JPH113769A - 水槽水保温用ヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のアルミナ質セラミックヒーターでは２
００℃程度の熱衝撃でヒーターが破壊する。 【解決手段】 本発明に係る水槽水保温用ヒーターで
は、ヒーター外殻に腐食防止、異物付着防止加工の施さ
れた金属や耐熱性に優れた結晶化ガラスを配することに
より解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は水槽内水及び循環水を保
温する器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来水槽水を保温するセラミックヒータ
ーの表面は、アルミナ質セラミック体でヒーター表面は
無処理である。

【０００３】また、アルミナ質セラミック体表面に異物
付着防止を目的とするフッ素樹脂加工品などが考案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のアルミナ質セラ
ミックヒーター及び異物付着防止の表面加工アルミナ質
セラミックヒーターでは２００℃程度の熱衝撃でヒータ
ーが破壊する。

【０００５】観賞魚用水槽では、換水などのメンテナン
ス時に何らかの理由で気中通電状態で水に触れた場合熱
衝撃によりヒーターが破壊することがある。

【０００６】従来のセラミックヒーターにおいては硬度
の高い水質でヒーター表面沸騰に伴い、カルシウムを主
体とする化合物、例えばリン酸カルシウムや硫酸カルシ
ュウムなどがヒーター表面上への析出付着が認められ
る。

【０００７】異物の析出、付着に伴いヒーター表面上に
温度むらが発生し熱膨張率の不均一から破壊する。

【０００８】異物の析出、付着に伴いヒーター表面上が
乾燥し、表面温度が上昇し異物に亀裂が生じ水槽水等低
温物が加熱されたヒーター表面上に達することや異物と
ヒーターの間に気体が溜まり、その気体が抜け浸水した
ときなど熱衝撃によりヒーターが破壊され漏電や通電停
止が発生する。

【０００９】窒化珪素質セラミック体から成るヒーター
は熱衝撃には強いもののコスト的に問題がある。

【００１０】

【発明の目的】本発明に係る水槽水保温用ヒーターは、
従来の技術の問題点に鑑みて発明されたものであり、ヒ
ーターに熱衝撃がおきてもそれをやわらげ、ヒーター破
損やそれに伴う漏電などのない安全で、長期使用できる
製品提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る水槽水保温用ヒーターでは、ヒーター
外殻に金属や耐熱性に優れた結晶化ガラスを配すること
により解決した。

【００１２】また、外殻に腐蝕されやすい材料や異物の
付着しやすい材料を使用する場合、その外殻を耐熱性の
優れた腐食防止及び異物付着防止処理を施すことで長期
使用も可能となる。

【作用】上記のように構成することにより、ヒーター表
面を保護し、ヒーター破損やそれに伴う漏電のない安全
な長期使用できる製品を提供することに成功した。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る水槽水保温用ヒーターの
実施形態を図面に基づき説明する。図１に示す市販品同
等のファインセラミックヒーター１がある。このヒータ
ーの外径は６．２ｍｍで、外径７ｍｍ内径６ｍｍのアル
ミパイプの内径を６．２ｍｍに研磨し、６０ｍｍの長さ
に切断したものをセラミックヒーター外殻２とした。

【００１４】このファインセラミックヒーターの発熱体
１ｂ埋設分は３９ｍｍ程度と外殻２は埋設分より長く配
置されることとなる。

【００１５】図２は図１の外観である。外殻がヒーター
先端にまで及んでいないが、先端部と合致させることも
できる。

【００１６】図３はヒーター先端部に外殻蓋２１を配し
先端部のセラミック体を覆ったものである。このように
外殻をいかなる配し方をもできることを示す。

【００１７】図４はヒーター外殻を先端に伸ばし放熱効
率を大きくするものである。

【００１８】図５は本発明の横断面図で外殻を円筒形の
もの以外に放熱効率をよくするため、水と触れる面積を
大きくすることにより、より放熱度の高い、より熱衝撃
に強いものが提供できる。

【００１９】図６は発熱体が埋設される部分を点線内１
ｂ−１で示し、外殻を配置しないセラミックヒーターｘ
とアルミ製外殻を発熱体埋設分の上にかかるよう配置し
たｙと図１同等品ｚとの通電状態でヒーター外部表面温
度状況を比較した。

【００２０】ここで使用したヒーターは発熱体埋設上表
面温度１００℃で約３２０Ｗ相当の消費電力のものを使
用し、約２０℃の水道水にヒーター装置全体が埋没する
ように配置した。通電開始後数秒でｘ１、ｙ１、ｚ１、
ｚ２で表面沸騰が起こりそれぞれの表面温度はｘ１、ｙ
１、ｚ１で１００℃程度、ｚ２で９０℃程度を示した。
この時のｘ２、ｙ２は５０℃程度と比較的低い温度であ
った。

【００２１】このことは、アルミ製外殻を配することに
より、その外殻に熱伝導が生じ放熱がスムーズに行われ
たことを示す。このことを言い換えるなら、もし何らか
の理由でヒーターが加熱され熱衝撃によるヒーター破壊
が起こりうる温度に上昇し、水に触れた場合外殻を配さ
ないヒーターであれば破壊するが、外殻を持つヒーター
であれば外殻がその温度衝撃を吸収し破断には至らない
ものと推測される。

【００２２】さて、上記に述べたことを再現する実施例
を図７に示す。外殻を配さないヒーターｘとアルミ製外
殻をもつヒーターｚを図７のように静止水面にヒーター
発熱体埋設部分上が一部水上に出るよう固定した。この
時通電を開始しても両者のヒーターに顕著な違いは見ら
れず、ヒーター破壊や通電停止には至らなかった。

【００２３】しかし、この水面を動かすため、５Ｌ／分
のエアーレーションを行った。このため水面上に露出し
ているヒーター部分に水がふれた結果、外殻が配されて
いないヒーターｘはエアーレション開始数秒後に表面が
破壊し通電が停止したが、外殻を持ったｚにおいては破
壊されることなく通電が継続された。

【００２４】次に石英から成る結晶化ガラスを外殻とし
たものｚ′を図１のように配したサンプルを用い図６の
ように表面温度を比較したがそれぞれの箇所において外
殻を持たないｘと大差はなかった。

【００２５】しかし、図６のように水面に固定しエアー
レーションを実施した場合、外殻が配されていないヒー
ターｘにおいては数秒で通電が停止したが結晶化ガラス
を外殻としたサンプルｚ′は破壊されることなく通電が
継続された。

【００２６】この結果から、外殻を持たないヒーターｘ
では気中に露出し、水などによる熱衝撃を受けた場合や
水中でヒーター表面上に異物が析出し、表面が乾燥状態
となり熱衝撃を起こしうる表面温度に上昇し、何らかの
理由で水に触れたとき、表面破壊、通電停止、漏電など
が発生したが外殻を持つヒーターｚ及びｚ′では破壊が
おこらないことを示す。

【００２７】次に外殻の表面処理の実施例について説明
する。外殻に金属を使用する場合、鉄、アルミ、真鍮、
銅等ではたとえば海水のような電気伝導度の高い水、ｐ
Ｈの低いもしくは高い水を使用した場合、表面腐蝕が起
こる。また、ステンレスを用いた場合でも幾分腐蝕は認
められることは公知の事実である。

【００２８】また、腐蝕だけではなく、溶解性分や藻類
等の付着も認められ熱効率を低下させる。

【００２９】これらのことは機能を低下させるだけでは
なく、観賞魚等の飼育水槽においては観賞価値をも低下
させる。

【００３０】ここにアルミ外殻表面に耐熱性フッ素樹脂
を塗布し焼結させたものがある。これをセラミックヒー
ターに図１のように配置したものをサンプルとした。

【００３１】そのサンプルと外殻表面に処理を施さない
ヒーターとの異物付着試験を下記のように試みた。１．
５Ｌの容器に天然サンゴ約１００ｇ、炭酸カルシュウム
粉約１０ｇを投与し水１Ｌを加え、８５％リン酸溶液２
０ｍｌを加え約１０分放置した。その後、サンプル品と
未処理品（各々ほぼ同じ抵抗値２５℃水中で約３１Ωを
有するヒーター）をヒーター発熱部が総て水中にあるよ
うセットし通電を開始した。その容器内の溶液を攪拌し
なが２ｇ程度の炭酸水素ナトリュウムを約５秒おきにそ
の溶液のｐＨが７．５以上に中和されるまで投与した。

【００３２】この結果、サンプルには析出物が認められ
ず、外殻未処理ヒーターには白い析出物が認められ、乾
燥重量で０．５ｇ程度であった。

【００３３】この時、ｐＨが徐々に上昇していく過程で
溶解していたカルシュウムイオンとリン酸イオンがリン
酸カルシュウムとして未処理品には析出付着し、サンプ
ルには析出付着しなかったことになる。

【００３４】外殻はその用途やおかれる環境に合わせ様
々な加工ができる。たとえば金属粉をフッ素樹脂に混合
し溶射することや耐熱性に優れた四フッ化エチレン・六
フッ化プロピレン共重合体に様々な樹脂バインダーを用
い焼き付けコートすることなどが一例である。

【００３５】その他、様々なフッ素樹脂とガラスやシリ
コン、抗菌剤等を材料として使用することができる。

【００３６】また、上記のように加工した製品表面を研
磨することにより、より異物の付着の少ない鏡面仕上げ
のヒーター外殻を提供できる。

【００３７】このようにヒーター外殻表面上に異物の付
着率の低い、外殻が腐蝕されない安全な加工を施す方法
であれば、フッ素樹脂以外でもいかなるものをいかに使
用加工しようとも良い。

【００３８】また、フッ素加工など樹脂で加工する場合
はヒーター外殻表面温度が高温にさらされると機能が低
下もしくは消失する。たとえば耐熱性に優れたポリテト
ラフルオロエチレンを原料とするものでも耐熱温度が３
００℃程度であるので、ヒーター外殻が加工物の耐熱温
度より高温にさらされない制御装置と併用しなければな
らない。

【００３９】チタンや結晶化ガラスなど耐食性に優れた
材料を外殻とする場合必ずしも外殻表面加工をする必要
はない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明に係る水槽水保温用
ヒーターによればヒーター表面に外殻を配置すること
と、外殻表面を加工することでヒーター破壊による事故
の防止、外観の維持、保温等の機能性の低下阻止が可能
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水槽水保温用ヒーターの一実施例
を示す縦断面図である。

【図２】本発明に係る水槽水保温用ヒーターの一実施例
を示す図である。

【図３】本発明に係る水槽水保温用ヒーターの一実施例
を示す図である。

【図４】本発明に係る水槽水保温用ヒーターの一実施例
を示す縦断面図である。

【図５】本発明に係る水槽水保温用ヒーターの一実施例
を示す横断面図である。

【図６】本発明に係る水槽水保温用ヒーターの評価の一
実施例である。

【図７】本発明に係る水槽水保温用ヒーターの評価の一
実施例である。

【符号の説明】

１ セラミックヒーター 1a セラミック体 1b 発熱体 ２ 外殻 2b 外殻断面 ｗ 水面

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年６月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】 図３はヒーター先端部に外殻蓋２１を配
し先端部のセラミック体を覆ったものである。たとえ
ば、外殻とセラミック体が密着していない場合などは、
その隙間にセラミック粉体や金属粉体、アルミナセメン
トなどを充填することができ、給電リードと絶縁固定す
る際、水など外部のものが隙間に進入することのないこ
とと、粉体が露出することのないよう外殻を含め封止す
ることもできる。このように外殻をいかなる配し方をも
できることを示す。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年６月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】 図３はヒーター先端部に外殻蓋２１を配
し先端部のセラミック体を覆ったものである。たとえ
ば、外殻とセラミック体が密着していない場合などは、
その隙間にセラミック粉体や金属粉体、アルミナセメン
トなどを充填することができ、給電リードと絶縁固定す
る際、水など外部のものが隙間に進入することのないこ
とと、粉体が露出することのないよう外殻を含め封止す
ることもできる。このように外殻をいかなる配し方をも
できることを示す。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状もしくは板状のセラミック体内に発
   熱体を埋設したセラミックヒーターの外殻に金属もしく
   は結晶化ガラスを配することを特徴とする水槽水保温用
   ヒーター。
2. 【請求項２】 外殻に配された金属もしくは結晶化ガラ
   スがセラミックヒーター表面に密着していることを特徴
   とする請求項１に記載の水槽水保温用ヒーター。
3. 【請求項３】 外殻に異物付着防止、腐食防止を目的と
   する塗装、焼き付けなどの加工を施すことを特徴とする
   請求項１及び請求項２に記載の水槽水保温用ヒーター。 【０００１】