赤外線ヒーターがショートするのを防ぐために：リード線の封止に関する真実
もし、湿気の多い環境で赤外線ヒーターを使用しているなら、おそらくこんな悪夢のような状況を経験したことがあるでしょう。水が内部に入り、部品が過熱し、結果としてヒーターが使えなくなってしまいます。
多くの人は、外装のIPX5等級にこだわります。それも理解できます。しかし実際には、問題の発生源は外装ではありません。本当の危険は、リード線が接続されている部分です。そこが水分が入り込み、高温にさらされて短絡が起こり、結果としてハードウェアが壊れてしまう「弱点」なのです。
なぜ通常の封止方法では不十分なのか
多くのヒーターには、シリコンやゴム製のグロメットが使われています。理論上は問題ないように思えますが、実際には問題を引き起こす原因になります。
ヒーターが作動すると、非常に高い温度になり、その後冷却されます。この繰り返しによって、材料は膨張したり収縮したりします。最終的には、微細な隙間ができてしまいます。その隙間はほんの少しの水しか通らない程度ですが、それだけで十分に短絡が起こり得ます。
高温の下で水分が銅製のリード線に触れると、酸化が急速に進みます。接続部分が壊れてしまい、さらに絶縁体も燃えてしまいます。そうなると、ヒーターは使えなくなってしまいます。
私たちが採用している解決策
私たちは、単一のガスケットに頼るのではなく、複数段階の封止方法を採用しています。フルオロシリコン製の封止材と高耐熱性のエポキシ樹脂を組み合わせています。なぜかというと、これらの材料は200℃以上の高温でも収縮したり割れたりしないからです。また、ポッティング剤を使用して、接続部分を完全に覆います。
空気の隙間がなく、結露が発生する余地もありません。つまり、完全に密封されているのです。
正直なトレードオフ
一言言っておきたいのですが、このような封止方法を使うと、ヒーターは永久的な機器になってしまいます。何か問題が発生した場合、現場で単にワイヤーを交換することはできません。リード線が切断された場合は、ヒーター全体を交換しなければなりません。
これは選択肢の問題です。現場での修理可能性を諦めて、洗浄される環境でもショートしないシステムを手に入れるわけです。
最後に、ワイヤーハーネスも、封止材と同じ耐熱性を持っていることを確認してください。完璧に密封されていても、ワイヤーが溶けてしまっては意味がありません。