(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末に電気的接続具を有し、凍結防止ヒータに対する給電を温度変化によりオン・オフ制御する感温スイッチを備え、前記電気的接続具の樹脂製外囲器に前記感温スイッチが樹脂モールドされて成り、前記感温スイッチは伝熱板を介して内蔵のバイメタルに伝熱するサーモスタットであって、前記伝熱板の面部が前記樹脂製外囲器の輪郭に露出して成る凍結防止装置の製造方法であって、前記電気的接続具の導電金具とコードの端末とを前記サーモスタットを介して予め電気的に接続した結線アセンブリと、前記樹脂製外囲器を象るべきキャビティ内の賦形面の一所に前記伝熱板の面部を位置決めして覆うための面部囲みを形成した金型とを用い、前記伝熱板の面部を前記面部囲みに嵌合した状態で前記結線アセンブリを前記キャビティにセットした後、前記金型を型締めして溶融樹脂材を前記キャビティに射出し、前記樹脂製外囲器を成形し、しかる後、脱型することを特徴とする凍結防止装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記面部囲みは、一方の金型半体側に形成した凹部であることを特徴とする凍結防止装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、前記面部囲みは、一方の金型半体に形成した囲繞隔壁部であることを特徴とする凍結防止装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道管等の凍結防止装置に関し、特に、水道管等に使用される凍結防止ヒータへの給電をオン・オフ制御するための感温スイッチを備えた凍結防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水道凍結防止技術には、図５（Ａ）に示すように、水道管に巻き付け又は添接して接触固定される発熱帯（電熱ヒータ）１と、差込み電源プラグ２ａを持ち発熱帯１に給電するための交流電源コード２と、このコード２の途中の防水接続プラグ２ｂで分岐接続された過熱防止及び節電のための感温スイッチ（サーモスタット又は感温リードスイッチなど）３を備えた水道凍結防止ヒータ１０が用いられている。発熱帯１はその端部にコード接続部１ａと端末封止部１ｂを有しており、端末封止部１ｂの貫通孔には発熱帯の掛止又は固定用の可撓性芯線入り樹脂被覆帯（いわゆるビニールタイ）１ｃが結び付けられている。発熱帯１は一般に図５（Ｂ）に示す断面二山形構造を有しており、等間隔で並行した一対の電熱線（電気抵抗線）Ｌ１，Ｌ２を軟質耐熱性の電気絶縁樹脂部Ｓで押出し成形法により連続被覆したものである。
【０００３】
図５に示す水道凍結防止ヒータ１０は、水道管自体の温度に直接感応するよう感温スイッチ３を水道管に接触固定するために、感温スイッチ３が防水接続プラグ２ｂから分岐コードを介して分岐したものとなっているが、これとは別に、図６に示すように、感温度スイッチを具備しない水道凍結防止ヒータ１０′と、このヒータ１０′に対する給電のオン・オフ制御と電源中継のための中継用節電コントローラ２０とを別体としたものが知られている。この中継用節電コントローラ２０は、ヒータ１０′の差込み電源プラグ２ａに接続する雌コネクタ２１と、屋外等のコンセントに差し込むべき差込み電源プラグ２２と、雌コネクタ２１と差込み電源プラグ２２とを接続する一対の中継線Ｍ１，Ｍ２と、一方の中継線Ｍ１の途中に直列接続されたサーモスタットＴＨとを有している。このサーモスタットＴＨは通常硬質樹脂製ケース２３内の基板上に実装されている。
【０００４】
水道凍結防止ヒータ１０′とは分離した中継用節電コントローラ２０を用いる理由は、水道管の凍結は外気温度の低下過程で生じるため、サーモスタットＴＨを直接水道管に接触させる必要はなく、外気温度の低下傾向に感応すれば良く、また外気温度が上昇するときには水道管接触の場合に比べいち早くサーモスタットＴＨがオフ状態となるので、不必要な発熱を防止できるからである。更に、特開平７−２３８５７８号公報に開示されているように、サーモスタットＴＨがオンしたとき通電されて発熱すると共にサーモスタットＴＨがオフしたとき通電が遮断されて発熱が停止する発熱素子（ダミー抵抗器）を樹脂製ケース２３に内蔵し、低温期間内での間欠発熱を行い節電効率を高めたり、水道凍結防止ヒータ１０′の断線や通電状態又はサーモスタットＴＨのオン・オフ故障を検知するための表示ランプ（発光ダイオード）を樹脂製ケース２３に内蔵し、水道凍結防止装置自体の異常を早期に発見できるようにすることができる。
【０００５】
ここで、感温スイッチとしてサーモスタットＴＨを用いるのは、十数アンペアの通電容量で、低出力から高出力までの水道凍結防止ヒータの接続が可能だからである。これに対し、感温リードスイッチは１アンペア程度の通電容量に過ぎず、低出力の水道凍結防止ヒータの接続に限られる。水道凍結防止に多用されているサーモスタットＴＨは、伝熱板を介して内蔵のバイメタルに伝熱する構造であって、通常、直径約１．５ｃｍ，厚さ約１ｃｍの円柱状である。この種のサーモスタットＴＨは、図７に示すように、樹脂製の有底円筒状ケース３１と、この内空３１ａに定置した固定接点３２と、固定接点に近接した可動接点３３を持つ可動接点板３４と、有底円筒状ケース３１の底裏面において固定接点３２に導通した第１の端子板３５と、有底円筒状ケース３１の底裏面において可動接点板３４に導通した第２の端子板３６と、有底円筒状ケース３１の開口を閉蓋して内空３１ａを封止する樹脂製の封止蓋３７と、封止蓋３７の凹状部に定置された円板状バイメタル３８と、封止蓋３７に冠着したアルミニウム製の伝熱板（カバー）３９と、封止蓋３７を貫通し、可動接点板３４と円板状バイメタル３８とに上下端が接触する伝動体３０とを有している。外気温度が低下すると、円板状バイメタル３８の凸状湾曲度が増すため、可動接点板３４の弾性力により伝動体３０が僅少押し上げられて、可動接点３３が固定接点３２に接触する。逆に、外気温度が上昇すると、逆に、円板状バイメタル３８の凸状湾曲度が減じて伝動体３０を押し下げるため、可動接点３３が固定接点３２から離反する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示す感温スイッチ付き水道凍結防止ヒータ１０にあっては、分岐コードの端末にある感温スイッチ３を水道管に接触固定する作業が面倒なばかりか、防水接続プラグ２ｂや分岐コードを必要としているため、図６に示す感温スイッチを不具備の水道凍結防止ヒータ１０′に比べ、製造コストが割高である。他方、図６に示す水道凍結防止装置では、別体の中継用節電コントローラ２０を追加せねばならず、やはり製造コスト高である。
【０００７】
【従来の技術】
そこで、本発明の課題は、上記問題点に鑑み、感熱スイッチを具備しながらも、部品点数の削減により大幅低コスト化とコンパクト化を実現できる凍結防止装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
まず、製造に係る凍結防止装置としては、感熱スイッチを凍結防止装置のプラグ又はコネクタ等の電気的接続具の樹脂製外囲器内に樹脂モールド（インサート成形）したものである。電気的接続具の樹脂製外囲器としては凍結防止ヒータの差込み電源プラフでも良いし、また中継節電コントローラの雌子コネクタや差込み電源プラグでも構わない。感熱スイッチをモールドする電気的接続具の樹脂製外囲器がスイッチケースを兼用しているため、専用ケース等が不要となるばかりか、接続コードの本数が削減できるため、部品点数の削減とアセンブリ作業の省力化を実現でき、感熱スイッチを具備しながらも、凍結防止装置の大幅低コスト化とコンパクト化を実現できる。なお、樹脂製外囲器内に感熱スイッチの外に、前述した小形のダミー抵抗器や通電チェック用の発光ダイオードも一緒に樹脂モールドしても差し支えない。
【０００９】
そして、凍結防止装置は、端末に電気的接続具を有し、凍結防止ヒータに対する給電を温度変化によりオン・オフ制御する感温スイッチを備え、上記電気的接続具の樹脂製外囲器に上記感温スイッチが樹脂モールドされて成る。
【００１０】
しかしながら、感温スイッチが伝熱板を介して内蔵のバイメタルに伝熱するサーモスタットである場合、一般に図７に示すように、封止蓋３７と伝熱板３９との間に伝動３０の変位を許容する隙間を有する構造となっているものであるから、サーモスタットをインサート成形する際、キャビティに射出された溶融樹脂材の射出圧（樹脂圧）で薄板状の伝熱板３９が凹み、バイメタルが初期変形し、固定接点と可動接点とのギャップを規定以上に引き離してしまい、サーモスタットの初期オフ故障を惹き起こし、実用化が無理である。サーモスタットの伝熱板はアルミニウム製薄板状で強度確保のためリブ溝が形成されているものであるが、伝熱板として厚い焼入れ鋼板の特注品を用いる方法も考えられる。ところが、コストの大幅増加を招くことは勿論、射出圧（成形圧）は相当の高圧（数十Ｋｇ／平方センチメートル）で、しかも、伝熱板の面部中心の弾性変形が最大であることから、伝熱板の板厚を数ミリ（５ミリ）以上にしなければ到底強度が持たない。斯かる場合、サーモスタット自体の厚みが増すため、通常サイズのプラグ外形内にサーモスタットが収まりきらず、外観体裁の悪さは勿論のこと、差込み口が２連又は３連の屋外コンセントでは複数個の電源プラグを正しく差し込むことが難しくなる。
【００１１】
そこで、感温スイッチが伝熱板を介して内蔵のバイメタルに伝熱するサーモスタットである場合、その伝熱板の面部が樹脂製外囲器の輪郭に露出して成る。インサート成形の際、金型キャビティの賦形面の一所にサーモスタットの伝熱板の面部を押し当てた状態にセットしておくことが可能であるため、樹脂圧の伝熱板の面部への印圧が遮蔽されるので、面部の変形を防止できる。このため、従前サイズのプラグ外形に収めることができ、実用化できる。また、伝熱板の面部を過度に輪郭面から突出させる必要がないことから、プラグ等の樹脂製外囲器のサイズが大型化せずに済む。更に、伝熱板の面部が外囲器の輪郭に露出しているため、外気温度の伝熱特性にも優れており、オン・オフ応答性の向上により、オン温度を下げることができるため、節電効果を高めることができる。なお、露出した面部には樹脂コーティングの成膜、塗装、又は型番シールの貼付などを施し、隠蔽・保護を図っても良い。
【００１２】
このようなサーモスタットを備える凍結防止装置の製造方法としては、電気的接続具の導電金具とコードの端末とをサーモスタットを介して予め電気的に接続した結線アセンブリと、樹脂製外囲器を象るべきキャビティ内の賦形面の一所に伝熱板の面部を位置決めして覆うための面部囲みを形成した金型とを用い、伝熱板の面部を面部囲みに嵌合した状態で結線アセンブリをキャビティにセットした後、金型を型締めして溶融樹脂材をキャビティに射出し、樹脂製外囲器を成形し、しかる後、脱型することを特徴とする。樹脂圧の伝熱板への印圧が面部囲みによって遮蔽されるので、伝熱板の面部の変形を防止でき、上記の効果を発揮することができる。なお、樹脂製外囲器内にサーモスタットの外、前述した小形のダミー抵抗器や通電チェック用の発光ダイオードも一緒に樹脂モールドする場合は、小形のダミー抵抗器や発光ダイオードも結線アセンブリとして予め相互接続しておく必要がある。
【００１３】
面部囲みとしては、一方の金型半体側に形成した凹部であっても良いし、一方の金型半体に形成した囲繞隔壁部であっても構わない。囲繞隔壁内の底面は賦形面と面一にしても差し支えないため、伝熱板の面部が外囲器輪郭面から突出しないので、通常のプラフ外形と何ら変わりがない。囲繞隔壁部の場合、イジェクト後の樹脂外囲器には露出した面部の周りに囲繞溝が形成されていることになるが、寸法に余裕があれば、この溝を嵌合溝として用い、伝熱性の保護キャップなどを冠着しても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１（Ａ）は本発明の実施形態に係る水道凍結防止装置の差込み電源プラグを示す平面図、図１（Ｂ）は同差込み電源プラグを示す側面図である。
【００１５】
本例の水道凍結防止装置は、図５に示す水道凍結防止ヒータ１０と同様な機能を果たすサーモスタット付き水道凍結防止ヒータ又は図６に示す中継用節電コントローラ２０と同様な機能を果たすサーモスタット付き中継コードであって、その端末に屋外等のコンセントに接続すべき差込み電源プラグ２２（２ａ）を有している。この差込み電源プラグ２２の樹脂製外囲器（軟質塩化ビニール樹脂パッケージ）４０にはサーモスタットＴＨが樹脂モールド（インサート成形）されている。このサーモスタットＴＨの具備する伝熱板（カバー）３９の面部３９ａは樹脂製外囲器４０の片面輪郭に露出している。面部３９ａの突出量は１ｍｍ以内に収めることができるが、約３ｍｍ以内であれば構わない。サーモスタットＴＨを樹脂モールドする電源プラグ２２の樹脂外囲器４０がスイッチケースを兼用しているばかりか、結線コードの本数が削減できるため、部品点数の削減とアセンブリ作業の省力化を実現でき、水道凍結防止装置の大幅低コスト化とコンパクト化を実現できる。なお、４５、４６は樹脂製外囲器４０から突き出た導電金具であり、４７は接続コードである。
【００１６】
このようなサーモスタットＴＨが樹脂製外囲器４０にインサート成形された差込み電源プラグを備えた水道凍結防止装置を製造する場合は、図２に示す金型が用いられる。図２（Ａ）は同差込み電源プラグの樹脂製外囲器の成形の際に使用する金型のうち上金型を示す底面図、図２（Ｂ）はその上金型の縦断面図、図２（Ｃ）は同差込み電源プラグの樹脂外囲器の成形の際に使用する金型のうち下金型を示す縦断面図、図２（Ｄ）はその下金型を示す平面図である。
【００１７】
上金型５０と下金型６０とは、それぞれ成形品となる樹脂製外囲器４０の厚み半分を分割線として象る金型半体であって、上金型は、樹脂製外囲器４０の上面側半分に対応する雌形賦形面５１と、導電金具４５，４６の突出部分が嵌る金具受け溝４５ａ，４６ａと、接続コード４７の付け根部分が嵌るコード受け溝４７ａと、ゲート５０ａと、雌形賦形面５１の略中央に伝熱板３９の面部３９ａを位置決めして覆うための円形凹部（面部囲み）５２とを有している。この円形凹部５２の深さは３ｍｍ以下で良い。また、下金型６０は、樹脂製外囲器４０の下面側半分に対応する雌形賦形面６１と、導電金具４５，４６の突出部分が嵌る金具受け溝４５ｂ，４６ｂと、接続コード４７の付け根部分が嵌るコード受け溝４７ｂと、ゲート５０ｂとを有している。上金型５０と下金型６０との相違点は、上金型５０には円形凹部５２が形成されているところにある。なお、下金型６０に円形凹部５２を形成しても差し支えない。
【００１８】
また、インサート成形に先立って、予め、インサート品として図３（Ａ）に示す結線アセンブリ７０を作製しておく。この結線アセンブリ７０は、差込み電源プラグ２２（２ａ）の一方の導電金具４５に接続コード４７の外皮から剥き出した一方のリード線Ｗ１の芯線を加締めると共に、他方の導電金具４６に短絡線Ｈの一端を加締めてその他端をサーモスタットＴＨの第１の端子板３５に半田付けし、サーモスタットＴＨの第２の端子板３６に接続コード４７の外皮から剥き出した他方のリード線Ｗ２の芯線を半田付けしたものである。
【００１９】
次に、図３（Ｂ）示す如く、上金型５０の金具受け溝４５ａ，４６ａ、円形凹部５２、及びコード受け溝４７ａに、それぞれ導電金具４５，４６、サーモスタットＴＨの伝熱板３９の面部３９ａ、及び接続コード４７の端末を位置決めセットした後、図３（Ｃ）に示す如く、上金型５０を下金型６０に型合せして型締める。
【００２０】
そして、金型キャビティ７０内にゲート５０ａ，５０ｂを介して溶融樹脂（軟質塩化ビニール樹脂）を射出し、図３（Ｄ）に示す如く、インサート成形を行い、脱型し、成形品をイジェクトする。樹脂射出時には円形凹部５２が伝熱板３９の面部３９ａに密着しているため、樹脂圧の面部３９ａへの印圧が遮蔽されるので，面部３９ａの変形を防止できる、成形時にインサート品たるサーモスタットＴＨの初期オフ故障を防止できる。また、伝熱板３９の面部３９ａを過度に輪郭面から突出させる必要がないから、樹脂外囲器４０のサイズが大型化せずに済む。
【００２１】
図４は差込み電源プラグの成形の際に使用する別の金型を示す縦断面図である。この上金型５０には、円形凹部５２の代わりに、伝熱板３９の上部が嵌る囲繞隔壁５２′形成されている。斯かる場合でも、樹脂射出時には囲繞隔壁５２′が伝熱板３９の面部３９ａに密着しているため、樹脂圧の面部３９ａへの印圧が遮蔽されるので、面部３９ａの変形を防止できる。囲繞隔壁５２′内の底面は賦形面と面一であるため、図１に示す面部３９ａとは異なり、外囲器輪郭面から突出しないので、通常のプラフ外形と何ら変わりがない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は次の効果を奏する。
【００２５】
本発明に係る凍結防止装置の製造方法は、電気的接続具の導電金具とコードの端末とをサーモスタットを介して予め電気的に接続した結線アセンブリと、樹脂製外囲器を象るべきキャビティ内の賦形面の一所に前記伝熱板の面部を位置決めして覆うための面部囲みを形成した金型とを用い、伝熱板の面部を面部囲みに嵌合した状態で結線アセンブリをキャビティにセットした後、金型を型締めして溶融樹脂材をキャビティに射出し、樹脂製外囲器を成形し、しかる後、脱型することを特徴としている。樹脂圧の伝熱板の面部への印圧が面部囲みによって遮蔽されるので、伝熱板の面部の変形を防止でき、通常サイズのプラグ外形に収めることができ、実用化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態に係る水道凍結防止装置の差込み電源プラグを示す平面図、（Ｂ）は同差込み電源プラグを示す側面図である。
【図２】（Ａ）は同差込み電源プラグの樹脂製外囲器の成形の際に使用する金型のうち上金型を示す底面図、（Ｂ）はその上金型の縦断面図、（Ｃ）は同差込み電源プラグの樹脂製外囲器の成形の際に使用する金型のうち下金型を示す縦断面図、（Ｄ）はその下金型を示す平面図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｄ）は同差込み電源プラグの成形法の各工程をそれぞれ示す工程説明図である。
【図４】同水道凍結防止装置の他の形態に係る差込み電源プラグの成形の際に使用する別の金型を示す縦断面図である。
【図５】（Ａ）は従来の感熱スイッチ付き水道凍結防止ヒータを示す平面図、（Ｂ）はその（Ａ）中のｂ−ｂ線で切断した状態を示す断面図である。
【図６】従来の感熱スイッチのない水道凍結防止ヒータと中継用節電コントローラとを組み合わせた凍結防止装置を示す概略図である。
【図７】伝熱板を介して内蔵のバイメタルに伝熱するサーモスタットの構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…発熱帯（電熱ヒータ）
１ａ…コード接続部
１ｂ…端末封止部
１ｃ…可撓性芯線入り樹脂被覆帯
２…交流電源コード
２ａ，２２…差込み電源プラフ
２ｂ…防水接続プラグ
３…感熱スイッチ
Ｌ１，Ｌ２…電熱線（電気抵抗線）
Ｓ…電気絶縁樹脂部
１０，１０′…水道凍結防止ヒータ
２１…雌コネクタ
２３…樹脂製ケース
Ｍ１，Ｍ２…中継線
ＴＨ…サーモスタット
３０…伝動体
３１…樹脂製の有底円筒状ケース
３１ａ…内空
３２…固定接点
３３…可動接点
３４…可動接点板
３５…端子板
３６…第２の端子板
３７…樹脂製の封止蓋
３８…円板状バイメタル
３９…アルミニウム製の伝熱板（カバー）
３９ａ…面部
４０…樹脂製外囲器（樹脂パッケージ）
４５，４６…導電金具
４５ａ，４６ａ、４５ｂ，４６ｂ…金具受け溝
４７…接続コード
４７ａ，４７ｂ…コード受け溝
５０…上金型
５０ａ，５０ｂ…ゲート
５１，６１…雌形賦形面
５２…円形凹部（面部囲み）
５２′…囲繞隔壁部（面部囲み）
６０…下金型
７０…結線アセンブリ
Ｗ１，Ｗ２…リード線
Ｈ…短絡線
【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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【図７】
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