JP2018078872A - Underwater heater - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide means to prevent an increase in the temperature of a circuit part even when power of a heating part increases in an underwater heater in which the heating part and the circuit part are integrally formed.SOLUTION: An underwater heater includes: a heating part 1 having a ceramic core member in which a heating wire is wound around the outer periphery, and a thermocouple is inserted into the inside, a metal sheath-like outer cylinder for coating the core member, and a powder-type filler subjected to swaging processing, which is put between the sheath-like outer cylinder and the core member; a circuit part 2 which includes a power supply circuit for supplying power to the heating wire, a control circuit for preventing overheating of the heating wire, a sleeve composed of metal circular pipe, whose both ends are water-tightly sealed after storing the control circuit inside, and a powder-type filler put in a space between the inner wall of the sleeve and a circuit board; and a connection member 3 for connecting the sheath-like outer cylinder and the sleeve.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、活魚類の輸送・飼育等に用いられる大型活魚水槽の温度制御用の水中ヒータに関する。   The present invention relates to a submersible heater for temperature control of a large-sized live fish tank used for transporting and rearing live fish.

従来から、熱帯魚等の観賞魚を飼育する水槽には、温度調節のため水中ヒータが用いられることが多く、空焚き事故防止のため、業界団体「観賞魚用ヒータ安全協議会」により安全のための統一規格が出され、ヒータ上限温度の設定、カバーの難燃化等が進んでいる。これは、ヒータ本体を誤って水中以外(空気中)で加熱を続けたときに、空焚き状態になり、火災発生の原因となっているためである。   Traditionally, underwater heaters are often used for aquariums for breeding ornamental fish such as tropical fish to control the temperature. To prevent air blow accidents, the industry group “Aquarium Fish Heater Safety Council” Standardization of the standard has been issued, and the setting of the upper limit temperature of the heater and the flame resistance of the cover are progressing. This is because when the heater body is mistakenly heated outside the water (in the air), the heater body becomes empty and causes a fire.

かかる空焚きを防止するために、水中ヒータの温度を制御して、事故を防止する手段が種々提案されている。例えば、特許文献1には、ヒータ本体とその動作を制御する制御部とヒータ本体の温度を感知する温度センサとからなり、この制御部がヒータ本体への通電回路を開閉する開閉手段と、温度センサの異常温度を検知する異常検知回路と、異常検知に応答して開閉手段を駆動させる駆動回路と、この異常状態を記憶する記憶回路を備えた観賞用水槽の水中ヒータが開示されている。   Various means for preventing accidents by controlling the temperature of the submersible heater have been proposed in order to prevent such idling. For example, Patent Document 1 includes a heater body, a control unit that controls the operation of the heater body, and a temperature sensor that senses the temperature of the heater body. The control unit opens and closes an energization circuit for the heater body, and a temperature. An underwater heater for an ornamental aquarium comprising an abnormality detection circuit for detecting an abnormal temperature of a sensor, a drive circuit for driving an opening / closing means in response to the abnormality detection, and a storage circuit for storing the abnormal state is disclosed.

また、特許文献2には、特許文献1と同様に、感温素子の感温動作に基づいて、異常検知時に温度制御回路が半導体スイッチを開動作させ、電熱部材への通電を断つようにした観賞用水槽の水中ヒータが開示されている。   Further, in Patent Document 2, as in Patent Document 1, based on the temperature sensing operation of the temperature sensing element, the temperature control circuit opens the semiconductor switch when an abnormality is detected and cuts off the power supply to the electric heating member. An underwater heater for an ornamental aquarium is disclosed.

しかし、これらはいずれも、容量が数リットルから数十リットル程度の小型の水槽の温度維持を目的とするもので、ヒータの所要電力も数十W程度である。一方、業務用の大型活魚水槽に用いられるヒータは、数百ワットから数KWと数十倍も大容量である。また、活魚の入った水槽の移設・清掃時等に、ヒータは水槽に出し入れされるが、その際に外力による衝撃を受ける場合がある。このため、観賞用水槽に用いられている空焚き防止手段は、そのまま業務用の大型水槽に適用することはできない。また、現時点では「観賞魚用ヒータ安全協議会」による安全のための統一規格は、業務用大型水槽には適用されないため、業務用大型水槽の空焚き防止手段は提案されていない。   However, all of these are intended to maintain the temperature of a small water tank having a capacity of several liters to several tens of liters, and the required power of the heater is about several tens of watts. On the other hand, a heater used in a large-sized live fish tank for business use has a large capacity of several hundred watts to several kW. In addition, when the aquarium containing live fish is moved or cleaned, the heater is taken in and out of the aquarium. For this reason, the airing prevention means used for the ornamental water tank cannot be applied to a large water tank for business use as it is. At the present time, the unified standard for safety by the "Aquarium Fish Heater Safety Council" is not applied to commercial large tanks, and no means for preventing commercial large tanks from being blown up has been proposed.

特開平10−162936号公報JP 10-162936 A 特開2002−58386号公報JP 2002-58386 A

活魚類の活魚水槽、例えば活魚輸送用車両の水槽、魚料理店の水槽、稚魚飼育用養殖水槽等は、20〜25℃程度の温度を維持する必要があり、そのため数百Wから数KWの水中ヒータを用い水槽を加温し、その温度調節を行っている。かかる大容量の水中ヒータの安全性を確保するためには、水槽の温度のみならず、水中ヒータそのものの温度を測定し、水中ヒータが異常な温度になった時には通電を制御する制御回路部が必要不可欠である。   Live fish tanks for live fish, such as fish tanks for transporting live fish, fish tanks for fish restaurants, aquaculture tanks for fry rearing, etc. must be maintained at a temperature of about 20-25 ° C. The water tank is heated using an underwater heater and the temperature is adjusted. In order to ensure the safety of such a large capacity underwater heater, there is a control circuit unit that measures not only the temperature of the water tank but also the temperature of the underwater heater itself, and controls the energization when the underwater heater becomes an abnormal temperature. Indispensable.

特許文献1及び特許文献2に記載の観賞用水槽に用いられる水中ヒータの安全性確保の技術は、ヒータ本体と制御回路部とを一体に、同一の金属ケ−ス内に収容するカートリッジ型の構成が開示されている。   The technology for ensuring the safety of the underwater heater used in the ornamental water tank described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is a cartridge type in which the heater main body and the control circuit unit are accommodated in the same metal case. A configuration is disclosed.

特許文献1及び特許文献2に記載のヒータ本体/制御回路部一体型のヒータ構成は、制御回路部の取付け工事の手間や、水槽上部での配線工事の手間を省く上で極めて有用である。   The heater main body / control circuit unit integrated heater configuration described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is extremely useful in eliminating the labor of mounting the control circuit section and the wiring work of the upper part of the water tank.

しかし、ヒータ本体と制御回路部とが一体化されたカートリッジ型のヒータでは、ヒータの所要電力が大きくなると、その制御回路部の温度が容易に100℃を越え、半導体等により構成される制御回路が正常に動作しなくなる、という問題が生じる。また、大容量のヒータにおいては、熱伝導の効率化のためヒータ部に充填された絶縁粉末をスウェージング加工により高密度に圧縮することが好ましいが、制御回路部と加熱部とが一体の構造では、スウェージング加工時に制御回路が破損する可能性がある。このため、加熱部と制御回路部とが切り離された構造とし、制御回路部についてはスウェージング加工を行わないようにすることが好ましい。また、業務用としても用いられる水産関連用途の活魚水槽の多くは、その容量が数百キロ〜数トン規模になり、温度維持のためのヒータの所要電力も数百W~数kW以上になるため、制御回路部の温度上昇を如何に低減するかが重要な課題となる。さらに、外部から衝撃を受けても容易に破損しない構造であることが課題となる。   However, in a cartridge type heater in which the heater body and the control circuit unit are integrated, when the required power of the heater increases, the temperature of the control circuit unit easily exceeds 100 ° C., and the control circuit is configured by a semiconductor or the like. Causes a problem that does not work properly. In addition, in large-capacity heaters, it is preferable to compress the insulating powder filled in the heater part to a high density by swaging to increase the efficiency of heat conduction, but the control circuit part and the heating part are integrated. Then, the control circuit may be damaged during the swaging process. For this reason, it is preferable that the heating unit and the control circuit unit be separated from each other, and that the swaging process is not performed on the control circuit unit. In addition, many live fish tanks for fishery-related applications that are also used for business use have a capacity of several hundred kilos to several tons, and the required power of the heater for maintaining the temperature is several hundred W to several kW or more. Therefore, how to reduce the temperature rise of the control circuit section is an important issue. Furthermore, the problem is that the structure does not easily break even when subjected to an impact from the outside.

そこで本発明は、業務用として用いられる水産関連用途の活魚水槽に用いるヒータ本体/制御回路部一体型の水中ヒータにおいて、ヒータの所要電力が数kW以上の規模になっても、制御回路部の温度を正常なレベルに維持することのできる手段を提供することを課題としている。   Therefore, the present invention provides a heater body / control circuit unit-integrated submersible heater used in a fishery tank for fisheries-related applications that is used for business purposes, even if the required power of the heater reaches a scale of several kW or more. It is an object to provide a means capable of maintaining the temperature at a normal level.

上記課題を解決するための本発明は、外周に電熱線が巻回され、内部に熱電対が挿入されたセラミック製のコア部材と、前記コア部材を被覆する金属製の鞘状外筒と、前記鞘状外筒と前記コア部材との間に充填され、スウェージング加工が施された絶縁粉末と、前記鞘状外筒の開放端に取り付けられ、前記電熱線のターミナルピンと前記熱電対の挿通孔を有する封止部材とを備えた加熱部と、
前記電熱線に電力を供給する電源回路、前記熱電対の信号を増幅する熱電対アンプ、前記電熱線の過熱を防止する制御回路、及び前記電熱線への電力をオンオフする半導体リレーを内蔵する回路基板と、前記鞘状外筒とほぼ同径の金属製の円管からなり、前記回路基板をその内部に収蔵した後、その両端を水密封止されるスリーブと、前記スリーブの内壁と前記回路基板との間隙に充填された絶縁性及び高熱伝導性を有する粉末状充填材とを備えた回路部と、
前記加熱部の外筒と前記回路部のスリーブとを連結する連結部材とを備えたことを特徴とする水中ヒータである。
The present invention for solving the above-mentioned problems is a ceramic core member in which a heating wire is wound around the outer periphery and a thermocouple is inserted therein, a metal sheath-like outer cylinder covering the core member, Insulating powder filled between the sheath-like outer cylinder and the core member and subjected to swaging processing, attached to the open end of the sheath-like outer cylinder, and insertion of the terminal pin of the heating wire and the thermocouple A heating unit including a sealing member having a hole;
A circuit incorporating a power supply circuit that supplies power to the heating wire, a thermocouple amplifier that amplifies the signal of the thermocouple, a control circuit that prevents overheating of the heating wire, and a semiconductor relay that turns on / off power to the heating wire A sleeve made of a metal tube having the same diameter as the sheath-like outer cylinder, the circuit board being stored therein, and sealed at both ends thereof, an inner wall of the sleeve, and the circuit A circuit unit comprising a powdery filler having an insulating property and a high thermal conductivity filled in a gap with the substrate;
An underwater heater comprising a connecting member that connects an outer cylinder of the heating unit and a sleeve of the circuit unit.

上記水中ヒータにおいては、前記粉末状充填材が酸化マグネシウム、窒化アルミニウム又は窒化珪素のうちの1種又は2種以上からなることが好ましい。   In the underwater heater, the powder filler is preferably made of one or more of magnesium oxide, aluminum nitride, and silicon nitride.

また、上記水中ヒータにおいては、前記回路部の半導体リレー、例えばトライアックの外側に放熱板、例えば金属製の放熱板が取り付けられていることが好ましい。半導体リレーの熱放散を高め、高温化による誤動作・破損等を防止するためである。   Moreover, in the said underwater heater, it is preferable that the heat sink, for example, a metal heat sink, is attached to the outer side of the semiconductor relay of the said circuit part, for example, a triac. This is to increase the heat dissipation of the semiconductor relay and prevent malfunction or damage due to high temperatures.

さらに、上記水中ヒータにおいては、前記加熱部の鞘状外筒及び前記回路部のスリーブが金属チタンからなることが好ましい。外力による衝撃・腐食等から内部の構成部品の破損を防止できるからである。   Furthermore, in the underwater heater, it is preferable that the sheath-like outer cylinder of the heating unit and the sleeve of the circuit unit are made of metal titanium. This is because damage to internal components can be prevented from impact, corrosion, etc. due to external force.

本発明は上記のように構成されているため、発熱部から回路部への伝熱量を低減するとともに、回路部自体の発熱の熱放散が促進され、回路部の温度上昇を防止することができる。また、金属チタン等の金属製円管で内部を保護しており、衝撃による破損を防止することができる。これらにより本発明の水中ヒータは、水産関連用途の大型活魚水槽の温度維持のための加熱手段として、安全に使用することができる。   Since the present invention is configured as described above, the amount of heat transferred from the heat generating portion to the circuit portion can be reduced, and the heat dissipation of the heat generated by the circuit portion itself can be promoted, thereby preventing an increase in the temperature of the circuit portion. . Moreover, the inside is protected by a metal circular tube such as metal titanium, and damage due to impact can be prevented. By these, the underwater heater of this invention can be safely used as a heating means for temperature maintenance of the large-sized live fish tank for fisheries related use.

以下、実施例の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施例である水中ヒータの形状・構造を示す図で、図1(a)は外観図、図1(b)は断面図である。このヒータは、発熱部1、回路部2、連結用継手3等からなっている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings of the examples. 1A and 1B are views showing the shape and structure of a submersible heater according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is an external view, and FIG. 1B is a cross-sectional view. The heater includes a heat generating portion 1, a circuit portion 2, a coupling joint 3, and the like.

図2は、本実施例の水中ヒータの発熱部の断面図である。この発熱部1は、セラミックス製のコア部材11と、その外周に巻かれた電熱線12と、コア部材11の内部に挿入された熱電対13と、電熱線12が巻かれたコア部材11を収蔵する金属製の鞘状外筒14と、コア部材11と鞘状外筒14との間隙に充填された絶縁粉末15と、鞘状外筒14の一端に取り付けられた封止部材16等とからなっている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat generating portion of the underwater heater of this embodiment. The heat generating portion 1 includes a ceramic core member 11, a heating wire 12 wound around the outer periphery thereof, a thermocouple 13 inserted into the core member 11, and a core member 11 wound with the heating wire 12. The metal sheath-like outer cylinder 14 to be stored, the insulating powder 15 filled in the gap between the core member 11 and the sheath-like outer cylinder 14, the sealing member 16 attached to one end of the sheath-like outer cylinder 14, and the like It is made up of.

本実施例では、コア部材11には酸化マグネシウムの円柱で、長手方向に2分割され、それぞれ軸方向に伸びる2個乃至4個の貫通孔を持つものを用いた。貫通孔のうち2個は電熱線12又はそれに接続されたターミナルピン(図示していない)を挿通する孔で、他の2個は熱電対13の素線を挿通する孔である。コア部材11を2分割した理由は、分割点に熱電対の接点17を位置させるためである。本実施例では、分割点はコア部材11の長手方向中央付近にしたが、分割位置を変えることによって、測温位置を任意に変えることができる。   In this embodiment, the core member 11 is a magnesium oxide cylinder having two to four through holes that are divided into two in the longitudinal direction and extend in the axial direction. Two of the through holes are holes through which the heating wire 12 or terminal pins (not shown) connected thereto are inserted, and the other two are holes through which the strands of the thermocouple 13 are inserted. The reason for dividing the core member 11 into two is that the thermocouple contact 17 is located at the dividing point. In this embodiment, the dividing point is near the center of the core member 11 in the longitudinal direction, but the temperature measuring position can be arbitrarily changed by changing the dividing position.

鞘状外筒14は、一端が密封され他端が開放された鞘状の金属円筒からなり、開放端は封止部材16によって、封口処理されている。封止部材16には電熱線12のターミナルピン(図示していない)及び熱電対13の素線の挿通孔が設けられている。封止部材16を用いる目的は、絶縁粉末の密封、水分等の侵入による劣化防止、回路部への熱絶縁等のためで、材料には絶縁パッキング、ガラス、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の単体又は組み合わせのものを用いる。   The sheath-like outer cylinder 14 is formed of a sheath-like metal cylinder whose one end is sealed and the other end is opened, and the open end is sealed with a sealing member 16. The sealing member 16 is provided with a terminal pin (not shown) of the heating wire 12 and an insertion hole for the wire of the thermocouple 13. The purpose of using the sealing member 16 is to seal the insulating powder, to prevent deterioration due to intrusion of moisture, etc., to thermally insulate the circuit portion, etc., and the material may be a simple substance such as insulating packing, glass, epoxy resin, silicon resin or the like. Use a combination.

電熱線12は、ニッケル−クロム系又は鉄−クロム系の素線をコア部材11の外周にらせん状に巻き付けて、その端部はターミナルピンに接続されている。絶縁粉末15には、絶縁性が高く、高い熱伝導性を有する酸化マグネシウム粉末を用いた。また鞘状外筒14には金属チタン製のものを用いたが、これに限る必要はなく、他の耐食性金属例えばステンレス鋼、銅、黄銅、インコロイ等を用いてもよい。   The heating wire 12 is formed by winding a nickel-chromium-based or iron-chromium-based wire in a spiral shape around the outer periphery of the core member 11, and its end is connected to a terminal pin. As the insulating powder 15, magnesium oxide powder having high insulating properties and high thermal conductivity was used. Moreover, although the metal-made thing was used for the sheath-like outer cylinder 14, it is not necessary to restrict to this, and other corrosion-resistant metals such as stainless steel, copper, brass, incoloy and the like may be used.

さらに、鞘状外筒14にコア部材11を収容し、絶縁粉末15を充填した後、鞘状外筒14にスウェージング処理(冷間鍛造による減径加工、減径の程度は数%〜20%)を施した。これにより、絶縁粉末層15の密度を高めて、その熱伝達率を向上させ、電熱線からの伝熱を促進することができる。   Further, after the core member 11 is accommodated in the sheath-like outer cylinder 14 and the insulating powder 15 is filled, the sheath-like outer cylinder 14 is subjected to a swaging process (diameter reduction by cold forging, the degree of diameter reduction is several% to 20%. %). Thereby, the density of the insulating powder layer 15 can be increased, the heat transfer coefficient can be improved, and the heat transfer from the heating wire can be promoted.

図3は、本実施例の水中ヒータの回路部の断面図で、図3(a)は水平断面を、図3(b)は垂直断面を示す。
この回路部2は、各種の電子回路を内蔵する回路基板21と、電子回路からの放熱を促進する放熱用金属板22と、これらをカバーする絶縁チューブ23と、絶縁チューブ23の外側に外装される金属製のスリーブ24と、スリーブ24内部の空間に充填された粉末状充填材25と、スリーブ24の開口部(発熱部の反対側の端部)を封止する封口材26、さらに封口材26をカバーするキャップ27、及び回路部2に外部から電力を供給する電源ケーブル28等からなっている。
3A and 3B are cross-sectional views of the circuit portion of the submersible heater of the present embodiment. FIG. 3A shows a horizontal cross section, and FIG. 3B shows a vertical cross section.
The circuit unit 2 is externally mounted on a circuit board 21 containing various electronic circuits, a heat radiating metal plate 22 that promotes heat dissipation from the electronic circuits, an insulating tube 23 that covers them, and an outer side of the insulating tube 23. A metal sleeve 24, a powdery filler 25 filled in the space inside the sleeve 24, a sealing material 26 for sealing the opening of the sleeve 24 (the end opposite to the heating portion), and a sealing material 26, and a power cable 28 for supplying power to the circuit unit 2 from the outside.

回路基板21には、後述する各種の電子回路が内蔵されている。また、この回路基板21には、発熱部1からのターミナルピン、熱電対素線が接続される。回路基板21とターミナルピン(図示していない)はカシメ金具を介したリード線で接続される。   The circuit board 21 incorporates various electronic circuits described later. Further, terminal pins and thermocouple wires from the heat generating portion 1 are connected to the circuit board 21. The circuit board 21 and terminal pins (not shown) are connected by lead wires through caulking metal fittings.

回路基板21は各種の配線が接続された後、金属製のスリーブ24が外装される。本実施例では、スリーブ24には金属チタンの円管を用いている。スリーブ24の一方の端部内側に雌ネジが刻まれており、これを後述する連結用継手3にねじ込み式で固定する。これにより、発熱部1と回路部2が一体的に固定される。   After various wirings are connected to the circuit board 21, a metal sleeve 24 is packaged. In this embodiment, a metal titanium circular tube is used for the sleeve 24. An internal thread is engraved on the inner side of one end of the sleeve 24, and this is fixed to the coupling joint 3 to be described later by screwing. Thereby, the heat generating part 1 and the circuit part 2 are fixed integrally.

回路基板21とスリーブ24との間には絶縁チューブ23が配置され、接触によるショートを防止している。本実施例では、絶縁チューブ23は2分割されたものを用い、スリーブ24の両側端部付近のみカバーするようになっている。絶縁チューブ23の内径は、回路基板21の幅とほぼ同じサイズになっており、端面の摩擦で回路基板21を絶縁チューブ23の内部に固定できるようになっている。絶縁チューブ23には、シリコンガラスチューブ、耐熱樹脂チューブ等を用いることが好適である。   An insulating tube 23 is disposed between the circuit board 21 and the sleeve 24 to prevent a short circuit due to contact. In the present embodiment, the insulating tube 23 is divided into two parts and covers only the vicinity of both end portions of the sleeve 24. The inner diameter of the insulating tube 23 is substantially the same as the width of the circuit board 21, and the circuit board 21 can be fixed inside the insulating tube 23 by friction of the end face. As the insulating tube 23, it is preferable to use a silicon glass tube, a heat-resistant resin tube, or the like.

回路基板21の発熱の熱放散を促進するため、回路基板21の電子回路配置面を覆うように放熱用金属板22が配置されている。電子回路の中でも、半導体リレー、本実施例におけるトライアック29は熱放出が大きいので、放熱用金属板22は少なくともトライアックに接するように配置されている。   In order to promote the heat dissipation of the heat generated by the circuit board 21, the heat radiating metal plate 22 is arranged so as to cover the electronic circuit arrangement surface of the circuit board 21. Among the electronic circuits, the semiconductor relay, the triac 29 in the present embodiment, emits a large amount of heat. Therefore, the heat radiating metal plate 22 is disposed so as to be in contact with at least the triac.

回路基板21をスリーブ24内に収容した後、回路基板21とスリーブ24の内壁との間隙に、粉末状充填材25を充填する。粉末状充填材25には、絶縁性と熱伝導性の高い粉体、例えば酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化珪素の単体又はこれらの2種以上の混合体を用いることが好ましい。
なお、回路部2の外筒であるスリーブ24は、回路素子の破損を避けるため、スウェージング処理は行なわない。しかし、熱伝導性の高い粉体を充填するのみで、熱放散効果を大幅に向上させることができる。
After the circuit board 21 is accommodated in the sleeve 24, the powdery filler 25 is filled in the gap between the circuit board 21 and the inner wall of the sleeve 24. As the powder filler 25, it is preferable to use a powder having high insulation and thermal conductivity, for example, magnesium oxide, aluminum nitride, silicon nitride alone or a mixture of two or more thereof.
The sleeve 24, which is the outer cylinder of the circuit unit 2, is not subjected to the swaging process in order to avoid damage to the circuit elements. However, the heat dissipation effect can be greatly improved only by filling the powder with high thermal conductivity.

スリーブ24内に粉末状充填材25を充填した後、スリーブ24の開口部(発熱部の反対側の端部)を封止する封口材26、さらに封口材26をカバーするキャップ27を取り付ける。封口材26には、絶縁パッキング、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の単体又はこれらの組合せ等を用いればよい。また、キャップ27は、水分の侵入防止や電源ケーブル28の固定を目的とするもので、本実施例ではゴム製のものを用いている。   After filling the sleeve 24 with the powder filler 25, a sealing material 26 that seals the opening of the sleeve 24 (the end opposite to the heat generating portion) and a cap 27 that covers the sealing material 26 are attached. The sealing material 26 may be a single piece of insulating packing, epoxy resin, silicon resin, or a combination thereof. The cap 27 is intended to prevent moisture from entering and to fix the power cable 28. In this embodiment, the cap 27 is made of rubber.

図2に示したように、発熱部1の鞘状外筒14には、連結用継手3が取り付けられている。以下、この連結用継手について説明する。連結用継手3は、発熱部1と回路部2を連結するとともに、発熱部1から回路部2への熱伝達を低減することを目的とするものである。   As shown in FIG. 2, the coupling joint 3 is attached to the sheath-like outer cylinder 14 of the heat generating portion 1. Hereinafter, the coupling joint will be described. The coupling joint 3 is intended to connect the heat generating unit 1 and the circuit unit 2 and reduce heat transfer from the heat generating unit 1 to the circuit unit 2.

連結用継手3の一方の端部側は、溶接、接着材等で、発熱部1の鞘状外筒14の外側に接合されている。他方の端部側表面にネジ溝31が形成されている。このネジ溝31に回路部2のスリーブ24の一方の端部内側に刻まれた雌ネジを螺合することにより、回路部2は発熱部1に固定される。
連結用継手3には比較的熱伝導率の低い材料を用いることが好ましく、例えばチタン、ステンレス鋼等の金属や、ある程度の加工性を有するセラミックス、黒鉛などを用いることができる。
One end portion side of the coupling joint 3 is joined to the outside of the sheath-like outer cylinder 14 of the heat generating portion 1 by welding, an adhesive, or the like. A thread groove 31 is formed on the other end side surface. The circuit portion 2 is fixed to the heat generating portion 1 by screwing a female screw carved inside one end of the sleeve 24 of the circuit portion 2 into the screw groove 31.
It is preferable to use a material having a relatively low thermal conductivity for the coupling joint 3. For example, a metal such as titanium or stainless steel, ceramics having a certain degree of workability, graphite, or the like can be used.

本発明のポイントは、発熱部と回路部が一体の水中ヒータにおいて、発熱部の発熱量が大きくなった時に、回路部の温度上昇を如何にして防止するかという防熱対策の工夫をしている点にある。この目的のために、本発明の水中ヒータは下記に記載の2つの方策を採っている。   The point of the present invention is to devise a heat-proof measure for preventing the temperature rise of the circuit part when the heat generation amount of the heat-generating part becomes large in the submersible heater in which the heat-generating part and the circuit part are integrated. In the point. For this purpose, the submersible heater of the present invention employs the following two measures.

(1)発熱部1から回路部2への伝熱量を低減すること:このため、発熱部1と回路部2は、一体の金属ケ−スに収めず、それぞれ分離した金属製の鞘状外筒14と金属製のスリーブ24に収め、両者の間に封止部材16の層を設けるとともに、両者を連結用継手3で連結している。この封止部材16と連結用継手3に熱伝導率の低い材料を用いることにより、発熱部1から回路部2への伝熱量を大幅に低減することができる。 (1) Reducing the amount of heat transfer from the heat generating portion 1 to the circuit portion 2: For this reason, the heat generating portion 1 and the circuit portion 2 are not housed in an integral metal case, and are separated from each other by a separate metal sheath. The tube 14 and the metal sleeve 24 are accommodated, and a layer of the sealing member 16 is provided between the two and the two are connected by the connecting joint 3. By using a material having low thermal conductivity for the sealing member 16 and the coupling joint 3, the amount of heat transfer from the heat generating portion 1 to the circuit portion 2 can be greatly reduced.

(2)大電力になると回路部2自体の発熱も大きいので、回路部2の放熱量を大きくすること:このため、回路部2を放熱用金属板22で覆うとともに、回路基板21と金属製のスリーブ24との間隙に絶縁性と熱伝導性の高い粉体を充填していること。この粉末状充填材25には、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化珪素等の粉末が好適である。 (2) Since the heat generation of the circuit unit 2 itself is large when the power becomes high, the heat radiation amount of the circuit unit 2 should be increased: For this reason, the circuit unit 2 is covered with the heat radiating metal plate 22 and the circuit board 21 and the metal The gap between the sleeve 24 and the sleeve 24 is filled with powder having high insulation and thermal conductivity. The powder filler 25 is preferably a powder of magnesium oxide, aluminum nitride, silicon nitride or the like.

酸化マグネシウムは絶縁性が高く、熱伝導率もセラミックスの中では高い方である(熱伝導率がアルミナの2倍程度)。また、化学的に極めて安定で、如何なる環境でも殆ど変質することがないという特質を有している。窒化アルミニウムや窒化ケイ素は絶縁性が高く、熱伝導率はセラミックスの中で最も高い部類に属し(熱伝導率は酸化マグネシウムの5倍程度)、鋼より高い熱伝導率を有している点が特徴である。   Magnesium oxide has high insulation and thermal conductivity is higher in ceramics (thermal conductivity is about twice that of alumina). In addition, it has the characteristic that it is extremely chemically stable and hardly changes in any environment. Aluminum nitride and silicon nitride have high insulating properties, and the thermal conductivity belongs to the highest category among ceramics (thermal conductivity is about 5 times that of magnesium oxide), and has higher thermal conductivity than steel. It is a feature.

窒化アルミニウムや窒化珪素は、単体で用いてもよいが、酸化マグネシウム中に添加し(全体の10〜50重量%程度)、混合粉体として用いることも好ましい。これにより、高熱伝導性と化学的安定性を兼ね備えた粉末充填層を形成することができる。
上記のような防熱対策が、本発明の水中ヒータ固有の構成である。
Aluminum nitride or silicon nitride may be used alone, but is preferably added to magnesium oxide (about 10 to 50% by weight of the whole) and used as a mixed powder. Thereby, a powder-filled layer having both high thermal conductivity and chemical stability can be formed.
The above-described countermeasure against heat insulation is a configuration unique to the underwater heater of the present invention.

次に、本実施例で用いた安全回路(過熱防止回路)について説明する。図4は、本実施例における安全回路の構成を示す回路図である。この安全回路は、電源回路101、基準電圧発生回路102、熱電対アンプ103、比較回路104、RSラッチ回路105、電源投入検出回路106、バッファ回路107、フォトカプラ108、トライアック109、インジケータR110、インジケータB111等からなっている。   Next, the safety circuit (overheat prevention circuit) used in the present embodiment will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the safety circuit in the present embodiment. The safety circuit includes a power supply circuit 101, a reference voltage generation circuit 102, a thermocouple amplifier 103, a comparison circuit 104, an RS latch circuit 105, a power-on detection circuit 106, a buffer circuit 107, a photocoupler 108, a triac 109, an indicator R110, an indicator B111 or the like.

電源回路101は、ヒーターコントローラからのAC100Vから、制御用低電圧回路を駆動するためのDC約5Vを作る回路である。基準電圧発生回路102は、電源回路101から供給されるDC5Vを元に、制限比較用の電圧を発生させる回路で、本実施例では0.93Vを発生させた。   The power supply circuit 101 is a circuit that generates about 5V DC for driving the control low voltage circuit from 100V AC from the heater controller. The reference voltage generation circuit 102 is a circuit that generates a voltage for restriction comparison based on DC5V supplied from the power supply circuit 101. In this embodiment, the reference voltage generation circuit 102 generates 0.93V.

熱電対アンプ103は、熱電対から得られる微弱な電圧を増幅する回路で、本実施例では、専用のスタンダードICを用いて、約5mV/1℃の出力を得ている。比較回路104は、熱電対アンプ103から得られる電圧と基準電圧発生回路102から供給される電圧とを比較し、前者が後者より大きくなった場合(以下、これを「過熱を検出」という)に、出力を論理レベルHから論理レベルLに変化させる回路である。   The thermocouple amplifier 103 is a circuit that amplifies a weak voltage obtained from the thermocouple. In this embodiment, an output of about 5 mV / 1 ° C. is obtained using a dedicated standard IC. The comparison circuit 104 compares the voltage obtained from the thermocouple amplifier 103 with the voltage supplied from the reference voltage generation circuit 102, and when the former is larger than the latter (hereinafter, this is referred to as “detecting overheating”). , A circuit for changing the output from the logic level H to the logic level L.

RSラッチ回路105は、本実施例ではNANDゲート2個を使用しラッチ回路を構成しているが、方式はこれには限られない。なお、本実施例では、セット/リセットともに論理レベルLで作動する。電源が入った直後、電源投入検出回路106の出力でリセットされ、比較回路104が「過熱を検出}状態になった際に、セット信号が論理レベルLになり、セット状態になる。この状態は、ヒーターコントローラからのAC100Vの供給が停止されるまで維持される。   In the present embodiment, the RS latch circuit 105 uses two NAND gates to form a latch circuit, but the system is not limited to this. In this embodiment, both set / reset operate at the logic level L. Immediately after the power is turned on, the output is reset by the output of the power-on detection circuit 106, and when the comparison circuit 104 enters the “detection of overheating” state, the set signal becomes the logic level L. This is maintained until the supply of AC 100V from the heater controller is stopped.

電源投入検出回路106は、電源が供給された際にその立上りを検出する回路である。本実施例では、電源供給後、一瞬の間だけ論理レベルLが出力され、その後常時論理レベルHを出力し続ける。   The power-on detection circuit 106 is a circuit that detects the rise when power is supplied. In this embodiment, after supplying power, the logic level L is output for a moment, and then the logic level H is continuously output.

バッファ回路107は、RSラッチ回路105の出力を強化するバッファ回路である。フォトカプラ108は、低電圧の制御回路で作り上げた信号を、絶縁した状態でAC100Vのレベルで動作する回路に伝えるための回路である。具体的には、バッファ回路107の出力を元に、トライアック109の制御を行なう。なお、RSラッチ回路105がリセット状態(論理レベルL出力)でフォトカプラ108はONになり、RSラッチ回路105がセット状態(論理レベルH出力)でフォトカプラ108はOFFになる。   The buffer circuit 107 is a buffer circuit that enhances the output of the RS latch circuit 105. The photocoupler 108 is a circuit for transmitting a signal created by a low-voltage control circuit to a circuit that operates at an AC 100 V level in an insulated state. Specifically, the triac 109 is controlled based on the output of the buffer circuit 107. The photocoupler 108 is turned on when the RS latch circuit 105 is in a reset state (logic level L output), and the photocoupler 108 is turned off when the RS latch circuit 105 is in a set state (logic level H output).

トライアック109は、AC100Vをヒータに送るか送らないかを操作する回路である。フォトカプラ108の信号により、ON/OFF制御される。インジケータR110は、バッファ回路107を元に、「過熱を検出」した際にLEDを点灯する(本実施例では赤色)。また、インジケータB111は、バッファ回路107を元に、通常的にLEDを点灯し(本実施例では青色)、「過熱を検出」した際には消灯する。本実施例ではスリーブに内部を視認する窓を形成していないため、製品状態においては内部を見ることができないが、動作確認用の窓を形成しておくことは好ましい。なお、窓がなくても製造工程における動作確認をする上で有効である。   The triac 109 is a circuit for operating whether or not AC100V is sent to the heater. ON / OFF control is performed by a signal from the photocoupler 108. Based on the buffer circuit 107, the indicator R110 turns on the LED when “overheating is detected” (red in this embodiment). The indicator B111 normally turns on the LED based on the buffer circuit 107 (blue in this embodiment), and turns off when “overheating is detected”. In this embodiment, since the window for visually recognizing the inside is not formed on the sleeve, the inside cannot be seen in the product state, but it is preferable to form a window for checking the operation. Even if there is no window, it is effective in confirming the operation in the manufacturing process.

以下、上記安全回路の動作について説明する。まず、過熱状態の無い正常時には、ヒーターコントローラからのAC100Vは、コントローラからの設定温度と検出状態により、ON/OFFを繰り返している。その際の本回路の動作は、以下の通りである。
1)ヒーターコントローラからのAC100Vが加えられると、電源回路101によりDC5Vが発生する。
Hereinafter, the operation of the safety circuit will be described. First, at normal time without an overheating state, the AC 100V from the heater controller is repeatedly turned ON / OFF depending on the set temperature and the detection state from the controller. The operation of this circuit at that time is as follows.
1) When AC100V from the heater controller is applied, DC5V is generated by the power supply circuit 101.

2)これにより、電源投入検出回路106が、一瞬の間だけ論理レベルLを出力し、RSラッチ回路105がリセットされる。
3)RSラッチ回路105は、「過熱を検出」するまでは、セットされることは無く、リセット状態が維持される。
2) As a result, the power-on detection circuit 106 outputs a logic level L for a moment, and the RS latch circuit 105 is reset.
3) The RS latch circuit 105 is not set until “overheating is detected”, and the reset state is maintained.

4)すなわち、正常な水温状態、例えば30℃(例えばヒータ加熱部の内部温度は60℃)の場合、熱電対アンプの出力は、概略0.3Vとなる。これに対し、基準電圧発生回路102の出力は約0.93Vとなっており、両者を比較回路104で比較した結果、比較回路104の出力は、論理レベルHのままとなり、RSラッチ回路105がセットされることは無い。 4) That is, in a normal water temperature state, for example, 30 ° C. (for example, the internal temperature of the heater heating unit is 60 ° C.), the output of the thermocouple amplifier is approximately 0.3V. On the other hand, the output of the reference voltage generation circuit 102 is about 0.93 V, and as a result of comparing the two by the comparison circuit 104, the output of the comparison circuit 104 remains at the logic level H, and the RS latch circuit 105 It is never set.

5)これにより、フォトカプラ108はON状態を維持し続け、トライアック109もONし続ける。その結果、ヒーターコントローラからのAC100Vが供給されている際は、必ずヒーターにAC100Vが供給されることになり、ヒーターコントローラによる温度制御が維持される。 5) As a result, the photocoupler 108 continues to be kept on and the triac 109 is kept on. As a result, when AC 100 V is supplied from the heater controller, AC 100 V is always supplied to the heater, and temperature control by the heater controller is maintained.

一方、過熱状態になった際の動作は以下の通りである。
1)ヒーター部分が空焚き等で異常な温度状態(例えば190℃)になった場合、熱電対アンプ103の出力は、概略0.95Vとなる.
2)これに対し、基準電圧発生回路102の出力は約0.93Vであり、両者を比較回路104で比較した結果、比較回路104の出力論理レベルHとなり、RSラッチ回路105がセットされることになる。
On the other hand, the operation at the time of overheating is as follows.
1) When the heater part becomes an abnormal temperature state (for example, 190 ° C.) due to emptying or the like, the output of the thermocouple amplifier 103 is approximately 0.95V.
2) On the other hand, the output of the reference voltage generation circuit 102 is about 0.93 V, and as a result of comparing the two by the comparison circuit 104, the output logic level H of the comparison circuit 104 is obtained and the RS latch circuit 105 is set become.

3)RSラッチ回路105がセットされた結果、フォトカプラ108はOFFになり、トライアック109もOFFになって、ヒーターへの通電は停止する。
4)RSラッチ回路105のリセットは、ヒーターコントローラからのAC100Vの供給が開始された時しか起こらないから、この通電停止の状態は、ヒーターコントローラからのAC100Vの供給が一旦OFFにならない限り継続される。
3) As a result of setting the RS latch circuit 105, the photocoupler 108 is turned off, the triac 109 is also turned off, and the power supply to the heater is stopped.
4) Since the reset of the RS latch circuit 105 occurs only when the supply of AC 100V from the heater controller is started, this energization stop state is continued unless the supply of AC 100V from the heater controller is once turned off. .

次に、本実施例の水中ヒーターの製作手順について説明する。図5は、本実施例の発熱部の製作手順の説明図である。まず、図5(a)に示すように、長手方向で2分されたコア部材11a,11bのそれぞれに電熱線12をコイル状に巻き付ける。次いで、図5(b)に示すように、コア部材11aの貫通孔に熱電対素線13を挿通し、コア部材11aの右側の端部を出たところに熱電対の接点17を作成する。   Next, the manufacturing procedure of the submersible heater of the present embodiment will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram of the manufacturing procedure of the heat generating part of this embodiment. First, as shown in FIG. 5A, the heating wire 12 is wound around each of the core members 11a and 11b divided into two in the longitudinal direction. Next, as shown in FIG. 5 (b), the thermocouple element 13 is inserted into the through hole of the core member 11a, and a thermocouple contact 17 is created at the right end of the core member 11a.

また、電熱線12の端部は、コア部材11a,11bの貫通孔に挿入された2本のターミナルピン(図示していない)に、一方は左側の端部まで、もう一方は他の端部に接続しておく。次いで、図5(c)に示すように、電熱線12がコイル状に巻かれたコア部材11a,11bを鞘状の鞘状外筒14の中に収容する。鞘状外筒14の内径は、電熱線12のコイルの外径よりやや大きくし、両者が接触しないようにする。   Further, the end of the heating wire 12 is connected to two terminal pins (not shown) inserted into the through holes of the core members 11a and 11b, one to the left end, and the other to the other end. Keep connected. Next, as shown in FIG. 5C, the core members 11 a and 11 b around which the heating wire 12 is wound in a coil shape are accommodated in a sheath-like sheath-like outer cylinder 14. The inner diameter of the sheath-like outer cylinder 14 is slightly larger than the outer diameter of the coil of the heating wire 12 so that they do not come into contact with each other.

次いで、図5(d)に示すように、電熱線が巻かれたコア部材と外筒の内壁との間に絶縁粉末15を充填する。次に鞘状外筒14にスウェージング加工を施して、鞘状外筒14を5~20%程度減径させる(スウェージング工程は図示していない)。   Next, as shown in FIG. 5D, the insulating powder 15 is filled between the core member wound with the heating wire and the inner wall of the outer cylinder. Next, swaging is applied to the sheath-like outer cylinder 14 to reduce the diameter of the sheath-like outer cylinder 14 by about 5 to 20% (the swaging process is not shown).

次に図5(e)に示すように、スウェージング加工された鞘状外筒14の解放端に、連結部材3を挿入し溶接又は接着により鞘状外筒14と接合する。次に、図5(f)に示すように、鞘状外筒14の解放端を封止部材16で封止する。このとき鞘状外筒14からはターミナルピン及び熱電対素線が封止部材16を通して外部に出ている。   Next, as shown in FIG.5 (e), the connection member 3 is inserted in the open end of the sheath-shaped outer cylinder 14 by which the swaging process was carried out, and it joins with the sheath-shaped outer cylinder 14 by welding or adhesion | attachment. Next, as shown in FIG. 5 (f), the open end of the sheath-like outer cylinder 14 is sealed with a sealing member 16. At this time, the terminal pin and the thermocouple element are exposed to the outside through the sealing member 16 from the sheath-like outer cylinder 14.

図6は、本実施例の回路部の製作手順の説明図である。まず、図6(a)に示すように、上述の方法で製作された発熱部1に回路基板21を取り付ける。この際、発熱部1からのターミナルピン、熱電対素線を回路基板21の所定の箇所に接続する。次に電源コード配管28を回路基板21に接続する。また、回路基板21には金属製放熱板(図示していない)を予め取り付けておく。次いで、図6(b)に示すように、回路基板21の外側に絶縁チューブ23を外装する。本実施例では絶縁チューブ23は2分割されたものを、適宜間隔をおいて回路基板21の外側に装着した。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the manufacturing procedure of the circuit section of this embodiment. First, as shown in FIG. 6A, a circuit board 21 is attached to the heat generating portion 1 manufactured by the above-described method. At this time, the terminal pins and thermocouple wires from the heat generating portion 1 are connected to predetermined locations on the circuit board 21. Next, the power cord pipe 28 is connected to the circuit board 21. Further, a metal heat sink (not shown) is attached to the circuit board 21 in advance. Next, as shown in FIG. 6B, an insulating tube 23 is externally mounted on the outside of the circuit board 21. In this embodiment, the insulating tube 23 is divided into two parts and attached to the outside of the circuit board 21 at an appropriate interval.

次いで、図6(c)に示すように、両端が開放された金属製スリーブ24を絶縁チューブ23の外側に嵌装する。この際金属製スリーブ24の端部に形成したネジと連結部材3のネジとを螺合させて、スリーブ24を鞘状外筒14に固定する。金属製スリーブ24の内径は、絶縁チューブ23の外径とほぼ同じかやや大きくし、両者が無理なく嵌装できるようにしておく。図6(d)に示すように、回路基板21と金属製スリーブ24の間隙に粉末状充填材25を充填する。回路部2の金属製スリーブ24は、スウェージング加工を行なわないので、振動等により粉末が間隙に十分行き渡るようにする。   Next, as shown in FIG. 6C, the metal sleeve 24 whose both ends are open is fitted to the outside of the insulating tube 23. At this time, the screw formed on the end portion of the metal sleeve 24 and the screw of the connecting member 3 are screwed together to fix the sleeve 24 to the sheath-like outer cylinder 14. The inner diameter of the metal sleeve 24 is substantially the same as or slightly larger than the outer diameter of the insulating tube 23 so that both can be fitted without difficulty. As shown in FIG. 6D, a powder filler 25 is filled in the gap between the circuit board 21 and the metal sleeve 24. Since the metal sleeve 24 of the circuit unit 2 is not subjected to the swaging process, the powder is sufficiently distributed in the gap by vibration or the like.

次いで、図6(e)に示すように、スリーブ24の開放側の端部を封口材26で封止する。封口材26には、電源コード配管28を挿通する穴を設けて置く。さらに、図6(f)に示すように、封口材26の上から、ゴム製のキャップ27を被せる。このキャップ27にも、配管28を通す穴が設けられて、この配管を挿通させることができる。以上の手順で、発熱部1と回路部2を連結部材3で連結した本発明の水中ヒータを製作することができる。   Next, as shown in FIG. 6E, the end portion on the open side of the sleeve 24 is sealed with a sealing material 26. The sealing material 26 is provided with a hole through which the power cord pipe 28 is inserted. Further, as shown in FIG. 6 (f), a rubber cap 27 is put on the sealing material 26. The cap 27 is also provided with a hole through which the pipe 28 passes, and this pipe can be inserted therethrough. With the above procedure, the underwater heater of the present invention in which the heat generating portion 1 and the circuit portion 2 are connected by the connecting member 3 can be manufactured.

本発明の実施例である水中ヒータの形状及び構造を示す図である。It is a figure which shows the shape and structure of the underwater heater which is an Example of this invention. 本実施例の水中ヒータにおける発熱部の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the heat generating part in the underwater heater of a present Example. 本実施例の水中ヒータにおける回路部の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the circuit part in the underwater heater of a present Example. 本実施例の安全回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the safety circuit of a present Example. 本実施例における発熱部の製作手順の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacture procedure of the heat generating part in a present Example. 本実施例における回路部の製作手順の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacture procedure of the circuit part in a present Example.

1:発熱部
2:回路部
3:連結部材
11,11a,11b:コア部材
12:電熱線
13:熱電対
14:外筒
15:充填粉末
16:封止部材
17:熱電対の接点
21:回路基板
22:放熱用金属板
23:絶縁チューブ
24:スリーブ
25:粉末状充填材
26:封口材
27:キャップ
28:電源コード配管
29:トライアック
31:ネジ溝
101:電源回路
102:基準電圧発生回路
103:熱電対アンプ
104:比較回路
105:RSラッチ回路
106:電源投入検出回路
107:バッファ回路
108:フォトカプラ
109:トライアック
110:インジケータR
111:インジケータB




1: Heating part
2: Circuit part 3: Connecting member 11, 11a, 11b: Core member 12: Heating wire 13: Thermocouple 14: Outer cylinder 15: Filling powder 16: Sealing member 17: Contact point of thermocouple 21: Circuit board 22: Heat radiation Metal plate 23: Insulating tube 24: Sleeve 25: Powdery filler 26: Sealing material 27: Cap 28: Power cord piping 29: Triac 31: Screw groove 101: Power supply circuit 102: Reference voltage generating circuit 103: Thermocouple amplifier 104: Comparison circuit 105: RS latch circuit 106: Power-on detection circuit 107: Buffer circuit 108: Photocoupler 109: Triac 110: Indicator R
111: Indicator B




上記課題を解決するための本発明は、外周に電熱線が巻回され、内部に熱電対が挿入されたセラミック製のコア部材と、前記コア部材を被覆する金属製の鞘状外筒と、前記鞘状外筒と前記コア部材との間に充填された絶縁粉末とを含む発熱部と、
前記電熱線に電力を供給するとともに前記電熱線の過熱を防止する制御回路と、金属製の円管からなり前記制御回路を内部に収蔵した後、その両端を水密封止されるスリーブと、前記スリーブの内壁と前記制御回路を内蔵する回路基板との間隙に充填された粉末状充填材とを含む回路部と、
前記鞘状外筒と前記スリーブとを連結する連結部材とを備えた水中ヒータであって、
前記絶縁粉末の充填後の鞘状外筒にスウェージング加工が施されていることを特徴とする水中ヒータである。
The present invention for solving the above-mentioned problems is a ceramic core member in which a heating wire is wound around the outer periphery and a thermocouple is inserted therein, a metal sheath-like outer cylinder covering the core member, A heat generating portion including an insulating powder filled between the sheath-like outer cylinder and the core member;
A control circuit for supplying electric power to the heating wire and preventing overheating of the heating wire; a sleeve made of a metal circular tube and storing the control circuit therein; A circuit part including a powdery filler filled in a gap between an inner wall of the sleeve and a circuit board containing the control circuit;
A submersible heater comprising a connecting member for connecting the sheath-like outer cylinder and the sleeve,
A submersible heater in which a swaging process is applied to a sheath-like outer cylinder after filling with the insulating powder .

さらに、上記水中ヒータにおいては、前記発熱部の鞘状外筒及び前記回路部のスリーブが金属チタンからなることが好ましい。外力による衝撃・腐食等から内部の構成部品の破損を防止できるからである。 Furthermore, in the underwater heater, it is preferable that the sheath-like outer cylinder of the heat generating portion and the sleeve of the circuit portion are made of metal titanium. This is because damage to internal components can be prevented from impact, corrosion, etc. due to external force.

1:発熱部
2:回路部
3:連結部材
11,11a,11b:コア部材
12:電熱線
13:熱電対
14:外筒
15:絶縁粉末
16:封止部材
17:熱電対の接点
21:回路基板
22:放熱用金属板
23:絶縁チューブ
24:スリーブ
25:粉末状充填材
26:封口材
27:キャップ
28:電源コード配管
29:トライアック
31:ネジ溝
101:電源回路
102:基準電圧発生回路
103:熱電対アンプ
104:比較回路
105:RSラッチ回路
106:電源投入検出回路
107:バッファ回路
108:フォトカプラ
109:トライアック
110:インジケータR
111:インジケータB
1: Heating part
2: Circuit part 3: Connecting member 11, 11a, 11b: Core member 12: Heating wire 13: Thermocouple 14: Outer cylinder 15: Insulating powder 16: Sealing member 17: Contact point of thermocouple 21: Circuit board 22: Heat radiation Metal plate 23: Insulating tube 24: Sleeve 25: Powdery filler 26: Sealing material 27: Cap 28: Power cord piping 29: Triac 31: Screw groove 101: Power supply circuit 102: Reference voltage generating circuit 103: Thermocouple amplifier 104: Comparison circuit 105: RS latch circuit 106: Power-on detection circuit 107: Buffer circuit 108: Photocoupler 109: Triac 110: Indicator R
111: Indicator B

Claims (5)

外周に電熱線が巻回され、内部に熱電対が挿入されたセラミック製のコア部材と、前記コア部材を被覆する金属製の鞘状外筒と、前記鞘状外筒と前記コア部材との間に充填され、スウェージング加工が施された粉末状充填材と備えた加熱部と、
前記電熱線に電力を供給する電源回路と、前記電熱線の過熱を防止する制御回路と、金属製の円管からなり前記制御回路を内部に収蔵した後、その両端を水密封止されるスリーブと、前記スリーブの内壁と前記回路基板との間隙に充填された粉末状充填材とを備えた回路部と、
前記鞘状外筒と前記スリーブとを連結する連結部材とを備えたことを特徴とする水中ヒータ。
A ceramic core member in which a heating wire is wound around the outer periphery and a thermocouple is inserted therein, a metal sheath-like outer cylinder covering the core member, and the sheath-like outer cylinder and the core member A heating unit provided with a powder filler filled in between and swaging processed,
A power supply circuit that supplies power to the heating wire, a control circuit that prevents overheating of the heating wire, and a sleeve that is made of a metal circular tube and that is watertightly sealed at both ends after storing the control circuit inside And a circuit unit comprising a powdery filler filled in a gap between the inner wall of the sleeve and the circuit board,
An underwater heater, comprising: a connecting member that connects the sheath-like outer cylinder and the sleeve.
前記加熱部は、前記鞘状外筒の開放端に取り付けられ、前記電熱線のターミナルピンと前記熱電対の挿通孔を有する封止部材を備え、
前記回路部は、前記熱電対の信号を増幅する熱電対アンプと、前記電熱線への電力をオンオフする半導体リレーを内蔵する回路基板とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の水中ヒータ。
The heating unit includes a sealing member attached to an open end of the sheath-like outer cylinder and having a terminal pin of the heating wire and an insertion hole of the thermocouple,
2. The underwater according to claim 1, wherein the circuit unit includes a thermocouple amplifier that amplifies a signal of the thermocouple, and a circuit board that includes a semiconductor relay that turns on and off power to the heating wire. heater.
前記粉末状充填材が酸化マグネシウム、窒化アルミニウム又は窒化珪素のうちの1種又は2種以上からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の水中ヒータ。   The submerged heater according to claim 1 or 2, wherein the powder filler is made of one or more of magnesium oxide, aluminum nitride, and silicon nitride. 前記回路部の半導体リレーの外側に放熱板が取り付けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の水中ヒータ。   The submersible heater according to any one of claims 1 to 3, wherein a heat radiating plate is attached to the outside of the semiconductor relay of the circuit unit. 前記加熱部の鞘状外筒及び前記回路部のスリーブが金属チタンからなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の水中ヒータ。   The submersible heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the sheath-like outer cylinder of the heating unit and the sleeve of the circuit unit are made of titanium metal.
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