(57)【要約】【課題】  局部腐食に対する耐食性に優れ、かつ、安価で製造性の良好なものを提供する。【解決手段】  ヒータ筒体１内に発熱線２を配設すると共に、この発熱線２の両端にはヒータ筒体１端部から引き出される端子体３を接続し、ヒータ筒体１内に絶縁粉末４を充填した後にヒータ筒体１を減径加工してなるシーズヒータにおいて、ヒータ筒体１をフェライト系ステンレス鋼にて構成すると共に、ヒータ筒体１の端部開口を気密封止材が含まれない簡易封口材５にて封口する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ筒体内に発熱線を配設すると共に、この発熱線の両端にはヒータ筒体端部から引き出される端子体を接続し、ヒータ筒体内に絶縁粉末を充填した後にヒータ筒体を減径加工してなるシーズヒータにおいて、
ヒータ筒体をフェライト系ステンレス鋼にて構成すると共に、
ヒータ筒体の端部開口を気密封止材が含まれない簡易封口材にて封口したことを特徴とするシーズヒータ。
【請求項２】
請求項１記載のシーズヒータにおいて、
ヒータ筒体は曲げ加工を施したものであることを特徴とするシーズヒータ。
【請求項３】
請求項１記載のシーズヒータにおいて、
絶縁粉末は吸湿防止材を含むものであることを特徴とするシーズヒータ。
【請求項４】
請求項２記載のシーズヒータの製造方法において、
減径加工が施された棒状のシーズヒータ中間成形品に対し、少なくとも８５０℃以下の焼鈍温度条件にて焼鈍処理を施した後、曲げ加工を施すことを特徴とするシーズヒータの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３いずれかに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】
【技術分野】
【０００１】
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に有効なシーズヒータ及びその製造方法並びに加熱器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
この種のシーズヒータは、金属パイプ（ヒータ筒体）内にコイル状の発熱線を配設すると共に、金属パイプ内に絶縁粉末としての酸化マグネシアを充填し、前記金属パイプを圧延して減径加工部に形成すると共に、金属パイプの両端開口を封口材にて封口処理したものである。
ここで、この種のシーズヒータとしては、直線状の態様は勿論であるが、所望の形状に曲げ加工を施した態様も多く使用されている。
また、この種のシーズヒータの金属パイプとしては、従来よりＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３２１などのオーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼などのステンレス鋼が広く使われている。
特に、オーステナイト系ステンレス鋼は応力腐食割れや孔食などの局部腐食が弱いという不具合があるが、フェライト系ステンレス鋼はこれらに対する耐食性に優れている点で好ましい（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６０２６６号公報（従来の技術，実施例，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種のシーズヒータのうち、金属パイプとしてフェライト系ステンレス鋼を用いた態様にあっては、金属パイプを曲げ加工する際に１０００℃前後の高温で焼鈍処理が行われていたため、吸湿防止材であるシリコーン樹脂が混入された酸化マグネシアを使用すると、焼鈍処理時にシリコーン樹脂が分解してしまい、撥水性機能がなくなってしまう。このため、シリコーン樹脂が混入された酸化マグネシアを使用することができず、絶縁粉末としては、吸湿防止材未混入の酸化マグネシアを使用せざるを得ない。
このような状況では、金属パイプの焼鈍処理後には、吸湿性のある酸化マグネシアの吸湿を除去するために３５０〜４００℃で乾燥し、その後、金属パイプの端部開口をガラス封口材にて封口する手法が採られていた。
このとき、酸化マグネシアの乾燥工程やガラス封口工程を伴うため、シーズヒータの加工工程が長くなるばかりか、ガラス封口を行うには、ガラスペレットを軟化点以上の温度に加熱して溶融封止する工程が必要であり、加えて、完全密封されているか否かの検査工程が必要になることから、製造コストが嵩むばかりか、ガラス封口材は機械的衝撃に弱い分、取り扱いに注意を要するという技術的課題がある。
【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、局部腐食に対する耐食性に優れ、かつ、安価で製造性の良好なシーズヒータ及びその製造方法並びに加熱器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上述した技術的課題を解決するために、フェライト系ステンレス鋼からなるヒータ筒体を曲げ加工する際の焼鈍温度について再検討したところ、焼鈍温度が８５０℃以下であっても、ヒータ筒体の曲げ加工が可能であるという知見を得、本発明を案出するに至ったものである。
すなわち、本発明は、図１に示すように、ヒータ筒体１内に発熱線２を配設すると共に、この発熱線２の両端にはヒータ筒体１端部から引き出される端子体３を接続し、ヒータ筒体１内に絶縁粉末４を充填した後にヒータ筒体１を減径加工してなるシーズヒータにおいて、ヒータ筒体１をフェライト系ステンレス鋼にて構成すると共に、ヒータ筒体１の端部開口を気密封止材が含まれない簡易封口材５にて封口した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、本件は、ヒータ筒体１を減径加工したもの（減径加工部１ａとする）を前提とし、主としては曲げ加工を施す態様（曲げ加工部１ｂを具備した態様）を想定するが、曲げ加工部１ｂのない直線状の態様をも含む。
また、発熱線２の形状は直線状、Ｕ字状などいずれでもよく、端子体３はヒータ筒体１の両端から引き出される態様、あるいは、一端側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、通常棒状の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。
更にまた、絶縁粉末４は発熱線２を絶縁被覆すると共にヒータ筒体１への熱伝導材として機能するものであり、酸化マグネシア等の熱伝導率の高い材料が好ましい。また、この絶縁粉末４は、ヒータ筒体１を減径加工することにより充填密度が高められ、発熱線２とヒータ筒体１との間の熱伝導性を向上させることができる。
【０００８】
また、ヒータ筒体１はフェライト系ステンレス鋼にて構成されていればよく、フェライト系ステンレス鋼にはＳＵＳ４４４，ＹＵＳ１９０などがある。
このフェライト系ステンレス鋼はオーステナイト系ステンレス鋼に比べて応力腐食割れや孔食などの局部腐食に強い点で好ましい。
【０００９】
更に、ヒータ筒体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口処理を行うことが必要である。
本件では、この封口処理は簡易封口材５によるもので足りる。ここで、簡易封口材５とは気密封口材（ガラス封口材など）を含まないものであればよく、絶縁ゴム（例えばシリコーンゴム）と絶縁パッキン（アルミナ磁器などの碍子）との組合せ等適宜選定して差し支えない。
このとき、簡易封口材５による封口処理であるため、絶縁粉末４が吸湿性のもの（例えば酸化マグネシア）であれば、これを防止することが好ましく、例えば絶縁粉末４に吸湿防止材（シリコーン樹脂など）を含ませたものを使用するようにすればよい。このとき、吸湿防止材を含む態様としては、熱処理による熱にて絶縁粉末４に被膜を作るものや、予め絶縁粉末４にコーティングしておくものなどが挙げられる。
【００１０】
特に、本件はヒータ筒体１に曲げ加工を施した態様が好ましい。
このとき、曲げ加工を施すシーズヒータの好ましい製造方法としては、減径加工が施された棒状のシーズヒータ中間成形品に対し、少なくとも８５０℃以下の焼鈍温度条件にて焼鈍処理を施した後、曲げ加工を施すようにすればよい。
このように、ヒータ筒体１の曲げ加工時には通常焼鈍処理が行われるが、本件では、低い焼鈍温度で済むため、絶縁粉末４として、酸化マグネシアに吸湿性防止のための吸湿防止材（シリコーン樹脂など）を混合したものを使用することが可能である。
【００１１】
更に、本発明は、シーズヒータ６に限らず、上述したシーズヒータ６が組み込まれた加熱器（電気加熱器を始め各種態様のものを含む）をも対象とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るシーズヒータによれば、ヒータ筒体としてフェライト系ステンレス鋼を用い、かつ、ヒータ筒体の端部開口を簡易封口材にて封口するようにしたので、局部腐食に対する耐食性を良好に保つことができるほか、ガラス封口のような気密封口材が含まれる封口処理を行う必要がなくなり、その分、シーズヒータの製造性を簡略化することができ、しかも、シーズヒータの取り扱い性を良好に保つことができる。
また、本発明に係るシーズヒータの製造方法によれば、低い焼鈍温度にてヒータ筒体を曲げ加工することができるため、ヒータ筒体に充填する絶縁粉末として、吸湿防止材が含まれる絶縁粉末を使用することが可能になり、封口処理が簡易で且つ曲げ加工が施されたシーズヒータを簡単に製造することができる。
更に、本発明に係る加熱器によれば、局部腐食に対する耐食性に優れ且つ安価で製造性の良好なシーズヒータを用いるようにしたので、安価で安全性の高い加熱器を簡単に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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１
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５０は、貯蔵タンク５１をタンク支持脚５２にて支持し、この貯蔵タンク５１上部には給湯管５１ａを接続すると共に、その下部には吸水管５１ｂを接続し、更に、貯蔵タンク５１内にはシーズヒータ２０を配設すると共に、貯蔵タンク５１の外壁にシーズヒータ２０を固定し、貯蔵タンク５１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５５は貯蔵タンク５１を保温するために貯蔵タンク５１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、例えば金属パイプ２１内に、両端に端子棒２３，２４が接続されたコイル状の発熱線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２３，２４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２６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る。
【００１５】
本実施の形態において、金属パイプ２１はフェライト系ステンレス鋼にて構成される。
特に、好ましいフェライト系ステンレス鋼としては、例えばＳＵＳ４４４，ＹＵＳ１９０等が挙げられる。
このとき、金属パイプ２１の肉厚は通常０．６〜１．０ｍｍ程度のものが用いられるが、曲げ加工可能な範囲であれば適宜選定して差し支えない。
また、発熱線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２６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、吸湿性を有する酸化マグネシアに吸湿防止材としてのシリコーン樹脂を混入したものが使用されている。
更にまた、本実施の形態では、金属パイプ２１の両端開口は簡易封口材２８にて封口されている。ここで、簡易封口材２８とはガラス封口材のような気密封口材を含まない封口材を指し、例えば絶縁ゴムとしてのシリコーンゴム２８ａと、アルミナ磁器などの碍子からなる絶縁パッキン２８ｂとで封口するものである。
尚、図２（ｂ）において、シーズヒータ２０は取付フランジ６０の取付孔６１に挿入され、例えば溶接６２にて固定される。
【００１６】
次に、本実施の形態に係るシーズヒータ２０の製造工程例を図３（ａ）及び図４（ａ）〜（ｄ）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４（ａ）に示すように、発熱線２２の両端に端子棒２３，２４が接続されてなるサブアッセンブリ２５を予め構成しておき、金属パイプ２１内に前記サブアッセンブリ２５を一体として挿入配置する。
そして、図３（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、金属パイプ２１内に絶縁粉末２６を充填すると共に、金属パイプ２１の両端には、端子棒２３，２４を外部に露呈させた状態で仮栓２７（例えば絶縁ゴム、絶縁紙）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を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００１７】
しかる後、減径加工されたシーズヒータ２０の中間成形品に対し曲げ加工を施すが、この曲げ加工を行うに際し、図３（ａ）に示すように、低温焼鈍処理を前工程として施す。この低温焼鈍処理は、焼鈍炉内の焼鈍温度を所定の低温焼鈍温度（６００℃〜８５０℃）に設定し、搬送速度を適宜選定可能なコンベア上にシーズヒータ２０中間成形品を載置搬送するようにしたものである。
この低温焼鈍処理時には、シーズヒータ２０中間成形品は６００〜８５０℃の焼鈍温度で短時間にて処理されるため、絶縁粉末２６中のシリコーン樹脂はその熱により溶融し、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ものである。
そして、曲げ加工が行われた後、金属パイプ２１両端の仮栓２７を取り除き、図４（ｄ）に示すように、簡易封口材２８（シリコーンゴム２８ａ＋絶縁パッキン２８ｂ）による封口処理を行う。
尚、取付フランジ６０の溶接工程については簡易封口材２８による封口処理の前に行ってもよいし、前記封口処理の後に行ってもよい。
【００１８】
また、比較の形態モデルとして、金属パイプとしてフェライト系ステンレス鋼を用い、かつ、高温焼鈍処理（１０５０〜１１００℃程度）を経て曲げ加工が施されるシーズヒータの製造工程を図３（ｂ）に基づいて説明する。
この比較の形態モデルにおけるシーズヒータは、発熱線の両端に端子棒を接続し、これらを一体として金属パイプ内に挿入配置する。そして、金属パイプ内に絶縁粉末を充填すると共に、金属パイプの両端には、端子棒を外部に露呈させた状態で仮栓を施す。
この状態において、金属パイプに圧延（減径加工）を施すことで減径加工部を形成する。
次に、曲げ加工に先立って、金属パイプに高温焼鈍処理（例えば焼鈍炉内の焼鈍温度が１０５０〜１１００℃程度）を施し、金属パイプを軟化させた後に曲げ加工を施すことで、曲げ加工部を形成する。
更に、曲げ加工が施された金属パイプの両端の仮栓を取り除き、金属パイプ内の絶縁粉末を乾燥させ、前記絶縁粉末に対する吸湿対策としてガラス封口材による気密封口を施し、しかる後、二次封口材（シリコーンゴム＋絶縁パッキン）による二次封口を行う。
【００１９】
このように、比較の形態モデルでは、金属パイプに曲げ加工を施すためには、事前に１０５０〜１１００℃程度の高温焼鈍処理を行うことが必要となるが、その際、シリコーン樹脂が混入された絶縁粉末を使用すると、この絶縁粉末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、金属パイプ端部の封口処理として、ガラス封口のような気密封口が必要となり、製造コストが嵩む虞れがある。
これに対して、本実施の形態では、同じフェライト系ステンレス鋼からなる金属パイプ２１を使用しているが、曲げ加工に先立つ焼鈍処理が低温焼鈍処理で済むため、シリコーン樹脂が混入された絶縁粉末２６を使用したとしても、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、ガラス封口のような気密封口を採用することが不要となり、その分、製造コストの低下を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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）は本発明に係るシーズヒータが組み込まれた電気加熱器の実施の形態１を示す説明図、（ｂ）は実施の形態１で用いられるシーズヒータの詳細を示す説明図である。
【図３】（ａ）は実施の形態モデルに係るシーズヒータの製造工程を示す説明図、（ｂ）は比較の形態モデルに係るシーズヒータの製造工程を示す説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は実施の形態モデルに係るシーズヒータの製造工程例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…ヒータ筒体，１ａ…減径加工部，１ｂ…曲げ加工部，２…発熱線，３…端子体，４…絶縁粉末，５…簡易封口材，６…シーズヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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