JP2005044740A

JP2005044740A - 空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーター

Info

Publication number: JP2005044740A
Application number: JP2003280129A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Taniguchi; 和美谷口; Hiroshi Gunda; 坦郡田
Original assignee: TANIGUCHI HEATERS KK
Current assignee: TANIGUCHI HEATERS KK
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】ヒーターの過熱によりヒーターの温度が異常に上昇し、ヒーター自身の破損や火災事故の発生が予想される事態になることを防止するため、ヒーター内部に温度センサーを設置して、ヒーターの内部温度が正常か異常かを感知し、異常時にはそれにはそれに接続された制御回路により供給電源により遮断することによりヒーターの保護と安全の確保を目的としたヒーターを提供する。
【解決手段】先端を閉塞した外管２内部には、電気発熱部３を配装すると共に、電気発熱部３の過熱状態を検知する温度センサー４を電気発熱部３の近傍に装填し、さらに外管２外部には、温度センサー４の検知した温度に基づいて電気発熱部３の電源を遮断する制御部５を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターに関するものである。

水よりも高温に加熱する必要があるメッキ液等の加熱のために、液中に浸漬して使用する発熱線を内蔵した電気ヒーターは、使用する液の種類や性質によって液との接触面からの放熱特性が変化するため、ヒーター内部の空気の温度分布は変化するが、一般的には発熱線付近の温度は５００〜８００℃となる一方、ヒーター外管の内側表面は液温プラス数十度となるのが通例であり、ヒーター内部とヒーター外管の内側表面との間の部分では、その熱伝導の状況に応じて所定の温度分布を形成し、安定した状態になっている。

しかし、何らかの理由で、例えばヒーターの使用中に液槽の故障で液が流出したり、液槽に所定のレベルまで液を充填していなかったりすることにより、液中で使用するヒーターが、液中に浸漬されることなく加熱された場合には、ヒーター外管の外側表面から外部への放熱が著しく低下するため、ヒーターの発熱部近傍の温度は、発熱部自身の温度と同程度まで上昇し、発熱部自身も更に温度上昇を引き起し、過熱状態となる。時間の経過と共に、ヒーター全体にまで温度上昇が広がり、通常は比較的低温度に維持される電源供給部やヒーター取り付け部等が過熱により、ヒーターを構成する構造物の熱的破壊を引き起し、電気的絶縁性の低下や断線、取り付け部の変形や焼損を発生させ、さらに液槽の破損、ヒーターの脱落、液の流出、感電事故、ほやや火災発生等の二次的障害をも引き起こす原因となることがある。

こうしたヒーターの空焚きと称される事態を防止するために、ヒーター使用時の日常的な作業管理が通常行われているが、これらを補填する方法として、液面レベルを確保するための液面レベルセンサーによる監視や制御、ヒーターの過熱状態をチェックするためのセンサーを装着し、過熱状態を検出してヒーターを制御する方法が行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９ー３０８４０８号公報

こうしたセンサーは、一般的にヒーター部の外側に付加して液槽に設置するため、液の組成に合わせて耐薬品性をもたせた容器に入れる必要がある。また、ヒーターの過熱状態を検知するセンサーを付加する場合、過熱状態になってから、できるだけ早くセンサーが検知することが必要となる。センサーの検知が遅れると、異常状態になってからセンサーの検知による制御により電源供給が遮断されるまでの時間が長くなり、その間の多量の発生熱量によりシステムに与える影響は大きくなる。ただし、電源を遮断する制御回路は含まれていない。

本発明は、かかる現状に鑑み、ヒーターの過熱によりヒーターの温度が異常に上昇し、ヒーター自身の破損や火災事故の発生が予想される事態になることを防止するため、ヒーター内部に温度センサーを設置して、ヒーターの内部温度が正常か異常かを感知し、異常時にはそれに接続された制御回路により供給電源により遮断することによりヒーターの保護と安全の確保を目的としたヒーターを提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するものであって、請求項１の発明は、先端を閉塞した外管内部には、電気発熱部を配装すると共に、電気発熱部の過熱状態を検知する温度センサーを電気発熱部の領域内に装填し、さらに外管外部には、温度センサーの検知した温度に基づいて電気発熱部の電源を遮断する制御部を設けたことを特徴とする空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターである。

請求項２の発明は、前記電気発熱部と前記温度センサーとを熱伝導性の良好な素材を介して接触させたことを特徴とする請求項１記載の空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターである。

本発明によれば、ヒーターの過熱状態を検知する温度センサーをヒーターの外管内部の発熱部の近傍に装填することにより、センサーが薬液の影響を受けなくすると共に、発熱部に接して外管内部に装着したセンサーに接続された制御回路の動作温度を適切に設定することにより、空焚き等の異常時における温度上昇をヒーター表面の温度上昇より早く検知し、電源遮断を早期に行うことによりヒーターの空焚きや過熱状態によって引き起される液中ヒーターの不安全事故を未然に防止することが可能となる。

以下、本発明をその実施例である図面にしたがって具体的に説明する。
図１〜図４において、１は本発明の空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターであって、該空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーター１は、第１実施例の図２および第２実施例の図３に示すように、外管２と電気発熱部３と温度センサー４と制御部５から主としてなっている。図２，図３のヒーターの発熱部は水平状として例示しているが、垂直状とした縦形構成であっても同様である。

外管２は、液との接触面積を広くするとともに、液と電気発熱部３と温度センサー４とが直接的に接触することを防止するために、長い筒状の形状をしており、その先端部は閉塞された形状をしている。ヒーターの外管の材質としては、各種の材質のものが使用可能であり、液の組成によって選択されるが、ステンレス管、チタン管、石英管等の材質であることが望ましい。図２においては石英管で形成された例が示されており、図３においては、ステンレス管で形成された例が示されていている。

電気発熱部３は、液を加熱するためのニクロム線などの発熱線であり、電源リード３１によって外管２の外方に設けた電源と連結されている。電気発熱部３は、図２においては、筒状体の外周に複数の発熱線をそれぞれ間隔をおいて捲回して、全体としては密に筒状体の表面を被覆するように捲回した例が示されており、図３においては、複数の発熱線がそれぞれ別々に図４に詳細に示すように、中心軸を中心にして、その外周を被覆するように配設された例が示されている。電流は、単相、三相のいずれであっても良い。

温度センサー４は、電気発熱部３の過熱状態を検知するものであって、電気発熱部３の領域Ａ内に設置されており、センサーリード４１によって外管２の外方の制御部５と連結されている。温度センサー４は、図２および図３に示すように、外管２の内側面に内接するように設定され、発熱部の先端より十分に発熱部側に位置するように温度センサー４が取り付けられていることが望ましい。具体的な構造としては、図２および図３に示すように、温度センサー４を耐熱性碍子６に設けた取り付け部で保持し、温度センサー４の感熱部が外管内壁にできるだけ近接して取り付けることが望ましい。なお、図２に示すように、温度センサー４と発熱部３との不測の接触を防止するために、両者の間に緩衝材３２を設けることが望ましい。このように、過熱検知用の温度センサー４を外管２の内部に装着することにより、温度センサー４の耐薬品性への配慮の必要性をなくすることができる。

ヒーター内部の通常の動作時と過熱異常時の温度分布の差異が短時間に大きく表出されるような熱伝導機構３３を設けることが望ましい。この熱伝導機構３３としては、マグネシア等の熱伝導性の良好な素材が充填されていることが望ましい。図２においては、前記の緩衝材３２を熱伝導性が適度に設定されていることが望ましく、図３においては、マグネシア等の熱伝導性の良好な素材３３が充填されている。この熱伝導機構に組み込んだ温度センサーが異常時の温度上昇を早期に検知して信号を送出するように構成されていることが望ましい。

耐熱性保持部材６は、外管２の開口部を閉鎖する耐熱性碍子等からなるものであって、温度センサー４に連結されたセンサーリード４１や電気発熱部３に連結され、電源供給部に連結された電源リード３１などを保持している。なお、液槽７には、図１に示すように、液面レベルセンサー７１や液温センサー７２なども設置されていることが望ましい。

制御部５は、温度センサー４の検知した温度に基づいて電気発熱部３の電源を遮断する制御回路を備えたものである。

ヒーターが適正な使用状態で液槽７に設置され、適正な条件で動作している場合には、発熱部３は６００〜８００℃程度の温度で動作し、外管２の表面温度が６０〜１００℃の液中で使用されたとき、外管２の内側付近の温度は２００〜３００℃となって安定している。正常な状態では、外管２の内側表面と発熱部３との間の部分において、適度の温度勾配でもって安定した状態で温度分布が形成されているが、外管表面からの放熱が減少して外管表面の温度が急上昇すると、発熱部３の温度も押し上げられ、温度傾斜の途中に位置する外管２の内壁の温度も当然上昇してくる。この内壁の温度は、必ず外管２の表面より早く上昇し、ある一定値だけ高い値を示す。この値をセンサーで捉えることによりヒーターの過熱状態を外管２の表面温度の変化をより早く検知して、早期に電源を遮断することができる。ヒーターが空焚きのような異常動作状態になったときも同様に外管内側付近の温度も急激に上昇し、ヒーター表面の発熱量とバランスが取れる値まで上昇する。この場合、発熱体に近い外管内側の方が外管表面よりも必ず上昇温度が高くなり、安定点での温度も高くなる。外管に内接しているセンサーは、この温度変化を検知して接続されている制御部５を動作させヒーターの電源を遮断することができる。

以下、各種のヒーターの他の実施例を例示することとする。
図５，図６の実施例は、垂直状に設置するヒーターの例であって、外管（石英管）２の内部はこれまで説明したとおりのものであり、８１は、電源リードやセンサーリードを内蔵するキャップレスチューブである。キャップレスチューブ８１と外管２の開口部との連結部は、図６に示すようにゴムキャップ８２で形成されている。さらに、この連結部の外周をゴム質圧着テープで被覆し、次いでビニルテープで被覆し、さらに収縮テープで被覆している。キャップレスチューブ８１は、コード８３を介してプラグ８４に連結されており、制御部５に着脱自在に固定可能となされている。なお、８５は液面のレベルラインであり、８６はフックである。図７，図８の実施例は、外管２がステンレス製であり、連結部の形状が異なる以外はほぼ同様である。

図９，図１０の実施例は、水平状に設置するヒーターの例であって、これ以外では外管２が石英管である点でも図５，図６とほぼ同様である。また、図１１, 図１２，図１３の実施例も、水平状に設置するヒーターの例であって、これ以外では外管２がステンレス管である点でも図７，図８とほぼ同様である。なお、図１２はヒーターを水槽中で保持するための保持具８８を示すものである。

本発明の空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターの一例を示す正面図である。図１の空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターの一例の要部拡大側面図である。図１の空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターの他の例の要部拡大側面図である。図３の空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターの正面拡大図である。空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターの他の実施例の側面図である。図５の連結部の拡大断面図である。空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターのさらに他の実施例の側面図である。図７の連結部の断面図である。空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターのさらに他の実施例の側面図である。図９の連結部の断面図である。空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーターのさらに他の実施例の側面図である。図１１の保持部の正面図である。図１１の連結部の断面図である。

符号の説明

１空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーター
２外管
３電気発熱部
３１電源リード
３２緩衝材
３３熱伝導機構
４温度センサー
４１センサーリード
５制御部
６耐熱性保持部材
７液槽
７１液面レベルセンサー
７２液温センサー
８１キャップレスチューブ
８２ゴムキャップ
８３コード
８４プラグ
８５レベルライン
８６フック
８８保持具

Claims

先端を閉塞した外管内部には、電気発熱部を配装すると共に、電気発熱部の過熱状態を検知する温度センサーを電気発熱部の領域内に装填し、さらに外管外部には、温度センサーの検知した温度に基づいて電気発熱部の電源を遮断する制御回路を設けたことを特徴とする空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーター。
前記電気発熱部と前記温度センサーとを熱伝導性の良好な素材を介して接触させたことを特徴とする請求項１記載の空焚きセンサー内蔵の液中用ヒーター。