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技術 温度ヒューズ付カートリッジヒータ

出願人 日本電熱株式会社ノーリツ鋼機株式会社
発明者 小澤修川上幸世玉置良和
出願日 2001年5月24日 (20年8ヶ月経過) 出願番号 2001-155332
公開日 2002年12月6日 (19年2ヶ月経過) 公開番号 2002-352937
状態 特許登録済
技術分野 抵抗加熱の制御 抵抗加熱 ヒューズ
主要キーワード 外装パイプ 導熱体 加熱通電 封止ゴム ヒータリード線 熱的接触状態 温度感知素子 鑑賞魚用水槽
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年12月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

発熱部で異常温度が発生時に、そ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他の部品及び被加熱装置が損傷する事態を防止できる温度ヒューズカートリッジヒータを提供する。

解決手段

発熱部22近くのヒータリード線7の一端に温度ヒューズ11を取り付け、発熱部22の熱を引き出して温度ヒューズ11の側面に伝達する熱伝達手段を設ける。

概要

背景

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絶縁材の内部に埋没してなるものが使用されている。

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遮断を行なわねばならない。

特に、この種のヒータ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。

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金属片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。

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。

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。

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。

概要

発熱部で異常温度が発生時に、そ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他の部品及び被加熱装置が損傷する事態を防止できる温度ヒューズ付カートリッジヒータを提供する。

発熱部22近くのヒータリード線7の一端に温度ヒューズ11を取り付け、発熱部22の熱を引き出して温度ヒューズ11の側面に伝達する熱伝達手段を設ける。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

カートリッジヒータ発熱部近くのヒータリード線の一端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た温度ヒューズ付カートリッジヒータ。

請求項2

熱伝達手段が良熱伝導性の金属からなり、かつその温度ヒューズの側面に添わせる先端部分を平たく、又は温度ヒューズの側面に添う形状に形成した請求項1記載の温度ヒューズ付カートリッジヒータ。

請求項3

ヒータリード線の一端に取り付けた温度ヒューズの先に、その温度ヒューズとは別の温度ヒューズを直列に接続した請求項1または2記載の温度ヒューズ付カートリッジヒータ。

技術分野

0001

本発明は、各種機械類の被加熱装置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。

背景技術

0002

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遮断を行なわねばならない。

0004

特に、この種のヒータ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金属片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。

発明が解決しようとする課題

0009

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。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、カートリッジヒータの発熱部近くのヒータリード線の一端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た温度ヒューズ付カートリッジヒータからなり、またその場合、熱伝達手段が良熱伝導性の金属からなり、かつ温度ヒューズの側面に添わせる先端部分を平たく、又は温度ヒューズの側面に添う形状にしたり、または、ヒータリード線の一端に取り付けた温度ヒューズの先に、その温度ヒューズとは別の温度ヒューズを直列に接続するようにする。

発明を実施するための最良の形態

0011

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図1のA−A方向の背面図で、また図3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。

発明の効果

0023

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

0027

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。

--

0028

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

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