(57)【要約】【課題】本発明は、温度ヒューズの組付けが容易で、温度ヒューズの劣化が抑えられるポンプ凍結防止用カートリッジヒータを提供する。【解決手段】本発明のポンプ凍結防止用カートリッジヒータは、温度ヒューズ２４を、カートリッジヒータ１１がポンプ１に装着されたとき、ポンプ外の外気中に配置される、ヒータ部１４内部よりも設置自由度が高く、無用な温度上昇が抑えられるケーブル２０部分に設けた。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ内部に配置可能な通電式のヒータ部と、前記ヒータ部が異常発熱したとき前記ヒータ部の電路を遮断する温度ヒューズとを有して構成された、ポンプと脱着可能なポンプ凍結防止用カートリッジヒータであって、
前記温度ヒューズが、カートリッジヒータがポンプに装着されたとき、前記ヒータ部以外でポンプ外となる地点に設けられる
ことを特徴とするポンプ凍結防止用カートリッジヒータ。
【請求項２】
前記温度ヒューズは、前記カートリッジヒータがポンプに装着されたとき、ポンプ外の外気中に配置される、周りが絶縁物で覆われながら前記ヒータ部から導出した通電用のリード線に交換可能に取付けられ、当該リード線およびその周りの絶縁物を伝わる前記ヒータ部の異常発熱により溶断可能にしてある
ことを特徴とする請求項２に記載のポンプ凍結防止用カートリッジヒータ。
【請求項３】
前記温度ヒューズは、その定格動作温度が、前記ヒータ部において空焚きが生じたとき、前記ヒータ部の内部温度の９〜１５％となる、７０〜１４０℃で選定してある
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポンプ凍結防止用カートリッジヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプの凍結を防ぐのに用いられるポンプ凍結防止用カートリッジヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
寒冷地に据え付けられる給水装置のポンプでは、ポンプが凍結により破損するのを防ぐために、ポンプ凍結防止用の専用部品となるカートリッジヒータを取付けることが行われている。
【０００３】
こうしたポンプ凍結防止用カートリッジヒータは、ポンプ内部の水に直接触れるポンプ部分に、外部から通電式のヒータ部を挿入して取付ける構造が用いられる。そして、ヒータ部から発生する熱により、ポンプ内部の水を温めて、ポンプが凍結しないようにしている。
【０００４】
ところで、カートリッジヒータは、通常、例えばバイメタル式といったサーモスタットなどと組み合わせて、気温を検出しながらヒータ部の通電を制御するという取扱いが行われている。
【０００５】
ところが、こうした使用中、万一、サーモスタットが故障し、ポンプ内から水が抜けてしまった場合、ヒータ部が空気中で発熱するという空焚き状態が発生し、水から露出したヒータ部分の温度が異常に上昇して、種々のトラブルを発生させてしまう問題がある。
【０００６】
そこで、従来、ポンプ凍結防止用カートリッジヒータでは、こうした空焚きの対策として、通電式ヒータ部の内部に温度ヒューズを設けて、ヒータ部が異常発熱したとき、温度ヒューズの溶断で、ヒータ部の電路を遮断する技術が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。
【特許文献１】特開平１０−１０６７３１号公報
【特許文献１】特開平１０−２６２４９４号公報
【特許文献１】特開２００２−３５２９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、ヒータ部の内部に温度ヒューズに設ける構造は、制約されたヒータ部の内部に温度ヒューズを設置することが余儀なくされるために、かなり取付けが面倒になる問題がある。しかも、ヒータ部の内部に設置した温度ヒューズは、ヒータ部の熱を直接的に受けやすいだけでなく、ヒータ部の熱がこもる地点に配置されるために、熱により劣化しやすく、温度ヒューズの適正な性能が損なわれるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、温度ヒューズの組付けが容易で、温度ヒューズの劣化が抑えられるポンプ凍結防止用カートリッジヒータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、ヒータ部の電路を遮断する温度ヒューズを、カートリッジヒータがポンプに装着されたとき、ポンプ外の外気中に配置されるヒータ部外となる部分に設ける構成を採用した。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記目的に加え、さらに簡単に温度ヒューズの組付けが行えるよう、温度ヒューズは、ヒータ部から導出した周りが絶縁物で覆われた通電用のリード線に交換可能に取付け、当該リード線およびその周りの絶縁物を伝わるヒータ部の異常発熱により溶断可能としたことにある。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、上記目的に加え、さらにポンプ外で安定した温度ヒューズの溶断性能が確保されるよう、温度ヒューズには、その定格動作温度が、ヒータ部において空焚きが生じたとき、ヒータ部の内部温度の９〜１５％となる、７０〜１４０℃で選定した温度ヒューズを用いた。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ヒータ部内部よりも設置自由度が高いポンプ外に配置されるので、温度ヒューズを容易にカートリッジヒータに組込むことができる。しかも、ポンプ装着後のカートリッジヒータの温度ヒューズは、直接、ヒータ部の熱にさらされないだけでなく、外気中に配置されることで無用な温度ヒューズの温度上昇が抑えられるから、温度ヒューズの劣化は抑えられ、温度ヒューズの溶断性能が安定して保てる利点がある。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加え、温度ヒューズは、ポンプ外の制約の少ない場所を活用して、簡単に温度ヒューズが取付けることができ、カートリッジヒータの製作が容易となる。しかも、温度ヒューズは、ヒータ部がポンプに装着されたままの状態で交換可能であり、交換性にも優れるといった利点があるといった効果を奏する。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、ポンプ外に温度ヒューズが配置されても、ヒータ部の近くに配置されたのと同等の溶断性能が確保できるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［一実施形態］
以下、本発明を図１〜図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１６】
図１中１は、ポンプ、例えば給水装置に用いられる給水ポンプを示す。同給水ポンプ１の構造を説明すると、給水ポンプ１は、例えば電動機部２に直結されたポンプ部３を有して構成される。このポンプ部３は、図１に示されるように例えばケーシング４およびケーシングカバー５を組み合わせて構成される渦巻き室６内に、インペラ（図示しない）を回転自在に収めて構成される。このうちインペラは電動機部２に連結されていて、インペラの回転駆動により、ポンプ部３の前面に設けた吸込口部７から流体、例えば水を吸込んで、ポンプ部３の上部に設けた吐出口部８からポンプ外へ吐出される構造なっている。
【００１７】
この給水ポンプ１のポンプ部３のうち、例えばケーシング４の前面壁４ａの下部には、内周面にめねじを有するドレン孔１０が設けられている。このドレン孔１０を利用して、給水ポンプ１には、ポンプ凍結防止用カートリッジヒータ１１（以下、単にカートリッジヒータ１１という）が取付けられている。このカートリッジヒータ１１の外観が図２に示され、同カートリッジヒータ１１の主要部分の断面が図３に示されている。
【００１８】
これら図２および図３を参照して、カートリッジヒータ１１の本体構造を説明すると、同図中１２は、ポンプ用装着部である。このポンプ用装着部１２は、上記ドレン孔１０にねじ込み可能なねじ軸部１３と、同ねじ軸部１３をねじ込み操作する操作部分、例えば六角フランジ１４とを直列に連ねて構成されている。
【００１９】
ポンプ用装着部１２の一端となるねじ軸部１３の先端部には、細長の通電式のヒータ部１５が設けられている。例えばヒータ部１５には、ねじ軸部１３の先端部に、先端が塞がれた熱導電性に優れるパイプ部材１６を突き出るように設け、このパイプ部材１６内に、発熱部材、例えば発熱線１７が巻き付きられた柱状の絶縁製ボビン１８（例えばＭｇＯ製のボビン）を収め、ボビン１８の外面とパイプ部材１６の内面との間の隙間に絶縁材、例えばマグネシア（ＭｇＯ）１９を充填させた構造が用いられている。そして、発熱線１７の各端部と接続したリード線２１ａ，２１ｂ（本願の通電用のリード線に相当）が、ねじ軸部１３、六角フランジ１４を貫通して、ヒータ部１５外へ導出されている。
【００２０】
一方、２０は電源用ケーブルである。この電源用ケーブル２０は、例えば内部に２芯線２０ａ，２０ｂが挿通されている。そして、２芯線２０ａ，２０ｂの各端部が、接続端子、例えば一対の圧着端子２０ｂ′（図１に図示）を介して、サーモスタットで通電制御される電源装置（いずれも図示しない）に接続される構造となっている。また２芯線２０ａ，２０ｂの残る端部は、それぞれ接続部２２を介して、六角フランジ１４から導出した２本のリード線２１ａ，２１ｂに接続されている。これにより、電源装置から電源用ケーブル２０を通じて発熱線１７へ供給される電力により、発熱線１７が発熱動するようにしている。つまり、ヒータ部１５から、ポンプ凍結を防ぐに必要な熱が放射される構造にしている。
【００２１】
このカートリッジヒータ１１は、図２にも示されるようにねじ軸部１３と六角フランジ１４との間を境として、ヒータ部１５側がポンプ内部に収まる部分とし、反対側の圧着端子２０ｂ′側がポンプ外に導出される部分としている。つまり、図１に示されるようにカートリッジヒータ１１は、ねじ軸部１３をドレン孔１０にねじ込んでケーシング前面に固定すると、ヒータ部１５が渦巻き室６に収まり、六角フランジ１４以降のケーブル部分がポンプ外へ導出、つまり外気中に配置される。このカートリッジヒータ１１の装着により、ヒータ部１５が、常に渦巻き室６に溜まる水（流体）に、直接、触れる状況にして、ヒータ部１５の熱で、渦巻き室６内の水が凍結しないよう温められるようにしている。
【００２２】
このカートリッジヒータ１１のうち、給水ポンプ１に装着したとき、ポンプ外に配置される部分、例えばポンプ用装着部１２から離れたヒータ部１５外のケーブル部分、具体的には図３に示されるヒータ部１５と電源用ケーブル２０との間を接続する接続部２２には、温度ヒューズ２４が介装されている。すなわち、図３に示されるように２芯線２０ａ，２０ｂとリード線２１ａ，２１ｂとをつなぐ接続部２２のうち、一方の接続部２２は、単一の接続子２６を用いて、芯線端とリード線端とが接続されている。残る他方の接続部２２は、一対の接続子２７を用いて、芯線端とリード線端とが、それら間に温度ヒューズ２４を挟んで接続されている。これにより、ヒータ部１５の電路中に温度ヒューズ２４を介装させている。またケーブル端およびリード線２１ａ，２１ｂを含む一対の接続部２２の周囲は、絶縁物、例えばシリコン部材２８やそのシリコン部材２８の周囲に脱着可能に設けた絶縁製の保護キャップ２９で覆われている。これにより、例えば保護キャップ２９をその場所から外し、温度ヒューズ２４を覆うシリコン部分を取り除き、接続子２７，２７を解放するという作業により、温度ヒューズ２４の交換が行える構造にしてある。また温度ヒューズ２４には、このリード線２１ａ，２１ｂおよびその周りのシリコン部材２８を伝わるヒータ部１５の異常発熱、すなわち空焚きがもたらす異常発熱を受けて溶断する性能が与えてある。具体的には温度ヒューズ２４は、ポンプ外のヒータ部１５から離れた地点でも、求められる溶断性能が確保されるよう、定格動作温度が、空焚きを生じたときのヒータ部１５の内部温度の９〜１５％となる、７０〜１４０℃で選定してあり、どのような異常発熱にでも対処できるようにしている。
【００２３】
なお、図１〜図３中、３０は、例えば六角フランジ１４に設けられたアース取付用のビスを示す。
【００２４】
つぎに、カートリッジヒータ１１の作用について説明する。
【００２５】
すなわち、今、図1に示されるように給水ポンプ１にカートリッジヒータ１１が装着されているとする。
【００２６】
ここで、凍結のおそれのある外気温のときは、図示しないサーモスタットがオンし、電源装置（図示しない）から、電源用ケーブル２０、リード線２１ａ，２１ｂを通じて、ヒータ部１５を構成する発熱線１７へ電力を供給する。すると、発熱線１７の発熱動作が始まり、ポンプ部３の渦巻き室６内を流れるあるいは溜まる水を温め、同水の凍結を回避する。
【００２７】
このとき、万一、渦巻き室６内の水が抜けて、ヒータ部１５の部分が空気中で発熱する状態、すなわち空焚きが生じたとする。この空焚き状態に伴い、ヒータ部１５は、種々のトラブルをきたす異常温度上昇を生ずる。
【００２８】
このとき、ヒータ部１５の異常発熱は、リード線２１ａ，２１ｂおよびその周囲のシリコン部材２８を経て、ポンプ外（ヒータ部外）へ伝わり、ポンプ外（ヒータ部外）に配置してある温度ヒューズ２４を溶断させる。これにより、発熱線１７の電路が遮断され、ヒータ部１５の異常発熱を防ぐ。
【００２９】
こうしたポンプ外に温度ヒューズ２４を設置する構造は、ヒータ部内部に温度ヒューズを設ける構造に比べ、設置自由度が高いポンプ外の部分に配置されるので、容易、かつ簡単な構造で、温度ヒューズ２４をカートリッジヒータ１１に組込むことができる。しかも、ポンプ装着後の温度ヒューズ２４は、直接、ヒータ部１５の熱にさらされないだけでなく、外気中に配置されるために無用な温度ヒューズ２４の温度上昇が抑えられるから、温度ヒューズ２４の劣化は抑えられ、常に安定した温度ヒューズ２４の溶断性能を維持できる利点がある。特に温度ヒューズ２４には、空焚き時のヒータ内部温度の９〜１５％となる、７０〜１４０℃で選定してあるので、ポンプ外に温度ヒューズ２４が配置されても、ヒータ部１５の近くに配置されたのと同等の安定した溶断性能を確保することができる
また温度ヒューズ２４は、ヒータ部１５から導出したリード線２１ａ，２１ｂに交換可能に取付けて、リード線２１ａ，２１ｂおよびその周りの絶縁物たるシリコン部材２８を伝わるヒータ部１５からの異常発熱により溶断可能にしたので、ポンプ外の制約の少ない場所、特にケーブル２０の一部を活用して、簡単に温度ヒューズ２４を取付けることができる。しかも、温度ヒューズ２４や接続子２７は、シリコン部材２８から容易に露出できるので、給水ポンプ１からヒータ部１５を取り外す手間を必要とせずに、温度ヒューズ２４をヒータ部１５が給水ポンプ１に装着したままの状態で交換することができ、交換性の点でもよい。
【００３０】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】は本発明の一実施形態に係るポンプ凍結防止用カートリッジヒータを、当該ヒータを装着したポンプと共に示す一部断面した側面図。
【図２】同ポンプ凍結防止用カートリッジヒータの外観を示す側面図。
【図３】同ポンプ凍結防止用カートリッジヒータの主要部の断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１…給水ポンプ、１１…カートリッジヒータ、１２…ポンプ用装着部、１５…ヒータ部、１７…発熱線、２０…電源用ケーブル、２１ａ，２１ｂ…リード線、２４…温度ヒューズ、２７…接続子、２９…保護キャップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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