JP5730801B2 - 水中用ヒーター - Google Patents

Description

本発明は、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。

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が、何らかの事情、例えば地震等により水槽外に放り出されてもなお通電状態のまま発熱が続くと、短時間で表面温度が数百度に達していわゆる空焚き状態となって出火の原因となる虞がある。

そのために、種々の温度上昇対策（空焚き防止対策）が提案されており、本出願人も、内部に発熱体を収容したヒーター管の周側壁の内面に異常温度検知センサーを接触状態に配置した水中用ヒーターを提案している（特許文献１参照）。

特開２００８−２２８７０４号公報

前記特許文献１に記載の水中用ヒーターは、ヒーター管の周側壁の内面に異常温度検知センサーを接触状態に配置したことにより、異常温度検知センサーがヒーター管の異常温度上昇を検知して発熱体への通電を停止させて、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るという所期目的を達成したものであるが、ヒーター管内に石英砂を充填するものであることから、異常温度検知センサーの所期する位置への取り付け精度が上がらなかった。

この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであり、ヒーター管の異常温度上昇を速やかに検知することができると共に、異常温度検知センサーを所期する位置に取り付け易く取り付け精度を高めることができる水中用ヒーターを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、水中用ヒーターは、下記［１］〜［６］の構成を有する。

［１］ 内部に発熱体を有するヒーター管と、内部に異常温度検知センサーを有するセンサー管とを備え、前記ヒーター管と前記センサー管とが平行状に密着して配置されていることを特徴とする水中用ヒーター。

［２］ 前記異常温度検知センサーが、前記ヒーター管とセンサー管との密着部位において、前記センサー管の周側壁内面に接触状態に配置されている前項１に記載の水中用ヒーター。

［３］ 前記異常温度検知センサーが、前記発熱体との対向位置に配置されている前項２に記載の水中用ヒーター。

［４］ 水温検知センサーが、前記ヒーター管と前記センサー管との密着部位から離間した位置において、前記センサー管の周側壁内面に接触状態に配置されている、或いは前記センサー管の外部に配置されている前項１ないし３のいずれかに記載の水中用ヒーター。

［５］ 温度ヒューズが、前記センサー管内又は前記ヒーター管内のいずれかに設けられ、その断線温度が前記異常温度検知センサーによる通電制御温度より高温に設定されている前項１ないし４のいずれかに記載の水中用ヒーター。

［６］ 前記温度ヒューズが、前記密着部位においてセンサー管の周側壁内面に接触状態に配置されている前項５に記載の水中用ヒーター。

本発明は、以下の効果を奏する。

［１］の発明では、内部に発熱体を有するヒーター管と、内部に異常温度検知センサーを有するセンサー管とが、平行状に密着して配置されていることにより、水中用ヒーターが何らかの事情により水槽外へ放り出された場合、周囲環境温度の影響に左右されることなく、異常温度検知センサーがヒーター管の表面温度を速やかに検知し、発熱体への通電を停止させて、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る
即ち、このような構成により異常温度検知センサーの感度を飛躍的に向上させる事ができるので、空焚きになった場合でも比較的低い温度での検知が可能となる。

その結果、ヒーター管として従来一般的に使用されている耐熱素材（石英ガラス・ネオセラム（結晶化ガラス）・アルミノシリケートガラス等）である耐熱７００℃以上の高価な素材に代わり、材料コストの安いガラス材を使用する事ができるので、コストダウンにも寄与することができる。

さらに、異常温度検知センサーがヒーター管とは別体のセンサー管に設けられていることにより、従来の水中用ヒーターのような、ヒーター管に石英砂を充填することによる異常温度検知センサーに対する悪影響を蒙ることがないので、異常温度検知センサーの所期する位置への取り付けが行い易く、取り付け精度を高めることができる。

［２］の発明では、異常温度検知センサーが、ヒーター管とセンサー管との密着部位において、センサー管の周側壁内面に接触状態に配置されていることにより、ヒーター管の表面温度をヒーター管に密着しているセンサー管を介して検知できるので、異常温度上昇を速やかに検知して、異常温度上昇時の発熱体への通電を速やかに停止させることができ、ヒーターの表面温度の過度の上昇防止、空焚き防止を行え、安全性の向上に寄与できる。

［３］の発明では、異常温度検知センサーが、前記発熱体との対向位置に配置されていることにより、ヒーター管の表面温度をより一層速やかに検知することができる。

［４］の発明では、水温検知センサーが、ヒーター管とセンサー管との密着部位から離間した位置において、センサー管の周側壁内面に接触状態に配置されている、或いは前記センサー管の外部に配置されていることにより、ヒーター管からの熱影響を受け難くなるため水温の検知精度が向上する。

［５］の発明では、温度ヒューズが、センサー管内又はヒーター管内のいずれかに設けられ、その断線温度が異常温度検知センサーによる通電制御温度より高温に設定されていることにより、異常温度検知センサーによる通電制御以前に断線することがなく、異常温度検知センサーあるいは異常温度検知センサーなどが実装された回路基板の一部に故障が起きた場合の安全装置としての機能を十分に発揮する。

［６］の発明では、温度ヒューズが、ヒーター管とセンサー管との密着部位においてセンサー管の周側壁内面に接触状態に配置されていることにより、ヒーター管表面温度をセンサー管の周側壁を介して速やかに検知することができる。

本発明に係る水中用ヒーターの第１実施形態の概略説明図である。 本発明に係る水中用ヒーターの第２実施形態の概略説明図である。 本発明に係る水中用ヒーターの第３実施形態の概略説明図である。

本発明に係る水中用ヒーターの実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は第１実施形態の水中用ヒーターＡを示すもので、長さ方向の両端部が閉塞され内部に発熱体２を有するヒーター管１と、長さ方向の両端部が閉塞され内部に異常温度検知センサー１４を有するセンサー管１１とが、平行状に密着して配置され、その密着部位である各々の周側壁どうしはシリコン系接着剤を介して接着されている。

前記ヒーター管１と前記センサー管１１とは、いずれも石英ガラスからなる有底筒状のものであって、上端が共通するキャップ２０によって液密状態に閉塞されている。

前記ヒーター管１の内部には、発熱体を構成するコイル状の発熱線２が二つ折り状にしてマイカシートからなる仕切部５に固定配置されている。

仕切部５は、二つ折りされた発熱線２の半体２ａ、２ｂ間で、一方の半体２ａに沿って設けられた仕切部５ａと、半体２ｂの一部が後述の異常温度検知センサー１４側に突出するように、仕切部５ａに直交して設けられた仕切部５ｂとからなり、両半体２ａ、２ｂを絶縁するために設けられている。

仕切部５の下端部には貫通孔が形成されており、発熱線２が貫通孔に嵌通されることによって、発熱線２の下端部側が固定される。

前記発熱線の半体２ａ、２ｂの各々の上端は，接続端子７、７を介して、センサー管１１内のサーモ回路基板１２に電気的に接続されている。このサーモ回路基板１２に電源コード２１が接続されている。

尚、サーモ回路とは、ヒーター温度や水槽内の水温などの温度制御を行うための温度制御回路を意味し、サーモ回路基板１２とは、温度制御回路が実装された基板を意味する。

前記ヒーター管１には、図示省略したが従来の水中用ヒーターのヒーター管と同様に石英砂が充填されている。

前記サーモ回路基板１２には、図１に示すように、異常温度検知センサー１４、水温検知センサー１６、温度ヒューズ１８及び制御ＩＣ（図示省略）などが配置されている。

前記異常温度検知センサー１４は、平行状に密着して配置されたヒーター管１とセンサー管１１との密着部位におけるヒーター管内部の発熱線２との対向位置においてセンサー管１１の周側壁内面に接触状態に配置されている。

異常温度検知センサー１４は、発熱線２の半体２ｂの異常温度検知センサー１４側に最も突出した部分の対向位置に設けられるので、センサー管１１に設けられていてもヒーター管１の温度変化を精度高く検知することができる。

前記水温検知センサー１６は、前記ヒーター管１とセンサー管１１との密着部位から離間した位置、すなわちサーモ回路基板１２上の一辺側に設けられた前記異常温度検知センサー１４とは対称的な位置であるサーモ回路基板１２上の他辺側において、前記センサー管１１の周側壁内面に接触状態に配置されている。

前記温度ヒューズ１８の断線温度は、前記異常温度検知センサー１４による通電制御温度より高温に設定されている。

この温度ヒューズ１８は、前記密着部位において前記センサー管１１の周側壁内面に接触状態に配置されると共に、前記異常温度検知センサー１４の前記発熱体としての発熱線２との対向位置から前記センサー管１１の軸方向に離間した位置に設けられている。

上記実施形態の水中用ヒーターＡは、使用に際しては、ヒーター管１の全部又は略々全部が水槽内の水中に浸漬されて配置されるものである。

而して、前記浸漬状態において、電源コード２１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、サーモ回路基板１２、発熱線２を巡る閉回路に供給される。電力が供給されることにより、発熱線２が発熱し、その熱はヒーター管１の周側壁を介して水中に放出されて水が温められ、水温が上昇する。

水温は、前記水温検知センサー１６によりセンサー管１１の周側壁を介して検知され、設定温度を超えると、前記制御ＩＣによって発熱線２への通電が停止されるように図示しない切替回路の切替が行われることにより、設定温度以上に発熱しないように制御される。

そして、発熱線２への通電が停止されて水温が低下してくると、水温検知センサー１６が水温の低下を検知し，前記制御ＩＣによって発熱線２への通電が再開されることにより、再度水温が上昇する。このような通電停止と通電再開との繰り返しにより、水槽中の水温の設定温度が保たれることになる。

水温検知センサー１６は、ヒーター管１から温度影響を受け難い位置において、センサー管１１の周側壁内面に接触状態に配置されているので、水温を高精度に検知することができる。

また、水中用ヒーターＡ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Ａが水槽外へ放り出された場合には、ヒーター管１の内部温度が急に高くなって、ヒーター管１の周側壁の温度が異常に上昇することになるが、本発明では、センサー管１１内部の異常温度検知センサー１４が、ヒーター管１とセンサー管１１との密着部位において、センサー管１１の周側壁内面に対して接触状態に配置されていることにより、ヒーター管１の表面温度をヒーター管１に密着しているセンサー管１１を介して検知できるので、異常温度上昇をより速やかに検知することができ、発熱線２への通電を速やかに遮断して発熱線２の発熱を停止させ、ヒーター管１の表面温度の過度の上昇防止、安全性の向上に寄与できる。

また、何らかの事情により異常温度検知センサー１４あるいは異常温度検知センサー１４などが実装されたサーモ回路基板１２の一部が故障して、所期する通電制御が行われなくなった場合であっても、前記温度ヒューズが断線することにより、発熱線２への通電を遮断して発熱線２の発熱を停止させることができる。

この温度ヒューズ１８は、ヒーター管１とセンサー管１１との密着部位においてセンサー管１１の周側壁内面に接触状態に配置されているので、ヒーター管１の表面温度をセンサー管１１の周側壁を介して速やかに検知することができる。

このような構成により、異常温度検知センサー１４の感度を飛躍的に向上させる事ができるので、空焚きになった場合でも比較的低い温度でセンサー検知が可能となり、電源からの電力供給を遮断することができる。

その結果、ヒーター管１として従来一般的に使用されている耐熱素材（石英ガラス・ネオセラム（結晶化ガラス）・アルミノシリケートガラス等）である耐熱７００℃以上の高価な素材に代わり、材料コストの安いガラス材を使用する事ができるので、コストダウンにも寄与することができる。

しかも、その断線温度が異常温度検知センサー１４による通電制御温度より高温に設定されているので、異常温度検知センサー１４による通電制御以前に断線することがなく、前記故障が起きた場合の安全装置としての機能を十分に発揮する。

また、この実施形態の水中用ヒーターＡのヒーター管１は、従来の水中用ヒーターのヒーター管と同様に石英砂が充填されているが、異常温度検知センサー１４がヒーター管１とは別体のセンサー管１１に設けられていることにより、従来の水中用ヒーターのような、異常温度検知センサーが設けられているヒーター管に石英砂を充填することによる異常温度検知センサー１４に対する悪影響を蒙ることがないので、異常温度検知センサー１４の所期する位置への取り付けが行い易く、取り付け精度を高めることができる。

図２は、第２実施形態の水中用ヒーターＡ´を示すもので、第１実施形態の水中用ヒーターＡに対して、水温検知センサーの配置位置が異なるが、ヒーター管１及びセンサー管１１などのその他の構成は共通している。

従って、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と共通する部分には同符号を付して説明を省略する。

第２実施形態における水温検知センサー２６は、第１実施形態と同様、ヒーター管１とセンサー管１１との密着部位から離間した位置に設けられるが、センサー管１１の外部に設けられる点で第１実施形態とは異なる。

水温検知センサー２６が、例えば、図２に示すように、発熱体２とより離間した位置であるセンサー管１１の外部のキャップ２０の内部に、シリコン樹脂などの絶縁性皮膜で被覆されることによって防水保護されて設けられることにより、発熱体２からの熱影響を受け難くなるため水温の検知精度が向上する。

水温検知センサー２６は、キャップ２０の周側壁内面の近傍に配置され、キャップ２０の内部温度を検知することによって水温が検知される、或いはキャップ２０の周側壁内面と接触状態に配置され、キャップ２０の周側壁を介して水温が検知される。

図３は、第３実施形態の水中用ヒーターＢを示すもので、内部に発熱体５２を有するヒーター管５１と、内部に異常温度検知センサー６４を有するセンサー管６１とが、平行状に密着した態様でヒーターカバー７０の中に収容されている。

平行状に密着した前記ヒーター管５１と、内部に異常温度検知センサー６４を有するセンサー管６１とが、密着部位である各々の周側壁どうしがシリコン系接着剤を介して接着されていることは、第１実施形態の水中用ヒーターＡ及び第２実施形態の水中用ヒーターＡ´と同様である。

前記ヒーターカバー７０は、水槽水が流通してヒーター管５１に触れることのできる水槽水流通室７０ａと、液密状態にシールして水槽水を流入させないシール室７０ｂとに区画されている。

前記水槽水流通室７０ａは、周側壁に多数の水流通用透孔７１が配設されることにより水槽水の流通が可能となされているもので、この水槽水流通室７０ａ内に前記ヒーター管５１の大半とセンサー管６１の大半とが収容され、前記シール室７０ｂ内にサーモ回路基板６２と、水温検知センサー６６とが収容されている。

前記ヒーター管５１内の発熱体５２は、その一端から接続端子５７、５７を介してサーモ回路基板６２に接続されると共に、一方の接続端子５７と発熱体５２との間に温度ヒューズ６８が介在されている。

前記温度ヒューズ６８は、第１実施形態の水中用ヒーターＡ及び第２実施形態の水中用ヒーターＡ´の温度ヒューズ１８と同様に、その断線温度が前記異常温度検知センサー６４による通電制御温度より高温に設定されている。

前記サーモ回路基板６２に電源コード２１が接続されると共に、コントローラー７２が接続され、水温制御温度を上下に設定変更できるものとなされている。また、サーモ回路基板６２には制御ＩＣ（図示省略）と前記水温検知センサー６６とが配置されている。

前記センサー管６１内の異常温度検知センサー６４は、ヒーター管５１とセンサー管６１との密着部位におけるヒーター管内部の発熱線５２との対向位置においてセンサー管６１の周側壁内面に接触状態に配置されている。

前記水温検知センサー６６は、ヒーター管５１の表面温度からの影響を受け難いように、ヒーター管５１内の発熱体５２から離れた前記サーモ回路基板６２上に設けられ、シール室７０ｂ内の温度を検知することによって水温が検知される。

この第３実施形態の水中用ヒーターＢは、ヒーターカバー７０の全部又は略々全部が水槽内の水中に浸漬されて使用されるものである。

而して、前記浸漬状態において、電源コード２１を商用電源に接続することにより、発熱体５２が発熱して水温が上昇し、その水温が水温検知センサー６６によって検知されて温度制御がなされ、水中用ヒーターＢが水槽外に放り出された場合には、異常温度検知センサー６４が異常温度を検知して通電が遮断され、発熱が停止されることは、第１実施形態の水中用ヒーターＡ及び第２実施形態の水中用ヒーターＡ´と同様であるので、詳細な説明は省略する。

この実施形態の水中用ヒーターＢにおいても、異常温度検知センサー６４がヒーター管５１とは別体のセンサー管６１に設けられていることにより、従来の水中用ヒーターのような、異常温度検知センサーが設けられているヒーター管に石英砂を充填することによる異常温度検知センサーに対する悪影響を蒙ることがないので、異常温度検知センサーの所期する位置への取り付けが行い易く、取り付け精度を高めることができる。

この実施形態の水中用ヒーターＢは、ヒーター管５１がヒーターカバー７０内に収容され、ヒーター管５１が露出していないので、水槽内の観賞魚等がヒーター管５１に直接接触することがなく、観賞魚等にとっても安全である。

なお、第１実施形態の水中用ヒーターＡ及び第２実施形態の水中用ヒーターＡ´は、ヒーター管１の長さ方向を上下として縦型のように図示され、第３実施形態の水中用ヒーターＢは、ヒーター管１の長さ方向を左右として横型ように図示されているが、いずれも縦型、横型として限定されて使用されるものではない。

上述では、第１実施形態及び第２実施形態に係る水中用ヒーターの発熱体２の形状が、二つ折り状にされた発熱線２の半体２ａ，２ｂの間で、一方の半体２ａに沿って仕切部５ａが設けられ、且つ半体２ｂの一部が異常温度検知センサー１４側に突出するように仕切部５ａに直交する仕切部５ｂが設けられるように説明したが、この形状に限定されるものではない。

例えば、二つ折り状にされた発熱線２の半体２ａ，２ｂの間に沿った仕切部５ａが一枚だけ設けられた構成であってもよく、少なくとも発熱線２の両半体２ａ，２ｂが絶縁されるように構成されていればよい。

また、マイカシートからなる発熱線支持部材を設けるのであってもよい。例えば、二つ折り状にした発熱線２を発熱線支持部材上に固定配置し、以上説明したような仕切部５を設けて発熱線２の両半体２ａ，２ｂを絶縁するようにしてもよい。

１、５１…ヒーター管
２、５２…発熱体（発熱線）
１１、６１…センサー管
１４、６４…異常温度検知センサー
１６、２６、６６…水温検知センサー
１８、６８…温度ヒューズ

Claims (4)

1. 内部に発熱体を有するヒーター管と、内部に異常温度検知センサーを有するセンサー管とを備え、前記ヒーター管と前記センサー管とが平行状に密着して配置され、
   前記発熱体の一部が、前記センサー管側に突出するように形成され、
   前記異常温度検知センサーが、前記ヒーター管とセンサー管との密着部位において、前記センサー管の周側壁内面に接触状態で、前記発熱体の前記センサー管側に最も突出した部分との対向位置に配置され、
   前記センサー管内には、水温の温度制御を行うための温度制御回路が実装されたサーモ回路基板が設けられることを特徴とする水中用ヒーター。
2. 水温検知センサーが、前記ヒーター管とセンサー管との密着部位から離間した位置において、センサー管の周側壁内面に接触状態に配置されている、或いは前記センサー管の外部に配置されている請求項１に記載の水中用ヒーター。
3. 温度ヒューズが、前記センサー管内又は前記ヒーター管内のいずれかに設けられ、その断線温度が前記異常温度検知センサーによる通電制御温度より高温に設定されている請求項１または２に記載の水中用ヒーター。
4. 前記温度ヒューズが、前記密着部位において前記センサー管の周側壁内面に接触状態に配置されている請求項３に記載の水中用ヒーター。

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