JP3843220B2 - 温度ヒューズ付カートリッジヒータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種機械類の被加熱装置の加熱源として利用されるカートリッジヒータが異常高温になるのを未然に防止するための温度ヒューズ付カートリッジヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に、温度感知素子が取り付けられたカートリッジヒータとして、例えば温度ヒューズを絶縁材の内部に埋没してなるものが使用されている。
【０００３】
しかしながら、高ワット数のカートリッジヒータにおいて、その温度制御装置に異常等が発生した場合、その異常温度を早期に感知して通電を止めないと短時間でカートリッジヒータの温度が上昇してしまい周辺容器及び他の部品や被加熱装置を損傷するので短時間で電源の遮断を行なわねばならない。
【０００４】
特に、この種のヒータは液体加熱に使用されることが多く、例えば水溶液を約４０℃でコントロールしている制御器に異常が生じた時、水溶液が沸騰する前に加熱通電回路を遮断する必要がある。また水溶液が無い状態で誤って加熱通電が行われた場合、すなわち空焼き通電が行われた場合や、正常な水位で正常な温度コントロールが行われている場合でも、何らかの原因で水溶液の水位が管理の下限値を下回り、ヒータの発熱部の一部が水溶液から露出して露出部分の温度が急激に上昇してしまう場合などやはり短時間で電源の遮断を行わねばならない。 そこで、従来の温度感知素子が取り付けられたカートリッジヒータでは、何らかの原因、例えば空焼等により温度ヒューズが動作した場合にその温度ヒューズが交換できないために、カートリッジヒータ全体を廃棄しなければならなくなるような欠点を解決するためになされたカートリッジヒータに関する特開平７−１１４９７８号の発明が知られている。
【０００５】
この発明は、金属製の密封パイブ内にその密封パイプから絶縁されたニクロム線が挿入されており、通電によってそのニクロム線を発熱させるようにしたカートリッジヒータであって、ニクロム線が密封パイプ内にその軸線方向へ挿入された柱状碍子の外周には合計で３本の孔部がその軸線方向に穿設され、それら孔部に合計２本のターミナルピンと金属片の足部とが嵌挿されていて、密封パイプから取り出された金属片の頭部へ温度感知素子がかしめ止めにより取り付けられており、その温度感知素子の切断によりニクロム線への通電が停止されるようにしたものである。
【０００６】
しかしながら、この場合、温度ヒューズ等の温度感知素子をニクロム線等の発熱体にできるだけ近づけ、発熱体の熱を温度ヒューズ等の表面に迅速に伝えて温度ヒューズ等を早く溶断させる必要があるが、温度ヒューズ等の位置を発熱体に近づけるにしても限界があり、温度ヒューズへの熱伝達が遅れたりすることによって通電を停止できない恐れがあり、温度ヒューズへの熱伝達が不確実になる欠点がある。
【０００７】
また、鑑賞魚用水槽等において、水中浸漬状態で使用される水中用ヒータに関する特開平１０−３９８３号の発明も知られており、この水中用ヒータは、内蔵発熱体によって発熱するヒータ本体の内部に複数の導熱体が設けられると共に、このヒータ本体が水中外に出されたときの温度上昇に対して前記発熱体への通電を遮断する温度ヒューズが前記導熱体と熱的接触状態にヒータ本体の内部に設けられていることを特徴としたものである。
【０００８】
しかしながら、上記の水中用ヒータは、ヒータが水中外に放出された時のヒータ内部の温度を検知して温度ヒューズを作動させることができるものであって、発熱体の発熱による温度上昇を導熱体を介して迅速に温度ヒューズに伝達するようになっており、ヒータが水中外に放出された場合における発熱体への通電を迅速に遮断するものであり、ヒータが水中外に放出される場合ではない発熱体の異常温度発生時にはこの水中用ヒータは必ずしも有効に機能しない恐れがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、発熱部で異常温度が発生時に、発熱部の異常温度を速やかに感知し、発熱部への通電を止めることができ、発熱部の温度上昇による周辺機器及び被加熱装置が破損する事態を防止することができる温度ヒューズ付カートリッジヒータを提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、カートリッジヒータの発熱部近くのヒータリード線に温度ヒューズを取り付け、その発熱部の熱を引き出して温度ヒューズの側面に伝達する熱伝達手段を設け、さらにその温度ヒューズの先に、その温度ヒューズより溶断温度が低い別の温度ヒューズを直列に接続した温度ヒューズ付カートリッジヒータからなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態につき説明するが、図１は本発明の温度ヒューズ付カートリッジヒータの実施形態における要部側断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ方向の背面図で、また図３は図１のＢ−Ｂ方向の断面図である。
【００１２】
このカートリッジヒータは、外装パイプ１の軸方向にＸの領域の発熱部２２と、このＸの領域に連接したＹの領域との２室に分割された構造になっており、領域Ｘには外装パイプ１内に発熱線８をＭｇＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等からなるコア３の外周面に巻き付けた発熱部２２を形成し、コア３の一端は先端コア５、そしてその他端はガイドコア４でそれぞれ支持されており、コア３に巻かれた発熱線８と外装パイプ１との間には、ＭｇＯなどの電気絶縁材６を充填して固着している。
【００１３】
次に、上記外装パイプ１の領域Ｘは領域Ｙより減径されており、領域Ｙの外装パイプ１の端部にはフランジ１８をキャップ２０に固着しており、このカートリッジヒータを、被加熱装置、例えば液体を収納してある容器等の側壁にこのフランジ１８により取り付け可能にしており、領域Ｘの端部には蓋状の封止金具２をＴＩＧ溶接等で固設している。
【００１４】
また、上記ガイドコア４を貫通して４つの孔が穿設してあり、そのうちの２つの孔から発熱線８の両端部にそれぞれの端部が接続された２本のヒータリード線７が領域Ｙ側に内設され、これらのヒータリード線７は領域Ｙの端部のキャップ２０内から電源組立２１の電源に接続されている。
【００１５】
次に、上記一方のヒータリード線７の発熱部２２近くの一端には温度ヒューズ１１を取り付けると共に、その発熱部２２の熱を引き出して、温度ヒューズ１１の側面に添わせてその熱による温度ヒューズ１１の速やかな溶断を可能にする良熱伝導体の熱伝達棒１０を２本設けている。この熱伝達棒１０の材料としては、発熱部２２の内部より温度ヒューズ１１により早く熱を伝達させる目的で良熱伝導性の金属、例えば銅または銅合金や銀または銀合金等を使用するが、コスト面から見て銅または銅合金の丸棒を用い、その温度ヒューズ１１の側面に対し、図３に示すごとく添わせる熱伝達棒１０の各先端部分を平たく、又は温度ヒューズの外形に近い円弧状に形成しており、さらにこれら熱伝達棒１０の各先端を温度ヒューズ１１の側面に密着して添わせるために耐熱絶縁材料のフィルムテープ１６を巻き付けて密着させることでより早い熱応答性能が得られるようにしている。
【００１６】
上記のごとく早く熱を伝達させる目的のための熱伝達棒１０は、発熱部２２の発熱線８等のヒータの発熱容量に応じてこの実施形態のごとく、２本使用してもよいが、勿論その太さを変えることにより１本でも２本以上でもよく、この熱伝達棒１０により熱の伝達量を調整することができる。
【００１７】
即ち、本発明の温度ヒューズ１１付のカートリッジヒータでは、熱伝達棒１０を組み込むことにより、発熱部２２内部より、迅速に温度ヒューズ１１に熱を伝達させて、空焼き、制御異常や水位レベル異常等の異常発生時に、周辺容器や部品での損傷が発生前に短時間で電源の遮断を行なうことができる。
【００１８】
上記のごとく、ヒータリード線７の一端に温度ヒューズ１１を取り付け、その温度ヒューズ１１の側面に添わせた構造の温度ヒューズ付カートリッジヒータの要部拡大の斜視図を図５に示しているが、このような構造のカートリッジヒータのヒータード線７の一端に取り付けた温度ヒューズ１１の先に、図６の要部拡大の斜視図に示すごとく、上記の温度ヒューズ１１より溶断温度が低い別の温度ヒューズ１２を直列に接続した本発明の他の実施形態のカートリッジヒータにおいては、発熱部２２からの熱伝達が遅れたり、温度ヒューズ１１が動作異常だったりした時に、直列に取り付けた少し動作温度の低い温度ヒューズ１２を共に動作させることで断電を確実に行なわせることができる。
【００１９】
なお、発熱部２２のヒータの熱容量が大きい場合、あるいは熱伝達棒１０を太くして複数本使用した時で熱伝達量が大きくなった場合、１つの温度ヒューズ１１で電源を遮断した後のオーバシュート熱が多く発生する。
【００２０】
このオーバシュート熱のトラブルを回避する目的で更にもう１つの温度ヒューズ１２を上記の温度ヒューズ１１の隣接位置に直列に接続して取り付けることにより、より安全性が確保できる。即ち、最初の温度ヒューズ１１の動作後の断電時のオーバシュート熱で温度ヒューズ１１がその製造メーカーの保証温度を超えた時、次の温度ヒューズ１２は最初の温度ヒューズ１１よりその動作温度は低いが保証温度を超えずに断電できるためにこの温度ヒューズ１２を二重安全装置として設けている。
【００２１】
なお、この実施形態の動作温度としては、例えばこの実施形態のカートリッジヒータにおいては、温度ヒューズ１１側を１１７℃とし、温度ヒューズ１２側を９８℃として二重の安全装置としての機能を持たしている。
【００２２】
また、上記図１の温度ヒューズ付カートリッジヒータにおける電気回路図を図４に示しており、一方、図１において１３，１４で示すのは圧着接続子であり、９で示すのは碍子チューブで、また１５で示すのはシリコンチューブ、そして１７で示すのはシリコーン等の封止ゴムあり、さらに１９で示すのは収縮チューブである。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明した本発明の温度ヒューズ付カートリッジヒータによれば、発熱部で異常温度が発生時に発熱部の異常温度を熱伝達棒で短時間で温度ヒューズ表面に伝え、温度ヒューズを早期に動作させて通電を止めて、発熱部の温度上昇によるこのカートリッジヒータの部品や、被加熱装置の損傷を未然に防止できる。
【００２４】
また本発明においては、ヒータリード線に取り付けた温度ヒューズの先に、その温度ヒューズよりも動作温度の低い温度ヒューズを直列に接続することにより、加熱部からの熱伝達が遅れたり、温度ヒューズの動作が異常だったりした時においても断電を確実に行なうことができ、カートリッジヒータの安全度を二重に高めることができる。
【００２５】
特に、本発明のカートリッジヒータに採用される熱伝達棒として、良熱伝導体の銅等の丸棒の先端部を、温度ヒューズの側面に添わせるように平たく、又は円弧状に形成しているので、発熱部からの熱をこの平たく、又は円弧状に形成した部分を温度ヒューズの側面に添わせる際の向き合わせが容易であり、しかも確実にかつ迅速に熱の伝達を行なわせることができ、さらにこの熱伝達棒の材質、太さ、本数等を変えることによって本発明のカートリッジヒータの対応可能範囲を広めることができる。
【００２６】
なお、本発明のカートリッジヒータはラボ機用現像液・定着液の保温・加熱用の他、液体加熱・凍結防止用等に対して有効に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカートリッジヒータの実施形態における要部側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向の背面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ方向の断面図である。
【図４】図１のカートリッジヒータの電気回路図である。
【図５】図１のカートリッジヒータにおける温度ヒューズを１つ取り付けた場合の要部拡大の斜視図である。
【図６】図１のカートリッジヒータにおける２つの温度ヒューズを直列に取り付けた場合の要部拡大の斜視図である。
【符号の説明】
７ ヒータリード線
１０ 熱伝達棒
１１ 温度ヒューズ
１２ 温度ヒューズ
２２ 発熱部

Claims (1)

1. カートリッジヒータの発熱部近くのヒータリード線に温度ヒューズを取り付け、該発熱部の熱を引き出して温度ヒューズの側面に伝達する熱伝達手段を設け、さらにその温度ヒューズの先に、その温度ヒューズより溶断温度が低い別の温度ヒューズを直列に接続した温度ヒューズ付カートリッジヒータ。

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