(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性無機物からなる外装スリーブと、前記外装スリーブの内部に挿入され、前記外装スリーブの両端からそれぞれ引き出された耐熱性リード線が両端に接合された空芯コイル状の抵抗素子と、前記抵抗素子を埋めるように前記外装スリーブの内部に充填された粉末状充填材とを備えてなるパイプヒータであって、
前記外装スリーブの両端における前記抵抗素子と前記リード線の接合部は、中継端子を介してそれぞれ接合されるとともに、前記中継端子は弾性を有する位置決め部材に係合しており、前記位置決め部材は、前記外装スリーブの端部から所定の距離だけ挿入された位置でその弾性により前記外装スリーブの内壁に圧接して固定され、固定された前記位置決め部材と前記外装スリーブの端部との間に封止材が充填されていることを特徴とするパイプヒータ。
【請求項２】
耐熱性無機物からなる外装スリーブは、石英管からなることを特徴とする請求項１記載のパイプヒータ。
【請求項３】
中継端子は、平面が略十字状をしており、外装スリーブと同一方向の一方の直線部に抵抗素子とリード線が溶接され、横方向に突出した他方の直線部は、前記外装スリーブの内径よりわずかに短く、略Ｕ字型に形成された弾性を有する位置決め部材の両側に切り欠かれた切欠部に係合していることを特徴とする請求項１記載のパイプヒータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば給湯器等の給水管の凍結防止に用いられるパイプヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の凍結防止用ヒータ（以下、パイプヒータと称する）は、図５および図６に示したように構成されている。図５，図６において、１はセラミックスリーブで、両端にブッシング２ａ，２ｂが設けられている。３はセラミックスリーブ１内に挿入された空芯コイル状の抵抗素子で、その両端には中継端子４ａ，４ｂを介して耐熱性のリード線５がそれぞれ接合されている。６は抵抗素子３を埋めるようにセラミックスリーブ１の内部に充填された粉末状充填材、例えばジルコンサンド粉末である。７はリード線５の外径と略同じか若干小さい内径を有するグロメットで、ブッシング２ａをリード線５の適切な位置に設定してその後端をグロメット７で押さえることにより、中継端子４ａをセラミックスリーブ１に対して位置決めする役目を果たす。８は、抵抗素子３をセラミックスリーブ１に挿入した後、セラミックスリーブ１の両端を封止する封止材である。
【０００３】
ここで、図６から判るように、中継端子４ａと中継端子４ｂとはその形状が異なる。つまり、中継端子４ａは平面が略十字状をしており、中継端子４ｂはＴ字状をしている。そして、中継端子４ａの方は、横方向に突出した直線部の長さがセラミックスリーブ１の内径よりわずかに短く、したがって、セラミックスリーブ１の内部に挿入される。一方、中継端子４ｂの方は、横方向に突出した直線部の長さがセラミックスリーブ１の内径よりわずかに長く、したがって、セラミックスリーブ１の内部には入らない。
【０００４】
また、ブッシング２ａとブッシング２ｂも異なるものである。つまり、ブッシング２ａは単なる段付きブッシングであるが、ブッシング２ｂは段付きの小径部の対向部分にスリットが入っており、このスリットに中継端子４ｂの横方向に突出した直線部が係合するようになっている。
【０００５】
次に、上記従来のパイプヒータの組立方法を説明する。まず、両端に中継端子４ａ，４ｂを介してリード線５が接合された抵抗素子３をセラミックスリーブ１内に挿入し、中継端子４ａからの距離を設定してグロメット７でリード線５に係止したブッシング２ａを、その小径部外周に接着剤９を塗布してセラミックスリーブ１の一端に装着する。次に、ブッシング２ａが接着剤９により、セラミックスリーブ１に固着された後、中継端子４ｂの横方向に突出した直線部をスリットに係合させたブッシング２ｂを、その小径部外周に接着剤９を塗布してセラミックスリーブ１の他端に装着する。さらに、ブッシング２ｂが接着剤９によりセラミックスリーブ１に固着された後、ブッシング２ｂとリード線５との隙間から粉末状充填材を流し込み、抵抗素子３を埋めるようにセラミックスリーブ１内に充填する。最後に、セラミックスリーブ１の両端を封止材８で封止してパイプヒータが完成する。
【０００６】
このように構成された従来のパイプヒータは、中継端子４ａ，４ｂが決められた位置に固定されるので、抵抗素子３の長さが一定となり、かつコイルのピッチを均等にすることができるため、製品間のばらつきのないパイプヒータを得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成のパイプヒータは、部品点数が多く、かつセラミックスリーブ１に対するブッシング２ａ，２ｂの接着および硬化工程に多大の時間を要するため、材料コストを含む製造コストが高くなるという問題があり、また、その接着部分の気密性が、接着剤９の塗布量（塗布面積）のばらつきにより大きく左右されて、信頼性の低下を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するものであり、部品点数を少なくするとともに、接着部分をなくしてコストの低減を図り、気密性を高めて高い信頼性を確保するようにしたパイプヒータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明のパイプヒータは、耐熱性無機物からなる外装スリーブと、前記外装スリーブの内部に挿入され、前記外装スリーブの両端からそれぞれ引き出された耐熱性リード線が両端に接合された空芯コイル状の抵抗素子と、前記抵抗素子を埋めるように前記外装スリーブの内部に充填された粉末状充填材とを備えてなるパイプヒータであって、前記外装スリーブの両端における前記抵抗素子と前記リード線の接合部は、中継端子を介してそれぞれ接合されるとともに、前記中継端子は弾性を有する位置決め部材に係合しており、前記位置決め部材は、前記外装スリーブの端部から所定の距離だけ挿入された位置でその弾性により前記外装スリーブの内壁に圧接して固定され、固定された前記位置決め部材と前記外装スリーブの端部との間に封止材が充填されていることを特徴とするものである。
【００１０】
前記耐熱性無機物からなる外装スリーブとしては、（不透明な）石英管を使用することができる。また、中継端子は、平面が略十字状のものを使用し、外装スリーブと同一方向の一方の直線部に抵抗素子とリード線が溶接され、横方向に突出した他方の直線部は、前記外装スリーブの内径よりわずかに短くして、略Ｕ字型に形成された弾性を有する位置決め部材の両側に切り欠かれた切欠部に係合するようにしている。
【００１１】
上記構成において、両端に中継端子を介してリード線が接合された抵抗素子を外装スリーブ内に挿入し、中継端子に係合させた弾性を有する位置決め部材を、その弾性に抗して両端間を収縮させた状態で外装スリーブ内に挿入し、所定の位置に固定すれば、抵抗素子の長さを一定とし、かつコイルのピッチを均等にすることができる。
【００１２】
そして、従来のものに比較して部品点数が減少し、しかも接着剤で固着する部分がないので、製造コストを大幅に低減し、信頼性の向上を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるパイプヒータを示したものであり、１１は耐熱性無機物からなる外装スリーブで、ここでは石英管を使用する。１３は外装スリーブ１１内に挿入された空芯コイル状の抵抗素子で、その両端には中継端子１４を介して耐熱性のリード線１５がそれぞれ接合されている。１２は外装スリーブ１１において中継端子１４を位置設定して固定する位置決め部材で、弾性を有する金属板、例えばリン青銅からなっている。１６は抵抗素子３を埋めるように外装スリーブ１１の内部に充填された粉末状充填材、例えばジルコンサンド粉末である。１８は、抵抗素子１３を外装スリーブ１１に挿入した後、外装スリーブ１１の両端を封止する封止材である。
【００１４】
ここで、抵抗素子として空芯コイル状のものを使用する理由は、（１）抵抗素子の中心部と外周部との温度勾配をできるだけ小さくし、長さ方向の温度を均一にすること。（２）パイプヒータとしての熱効率を高めるために、外装スリーブの内面と抵抗素子とをできるだけ近づけること、（３）ガラス繊維等を用いた有芯の場合、高温時はその芯部が６００℃程度になり、芯部の熱膨張によるストレスが抵抗素子にかかって断線するおそれがある等のためである。
【００１５】
次に、本実施の形態における組立方法を説明する。図２に示したように、両端に中継端子１４を介してリード線１５が接合された抵抗素子１３を外装スリーブ１１内に挿入する。ここで、中継端子１４に位置決め部材１２を係合させる。すなわち、図３に示したように、中継端子１４は、平面が略十字状のものを使用し、太い一方の直線部２０には抵抗素子１３とリード線１５が溶接部２１で溶接され（別々に異なる位置に溶接されてもよい）、横方向に突出した他方の直線部２２は外装スリーブ１１の内径よりわずかに短くしている。一方、位置決め部材１２は、略Ｕ字型に形成された弾性を有する金属板（ここではリン青銅）からなっており、そのＵ字型の両側に切欠部２３が設けられている。そこで、中継端子１４の横方向に突出した直線部２２を位置決め部材１２の切欠部２３に嵌め込むことにより、中継端子１４と位置決め部材１２とを係合させることができる。
【００１６】
次に、中継端子１４に係合させた位置決め部材１２を、その弾性に抗して両端に圧力を加えて収縮させ、その状態で、図４に示したように、外装スリーブ１１内に挿入する。そして、図示しない治具などを使用して位置決め部材１２を外装スリーブ１１の所定の位置まで挿入すると、位置決め部材１２は、その弾性により外装スリーブ１１の内壁に圧接し、固定される。外装スリーブ１１の両端においてこの作業を行うと、中継端子１４は位置決めされ、抵抗素子１３の長さも決定される。
【００１７】
さらに、外装スリーブ１１の一端において、固定された位置決め部材１２と外装スリーブ１１の端部との間に封止材を充填して硬化させた後、外装スリーブ１１の他端から粉末状充填材１６を流し込む。この充填材の粉末粒度は抵抗素子の抵抗線の太さに比べて小さいものを使用し、外装スリーブ１１に振動を加えながら充填すると、抵抗素子１３のコイルピッチを均等な状態にして粉末状充填材を充填することができる。最後に、外装スリーブ１１の他端に封止材を充填し、硬化させて、パイプヒータを完成させる。
【００１８】
このように構成された本実施の形態によれば、（表１）に示したように、従来のものに比べて種類を別にした部品点数が大幅に減少し、しかも、接着剤で固着する箇所がなくなり、その部分の工数が削減される。したがって、材料コストを含む製造コストが大幅に低減され、また、固着箇所がなくなるので、気密性の問題がなくなり、信頼性を著しく向上することができる。
【００１９】
【表１】
0003969683.tif 000002
【００２０】
なお、耐熱性無機物からなる外装スリーブとして、石英管の外に、セラミックパイプを用いてもよいことは言うまでもない。また、中継端子や位置決め部材の形状、材質等に関しては、本発明の趣旨に合致するものであれば、どのようなものでもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来のものに比較して部品点数が減少し、しかも接着剤で固着する部分がないので、製造コストを大幅に低減するとともに、信頼性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるパイプヒータの構成図
【図２】本発明の一実施の形態における分解斜視図
【図３】本発明の一実施の形態における要部を拡大した分解斜視図
【図４】本発明の一実施の形態における要部を拡大した組立断面図
【図５】従来例におけるパイプヒータの構成図
【図６】従来例における分解斜視図
【符号の説明】
１１  外装スリーブ
１２  位置決め部材
１３  抵抗素子
１４  中継端子
１５  リード線
１６  粉末状充填材
１８  封止材
【図１】
0003969683.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003969683.tif 000006
【図５】
0003969683.tif 000007
【図６】
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