JP4809275B2 - 水中用ヒーター - Google Patents

Description

この発明は、例えば観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ーに関する。

例えば観賞魚用水槽において水温の低下防止のために用いられる水中用ヒーターは、通常は水中に浸漬された状態で使用されるためヒーター部の温度が過度に上昇することはない。

しかし、地震等により水槽が倒れてヒーター部が水中の外に放出されたような場合、ヒーター部がそのまま加熱を続けると短時間で表面温度が数百度に達してしまう。このため、ヒーター部が水中外に出されたときの温度上昇を防止する対策（空焚き防止対策）が必要となる。

このような空焚き防止対策を施した水中用ヒーターとして、両端閉塞の筒状ヒーター管内に発熱線及び温度ヒューズを収容すると共に、この筒状ヒーター管内部に形成された隙間全部を絶縁砂等の絶縁材で充填した構成のものが公知である（特許文献１参照）。

上記構成に係る水中用ヒーターは、水中外に放出されたときの異常温度上昇をまず絶縁材に伝導せしめたのち温度ヒューズに伝導して該温度ヒューズを溶解させ、もって発熱線への通電を遮断しようとするものである。
特開平９−２８３２６７号公報

しかしながら、上記従来の水中用ヒーターでは、絶縁材の熱伝導を介して異常温度上昇を検知するものであるから、異常温度上昇の検知に時間を要するものとなっており、このためにヒーターの表面温度が相当に上昇してしまうという問題があった。即ち、ヒーターが水中外に放出されてから発熱線への通電が遮断されるまでに相当の時間を要し、応答が遅いという問題があった。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであり、異常温度上昇をより短時間で検知することができてヒーターの表面温度の過度の上昇を防止することのできる水中用ヒーターを提供することを目的する。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

［１］長さ方向の両端部が閉塞された筒状ヒーター管と、
前記ヒーター管の内部に収容された発熱線と、
前記ヒーター管の内部に収容された異常温度検知センサとを備え、
前記異常温度検知センサは、前記ヒーター管の周側壁の内面に接触状態に配置されていることを特徴とする水中用ヒーター。

［２］前記ヒーター管の内部に制御ＩＣが固定され、前記異常温度検知センサのリード線が、前記制御ＩＣの接続端子の外面に接続されることによって、前記異常温度検知センサが、前記ヒーター管の周側壁の内面に接触する状態に配置されている前項１に記載の水中用ヒーター。

［１］の発明では、異常温度検知センサが、ヒーター管の周側壁の内面に対して接触状態に配置されているから、ヒーターの異常温度上昇によるヒーター管の周側壁の異常温度上昇を直接に検知することができ、これにより異常温度上昇をより短時間で検知することができるので、異常温度上昇時の発熱線への通電を速やかに停止することができてヒーターの表面温度の過度の上昇を防止することができ、ヒーターの安全性を十分に向上させることができる。

［２］の発明では、ヒーター管の内部に制御ＩＣが固定され、異常温度検知センサのリード線が、制御ＩＣの接続端子の外面に接続されることによって、異常温度検知センサが、ヒーター管の周側壁の内面に接触する状態に配置されているから、異常温度検知センサをヒーター管の周側壁の内面に十分に押し付けて接触させることが可能となり、これにより異常温度上昇を常により短時間で検知することができる。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る水中用ヒーターを示す断面図である。

なお、この水中用ヒーターでは、説明の便宜上、電源コード２１が引き込まれている側を基端、その対極側を先端ということにする。

図１において、１０は、水中用ヒーターの外殻を構成するヒーター管であり、このヒーター管１０は、円筒状のガラス製ヒーター管本体１１と、該ヒーター管本体１１の長さ方向の両端開口をそれぞれ液密状態に封止する１対のキャップ部材（シール部材）１９、２５とから構成されている。

前記ヒーター管本体１１の内部には、同一長さに形成されて内蔵発熱体を構成するコイル状の第１発熱線１２および第２発熱線１３の他に、異常温度検知センサ３３等が収容されている。また、前記ヒーター管本体１１の内部に、該本体１１の長さ方向に沿う態様で、絶縁材料からなる薄板状の発熱線支持部材１６が配置されている。

前記発熱線支持部材１６の一方の片面側に長さ方向へ沿う態様で第１発熱線１２が配置され、この第１発熱線１２の基端は、一方の接続端子２０ａを介してプリント基板３１に電気的に接続されている。

また、前記発熱線支持部材１６の他方の片面側に長さ方向へ沿う態様で第２発熱線１３が配置され、この第２発熱線１３の基端は、他方の接続端子２０ｂを介してプリント基板３１に電気的に接続されている。

また、前記第１発熱線１２の先端と前記第２発熱線１３の先端とは、接続端子２０ｃ、２０ｄを介して接続されている。

前記プリント基板３１は、前記ヒーター管１０の内部空間における基端側に固定されている。即ち、前記ヒーター管１０の内部空間における前記発熱線１２、１３より基端側の位置に配置されている。

前記プリント基板３１には、板状の制御ＩＣ（ＩＣチップ）３２が接続固定されている。前記制御ＩＣ３２は、前記ヒーター管１０の内部空間における管の周側壁４１の近傍位置に配置されている。しかして、図１に示すように、異常温度検知センサ３３のリード線３３ａが、前記制御ＩＣ３２の接続端子５１の外面（近傍の周側壁４１と向き合う面）５１ａに略折り返し状にして接続されることによって、前記異常温度検知センサ３３が、前記ヒーター管１０の周側壁４１の内面４１ａに当接する状態に配置されている。

前記制御ＩＣ３２は、前記異常温度検知センサ３３によって異常温度上昇が検知された場合に発熱線１２、１３への通電を遮断するように制御する。また、この制御ＩＣ３２は、後述する水温センサ２４により検出された水温が設定温度を超えた場合に発熱線１２、１３への通電を遮断するように制御すると共に、水温センサ２４により検出された水温が設定温度より低くなった場合に発熱線１２、１３への通電を行うように制御する。

前記一方のキャップ部材１９は、前記ヒーター管本体１１の基端開口を封止するシール部材であり、シリコーンゴム成形体からなる。また、前記他方のキャップ部材２５も、前記ヒーター管本体１１の先端開口を封止するシール部材であり、シリコーンゴム成形体からなる。

前記基端側のキャップ部材１９の端面中央部には、筒状のコード引き出し部２２が突出して形成されており、そのコード引き出し部２２の孔２２ａに電源コード２１が挿通されている。この電源コード２１は前記プリント基板３３に接続されている（図１参照）。

前記基端側のキャップ部材１９の端面には、図１、２に示すように、電源コード引き出し部２２に隣接し、かつヒーター管本体１１内部に連通する状態で水温センサ収納用の小室２３が設けられている。

前記小室２３は、前記キャップ部材１９の端面に一体形成されて、該端面から長さ方向外方へ突出する先端閉塞の筒状の中空突出部からなり、この中空突出部２３の中空部（内部空間）２３ａに棒状の水温センサ２４が収容されている（図２参照）。

なお、前記水温センサ２４のリード線２４ａは、前記プリント基板３３に接続されている（図１参照）。

前記中空突出部２３の外径は、前記ヒーター管本体１１の外径よりも小さい。また、本実施形態では、前記中空突出部２３の外径は、前記コード引き出し部２２の外径よりも小さくなるように設計されている（図２参照）。

こうして電源コード２１、プリント基板３１、第１発熱線３１及び第２発熱線３２を巡る通電回路が構成されている。

上記通電回路が形成されたヒーター管１０の内部には、絶縁砂等の絶縁材１８が発熱線１２、１３やプリント基板３１等を覆う態様で充填されている（図１参照）。

前記実施形態の水中用ヒーターは、その使用に際し、ヒーター管１０の全部または略全部が水槽内等の水中に浸漬されるように、例えば横姿勢（水平配置）や縦姿勢等の配置姿勢で設置される。

しかして、電源コード２１の先端のプラグ（図示しない）を商用電源に接続することにより、該商用電源からの電力が電源コード２１、プリント基板３１、第１発熱線１２及び第２発熱線１３を巡る閉回路に供給される。これにより、第１発熱線１２及び第２発熱線１３が発熱し、その熱はヒーター管本体１１から水中へと放出されて、水が温められて水温が上昇する。

水温は、前記水温センサ２４により検出されるのであるが、設定温度を超えると、前記制御ＩＣ３２によって発熱線１２、１３への通電が停止されるため、水温が設定値に保持されるように制御される。

この時、ヒーター管１０の内部に連通する状態で前記キャップ部材１９の端面に設けられた中空突出部（小室）２３の中空部２３ａに、前記水温センサ２４が収容されているから、水温センサ２４による温度検出が、第１発熱線１２及び第２発熱線１３の発熱に伴うヒーター管１０の内部の空気の温度上昇の影響を受けにくくなる。即ち、ヒーター管１０内部の温度の影響を殆ど受けることなく水中の温度を検出することができ、従って水温を高精度に制御することが可能となる。

また、水温センサ２４の温度検出がヒーター管１０の内部の空気の温度上昇の影響を殆ど受けないことから、水中に横姿勢で設置する使用態様に限らず、縦姿勢で設置しても問題なく使用することが可能となる。即ち、水中において、横姿勢（水平配置）、縦姿勢（上向き・下向き）、斜め姿勢等のいかなる姿勢で配置した場合であっても、水温を高精度に検出することができる。

また、水中用ヒーターの温度が異常に上昇するような事態が生じた場合、例えば地震等の災害やその他の原因により水中用ヒーターが水槽外へ放出された場合には、ヒーター管１０の内部温度が急に高くなって、ヒーター管１０の周側壁４１の温度が異常に上昇するが、本発明では、異常温度検知センサ３３が、ヒーター管１０の周側壁４１の内面４１ａに対して接触状態に配置されているから、ヒーターの異常温度上昇によるヒーター管１０の周側壁４１の異常温度上昇を直接に検知することができ、これにより異常温度上昇をより短時間で検知することができる。このようなより短時間での異常温度検知によって、異常温度上昇時の発熱線１２、１３への通電を制御ＩＣ３２の制御により速やかに遮断することができて水中用ヒーターの表面温度の過度の上昇を防止することができ、安全が確保される。

この発明において、前記中空突出部２３の内径は、前記棒状水温センサ２４を収容できる程度の大きさに設定されるのが好ましい。即ち、前記中空突出部２３の内径は、前記棒状水温センサ２４の外径より大きく且つ該外径の３倍以下であるのが好ましく、この場合には、発熱線１２、１３の発熱に伴うヒーター管１０内部の温度上昇の影響をより受け難くすることができるので、水温をより高精度に検出することができる。中でも、前記中空突出部２３の内径は、前記棒状水温センサ２４の外径より大きく且つ該外径の２倍以下であるのが特に好ましく、このような構成を採用することで水温をより一層高精度に検出することが可能となる。

なお、上記実施形態では、異常温度検知センサ３３が、ヒーター管１０の内部の基端側に配置された構成が採用されているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば異常温度検知センサ３３がヒーター管１０の内部の先端側に配置された構成が採用されても良い。

また、上記実施形態では、異常温度検知センサ３３は、ヒーター管１０の周側壁４１の内面４１ａに当接状態に配置されているが、該当接部位を取り囲む態様で接着剤で接着部を形成せしめることによって異常温度検知センサ３３を周側壁４１の内面４１ａに当接させた状態でこれら部材同士３３、４１を接着固定した構成を採用しても良い。

また、上記実施形態では、水温センサ２４が、ヒーター管１０の長さ方向の端部から外方に向けて突設された中空突出部２３の内部空間２３ａ内に収容された構成が採用されているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、水温センサ２４が、例えばヒーター管１０の内部空間の基端側（例えばプリント基板３１のある領域）における周側壁４１の内面４１ａの近傍位置に配置された構成を採用しても良い。

また、上記実施形態では、発熱部が第１発熱線１２及び第２発熱線１３からなる構成であるが、特にこのような構成に限定されるものではなく、発熱部は１本の発熱線からなる構成であっても良い。

この発明の一実施形態に係る水中用ヒーターを示す断面図である。 中空突出部（小室）が設けられたキャップ部材の外観斜視図である。

符号の説明

１０…ヒーター管
１１…ヒーター管本体
１２…発熱線
１３…発熱線
３２…制御ＩＣ
３３…異常温度検知センサ
３３ａ…リード線
４１…周側壁
４１ａ…周側壁の内面
５１…接続端子
５１ａ…接続端子の外面

Claims (3)

1. ヒーター管本体の長さ方向の両端開口をそれぞれキャップ部材で液密状態に封止してなる筒状ヒーター管と、
   前記ヒーター管の内部に収容された発熱線と、
   前記ヒーター管の内部に収容された異常温度検知センサとを備え、
   前記異常温度検知センサは、前記ヒーター管の周側壁の内面に接触状態に配置され、
   前記ヒーター管の内部に連通する状態で前記キャップ部材の端面から長さ方向外方へ突出する先端閉塞の筒状の中空突出部が設けられ、該中空突出部の中空部に水温センサが収容されていることを特徴とする水中用ヒーター。
2. 前記ヒーター管の内部に制御ＩＣが固定され、前記異常温度検知センサのリード線が、前記制御ＩＣの接続端子の外面に接続されることによって、前記異常温度検知センサが、前記ヒーター管の周側壁の内面に接触する状態に配置されている請求項１に記載の水中用ヒーター。
3. 前記水温センサは棒状であり、前記中空突出部の内径は、前記棒状水温センサの外径より大きく且つ該外径の３倍以下である請求項１または２に記載の水中用ヒーター。

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