JP7730504B2 - Immersion heater - Google Patents
Immersion heaterInfo
- Publication number
- JP7730504B2 JP7730504B2 JP2021198778A JP2021198778A JP7730504B2 JP 7730504 B2 JP7730504 B2 JP 7730504B2 JP 2021198778 A JP2021198778 A JP 2021198778A JP 2021198778 A JP2021198778 A JP 2021198778A JP 7730504 B2 JP7730504 B2 JP 7730504B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- immersion heater
- lead wire
- terminal
- joined
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Description
本発明は、液体状の金属である溶湯の加熱（保温を含む）を行う浸漬ヒータに関する。 The present invention relates to an immersion heater that heats (and keeps warm) molten metal, which is liquid metal.
ヒータとして、特許第６７６０５３４号公報（特許文献１）の図５に記載されたヒータ３００が知られている。
このヒータ３００は、一端が封止され他端が開放された筒状部材３３０と、その中に配置される発熱部材３２０と、を有する。
発熱部材３２０は、コイル状部分と、その内部を通る直線状部分と、を有している。
筒状部材３３０の開放端側における発熱部材３２０のコイル状部分の端部は、第１のリード線３８０Ａに接続される。筒状部材３３０の開放端側における発熱部材３２０の直線状部分の端部は、第２のリード線３８０Ｂに接続される。
発熱部材３２０は、発熱部材１２０と同様に、全長にわたって同一の材料及び形状で構成されても良いし、全長にわたって意図的に温度変化を発生させるために、全長に沿って複数の材料及び形状を有しても良いとされるところ、更なる具体例としては、複数の材料の例のみが開示されている。
A known heater is a heater 300 shown in FIG. 5 of Japanese Patent No. 6760534 (Patent Document 1).
This heater 300 has a cylindrical member 330 with one end sealed and the other end open, and a heat generating member 320 disposed therein.
The heat generating member 320 has a coil-shaped portion and a linear portion passing through the inside of the coil-shaped portion.
An end of the coiled portion of the heat generating member 320 on the open end side of the cylindrical member 330 is connected to a first lead wire 380A. An end of the linear portion of the heat generating member 320 on the open end side of the cylindrical member 330 is connected to a second lead wire 380B.
Like heat generating member 120, heat generating member 320 may be constructed of the same material and shape along its entire length, or may have multiple materials and shapes along its entire length in order to intentionally generate temperature changes along its entire length, and as further specific examples, only examples of multiple materials are disclosed.
上述のヒータは、発熱部材３２０に印加可能な最大電力に向上の余地があり、最大発熱量に向上の余地がある。
本発明の主な目的は、最大発熱量をより大きくすることが可能な浸漬ヒータを提供することである。
The heater described above has room for improvement in the maximum power that can be applied to the heat generating member 320, and also in the maximum amount of heat that can be generated.
A primary object of the present invention is to provide an immersion heater capable of increasing the maximum heat output.
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するため、コイル状の発熱体と、前記発熱体の第１端部に接続される第１リード線部と、前記発熱体の第２端部に接続される第２リード線部と、を備えており、前記第１リード線部は、前記発熱体の外部に配置されており、前記第２リード線部は、第１部分と、第２部分と、を有しており、前記第２部分は、前記第１部分と電気的に接続されていると共に、前記発熱体の内方を通っており、更に複数の単線を有しており、少なくとも２本以上の前記単線は、その長手方向に交わる幅方向に並んでいることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記発熱体及び各前記単線の少なくとも何れかは、モリブデン又はモリブデン合金製であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、上記発明において、前記第１リード線部及び前記第１部分の少なくとも一方は、ニクロム製の撚り線を含んでいることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、上記発明において、更に、前記発熱体と前記第１リード線部との間に介装される第１接続部を備えており、前記第１リード線部は、第１パイプ部を有しており、前記発熱体及び前記第１パイプ部は、前記第１接続部に接合されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、上記発明において、前記第１接続部は、第１リング部と、ポール部と、を有しており、前記発熱体は、前記第１リング部に接合されており、前記第１パイプ部は、前記ポール部に接合されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、上記発明において、前記第２部分は、端子を有しており、各前記単線は、前記端子によって束ねられていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、上記発明において、前記端子は、かしめられることにより各前記単線を束ねることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、上記発明において、更に、前記発熱体と前記第２部分との間に介装される第２接続部を備えており、前記発熱体及び前記端子は、前記第２接続部に接合されていることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、上記発明において、前記第２接続部は、第２リング部と、板部と、を有しており、前記発熱体は、前記第２リング部に接合されており、前記端子は、前記板部に接合されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、上記発明において、前記第１部分は、第２パイプ部を有しており、前記第２パイプ部は、前記第２部分に接合されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、上記発明において、前記第２部分は、端子を有しており、各前記単線は、前記端子によって束ねられており、前記第２パイプ部は、前記端子に接合されていることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、上記発明において、更に、前記発熱体の外方に配置される管状部と、前記管状部と前記発熱体との間に配置されるフィラーと、を備えており、前記フィラーは、粉体の高熱伝導充填材であることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention described in claim 1 comprises a coil-shaped heating element, a first lead wire portion connected to a first end of the heating element, and a second lead wire portion connected to a second end of the heating element, wherein the first lead wire portion is arranged outside the heating element, the second lead wire portion has a first portion and a second portion, the second portion is electrically connected to the first portion and passes inside the heating element, and further has a plurality of single wires, at least two of which are arranged in a width direction that intersects with the longitudinal direction.
A second aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, at least one of the heating element and each of the solid wires is made of molybdenum or a molybdenum alloy.
In the invention described in claim 3, at least one of the first lead wire portion and the first portion includes a stranded wire made of nichrome.
The invention described in claim 4 is characterized in that, in the above invention, it further comprises a first connection portion interposed between the heating element and the first lead wire portion, the first lead wire portion having a first pipe portion, and the heating element and the first pipe portion being joined to the first connection portion.
The invention described in claim 5 is characterized in that, in the above invention, the first connection part has a first ring part and a pole part, the heating element is joined to the first ring part, and the first pipe part is joined to the pole part.
The invention described in claim 6 is characterized in that, in the above invention, the second portion has a terminal, and the individual single wires are bundled by the terminal.
According to a seventh aspect of the present invention, in the above-mentioned invention, the terminals are crimped to bundle the individual wires.
The invention described in claim 8 is characterized in that, in the above invention, it further comprises a second connection portion interposed between the heating element and the second part, and the heating element and the terminal are joined to the second connection portion.
The invention described in claim 9 is characterized in that, in the above invention, the second connection portion has a second ring portion and a plate portion, the heating element is joined to the second ring portion, and the terminal is joined to the plate portion.
The invention described in claim 10 is characterized in that, in the above invention, the first portion has a second pipe portion, and the second pipe portion is joined to the second portion.
The invention described in claim 11 is characterized in that, in the above invention, the second part has a terminal, each of the single wires is bundled by the terminal, and the second pipe part is joined to the terminal.
The invention described in claim 12 is characterized in that, in the above invention, it further comprises a tubular portion arranged outside the heating element and a filler arranged between the tubular portion and the heating element, and the filler is a powdered, highly thermally conductive filler.
本発明の主な効果は、最大発熱量をより大きくすることが可能な浸漬ヒータが提供されることである。 The main advantage of the present invention is that it provides an immersion heater that can generate a greater maximum heat output.
以下、本発明に係る実施の形態及びその変更例が、適宜図面に基づいて説明される。
尚、本発明は、下記の形態及び変更例に限定されない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention and modifications thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
The present invention is not limited to the following embodiments and modifications.
図１Ａは、当該形態に係る浸漬ヒータ１の先端部の模式図である。図１Ｂは、図１Ａにおける発熱体４の模式的な一部端面図である。図２Ａは、図１Ｂを基端側からみた場合の図である。図２Ｂは、図１Ｂを先端側からみた場合の図である。
浸漬ヒータ１は、管状部２と、発熱体４と、第１リード線部６と、第１接続部７と、第２リード線部８と、第２接続部９と、封止部（図示略）と、フィラー（図示略）と、を備えている。
浸漬ヒータ１は、アルミニウムの溶湯（アルミ溶湯）を対象として加熱（保温を含む）するものである。尚、浸漬ヒータ１は、亜鉛、鉄等の他の金属の溶湯を加熱するものであっても良いし、他のものを加熱するものであっても良い。
アルミ溶湯は、アルミニウムダイカスト製品用のものである。尚、アルミ溶湯は、他の用途に供されても良い。
加熱対象を加熱する際、典型的には、浸漬ヒータ１の先端部は、加熱対象の上方から加熱対象に入れられ、浸漬ヒータ１は、浸漬ヒータ１の長手方向が上下方向となる姿勢をとる。尚、浸漬ヒータ１は、かような上下方向に向く姿勢以外の姿勢で用いられても良い。
Fig. 1A is a schematic diagram of the tip of an immersion heater 1 according to this embodiment. Fig. 1B is a schematic partial end view of the heating element 4 in Fig. 1A. Fig. 2A is a diagram of Fig. 1B as viewed from the base end side. Fig. 2B is a diagram of Fig. 1B as viewed from the tip end side.
The immersion heater 1 comprises a tubular portion 2, a heating element 4, a first lead wire portion 6, a first connection portion 7, a second lead wire portion 8, a second connection portion 9, a sealing portion (not shown), and a filler (not shown).
The immersion heater 1 is intended to heat (and keep warm) molten aluminum (molten aluminum). Note that the immersion heater 1 may also be used to heat molten aluminum of other metals such as zinc or iron, or may be used to heat other materials.
The molten aluminum is intended for use in aluminum die-cast products, but may also be used for other purposes.
When heating an object, typically, the tip of the immersion heater 1 is inserted into the object from above, and the immersion heater 1 is positioned so that the longitudinal direction of the immersion heater 1 is in the up-down direction. However, the immersion heater 1 may be used in a position other than such a position in which it faces up-down.
管状部２は、セラミックス製の円筒管である。
管状部２の先端部は、閉じており、半球面状の閉塞端（封止端）となっている。
管状部２の基端部は、開放されており、開放端となっている。
尚、管状部２の材質は、セラミックスに限られない。又、管状部２の形状は、閉塞端と開放端とを有するものに限られず、例えば両端共に開放端となる形状であっても良い。管状部２の先端部の形状は、半球面状に限られない。
The tubular portion 2 is a cylindrical tube made of ceramics.
The distal end of the tubular portion 2 is closed, forming a closed end (sealed end) in a semispherical shape.
The proximal end of the tubular portion 2 is open and serves as an open end.
The material of the tubular portion 2 is not limited to ceramics. The shape of the tubular portion 2 is not limited to having a closed end and an open end, and may be, for example, a shape in which both ends are open. The shape of the tip of the tubular portion 2 is not limited to a hemispherical shape.
発熱体４は、全体として一重のコイル状であり、通電により熱を発生する。発熱体４は、基端部（第１端部）から先端部（第２端部）までにわたる。
発熱体４は、管状部２内に入れられる。発熱体４は、管状部２内の先端部側に配置されている。管状部２は、発熱体４の外方に配置され、発熱体４を覆う。管状部２は、発熱体４を保護する。
発熱体４は、モリブデン（モリブデン合金を含む、以下同様）製である。
モリブデンの融点は、約２５００℃であり、ニクロム線の融点（約１４００℃、耐熱使用温度１１５０℃）より高い。よって、ニクロム線製の発熱体に比べ、より高い発熱温度が得られ、より大きい出力が得られる。
又、モリブデンの熱膨張係数は、４．８×１０－６［Ｋ－１］であり、ニクロム線の熱膨張係数（１４×１０－６［Ｋ－１］）の３分の１程度である。よって、ニクロム線製の発熱体に比べ、モリブデン製の発熱体４は膨張収縮による金属疲労が生じ難くなって、発熱体４における断線の発生が抑制される。
尚、発熱体４は、多重のコイル状等であっても良い。又、発熱体４の材質は、モリブデン以外であっても良い。
The heating element 4 has a single coil shape as a whole and generates heat when electricity is applied to it. The heating element 4 extends from a base end (first end) to a tip end (second end).
The heating element 4 is placed inside the tubular portion 2. The heating element 4 is arranged on the tip side inside the tubular portion 2. The tubular portion 2 is arranged outside the heating element 4 and covers the heating element 4. The tubular portion 2 protects the heating element 4.
The heating element 4 is made of molybdenum (including molybdenum alloys, the same applies hereinafter).
The melting point of molybdenum is about 2500°C, which is higher than the melting point of nichrome wire (about 1400°C, heat-resistant temperature 1150°C). Therefore, compared to heating elements made of nichrome wire, a higher heating temperature and greater output can be obtained.
Furthermore, the thermal expansion coefficient of molybdenum is 4.8×10 −6 [K −1 ], which is about one-third of the thermal expansion coefficient of nichrome wire (14×10 −6 [K −1 ]). Therefore, compared to heating elements made of nichrome wire, the heating element 4 made of molybdenum is less susceptible to metal fatigue due to expansion and contraction, and the occurrence of wire breakage in the heating element 4 is suppressed.
The heating element 4 may be in the form of a multiple coil, etc. The material of the heating element 4 may be other than molybdenum.
第１リード線部６は、発熱体４に電力を供給するものである。
第１接続部７は、金属（例えばステンレス鋼）製であり、発熱体４と第１リード線部６とを接続する。第１接続部７は、発熱体４と第１リード線部６との間に介装される。
第１接続部７は、発熱体４の開放端（基端）側の端部と接続される。
第１リード線部６は、発熱体４の外部に配置されている。第１リード線部６及び発熱体４は、長手方向に並んでいる。
The first lead wire portion 6 supplies power to the heating element 4 .
The first connection portion 7 is made of metal (e.g., stainless steel) and connects the heating element 4 and the first lead wire portion 6. The first connection portion 7 is interposed between the heating element 4 and the first lead wire portion 6.
The first connecting portion 7 is connected to the end portion on the open end (base end) side of the heating element 4 .
The first lead wire portion 6 is disposed outside the heating element 4. The first lead wire portion 6 and the heating element 4 are aligned in the longitudinal direction.
第２リード線部８は、発熱体４に電力を供給するものである。
第２接続部９は、金属（例えばステンレス鋼）製であり、発熱体４と第２リード線部８とを接続する。第１接続部７は、発熱体４と第２リード線部８との間に介装される。
第２接続部９は、発熱体４の閉塞端（先端）側の端部と接続される。
第２リード線部８の先端部は、発熱体４の径方向内方を通過する。第２リード線部８は、発熱体４の内方を通る。
The second lead wire portion 8 supplies power to the heating element 4 .
The second connection portion 9 is made of metal (e.g., stainless steel) and connects the heating element 4 and the second lead wire portion 8. The first connection portion 7 is interposed between the heating element 4 and the second lead wire portion 8.
The second connecting portion 9 is connected to the end portion on the closed end (tip) side of the heating element 4 .
The tip of the second lead wire portion 8 passes radially inward of the heating element 4. The second lead wire portion 8 passes inside the heating element 4.
第１リード線部６の基端及び第２リード線部８の基端は、制御装置（図示略）を介して、電源（図示略）に接続されている。
電源は、ここでは単相交流である。
制御装置は、電源から発熱体４への電力を制御して、発熱体４における発熱を制御する。
尚、電源は、直流であっても良いし、三相交流であっても良いし、他のものであっても良い。電源の電圧は、適宜選択されて良い。
The base end of the first lead wire portion 6 and the base end of the second lead wire portion 8 are connected to a power source (not shown) via a control device (not shown).
The power supply here is single-phase AC.
The control device controls the power supplied from the power source to the heating element 4 to control the heat generation in the heating element 4 .
The power supply may be DC, three-phase AC, or other. The voltage of the power supply may be selected appropriately.
封止部は、管状部２の開放端に配置され、当該開放端を閉塞する。
封止部において、第１リード線部６及び第２リード線部８が通過している。
The sealing portion is disposed at the open end of the tubular portion 2 and closes the open end.
The first lead wire portion 6 and the second lead wire portion 8 pass through the sealing portion.
フィラーは、管状部２内に充填される。
フィラーの主成分（重量比又は体積比で過半となる成分）は、酸化マグネシウム（マグネシア，ＭｇＯ）である。ここでは、フィラーは、体積比で９０％以上のＭｇＯを有している。ＭｇＯは、優れた熱伝導性を有する高熱伝導充填材である。ＭｇＯの熱伝導率は、約６０Ｗ／ｍ・Ｋ（ワット毎メートル毎ケルビン）である。フィラーの熱伝導率は、ＭｇＯの熱伝導率に近似している。
フィラーは、発熱体４を覆っている。フィラーは、管状部２の先端部の内面に接触している。フィラーは、発熱体４の周囲に配置されており、発熱体４を保持する。フィラーは、管状部２と発熱体４との間に配置される。フィラーは、第１接続部７を含めこれより先端側に充填される。又、フィラーは、コイル状の発熱体４における隣接するループ部分の間に入る。フィラーが発熱体４を保持し、発熱体４の隙間に入るため、発熱体４の隣接する部分が発熱時の膨張等により互いに接触する事態が抑制され、発熱体４が漏電から保護される。
主にフィラーにより、モリブデン製の発熱体４に対する酸素の接触が抑制され、高温環境下での発熱体４の酸化が抑制され、酸化による脆化が抑制される。よって、発熱体４の寿命が、他の材質の発熱体の寿命と同程度以上となり、十分なものとなる。
尚、フィラーの主成分は、酸化マグネシウム以外であっても良い。フィラーの材質は、ＭｇＯのみでも良い。又、フィラーは、球体状等、粉体以外であっても良い。更に、フィラーは、第１リード線部６の先端部及び第２リード線部８の先端部より先端側に充填されても良いし、封止部より先端側に充填されても良い。
The filler is filled into the tubular portion 2 .
The main component of the filler (the component that is the majority by weight or volume) is magnesium oxide (magnesia, MgO). Here, the filler contains 90% or more MgO by volume. MgO is a highly thermally conductive filler with excellent thermal conductivity. The thermal conductivity of MgO is approximately 60 W/m·K (watts per meter per kelvin). The thermal conductivity of the filler is similar to that of MgO.
The filler covers the heating element 4. The filler is in contact with the inner surface of the tip of the tubular portion 2. The filler is arranged around the heating element 4 and holds it in place. The filler is arranged between the tubular portion 2 and the heating element 4. The filler is filled in the area including the first connection portion 7 and further towards the tip. The filler also enters between adjacent loop portions of the coil-shaped heating element 4. Because the filler holds the heating element 4 and enters the gaps in the heating element 4, adjacent portions of the heating element 4 are prevented from coming into contact with each other due to expansion during heat generation, etc., and the heating element 4 is protected from electrical leakage.
The filler mainly prevents oxygen from coming into contact with the molybdenum heating element 4, suppresses oxidation of the heating element 4 in a high-temperature environment, and suppresses embrittlement due to oxidation. As a result, the life of the heating element 4 becomes sufficient, being at least as long as the life of heating elements made of other materials.
The main component of the filler may be something other than magnesium oxide. The filler material may be MgO only. The filler may also be in a form other than powder, such as a spherical shape. Furthermore, the filler may be filled further forward than the tip of the first lead wire portion 6 and the second lead wire portion 8, or further forward than the sealing portion.
浸漬ヒータ１の製造方法の例が、次に説明される。
まず、第１リード線部６の先端部に第１接続部７が接続され、発熱体４の基端部に第１接続部７が接続される。
又、第２リード線部８の先端部に第２接続部９が接続され、発熱体４の先端部に第２接続部９が接続される。
次に、一体となった、発熱体４、第１リード線部６、第１接続部７、第２リード線部８、及び第２接続部９が、管状部２内に入れられる。
次いで、管状部２内に、フィラーが入れられる。
続いて、管状部２の基端部に、封止部が形成される。
An example of a method for manufacturing the immersion heater 1 will now be described.
First, the first connecting portion 7 is connected to the tip end of the first lead wire portion 6 , and the first connecting portion 7 is connected to the base end of the heating element 4 .
Further, a second connection portion 9 is connected to the tip of the second lead wire portion 8 , and the second connection portion 9 is connected to the tip of the heating element 4 .
Next, the integrated heating element 4 , first lead wire portion 6 , first connection portion 7 , second lead wire portion 8 and second connection portion 9 are placed inside the tubular portion 2 .
Next, a filler is placed in the tubular portion 2 .
Subsequently, a sealing portion is formed at the proximal end of the tubular portion 2 .
第１リード線部６は、導線部６Ｗと、第１パイプ部６Ｐと、を有する。
導線部６Ｗは、ニクロム製の単線（例えば直径０．８ｍｍ（ミリメートル））を、複数（例えば１２０本）撚り合わせた撚り線である。尚、導線部６Ｗの材質は、ニクロム以外であっても良い。
導線部６Ｗが撚り線であるため、単線の場合に比べて自己の発熱が抑制される。よって、その自己発熱及び発熱体４の発熱による導線部６Ｗの溶断が抑制される。又、導線部６Ｗが撚り線であるため、導線部６Ｗの柔軟性は単線の場合に比べて大きくなる。よって、膨張収縮により発生する応力がより吸収され易く、導線部６Ｗの断線が抑制される。更に、導線部６Ｗが撚り線であるため、単線の場合に発生し得る金属疲労に起因する一括した断線が抑制される。又更に、第１リード線部６は、モリブデン製の発熱体４のようにより大きな出力に対応した発熱体４に対して、十分な電流を与えることができる。溶断抑制の観点から、好ましくは、導線部６Ｗにおける電流密度は３Ａ／ｍｍ２（アンペア毎平方ミリメートル）以下とされる。又、大径化を抑えて十分な柔軟性を得ると共にコストを低減する観点から、好ましくは、導線部６Ｗにおける電流密度は１Ａ／ｍｍ２以上とされる。
第１パイプ部６Ｐは、ステンレス鋼製であり、筒状である。第１パイプ部６Ｐは、導線部６Ｗの先端部の径方向外側に配置される。第１パイプ部６Ｐは、導線部６Ｗの先端部に接触して、当該先端部と電気的に接続される。尚、第１パイプ部６Ｐの材質は、ステンレス鋼以外であっても良い。
The first lead wire portion 6 has a conductor portion 6W and a first pipe portion 6P.
The conductor portion 6W is a stranded wire formed by twisting together a plurality of (e.g., 120) nichrome single wires (e.g., 0.8 mm (millimeter) in diameter). Note that the conductor portion 6W may be made of a material other than nichrome.
Because the conductor portion 6W is a stranded wire, its own heat generation is suppressed compared to a solid wire. Therefore, melting of the conductor portion 6W due to its own heat generation and the heat generated by the heating element 4 is suppressed. Furthermore, because the conductor portion 6W is a stranded wire, its flexibility is greater than that of a solid wire. Therefore, stresses generated by expansion and contraction are more easily absorbed, suppressing breakage of the conductor portion 6W. Furthermore, because the conductor portion 6W is a stranded wire, collective breakage due to metal fatigue, which can occur with a solid wire, is suppressed. Furthermore, the first lead wire portion 6 can supply sufficient current to a heating element 4 that is capable of handling higher output, such as a heating element 4 made of molybdenum. From the viewpoint of suppressing melting, the current density of the conductor portion 6W is preferably 3 A/ mm2 (amperes per square millimeter) or less. Furthermore, from the viewpoint of suppressing an increase in diameter, achieving sufficient flexibility, and reducing costs, the current density of the conductor portion 6W is preferably 1 A/mm2 or more .
The first pipe portion 6P is made of stainless steel and is cylindrical. The first pipe portion 6P is disposed radially outward from the tip of the conductor portion 6W. The first pipe portion 6P contacts the tip of the conductor portion 6W and is electrically connected to the tip. Note that the first pipe portion 6P may be made of a material other than stainless steel.
第１接続部７は、第１リング部７Ｒと、ポール部７Ｐと、を有する。
第１リング部７Ｒは、リング状である。
ポール部７Ｐは、柱状である。ポール部７Ｐは、第１リング部７Ｒの片側部分に渡された状態で溶接される。
尚、ポール部７Ｐと第１リング部７Ｒとの接合は、溶接以外によっても良い。他の部分の接続及び接合の少なくとも何れかは、同様に溶接等に限られない。ポール部７Ｐと第１リング部７Ｒとは、形成当初から一体であっても良い。又、第１リング部７Ｒに対するポール部７Ｐの配置は、上述のものに限られない。ポール部７Ｐと第１リング部７Ｒとで材質が異なっていても良い。
The first connection portion 7 has a first ring portion 7R and a pole portion 7P.
The first ring portion 7R is ring-shaped.
The pole portion 7P is columnar and is welded to one side of the first ring portion 7R.
The pole portion 7P and the first ring portion 7R may be joined by a method other than welding. Similarly, at least one of the connections and joints of other portions is not limited to welding or the like. The pole portion 7P and the first ring portion 7R may be integral from the beginning of their formation. Furthermore, the arrangement of the pole portion 7P relative to the first ring portion 7R is not limited to the above. The pole portion 7P and the first ring portion 7R may be made of different materials.
第１リング部７Ｒにおける先端側の面に、発熱体４におけるリング状の基端部が溶接される。
ポール部７Ｐにおける基端側の面に、第１リード線部６の第１パイプ部６Ｐが溶接される。第１パイプ部６Ｐの介在により、撚り線である導線部６Ｗの端部を直接溶接する場合に比べ、より容易に第１リード線部６が第１接続部７に溶接される。又、第１パイプ部６Ｐにより、撚り線である導線部６Ｗのほつれが抑制される。
The ring-shaped base end portion of the heating element 4 is welded to the surface of the tip side of the first ring portion 7R.
The first pipe portion 6P of the first lead wire portion 6 is welded to the base end surface of the pole portion 7P. The presence of the first pipe portion 6P makes it easier to weld the first lead wire portion 6 to the first connection portion 7 compared to directly welding the end of the conductor portion 6W, which is a stranded wire. The first pipe portion 6P also prevents the conductor portion 6W, which is a stranded wire, from fraying.
第２リード線部８は、基端側導線部８Ｗ（第１部分）と、第２パイプ部８Ｐと、先端側導線部８Ｅ（第２部分）と、を有する。 The second lead wire portion 8 has a base end conductor portion 8W (first portion), a second pipe portion 8P, and a tip end conductor portion 8E (second portion).
基端側導線部８Ｗは、第１リード線部６の導線部６Ｗと同様に成る。
尚、基端側導線部８Ｗは、導線部６Ｗと異なっていても良い。
The base end conductor portion 8W is similar to the conductor portion 6W of the first lead wire portion 6.
The base-end conductor portion 8W may be different from the conductor portion 6W.
第２パイプ部８Ｐは、第１パイプ部６Ｐと同様に成る。尚、第２パイプ部８Ｐは、第１パイプ部６Ｐと異なっていても良い。
第２パイプ部８Ｐは、基端側導線部８Ｗの先端部の径方向外側に配置される。第２パイプ部８Ｐは、基端側導線部８Ｗの先端部に接触して、当該先端部と電気的に接続される。
The second pipe section 8P is configured similarly to the first pipe section 6P, although the second pipe section 8P may be different from the first pipe section 6P.
The second pipe portion 8P is disposed radially outward from the tip of the base-side conductor portion 8W and is in contact with the tip of the base-side conductor portion 8W to be electrically connected to the tip.
図３Ａは、第２リード線部８の先端側導線部８Ｅの模式図である。図３Ｂは、図３Ａを先端側からみた場合の図である。
先端側導線部８Ｅは、複数（例えば１３本）の単線１０と、基端側端子部１１と、先端側端子部１２と、を有する。
Fig. 3A is a schematic diagram of the distal end conductor portion 8E of the second lead wire portion 8. Fig. 3B is a diagram of Fig. 3A as viewed from the distal end side.
The distal conductor portion 8E has a plurality of (for example, thirteen) solid wires 10 , a proximal terminal portion 11 , and a distal terminal portion 12 .
各単線１０は、モリブデン製である。各単線１０の直径は、例えば１．５ｍｍである。尚、各単線１０の材質は、モリブデン以外であっても良い。又、一部の単線１０の材質及び直径の少なくとも一方は、他の単線１０の材質等と異なっていても良い。単線１０の材質及び直径の少なくとも一方は、３種以上存在しても良い。
一部又は全部の単線１０は、長手方向に交わる方向（幅方向）に並んでいる。即ち、少なくとも２本以上の単線１０は、幅方向に並んでいる。例えば、図３では、６本の単線１０が幅方向に並び、これらに隣接して残りの７本の単線１０が幅方向に並んでいる。尚、幅方向は、長手方向に直交する方向と捉えられても良い。
Each single wire 10 is made of molybdenum. The diameter of each single wire 10 is, for example, 1.5 mm. The material of each single wire 10 may be other than molybdenum. Furthermore, at least one of the material and diameter of some of the single wires 10 may be different from the material of the other single wires 10. At least one of the material and diameter of the single wires 10 may be three or more different.
Some or all of the single wires 10 are aligned in a direction (width direction) intersecting the longitudinal direction. That is, at least two or more single wires 10 are aligned in the width direction. For example, in FIG. 3, six single wires 10 are aligned in the width direction, and the remaining seven single wires 10 are aligned adjacent to these in the width direction. The width direction may also be considered as a direction perpendicular to the longitudinal direction.
基端側端子部１１は、金属（例えばステンレス鋼）製であり、筒状である。基端側端子部１１の幅方向断面は、オーバル状である。全ての単線１０の基端部は、基端側端子部１１に入れられた状態でかしめられることで、束ねられて接合される。
先端側端子部１２は、金属（例えばステンレス鋼）製であり、筒状である。先端側端子部１２の幅方向断面は、オーバル状である。全ての単線１０の先端部は、先端側端子部１２に入れられた状態でかしめられることで、束ねられて接合される。
基端側端子部１１の長手方向の長さは、先端側端子部１２の長手方向の長さより長い。
尚、基端側端子部１１の形状等と先端側端子部１２の形状等とは、互いに同一であっても良いし、互いに異なっていても良い。
The base-end terminal portion 11 is made of metal (e.g., stainless steel) and has a cylindrical shape. The cross section of the base-end terminal portion 11 in the width direction is oval. The base ends of all the solid wires 10 are bundled and joined by being inserted into the base-end terminal portion 11 and crimped.
The tip terminal portion 12 is made of metal (e.g., stainless steel) and has a cylindrical shape. The widthwise cross section of the tip terminal portion 12 is oval. The tip ends of all the solid wires 10 are bundled and joined by being crimped while inserted into the tip terminal portion 12.
The length of the base end terminal portion 11 in the longitudinal direction is longer than the length of the tip end terminal portion 12 in the longitudinal direction.
The shape of the base-end terminal portion 11 and the shape of the tip-end terminal portion 12 may be the same as or different from each other.
第２接続部９は、第２リング部９Ｒと、板部９Ｂと、を有する。
第２リング部９Ｒは、リング状である。
板部９Ｂは、板状である。板部９Ｂは、第２リング部９Ｒの中央部に渡された状態で溶接される。
尚、板部９Ｂと第２リング部９Ｒとは、プレス等により、形成当初から一体であっても良い。又、第２リング部９Ｒに対する板部９Ｂの配置は、上述のものに限られない。板部９Ｂと第２リング部９Ｒとで材質が異なっていても良い。
The second connection portion 9 has a second ring portion 9R and a plate portion 9B.
The second ring portion 9R is ring-shaped.
The plate portion 9B is in a plate shape and is welded to the center of the second ring portion 9R.
The plate portion 9B and the second ring portion 9R may be integrally formed by pressing or the like. The arrangement of the plate portion 9B relative to the second ring portion 9R is not limited to the above. The plate portion 9B and the second ring portion 9R may be made of different materials.
第２リング部９Ｒにおける基端側の面に、発熱体４におけるリング状の先端部が溶接される。
板部９Ｂにおける基端側の面の中央部に、第２リード線部８の先端側導線部８Ｅの先端側端子部１２が溶接される。先端側端子部１２の介在により、各単線１０の端部を直接溶接する場合に比べ、より容易に第１リード線部６が第１接続部７に溶接される。又、先端側端子部１２により、各単線１０の分離が抑制される。
The ring-shaped tip of the heating element 4 is welded to the base end surface of the second ring portion 9R.
The tip terminal 12 of the tip conductor portion 8E of the second lead wire portion 8 is welded to the center of the base end surface of the plate portion 9B. The presence of the tip terminal 12 makes it easier to weld the first lead wire portion 6 to the first connection portion 7 than when the ends of the individual wires 10 are directly welded. In addition, the tip terminal 12 prevents the individual wires 10 from separating.
先端側導線部８Ｅの長さは、発熱体４の長さより長い。先端側導線部８Ｅの基端部は、発熱体４の基端から基端側に出ている。
発熱体４内を通る各単線１０が幅方向に並ぶため、各単線１０に代えて１本の導線が用いられる場合に比べ、各単線１０（先端側導線部８Ｅ）の剛性がより確保し易い。よって、先端側導線部８Ｅが、第２接続部９等から、ねじれ力等の外力を受けた場合に発生し得る断線等が抑制される。
又、複数の単線１０が用いられるため、流せる最大の電流がより大きくなる。特に、モリブデン製の発熱体４のようにより大きな出力に対応した発熱体４に対して、十分な電流を与えることができる。各単線１０の溶断を抑制する観点から、好ましくは、各単線１０における電流密度は２Ａ／ｍｍ２以下とされる。
更に、複数の単線１０が用いられるため、要求される最大出力の大きさに応じて単線１０の本数が調整可能である。従って、求められる電流に対応しつつ、コストが抑制される。
The length of the tip-side conductor portion 8E is longer than the length of the heating element 4. The base end of the tip-side conductor portion 8E protrudes beyond the base end of the heating element 4 on the base-end side.
Because the single wires 10 passing through the heating element 4 are aligned in the width direction, it is easier to ensure the rigidity of each single wire 10 (tip-side conductor portion 8E) compared to when a single conductor is used instead of each single wire 10. This prevents breakage and other problems that can occur when the tip-side conductor portion 8E is subjected to an external force such as a torsional force from the second connection portion 9 or the like.
Furthermore, since multiple single wires 10 are used, the maximum current that can be passed becomes larger. In particular, a sufficient current can be supplied to a heating element 4 that is capable of handling a larger output, such as a heating element 4 made of molybdenum. From the viewpoint of preventing each single wire 10 from fusing, the current density in each single wire 10 is preferably set to 2 A/ mm2 or less.
Furthermore, since a plurality of single wires 10 are used, the number of single wires 10 can be adjusted according to the magnitude of the required maximum output, thereby reducing costs while meeting the required current.
第２リード線部８において、先端側導線部８Ｅは、基端側導線部８Ｗと接合される。
より詳しくは、先端側導線部８Ｅの基端側端子部１１は、基端側導線部８Ｗの先端部に接合された第２パイプ部８Ｐと溶接される。基端側端子部１１の基端部と、第２パイプ部８Ｐの先端部とが、溶接される。基端側端子部１１と、第２パイプ部８Ｐとは、長手方向に重なる。尚、基端側端子部１１と、第２パイプ部８Ｐとは、幅方向等に重なっても良い。
基端側端子部１１及び第２パイプ部８Ｐの介在により、容易に先端側導線部８Ｅと基端側導線部８Ｗとが接合される。又、基端側端子部１１により、各単線１０の分離が抑制され、第２パイプ部８Ｐにより、基端側導線部８Ｗのほつれが抑制される。
In the second lead wire portion 8, the distal lead wire portion 8E is joined to the proximal lead wire portion 8W.
More specifically, the proximal terminal 11 of the distal conductor 8E is welded to the second pipe 8P joined to the distal end of the proximal conductor 8W. The proximal end of the proximal terminal 11 is welded to the distal end of the second pipe 8P. The proximal terminal 11 and the second pipe 8P overlap in the longitudinal direction. However, the proximal terminal 11 and the second pipe 8P may also overlap in the width direction, etc.
The distal conductor 8E and the proximal conductor 8W are easily joined together by the proximal terminal 11 and the second pipe 8P. The proximal terminal 11 prevents the individual wires 10 from separating, and the second pipe 8P prevents the proximal conductor 8W from fraying.
第２リード線部８において、発熱体４内に入る先端側導線部８Ｅは、発熱体４内から出ている基端側導線部８Ｗとは別に設けられる。
よって、第２リード線部８において、発熱体４内外で重要となる各特性に応じて、先端側導線部８Ｅと基端側導線部８Ｗとを作り分けることができる。
即ち、発熱体４内では、高出力に対応した最大流下可能電流及び耐熱性を適宜確保しつつ、外力への対応性の確保と、より高い耐熱性の確保とがより重要となる。よって、先端側導線部８Ｅでは、モリブデン製の各単線１０が、幅方向に並んでいる。
又、発熱体４外では、高出力に対応した最大流下可能電流及び耐熱性を適宜確保しつつ、第２リード線部８での発熱の抑制により、効率の向上、及び長寿命化を図ることがより重要となる。よって、基端側導線部８Ｗは、複数の単線が撚られた撚り線となっている。
In the second lead wire portion 8 , the distal end side conductor portion 8 E that enters the heating element 4 is provided separately from the proximal end side conductor portion 8 W that exits from the heating element 4 .
Therefore, in the second lead wire portion 8, the distal end side conductor portion 8E and the proximal end side conductor portion 8W can be separately produced depending on the important characteristics inside and outside the heating element 4.
That is, within the heating element 4, it is more important to ensure the ability to withstand external forces and higher heat resistance while appropriately ensuring the maximum current that can flow and heat resistance corresponding to high output. Therefore, in the distal conductor portion 8E, the individual molybdenum single wires 10 are aligned in the width direction.
Additionally, outside the heating element 4, it is more important to appropriately ensure the maximum allowable current flow and heat resistance corresponding to high output, while improving efficiency and extending life by suppressing heat generation in the second lead wire portion 8. Therefore, the base-end conductor portion 8W is a twisted wire in which multiple single wires are twisted together.
このような浸漬ヒータ１の動作例が、以下説明される。
使用者は、電源を入れ、浸漬ヒータ１の発熱体４を発熱させる。発熱体４からの熱は、フィラーにより、管状部２へ効率良く伝えられる。
使用者は、溶湯槽内のアルミ溶湯に、管状部２の先端部を上方から浸漬することで、発熱体４からフィラー及び管状部２を経た伝熱により、アルミ溶湯を加熱することができる。
発熱体４の発熱量は、制御装置により制御される。ここでは、制御装置と電気的に接続された図示されない温度センサが、アルミ溶湯の温度を検知して、当該温度を示す温度信号を制御装置に送信し、制御装置が、受信した当該温度信号に係る温度に応じて、発熱体４の発熱量を制御する。
発熱体４の最大発熱量（最大出力）は、モリブデン製の発熱体４により、ニクロム製に比べて一層大きくすることが可能である。発熱体４の脆化につながるモリブデンの酸化は、フィラーの発熱体４周辺への配置により抑制される。
An example of the operation of such an immersion heater 1 will now be described.
The user turns on the power to generate heat from the heating element 4 of the immersion heater 1. The heat from the heating element 4 is efficiently conducted to the tubular portion 2 by the filler.
The user can heat the molten aluminum by immersing the tip of the tubular portion 2 from above into the molten aluminum in the molten aluminum tank, and the molten aluminum is heated by heat transfer from the heating element 4 through the filler and the tubular portion 2.
A control device controls the amount of heat generated by the heating element 4. Here, a temperature sensor (not shown) electrically connected to the control device detects the temperature of the molten aluminum and transmits a temperature signal indicating that temperature to the control device, and the control device controls the amount of heat generated by the heating element 4 in accordance with the temperature associated with the received temperature signal.
The maximum heat generation amount (maximum output) of the heating element 4 can be made larger by using a heating element 4 made of molybdenum than by using a heating element made of nichrome. The oxidation of molybdenum, which leads to embrittlement of the heating element 4, is suppressed by disposing a filler around the heating element 4.
以上の浸漬ヒータ１は、次のような作用効果を奏する。
即ち、浸漬ヒータ１は、コイル状の発熱体４と、発熱体４の基端部に接続される第１リード線部６と、発熱体４の先端部に接続される第２リード線部８と、を備えており、第１リード線部６は、発熱体４の外部に配置されており、第２リード線部８は、基端側導線部８Ｗと、先端側導線部８Ｅと、を有しており、先端側導線部８Ｅは、基端側導線部８Ｗと電気的に接続されていると共に、発熱体４の内方を通っており、更に複数の単線１０を有しており、少なくとも２本以上の単線１０は、その長手方向に交わる幅方向に並んでいる。
よって、最大発熱量をより大きくすることが可能な浸漬ヒータ１が提供される。
The above-described immersion heater 1 has the following advantages.
That is, the immersion heater 1 comprises a coil-shaped heating element 4, a first lead wire portion 6 connected to the base end of the heating element 4, and a second lead wire portion 8 connected to the tip end of the heating element 4, the first lead wire portion 6 being arranged outside the heating element 4, the second lead wire portion 8 having a base end conductor portion 8W and a tip end conductor portion 8E, the tip end conductor portion 8E being electrically connected to the base end conductor portion 8W and passing inside the heating element 4, and further having a plurality of solid wires 10, at least two or more of which are aligned in a width direction intersecting the longitudinal direction thereof.
Therefore, an immersion heater 1 is provided that can increase the maximum heat generation amount.
又、発熱体４及び各単線１０は、モリブデン又はモリブデン合金製である。よって、浸漬ヒータ１において、ニクロム製の発熱体より大きい最大発熱量が実現される。
又更に、第１リード線部６及び基端側導線部８Ｗの少なくとも一方は、ニクロム製の撚り線を含んでいる。よって、発熱体４の外方を通る第１リード線部６及び基端側導線部８Ｗの少なくとも一方において、自己発熱による溶断が抑制され、又柔軟性の向上により応力に起因する断線が抑制され、更に金属疲労による一括した断線が抑制される。
The heating element 4 and each of the solid wires 10 are made of molybdenum or a molybdenum alloy, so that the immersion heater 1 can achieve a greater maximum heat output than a heating element made of nichrome.
Furthermore, at least one of the first lead wire portion 6 and the base-end conductor portion 8W includes a nichrome stranded wire, which prevents melting due to self-heating in at least one of the first lead wire portion 6 and the base-end conductor portion 8W that pass outside the heating element 4, and also prevents breakage due to stress due to improved flexibility, and further prevents the entire wire from breaking due to metal fatigue.
更に、浸漬ヒータ１は、発熱体４と第１リード線部６との間に介装される第１接続部７を備えており、第１リード線部６は、第１パイプ部６Ｐを有しており、発熱体４及び第１パイプ部６Ｐは、第１接続部７に接合されている。又、第１接続部７は、第１リング部７Ｒと、ポール部７Ｐと、を有しており、発熱体４は、第１リング部７Ｒに接合されており、第１パイプ部６Ｐは、ポール部７Ｐに接合されている。よって、発熱体４と第１リード線部６との十分な電流に対応した状態での結合が、より容易である。 Furthermore, the immersion heater 1 is equipped with a first connection portion 7 interposed between the heating element 4 and the first lead wire portion 6. The first lead wire portion 6 has a first pipe portion 6P, and the heating element 4 and first pipe portion 6P are joined to the first connection portion 7. The first connection portion 7 also has a first ring portion 7R and a pole portion 7P, and the heating element 4 is joined to the first ring portion 7R, and the first pipe portion 6P is joined to the pole portion 7P. This makes it easier to connect the heating element 4 and the first lead wire portion 6 in a state that supports sufficient current.
加えて、先端側導線部８Ｅは、基端側端子部１１と、先端側端子部１２と、を有しており、各単線１０は、先端側端子部１２と、基端側端子部１１と、によって束ねられている。又、先端側端子部１２と、基端側端子部１１とは、かしめられることにより各単線１０を束ねる。よって、複数の単線１０が、より配置し易くなる。
更に、浸漬ヒータ１は、発熱体４と先端側導線部８Ｅとの間に介装される第２接続部９を備えており、発熱体４及び先端側端子部１２は、第２接続部９に接合されている。よって、発熱体４と先端側導線部８Ｅとの十分な電流に対応した状態での結合が、より容易である。
又、第２接続部９は、第２リング部９Ｒと、板部９Ｂと、を有しており、発熱体４は、第２リング部９Ｒに接合されており、先端側端子部１２は、板部９Ｂに接合されている。よって、発熱体４と先端側導線部８Ｅとの十分な電流に対応した状態での結合が、より容易である。又、各単線１０の結束と、板部９Ｂへの接合とが、共通する先端側端子部１２によって一層効率良く行える。
Additionally, the distal conductor portion 8E has a proximal terminal portion 11 and a distal terminal portion 12, and each of the single wires 10 is bundled by the distal terminal portion 12 and the proximal terminal portion 11. The distal terminal portion 12 and the proximal terminal portion 11 are crimped together to bundle the single wires 10. This makes it easier to arrange the multiple single wires 10.
Furthermore, the immersion heater 1 is provided with a second connection portion 9 interposed between the heating element 4 and the tip-side conductor portion 8E, and the heating element 4 and the tip-side terminal portion 12 are joined to the second connection portion 9. This makes it easier to couple the heating element 4 and the tip-side conductor portion 8E in a state that is compatible with sufficient current.
The second connection portion 9 has a second ring portion 9R and a plate portion 9B, the heating element 4 is joined to the second ring portion 9R, and the tip terminal portion 12 is joined to the plate portion 9B. This makes it easier to connect the heating element 4 and the tip conductor portion 8E in a state that supports sufficient current. Furthermore, the common tip terminal portion 12 allows for more efficient bundling of the individual wires 10 and joining to the plate portion 9B.
又更に、基端側導線部８Ｗは、第２パイプ部８Ｐを有しており、第２パイプ部８Ｐは、先端側導線部８Ｅに接合されている。よって、基端側導線部８Ｗと先端側導線部８Ｅとの十分な電流に対応した状態での結合が、より容易である。
又、先端側導線部８Ｅは、基端側端子部１１を有しており、各単線１０は、基端側端子部１１によって束ねられており、第２パイプ部８Ｐは、基端側端子部１１に接合されている。よって、基端側導線部８Ｗと先端側導線部８Ｅとの十分な電流に対応した状態での結合が、より容易である。又、各単線１０の結束と、第２パイプ部８Ｐへの接合とが、共通する基端側端子部１１によって一層効率良く行える。
Furthermore, the proximal conductor 8W has a second pipe 8P, which is joined to the distal conductor 8E, making it easier to couple the proximal conductor 8W and the distal conductor 8E in a state that allows for sufficient current.
The distal conductor portion 8E has a proximal terminal portion 11, and the individual wires 10 are bundled by the proximal terminal portion 11, and the second pipe portion 8P is joined to the proximal terminal portion 11. This makes it easier to couple the proximal conductor portion 8W and the distal conductor portion 8E in a state that can handle sufficient current. Furthermore, the common proximal terminal portion 11 allows for more efficient bundling of the individual wires 10 and joining to the second pipe portion 8P.
更に、浸漬ヒータ１は、発熱体４の外方に配置される管状部２と、管状部２と発熱体４との間に配置されるフィラーと、を備えており、フィラーは、粉体の高熱伝導充填材である。よって、発熱体４からの熱が、管状部２に、より効率良く伝達される。又、発熱体４が、酸化からより一層保護される。特に、モリブデン製の発熱体４の場合、酸化による脆化が抑制される。 Furthermore, the immersion heater 1 includes a tubular portion 2 disposed outside the heating element 4, and a filler disposed between the tubular portion 2 and the heating element 4. The filler is a powdered, highly thermally conductive filler. This allows heat from the heating element 4 to be transferred more efficiently to the tubular portion 2. The heating element 4 is also better protected from oxidation. In particular, in the case of a heating element 4 made of molybdenum, embrittlement due to oxidation is suppressed.
以下、上述の本発明の実施形態に即した、より具体的な実施例が説明される。
尚、本発明は、下記の実施例に限定されない。
Hereinafter, more specific examples will be described in accordance with the above-described embodiments of the present invention.
The present invention is not limited to the following examples.
まず、発熱体４の発熱温度の試験が行われた。
管状部２にモリブデン製の発熱体４とこれを覆うフィラーを入れた浸漬ヒータ１が、アルミ溶湯に浸漬され、発熱体４の温度が、電力（単相交流）の印加により、１２８０℃（理論値）まで上げられた。このとき、アルミ溶湯の温度は、７８０℃であった。又、浸漬ヒータ１の実効出力は、２０．１ｋＷ（キロワット）であった。更に、浸漬ヒータ１の内部温度は、９８０℃程度であった。かような内部温度は、ニクロム製の発熱体４の内部温度における常用８５０℃、上限９５０℃を上回る。
尚、導線部６Ｗ及び基端側導線部８Ｗは、直径０．８ｍｍの単線１２０本を用いたニクロム製の撚り線であった。又、先端側導線部８Ｅは、１３本の直径１．５ｍｍの単線１０が二列で幅方向に並んだモリブデン製であった。更に、第１パイプ部６Ｐ、第２パイプ部８Ｐ、先端側端子部１２、基端側端子部１１、第１接続部７、及び第２接続部９は、ステンレス鋼製であり、先端側端子部１２及び基端側端子部１１ではかしめが用いられ、その他では溶接が用いられた。
かような発熱体４の温度上昇が、２か月間継続的に行われた。この間、発熱体４の断線は確認されなかった。
First, a test was carried out on the heat generation temperature of the heating element 4.
An immersion heater 1, which had a tubular portion 2 containing a molybdenum heating element 4 and a filler covering the heating element 4, was immersed in molten aluminum, and the temperature of the heating element 4 was raised to 1280°C (theoretical value) by applying electric power (single-phase AC). At this time, the temperature of the molten aluminum was 780°C. The effective output of the immersion heater 1 was 20.1 kW (kilowatts). The internal temperature of the immersion heater 1 was approximately 980°C. This internal temperature exceeded the internal temperature of the nichrome heating element 4, which is normally 850°C and has an upper limit of 950°C.
The conductor portion 6W and the proximal conductor portion 8W were nichrome stranded wires consisting of 120 0.8 mm diameter single wires. The distal conductor portion 8E was made of molybdenum and had 13 1.5 mm diameter single wires 10 arranged in two rows in the width direction. The first pipe portion 6P, the second pipe portion 8P, the distal terminal portion 12, the proximal terminal portion 11, the first connection portion 7, and the second connection portion 9 were made of stainless steel. The distal terminal portion 12 and the proximal terminal portion 11 were joined by crimping, while the others were joined by welding.
Such temperature rise of the heating element 4 continued for two months, during which no break in the heating element 4 was observed.
又、上記発熱温度の試験の浸漬ヒータ１と同様の浸漬ヒータ１により、以下の２種類の条件で、浸漬・空焚きを繰り返す高負荷の試験が行われた。
即ち、第１の条件として、浸漬ヒータ１の内部温度が、３５０℃以上８００℃以下の温度域の上限と下限との間で６８往復され（浸漬ヒータ１の出力３ｋＷ以上７ｋＷ以下）、続いて１０往復をかけて温度域の上限が比例的に９００℃まで上げられ、更に３５０℃以上９００℃以下の温度域の上限と下限との間で２９往復された（浸漬ヒータ１の出力３ｋＷ以上８ｋＷ以下）。かような合計１０７往復の浸漬・空焚きの間、浸漬ヒータ１の内部温度は、概ね５回毎に室温程度まで戻された。
又、第２の条件として、浸漬ヒータ１の内部温度が、３５０℃以上１０００℃以下の温度域の上限と下限との間で４５往復された（浸漬ヒータ１の出力５．５ｋＷ以上１５ｋＷ以下）。かような４５往復の浸漬・空焚きの間、浸漬ヒータ１の内部温度は、概ね５回毎に室温程度まで戻された。
上記各条件の試験後、浸漬ヒータ１が点検されたところ、何れの条件においても、発熱体４の断線は生じていなかった。
Furthermore, a high-load test was conducted under the following two conditions, in which immersion and empty heating were repeated, using an immersion heater 1 similar to the immersion heater 1 used in the heat generation temperature test described above.
That is, as a first condition, the internal temperature of the immersion heater 1 was cycled between the upper and lower limits of the temperature range of 350°C to 800°C 68 times (output of the immersion heater 1 was 3 kW to 7 kW), then the upper limit of the temperature range was proportionally raised to 900°C over 10 cycles, and then the internal temperature of the immersion heater 1 was cycled between the upper and lower limits of the temperature range of 350°C to 900°C 29 times (output of the immersion heater 1 was 3 kW to 8 kW). During these 107 cycles of immersion and dry heating, the internal temperature of the immersion heater 1 was returned to room temperature approximately every five cycles.
As a second condition, the internal temperature of the immersion heater 1 was cycled 45 times between the upper and lower limits of a temperature range of 350°C to 1000°C (output of the immersion heater 1: 5.5 kW to 15 kW). During these 45 cycles of immersion and dry heating, the internal temperature of the immersion heater 1 was returned to room temperature approximately every five cycles.
After the tests under each of the above conditions, the immersion heater 1 was inspected, and no breaks in the heating element 4 were found under any of the conditions.
１・・浸漬ヒータ、２・・管状部、４・・発熱体、６・・第１リード線部、６Ｐ・・第１パイプ部、７・・第１接続部、７Ｐ・・ポール部、７Ｒ・・第１リング部、８・・第２リード線部、８Ｅ・・先端側導線部（第２部分）、８Ｐ・・第２パイプ部、８Ｗ・・基端側導線部（第１部分）、９・・第２接続部、９Ｂ・・板部、９Ｒ・・第２リング部、１０・・単線、１１・・基端側端子部（端子）、１２・・先端側端子部（端子）。 1. Immersion heater, 2. Tubular portion, 4. Heating element, 6. First lead wire portion, 6P. First pipe portion, 7. First connection portion, 7P. Pole portion, 7R. First ring portion, 8. Second lead wire portion, 8E. Tip-side conductor portion (second portion), 8P. Second pipe portion, 8W. Base-side conductor portion (first portion), 9. Second connection portion, 9B. Plate portion, 9R. Second ring portion, 10. Solid wire, 11. Base-side terminal portion (terminal), 12. Tip-side terminal portion (terminal).
Claims (12)
前記発熱体の第１端部に接続される第１リード線部と、
前記発熱体の第２端部に接続される第２リード線部と、
を備えており、
前記第１リード線部は、前記発熱体の外部に配置されており、
前記第２リード線部は、第１部分と、第２部分と、を有しており、
前記第２部分は、前記第１部分と電気的に接続されていると共に、前記発熱体の内方を通っており、更に複数の単線を有しており、
少なくとも２本以上の前記単線は、その長手方向に交わる幅方向に並んでいる
ことを特徴とする浸漬ヒータ。 A coil-shaped heating element;
a first lead wire portion connected to a first end of the heating element;
a second lead wire portion connected to a second end of the heating element;
It is equipped with
the first lead wire portion is disposed outside the heating element,
the second lead wire portion has a first portion and a second portion,
the second portion is electrically connected to the first portion, passes through the inside of the heating element, and further includes a plurality of solid wires;
An immersion heater characterized in that at least two or more of the single wires are arranged in a width direction that intersects with the longitudinal direction thereof.
ことを特徴とする請求項１に記載の浸漬ヒータ。 2. The immersion heater according to claim 1, wherein at least one of the heating element and each of the solid wires is made of molybdenum or a molybdenum alloy.
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の浸漬ヒータ。 3. The immersion heater according to claim 1, wherein at least one of the first lead wire portion and the first portion includes a stranded wire made of nichrome.
前記第１リード線部は、第１パイプ部を有しており、
前記発熱体及び前記第１パイプ部は、前記第１接続部に接合されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の浸漬ヒータ。 The heat generating element further includes a first connection portion interposed between the heat generating element and the first lead wire portion,
the first lead wire portion has a first pipe portion,
4. The immersion heater according to claim 1, wherein the heating element and the first pipe portion are joined to the first connecting portion.
前記発熱体は、前記第１リング部に接合されており、
前記第１パイプ部は、前記ポール部に接合されている
ことを特徴とする請求項４に記載の浸漬ヒータ。 the first connection portion has a first ring portion and a pole portion,
the heating element is joined to the first ring portion,
5. The immersion heater according to claim 4, wherein the first pipe portion is joined to the pole portion.
各前記単線は、前記端子によって束ねられている
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の浸漬ヒータ。 the second portion has a terminal;
6. The immersion heater according to claim 1, wherein the individual wires are bundled together by the terminal.
ことを特徴とする請求項６に記載の浸漬ヒータ。 7. The immersion heater according to claim 6, wherein the terminals are crimped to bundle the individual wires.
前記発熱体及び前記端子は、前記第２接続部に接合されている
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の浸漬ヒータ。 Further, a second connection portion is provided between the heating element and the second portion,
8. The immersion heater according to claim 6, wherein the heating element and the terminal are joined to the second connecting portion.
前記発熱体は、前記第２リング部に接合されており、
前記端子は、前記板部に接合されている
ことを特徴とする請求項８に記載の浸漬ヒータ。 the second connection portion has a second ring portion and a plate portion,
the heating element is joined to the second ring portion,
9. The immersion heater according to claim 8, wherein the terminal is joined to the plate portion.
前記第２パイプ部は、前記第２部分に接合されている
ことを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の浸漬ヒータ。 the first portion includes a second pipe portion;
10. The immersion heater according to claim 1, wherein the second pipe section is joined to the second portion.
各前記単線は、前記端子によって束ねられており、
前記第２パイプ部は、前記端子に接合されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の浸漬ヒータ。 the second portion has a terminal;
Each of the single wires is bundled by the terminal,
11. The immersion heater according to claim 10, wherein the second pipe section is joined to the terminal.
前記管状部と前記発熱体との間に配置されるフィラーと、
を備えており、
前記フィラーは、粉体の高熱伝導充填材である
ことを特徴とする請求項１から請求項１１の何れかに記載の浸漬ヒータ。 Further, a tubular portion disposed outside the heating element;
a filler disposed between the tubular portion and the heating element;
It is equipped with
12. The immersion heater according to claim 1, wherein the filler is a powdered highly thermally conductive filler.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021198778A JP7730504B2 (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Immersion heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021198778A JP7730504B2 (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Immersion heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023084536A JP2023084536A (en) | 2023-06-19 |
| JP7730504B2 true JP7730504B2 (en) | 2025-08-28 |
Family
ID=86771869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021198778A Active JP7730504B2 (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Immersion heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7730504B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025115921A1 (en) * | 2023-11-29 | 2025-06-05 | 中部電力ミライズ株式会社 | Heater |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001124477A (en) | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Tounetsu Co Ltd | Tube heater for molten metal furnace |
| WO2003017726A1 (en) | 2001-08-13 | 2003-02-27 | Sanyo Netsukogyo Kabushiki Kaisha | Heater |
| JP2007134171A (en) | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Kawai Denki Seisakusho:Kk | Cartridge heater |
| US20170290622A1 (en) | 2016-04-12 | 2017-10-12 | Cook Medical Technologies Llc | Medical device |
| JP6760534B1 (en) | 2018-06-22 | 2020-09-23 | Ａｇｃ株式会社 | heater |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521276Y2 (en) * | 1988-07-13 | 1993-05-31 | ||
| JPH0896929A (en) * | 1994-09-26 | 1996-04-12 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Lead wire connection structure for planar heating element |
-
2021
- 2021-12-07 JP JP2021198778A patent/JP7730504B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001124477A (en) | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Tounetsu Co Ltd | Tube heater for molten metal furnace |
| WO2003017726A1 (en) | 2001-08-13 | 2003-02-27 | Sanyo Netsukogyo Kabushiki Kaisha | Heater |
| JP2007134171A (en) | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Kawai Denki Seisakusho:Kk | Cartridge heater |
| US20170290622A1 (en) | 2016-04-12 | 2017-10-12 | Cook Medical Technologies Llc | Medical device |
| JP6760534B1 (en) | 2018-06-22 | 2020-09-23 | Ａｇｃ株式会社 | heater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023084536A (en) | 2023-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0579444B1 (en) | Electrical heater | |
| US20160057813A1 (en) | Electric heater with connection wire | |
| JP7730504B2 (en) | Immersion heater | |
| JPS61104582A (en) | Sheathed heater | |
| TW402825B (en) | Electrical leads for a fluid heater | |
| US4523177A (en) | Small diameter radiant tube heater | |
| KR101638722B1 (en) | Glow plug | |
| MXPA06005911A (en) | Method for the attachment of an electrical lead wire on a surface element, as well as a heating element, especially for a plastic-spraying device. | |
| JP4898504B2 (en) | Fever code | |
| US4572938A (en) | Process for uniting sleeve members by brazing | |
| US11420281B2 (en) | Electric heating device | |
| US3632977A (en) | Immersion heater | |
| JP3914031B2 (en) | Micro heater | |
| JP4200045B2 (en) | Glow plug | |
| JP2011253692A (en) | Lead wire connection terminal of sheath heater | |
| JP2007134171A (en) | Cartridge heater | |
| RU2533201C2 (en) | High-reliability cartridge-type heater for liquid-metal heat carrier | |
| JP2018041631A (en) | Seeds heater | |
| CN222230890U (en) | Heating pipe, dry heater and water heater | |
| JPH08167468A (en) | Heating device | |
| JP6570201B2 (en) | Micro heater with non-heat generating part | |
| JP7045161B2 (en) | Glow plug | |
| RU126873U1 (en) | HEAVY DUTY CARTRIDGE TYPE HEATER FOR LIQUID METAL HEATER | |
| JP3935696B2 (en) | Cartridge heater | |
| TWM672999U (en) | Heating components and semiconductor processing equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20241120 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250630 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250708 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250807 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7730504 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |