(57)【要約】【課題】  発熱部の温度上昇による被加熱物の損傷を防止すること。【解決手段】  外装パイプ１内が前記一軸方向で発熱部Ｘと非発熱部Ｙとの２室に分離されている。前記発熱部Ｘは発熱線３を含む電気ヒータにおいて、前記非発熱部Ｙは、第１の過昇温度防止手段９と、該第１の過昇温度防止手段９よりも動作温度を高く設定した第２の過昇温度防止手段１０と、前記発熱部Ｘ側から延びて前記第１の過昇温度防止手段９の外面に当接している熱伝達部材１１と、該熱伝達部材１１を前記第１の過昇温度防止手段９の外面に保持した固定部材１２とを有している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸方向に長い寸法の金属性の外装パイプと、外装パイプ内が前記一軸方向で発熱部と非発熱部との２室に分離されており、前記発熱部は、前記外装パイプ内で前記一軸方向に設けた発熱線を含む電気ヒータにおいて、
前記非発熱部は、所定温度により電源をオン・オフする第１の過昇温度防止手段と、該第１の過昇温度防止手段よりも前記電源をオフする動作温度を高く設定した第２の過昇温度防止手段と、前記発熱部側から延びて前記第１の過昇温度防止手段の外面に当接している熱伝達部材と、該熱伝達部材を前記第１の過昇温度防止手段の外面に保持した固定部材とを有し、前記発熱線、前記第１の過昇温度防止手段、前記第２の過昇温度防止手段が直列に接続されていることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
請求項１記載の電気ヒータにおいて、前記熱伝達部材は、少なくとも第１の過昇温度防止手段の外面に当接している部分が他の部分よりも広い面積となっていることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項３】
請求項１記載の電気ヒータにおいて、前記第１の過昇温度防止手段が温度調節器であり、前記第２の過昇温度防止手段が温度ヒューズであることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項４】
請求項１記載の電気ヒータにおいて、前記第１の過昇温度防止手段及び前記第１の過昇温度防止手段が互いに動作温度が異なる温度調節器であることを特徴とする電気ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、液体等の加熱熱源として使用される電気ヒータに属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気ヒータは、過昇温度を防止するために温度感知用サーモスタットを内蔵しているものや、過昇温度を防止するために温度ヒューズを内蔵したものがある。
【０００３】
しかし、電気ヒータは高容量のものが増えているなかで、実際に被加熱物の使用温度は低いが、高ワット密度のものが要求されており、一般的な温度制御方式であると発熱部のオーバーシュートが大きく高温になってしまうため、発熱部の温度をより早く感知して電源のオン・オフを行なう必要がある。
【０００４】
特に、この種の電気ヒータは、液体加熱に使用されることが多く、被加熱装置の液体を一定温度でコントロールしようとしているサーモスタットに異常が生じた時に、最悪の事態では通電されたままとなり被加熱水溶液の温度が沸騰温度まで上昇してしまう。また、被加熱装置の取扱い上の問題で、特に新規設置時、又保守点検時で被加熱液が補充されない状態での電源が投入された際に、電気ヒータの空焼きというトラブルが回避できない。
【０００５】
そこで、従来から、最短時間での電気ヒータの空焼きであれば、ヒータの再使用を可能目的としたものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
また、従来の電気ヒータとしては、電源の早期遮断は可能なものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００７】
また、従来の電気ヒータとしは、鑑賞魚用水槽の保温目的で開発された水中用ヒータが知られている。水中ヒータは発熱体によって発熱するヒータ本体の内部に複数の同熱体が設けられると共に、このヒータ本体が水中外に出されたときの温度上昇に対して発熱体への通電を遮断する温度ヒューズが導熱体と熱的接触状態にヒータ本体の内部に設けられていることを特徴としたものである。
【０００８】
このように、水中ヒータは、ヒータが水中外に放出された時、ヒータ内部の温度を検知して温度ヒューズを作動させることができるものであって、発熱体の発熱による温度上昇は導熱体を介して迅速に温度ヒューズに伝達するようになっている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００９】
【特許文献１】実用新案登録第２５４３９８０号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】特願２００２-３５２９３７（第２頁、図１）
【特許文献３】特開平１０-３９８３号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１における電気ヒータは、低容量の電気ヒータに適した構造であり、高容量のヒータとしては不適当である。
【００１１】
また、特許文献２における電気ヒータは、電源の早期遮断は可能であるがヒータの再使用は出来ないという不都合がある。また、電気ヒータは、温度ヒューズのみを使っていることで再使用が不可能である。
【００１２】
また、特許文献３における水中用ヒータは、ヒータが水中外に放出された時、ヒータ内部の温度を検知して温度ヒューズを作動させることができるものであって、発熱体の発熱による温度上昇を温度ヒューズに伝達するようになっているが、水中ヒータが水中外に放出される場合ではない発熱体の異常温度発生時には、水中用ヒータが必ずしも有効に機能しない恐れが充分にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、一軸方向に長い寸法の金属性の外装パイプと、外装パイプ内が前記一軸方向で発熱部と非発熱部との２室に分離されており、前記発熱部は、前記外装パイプ内で前記一軸方向に設けた発熱線を含む電気ヒータにおいて、前記非発熱部は、所定温度により電源をオン・オフする第１の過昇温度防止手段と、該第１の過昇温度防止手段よりも前記電源をオフする動作温度を高く設定した第２の過昇温度防止手段と、前記発熱部側から延びて前記第１の過昇温度防止手段の外面に当接している熱伝達部材と、該熱伝達部材を前記第１の過昇温度防止手段の外面に保持した固定部材とを有し、前記発熱線３、前記第１の過昇温度防止手段、前記第２の過昇温度防止手段が直列に接続されていることを特徴とする電気ヒータが得られる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に説明した本発明の電気ヒータによれは、伝達部材により発熱部の熱をより速く、多く非発熱部側の温度調節器に伝達することで温度調節を行い、発熱部の発熱線の上下温度巾域をより小さく抑えて発熱線の寿命を延ばしつつ、異常時には近傍の温度ヒューズもしくは温度調節器によって電源の遮断や素早く温度コントロールを行なうので、発熱部の温度上昇による周辺機器及び被加熱装置が破損する事態を防止することができ、被加熱物の部品を含めた損傷を未然に防止させることができる。
【００１５】
また、本発明の電気ヒータに採用される熱伝達部材は、先端部を温度調節器に当接させるように平面形状に成形しており、さらに、固定部材によって熱伝達部材及び温度調節器を巻きつけることで密着の緩みを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
非発熱部は、所定温度により電源をオン・オフする第１の過昇温度防止手段と、該第１の過昇温度防止手段よりも前記電源をオフする動作温度を高く設定した第２の過昇温度防止手段と、発熱部側から延びて前記第１の過昇温度防止手段の外面に当接している熱伝達部材と、該熱伝達部材を前記第１の過昇温度防止手段の外面に保持した固定部材とを有し、前記発熱線３、前記第１の過昇温度防止手段、前記第２の過昇温度防止手段が直列に接続されていることを最良の形態とする電気ヒータである。
【実施例１】
【００１７】
以下に、本発明に係る電気ヒータの実施例１を説明する。図１は、実施例１における電気ヒータを示している。図２は、図１に示した電気ヒータの接続構成を示している。図３は、図１に示した電気ヒータの電気回路を示している。
【００１８】
図１乃至図３を参照して、電気ヒータは、一軸方向に長い寸法の金属性の外装パイプ１を有しており、外装パイプ１の一軸方向が発熱部Ｘと非発熱部Ｙとの２室の領域に分離されている。
【００１９】
発熱部Ｘは、外装パイプ１の先端側の開口を封止した蓋状の封止部材２と、外装パイプ１内で一軸方向にスパイラル状に設けられている発熱線３と、発熱線３を発熱部Ｘで外周面に巻着している絶縁性のコア４と、外装パイプ１及び発熱線３間に充填されている酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のような絶縁性の充填材５と、コア４の先端面に設けられている絶縁性のコア保持部材６とを有している。
【００２０】
発熱部Ｘと非発熱部Ｙとの境界部分には、外装パイプ１内でコア４の後端面に当接されているガイドコア７が設けられている。コア４は、コア保持部材６とガイドコア７とによって外装パイプ１の軸心に位置するように組み込まれており、発熱線３が充填材５を介して外装パイプ１の内面との間に所定の間隔をもって設けられている。蓋状の封止部材２は、外装パイプ１に溶接等によって固定されている。
【００２１】
非発熱部Ｙは、発熱部Ｘの外装パイプ１内で発熱線３の両端に接続されて非発熱部Ｙへ延びている一対のリード部材８ａ，８ｂと、一方のリード部材８ａに接続されているサーモスタットのような温度調節器（第１の過昇温度防止手段）９と，他方のリード部材８ｂに接続されている安全回路用の温度ヒューズ（第２の過昇温度防止手段）１０と、コア４から延びて温度調節器９の外面に当接されている熱伝達部材１１と、熱伝達部材１１を温度調節器９の外面に保持している固定部材１２とを有している。熱伝達部材１１は、板部分と棒状部分とによって作られており、棒状部分の延在端側がコア４の中へ延びている。
【００２２】
温度調節器９は、所定温度で電源をオン・オフして発熱線３の温度をコントロールする。また、温度ヒューズ１０は、温度調節器９の設定温度よりも電源をオフする動作温度が高く設定されている。リード部材８ａ，８ｂは、細長い金属棒を用いている。また、固定部材１２は、絶縁性及び耐熱性に優れているテープを用いている。なお、テープの他には、絶縁性及び耐熱性を有するチューブを利用してもよい。
【００２３】
さらに、一方のリード部材８ａと温度調節器９の一方のリード線９ａとは、接続管１３ａ内にそれぞれ端部が挿入されて接続管１３ａを外側から加締め接続されている。温度調節器９の他方のリード線９ｂは、外装パイプ１の後端から非発熱部Ｙの外へ延びて一方の電源コード（図示せず）に接続される。
【００２４】
他方のリード部材８ｂと温度ヒューズ１０の一方のリード線１０ａとは、接続管１３ｂ内にそれぞれ端部が挿入されて接続管１３ｂを外側から加締め接続されている。温度ヒューズ１０の他方のリード線１０ｂは、外装パイプ１の後端から非発熱部Ｙの外へ延びて電源コードの他方に接続される。また、外装パイプ１の後端には、後端開口を封止する封止部材１５が設けられている。封止部材１５は、シリコーン系のシール材や成形品の封止ゴム栓を用いている。
【００２５】
また、一方のリード部材８ａ及び接続管１３ａには、絶縁性のチューブ１６ａが被着されている。他方のリード部材８ｂ、温度ヒューズ１０、温度ヒューズ１０の一方のリード線１０ａ及び接続管１３ｂには、絶縁性のチューブ１６ｂが被着されている。
【００２６】
非発熱部Ｙにおける外装パイプ１の後側の外周面には、固定板２１が設けられている。固定板２１は、電気ヒータを、図示しない機器に取り付ける部分である。固定板２１は、例えば、被加熱装置の液体を収納してある容器等に、固定板２１により取り付け可能にしている。ガイドコア７には、３つ以上の孔７ａ，７ｂ，７ｃが穿設されている。孔７ａ，７ｂ，７ｃうちの２つの孔７ａ，７ｂには、２本のリード部材８ａ，８ｂが発熱部Ｘと非発熱部Ｙに位置しているガイドコア７を貫通して設けられている。
【００２７】
熱伝達部材１１は、発熱部Ｘの熱を連動させて、温度調節器９の側面に抱き合わせるようにして当接させ、熱伝達部材１１の熱による温度調節器９の速やかな温度調節を可能にする。この熱伝達部材１１の材料としては、発熱部Ｘの内部より温度調節器９により早く熱を伝達させる目的で熱伝達率の高いもの、例えば、銅や金のような金属棒を用い、熱伝達部材１１の先端を温度調節器９の表面に当接させて固定させることによって安定した早い熱応答性能を得るものである。
【００２８】
熱伝達部材１１は、温度調節器９へより速く多くの熱を伝達して迅速に応答させるために太い物を利用することが望ましく、特に、温度調節器９の一面に当接させて固定させる部分は、少なくとも広い面積となる形状が望ましい。この場合、温度調節器９の一面が平面であれば熱伝達部材１１を平面とする。
【００２９】
このような電気ヒータでは、熱伝達部材１１を組み込んであることによって、発熱部Ｘより迅速に温度調節器９に熱を伝達させて温度調節ができ、異常事態発生時には温度ヒューズ１０によって短時間で電源の遮断を行なう。
【００３０】
また、実施の形態例における電気ヒータは、温度調節器９、発熱線３、及び温度ヒューズ１０を直列に配線したものであり、温度調節器９よりも設定温度が高い温度ヒューズ１０を直列に接続している。よって、発熱部Ｘからの熱伝達が遅れたり、温度調節器９が動作異常を起こし発熱部Ｘが過昇温度に達した時に、直列に取り付けた設定温度の高い温度ヒューズ１０を動作させることで確実な遮断を行なうことができる。
【００３１】
また、電気ヒータでは、図３に示したように、温度調節器９、発熱線３及び温度ヒューズ１０を直列に配線しているが、図４に示すように、温度ヒューズ１０、温度調節器９及び発熱線３を直列に配線したものであっても良い。
【００３２】
また、電気ヒータでは、温度調節器９とは別な温度調節器（第２の過昇温度防止手段）を図３及び図４に示した温度ヒューズ１０に代えて電気回路に組み込んでも安全回路を形成できる。この場合、温度調節器９とは別な温度調節器は、温度調節器９よりも設定温度が高いものを採用することによって、発熱部Ｘからの熱伝達が遅れたり、温度調節器９が動作異常を起こし発熱部Ｘが過昇温度に達した時に動作させることで電源の遮断を確実に行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の電気ヒータは、液体の加熱・温度調節・保温・凍結防止の目的に適合して利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る電気ヒータの実施例１を示す断面図である。
【図２】図１に示した電気ヒータの内部構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示した電気ヒータの電気回路図である。
【図４】図３に示した電気ヒータの電気回路図に代わる一例を示した電気回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    外装パイプ
２    封止部材
３    発熱線
４    コア
５    充填材
７    ガイドコア
６    コア保持部材
８ａ，８ｂ    リード部材
９    温度調節器
１０    温度ヒューズ
１１    熱伝達部材
１２    固定部材
１３ａ，１３ｂ    接続管
１６ａ，１６ｂ    チューブ
２１    固定板
Ｘ    発熱部
Ｙ    非発熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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