JPH0729794U

JPH0729794U - シーズヒータ

Info

Publication number: JPH0729794U
Application number: JP5875793U
Authority: JP
Inventors: 博高橋; 真一千葉
Original assignee: 株式会社石崎電機製作所
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案はヒータ部材をカバー部材により保護し
た構成のシーズヒータに関し、小型形状で大きな熱量を
発生することを目的とする。【構成】シーズヒータ１を、ヒータ材料よりなり中空
形状とされたヒータ本体部７，８と、このヒータ本体部
７，８に給電する電源が接続される電極部９〜１２とに
より構成される第１及び第２のヒータ部材２，３と、こ
の第１及びヒータ部材２，３を内装し外部より隔離する
カバー部材６と、上記カバー部材６とヒータ部材２，３
との間に介装され、カバー部材６に対しヒータ部材２，
３を絶縁する絶縁部材４とにより構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はシーズヒータに係り、特にヒータ部材をカバー部材により保護した構成のシーズヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般にシーズヒータは多分野で用いられており、例えば熱帯魚を飼育する水槽内に配設されて水温を上昇させたり、またディーゼルエンジンに用いられ始動時における噴射燃料の余熱を行うのに利用されている。

【０００３】従来におけるシーズヒータの一例を図４に示す。図４（Ａ）はシーズヒータ５０の外観図であり、図４（Ｂ）はシーズヒータ５０の一部断面図である。

【０００４】同図において、５１はヒータ部材であり、例えばニクロム線をスパイラル状に巻回した構造とされている。このヒータ部材５１は、例えば耐熱樹脂或いは熱伝導性の良好な金属材よりなるカバー部材５２に内設されている。また、ヒータ部材５１とカバー部材５２との間にはマグネシア等の絶縁材５３が介装され、ヒータ部材５１とカバー部材５２との絶縁を保つと共に、ヒータ部材５１をカバー部材５２の内部に固定する機能を奏している。

【０００５】このように、シーズヒータ５０はヒータ部材５１がカバー部材５２により覆われた構成であるため、水中のようなヒータ部材５１を露出できない環境下等においても加熱処理を行うことができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、上記従来のシーズヒータ５０では、ヒータ部材５１の構造がニクロム線等をスパイラル状に巻回した構造であったため、その作成が面倒であり製造工数が増大し製品コストが上昇してしまうという問題点があった。

【０００７】また、シーズヒータ５０により大きな熱量を発生させようとした場合、従来構成のシーズヒータ５０ではヒータ部材５１を長くする以外に方法はなく、またヒータ部材５１を長くするとシーズヒータ５０が大型してしまうという問題点があった。

【０００８】本考案は上記の点に鑑みてなされたものであり、小型形状で大きな熱量を発生することができるシーズヒータを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案では、シーズヒータを、ヒータ材料よりなり中空形状とされたヒータ本体と、このヒータ本体に設けられヒータ本体を加熱する電源が接続される電極部とにより構成されるヒータ部材と、このヒータ部材を内装し外部より隔離するカバー部材と、上記カバー部材とヒータ部材との間に介装され、カバー部材に対しヒータ部材を絶縁する絶縁部材とにより構成したことを特徴とするものである。

【００１０】また、上記ヒータ部材の中空部分に熱センサを挿通配設した構成としてもよい。

【００１１】更に、上記ヒータ部材を径寸法の異なる複数のヒータ本体により構成し、この複数のヒータ本体を同心状に重ねることにより、上記電極部をカバー部材の一端部にまとめて配設した構成としてもよい。

【００１２】

【作用】

上記構成とされたシーズヒータでは、ヒータ部材のヒータ本体は中空形状とされているためヒータ本体の断面積を小さくすることができ、これにより長さを変えることなく電気抵抗を大きくすることが可能となる。よって、従来構成のヒータ線（中空ではないヒータ線）と比べ、同一の電気抵抗を有するヒータ本体を小さな形状（短い長さ）で実現することができる。

【００１３】また、ヒータ本体に形成された中空部を利用して熱センサを挿通配設することができる。

【００１４】更に、電極部をカバー部材の一端部にまとめて配設できることにより、結線作業の容易化を図ることができる。

【００１５】

【実施例】

次に本考案の一実施例について図面と共に説明する。

【００１６】図１及び図２は本考案の一実施例であるシーズヒータ１を示している。図１はシーズヒータ１の外観図であり、図２はシーズヒータ１の部分断面図である。このシーズヒータ１は、大略すると第１の中空ヒータ２，第２の中空ヒータ３，絶縁部材４，熱センサ５，及びカバー部材６等により構成されている。

【００１７】第１の中空ヒータ２及び第２の中空ヒータ３は、共にヒータ本体部７，８と、このヒータ本体部７，８に一体的に構成された電極部９〜１２とにより構成されている。本実施例においては、電極部９〜１２として特に特別な構成を設けることなく、ヒータ本体部７，８の両端部がそのまま電極部９〜１２として機能する構成とされている。

【００１８】また、ヒータ本体部７，８は、中空部１３，１４を有したパイプ形状とされており、ヒータ材料を引き抜き加工或いは塑性加工等の周知の加工技術を用いてパイプ状に形成したものである。従って、ヒータ本体部７，８は極めて容易に形成することができる。

【００１９】上記第１の中空ヒータ２と第２の中空ヒータ３は、その径寸法が異なるよう構成されており、第１の中空ヒータ２に形成された中空部１３内に第２の中空ヒータ３が挿入されることにより、第１の中空ヒータ２と第２の中空ヒータ３は同心円状に重ね合わされた構造となっている。

【００２０】また、電極部９〜１２はヒータ本体７，８を加熱する電源、或いはヒータ本体７，８同士が接続される部位である。この電極部９〜１２は、電源を接続する機能を奏する構成であればどのような構成としてもよいが、本実施例では前記のようにヒータ本体部７，８の両端部をそのまま電極部９〜１２とした構成としてある。

【００２１】電極部９，１０は後述するカバー部材６から外部に突出しており、また電極部９と１０で突出長さを異ならせている。このように電極部９，１０を異なる突出長さとすることにより、電源からのリード線（図示せず）を各電極部９，１０に接続することができる。また、電極部１１と１２の間には導電性金属により形成された環状接続部材１５が配設されており、この環状接続部材１５によりヒータ本体部７，８は直列に接続された構造とされている。

【００２２】上記のように第１の中空ヒータ２及び第２の中空ヒータ３を二重管構造とすることにより、電源と接続される電極部９，１０をシーズヒータ１の一方の端部にまとめて配設できるため、電源との接続を容易に行うことができる。また、第１の中空ヒータ２及び第２の中空ヒータ３は前記のように容易に加工できるものであり、また第１の中空ヒータ２と第２の中空ヒータ３の組み付けは第１の中空ヒータ２の中空部１３内に第２の中空ヒータ３を環状接続部材１５を介在させて挿通させるだけの作業であるため、従来のようにニクロム線をスパイラル状に巻回した構造のヒータ部材５１（図４参照）に比べて容易に製造することができ、製造・組立て工数の低減を図ることができる。

【００２３】尚、ヒータ本体７，８の電極部９，１０の近傍位置には絶縁材よりなる環状絶縁部材１６が配設されており、各ヒータ本体７，８が接触し短絡することを防止している。

【００２４】上記構成とされた第１及び第２の中空ヒータ２，３は、有底環状形状とされたカバー部材６内に装着される。カバー部材６は、熱伝導性の良好な金属或いは樹脂により形成されており、第１及び第２の中空ヒータ２，３を外部に対して保護すると共に、第１及び第２の中空ヒータ２，３に高電流或いは高電圧が印加された場合に誤って触れる事故を防止する機能を奏する。

【００２５】また、カバー部材６と第１の中空ヒータ２との間にはマグネシア等の絶縁部材４（梨地で示す）が介装され、第１の中空ヒータ２とカバー部材６との絶縁を保つと共に、第１及び第２の中空ヒータ２，３をカバー部材６内の所定位置に固定する機能を奏している。この絶縁部材４は、第１及び第２の中空ヒータ２，３をカバー部材６に熱伝達する機能を奏するため、熱伝導性の良好な材料が選定されている。

【００２６】更に、第２の中空ヒータ３の中空部１４の内部には、この空間部を利用して熱センサ５が挿通配設されている。この熱センサ５は、例えば熱電対により構成されており、また第２の中空ヒータ３と接触して短絡しないよう表面に絶縁膜が形成された構成とされている。本考案に係るシーズヒータ１では、中空ヒータ２，３を用いているため、中空部１４を利用して熱センサ５を配設できる空間を確保することができ、シーズヒータ１の発熱量の管理及び制御を行うことが可能となる。

【００２７】上記構成になるシーズヒータ１では、中空形状とされた中空ヒータ２，３を用いることにより、従来の中空部が形成されていないヒータ線（以下、このヒータ線を中実ヒータという）に比べて、同一径寸法及び同一長さの場合、発熱量を増大することができる。以下、その理由について図３を用いて説明する。

【００２８】図３は本考案に係る中空ヒータ２，３と、従来における中実ヒータ７とを比較して示す図である。尚、中空部が形成された中空ヒータであれば、以下述べる作用効果は発生するため、中空ヒータ２を例に挙げて以下説明するものとする。

【００２９】図３において、中空ヒータ２及び中実ヒータ１７の長さは共に等しく（図中、Ｌで示す）、また外形寸法も共に等しく（図中、２Ｄで示す）、更に各ヒータ２，１７のヒータ本体部７，１８を構成するヒータ材料も同一材料であったとする。ここで、上記の条件下における中空ヒータ２の電気抵抗値Ｒ２と、中実ヒータ１７の電気抵抗値Ｒ１７を夫々計算する。

【００３０】周知のように、電気抵抗値は下式により求めることができる。

【００３１】Ｒ＝ρ・（Ｌ／Ｓ） … 但し、Ｒ：抵抗値 ρ：固有抵抗値Ｌ：長さＳ：断面積この式に基づき、先ず中空ヒータ２の電気抵抗値Ｒ２を求める。いま、中空部１３の径寸法を２ｄとすると、断面積Ｓ２はＳ２＝π・（Ｄ²−ｄ²） … 但し、π：円周率と表せるため、電気抵抗値Ｒ２は下式により求められる。

【００３２】Ｒ２＝ρ・｛Ｌ／π・（Ｄ²−ｄ²）｝ … 一方、中実ヒータ１７の断面積Ｓ１７はＳ１７＝π・Ｄ² … で示されるため、電気抵抗値Ｒ１７は下式により求められる。

【００３３】Ｒ１７＝ρ・（Ｌ／π・Ｄ²） … ここで、式及び式から明らかなように、中空ヒータ２の断面積Ｓ２は中実ヒータ１７の断面積Ｓ１７に比べて小さくなっている（Ｓ２＜Ｓ１７）。従って、式及び式より、中空ヒータ２の電気抵抗値Ｒ２は中実ヒータ１７の電気抵抗値Ｒ１７よりも大きくなる（Ｒ２＞Ｒ１７）。

【００３４】一方、周知のようにヒータが発熱するジュール熱Ｗは、ヒータの電気抵抗値をＲとし、このヒータに電流Ｉアンペアをｔ秒連続して流したとすると、下式により求めることができる。

【００３５】Ｗ＝0.24×Ｉ²×Ｒ×ｔ … この式より、電流Ｉ及び通電時間ｔを一定とした場合、電気抵抗値が大きい程発熱量が大きいことが判る。

【００３６】よって、本考案に係る中空ヒータ２は、同一条件とされた従来の中実ヒータ１７に対して発熱量を大きくすることができる。これは、ある発熱量が要求されている場合、中空ヒータ２は従来の中実ヒータ１７に対して小さな形状で要求されている発熱量を確保できることを意味する。従って、本考案によれば小型で発熱量の大きなシーズヒータ１を実現することができる。

【００３７】また、従来の中実ヒータ１７においてその抵抗値を変更しようとした場合、 ( 1)径寸法を変更する、 (2)長さを変更する、のふたつのパラメータを変更するしかなかったが、本考案に係る中空ヒータ２では、上記 (1),(2)のパラメータの他に (3)中空部１３の径寸法を変更する、というパラメータが加わる。このため、中空ヒータ２によればヒータ設計の自由度を向上することができる。

【００３８】更に、中空ヒータ２は同一外形形状を有する中実ヒータ１７に対し、中空部１３が形成されている分だけ軽量となり、またパイプ形状は中空部１３が形成されていないものに比べて剛性が大きいため機械的強度が高いという効果も有する。

【００３９】続いて、中空ヒータ２（ヒータ本体部７）の材料について考察する。ヒータ本体部７は給電することにより発熱するものであるため、良電導体或いは非導電体を用いることはできない。また、シーズヒータ１の信頼性の面よりある程度の機械的強度も要求される。これらの面より、ヒータ本体７の材料の一例としては、例えばＮｉ（ニッケル）−クロム（Ｃｒ）鋼或いはステンレス鋼が考えられる。

【００４０】また、周知のようにヒータ材料としては固有抵抗値ρが大きい方が望ましい。しかるに、現在一般に市販されているＮｉ−Ｃｒ鋼或いはステンレス鋼では固有抵抗値ρがヒータ材料として用いるには低い値となっている。よって、Ｎｉ−Ｃｒ鋼，ステンレス鋼を上記中空ヒータ２（ヒータ本体部７）の材料として用いる場合、固有抵抗値ρを増大させる機能を有するアルミニウム（Ａｌ）を４〜６パーセント含有させたＮｉ−Ｃｒ鋼或いはステンレス鋼を用いるのが望ましい。

【００４１】尚、上記した中空ヒータ２，３はヒータ本体部７，８を引き抜き加工により形成した継ぎ目のないパイプ状部材を用いた例を示した。しかるに、ヒータ本体部７，８はこれに限定されるものではなく、ヒータ部材を継ぎ目を有する塑性加工により形成した構成としても本考案の効果を実現することができる。

【００４２】また、上記のした各中空ヒータ２，３は、ヒータ本体部７，８の断面外形形状が共に円形状のものを例として挙げたが、中空ヒータの断面外形形状は円形状に限定されるものではなく、矩形状，楕円形状，三角形状等、種々の形状とすることができる。但し、外形形状を円形状以外の形状としても、本考案の効果を実現するためには、ヒータ本体をその内部に中空部が形成された中空形状とする必要があることは勿論である。

【００４３】更に、本考案に係るシーズヒータ１に用いた中空ヒータ２，３は中空部１３，１４を有しているため、ヒータ本体２，３の表面積は中実ヒータ１７に比べて中空部１３，１４の面積分広くなっている。よって、発熱面積は中実ヒータ１７に比べて広くなり、ヒータ本体部７，８で発熱した熱を熱効率よく熱伝達することができる。これにより、加熱効率が向上し被加熱体を短時間で効率よく加熱することが可能となる。

【００４４】

【考案の効果】

上述の如く本考案によれば、ヒータ部材のヒータ本体は中空形状とされているためヒータ本体の断面積を小さくすることができ、これにより長さを変えることなく電気抵抗を大きくすることが可能となる。よって、従来構成のヒータ線（中空ではないヒータ線）と比べ、同一の電気抵抗を有するヒータ本体を小さな形状（短い長さ）で実現することができる。

【００４５】また、ヒータ本体に形成された中空部を利用して熱センサを挿通配設することができる。

【００４６】更に、電極部をカバー部材の一端部にまとめて配設できることにより、結線作業の容易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるシーズヒータの外観図
である。

【図２】本発明の一実施例であるシーズヒータの部分断
面図である。

【図３】本発明になる中空ヒータの効果を従来技術と比
較しつつ説明するための図である。

【図４】従来のシーズヒータの一例を説明するための図
である。

【符号の説明】

１シーズヒータ２第１の中空ヒータ３第２の中空ヒータ４絶縁部材５熱センサ６カバー部材７，８ヒータ本体部９〜１２電極部１３，１４中空部１５環状接続部材１６環状絶縁部材

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ヒータ材料よりなり中空形状とされたヒ
ータ本体と、該ヒータ本体に設けられ該ヒータ本体を加
熱する電源が接続される電極部とにより構成されるヒー
タ部材と、該ヒータ部材を内装し外部より隔離するカバー部材と、該カバー部材と該ヒータ部材との間に介装され、該カバ
ー部材に対し該ヒータ部材を絶縁する絶縁部材とにより
構成されることを特徴とするシーズヒータ。
【請求項２】該ヒータ部材の中空部分に熱センサを挿
通配設したことを特徴とする請求項１記載のシーズヒー
タ。
【請求項３】該ヒータ部材を径寸法の異なる複数のヒ
ータ本体により構成し、該複数のヒータ本体を同心状に
重ねることにより、該電極部を該カバー部材の一端部に
まとめて配設したことを特徴とする請求項１記載のシー
ズヒータ。