JP3173145U

JP3173145U - 水槽用ヒーター装置

Info

Publication number: JP3173145U
Application number: JP2011006578U
Authority: JP
Inventors: 広宣糸島; 豊瀬川
Original assignee: 共栄アクアテック株式会社; 寿工芸株式会社
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2021-11-08

Abstract

【課題】気中通電状態となったときのヒーターケースの最高外表面温度を効果的に低下させる水槽用ヒーター装置を提供する。
【解決手段】金属から成る放熱体３８を発熱線２５の少なくとも長手方向中央部に重なり合う部位に嵌合装着したので、ヒーターケース１７の外表面から放熱体３８に伝達された熱は放熱体３８から放熱しながら放熱体３８の軸方向両側に流れ、ヒーターケース１７、放熱体３８の外表面温度が全体的に、特に最高表面温度となるヒーターケース１７の長手方向中央においても効果的に低下する。しかも、放熱体３８の外側面に設けられた放熱用フィン４２により放熱面積が増大し、しかも、放熱フィン３８により上昇気流が生じるため、ヒーターケース１７等の温度がさらに効果的に低下する。
【選択図】図２

Description

この考案は、ヒーターケース内に収納された発熱線に通電して発熱させることで水槽の水を加熱するようにした水槽用ヒーター装置に関する。

従来の水槽用ヒーター装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。

特開平１０−０２７６７３号公報

このものは、内部に密閉された収納空間が形成されているヒーターケースと、該ヒーターケースの収納空間に収納され、通電されたとき発熱して水槽内の水を加熱する発熱線と、前記発熱線から離れた位置でヒーターケース内に収納され、前記水槽の水の温度を検出する温度センサと、前記発熱線に接続されるとともに、前記温度センサに巻き付けられた導電線とを備えたものである。そして、このようなヒーター装置が通電状態のまま空中に取り出されると、発熱線からの熱が導電線を通じて温度センサに伝達され、この結果、該温度センサは設定温度以上に加熱されて発熱線への通電を遮断するのである。

ここで、最近、観賞魚用の水槽業界においては、水槽用ヒーター装置が、例えば地震や人の不注意等によって気中通電状態（通電状態のまま空気中に位置するように）なったときにも火事が発生することがないよう、該ヒーター装置のヒーターケースの最高外表面温度（通常、発熱線の長手方向中央と重なる部位に発生）を気中通電時においても 400度Ｃ以下に抑える方向で検討が始まった。例えば、模造紙の発火点は 450度Ｃであり、また、このような模造紙が炭化したときの無煙炭での発火点は 440〜 500度Ｃであり、ヒーターケースの最高外表面温度を 400度Ｃ以下に抑えるというのは妥当な決定である。

しかしながら、前述のようなヒーター装置にあっては、ヒーター装置が気中通電状態となったとき、発熱線から導電線を通じて温度センサに伝達される熱は、温度センサに届くまでの間に該導電線の周囲に充填されている絶縁砂、シール剤等に次々に吸収され、該導電線自身は絶縁砂等より若干高い温度にしかならないため、期待したほどには早期に温度センサを設定温度まで加熱することができず、この結果、ヒーターケースの最高外表面温度をあまり低下させることができないという課題がある。

この考案は、気中通電状態となったときのヒーターケースの最高外表面温度を効果的に低下させることができる水槽用ヒーター装置を提供することを目的とする。

このような目的は、内部に密閉された収納空間が形成されているヒーターケースと、該ヒーターケースの収納空間に収納され、通電されたとき発熱して水槽内の水を加熱する発熱線とを備えた水槽用ヒーター装置において、前記ヒーターケースの外側で少なくとも発熱線の長手方向中央部と重なり合う部位に嵌合装着され、金属から構成されるとともに、外側面に放熱用フィンを有する放熱体を設けることにより、達成することができる。

この考案においては、ヒーターケースの外側で少なくとも発熱線の長手方向中央部と重なり合う部位に、金属から構成されるとともに、外側面に放熱用フィンを有する放熱体を嵌合装着したので、ヒーター装置が気中通電状態となったとき、発熱線により加熱され高温となったヒーターケースの外表面から放熱体に熱が伝達されるが、この熱は放熱体から放熱されながら放熱体の長手方向両側に流れ、ヒーターケースおよび放熱体の外表面温度が全体的に低下する。特に、発熱線の長手方向中央に重なる位置のヒーターケースは前述のように最高温度となるが、この部位の熱は放熱体を通じて長手方向両側に流れ、前記最高表面温度が効果的に低下する。さらに、前記放熱体の外側面には放熱用フィンが設けられているため、放熱面積が増大してヒーターケース、放熱体の温度が効果的に低下するとともに、放熱フィンから熱が空気に大量に付与されて空気の温度が上昇することで、大量の空気の上昇流が発生し、この結果、下方、側方から放熱体の周囲に低温の空気が大量に引き込まれ、ヒーターケース、放熱体の温度がさらに効果的に低下する。

また、ヒーターケースと放熱体との間に間隙が存在すると、この間隙を断熱体である空気が満たすため、ヒーターケースから放熱体への熱の伝達が制限されるが、請求項２に記載のように構成すれば、熱良導体からなる隙間充填材を通じてヒーターケースから放熱体に熱が有効に伝達され、ヒーターケース、放熱体の温度を効果的に低下させることができる。

この考案の実施形態１を示す正面断面図である。ヒーター装置の正面断面図である。図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。

以下、この考案の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２において、11は観賞魚の飼育等を行う水槽12内の水Ｗの温度を制御する水温制御装置であり、この水温制御装置11は水槽12内の水Ｗに埋没されるヒーター装置13を有する。このヒーター装置13は基端が開口している有底円筒状のガラス、セラミック等から構成されたケース14を有し、このケース14の基端部にはゴムキャップ15が嵌合され、この結果、該ケース14の内部には密閉された収納空間16が形成される。前述したケース14、ゴムキャップ15は全体として、内部に密閉された収納空間16が形成されているヒーターケース17を構成する。前記円筒状を呈するヒーターケース17の内部（収納空間16）でその基端部には仕切板18が配置され、この仕切板18とゴムキャップ15との間の収納空間16には、通常、シリコンからなるシール剤が充填されている。

前記仕切板18より先端側のヒーターケース17内（収納空間16）には該収納空間16の軸方向に延びる隔壁23が設置され、この隔壁23の両側の収納空間16には軸方向に延びるとともに、その中央部が隔壁23の先端において折り返された発熱線25が収納されている。この発熱線25はコイル状のニクロム線、鉄クロム線等からなるとともに、その長さ（折返し位置から両端までの距離）はケース14の軸方向長の 1/3〜 1/2程度であり、通電されたとき発熱して水槽12内の水Ｗを加熱し、該水Ｗの温度を上昇させる。そして、この発熱線25の周囲、ここでは仕切り板18より先端側のヒーターケース17内には絶縁砂が充填されているが、この絶縁砂は省略してもよい。

28は前記仕切板18とゴムキャップ15との間の収納空間16に配置された水温検出センサであり、この水温検出センサ28はケース14の内面に押し付けられるとともに、例えば、サーミスタから構成され、ケース14を介して水槽12内の水Ｗの温度を検出し、その検出結果（検出信号）をコード29内の芯線を介して水槽12の外部に設置された制御ユニット30に出力する。31は前記仕切板18とゴムキャップ15との間の収納空間16に配置されたバイメタル式サーモスタットあるいは温度ヒューズ等からなるサーマルプロテクタであり、このサーマルプロテクタ31は前記制御ユニット30を通過するコード29内の２本の芯線（通電線）のうちの一方の芯線の途中に介装され、これら２本の芯線は前記発熱線25の両端にそれぞれ接続されている。

そして、前記コード29の先端には商用電源のコンセントに差し込まれるプラグ33が取り付けられている。この結果、前記プラグ33が前記コンセントに差し込まれると、コード29の芯線を通じて発熱線25に通電することができる。前記制御ユニット30内には発熱線25に繋がる芯線の途中に介装されたトライアック等の通電制御素子が収納され、この通電制御素子は前記水温検出センサ28からの検出信号に基づき比較回路、トリガ回路が作動することでオンオフ制御される。

例えば、水温検出センサ28が検出した検出温度が、水温設定ダイヤル35により設定された設定温度未満である場合には、前記比較回路、トリガ回路により通電制御素子が通電状態（オン）となって発熱線25に連続通電され、一方、検出温度が設定温度以上に上昇した場合には、通電制御素子が発熱線25への通電を遮断する。このようにして水槽12の水Ｗは観賞魚の飼育に好適な設定温度に保持される。また、前記サーマルプロテクタ31は、発熱線25への通電中にヒーター装置13が空中に露出したような場合、発熱線25の空炊き（気中通電）によってヒーター装置13（サーマルプロテクタ31）の温度が設定温度より高い異常温度まで加熱されると、この異常温度を検出して発熱線25に対する通電を遮断する。

このような気中通電時、発熱線25の長手方向両端部から生じた熱は、発熱線25より先端側および基端側の低温であるヒーターケース17の軸方向両端部に向かって次々と流れるため、温度上昇は大きくないが、発熱線25の長手方向中央から生じた熱は、該位置より軸方向両側のヒーターケース17が高温に加熱されているので、軸方向両側への熱の流れが少なく、この結果、ヒーターケース17は発熱線25の長手方向中央に重なり合う位置において最高表面温度となる。

図１、２、３において、38はアルミニウム、銅、ステンレススチール等の金属から構成された大略円筒状の放熱体であり、この中空である放熱体38の内径は前記ヒーターケース17の外径とほぼ同径である。そして、このような放熱体38は前記ヒーターケース17の外側に嵌合装着されているが、このとき、放熱体38を前記発熱線25の少なくとも長手方向中央部に重なり合う部位に嵌合装着、この実施形態では、発熱線25の先端（折返し位置）近傍からケース14の基端までの間の全域に重なり合うよう嵌合装着している。そして、放熱体38より先端側のヒーターケース17の外側にはゴムキャップ40が嵌合装着され、前記放熱体38が抜け止めされている。

また、前記放熱体38は外側面に軸方向一端から軸方向他端まで軸方向に直線状に延びるとともに、半径方向外側に向かって突出した複数本の放熱用フィン42を有し、これらの放熱用フィン42は放熱体38の周方向に等距離離れて配置されるとともに、半径方向外側に向かうに従い薄肉となっている。ここで、前記放熱用フィンは、放熱体38の外側面において螺旋状に延びていてもよく、あるいは、ヒーターケース17の中心軸に垂直な平面上に位置する円板状を呈し、軸方向に等距離離れて複数配置されていてもよい。

このようにヒーターケース17の外側で少なくとも発熱線25の長手方向中央部と重なり合う部位に、放熱用フィン42を有する金属からなる放熱体38を嵌合装着すれば、ヒーター装置13が気中通電状態となったとき、発熱線25により加熱され高温となったヒーターケース17の外表面から放熱体38に熱が伝達されるが、この熱は放熱体38から周囲に放熱されながら放熱体38の軸方向（長手方向）両側に流れるため、ヒーターケース17および放熱体38の外表面温度が全体的に低下する。特に、発熱線25の長手方向中央に重なる位置のヒーターケース17は前述のように最高温度となるが、この部位の熱は放熱体38を通じて軸方向両側に大量に流れることができるため、前記最高表面温度が効果的に低下する。

さらに、前記放熱体38の外側面には放熱用フィン42が設けられているため、放熱面積が増大してヒーターケース17および放熱体38の温度が効果的に低下するとともに、放熱フィン42から熱が空気に大量に付与されて周囲の空気の温度が上昇することで、大量の空気の上昇流が発生し、この結果、下方、側方から放熱体38の周囲に低温の空気が大量に引き込まれ、ヒーターケース17、放熱体38の温度がさらに効果的に低下する。これにより、ヒーターケース17の最高外表面温度を 400度Ｃ以下に抑えることが可能となる。

また、ヒーターケース17の外径と放熱体38の内径とを高精度で一致させることは、製作費が高額となるため実用的ではない。このため、ヒーターケース17（ケース14）の外周と放熱体38の内周との間にはある程度の間隙45が存在することになるが、何らの工夫も施さない場合には、この間隙45を断熱体である空気が満たすため、ヒーターケース17から放熱体38への熱の伝達が制限され、温度低下機能が低減する。しかしながら、この実施形態においては、前記間隙45に熱良導体からなる隙間充填材46を充填したので、該隙間充填材46を通じてヒーターケース17から放熱体38に熱が有効に伝達され、ヒーターケース17、放熱体38の温度を効果的に低下させることができる。

ここで、前記熱良導体である隙間充填材46としては、例えば、主成分がシリコーンで、銅などの金属粒子を混入した放熱グリスや、ニッケル、ステンレススチール等の金属粒子を配合したセラミック系の耐熱接着剤を用いることができる。そして、気中通電により水温検出センサ28またはサーマルプロテクタ31が設定温度または異常温度まで加熱されると、制御ユニット30またはサーマルプロテクタ31が作動して発熱線25に対する通電が遮断される。このとき、前記放熱体38が水温検出センサ28、サーマルプロテクタ31が配置されている部位のヒーターケース17まで延びているので、発熱線25からの熱が容易に放熱体38を通じてこれら水温検出センサ28、サーマルプロテクタ31に伝達され、その作動が迅速に行われる。

次に、この考案の実施形態１の作用について説明する。
今、プラグ33は商用電源のコンセントに差し込まれており、ヒーター装置13は観賞魚の飼育を行う水槽12の水Ｗに埋没されているとする。このとき、水温検出センサ28が放熱体38、ケース14を通じて前記水Ｗの水温を検出し、該水温に対応する検出信号を制御ユニット30に出力する。このとき、前記水温が前記設定温度未満であると、通電制御素子は発熱線25に連続して通電し、水槽12内の水Ｗを発熱線25からの熱により加熱する。

そして、水槽12内の水Ｗが前記発熱線25の発熱によって設定温度以上に上昇すると、水温検出センサ28からの検出信号により通電制御素子は発熱線25への通電を遮断し、水Ｗの加熱を停止する。このようにして水槽12内の水Ｗは設定温度に制御され、観賞魚の飼育に適した環境が提供される。ここで、例えば水槽12の破損等によって水槽12内の水Ｗが流出したり、水槽12の清掃時等に誤って通電中のヒーター装置13を空気中に露出すると、水温検出センサ28は周囲の空気の温度を検出することになるが、この空気の温度（気温）が設定温度未満であると、制御ユニット30の通電制御素子は前述と同様に発熱線25に対して通電を継続する。

この結果、周囲が断熱効果を有する空気に囲まれた発熱線25は空炊き状態となって、発熱線25を囲むヒーターケース17の温度が上昇、特に、発熱線25の長手方向中央に重なる位置のヒーターケース17は温度が最も急激かつ大幅に上昇し、最高の温度となる。しかしながら、この実施形態おいては、前述のように金属から成る放熱体38を発熱線25の少なくとも長手方向中央部に重なり合う部位に嵌合装着しているので、ヒーターケース17の外表面から放熱体38に熱が伝達されるとともに、該伝達された熱は放熱体38から周囲に放熱しながら放熱体38の軸方向両側に流れ、ヒーターケース17および放熱体38の外表面温度を全体的に、特に長手方向中央においても低下させる。

しかも、前記放熱体38の外側面に設けられた放熱用フィン42により放熱面積が増大したので、ヒーターケース17および放熱体38の温度が効果的に低下するとともに、放熱フィン42により上昇気流が生じてヒーターケース17、放熱体38の温度がさらに効果的に低下し、これにより、ヒーターケース17における最高外表面温度を 400度Ｃ以下に抑えることが可能となる。そして、水温検出センサ28またはサーマルプロテクタ31が設定温度または異常温度まで温度が上昇すると、制御ユニット30またはサーマルプロテクタ31が作動して発熱線25に対する通電が遮断され、気中通電状態が終了する。

なお、前述の実施形態においては、通電制御素子、トリガ回路、比較回路を制御ユニット30内に収納したが、これらのうちの少なくともいずれか１つをヒーター装置13のヒーターケース17内、例えば水温検出センサ28の近傍に収納するようにしてもよい。また、前述の実施形態においては、水温検出センサ28をヒーターケース17に内蔵したが、この発明においては、水温検出センサをヒーター装置13から取り出してヒーター装置13から離れた位置の水槽12内に設置するとともに、制御ユニット30と該水温検出センサとを別のコードで接続するようにしてもよい。

この考案は、ヒーターケース内に収納された発熱線に通電して発熱させることで水槽の水を加熱する産業分野に適用できる。

12…水槽 13…ヒーター装置
16…収納空間 17…ヒーターケース
25…発熱線 38…放熱体
42…放熱用フィン 45…間隙
46…隙間充填材Ｗ…水

Claims

内部に密閉された収納空間が形成されているヒーターケースと、該ヒーターケースの収納空間に収納され、通電されたとき発熱して水槽内の水を加熱する発熱線とを備えた水槽用ヒーター装置において、前記ヒーターケースの外側で少なくとも発熱線の長手方向中央部と重なり合う部位に嵌合装着され、金属から構成されるとともに、外側面に放熱用フィンを有する放熱体を設けたことを特徴とする水槽用ヒーター装置。
前記ヒーターケースと放熱体との間の間隙に熱良導体からなる隙間充填材を充填した請求項１記載の水槽用ヒーター装置。