(57)【要約】【課題】曲げ加工が施される態様において、外気からの湿気を有効に防止し、しかも、製造工程の簡略化及びコストの低減を可能としたシーズヒータ及びこれを用いた加熱器を提供する。【解決手段】ヒータ外筒１内に発熱コイル２を配設すると共に、この発熱コイル２の両端にはヒータ外筒１端部から引き出される端子体３を接続し、ヒータ外筒１内に絶縁粉末４を充填した後にヒータ外筒１を減径加工し、更に、曲げ加工してなるシーズヒータ５において、前記ヒータ外筒１を所定のステンレス鋼で成形する。また、このシーズヒータ５を組み込んだ加熱器をも対象とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ外筒内に発熱コイルを配設すると共に、この発熱コイルの両端にはヒータ外筒端部から引き出される端子体を接続し、ヒータ外筒内に絶縁粉末を充填した後にヒータ外筒を減径加工し、更に、曲げ加工してなるシーズヒータにおいて、
前記ヒータ外筒は、Ｃ含有量が０．０６ｗｔ％以下、Ｓｉ含有量が１．００ｗｔ％以下、Ｍｎ含有量が２．００ｗｔ％以下、Ｐ含有量が０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ含有量が０．０３０ｗｔ％以下、Ｎｉ含有量が１１．５０〜１３．５０ｗｔ％以下、Ｃｒ含有量が１５．５０〜１９．００ｗｔ％以下、Ｃｕ含有量が３．００〜４．００ｗｔ％以下であるステンレス鋼で成形されていることを特徴とするシーズヒータ。
【請求項２】
ヒータ外筒内に発熱コイルを配設すると共に、この発熱コイルの両端にはヒータ外筒端部から引き出される端子体を接続し、ヒータ外筒内に絶縁粉末を充填した後にヒータ外筒を減径加工し、更に、曲げ加工してなるシーズヒータにおいて、
前記ヒータ外筒は、Ｃ含有量が０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ含有量が１．７０ｗｔ％以下、Ｍｎ含有量が３．００ｗｔ％以下、Ｐ含有量が０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ含有量が０．０３０ｗｔ％以下、Ｎｉ含有量が６．００〜９．００ｗｔ％以下、Ｃｒ含有量が１５．００〜１８．００ｗｔ％以下、Ｃｕ含有量が１．００〜３．００ｗｔ％以下であるステンレス鋼で成形されていることを特徴とするシーズヒータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のシーズヒータを備えたことを特徴とする加熱器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気温水器等の各種加熱器に用いられるシーズヒータに係り、特に、曲げ加工が施される態様のシーズヒータ及びこれを用いた加熱器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気温水器等においては、貯蔵タンク内にシーズヒータを配設し、このシーズヒータにて貯蔵タンク内に貯蔵される水を加熱するようにしたものが知られている。
また、このような態様においては、例えば所望の形状に曲げ加工を施したシーズヒータが使用される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２６７６４１号公報（特許請求の範囲の欄，実施例の欄，図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の曲げ加工を施されるシーズヒータにあっては、ヒータ外筒内に絶縁粉末を充填した後、ヒータ外筒を減径加工し、更に、焼鈍処理によりヒータ外筒を軟化させた後に曲げ加工を施すようにしている。
従って、例えば高絶縁性という観点から、絶縁粉末としてシリコーン樹脂が混合された酸化マグネシアを採用する場合には、高温（例えば１０５０℃程度）での焼鈍処理時にシリコーン樹脂が分解されて劣化し、シリコーン樹脂の有する撥水性が損なわれるという不都合が生じる。
そこで、このシリコーン樹脂の劣化に伴って生じる絶縁粉末への外気による湿気を防止するためには、ガラス封口を行わなければならず、コスト高となる。
【０００５】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、曲げ加工が施される態様において、外気からの湿気を有効に防止し、しかも、製造工程の簡略化及びコストの低減を可能としたシーズヒータ及びこれを用いた加熱器を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、ヒータ外筒１内に発熱コイル２を配設すると共に、この発熱コイル２の両端にはヒータ外筒１端部から引き出される端子体３を接続し、ヒータ外筒１内に絶縁粉末４を充填した後にヒータ外筒１を減径加工し、更に、曲げ加工してなるシーズヒータ５において、前記ヒータ外筒１は、Ｃ含有量が０．０６ｗｔ％以下、Ｓｉ含有量が１．００ｗｔ％以下、Ｍｎ含有量が２．００ｗｔ％以下、Ｐ含有量が０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ含有量が０．０３０ｗｔ％以下、Ｎｉ含有量が１１．５０〜１３．５０ｗｔ％以下、Ｃｒ含有量が１５．５０〜１９．００ｗｔ％以下、Ｃｕ含有量が３．００〜４．００ｗｔ％以下であるステンレス鋼で成形されていることを特徴とするものである。
【０００７】
このような技術的手段において、本件のシーズヒータ５は、ヒータ外筒１を減径加工（減径加工部を１ａとする）及び曲げ加工（曲げ加工部を１ｂとする）したものを前提とするが、ヒータ外筒１は、発熱コイル３を内蔵し、曲線部を有するものであれば、その形状や断面形状等は適宜選定して差し支えない。
尚、ヒータ外筒１の少なくとも一端には絶縁粉末４を充填するための開口が確保されるため、当該開口は絶縁粉末４を充填した後工程において、封止体６にて封口される。
ここで、封止体６としては、例えば絶縁ゴム＋絶縁パッキンが挙げられる。
【０００８】
また、発熱コイル２の形状は、ヒータ外筒１が曲げ加工部１ｂを有することから、曲線部を有することが好ましく、端子体３はヒータ外筒１の両端から引き出される態様、あるいは、一端から引き出される態様のいずれでもよい。
更に、端子体３としては、通常棒状ものが使用されるが、端子電極として機能するものであればどのような形態でも差し支えない。
【０００９】
また、絶縁粉末４は発熱コイル２を絶縁被膜すると共に、ヒータ外筒１への熱伝導材として機能するものであるから、酸化マグネシア等の熱伝導率の高い材料が好ましく、特に、高絶縁性を得るためには、酸化マグネシアにシリコーン樹脂を混合させることが好ましい。
ここで、シリコーン樹脂は、熱処理（例えば２５０℃）が施されると溶融し、酸化マグネシア表面に被膜を作る。このため、酸化マグネシアの外気からの吸湿がシリコーン樹脂の被膜により防止され、高絶縁性の確保を実現することができる。
更に、この絶縁粉末４は、ヒータ外筒１を減径加工することにより充填密度が高められ、発熱コイル２とヒータ外筒１との間の熱伝導性を向上させることができる。
【００１０】
このような技術的手段において、ヒータ外筒１は、Ｃ含有量が０．０６ｗｔ％以下、Ｓｉ含有量が１．００ｗｔ％以下、Ｍｎ含有量が２．００ｗｔ％以下、Ｐ含有量が０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ含有量が０．０３０ｗｔ％以下、Ｎｉ含有量が１１．５０〜１３．５０ｗｔ％以下、Ｃｒ含有量が１５．５０〜１９．００ｗｔ％以下、Ｃｕ含有量が３．００〜４．００ｗｔ％以下であるステンレス鋼で成形されていることが好ましい。
ここで、このような化学成分を有する材料は、クロムをやや少なくし、ニッケルを多くしたオーステナイト系ステンレス鋼であり、加工硬化が小さく非磁性であるため、深絞り、ヘディング、冷間打ちに適している。
従って、この種のステンレス鋼でヒータ外筒１を成形すれば、焼鈍処理が不要となり、シリコーン樹脂の劣化を防止することができるため、撥水性を保持することができる。また、シリコーン樹脂による被膜が絶縁粉末４への外気による湿気を防止するため、ガラス封口も不要となり、コストの低下を実現することができる。
また、ステンレス鋼は耐食性を有し、高温下（例えば４００℃以上）でも使用可能であるため、ヒータ外筒１を成形するものとして好ましい材料である。
【００１１】
また、ヒータ外筒１の別の態様としては、Ｃ含有量が０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ含有量が１．７０ｗｔ％以下、Ｍｎ含有量が３．００ｗｔ％以下、Ｐ含有量が０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ含有量が０．０３０ｗｔ％以下、Ｎｉ含有量が６．００〜９．００ｗｔ％以下、Ｃｒ含有量が１５．００〜１８．００ｗｔ％以下、Ｃｕ含有量が１．００〜３．００ｗｔ％以下であるステンレス鋼で成形されていることが好ましい。
ここで、このような化学成分を有する材料は、オーステナイト系ステンレス鋼であり、円筒や角筒等の深絞り性が大幅に向上され、張出成形や複雑な成形性に優れ、また、時期割れ感受性にも著しく改善した材料で超深絞り用に適している。
従って、この種のステンレス鋼でヒータ外筒１を成形することによっても、焼鈍処理及びガラス封口処理が不要となる点で好ましい。
【００１２】
更に、本発明はシーズヒータ５に限られず、上述したシーズヒータ５が組み込まれた加熱器をも対象とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
◎実施の形態
図２（ａ）は、本発明が適用されたシーズヒータが組み込まれた電気温水器の実施の形態を示す。
同図において、電気温水器１０は、貯蔵タンク１１をタンク支持脚１２にて支持し、この貯蔵タンク１１上部には給湯管１１ａを接続すると共に、その下部には吸水管１１ｂを接続し、更に、貯蔵タンク１１内にはシーズヒータ２０を配設すると共に、貯蔵タンク１１の外壁にブラケット１３を介してシーズヒータ２０を固定し、貯蔵タンク１１内に内蔵された水を加熱するようにしたものである。
尚、符号１４は貯蔵タンク１１を保温するために貯蔵タンク１１の周囲を覆う保温材である。
【００１４】
本実施の形態において、シーズヒータ２０は、図２（ｂ）に示すように（図２（ａ）中、矢印Ｂ方向断面に相当）、例えば金属パイプ２１内に、両端に端子棒２３が接続された発熱コイル２２を挿入すると共に、この金属パイプ２１の両端から前記端子棒２３を外部に露呈させる一方、前記金属パイプ２１内には絶縁粉末２４を充填した後、金属パイプ２１に減径加工を施して減径加工部２１ａを形成し、更に、曲げ加工を施して曲げ加工部２１ｂを形成したものであり、湾曲形状であって段差を有する。
また、金属パイプ２１の両端開口を所定の封口処理２５（例えばシリコーンゴム２５ａ＋絶縁パッキン２５ｂ）にて閉塞するようになっている。
【００１５】
また、本実施の形態において、金属パイプ２１としては、耐食性及び冷間加工性のよいステンレス鋼、具体的には、Ｃ含有量が０．０６ｗｔ％以下、Ｓｉ含有量が１．００ｗｔ％以下、Ｍｎ含有量が２．００ｗｔ％以下、Ｐ含有量が０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ含有量が０．０３０ｗｔ％以下、Ｎｉ含有量が１１．５０〜１３．５０ｗｔ％以下、Ｃｒ含有量が１５．５０〜１９．００ｗｔ％以下、Ｃｕ含有量が３．００〜４．００ｗｔ％以下であるオーステナイト系ステンレス鋼を使用した。
【００１６】
また、発熱コイル２２としては、通常金属パイプ２１の軸心に沿って配設されているが、これに限られるものではなく、任意に配設して差し支えない。
更に、絶縁粉末２４としては、熱伝導性のよい材料が好ましく、例えば酸化マグネシア等が使用されるが、本例では高絶縁性を確保すべく、酸化マグネシアにシリコーン樹脂を混合したものを使用している。
【００１７】
次に、本実施の形態に係るシーズヒータの製造工程例を図２（ｂ）及び図３（ａ）に基づいて説明する。
シーズヒータ２０を製造する場合には、先ず図２（ｂ）に示すように、発熱コイル２２の両端に端子棒２３を接続すると共に、これらを一体として金属パイプ２１内に挿入配置する。
そして、金属パイプ２１内に絶縁粉末２４を充填すると共に、金属パイプ２１の両端には、端子棒２３を外部に露呈させた状態で仮封口処理（例えば絶縁ゴム）を施す。
この状態において、図３（ａ）に示すように、金属パイプ２１に圧延（減径加工）を施すことで、減径加工部２１ａを形成し、また、曲げ加工を施すことで、曲げ加工部２１ｂを形成する。
【００１８】
更に、金属パイプ２１に熱処理（例えば２５０℃程度）を施す。
このとき、本例で使用される絶縁粉末（酸化マグネシアにシリコーン樹脂を混合したもの）２４内のシリコーン樹脂が溶融し、酸化マグネシア表面に被膜が作られ、このシリコーン樹脂による被膜が、外気の湿気から酸化マグネシアが吸湿することを防止する。
その後、金属パイプ２１両端の仮封口処理（本例では絶縁ゴム）を取り除き、図２（ｂ）に示すように、シリコーンゴム２５ａにて封止した後、絶縁パッキン２５ｂにより閉塞する。
【００１９】
また、比較の形態として、従来における曲げ加工を施したシーズヒータの製造工程を図３（ｂ）及び図４に基づいて説明する。
従来におけるシーズヒータ５０は、図４に示すように、発熱コイル５２の両端に端子棒５３を接続し、これらを一体として金属パイプ５１内に挿入配置する。
そして、金属パイプ５１内に絶縁粉末５４を充填すると共に、金属パイプ５１の両端には、端子棒５３を外部に露呈させた状態で仮封口処理（例えば絶縁ゴム）を施す。
この状態において、図３（ｂ）に示すように、金属パイプ５１に圧延（減径加工）を施すことで、減径加工部５１ａ（図４参照）を形成する。
次に、曲げ加工に先立って、金属パイプ５１に焼鈍処理（例えば１０５０℃程度）を施し、金属パイプ５１を軟化させた後に曲げ加工を施すことで、図４に示すように、曲げ加工部５１ｂを形成する。
【００２０】
更に、曲げ加工が施された金属パイプ５１の両端の仮封口処理（絶縁ゴム）を取り除き、金属パイプ５１内の絶縁粉末５４を乾燥させ、ガラス封口（ガラス５５による封止）を施す。
そして、シリコーンゴム５６にて封止し、絶縁パッキン５７により閉塞する。
【００２１】
このように、比較の形態では、金属パイプ５１に曲げ加工を施すためには、事前に１０５０℃程度の高温で焼鈍処理を行うことが必要となるが、その際、絶縁粉末５４に含まれるシリコーン樹脂が劣化し、撥水性が失われる。
このため、外気からの湿気を確実に防止するためには、金属パイプ５１端部の封口処理として、ガラス封口が必要となるが、ガラス封口を採用したのでは、コスト高を招くこととなる。
これに対して、本実施の形態では、金属パイプ２１として、冷間加工性のよいステンレス鋼を使用したため、曲げ加工に先立つ焼鈍処理が不要となり、シリコーン樹脂の劣化による撥水性の消失を回避することができる。
また、撥水性を維持することができることから、金属パイプ２１の封口処理として、ガラス封口を採用することが不要となり、コストの低下を実現することができる。
尚、他の比較の形態として、ヒータ外筒に銅、アルミニウムを用いた態様にあっては、曲げ加工に当たり、高温での焼鈍処理は必要ないが、耐食性の点で本実施の形態のステンレス鋼に比べ劣る。
【００２２】
また、本実施の形態では、金属パイプ２１として、オーステナイト系ステンレス鋼を採用したが、加工硬化の小さい材料として、例えばＣ含有量が０．０８ｗｔ％以下、Ｓｉ含有量が１．７０ｗｔ％以下、Ｍｎ含有量が３．００ｗｔ％以下、Ｐ含有量が０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ含有量が０．０３０ｗｔ％以下、Ｎｉ含有量が６．００〜９．００ｗｔ％以下、Ｃｒ含有量が１５．００〜１８．００ｗｔ％以下、Ｃｕ含有量が１．００〜３．００ｗｔ％以下であるオーステナイト系ステンレス鋼を選択してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係るシーズヒータによれば、ヒータ外筒を加工硬化の小さいステンレス鋼で成形し、焼鈍処理を行わずに曲げ加工を施すことを可能としたので、外気による湿気を有効に防止し、しかも、製造工程の簡略化及びコストの低減を可能としたシーズヒータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシーズヒータの概要を示す説明図である。
【図２】（ａ）は実施の形態に係るシーズヒータを組み込んだ電気温水器を示す説明図、（ｂ）はそのシーズヒータの詳細を示す説明図である。
【図３】（ａ）は実施の形態に係るシーズヒータの製造工程例を示す説明図、（ｂ）は比較の形態に係るシーズヒータの製造工程例を示す説明図である。
【図４】比較の形態に係るシーズヒータを示す説明図である。
【符号の説明】
１…ヒータ外筒：所定のステンレス鋼製，１ａ…減径加工部，１ｂ…曲げ加工部，２…発熱コイル，３…端子体，４…絶縁粉末，５…シーズヒータ，６…封止体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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