JPH0778676A - カートリッジヒータ - Google Patents
カートリッジヒータInfo
- Publication number
- JPH0778676A JPH0778676A JP22242593A JP22242593A JPH0778676A JP H0778676 A JPH0778676 A JP H0778676A JP 22242593 A JP22242593 A JP 22242593A JP 22242593 A JP22242593 A JP 22242593A JP H0778676 A JPH0778676 A JP H0778676A
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- JP
- Japan
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- metal pipe
- self
- heating element
- heater
- control
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 カートリッジヒータに部分的な加熱原因が発
生した場合に、その異常加熱を発熱体自身が検知して通
電電流を制御し、安全性を確保する。 【構成】 金属パイプ１の内側中心部に、ある温度がキ
ューリー点を越えると自身の抵抗が著しく増加して発熱
を制御する粉末状の自己制御発熱体３を配設するととも
に、この自己制御発熱体３と金属パイプ１の内側面との
間に電気絶縁粉末４を充填し、さらに前記自己制御発熱
体３の中に電極５を埋設し、その一端を金属パイプ１の
外側に突出させ、さらに金属パイプ１の開口端を封止板
２とガラスの封止材６、絶縁材７で封止する。 【効果】 ヒータに部分的な加熱原因が発生してもその
部分の温度が自己制御発熱体３のキューリー点を越える
と自身の抵抗が著しく増加して流れる電流を制限し、発
熱を自己制御する。
生した場合に、その異常加熱を発熱体自身が検知して通
電電流を制御し、安全性を確保する。 【構成】 金属パイプ１の内側中心部に、ある温度がキ
ューリー点を越えると自身の抵抗が著しく増加して発熱
を制御する粉末状の自己制御発熱体３を配設するととも
に、この自己制御発熱体３と金属パイプ１の内側面との
間に電気絶縁粉末４を充填し、さらに前記自己制御発熱
体３の中に電極５を埋設し、その一端を金属パイプ１の
外側に突出させ、さらに金属パイプ１の開口端を封止板
２とガラスの封止材６、絶縁材７で封止する。 【効果】 ヒータに部分的な加熱原因が発生してもその
部分の温度が自己制御発熱体３のキューリー点を越える
と自身の抵抗が著しく増加して流れる電流を制限し、発
熱を自己制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金型の温度上昇や水中加
熱ヒータとして用いられるカートリッジヒータに関する
ものである。
熱ヒータとして用いられるカートリッジヒータに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のカートリッジヒータは一
端を封止した金属パイプの内部に発熱線を巻きつけた円
筒状の絶縁コアを挿入し、その周囲に電気絶縁粉末を充
填し、他端開口部からリード線を導出して構成されてい
る。
端を封止した金属パイプの内部に発熱線を巻きつけた円
筒状の絶縁コアを挿入し、その周囲に電気絶縁粉末を充
填し、他端開口部からリード線を導出して構成されてい
る。
【０００３】このヒータは金型の温度上昇を早めたり、
水中加熱ヒータとして用いることから一般にヒータの表
面電力密度が極めて高い状態で用いるのが常である。そ
のために異常加熱を起した場合、焼損したり断線したり
して安全上危険が伴う。
水中加熱ヒータとして用いることから一般にヒータの表
面電力密度が極めて高い状態で用いるのが常である。そ
のために異常加熱を起した場合、焼損したり断線したり
して安全上危険が伴う。
【０００４】この異常加熱を防止する発明として例えば
図４に示すように、金属パイプ１内に発熱線１０よりも
融点の低い感熱線１１を発熱線１０と直列に接続して設
置し、異常加熱時にこの感熱線１１を溶断させるものが
公開されている。（例えば特開昭５９−５６３８６号公
報）また熱電対をカートリッジヒータ内に設置して温度
を検知する方式も公開されている。（例えば実開昭５９
−２０８９号公報）
図４に示すように、金属パイプ１内に発熱線１０よりも
融点の低い感熱線１１を発熱線１０と直列に接続して設
置し、異常加熱時にこの感熱線１１を溶断させるものが
公開されている。（例えば特開昭５９−５６３８６号公
報）また熱電対をカートリッジヒータ内に設置して温度
を検知する方式も公開されている。（例えば実開昭５９
−２０８９号公報）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように異常加熱
防止として低融点の感熱線１１を用いるものでは、その
感熱線１１が電気絶縁粉末４中に埋設されているため、
異常加熱時に溶融しても電気絶縁粉末４が感熱線１１を
覆ったままで原形状を維持する場合があり、電流遮断の
効果を十分に発揮できない欠点があった。
防止として低融点の感熱線１１を用いるものでは、その
感熱線１１が電気絶縁粉末４中に埋設されているため、
異常加熱時に溶融しても電気絶縁粉末４が感熱線１１を
覆ったままで原形状を維持する場合があり、電流遮断の
効果を十分に発揮できない欠点があった。
【０００６】また熱電対を金属パイプの内部に設置した
ものでは例えば水中ヒータとして使用した場合に熱電対
の設置する位置によって性能が大きく左右される。
ものでは例えば水中ヒータとして使用した場合に熱電対
の設置する位置によって性能が大きく左右される。
【０００７】例えば水量が減少して水中ヒータの一部が
水面上に露出したときに熱電対が水面下に位置している
場合には異常加熱を検知きず、露出部は異常加熱状態と
なり、焼損や断線が起る。このような欠点はカートリッ
ジヒータが長くなるほど著しくなる。
水面上に露出したときに熱電対が水面下に位置している
場合には異常加熱を検知きず、露出部は異常加熱状態と
なり、焼損や断線が起る。このような欠点はカートリッ
ジヒータが長くなるほど著しくなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の欠点を解
決するためになされたものであり、請求項の第１項では
金属パイプの内側中心部に、ある温度がキューリー点を
越えると自身の抵抗が著しく増加して発熱を制御する、
すなわち正の抵抗一温度特性（以下ＰＴＣ特性という）
を有する粉末状の自己制御発熱体を配設するとともに、
この自己制御発熱体と金属パイプの内側との間に電気絶
縁粉末を充填し、さらに前記自己制御発熱体の中に電極
を埋設し、その一端を金属パイプの外側に突出させたも
のである。
決するためになされたものであり、請求項の第１項では
金属パイプの内側中心部に、ある温度がキューリー点を
越えると自身の抵抗が著しく増加して発熱を制御する、
すなわち正の抵抗一温度特性（以下ＰＴＣ特性という）
を有する粉末状の自己制御発熱体を配設するとともに、
この自己制御発熱体と金属パイプの内側との間に電気絶
縁粉末を充填し、さらに前記自己制御発熱体の中に電極
を埋設し、その一端を金属パイプの外側に突出させたも
のである。
【０００９】また請求項の第２項では前記自己制御発熱
体をボビン状に成形して金属パイプの中に配設し、これ
を金属パイプの外側から圧縮して破砕し、粉末状とした
ものである。
体をボビン状に成形して金属パイプの中に配設し、これ
を金属パイプの外側から圧縮して破砕し、粉末状とした
ものである。
【００１０】さらに請求項の第３項では自己制御発熱体
に埋設される電極を２本以上とし、それらの一端を夫々
金属パイプ外に突出させたものである。
に埋設される電極を２本以上とし、それらの一端を夫々
金属パイプ外に突出させたものである。
【００１１】
【作用】このカートリッジヒータを金型等の加熱用とし
て用いた場合には部分的な加熱原因が発生した場合、そ
の部分の温度がキューリー点を越えると自身の抵抗が著
しく増加して流れる電流を制限し、発熱を自己制御す
る。また湯沸器等の水中加熱ヒータとして用いた場合に
は自己制御発熱体自身の発熱により水が加熱されるが、
その水が蒸発してヒータが露出すると、その露出部の温
度が上昇し、この温度上昇を自己制御発熱体が検知して
自身の固有抵抗が増大し、通電電流を制限して安全な温
度を保持する。
て用いた場合には部分的な加熱原因が発生した場合、そ
の部分の温度がキューリー点を越えると自身の抵抗が著
しく増加して流れる電流を制限し、発熱を自己制御す
る。また湯沸器等の水中加熱ヒータとして用いた場合に
は自己制御発熱体自身の発熱により水が加熱されるが、
その水が蒸発してヒータが露出すると、その露出部の温
度が上昇し、この温度上昇を自己制御発熱体が検知して
自身の固有抵抗が増大し、通電電流を制限して安全な温
度を保持する。
【００１２】また請求項の第２項による場合にはカート
リッジヒータの製作に当って従来設備をそのまま利用す
ることができる。
リッジヒータの製作に当って従来設備をそのまま利用す
ることができる。
【００１３】さらに請求項の第３項による場合には一つ
の自己制御発熱体で複数個の自己制御発熱体を夫々並列
に接続したのと同等の状態となり、経済的効果を計るこ
とができる。
の自己制御発熱体で複数個の自己制御発熱体を夫々並列
に接続したのと同等の状態となり、経済的効果を計るこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に従って説明す
る。
る。
【００１５】図１は本発明の一実施例である。
【００１６】図において、１は金属パイプで、一端を同
一材料からなる封止板２で封止してある。３はセラミッ
ク等の半導体よりなる自己制御発熱体で、ＰＴＣ特性を
有し、金属パイプ１の中心部に粉末状にして配設してあ
る。４は酸化マグネシア等よりなる電気絶縁粉末で、金
属パイプ１の内側面と自己制御発熱体３との間に充填し
てある。５は電極で、２本以上（図では２本）よりな
り、一端を自己制御発熱体３の一部に埋設し、他端を金
属パイプ１の外側に平行に突出させている。６は金属パ
イプ１の他端を封止する封止材で、ガラスを溶融したの
ち冷却して金属パイプ１の端部を封止し、吸湿を防いで
いる。７はシリコンゴム等からなる絶縁材で、前記封止
材６の外側に取付けられ、金属パイプ１端部の沿面絶縁
距離の増加作用をなすものである。
一材料からなる封止板２で封止してある。３はセラミッ
ク等の半導体よりなる自己制御発熱体で、ＰＴＣ特性を
有し、金属パイプ１の中心部に粉末状にして配設してあ
る。４は酸化マグネシア等よりなる電気絶縁粉末で、金
属パイプ１の内側面と自己制御発熱体３との間に充填し
てある。５は電極で、２本以上（図では２本）よりな
り、一端を自己制御発熱体３の一部に埋設し、他端を金
属パイプ１の外側に平行に突出させている。６は金属パ
イプ１の他端を封止する封止材で、ガラスを溶融したの
ち冷却して金属パイプ１の端部を封止し、吸湿を防いで
いる。７はシリコンゴム等からなる絶縁材で、前記封止
材６の外側に取付けられ、金属パイプ１端部の沿面絶縁
距離の増加作用をなすものである。
【００１７】上記の構成において、その製作方法を説明
すると、あらかじめ電極挿入用の複数の孔を設けたボビ
ン状の自己制御発熱体３を用意し、この発熱体３の孔に
電極５を挿入し、これを封止板２によって一端を封止さ
れた金属パイプ１内の中央部に配設し、この発熱体３と
金属パイプ１の内側面との間に電気絶縁粉末４を充填す
る。
すると、あらかじめ電極挿入用の複数の孔を設けたボビ
ン状の自己制御発熱体３を用意し、この発熱体３の孔に
電極５を挿入し、これを封止板２によって一端を封止さ
れた金属パイプ１内の中央部に配設し、この発熱体３と
金属パイプ１の内側面との間に電気絶縁粉末４を充填す
る。
【００１８】次に金属パイプ１を外側から圧縮して自己
制御発熱体３のボビンを破砕し、電極５と自己制御発熱
体３との電気的接触を良好にすると同時に自己制御発熱
体３自身の電気的接触を良好にする。そののち金属パイ
プ１の開口端を順にガラスの封止材６、絶縁材７で封止
し、製作を完了する。
制御発熱体３のボビンを破砕し、電極５と自己制御発熱
体３との電気的接触を良好にすると同時に自己制御発熱
体３自身の電気的接触を良好にする。そののち金属パイ
プ１の開口端を順にガラスの封止材６、絶縁材７で封止
し、製作を完了する。
【００１９】上記の構成によれば発熱は電極５、５間の
自己制御発熱体３に電圧を印加すると、内部抵抗に応じ
た電流が流れ、ジュールの法則に従ってジュール熱が発
生し、金属パイプ１の外壁面から放熱する。
自己制御発熱体３に電圧を印加すると、内部抵抗に応じ
た電流が流れ、ジュールの法則に従ってジュール熱が発
生し、金属パイプ１の外壁面から放熱する。
【００２０】加熱を行なう場合には自己制御発熱体３の
発熱により金属パイプ１が加熱され、その外表面から放
熱して被加熱物の温度を高めるが、金属片の異常接近等
による部分的な加熱原因が発生し、その部分の温度がキ
ューリー点を越えた場合には自身の抵抗が著しく増加し
て流れる電流を制限し、発熱を自己制御する。また図２
に示すごとくこのカートリッジヒータを湯沸器８の水加
熱用として使用した場合には電極５が複数本（図では２
本）並行して配置してあるため、複数本の電極５間は自
己制御発熱体３を複数個並列に接続されているのと等し
くなり、従ってそのキューリー点を適当に設定してやれ
ば万一自己制御発熱体３の一部が水９から露出した状態
で通電された場合でも水中部分に浸漬された部分は水９
で冷却され続けるため大きなジュール熱が発生し、効率
良く水を加熱し続ける。一方露出部分はキューリー点を
越えると高抵抗となり、発熱量が抑制され、危険な温度
になるのを防止するとともに、空気中に放出される無駄
な放熱を抑制し、安全性と省エネルギー化の両方を同時
に実現する。
発熱により金属パイプ１が加熱され、その外表面から放
熱して被加熱物の温度を高めるが、金属片の異常接近等
による部分的な加熱原因が発生し、その部分の温度がキ
ューリー点を越えた場合には自身の抵抗が著しく増加し
て流れる電流を制限し、発熱を自己制御する。また図２
に示すごとくこのカートリッジヒータを湯沸器８の水加
熱用として使用した場合には電極５が複数本（図では２
本）並行して配置してあるため、複数本の電極５間は自
己制御発熱体３を複数個並列に接続されているのと等し
くなり、従ってそのキューリー点を適当に設定してやれ
ば万一自己制御発熱体３の一部が水９から露出した状態
で通電された場合でも水中部分に浸漬された部分は水９
で冷却され続けるため大きなジュール熱が発生し、効率
良く水を加熱し続ける。一方露出部分はキューリー点を
越えると高抵抗となり、発熱量が抑制され、危険な温度
になるのを防止するとともに、空気中に放出される無駄
な放熱を抑制し、安全性と省エネルギー化の両方を同時
に実現する。
【００２１】次に図３は本発明の他の実施例を示すもの
で、図１と相違する点は電極５を金属パイプ１の両端よ
り外側に突出させ、その金属パイプ１の両端開口部をガ
ラスの封止材６、シリコンゴム等の絶縁材７で封止した
ものである。
で、図１と相違する点は電極５を金属パイプ１の両端よ
り外側に突出させ、その金属パイプ１の両端開口部をガ
ラスの封止材６、シリコンゴム等の絶縁材７で封止した
ものである。
【００２２】この実施例によっても自己制御発熱体３の
作用は図１に示すものと同一であり、例えば金型その他
の温度上昇及び制御に使用して好適である。
作用は図１に示すものと同一であり、例えば金型その他
の温度上昇及び制御に使用して好適である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば金
属パイプ１の内側中心部にＰＴＣ特性を有する粉末状の
自己制御発熱体を配設するとともに、この発熱体と金属
パイプの内側面との間に電気絶縁粉末を充填したので、
ヒータが部分的な加熱原因を生じても自己制御発熱体自
身がこの異常加熱を検知して流れる電流を制限し、発熱
を自己制御するため安全性の確保と省エネを同時に実現
できる。
属パイプ１の内側中心部にＰＴＣ特性を有する粉末状の
自己制御発熱体を配設するとともに、この発熱体と金属
パイプの内側面との間に電気絶縁粉末を充填したので、
ヒータが部分的な加熱原因を生じても自己制御発熱体自
身がこの異常加熱を検知して流れる電流を制限し、発熱
を自己制御するため安全性の確保と省エネを同時に実現
できる。
【００２４】また自己制御発熱体をボビン状に成形して
金属パイプ内に挿入そののち金属パイプを圧縮して破砕
した場合には製作に当って従来設備をそのまま利用する
ことができる。さらに自己制御発熱体に埋設される電極
を２本以上とした場合には一つの自己制御発熱体で複数
個の自己制御発熱体を夫々並列に接続したのと同等の状
態となり、経済的効果を計ることができる。
金属パイプ内に挿入そののち金属パイプを圧縮して破砕
した場合には製作に当って従来設備をそのまま利用する
ことができる。さらに自己制御発熱体に埋設される電極
を２本以上とした場合には一つの自己制御発熱体で複数
個の自己制御発熱体を夫々並列に接続したのと同等の状
態となり、経済的効果を計ることができる。
【図１】本発明に係るカートリッジヒータの断面図であ
る。
る。
【図２】同ヒータを水中加熱ヒータとして用いた場合の
断面図である。
断面図である。
【図３】同ヒータの他の実施例の断面図である。
【図４】従来のカートリッジヒータの断面図である。
１ 金属パイプ ３ 自己制御発熱体 ４ 電気絶縁粉末 ５ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】 金属パイプ（１）の内側中心部に、ある
温度がキューリー点を越えると自身の抵抗が著しく増加
して発熱を制御する粉末状の自己制御発熱体（３）を配
設するとともに、この自己制御発熱体（３）と金属パイ
プ（１）の内側面との間に電気絶縁粉末（４）を充填
し、さらに前記自己制御発熱体（３）の中に電極（５）
を埋設し、その一端を金属パイプ（１）の外側に突出さ
せてなるカートリッジヒータ。 - 【請求項２】 自己制御発熱体（３）をボビン状に成形
して金属パイプ（１）の内側中心部に配設し、これを金
属パイプ（１）の外側から圧縮して破砕し、粉末状とし
てなる請求項１記載のカートリッジヒータ。 - 【請求項３】 自己制御発熱体（３）に埋設される電極
（５）を２本以上とし、それらの一端を夫々金属パイプ
（１）外に突出させてなる請求項１記載のカートリッジ
ヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22242593A JP3169297B2 (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | カートリッジヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22242593A JP3169297B2 (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | カートリッジヒータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0778676A true JPH0778676A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3169297B2 JP3169297B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=16782199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22242593A Expired - Fee Related JP3169297B2 (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | カートリッジヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3169297B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997011576A1 (en) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Rotfil S.R.L | A tubular heating element and a method for its production |
| JP2015020605A (ja) * | 2013-07-19 | 2015-02-02 | サンデン株式会社 | 車両用加熱装置 |
| CN117716196A (zh) * | 2021-08-06 | 2024-03-15 | 国际壳牌研究有限公司 | 储能装置和加热传热流体的方法 |
-
1993
- 1993-09-07 JP JP22242593A patent/JP3169297B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997011576A1 (en) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Rotfil S.R.L | A tubular heating element and a method for its production |
| JP2015020605A (ja) * | 2013-07-19 | 2015-02-02 | サンデン株式会社 | 車両用加熱装置 |
| CN117716196A (zh) * | 2021-08-06 | 2024-03-15 | 国际壳牌研究有限公司 | 储能装置和加热传热流体的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3169297B2 (ja) | 2001-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |