOパウダー

最高の熱伝達と高温絶縁特性の優れた高純度MgO層は、発熱コイルから発生する熱を独特の熱移動効果によって外部シースへと伝導。

3発熱コイル

電熱線は最高級のニクロム線（Ni80Cr20）を使用、シース内壁に近接して配置しているため、電熱線の温度は低く抑えられ、長寿命を可能にしている。
5メタルシース

標準HLPは耐熱ステンレス鋼を使用。インコロイ800等の超耐熱合金や、SUS316L等のような液体用ステンレス鋼を用途に応じて選択。
6MgOパウダー

最高の熱伝達と高温絶縁特性の優れた高純度MgO層は、発熱コイルから発生する熱を独特の熱移動効果によって外部シースへと伝導。
7セラミックコア

過酷な使用条件に耐えるよう、特に高温絶縁特性の高いコアを使用。
8エンドディスク

シースと完全溶接し、完全密閉なので液体用ヒーターとしても最高の性能を発揮。

図のように、発熱するニクロム線が金属パイプの中でセラミックのコアを主軸として螺旋状になって配置されており、金属パイプとニクロム線の隙間にはマグネシアと呼ばれる絶縁するための粉末が入っています。図の上部にあるリード線部分に電気を流すとニクロム線が発熱し、金属パイプに熱が伝わって表面が熱くなる仕組みです。マグネシアがあることで金属パイプには電気は流れず、感電することはありません。カートリッジヒーターの原理・特徴

製品の仕様

SPECIFICATION

河合電器のヒーターは、お客さまのご使用環境に合わせて全てオーダーメイドで製作しています。
ぜひお気軽にお問い合わせください。

一般仕様

電気特性	許容公差	消費電力(W)±10％ (φ3.1mmは+10 ～ -15%)
	耐電圧	1500V/1分間 (φ6.25 ～ 6.5㎜：1400V/秒、φ6㎜：1200V/秒、φ5㎜：500V/秒、φ3.1㎜：250V/秒)
	絶縁抵抗値	1000MΩ/DC500Ｖ（環境によって100MΩ/DC500Ｖ程度まで落ちる場合があります）
標準ヒーター径[mm]		φ3.1、φ5、φ6、φ6.5、φ8、φ10、φ12、φ13、φ14、φ15、φ16、φ18、φ19、φ20、1/8″(3.07)、1/4″(6.25)、3/8″(9.42)、1/2″(12.6)、5/8″(15.77)、3/4″(18.95) ※上記、標準ヒーター径以外でも対応できます。 [標準公差] -0.02 ～ -0.08(メートル外径タイプ) 0.00 ～ +0.05(インチ外径タイプ)
長さ		17.5 ～ 2000mm （外径との組み合わせによっては対応できない場合があります）

電気特性
許容公差	消費電力(W)±10％(Φ3.1mmは+10 ～ -15%)
耐電圧	1500V/1分間(Φ6.25 ～ 6.5㎜：1400V/秒、φ6㎜：1200V/秒、φ5㎜：500V/秒、φ3.1㎜：250V/秒)
絶縁抵抗値	1000MΩ/DC500Ｖ(環境によって100MΩ/DC500Ｖ程度まで落ちる場合があります）
標準ヒーター径[mm]
φ3.1、φ5、φ6、φ6.5、φ8、φ10、φ12、φ13、φ14、φ15、φ16、φ18、φ19、φ20、 1/8″(3.07)、1/4″(6.25)、3/8″(9.42)、1/2″(12.6)、5/8″(15.77)、3/4″(18.95)※上記、標準ヒーター径以外でも対応できます。[標準公差] -0.02 ～ -0.08(メートル外径タイプ) 0.00 ～ +0.05(インチ外径タイプ)
長さ
17.5 ～ 2000mm（外径との組み合わせによっては対応できない場合があります）

シース材質別許容温度と用途

シース材質	許容温度	用途
インコロイ	900℃ (850℃以上の使用は金型に入れた場合に限る)	高温用
SUS321	760℃	金属ブロック、空気加熱用
SUS316L	760℃	水用、油用

シース材質	インコロイ
許容温度	900℃(850℃以上の使用は金型に入れた場合に限る)
用途	高温用

シース材質	SUS321
許容温度	760℃
用途	金属ブロック、空気加熱用

シース材質	SUS316L
許容温度	760℃
用途	水用、油用

シール材質別許容温度

シール材質	シール部温度
ガラス	200℃以下
エポキシ	150℃以下
シリコン	200℃以下
セラミック	許容温度なし

シール材質	ガラス
シール部温度	200℃以下

シール材質	エポキシ
シール部温度	150℃以下

シール材質	シリコン
シール部温度	200℃以下

シール材質	セラミック
シール部温度	許容温度なし

熱勾配

標準（熱量が均一）

金型の熱分布が一定になるよう中央部の熱量を低くし、両側の熱量を高くする

各部分の電源ON/OFFにより
熱量を変化させる

ヒーター形状

標準タイプ

ベントタイプ

※曲げ部分は非発熱です。

L字タイプ

リード線引き出し方法

Y金具

屈曲の繰り返しによる負荷を軽減します。リード線の断線を防止する

セラミックビード

口元周辺の温度が250℃以上となる場合は、セラミックビードを用い、リード線の保護をします。リード線を熱や衝撃から守る

フレキシブルコンジット

ステンレス製フレキシブルホースで覆って、リード線を外部の衝撃から保護します。リード線を衝撃から守る

スウェッジドイン

ヒーターの口元から直にリード線を曲げることができますので、スペースのない所への設置に適しています。リード線の方向を変えたい

リード直角出し

金型からリード線を直下に出したい場合に有効です。リード線の方向を変えたい

ハーメチック

不純物が出ない構造になっており、真空中での使用が可能です。真空中での使用が可能

モールド

口元にゴムモールドを施し、防水・防滴構造にします。（専用のモールド用金型の準備が必要です）水に強い

熱収縮チューブ

モールド用の金型を必要としませんので、簡単に防滴構造になります。水に強い

リード線

追加加工

フランジ付

ヒーターの取り付けや交換を容易にします。取り付けやすくしたい

熱電対内蔵

温度検知・過熱防止のため、熱電対をヒーターに内蔵させています。温度を一緒に計りたい

組み合わせ例

フランジ付
フレキシブル
コンジット

フランジ付防滴仕様

ベントモールド

L字防滴

その他使用例

フィンヒーター

鋳込みヒーター

ネジプラグ付

小型な液体用加熱ヒーターです。（最高電力密度15W／cm²）

フランジ付

液体加熱

使用上の注意点

CAUTIONS

ヒーターと被加熱物（金属ブロック）の穴とのクリアランス

カートリッジヒーターの寿命はヒーターと被加熱物との密着度合いによって大きく左右されます。特に高電力密度の場合、クリアランス（すき間）が大きいと、ヒーターの熱が被加熱物に伝わらず、ヒーターが異常発熱してしまいます。よって、電力密度が大きくなるほど、また被加熱物温度が高くなるほど、穴加工の精度を上げてください。
ヒーター外径と金属ブロックの
穴加工公差

JIS B 0401-2より、穴に対する許容差H7を推奨します。それに準じ、ヒーター外径は-0.02 ～ -0.08mmの公差範囲で製作しています。

ヒーター径 3mm超
6mm以下 6mm超
10mm以下 10mm超
18mm以下 18mm超
30mm以下

穴加工公差 +12μm
0μm +15μm
0μm +18μm
0μm +21μm
0μm

ヒーター径穴加工公差

3mm超
6mm以下 +12μm
0μm

6mm超
10mm以下 +15μm
0μm

10mm超
18mm以下 +18μm
0μm

18mm超
30mm以下 +21μm
0μm

(例)

ヒーター径 φ10mm(-0.02 ～ -0.08mm)
→ 9.92 ～ 9.98mm

穴径 φ10mm(+0.015 ～ 0mm)
→ 10 ～ 10.015mm

クリアランス 0.02 ～ 0.095mm
油脂の除去

加工穴内面のマシン油やグリースは完全に除去してください。ヒーターが発熱した際に残留油脂分が燃焼し、炭化して熱の不良導体となり、局部的な異常加熱が発生します。よって、熱伝導の効率やヒーターの寿命が極端に悪くなります。
温度センサーの位置

ヒーターの過加熱を防ぐため、できるだけヒーターに近い位置に設置することを推奨します。一般的にはヒーターと温度センサーの距離は5mm前後が適切です。
使用中のリード線部への屈曲動作は禁止

使用中のリード線部に屈曲動作を加えないでください。
リード線部の雰囲気温度

リード線部は180℃以下の雰囲気で使用してください。
水濡れ環境での使用

漏電や感電を防ぐため、蒸気や水がかかる環境、腐食性のある環境での使用は避けてください。ただし、モールドタイプや熱収縮チューブタイプを選ぶことで防水・防滴構造にすることも可能ですのでお気軽にご相談ください。
用途外使用は禁止

河合電器のヒーターは、お客様のご要望に合わせて個別に設計されていますので、納入仕様書や図面に記載されている用途以外での使用は避けてください。
定格電圧以外での使用は禁止

定格電圧以外では使用しないでください。
適切な使用温度の範囲

納入仕様書や図面に記載されている使用温度を超える温度での使用は避けてください。
ヒーター取り外し時の安全確保

火傷などの事故を防止するため、使用中のヒーターを取り外す場合は、まず電源を切り、ヒーターの温度が常温に下がっていることを確認してから行ってください。
後加工は禁止

製品に後加工を加えることは避けてください。予期せぬ不具合に繋がる恐れがあります。
高温多湿環境での保管

高温多湿環境で保管した場合、ヒーターの性能や寸法に影響を与える場合があります。

ヒーター径	3mm超 6mm以下	6mm超 10mm以下	10mm超 18mm以下	18mm超 30mm以下
穴加工公差	+12μm 0μm	+15μm 0μm	+18μm 0μm	+21μm 0μm

ヒーター径	穴加工公差
3mm超 6mm以下	+12μm 0μm
6mm超 10mm以下	+15μm 0μm
10mm超 18mm以下	+18μm 0μm
18mm超 30mm以下	+21μm 0μm

ヒーター径	φ10mm(-0.02 ～ -0.08mm) → 9.92 ～ 9.98mm
穴径	φ10mm(+0.015 ～ 0mm) → 10 ～ 10.015mm
クリアランス	0.02 ～ 0.095mm

よくあるご質問

QUESTION

現在使用している他社製のカートリッジヒーターは、長期保管後に絶縁性能が低下してしまいます。河合電器のカートリッジヒーターに切り替えることで絶縁性能の低下を改善できますか？

河合電器のカートリッジヒーターは長期保管にも耐えうる高い絶縁性能が強みです。高湿度雰囲気中でも絶縁の劣化は発生せず、梅雨時期であっても使用前の予備乾燥は不要です。（ただしヒーター表面温度MAX400℃などの条件はあります。）
洗浄時にヒーターに水がかかってしまう場合があります。どのようなタイプのカートリッジヒーターを選んだら良いですか？

端子部分にゴムモールドを施した防水構造の

モールド

モールド

口元にゴムモールドを施し、防水・防滴構造にします。

タイプ、または

熱収縮チューブ

熱収縮チューブ

モールド用の金型を必要としませんので、簡単に防滴構造になります。

タイプを使用されることをお勧めします。
金型挿入口部分からリード線をすぐに曲げたいのですが、対応は可能ですか？

リード線がヒーター内部より引き出してある

スウェッジドイン

スウェッジドイン

ヒーターの口元から直にリード線を曲げることができますので、スペースのない所への設置に適しています。

タイプの使用をお勧めします。電源部分の露出を防ぐので安全性も確保できます。
カートリッジヒーターを取り付けた金型が頻繁に移動するためリード線への負荷が心配です。断線を予防する方法はありますか？

リード線断線対策用の

Y金具

Y金具

屈曲の繰り返しの負荷を軽減します。

の使用をお勧めします。
被加熱物が回転する場合、どのように結線すればよいでしょうか？

スリップリングでの結線をお勧めします。
500℃以上の高温で金型を使用する予定ですが、絶縁性能が低下することはないですか？

河合電器のカートリッジヒーターは、高温域での使用を前提とした設計を行うことで、絶縁性能を最大限確保することができます。ただし条件によっては絶縁性能の限界もありますので、詳しくはお問い合わせください。
現在使用しているカートリッジヒーターのワット数だけを変更したいのですが、対応可能でしょうか？

可能です。河合電器ではお客様のご要望に応じてオーダーメイドで製作していますので、些細なことでもお気軽にご相談ください。
RoHS指令等、環境に対する規制が厳しくなってきていますが、河合電器のカートリッジヒーターは問題ありませんか？

河合電器のカートリッジヒーターはRoHS指令10物質（2011/65/EU）に対応していますのでご安心ください。
金型の温度ムラが目立つのですが、何か良い解決方法はありませんか？

均熱化は河合電器が得意とするところです。解決方法の一例として、ヒーター内で熱勾配をつけ、放熱が多い金型の端等の温度を上げることによって、温度のバラつきを減少させることができます。他にも河合電器のHSP（ヒート・シミュレーション・パッケージ）や、Peacott 熱流制御シートによるご提案も可能です。
最終製品ではUL規格の認証取得をする予定ですが、カートリッジヒーターという部品単位でUL規格の認証を取得しておくメリットはありますか？

カートリッジヒーターという部品単位でUL規格の認証を取得しておくメリットは大いにあります。理由は、最終製品のUL規格の認証取得のハードルが下がることに加え、審査に要するトータルコスト（費用・期間）を節約できるからです。以下のページにて詳しく説明していますのでぜひご覧ください。
▶UL規格認証オーダーメイド・ヒーター
ヒーターを取り付けたい実機の図面がなく、正確な寸法がわからないのですが、対応は可能ですか？

可能です。現物を見せていただくことができれば、実機の図面がなくても対応させていただきます。また、実機を計測に伺うサービスもございますので、お気軽にお申し付けください。
ヒーター以外に、温度センサーや温度調節器など、周辺機器の導入も検討しているのですが、ご提案いただくことは可能ですか？

可能です。河合電器はヒーターの製造や販売だけでなく、さまざまな技術相談にお応えするサービスも提供しています。まずはお気軽にお問い合わせください。
製品の寿命はどれくらいですか？

使用方法や使用環境により異なるため、製品寿命を一概にお伝えすることは難しいです。製品寿命の評価試験も承っておりますので、ご希望の場合はご相談ください。
製品サンプルを頂くことはできますか？

河合電器のヒーターは全てオーダーメイドで製作していますので、製品サンプルのご用意はありません。どのような製品かをお見せすることは可能ですので、お気軽にお問い合わせください。
試作のコストを最小限にする方法はありますか？

河合電器のHSP（ヒート・シミュレーション・パッケージ）をお勧めします。手計算では求められない複雑な熱移動もコンピューター上で忠実にシミュレートし可視化することができますので、製品開発において従来必要とされてきた「試作を繰り返す」という工程を最小限にすることができます。
どんなヒーターを導入すればよいかわからないため、ヒーターの選定から相談することはできますか？

可能です。ヒーターと一口に申しましても、その種類は膨大です。最適なヒーターを選定するには、高度な専門知識と豊富な経験値が必要ですので、ぜひお申し付けください。被加熱物と大きさがわかれば、河合電器が熱量を計算し、ヒーターと装置周辺の仕様をトータルでご提案させていただきます。
他社製ヒーターの修理を依頼することはできますか？

他社製ヒーターの修理は承っておりません。メーカーによって設計方法や製造方法が異なるため、修理によって本来の性能が損なわれる恐れがあるためです。ただし、河合電器では第三者機関として他社製ヒーターの不具合原因を解析し、改善提案を行う「ヒータードクター」というサービスを提供しています。詳しくはお問い合わせください。
▶【解決事例】海外製シーズヒーターに発生した錆の原因分析
 ▶【解決事例】海外製ヒーターの不具合を解決したい
ヒーターを購入するかどうかは決まっていないのですが、熱に関することで技術的なアドバイスを頂くことはできますか？

可能です。内容によっては有償によりお受けすることになりますが、河合電器では「熱技術に関するコンサルティング」という総合的な技術支援サービスを提供していますので、たとえヒーターの購入を前提としていなくても、お気軽にご相談ください。
1点からでも購入できますか？

河合電器は少量多品種の製作を得意としています。1点からでも喜んで承りますので、お気軽にご相談ください。
1点あたりの価格はいくらぐらいですか？

河合電器のヒーターは全てオーダーメイドで製作していますので、仕様によって価格帯が大きく異なります。概算のお見積りをご提示することは可能ですので、お気軽にお問い合わせください。
標準品として在庫を持っている製品はありますか？

河合電器のヒーターは完全受注生産のため在庫はありません。しかし、標準仕様の一部を変更する程度のカスタムであれば、比較的短納期でお届けすることも可能です。ご検討中の仕様や製作可否などお気軽にご相談ください。
ヒーターを購入する際、河合電器との直接取引は可能ですか？販売代理店等はありますか？

特定の販売代理店は設けておらず、直接のお取り引きが可能です。互いに共通の商社様がある場合はそちらを介してお取り引きさせていただきます。
納期はどれくらいですか？

製作するヒーターの仕様や数量等によって異なりますので、詳しくはお問い合わせください。