JP2004055330A - シーズヒータ及びこれに用いられる温度フューズ並びに加熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】温度フューズ内蔵型において、温度フューズの断線を有効に防止する。
【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を減径加工してなるシーズヒータ５において、ヒータ外筒１内には、発熱コイル２と直列に接続された温度フューズ６を配設し、この温度フューズ６には、フューズ本体７と、このフューズ本体７を囲繞する絶縁管８とを具備させる。また、温度フューズ６には、フューズ本体７と、このフューズ本体７の軸方向変形を吸収する変形吸収部９とを具備させる。更には、両者を組み合わせる。また、これらに用いられる温度フューズ６あるいはシーズヒータ５を組み込んだ加熱器をも対象とする。
【選択図】　図１

Description

【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、温度フューズを内蔵した態様のシーズヒータ及びこれに用いられる温度フューズ並びに加熱器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気温水器など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。
この種の電気温水器にあっては、例えば貯蔵タンク内に水が貯蔵されていない状態でシーズヒータに通電すると、所謂空炊き状態になってしまい、シーズヒータが過剰加熱され、安全上好ましくない。
【０００３】
そこで、従来にあっては、シーズヒータと直列に温度フューズを接続し、例えばシーズヒータの取付部に温度フューズを設置し、シーズヒータが過剰加熱し始めると、温度フューズを断線させることでシーズヒータが過剰加熱される事態を回避するようにした技術が提案されている。
ところが、この種の態様にあっては、シーズヒータを組み込む際に、シーズヒータとは別に温度フューズを接続する工程があるため、シーズヒータの組み込み作業が面倒になってしまうばかりか、温度フューズがシーズヒータ外に設けられるため、シーズヒータの過剰加熱状態を直接的に検出し難いという不具合がある。
【０００４】
このような不具合を解決するために、従来にあっては、シーズヒータの安全性を企図するために、シーズヒータ内に温度フューズを予め組み込むようにした技術が提供されている（例えば特開平６−２６７６４１号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の先行技術にあっては、シーズヒータはヒータ外筒内に発熱コイル及び温度フューズを内蔵するものであるが、ヒータ外筒内では、温度フューズは発熱コイル及び絶縁粉末が充填される室と別室に配設されているため、発熱コイル及び絶縁粉末を充填する室を区画するためのヒータ内筒が必要になる等、シーズヒータ自体の構成が複雑化してしまう。
【０００６】
仮に、ヒータ外筒内において、発熱コイルと温度フューズとを接続し、両者の周囲に絶縁粉末を充填する構造を採用すると、ヒータ外筒を減径加工する際に、絶縁粉末を通じて温度フューズを伸縮する外力が作用し、温度フューズが断線する懸念がある。
この場合、ヒータ外筒を減径加工するのは、ヒータ外筒内の絶縁粉末の密度を高め、発熱コイルから絶縁粉末を介してヒータ外筒へ至る熱伝導性を良好に保つために行われるものである。
【０００７】
本発明は、以上の技術的課題を解決するために為されたものであって、温度フューズ内蔵型において、温度フューズの断線を有効に防止することを可能としたシーズヒータ及びこれに用いられる温度フューズ並びに加熱器を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１（ａ）（ｂ）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を減径加工してなるシーズヒータ５において、前記ヒータ外筒１内には、発熱コイル２と直列に接続された温度フューズ６を配設し、この温度フューズ６には、フューズ本体７と、このフューズ本体７を囲繞する絶縁管８とを具備させたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の別の態様としては、図１（ａ）（ｃ）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を減径加工してなるシーズヒータ５において、前記ヒータ外筒１内には、発熱コイル２と直列に接続された温度フューズ６を配設し、この温度フューズ６には、フューズ本体７と、このフューズ本体７の軸方向変形を吸収する変形吸収部９とを具備させたものが挙げられる。
【００１０】
更に、本発明の別の態様としては、図１（ａ）（ｃ）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を減径加工してなるシーズヒータ５において、前記ヒータ外筒１内には、発熱コイル２と直列に接続された温度フューズ６を配設し、この温度フューズ６には、フューズ本体７と、このフューズ本体７の軸方向を吸収する変形吸収部９と、フューズ本体７及び変形吸収部９のうち少なくとも前記フューズ本体７を囲繞する絶縁管８とを具備させたものが挙げられる。
【００１１】
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を減径加工したもの（減径加工部を１ａする）を前提とするが、ヒータ外筒１は、発熱コイル２及び温度フューズ６を内蔵するものであれば、その形状や断面形状など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公知の封口処理１０（所定の封止体による封止）にて封口される。
また、発熱コイル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。
【００１２】
また、絶縁粉末４は発熱コイル２を絶縁被覆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い。
そして、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。
【００１３】
また、温度フューズ６は、発熱コイル２と直列接続され、ヒータ外筒１内にあれば端子体３と別体でもよいし、端子体３の一部に組み込んでもよい。
このとき、端子体３側に温度フューズ６を組み込んでおけば、シーズヒータ５の製造工程を少なくできる点で好ましい。
【００１４】
更に、温度フューズ６を構成する絶縁管８は、少なくともフューズ本体７を囲繞し、フューズ本体７に絶縁粉末４が直接的に押圧する事態を防ぐカバーであれば適宜選定して差し支えない。
この絶縁管８としては、端部を開放した態様も含まれるが、絶縁管８内への絶縁粉末４の侵入を阻止するという観点からすれば、絶縁管８の両端を図１（ｂ）中に二点鎖線で示す絶縁栓８ａで閉塞する構造が好ましい。
【００１５】
更にまた、温度フューズ６を構成する変形吸収部９は、フューズ本体７の軸方向変形を吸収するものであればよく、フューズ本体７と別体に設けてもよいし、一体的に設けてもよい。
ここで、フューズ本体７と別体に設ける代表的態様としては、フューズ本体７に接続される伸縮自在なリード線が挙げられ、また、フューズ本体７と一体的に設ける代表的態様としては、フューズ本体７を伸縮自在に構成する態様が挙げられる。
この変形吸収部９は、ヒータ外筒１を減径加工する際に、絶縁粉末４を介してフューズ本体７に伸縮力が作用しようとしても、この作用力を吸収するように働く。
【００１６】
また、温度フューズ６として、絶縁管８と変形吸収部９とを備えた態様にあっては、絶縁管８は、少なくともフューズ本体７を囲繞するものであればよく、フューズ本体７と変形吸収部９とが別体である態様については、少なくともフューズ本体７を囲繞していればよいが、絶縁粉末４による影響をより少なくするという観点からすれば、両者を囲繞する態様が好ましい。
【００１７】
また、本発明は、シーズヒータ５に限られるものではなく、このシーズヒータ５に組み込まれる温度フューズ６そのものをも対象とする。
この場合、本発明の一態様としては、図１（ａ）（ｂ）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を減径加工してなるシーズヒータ５に用いられる温度フューズ６であって、前記ヒータ外筒１内に配設され且つ発熱コイル２と直列に接続されており、フューズ本体７と、このフューズ本体７を囲繞する絶縁管８とを備えたものが挙げられる。
【００１８】
更に、別の態様としては、図１（ａ）（ｃ）に示すように、同様なシーズヒータ５に用いられる温度フューズ６であって、ヒータ外筒１内に配設され且つ発熱コイル２と直列に接続されており、フューズ本体７と、このフューズ本体７の軸方向変形を吸収する変形吸収部９とを備えたものが挙げられる。
より好ましい態様としては、温度フューズ６として、フューズ本体７に絶縁管８と変形吸収部９とを付加したものが挙げられる。
【００１９】
また、本発明は、シーズヒータ５、温度フューズ６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。
【００２０】
【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本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用されたシーズヒータの実施の形態１を示す。
同図において、シーズヒータ２０は、例えば円筒状の金属パイプ２１内に、両端に端子棒２３，２４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２３，２４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２５を充填した後、金属パイプ２１の両端近傍に減径加工を施すようにしたものである。
【００２１】
本実施の形態において、金属パイプ２１としては、加工性のよいステンレス、銅、アルミニウムなどの各種材料を使用することができ、用途に応じて耐食性などを考慮して表面処理を施すようにしてもよい。
この金属パイプ２１の形状としては、直線状のものが示されているが、用途に応じてＵ字状その他任意の形状に加工して差し支えない。
更に、本実施の形態では、金属パイプ２１は、充填した絶縁粉末２５の密度を高めるために、減径加工が施された減径加工部２１ａを備えており、その両端開口を所定の封口処理２８（例えば絶縁ゴム２８ａ＋絶縁パッキン２８ｂ）にて閉塞するようになっている。
【００２２】
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２５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などが使用される。
【００２３】
特に、本実施の形態では、一方の端子棒２３の途中に温度フューズ３０が組み込まれている。
この温度フューズ３０は、鉛などのフューズ本体３１と、このフューズ本体３１の両端にコイル状に形成される伸縮自在な変形吸収部３６を具備したリード線３２，３３と、前記フューズ本体３１及びリード線３２，３３を囲繞する円筒状の絶縁管３４と、この絶縁管３４の両端のうち、前記リード線３２，３３につながる端子棒２３（具体的には２３ａ，２３ｂ）以外の領域を閉塞する絶縁栓３５とを備えたものである。
【００２４】
ここで、絶縁管３４としては、例えばアルミナ磁器などのセラミックスが用いられ、また、絶縁栓３５としては絶縁性のシリコーンゴムなどが使用される。
また、リード線３２，３３の伸縮可能範囲は外部から端子棒２３を介して軸方向に伸縮しても、フューズ本体３１に対して断線する程度の外力が作用しない程度に設定されていればよい。
【００２５】
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３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３（ａ）に示すように、発熱コイル２２の両端に端子棒２３，２４を接続すると共に、一方の端子棒２３に前記温度フューズ３０を組み込んでなるサブアッセンブリ２６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２６を挿入配置する。
【００２６】
この後、図３（ｂ）に示すように、金属パイプ２１内に絶縁粉末２５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封口処理２７（例えば絶縁ゴム）を施す。
この状態において、図３（ｃ）に示すように、金属パイプ２１に減径加工を施すことで、減径加工部２１ａを形成すると共に、金属パイプ２１の両端に本来の封口処理２８（例えば絶縁ゴム２８ａ＋絶縁パッキン２８ｂ）を施す。尚、封口処理２８は、仮封口処理２７に加えて更に封口処理を行ってもよいし、仮封口処理２７を取り除いた後に別個に行うようにしてもよく、封口処理の一つとして他にガラス封口などを施すようにしてもよいことは勿論である。
【００２７】
このように製造されたシーズヒータ２０においては、金属パイプ２１の減径加工により充填された絶縁粉末２５の密度が高くなるため、端子棒２３，２４を通じて発熱コイル２２に通電されると、発熱コイル２２からの熱が絶縁粉末２５を介して金属パイプ２１に効率的に伝導することになり、シーズヒータ２０の発熱性能は良好に保たれる。
このとき、仮に、シーズヒータ２０の発熱コイル２２が過剰発熱し始めたとすると、これに直列接続された温度フューズ３０のフューズ本体３１が溶けるため、発熱コイル２２が過剰発熱する事態は有効に防止され、シーズヒータ２０が過剰加熱されることはない。
【００２８】
また、シーズヒータ２０の製造工程において、金属パイプ２１を減径加工すると、減径加工部２１ａに対応する箇所の絶縁粉末２５に外力が作用し、温度フューズ３０を径方向に対しては押圧、軸方向に対しては主として伸張させる。
このとき、温度フューズ３０は、絶縁管３４にてフューズ本体３１及びリード線３２，３３を保護しているため、フューズ本体３１等に径方向周囲から絶縁粉末２５による外力が作用することはない。
特に、本態様では、絶縁管３４の両端は絶縁栓３５にて閉塞されているから、絶縁管３４の両端から絶縁粉末２５が内部に侵入することもない。
【００２９】
一方、温度フューズ３０に軸方向に沿って外力が作用すると、その作用力は伸縮自在なリード線３２，３３によって吸収されるため、フューズ本体３１に過剰な軸方向力が作用することはない。
このため、金属パイプ２１の減径加工時において、フューズ本体３１に過剰な外力が作用することは有効に回避されるため、フューズ本体３１が断線するという事態は有効に回避される。
【００３０】
◎実施の形態２
図４は本発明が適用されたシーズヒータの実施の形態２を示す。
同図において、シーズヒータ２０の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なる温度フューズ３０を具備している。
本実施の形態において、温度フューズ３０は、実施の形態１と異なり、リード線３２，３３ではなく、フューズ本体３１に伸縮自在な変形吸収部３６を具備させるようにしたものである。
尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態によれば、基本的に実施の形態１と略同様な作用を奏するが、実施の形態１と異なり、温度フューズ３０に軸方向力が作用すると、その作用力は伸縮自在なフューズ本体３１にて吸収されるため、フューズ本体３１が断線する懸念はない。
【００３２】
◎実施の形態３
図５は本発明が適用されたシーズヒータの実施の形態３を示す。
同図において、シーズヒータ２０の基本的構成は、実施の形態１，２と略同様であるが、実施の形態１，２と異なり、一端のみが開口した金属パイプ２１を有し、この金属パイプ２１内には両端に端子棒２３，２４が接続されたＵ字状の発熱コイル２２を挿入配置すると共に、前記金属パイプ２１の開口から端子棒２３，２４を外部に露呈させ、更に、金属パイプ２１内に絶縁粉末２５を充填すると共に、金属パイプ２１には、減径加工が施された減径加工部２１ａを形成し、かつ、金属パイプ２１の一端開口に封口処理２８を施すようにしたものである。
そして、本実施の形態においては、端子棒２３の途中に、実施の形態１又は２で用いられた温度フューズ３０が組み込まれている。
【００３３】
従って、本実施の形態においても、実施の形態１，２と同様に、金属パイプ２１の減径加工時に温度フューズ３０に対し外力が作用したとしても、絶縁管３４及び変形吸収部３６の働きにより、フューズ本体３１に断線につながるような外力が作用することはない。
【００３４】
◎実施の形態４
図６（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４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の外壁にブラケット５３を介してシーズヒータ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。
【００３５】
本実施の形態において、シーズヒータ２０は、例えば図６（ｂ）に示すように、略Ｕ字状の金属パイプ２１を有し、この金属パイプ２１内には両端に端子棒２３，２４が接続された発熱コイル２２を挿入する一方、その金属パイプ２１内に絶縁粉末２５を充填し、かつ、金属パイプ２１には、減径加工が施された減径加工部２１ａを形成し、更に、金属パイプ２１の両端に封口処理２８を施すようにしてものである。
そして、前記端子棒２３の一部には実施の形態１又は２の温度フューズ３０が組み込まれている。
【００３６】
本実施の形態によれば、シーズヒータ２０に通電すると、シーズヒータ２０が加熱され、貯蔵タンク５１内の水が有効に加熱される。
このとき、仮に、貯蔵タンク５１内に水が貯蔵されていない状態で、シーズヒータ２０に通電すると、所謂空炊き状態になるが、シーズヒータ２０の発熱コイル２２が過剰発熱し始めると、温度フューズ３０が溶け、シーズヒータ２０が過剰加熱される事態は有効に回避される。
尚、シーズヒータ２０の製造時において、金属パイプ２１を減径加工したとしても、温度フューズ３０には絶縁管３４若しくは変形吸収部３６が設けられているため、温度フューズ３０が製造段階で断線する懸念はなく、シーズヒータ２０の性能は良好に保たれる。
【００３７】
【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、温度フューズ内蔵型において、温度フューズの構造を工夫し、ヒータ外筒減径加工時に温度フューズに対し断線につながる伸縮力を作用させないようにしたので、簡単な構成で、温度フューズの断線を有効に防止することが可能なシーズヒータを提供できる。
また、本発明に係る温度フューズによれば、温度フューズの断線を有効に防止することが可能なシーズヒータを簡単に構築することができる。
更に、本発明に係る加熱器によれば、温度フューズ内蔵型のシーズヒータの信頼性を高めることができるため、安全性の高い加熱器を簡単に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るシーズヒータの概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のシーズヒータにおける温度フューズの詳細を示す説明図、（ｃ）は温度フューズの別態様の詳細を示す説明図である。
【図２】実施の形態１に係るシーズヒータを示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は実施の形態１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】実施の形態２に係るシーズヒータを示す説明図である。
【図５】実施の形態３に係るシーズヒータを示す説明図である。
【図６】（ａ）は実施の形態４に係るシーズヒータを組み込んだ電器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。
【符号の説明】
１…ヒータ外筒，１ａ…減径加工部，２…発熱コイル，３…端子体，４…絶縁粉末，５…シーズヒータ，６…温度フューズ，７…フューズ本体，８…絶縁管，８ａ…絶縁栓，９…変形吸収部，１０…封口処理

Claims (10)

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てなるシーズヒータにおいて、
   前記ヒータ外筒内には、発熱コイルと直列に接続された温度フューズを配設し、
   この温度フューズには、フューズ本体と、このフューズ本体を囲繞する絶縁管とを具備させたことを特徴とするシーズヒータ。
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てなるシーズヒータにおいて、
   前記ヒータ外筒内には、発熱コイルと直列に接続された温度フューズを配設し、
   この温度フューズには、フューズ本体と、このフューズ本体の軸方向変形を吸収する変形吸収部とを具備させたことを特徴とするシーズヒータ。
3. 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てなるシーズヒータにおいて、
   前記ヒータ外筒内には、発熱コイルと直列に接続された温度フューズを配設し、
   この温度フューズには、フューズ本体と、このフューズ本体の軸方向を吸収する変形吸収部と、フューズ本体及び変形吸収部のうち少なくとも前記フューズ本体を囲繞する絶縁管とを具備させたことを特徴とするシーズヒータ。
4. 請求項１ないし３いずれかに記載のシーズヒータにおいて、
   温度フューズは端子体の一部に組み込まれることを特徴とするシーズヒータ。
5. 請求項１又は３記載のシーズヒータにおいて、
   絶縁管の両端は絶縁栓で閉塞されていることを特徴とするシーズヒータ。
6. 請求項２又は３記載のシーズヒータにおいて、
   変形吸収部は、フューズ本体に接続される伸縮自在なリード線であることを特徴とするシーズヒータ。
7. 請求項２又は３記載のシーズヒータにおいて、
   変形吸収部は、フューズ本体を伸縮自在に構成したものであることを特徴とするシーズヒータ。
8. 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てなるシーズヒータに用いられる温度フューズであって、
   前記ヒータ外筒内に配設され且つ発熱コイルと直列に接続されており、
   フューズ本体と、このフューズ本体を囲繞する絶縁管とを備えたことを特徴とする温度フューズ。
9. 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てなるシーズヒータに用いられる温度フューズであって、
   前記ヒータ外筒内に配設され且つ発熱コイルと直列に接続されており、
   フューズ本体と、このフューズ本体の軸方向変形を吸収する変形吸収部とを備えたことを特徴とする温度フューズ。
10. 請求項１ないし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。

Images