JP2005235459A - Sheathed heater, its manufacturing method and heater - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a sheathed heater used in various heaters such as an electric water heater, and more particularly to a sheathed heater effective for a bending process, a manufacturing method thereof, and an improvement of the heater.
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120は、例えば図7(a)(b)に示すように、金属パイプ(ヒータ筒体)121内にコイル状の発熱線122を配設すると共に、金属パイプ121内に絶縁粉末126としての酸化マグネシアを充填し、前記金属パイプ121を圧延して減径加工部121aに形成すると共に、金属パイプ121の両端開口を封口材128にて封口処理したものである。尚、符号123,124は発熱線122の両端に接続された端子棒である。
ここで、この種のシーズヒータ120としては、直線状の態様は勿論であるが、例えば図7(a)(b)に示すように、所望の形状に曲げ加工を施した態様(曲げ加工部121bを具備)も多く使用されている。
また、この種のシーズヒータ120の金属パイプ121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、耐食耐熱超合金、チタン、あるいは、銅などが広く使われている(例えば特許文献1参照)。
更に、これらのシーズヒータ120の取付構造としては、図7(a)に示すように、取付板160の取付孔161にシーズヒータ120を挿入し、金属パイプ121の材質に応じて例えばステンレス鋼であれば溶接162にて固定し、また、図7(b)に示すように、銅管であればろう付け163にて固定する方式が多く用いられる。
Conventionally, in an electric water heater or the like, a sheath heater is provided in a storage tank, and water stored in the storage tank is heated by the sheath heater.
In this type of
Here, this type of
As the
Further, as shown in FIG. 7A, the
しかしながら、この種のシーズヒータ120のうち、例えば電気温水器等に使用されるシーズヒータ120にあっては、地域毎の水質の違いや使用環境の違いによって金属パイプ121の耐食性が不十分になり易いという技術的課題が見出された。
例えば金属パイプ121としてオーステナイト系ステンレス鋼管を使用した態様にあっては、高温強度や耐酸化性に優れているものの、塩素イオンの存在する水質環境下では応力腐食割れなどの局部腐食が起こり易い。
これに対し、金属パイプ121として銅管を使用した態様にあっては、塩素イオンの存在する水質環境下での耐食性に優れてはいるが、酸性水質環境下での耐食性に劣る傾向が見られ、ニッケルめっきなどを施すことが必要になる。
また、金属パイプ121としてフェライト系ステンレス鋼管を使用した態様にあっては、塩素イオンの存在する水質環境下でも、応力腐食割れなどの局部腐食は有効に回避されるが、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて耐酸化性や溶接性、曲げ加工性などの点で劣り、また、銅に比べて生産性が悪いという点で劣るという傾向が見られる。
また、従来のシーズヒータには、例えば特許文献2に示すように、金属パイプとして互いに密接する内筒管及び外筒管からなる二重管構造を採用したものも知られているが、これらの内筒管及び外筒管はいずれも同じオーステナイト系ステンレス鋼(例えばSUS304)にて構成されているに過ぎず、耐食性の点で不十分であることに変わりはなかった。
このように、金属パイプとして従前使用されていた各種管は一長一短であり、ユーザーからは、地域毎の水質の違いや使用環境の違いを考慮しないで済む金属パイプの提供が強く望まれていた。
However, in this type of
For example, in an embodiment in which an austenitic stainless steel pipe is used as the
On the other hand, in the aspect using the copper pipe as the
Further, in the embodiment using a ferritic stainless steel pipe as the
Further, as a conventional sheathed heater, for example, as shown in Patent Document 2, a metal pipe that employs a double pipe structure composed of an inner tube and an outer tube that are in close contact with each other is known. Both the inner tube and the outer tube are made of the same austenitic stainless steel (for example, SUS304), and are still inadequate in terms of corrosion resistance.
As described above, the various pipes that have been used as metal pipes have their merits and demerits, and users have strongly desired to provide metal pipes that do not take into account differences in water quality and usage environments in each region.
また、絶縁粉末126が充填された金属パイプ121を曲げ加工する際には通常焼鈍処理が行われるが、金属パイプ121の材料に応じて焼鈍温度が異なる。焼鈍温度が低い場合には、絶縁粉末126として、例えば酸化マグネシアに吸湿防止材であるシリコーン樹脂を混入させたものを使用し、酸化マグネシアの界面を濡らし、撥水性を確保することが可能になるのに対し、焼鈍温度が高い場合には、酸化マグネシアに吸湿防止材であるシリコーン樹脂を混入させたとしても、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とから、吸湿防止材が混入された酸化マグネシアを使用することが困難になる。
In addition, when the
そこで、従来、金属パイプ121として例えば銅管を使用する態様にあっては、図7(b)に示すように、焼鈍温度が400〜500℃程度と低いため、絶縁粉末126として吸湿防止材が混入された酸化マグネシアを使用することが可能になり、金属パイプ121の封口処理としては、例えばシリコーンゴム128aと絶縁パッキン128bとからなる封口材128を使用することが可能である。
ところが、金属パイプ121として例えばオーステナイト系ステンレス鋼を使用する態様にあっては、図7(a)に示すように、焼鈍温度が1050〜1100℃程度と高いため、絶縁粉末126として吸湿防止材が混入された酸化マグネシアを使用することが困難になる。この場合には、金属パイプ121の封口処理としては、ガラス封口材130にて金属パイプ121の開口を完全密封し、更に、ガラス封口材130の外部をシリコーンゴム128aと絶縁パッキン128bとからなる二次封口材128にて封口することが必要になってしまう。
このとき、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130は機械的衝撃に弱いため、取り扱いに注意を要するという技術的課題がある。
それゆえ、曲げ加工を施すシーズヒータ120にあっては、ガラス封口のような気密封口を伴わない簡易な封口処理で済むような金属パイプ121を選定したいという要請が強く求められている。
Therefore, conventionally, in an embodiment in which, for example, a copper pipe is used as the
However, in an embodiment using, for example, austenitic stainless steel as the
At this time, in order to perform the glass sealing, a process of heating and sealing the glass pellet to a temperature equal to or higher than the softening point is necessary, and in addition, an inspection process of whether or not it is completely sealed is necessary. Therefore, not only does the manufacturing cost increase, but the
Therefore, in the
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、製造性を良好に保ちながら、水質や使用環境の違いによる悪影響を最小限に抑制することができる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。 The present invention has been made to solve the above technical problem, and a sheathed heater capable of minimizing adverse effects due to differences in water quality and use environment while maintaining good manufacturability and its A manufacturing method and a heater are provided.
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が、互いに密着する外筒管7及び内筒管6からなる二重管構造を有し、外筒管7及び内筒管6のいずれか一方をステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれか、前記他方を銅にて構成したものであり、ヒータ筒体1の端部開口を気密封口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。 That is, in the present invention, as shown in FIG. 1, a heating wire 2 is disposed in the heater cylinder 1, and a terminal body 3 drawn from the end of the heater cylinder 1 is connected to both ends of the heating wire 2. In the sheathed heater in which the heater cylinder 1 is reduced in diameter after the insulating powder 4 is filled in the heater cylinder 1, the heater cylinder 1 is composed of an outer cylinder pipe 7 and an inner cylinder pipe 6 that are in close contact with each other. It has a double tube structure, and one of the outer tube 7 and the inner tube 6 is made of stainless steel, a corrosion-resistant heat-resistant superalloy and titanium, and the other is made of copper. 1 end opening was sealed with the simple sealing material 5 which does not contain an air-sealing sealing material.
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。
In such technical means, this case is based on the premise that the heater cylinder 1 has been subjected to diameter reduction processing (referred to as a diameter reduction processing portion 1a), and is mainly configured to perform bending processing (mode including a bending processing portion 1b). ), But also includes a linear form without the bent portion 1b.
Further, the shape of the heating wire 2 may be linear or U-shaped, and the terminal body 3 may be either pulled out from both ends of the heater cylinder 1 or pulled out from one end side.
Furthermore, as the terminal body 3, a rod-shaped member is usually used, but any form may be used as long as it functions as a terminal electrode.
Furthermore, the insulating powder 4 insulates the heating wire 2 and functions as a heat conductive material for the heater cylinder 1, and a material having high heat conductivity such as magnesia oxide is preferable. In addition, the insulating powder 4 can increase the packing density by reducing the diameter of the heater cylinder 1, and can improve the thermal conductivity between the heating wire 2 and the heater cylinder 1.
また、ヒータ筒体1は二重管構造であればよく、二重管の製造方法としては、予め外筒管7及び内筒管6を嵌合密着させてもよいし、シーズヒータの製造途中で外筒管7を内筒管6に被せて圧延するようにしてもよい。また、外筒管7及び内筒管6のいずれが銅、ステンレス鋼であってもよい。ここで、ステンレス鋼には、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を広く含む。更に、ステンレス鋼に代えて、耐食耐熱超合金又はチタンを用いるようにしてもよい。 The heater cylinder 1 may be of a double tube structure. As a method of manufacturing the double tube, the outer tube 7 and the inner tube 6 may be fitted and adhered in advance, or the sheathed heater is being manufactured. Then, the outer tube 7 may be covered with the inner tube 6 and rolled. Further, either the outer tube 7 or the inner tube 6 may be copper or stainless steel. Here, the stainless steel widely includes austenitic stainless steel, ferritic stainless steel, and the like. Furthermore, instead of stainless steel, a corrosion-resistant heat-resistant superalloy or titanium may be used.
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。
Furthermore, since an opening for filling the insulating powder 4 is secured at at least one end of the heater cylinder 1, the opening needs to be sealed in a subsequent process after the insulating powder 4 is filled.
In this case, the sealing process is sufficient with the simple sealing material 5. Here, the simple sealing material 5 may be any material as long as it does not include an air-sealing sealing material (such as a glass sealing material), and a combination of insulating rubber (for example, silicone rubber) and insulating packing (an insulator such as alumina porcelain) is appropriately selected. There is no problem.
At this time, since the sealing process is performed with the simple sealing material 5, it is preferable to prevent the insulating powder 4 from being hygroscopic (for example, magnesia oxide). Etc.) may be used. At this time, as an aspect including the moisture absorption preventing material, there are a case where a film is formed on the insulating powder 4 by heat by heat treatment, a case where the insulating powder 4 is coated in advance.
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800℃未満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。
ここで、焼鈍温度とは焼鈍炉の炉内雰囲気温度であり、例えばコンベア速度を適宜制御することで、焼鈍対象品である中間成形品に実質的に作用する実質焼鈍温度と炉内雰囲気温度との間には例えば200〜300℃の温度差がある。
In particular, the present embodiment is preferably an embodiment in which the heater cylinder 1 is bent.
At this time, as a preferable manufacturing method of the sheathed heater to bend, after subjecting the rod-shaped sheathed heater intermediate molded product subjected to diameter reduction processing to an annealing temperature condition of at least less than 800 ° C., A bending process may be performed.
Here, the annealing temperature is the in-furnace atmosphere temperature of the annealing furnace, for example, by appropriately controlling the conveyor speed, the substantial annealing temperature and the in-furnace atmosphere temperature that substantially act on the intermediate molded product that is the object to be annealed. For example, there is a temperature difference of 200 to 300 ° C.
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、本件のような態様の二重管構造の曲げ加工時における実質的に作用する実質焼鈍温度は銅一重管と略同程度(例えば400〜500℃)で済み、例えばオーステナイト系ステンレス鋼一重管のように高温(1050℃程度)にはならない。
よって、本件では、400〜500℃の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。
As described above, the annealing process is normally performed during the bending process of the heater cylinder 1, but the substantial annealing temperature that substantially acts during the bending process of the double-pipe structure according to the present embodiment is substantially the same as that of the copper single pipe. However, the temperature is not as high as that of an austenitic stainless steel single tube (about 1050 ° C.).
Therefore, in this case, since an annealing temperature of 400 to 500 ° C. is sufficient, it is possible to use the insulating powder 4 in which a moisture absorption preventing material (silicone resin or the like) for preventing moisture absorption is mixed with magnesia oxide. .
また、ヒータ筒体1の好ましい態様としては、ステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれかからなる外筒管7と銅からなる内筒管6との二重管構造であるものが挙げられる。このように、耐酸化性に優れたステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれかが外筒管7であれば、外気に対する耐食性に富み、また、曲げ加工時に銅製の内筒管6に追従して曲げ変形し易い点で好ましい。
更に、外筒管7及び内筒管6の肉厚については、二重管構造を構成し得るものであれば適宜選定して差し支えないが、ステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれかからなる管が銅管よりも薄い肉厚である態様が好ましい。このように、ステンレス鋼管などが銅管より薄い肉厚であれば、ステンレス鋼管などが銅管に追従して曲げ変形し易い点で好ましい。
尚、銅管に比べて、ステンレス鋼管などを厚肉に構成しても、曲げ変形可能であれば差し支えないことは勿論である。
Moreover, as a preferable aspect of the heater cylinder 1, what is the double pipe structure of the outer cylinder pipe 7 which consists of either stainless steel, a corrosion-resistant heat-resistant superalloy, and titanium and the inner cylinder pipe 6 which consists of copper is mentioned. . Thus, if any of stainless steel, corrosion-resistant heat-resistant superalloy, and titanium excellent in oxidation resistance is the outer tube 7, it is rich in corrosion resistance to the outside air, and follows the copper inner tube 6 during bending. Thus, it is preferable in that it is easily bent and deformed.
Further, the thicknesses of the outer tube 7 and the inner tube 6 may be appropriately selected as long as they can constitute a double tube structure, but are selected from any of stainless steel, corrosion-resistant heat-resistant superalloy, and titanium. An embodiment in which the tube is thinner than the copper tube is preferred. Thus, if the stainless steel pipe or the like is thinner than the copper pipe, the stainless steel pipe or the like is preferable in that it is easy to bend and deform following the copper pipe.
Of course, even if the stainless steel pipe or the like is made thicker than the copper pipe, it does not matter if it can be bent and deformed.
更に、本発明は、シーズヒータ8に限らず、上述したシーズヒータ8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。 Furthermore, the present invention is not limited to the sheathed heater 8, but also includes a heater (including an electric heater and various other forms) in which the above-described sheathed heater 8 is incorporated.
本発明に係るシーズヒータによれば、ヒータ筒体として銅とステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれかとの二重管構造の態様を用いるようにしたので、耐食性について銅管及びステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれかからなる管の利点を相互に補完することができ、その分、水質や使用環境の違いによる悪影響を最小限に抑制することができる。
特に、本発明では、低温の焼鈍処理にて二重管構造のヒータ筒体を曲げ加工することが可能であるため、ヒータ筒体の端部開口を簡易封口材にて封口することができる。このため、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。
更に、本発明に係る加熱器によれば、曲げ加工を施す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。
According to the sheathed heater according to the present invention, since the aspect of the double tube structure of copper and stainless steel, any one of the corrosion-resistant heat-resistant superalloy and titanium is used as the heater cylinder, the copper tube and the stainless steel for corrosion resistance, The advantages of a pipe made of either a corrosion-resistant heat-resistant superalloy or titanium can be complemented with each other, and adverse effects due to differences in water quality or usage environment can be minimized.
In particular, in the present invention, the heater cylinder having a double-pipe structure can be bent by a low-temperature annealing treatment, so that the end opening of the heater cylinder can be sealed with a simple sealing material. For this reason, it is not necessary to carry out a sealing process including an air-sealing sealing material such as a glass sealing, so that the manufacturability of the sheathed heater can be simplified, and the handleability of the sheathed heater can be kept good. Can do.
Furthermore, according to the heater according to the present invention, since the reliability of the sheathed heater that performs the bending process can be increased, a highly safe heater can be simply provided.
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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
Embodiment 1
Fig.2 (a) shows embodiment of the electric water heater incorporating the sheathed heater to which this invention was applied.
In the figure, an
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。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2 (b), the sheathed
本実施の形態において、金属パイプ21は、互いに密着する外筒管32及び内筒管31からなる二重管構造を有しており、内筒管31が銅管にて構成される一方、外筒管32がオーステナイト系ステンレス鋼管(例えばSUS304、インコロイなど)にて構成される。
このとき、内筒管31及び外筒管32の肉厚は適宜選定して差し支えないが、オーステナイト系ステンレス鋼管からなる外筒管32の肉厚は、銅管からなる内筒管31の肉厚より薄く設定されている。例えば銅管1mmに対しオーステナイト系ステンレス鋼管は0.4mmである。
In the present embodiment, the
At this time, the thickness of the
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は取付板60の取付孔61に挿入され、例えば溶接62にて固定される。
The
Furthermore, as the insulating
Furthermore, in the present embodiment, both end openings of the
In FIG. 2B, the sheathed
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、二重管構造からなる金属パイプ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)。
Next, an example of a manufacturing process of the sheathed
When manufacturing the sheathed
3A and 4B, the
In this state, as shown in FIG. 3 (a), the
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し、シーズヒータ20中間成形品に対して実質的に作用する実質焼鈍温度を400〜500℃にな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400〜500℃の実質焼鈍温度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。
Thereafter, the intermediate molded product of the sheathed
At this low temperature annealing treatment, the sheathed
Then, after the bending process is performed, the
また、比較の形態モデルとして、図7(a)に示すような曲げ加工を施したシーズヒータ(例えば金属パイプ121がオーステナイト系ステンレス鋼管の一重管である態様)120の製造工程を図3(b)に基づいて説明する。
この比較のモデルにおけるシーズヒータ120は、図7(a)に示すように、発熱線122の両端に端子棒123,124を接続し、これらを一体として金属パイプ121内に挿入配置する。そして、金属パイプ121内に絶縁粉末126を充填すると共に、金属パイプ121の両端には、端子棒123,124を外部に露呈させた状態で仮封口材(例えば絶縁ゴム)を施す。
この状態において、図3(b)に示すように、金属パイプ121に圧延(減径加工)を施すことで減径加工部121aを形成する。
次に、曲げ加工に先立って、金属パイプ121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121を軟化させた後に曲げ加工を施すことで、図7(a)に示すような曲げ加工部121bを形成する。
更に、曲げ加工が施された金属パイプ121の両端の仮栓を取り除き、金属パイプ121内の絶縁粉末126を乾燥させ、前記絶縁粉末126に対する吸湿対策としてガラス封口材130による気密封口を施し、しかる後、二次封口材128(シリコーンゴム128a+絶縁パッキン128b)による二次封口を行う。
Further, as a comparative model, the manufacturing process of a sheathed heater (for example, an embodiment in which the
As shown in FIG. 7A, the sheathed
In this state, as shown in FIG. 3B, the
Next, prior to bending, the
Further, the temporary plugs at both ends of the
このように、比較の形態では、金属パイプ121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126を使用すると、この絶縁粉末126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121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、二重管構造の金属パイプ21を使用したため、曲げ加工に先立つ焼鈍処理が低温焼鈍処理で済み、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。
Thus, in the comparative form, in order to bend the
For this reason, in order to reliably prevent moisture from the outside air, an air-sealing port such as a glass seal is required as the sealing process for the end of the
In contrast, in the present embodiment, since the
In addition, since the water repellency can be maintained, it is not necessary to employ an air-sealing port such as a glass seal as a sealing process for the
また、本実施の形態に係るシーズヒータ20においては、銅管からなる内筒管31と、オーステナイト系ステンレス鋼管からなる外筒管32とを二重に備えているため、水質や使用環境に応じて、仮に、外筒管32の一部が腐食したとしても、内筒管31の存在により、前記外筒管32の腐食による弊害を補完することが可能である。
また、本実施の形態では、オーステナイト系ステンレス鋼管が外筒管32であるため、耐酸化性に優れている点で好ましく、また、曲げ加工時には、外筒管32が銅管からなる内筒管31に追従して変形することになるが、特に、内筒管31に比べて外筒管32の肉厚が薄く設定されているため、外筒管32の曲げ変形が内筒管31に追従し易い点で好ましい。
Moreover, in the sheathed
In the present embodiment, since the austenitic stainless steel pipe is the outer
尚、本実施の形態では、図4(a)〜(d)に示すように、予め製造された二重管構造の金属パイプ21を用い、シーズヒータ20を製造するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば図5(a)〜(d)に示す変形態様のように、銅管からなる内筒管31に対しシーズヒータ20中間成形品を構成した後、外筒管32を嵌合させるようにしてもよい。
本変形態様においては、例えば図5(a)に示すように、銅管からなる内筒管31内に発熱線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、内筒管31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5(b)に示すように、内筒管31内に絶縁粉末26を充填すると共に、内筒管31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、内筒管31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5(c)参照)。
次いで、図5(c)に仮想線で示すように、減径加工された内筒管31に外筒管32を遊嵌させ、しかる後に、外筒管32を圧延させることにより、内筒管31の外周面に外筒管32の内周面を密着させ、二重管構造の金属パイプ21とする(図5(d)参照)。
この後の各処理(低温焼鈍処理、曲げ加工、簡易封口処理)については実施の形態と同様である(図3(a)参照)。
このように、本変形形態に係る製造方法によれば、外筒管32の減径が少ないため、加工硬化が小さいし、しかも、残留応力が少ないため、曲げ加工が容易になるという利点を有する。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 4A to 4D, the sheathed
In this modification, for example, as shown in FIG. 5 (a), a
Then, as shown in FIG. 5 (b), the inner
Next, as shown by phantom lines in FIG. 5 (c), the outer
Each subsequent process (low-temperature annealing process, bending process, simple sealing process) is the same as that of the embodiment (see FIG. 3A).
As described above, according to the manufacturing method according to this modified embodiment, since the diameter reduction of the outer
◎実施の形態2
図6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と異なる金属パイプ21の構成を備えている。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。
すなわち、本実施の形態では、金属パイプ21は、互いに密着する外筒管42及び内筒管41からなる二重管構造を有しており、内筒管41がオーステナイト系ステンレス鋼管(例えばSUS304)にて構成される一方、外筒管42が銅管にて構成される。
このとき、内筒管41及び外筒管42の肉厚は適宜選定して差し支えないが、オーステナイト系ステンレス鋼管からなる内筒管41の肉厚は、銅管からなる外筒管42の肉厚より薄く設定されている。例えば銅管1mmに対しオーステナイト系ステンレス鋼管は0.4mmである。
尚、本実施の形態では、シーズヒータ20は、取付板60の取付孔61に挿入され、例えばろう付け63にて固定される。
Embodiment 2
FIG. 6 shows a second embodiment of a sheathed heater to which the present invention is applied.
In the figure, the basic configuration of the sheathed
That is, in the present embodiment, the
At this time, the wall thickness of the
In the present embodiment, the sheathed
本実施の形態にあっても、シーズヒータ20は、実施の形態1と同様に、図3(a)に示すような工程を経て製造される。すなわち、曲げ加工時には、低温焼鈍処理にて、オーステナイト系ステンレス鋼管からなる内筒管41は銅管からなる外筒管42に追従して曲げ変形する。よって、シーズヒータ20の封口処理としては、簡易封口材28による簡易封口で足りる。
また、本実施の形態においても、水質や使用環境に応じて、仮に、銅管からなる外筒管42の一部が腐食したとしても、内筒管41の存在により、前記外筒管42の腐食による弊害を補完することが可能である。
Even in the present embodiment, the sheathed
Also in the present embodiment, depending on the water quality and use environment, even if a part of the
尚、実施の形態1,2では、金属パイプ21としては、銅管とオーステナイト系ステンレス鋼管との二重管構造が示されているが、これに限られるものではなく、金属パイプ21としては、例えば銅管とフェライト系ステンレス鋼管(例えばSUS444など)との二重管構造であってもよい。また、ステンレス鋼管に代えて、耐食耐熱超合金(JIS G 4902参照:NCF600,NCF800など)、あるいは、チタンからなる管を銅管と共に用い、二重管構造にしてもよい。
これらの態様にあっても、図3(a)に示す各工程にてシーズヒータ20を製造することができる。
このような場合において、例えば外筒管42がフェライト系ステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれかであれば、実施の形態1のオーステナイト系ステンレス鋼が外筒管32である態様と同様に、耐酸化性に優れている点で好ましく、また、曲げ加工時には、外筒管42が銅管からなる内筒管41に追従して変形し易い点で好ましい。特に、外筒管42の肉厚が銅管からなる内筒管41のそれよりも薄肉である態様では、外筒管42の曲げ変形時の追従性がより良好に保たれる。
In the first and second embodiments, as the
Even in these embodiments, the sheathed
In such a case, for example, if the
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…内筒管,7…外筒管,8…シーズヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heater cylinder, 1a ... Diameter reduction process part, 1b ... Bending process part, 2 ... Heating wire, 3 ... Terminal body, 4 ... Insulating powder, 5 ... Simple sealing material, 6 ... Inner cylinder pipe, 7 ... Outer cylinder Tube, 8 ... sheathed heater
Claims (7)
ヒータ筒体は、互いに密着する外筒管及び内筒管からなる二重管構造を有し、外筒管及び内筒管のいずれか一方をステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれか、前記他方を銅にて構成したものであり、
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。 A heating wire is arranged in the heater cylinder, and a terminal body drawn from the end of the heater cylinder is connected to both ends of the heating cylinder. After the insulating powder is filled in the heater cylinder, the diameter of the heater cylinder is reduced. In the sheathed heater
The heater cylinder has a double pipe structure composed of an outer cylinder pipe and an inner cylinder pipe that are in close contact with each other, and either one of the outer cylinder pipe and the inner cylinder pipe is made of stainless steel, a corrosion-resistant heat-resistant superalloy, or titanium, The other is made of copper,
A sheathed heater, wherein the end opening of the heater cylinder is sealed with a simple sealing material that does not include an airtight sealing material.
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。 The sheathed heater according to claim 1,
A sheathed heater, wherein the heater cylinder is bent.
ヒータ筒体は、ステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれかからなる外筒管と銅からなる内筒管との二重管構造であることを特徴とするシーズヒータ。 The sheathed heater according to claim 1,
The sheathed heater is characterized in that the heater cylinder has a double pipe structure of an outer cylinder made of stainless steel, a corrosion-resistant heat-resistant superalloy, and titanium and an inner cylinder made of copper.
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。 The sheathed heater according to claim 1,
A sheathed heater, wherein the insulating powder includes a moisture absorption preventing material.
ヒータ筒体の外筒管及び内筒管のうち、ステンレス鋼、耐食耐熱超合金及びチタンのいずれかからなる管が銅管よりも薄い肉厚であることを特徴とするシーズヒータ。 The sheathed heater according to claim 1,
A sheathed heater in which a tube made of any one of stainless steel, a corrosion-resistant heat-resistant superalloy, and titanium is thinner than a copper tube among an outer tube and an inner tube of a heater tube.
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800℃未満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。 In the manufacturing method of the sheathed heater of Claim 2,
A method for manufacturing a sheathed heater, comprising subjecting a rod-shaped sheathed heater intermediate molded product subjected to diameter reduction processing to an annealing treatment under an annealing temperature condition of at least 800 ° C. and then bending.
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CN105578626A (en) * | 2016-03-02 | 2016-05-11 | 南京柏克斯电热器具制造厂 | Novel electric heater and manufacturing process thereof |
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