電気ヒータ
【課題】 電気ヒータ内の微小な液体浸漬でも漏電検知を可能とし、漏電事故、感電事故、火災事故を防止する。
【解決手段】 電気ヒータ１は、絶縁体からなる絶縁体筐体３の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部５と、このヒータ線巻付け部５に巻かれたヒータ線７と、このヒータ線７に電源を供給する電力供給電線９と、この電力供給電線９を前記ヒータ線７に接続する接続部１１と、漏電を検出する接地線電極１３と、この接地線電極１３に接続する接地線１５とを気密的に設けると共に、前記接地線電極１３から接地線１５に流れる漏電を検知して電力供給電線９への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けている。前記接地線電極１３を、前記ヒータ線７や接続部１１などの充電露出部より低い位置に配置すると共に前記ヒータ線７や接続部１１などの充電露出部から絶縁物で絶縁した構成である。
【解決手段】 電気ヒータ１は、絶縁体からなる絶縁体筐体３の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部５と、このヒータ線巻付け部５に巻かれたヒータ線７と、このヒータ線７に電源を供給する電力供給電線９と、この電力供給電線９を前記ヒータ線７に接続する接続部１１と、漏電を検出する接地線電極１３と、この接地線電極１３に接続する接地線１５とを気密的に設けると共に、前記接地線電極１３から接地線１５に流れる漏電を検知して電力供給電線９への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けている。前記接地線電極１３を、前記ヒータ線７や接続部１１などの充電露出部より低い位置に配置すると共に前記ヒータ線７や接続部１１などの充電露出部から絶縁物で絶縁した構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気ヒータに関し、特に電気ヒータとしての例えば石英管内にヒータ線を備えた石英管ヒータ内に液体が浸入したときに電気ヒータの漏電を高感度に検知する漏電検知装置を備えた電気ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
メッキ装置およびその他の設備において薬品溶液等の液体を加熱するために、電気ヒータが多く使用されている。この電気ヒータの中には、耐薬品性および絶縁性などから石英管などの絶縁体を外部筐体に使用した石英管ヒータが多く使用されている。
【０００３】
特に、電解メッキ装置などのメッキ装置では、メッキ槽内を絶縁物で構成することは製品品質に悪影響を与える迷走電流を防止根絶するためにも重要であり、石英管等の絶縁体を外部筐体に使用する電気ヒータが多く用いられる重要な理由でもある。
【０００４】
他方、従来の石英管等の絶縁体を外部筐体に使用する電気ヒータ、所謂石英管ヒータは、金属および導電性の外部筐体を使用する電気ヒータに比べて、漏電検出目的の接地線電極の構成が非常に困難であり、高感度の漏電検出が困難であった。
【０００５】
この漏電検出は、感電事故および火災事故の防止目的であり、電気ヒータを含めた電気機器にとっては非常に重要な品質要求事項である。
【０００６】
図６を参照するに、従来の電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ１０１では、石英管筐体１０３の内部に、スパイラル状の溝部を外周に備えたセラミックからなる巻き芯１０５（あるいはボビン）と、この巻き芯１０５に巻かれたヒータ線１０７（ニクロム線）と、このヒータ線１０７に電源を供給する電力供給電線１０９と、この電力供給電線１０９を前記ヒータ線１０７に接続する接続部１１１（「導体露出部」ともいう）と、漏電を検出する接地線電極１１３と、この接地線電極１１３に接続する接地線１１５が気密的に設けられている。
【０００７】
例えば、図６では石英管筐体１０３がＬ字形状をなしており、上記の巻き芯１０５、ヒータ線１０７、接続部１１１、電力供給電線１０９、接地線電極１１３及び接地線１１５が石英管筐体１０３の内部に投入されると共に、前記電力供給電線１０９及び接地線１１５はそれぞれ絶縁被覆部で保護され、かつ延長用絶縁被覆管１１７内に挿通されて外部から保護されており、前記延長用絶縁被覆管１１７が石英管筐体１０３の上部で気密シールされている。
【０００８】
なお、上記のヒータ線１０７が例えば三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線から構成されている場合、前記巻き芯１０５の外周には図示しない３つのヒータ用溝部がスパイラル状に形成されており、三相のヒータ線１０７が前記各ヒータ用溝部に巻かれている。また、前記巻き芯１０５の両端にはフランジ部１１９が備えられている。さらに、上記の各ヒータ線１０７は図６のようにほぼ点線で図示されているが、実際には螺旋状に巻かれた露出導体線であり、このヒータ線１０７とは電力供給電線１０９が露出した導体の接続部１１１（所謂、導体露出部）で接続される構成である。なお、上記のヒータ線１０７は単相の場合もある。
【０００９】
また、上記の延長用絶縁被覆管１１７から石英管筐体１０３の内部へ挿通された接地線１１５の先端は、石英管筐体１０３のＬ字形状の上部付近までしか伸びておらず、この接地線１１５の先端に接地線電極１１３が接続されている構成である。すなわち、接地線電極１１３は石英管筐体１０３のＬ字形状の上部付近に位置している。
【００１０】
上記の石英管ヒータ１０１は、図７に示されているように、通常は薬液あるいはその他の液体を入れた槽１２１（液体容器）の中に投入して前記液体を加熱するものである。なお、メッキ装置である場合は槽１２１（液体容器）が例えば樹脂製絶縁物で構成されている。
【００１１】
このとき、図８の矢印で示されているように、石英管ヒータ１０１の石英管筐体１０３に破損あるいはピンホール等のために石英管筐体１０３の内部に導電性の液体が浸漬した場合、ヒータ線１０７から漏電が生じる。この漏電を検知するために石英管ヒータ１０１には上述した接地線電極１１３及び接地線１１５を含む漏電検知装置１２３が設けられている。
【００１２】
例えば、前記漏電検知装置１２３としては、図８の電気回路図に示されているように、三相のヒータ線１０７に電力供給している電力供給電線１０９には接地線電極１１３から接地線１１５に流れる漏電を検知するＺＣＴ１２５（零相電流検出変成器）を備えた漏電遮断器１２７が設けられている。
【００１３】
したがって、液体が石英管筐体１０３の内部に浸入して拡散もしくは充満すると、充電部が露出しているヒータ線１０７と接地線電極１１３が液体により短絡（電気的に導通する状態）し、接地線電極１１３から接地線１１５を介して漏洩電流が対地に流れることになる。この漏洩電流により発生する零相電流が上記の漏電遮断器１２７のＺＣＴ１２５（ゼロ相電流検出変成器）で検知され、この検知により同時に漏電遮断器１２７が石英管ヒータ１０１へ電力供給を停止する。
【００１４】
また、従来の電気ヒータとしては、例えば特許文献１ではセラミックヒータが示されており、２つのセラミック層の間にヒータ配線を配置し、前記セラミック層の上面に割れ検出用配線及び別のセラミック層を配設する。ここで、前記別のセラミック層が割れてヒータ配線が露出するようになると、前記割れ検出用配線が断線する。この割れ検出用配線の断線が検出回路で検出されと、前記ヒータ配線への給電を停止する構成である。
【００１５】
また、特許文献２では電気ヒータとしての液体加熱用ヒータ装置が示されており、ヒータ全体を覆う耐熱性の外側部材に対して、中間部材を介してカンタル線を卷回した耐熱性の内側部材が取り付けられており、上記カンタル線が外側部材に接触しないように両者の間隔が空けられている。また、上記外側部材内には、漏水検出用導線が配設されており、この導線のショート状態で漏水状態を検出することにより、浸食状態が把握できる構成である。
【特許文献１】特開平９−２６６０６０号公報
【特許文献２】実開平５−７５９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、従来の電気ヒータにおいては、微小な液体浸漬に対しては、漏電検知が不可能であるという問題点があった。
【００１７】
図６及び図８に示された電気ヒータとしての石英管ヒータ１０１では、ヒータ線１０７や接続部１１１の導体露出部など充電露出部では導体が露出しているので、これらの充電露出部に漏電検知用の接地線電極１１３が接近して配置されると、ヒータ線１０７や接続部１１１などの充電露出部に印加された電圧が接地線電極１１３との間で地絡事故を起こす危険が考えられた。このため、接地線電極１１３はヒータ線１０７や接続部１１１などの充電露出部から上記の地絡事故を起こさないほどに離れた位置まで後退して設置されている。
【００１８】
したがって、例えば図９及び図１０に示されているように石英管筐体１０３に生じた微小な損傷やピンホールから液体が石英管筐体１０３の内部に浸入した状態では、液体がヒータ線１０７の近傍のみに浸漬して上記の接地線電極１１３まで到達しないことになる。このために、図１０に示されているように、漏洩電流の経路が形成されないために漏電遮断器１２７が作動せず、漏電検知が行えないという問題点があった。
【００１９】
なお、石英管筐体１０３の内部に浸入してヒータ線１０７や接続部１１１の充電露出部に達した液体は前記充電露出部と同じ電位となる。そのために、図１０に示されているように漏電遮断器１２７が動作しない状態では、液体の電位が最大でヒータ線１０７に印加されている電位まで上昇する危険がある。
【００２０】
したがって、微小な液体浸漬が発生している状況においては、図１１に示されているように人間が例えばメッキ装置の槽１２１内の液体に接触した場合、漏洩電流が人体を介して流れるため、感電事故の危険がある。さらには、上記の漏洩電流が長期間にわたって高抵抗の経路を経由して流れた場合は、火災発生の危険があるという問題点があった。
【００２１】
また、特許文献１では、ヒータ配線が２つのセラミック層の間にラミネートされていると共に割れ検出用配線が前記セラミック層の上面に配設して絶縁され、割れ検出用配線の外側にさらに別のセラミック層を配設した複雑な構造であるので、製造工程が複雑となるために製造効率の低下で製造コストが高くなることや３つのセラミック層を要するので高価になるという問題点があった。
【００２２】
また、特許文献２では、２本の漏水検出用導電線の間のショート状態（短絡）を検知するシステムであるので、この導通（短絡）の測定に使用する電圧が低い場合は、カンタル線（ヒータ線１０７に該当）から外部への微小な漏洩電流を測定できないという問題点があった。そこで、カンタル線の対地電圧に相当する電圧を加えれば、微小な漏洩電流を検知することが可能であるが、この場合であっても検出機器までの間に２本の漏水検出用導電線を必要とし、また、別途に測定用の電圧発生装置も必要とするので高価になるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明の電気ヒータは、絶縁体からなる絶縁体筐体の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部と、このヒータ線巻付け部に巻かれたヒータ線と、このヒータ線に電源を供給する電力供給電線と、この電力供給電線を前記ヒータ線に接続する接続部と、漏電を検出する接地線電極と、この接地線電極に接続する接地線とを気密的に設けると共に、前記接地線電極から接地線に流れる漏電を検知して電力供給電線への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けた電気ヒータにおいて、
前記接地線電極を、前記ヒータ線や接続部などの充電露出部より低い位置に配置すると共に前記ヒータ線や接続部などの充電露出部から絶縁物で絶縁した構成であることを特徴とするものである。
【００２４】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記ヒータ線巻付け部に、前記ヒータ線や接続部などの充電露出部の水平高さよりも低くなる位置まで達する絶縁体構造物を少なくとも１箇所以上設けると共に、前記各絶縁体構造物に前記接地線電極を設けることが好ましい。
【００２５】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記接地線電極を、前記絶縁体筐体の内面の底面に配置した金属もしくは耐熱性の導電物で構成し、且つ前記接地線電極とヒータ線との間を絶縁体で絶縁していることが好ましい。
【００２６】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記絶縁体が絶縁性繊維の編組テープであることが好ましい。
【００２７】
この発明の電気ヒータは、絶縁体からなる絶縁体筐体の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部と、このヒータ線巻付け部に巻かれたヒータ線と、このヒータ線に電源を供給する電力供給電線と、この電力供給電線を前記ヒータ線に接続する接続部と、漏電を検出する接地線電極と、この接地線電極に接続する接地線とを気密的に設けると共に、前記接地線電極から接地線に流れる漏電を検知して電力供給電線への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けた電気ヒータにおいて、
前記接地線電極を、前記ヒータ線巻付け部に前記ヒータ線と絶縁した状態で巻付けた構成であることを特徴とするものである。
【００２８】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記接地線電極と前記ヒータ線を同じピッチで巻付けた構成であることが好ましい。
【００２９】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記接地線電極を、絶縁物を介して前記ヒータ線巻付け部に巻付けた構成であることが好ましい。
【００３０】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記絶縁物を複数の短尺の中空円筒体で構成し、且つ前記中空円筒体に前記接地線電極を挿通していることが好ましい。
【００３１】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記絶縁物を絶縁性繊維の編組もしくは織物で構成し、且つ前記編組もしくは織物で前記接地線電極を被覆していることが好ましい。
【００３２】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記絶縁物の材質が耐熱性を有する石英ガラス又はセラミックスであることが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明の電気ヒータによれば、接地線電極がヒータ線や接続部などの充電露出部より低い位置に配置すると共に前記ヒータ線や接続部などの充電露出部から絶縁物で絶縁されているので、簡単な構造であるために安価であると共に微小な液体浸漬に対してもヒータ線と接地線電極が短絡して漏洩電流を検知可能となり、漏電事故、感電事故、火災事故を防止できる。
【００３４】
しかも、１本の接地線とヒータ線の間では、前記ヒータ線の対地電圧で漏洩電流を測定するので、微小な漏洩電流を検知できる。また、接地線が１本だけで漏電検知可能であるので、電気ヒータ内でのスペース確保という点においても効果がある。
【００３５】
また、接地線電極がヒータ線や接続部などの充電露出部とは絶縁物で絶縁された状態で接地線と接続されているので、絶縁体筐体の外部から液体の浸入がない状態では地絡事故が発生せず、且つ液体浸入時には一線地絡事故の前に、漏電遮断器により電源を遮断することができる。
【００３６】
また、この発明の他の電気ヒータによれば、上述した電気ヒータとほぼ同様の効果を奏するが、異なる点は、接地線電極がヒータ線巻付け部にヒータ線と絶縁した状態で撚り合わされているので、液体が絶縁体筐体の内部に浸入した場合、ヒータ線と接地線電極の間で導通となるレベルまで液が溜まると、ヒータ線と接地線電極が液体により確実に短絡し、接地線を介して漏洩電流が漏電遮断器で検知されてヒータ線への電力供給を確実に停止できる。
【００３７】
この場合は、接地線電極が、従来の幾つものセラミック層の絶縁物で絶縁する構造に比べて、より簡単な構造でヒータ線と並列に配線することができるので安価となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３９】
図１（Ａ）を参照するに、第１の実施の形態に係る電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ１は、絶縁体である石英管からなる絶縁体筐体としての例えば石英管筐体３の内部に、スパイラル状の溝部を外周に備えた絶縁体としての例えばセラミックからなるヒータ線巻付け部としての例えば巻き芯５（あるいはボビン）と、この巻き芯５に巻かれた例えばニクロム線などのヒータ線７と、このヒータ線７に電源を供給する電力供給電線９と、この電力供給電線９を前記ヒータ線７に接続する接続部１１（「導体露出部」ともいう）と、漏電を検出する接地線電極１３と、この接地線電極１３に接続する接地線１５が気密的に設けられている。
【００４０】
例えば、図１（Ａ）では石英管筐体３がＬ字形状をなしており、上記の巻き芯５、ヒータ線７、接続部１１、電力供給電線９、接地線電極１３及び接地線１５が石英管筐体３の内部に投入されると共に、前記電力供給電線９及び接地線１５はそれぞれ絶縁被覆部で保護され、かつ延長用絶縁被覆管１７内に挿通されて外部から保護されており、前記延長用絶縁被覆管１７が石英管筐体３の上部で気密シールされている。
【００４１】
なお、上記のヒータ線７が例えば三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線から構成されている場合、前記巻き芯５の外周には図１（Ｂ）に示されているように３つのヒータ用溝部１９がスパイラル状に形成されており、三相のヒータ線７がそれぞれ各ヒータ用溝部１９に巻かれている。また、前記巻き芯５の両端には巻き芯５の直径より大きな径の左右フランジ部２１，２３が備えられている。さらに、上記の各ヒータ線７は図１（Ａ）のようにほぼ点線で図示されているが、実際には螺旋状に巻かれた露出導体線であり、このヒータ線７とは電力供給電線９が露出した導体の接続部１１（所謂、導体露出部）で接続される構成である。なお、上記のヒータ線７は単相の場合もある。
【００４２】
また、上記の両側の左右フランジ部２１，２３は巻き芯５と同じ材質のセラミックからなり、所謂、絶縁体構造物である。この両側の左右フランジ部２１，２３のうちの一方側の右フランジ部２３（この実施の形態では、接地線１５が配置されている側に近い右側のフランジ部）の外周には、銅テープのような接地線電極１３が全周に亘って巻き付けられている。前記接地線電極１３には、上記の延長用絶縁被覆管１７から石英管筐体３の内部へ挿通された接地線１５が接続されている。
【００４３】
なお、上記の接地線電極１３は前記ヒータ線７や接続部１１（導体露出部）などの充電露出部より低い位置に配置されていることが必要な構成要件であるので、接地線電極１３が上記の右フランジ部２３の全周に亘って巻き付けられてなくとも、上記の右フランジ部２３の下部で前記ヒータ線７や接続部１１などの充電露出部の水平高さより低い位置に部分的に取り付け固定されていても良い。あるいは、接地線電極１３が設けられる絶縁体構造物が上記の右フランジ部２３でなくとも、上記の巻き芯５に固定した絶縁体からなるスペーサ、あるいはその他の絶縁体構造物であっても良い。
【００４４】
上記の石英管ヒータ１は、通常は薬液あるいはその他の液体を入れた槽（液体容器）の中に投入して前記液体を加熱するものである。なお、メッキ装置である場合は槽（液体容器）が樹脂製絶縁物で構成されている。
【００４５】
このとき、図１（Ｃ）の矢印で示されているように、石英管ヒータ１の石英管筐体３に破損あるいはピンホール等のために石英管筐体３の内部に導電性の液体が浸漬した場合、ヒータ線７から漏電が生じる。この漏電を検知するために石英管ヒータ１には上述した接地線電極１３と接地線１５を含む漏電検知装置２５が設けられている。
【００４６】
例えば、前記漏電検知装置２５としては、図１（Ｃ）の電気回路図に示されているように、三相のヒータ線７に電力供給している電力供給電線９には接地線電極１３から接地線１５に流れる漏電を検知するＺＣＴ２７（零相電流検出変成器）を備えた漏電遮断器２９が設けられている。
【００４７】
上記構成により、石英管筐体３に破損あるいはピンホール等のために、液体が石英管筐体３の内部に浸入した場合、充電部が露出しているヒータ線７や接続部１１などの充電露出部と接地線電極１３との間で導通となるレベルまで液が溜まると、前記充電露出部と接地線電極１３が液体により短絡し、接地線電極１３から接地線１５を介して漏洩電流が対地に流れることになる。この漏洩電流により発生する零相電流が上記の漏電遮断器２９のＺＣＴ２７（零相電流検出変成器）で検知され、この検知により同時に漏電遮断器２９が石英管ヒータ１へ電力供給を停止する。
【００４８】
なお、この第１の実施の形態の場合は、石英管筐体３のＬ字形状の下辺側部分を右フランジ２３の側が下方になるように水平より傾斜角θとして例えば約５°程度傾斜するか、あるいはＬ字部分を直角より例えば５°程度、右フランジ２３の側に液が溜まりやすいように曲げると、漏電検知が早くなる。
【００４９】
以上のことから、接地線電極１３が絶縁体構造物である右フランジ部２３にヒータ線７や接続部１１などの充電露出部の水平高さよりも低くなる位置に設けられているので、簡単な構造であるために安価であると共に微小な液体浸漬に対しても漏洩電流を検知可能となり、漏電事故、感電事故、火災事故を防止できる。
【００５０】
しかも、１本の接地線１５であっても、ヒータ線７と接地線１５の間の電圧（ヒータ線７の対地電圧）で漏洩電流を測定するので、微小な漏洩電流を検知できる。また、接地線１５が１本だけで漏電検知可能であるので、石英管ヒータ１の内部でのスペース確保においても有利である。
【００５１】
また、接地線電極１３がヒータ線７や接続部１１などの充電露出部とは絶縁体構造物である右フランジ部２３で絶縁された状態で接地線１５と接続されているので、石英管筐体３の外部から液体の浸入がない状態では地絡事故が発生せず、且つ液体浸入時には一線地絡事故の前に、漏電遮断器２９の零相電流増加により電源を遮断することができる。
【００５２】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ３１について説明する。なお、前述した第１の実施の形態の石英管ヒータ１と同様の部材は同符号を付して詳しい説明は省略し、主として異なる部分のみを説明する。
【００５３】
図２を参照するに、石英管ヒータ３１は、前述した第１の実施の形態の石英管ヒータ１の巻き芯５の両側の左右フランジ部２１，２３の外周に銅テープのような接地線電極１３Ａ，１３Ｂが全周に亘って巻き付けられており、前記接地線電極１３Ａ，１３Ｂには上記の延長用絶縁被覆管１７から石英管筐体３の内部へ挿通された接地線１５が接続されている。
【００５４】
すなわち、右フランジ部２３の接地線電極１３Ｂには第１の実施の形態と同様に接地線１５が直接接続されているが、左フランジ部２１の接地線電極１３Ａには巻き芯５の中心部分を貫通している金属棒３３を利用して、この金属棒３３の図２において左端に接続すると共に前記金属棒３３の右端には前記接地線１５から分岐して接続されている。
【００５５】
なお、上記の左右フランジ部２１，２３の接地線電極１３Ａ，１３Ｂのその他の構成は前述した第１の実施の形態の右フランジ部２３の接地線電極１３と同様である。さらに、上記の左右フランジ部２１，２３のように、ヒータ線７や接続部１１などの充電露出部の水平高さよりも低くなる位置まで達する絶縁体構造物を２箇所以上設けると共に、これらの各絶縁体構造物に接地線電極１３Ａ，１３Ｂのような接地線電極を設けることができる。
【００５６】
上記構成により、巻き芯５の両側の左右フランジ部２１，２３に接地線電極１３Ａ，１３Ｂを設けたので、例えば石英管筐体３のＬ字形状の水平部分の先端側で破損あるいはピンホール等のために、液体が石英管筐体３の内部に浸入した場合、第１の実施の形態よりも早い漏電検知が可能となる。また、巻き芯５のヒータ線７が水平に配置されていない場合でも、左右フランジ部２１，２３の接地線電極１３Ａ，１３Ｂのいずれかで確実に漏電検知が可能となる。なお、その他の効果は、前述した第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００５７】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ３５について説明する。なお、前述した第１の実施の形態の石英管ヒータ１と同様の部材は同符号を付して詳しい説明は省略し、主として異なる部分のみを説明する。
【００５８】
図３（Ａ），（Ｂ）を参照するに、石英管ヒータ３５は、第１の実施の形態の石英管ヒータ１の右フランジ部２３の接地線電極１３に替えて、湾曲した平板状の金属もしくは耐熱性の導電物からなる接地線電極３７が、第１の実施の形態の石英管ヒータ１と同様の石英管筐体３の内面の底面に配置されている。さらに、前記接地線電極３７とヒータ線７との間が絶縁体としての例えばガラス繊維等の絶縁性繊維の編組テープ３９で絶縁されている。なお、絶縁性繊維の編組テープ３９はガラス繊維に限らず、他の材質の繊維でも良い。編組テープ３９にした理由は、単純に水が浸入した場合に、編組テープ３９の隙間に水が伝わり、早く漏電検出できるためである。
【００５９】
また、上記の接地線電極３７には、前述した延長用絶縁被覆管１７から石英管筐体３の内部へ挿通された接地線１５が接続されている。なお、前記湾曲した平板状の接地線電極３７は、石英管筐体３の底面のほぼ全長に亘って設けられていることが望ましい。
【００６０】
上記構成により、接地線電極３７が石英管筐体３の内面の底面に配置されているので、液体が石英管筐体３の内部に浸入した場合、より早い漏電検知が可能となる。また、前記接地線電極３７が石英管筐体３の底面のほぼ全長に亘って設けられていれば、巻き芯５のヒータ線７が水平に配置されていない場合でも、確実に漏電検知が可能となる。なお、その他の効果は、前述した第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００６１】
次に、この発明の第４の実施の形態に係る電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ４１について説明する。なお、前述した第１の実施の形態の石英管ヒータ１と同様の部材は同符号を付して詳しい説明は省略し、主として異なる部分のみを説明する。
【００６２】
図４を参照するに、石英管ヒータ４１は、第１の実施の形態の石英管ヒータ１の右フランジ部２３の接地線電極１３に替えて、接地線電極としての例えば接地線電極用電線４３が、ヒータ線巻付け部としての例えば巻き芯５に前記ヒータ線７としての例えば三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線と絶縁した状態で撚り合わされている。
【００６３】
この場合は、巻き芯５の外周には図１（Ｂ）に示されているような４つのヒータ用溝部１９がスパイラル状に形成されており、三相のヒータ線７と接地線電極用電線４３が絶縁体である巻き芯５の各ヒータ用溝部１９に巻かれているので、三相のヒータ線７と接地線電極用電線４３は互いに絶縁された状態である。
【００６４】
また、上記の接地線電極用電線４３には、前述した延長用絶縁被覆管１７から石英管筐体３の内部へ挿通された接地線１５が接続されている。
【００６５】
上記構成により、接地線電極としての例えば接地線電極用電線４３が巻き芯５にヒータ線７の三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線と絶縁した状態で巻かれているので、液体が石英管筐体３の内部に浸入した場合、充電部が露出しているヒータ線７と接地線電極用電線４３の間で導通となるレベルまで液が溜まると、ヒータ線７と接地線電極用電線４３が液体により確実に短絡し、前記接地線電極用電線４３から接地線１５を介して漏洩電流が対地に流れて漏電遮断器２９のＺＣＴ２７（零相電流検出変成器）で検知され、漏電遮断器２９で石英管ヒータ１へ電力供給を確実に停止できる。
【００６６】
この場合は、接地線電極用電線４３が、従来の特許文献１のように幾つものセラミック層の絶縁物で絶縁する構造に比べて、より簡単な構造でヒータ線７と並列に配線することができるので安価となる。なお、その他の効果は、前述した第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００６７】
なお、上記の接地線電極用電線４３とヒータ線７の三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線が巻き芯５に同じピッチで巻かれていることは、この巻かれた接地線電極用電線４３とヒータ線７のどの箇所に液体が浸入してもヒータ線７と接地線電極用電線４３で短絡して漏電検知できるという点で望ましいが、必ずしも同じピッチで巻かれていなくても良い。
【００６８】
また、上記の第４の実施の形態の石英管ヒータ４１に対する他の実施の形態としては、図５に示されているように、前記接地線電極用電線４３が絶縁物としての例えば複数の短尺の中空円筒体４５に挿通された状態で前記巻き芯５に巻かれることもできる。中空円筒体４５を短尺にすることにより、中空円筒体４５で絶縁された接地線電極用電線４３を曲げることが可能となり、巻き芯５に巻付けることができる。この場合は、接地線電極用電線４３が複数の短尺の中空円筒体４５によりヒータ線７の三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線と確実に絶縁されるという点で望ましい。
【００６９】
また、上記の絶縁物は、複数の短尺の中空円筒体４５に替えて、図示しない絶縁性繊維の編組もしくは織物で構成することができる。すなわち、前記接地線電極用電線４３が絶縁性繊維の編組もしくは織物で被覆された状態で前記巻き芯５に巻かれる。この場合も上述した複数の短尺の中空円筒体４５と同様に、接地線電極用電線４３が絶縁性繊維の編組もしくは織物によりヒータ線７の三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線と確実に絶縁されるという点で望ましい。また、接地線電極用電線４３を絶縁性繊維の編組もしくは織物で被覆した状態にすることは、単純に水が浸入した場合に、編組もしくは織物の隙間から水が伝わって、早く漏電検出できるためである。
【００７０】
なお、上記の絶縁物としての中空円筒体４５や絶縁性繊維の材質は、耐熱性を有する石英ガラス又はセラミックスであれば、絶縁性に加えて耐熱性が備えられるという点で望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施の形態の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図で、（Ｂ）は巻き芯の部分的な斜視図で、（Ｃ）は電気ヒータの概略的な電気回路図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図である。
【図３】（Ａ）はこの発明の第３の実施の形態の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図で、（Ｂ）は石英管筐体の底面付近の要部断面図である。
【図４】この発明の第４の実施の形態の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図である。
【図５】ヒータ線及び接地線電極用電線が巻かれた巻き芯の部分的な斜視図である。
【図６】従来の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図である。
【図７】電気ヒータを槽内の液体中に投入している状態の概略的な説明図である。
【図８】従来の電気ヒータの概略的な電気回路図である。
【図９】従来の電気ヒータの内部に微小な液体浸漬が生じたときの状態を示す概略的な斜視図である。
【図１０】図９のときの概略的な電気回路図である。
【図１１】感電事故の危険性を示す概略的な説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 石英管ヒータ（第１の実施の形態の電気ヒータ）
３ 石英管筐体（絶縁体筐体）
５ 巻き芯（ヒータ線巻付け部）
７ ヒータ線
９ 電力供給電線
１１ 接続部（導体露出部）
１３ 接地線電極
１５ 接地線
１７ 延長用絶縁被覆管
１９ ヒータ用溝部
２１ 左フランジ部
２３ 右フランジ部
２５ 漏電検知装置
２７ ＺＣＴ（零相電流検出変成器）
２９ 漏電遮断器
３１ 石英管ヒータ（第２の実施の形態の電気ヒータ）
３３ 金属棒
３５ 石英管ヒータ（第３の実施の形態の電気ヒータ）
３７ 接地線電極
３９ 編組テープ
４１ 石英管ヒータ（第４の実施の形態の電気ヒータ）
４３ 接地線電極用電線（接地線電極）
４５ 中空円筒体
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気ヒータに関し、特に電気ヒータとしての例えば石英管内にヒータ線を備えた石英管ヒータ内に液体が浸入したときに電気ヒータの漏電を高感度に検知する漏電検知装置を備えた電気ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
メッキ装置およびその他の設備において薬品溶液等の液体を加熱するために、電気ヒータが多く使用されている。この電気ヒータの中には、耐薬品性および絶縁性などから石英管などの絶縁体を外部筐体に使用した石英管ヒータが多く使用されている。
【０００３】
特に、電解メッキ装置などのメッキ装置では、メッキ槽内を絶縁物で構成することは製品品質に悪影響を与える迷走電流を防止根絶するためにも重要であり、石英管等の絶縁体を外部筐体に使用する電気ヒータが多く用いられる重要な理由でもある。
【０００４】
他方、従来の石英管等の絶縁体を外部筐体に使用する電気ヒータ、所謂石英管ヒータは、金属および導電性の外部筐体を使用する電気ヒータに比べて、漏電検出目的の接地線電極の構成が非常に困難であり、高感度の漏電検出が困難であった。
【０００５】
この漏電検出は、感電事故および火災事故の防止目的であり、電気ヒータを含めた電気機器にとっては非常に重要な品質要求事項である。
【０００６】
図６を参照するに、従来の電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ１０１では、石英管筐体１０３の内部に、スパイラル状の溝部を外周に備えたセラミックからなる巻き芯１０５（あるいはボビン）と、この巻き芯１０５に巻かれたヒータ線１０７（ニクロム線）と、このヒータ線１０７に電源を供給する電力供給電線１０９と、この電力供給電線１０９を前記ヒータ線１０７に接続する接続部１１１（「導体露出部」ともいう）と、漏電を検出する接地線電極１１３と、この接地線電極１１３に接続する接地線１１５が気密的に設けられている。
【０００７】
例えば、図６では石英管筐体１０３がＬ字形状をなしており、上記の巻き芯１０５、ヒータ線１０７、接続部１１１、電力供給電線１０９、接地線電極１１３及び接地線１１５が石英管筐体１０３の内部に投入されると共に、前記電力供給電線１０９及び接地線１１５はそれぞれ絶縁被覆部で保護され、かつ延長用絶縁被覆管１１７内に挿通されて外部から保護されており、前記延長用絶縁被覆管１１７が石英管筐体１０３の上部で気密シールされている。
【０００８】
なお、上記のヒータ線１０７が例えば三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線から構成されている場合、前記巻き芯１０５の外周には図示しない３つのヒータ用溝部がスパイラル状に形成されており、三相のヒータ線１０７が前記各ヒータ用溝部に巻かれている。また、前記巻き芯１０５の両端にはフランジ部１１９が備えられている。さらに、上記の各ヒータ線１０７は図６のようにほぼ点線で図示されているが、実際には螺旋状に巻かれた露出導体線であり、このヒータ線１０７とは電力供給電線１０９が露出した導体の接続部１１１（所謂、導体露出部）で接続される構成である。なお、上記のヒータ線１０７は単相の場合もある。
【０００９】
また、上記の延長用絶縁被覆管１１７から石英管筐体１０３の内部へ挿通された接地線１１５の先端は、石英管筐体１０３のＬ字形状の上部付近までしか伸びておらず、この接地線１１５の先端に接地線電極１１３が接続されている構成である。すなわち、接地線電極１１３は石英管筐体１０３のＬ字形状の上部付近に位置している。
【００１０】
上記の石英管ヒータ１０１は、図７に示されているように、通常は薬液あるいはその他の液体を入れた槽１２１（液体容器）の中に投入して前記液体を加熱するものである。なお、メッキ装置である場合は槽１２１（液体容器）が例えば樹脂製絶縁物で構成されている。
【００１１】
このとき、図８の矢印で示されているように、石英管ヒータ１０１の石英管筐体１０３に破損あるいはピンホール等のために石英管筐体１０３の内部に導電性の液体が浸漬した場合、ヒータ線１０７から漏電が生じる。この漏電を検知するために石英管ヒータ１０１には上述した接地線電極１１３及び接地線１１５を含む漏電検知装置１２３が設けられている。
【００１２】
例えば、前記漏電検知装置１２３としては、図８の電気回路図に示されているように、三相のヒータ線１０７に電力供給している電力供給電線１０９には接地線電極１１３から接地線１１５に流れる漏電を検知するＺＣＴ１２５（零相電流検出変成器）を備えた漏電遮断器１２７が設けられている。
【００１３】
したがって、液体が石英管筐体１０３の内部に浸入して拡散もしくは充満すると、充電部が露出しているヒータ線１０７と接地線電極１１３が液体により短絡（電気的に導通する状態）し、接地線電極１１３から接地線１１５を介して漏洩電流が対地に流れることになる。この漏洩電流により発生する零相電流が上記の漏電遮断器１２７のＺＣＴ１２５（ゼロ相電流検出変成器）で検知され、この検知により同時に漏電遮断器１２７が石英管ヒータ１０１へ電力供給を停止する。
【００１４】
また、従来の電気ヒータとしては、例えば特許文献１ではセラミックヒータが示されており、２つのセラミック層の間にヒータ配線を配置し、前記セラミック層の上面に割れ検出用配線及び別のセラミック層を配設する。ここで、前記別のセラミック層が割れてヒータ配線が露出するようになると、前記割れ検出用配線が断線する。この割れ検出用配線の断線が検出回路で検出されと、前記ヒータ配線への給電を停止する構成である。
【００１５】
また、特許文献２では電気ヒータとしての液体加熱用ヒータ装置が示されており、ヒータ全体を覆う耐熱性の外側部材に対して、中間部材を介してカンタル線を卷回した耐熱性の内側部材が取り付けられており、上記カンタル線が外側部材に接触しないように両者の間隔が空けられている。また、上記外側部材内には、漏水検出用導線が配設されており、この導線のショート状態で漏水状態を検出することにより、浸食状態が把握できる構成である。
【特許文献１】特開平９−２６６０６０号公報
【特許文献２】実開平５−７５９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、従来の電気ヒータにおいては、微小な液体浸漬に対しては、漏電検知が不可能であるという問題点があった。
【００１７】
図６及び図８に示された電気ヒータとしての石英管ヒータ１０１では、ヒータ線１０７や接続部１１１の導体露出部など充電露出部では導体が露出しているので、これらの充電露出部に漏電検知用の接地線電極１１３が接近して配置されると、ヒータ線１０７や接続部１１１などの充電露出部に印加された電圧が接地線電極１１３との間で地絡事故を起こす危険が考えられた。このため、接地線電極１１３はヒータ線１０７や接続部１１１などの充電露出部から上記の地絡事故を起こさないほどに離れた位置まで後退して設置されている。
【００１８】
したがって、例えば図９及び図１０に示されているように石英管筐体１０３に生じた微小な損傷やピンホールから液体が石英管筐体１０３の内部に浸入した状態では、液体がヒータ線１０７の近傍のみに浸漬して上記の接地線電極１１３まで到達しないことになる。このために、図１０に示されているように、漏洩電流の経路が形成されないために漏電遮断器１２７が作動せず、漏電検知が行えないという問題点があった。
【００１９】
なお、石英管筐体１０３の内部に浸入してヒータ線１０７や接続部１１１の充電露出部に達した液体は前記充電露出部と同じ電位となる。そのために、図１０に示されているように漏電遮断器１２７が動作しない状態では、液体の電位が最大でヒータ線１０７に印加されている電位まで上昇する危険がある。
【００２０】
したがって、微小な液体浸漬が発生している状況においては、図１１に示されているように人間が例えばメッキ装置の槽１２１内の液体に接触した場合、漏洩電流が人体を介して流れるため、感電事故の危険がある。さらには、上記の漏洩電流が長期間にわたって高抵抗の経路を経由して流れた場合は、火災発生の危険があるという問題点があった。
【００２１】
また、特許文献１では、ヒータ配線が２つのセラミック層の間にラミネートされていると共に割れ検出用配線が前記セラミック層の上面に配設して絶縁され、割れ検出用配線の外側にさらに別のセラミック層を配設した複雑な構造であるので、製造工程が複雑となるために製造効率の低下で製造コストが高くなることや３つのセラミック層を要するので高価になるという問題点があった。
【００２２】
また、特許文献２では、２本の漏水検出用導電線の間のショート状態（短絡）を検知するシステムであるので、この導通（短絡）の測定に使用する電圧が低い場合は、カンタル線（ヒータ線１０７に該当）から外部への微小な漏洩電流を測定できないという問題点があった。そこで、カンタル線の対地電圧に相当する電圧を加えれば、微小な漏洩電流を検知することが可能であるが、この場合であっても検出機器までの間に２本の漏水検出用導電線を必要とし、また、別途に測定用の電圧発生装置も必要とするので高価になるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明の電気ヒータは、絶縁体からなる絶縁体筐体の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部と、このヒータ線巻付け部に巻かれたヒータ線と、このヒータ線に電源を供給する電力供給電線と、この電力供給電線を前記ヒータ線に接続する接続部と、漏電を検出する接地線電極と、この接地線電極に接続する接地線とを気密的に設けると共に、前記接地線電極から接地線に流れる漏電を検知して電力供給電線への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けた電気ヒータにおいて、
前記接地線電極を、前記ヒータ線や接続部などの充電露出部より低い位置に配置すると共に前記ヒータ線や接続部などの充電露出部から絶縁物で絶縁した構成であることを特徴とするものである。
【００２４】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記ヒータ線巻付け部に、前記ヒータ線や接続部などの充電露出部の水平高さよりも低くなる位置まで達する絶縁体構造物を少なくとも１箇所以上設けると共に、前記各絶縁体構造物に前記接地線電極を設けることが好ましい。
【００２５】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記接地線電極を、前記絶縁体筐体の内面の底面に配置した金属もしくは耐熱性の導電物で構成し、且つ前記接地線電極とヒータ線との間を絶縁体で絶縁していることが好ましい。
【００２６】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記絶縁体が絶縁性繊維の編組テープであることが好ましい。
【００２７】
この発明の電気ヒータは、絶縁体からなる絶縁体筐体の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部と、このヒータ線巻付け部に巻かれたヒータ線と、このヒータ線に電源を供給する電力供給電線と、この電力供給電線を前記ヒータ線に接続する接続部と、漏電を検出する接地線電極と、この接地線電極に接続する接地線とを気密的に設けると共に、前記接地線電極から接地線に流れる漏電を検知して電力供給電線への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けた電気ヒータにおいて、
前記接地線電極を、前記ヒータ線巻付け部に前記ヒータ線と絶縁した状態で巻付けた構成であることを特徴とするものである。
【００２８】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記接地線電極と前記ヒータ線を同じピッチで巻付けた構成であることが好ましい。
【００２９】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記接地線電極を、絶縁物を介して前記ヒータ線巻付け部に巻付けた構成であることが好ましい。
【００３０】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記絶縁物を複数の短尺の中空円筒体で構成し、且つ前記中空円筒体に前記接地線電極を挿通していることが好ましい。
【００３１】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記絶縁物を絶縁性繊維の編組もしくは織物で構成し、且つ前記編組もしくは織物で前記接地線電極を被覆していることが好ましい。
【００３２】
また、この発明の電気ヒータは、前記電気ヒータにおいて、前記絶縁物の材質が耐熱性を有する石英ガラス又はセラミックスであることが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明の電気ヒータによれば、接地線電極がヒータ線や接続部などの充電露出部より低い位置に配置すると共に前記ヒータ線や接続部などの充電露出部から絶縁物で絶縁されているので、簡単な構造であるために安価であると共に微小な液体浸漬に対してもヒータ線と接地線電極が短絡して漏洩電流を検知可能となり、漏電事故、感電事故、火災事故を防止できる。
【００３４】
しかも、１本の接地線とヒータ線の間では、前記ヒータ線の対地電圧で漏洩電流を測定するので、微小な漏洩電流を検知できる。また、接地線が１本だけで漏電検知可能であるので、電気ヒータ内でのスペース確保という点においても効果がある。
【００３５】
また、接地線電極がヒータ線や接続部などの充電露出部とは絶縁物で絶縁された状態で接地線と接続されているので、絶縁体筐体の外部から液体の浸入がない状態では地絡事故が発生せず、且つ液体浸入時には一線地絡事故の前に、漏電遮断器により電源を遮断することができる。
【００３６】
また、この発明の他の電気ヒータによれば、上述した電気ヒータとほぼ同様の効果を奏するが、異なる点は、接地線電極がヒータ線巻付け部にヒータ線と絶縁した状態で撚り合わされているので、液体が絶縁体筐体の内部に浸入した場合、ヒータ線と接地線電極の間で導通となるレベルまで液が溜まると、ヒータ線と接地線電極が液体により確実に短絡し、接地線を介して漏洩電流が漏電遮断器で検知されてヒータ線への電力供給を確実に停止できる。
【００３７】
この場合は、接地線電極が、従来の幾つものセラミック層の絶縁物で絶縁する構造に比べて、より簡単な構造でヒータ線と並列に配線することができるので安価となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３９】
図１（Ａ）を参照するに、第１の実施の形態に係る電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ１は、絶縁体である石英管からなる絶縁体筐体としての例えば石英管筐体３の内部に、スパイラル状の溝部を外周に備えた絶縁体としての例えばセラミックからなるヒータ線巻付け部としての例えば巻き芯５（あるいはボビン）と、この巻き芯５に巻かれた例えばニクロム線などのヒータ線７と、このヒータ線７に電源を供給する電力供給電線９と、この電力供給電線９を前記ヒータ線７に接続する接続部１１（「導体露出部」ともいう）と、漏電を検出する接地線電極１３と、この接地線電極１３に接続する接地線１５が気密的に設けられている。
【００４０】
例えば、図１（Ａ）では石英管筐体３がＬ字形状をなしており、上記の巻き芯５、ヒータ線７、接続部１１、電力供給電線９、接地線電極１３及び接地線１５が石英管筐体３の内部に投入されると共に、前記電力供給電線９及び接地線１５はそれぞれ絶縁被覆部で保護され、かつ延長用絶縁被覆管１７内に挿通されて外部から保護されており、前記延長用絶縁被覆管１７が石英管筐体３の上部で気密シールされている。
【００４１】
なお、上記のヒータ線７が例えば三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線から構成されている場合、前記巻き芯５の外周には図１（Ｂ）に示されているように３つのヒータ用溝部１９がスパイラル状に形成されており、三相のヒータ線７がそれぞれ各ヒータ用溝部１９に巻かれている。また、前記巻き芯５の両端には巻き芯５の直径より大きな径の左右フランジ部２１，２３が備えられている。さらに、上記の各ヒータ線７は図１（Ａ）のようにほぼ点線で図示されているが、実際には螺旋状に巻かれた露出導体線であり、このヒータ線７とは電力供給電線９が露出した導体の接続部１１（所謂、導体露出部）で接続される構成である。なお、上記のヒータ線７は単相の場合もある。
【００４２】
また、上記の両側の左右フランジ部２１，２３は巻き芯５と同じ材質のセラミックからなり、所謂、絶縁体構造物である。この両側の左右フランジ部２１，２３のうちの一方側の右フランジ部２３（この実施の形態では、接地線１５が配置されている側に近い右側のフランジ部）の外周には、銅テープのような接地線電極１３が全周に亘って巻き付けられている。前記接地線電極１３には、上記の延長用絶縁被覆管１７から石英管筐体３の内部へ挿通された接地線１５が接続されている。
【００４３】
なお、上記の接地線電極１３は前記ヒータ線７や接続部１１（導体露出部）などの充電露出部より低い位置に配置されていることが必要な構成要件であるので、接地線電極１３が上記の右フランジ部２３の全周に亘って巻き付けられてなくとも、上記の右フランジ部２３の下部で前記ヒータ線７や接続部１１などの充電露出部の水平高さより低い位置に部分的に取り付け固定されていても良い。あるいは、接地線電極１３が設けられる絶縁体構造物が上記の右フランジ部２３でなくとも、上記の巻き芯５に固定した絶縁体からなるスペーサ、あるいはその他の絶縁体構造物であっても良い。
【００４４】
上記の石英管ヒータ１は、通常は薬液あるいはその他の液体を入れた槽（液体容器）の中に投入して前記液体を加熱するものである。なお、メッキ装置である場合は槽（液体容器）が樹脂製絶縁物で構成されている。
【００４５】
このとき、図１（Ｃ）の矢印で示されているように、石英管ヒータ１の石英管筐体３に破損あるいはピンホール等のために石英管筐体３の内部に導電性の液体が浸漬した場合、ヒータ線７から漏電が生じる。この漏電を検知するために石英管ヒータ１には上述した接地線電極１３と接地線１５を含む漏電検知装置２５が設けられている。
【００４６】
例えば、前記漏電検知装置２５としては、図１（Ｃ）の電気回路図に示されているように、三相のヒータ線７に電力供給している電力供給電線９には接地線電極１３から接地線１５に流れる漏電を検知するＺＣＴ２７（零相電流検出変成器）を備えた漏電遮断器２９が設けられている。
【００４７】
上記構成により、石英管筐体３に破損あるいはピンホール等のために、液体が石英管筐体３の内部に浸入した場合、充電部が露出しているヒータ線７や接続部１１などの充電露出部と接地線電極１３との間で導通となるレベルまで液が溜まると、前記充電露出部と接地線電極１３が液体により短絡し、接地線電極１３から接地線１５を介して漏洩電流が対地に流れることになる。この漏洩電流により発生する零相電流が上記の漏電遮断器２９のＺＣＴ２７（零相電流検出変成器）で検知され、この検知により同時に漏電遮断器２９が石英管ヒータ１へ電力供給を停止する。
【００４８】
なお、この第１の実施の形態の場合は、石英管筐体３のＬ字形状の下辺側部分を右フランジ２３の側が下方になるように水平より傾斜角θとして例えば約５°程度傾斜するか、あるいはＬ字部分を直角より例えば５°程度、右フランジ２３の側に液が溜まりやすいように曲げると、漏電検知が早くなる。
【００４９】
以上のことから、接地線電極１３が絶縁体構造物である右フランジ部２３にヒータ線７や接続部１１などの充電露出部の水平高さよりも低くなる位置に設けられているので、簡単な構造であるために安価であると共に微小な液体浸漬に対しても漏洩電流を検知可能となり、漏電事故、感電事故、火災事故を防止できる。
【００５０】
しかも、１本の接地線１５であっても、ヒータ線７と接地線１５の間の電圧（ヒータ線７の対地電圧）で漏洩電流を測定するので、微小な漏洩電流を検知できる。また、接地線１５が１本だけで漏電検知可能であるので、石英管ヒータ１の内部でのスペース確保においても有利である。
【００５１】
また、接地線電極１３がヒータ線７や接続部１１などの充電露出部とは絶縁体構造物である右フランジ部２３で絶縁された状態で接地線１５と接続されているので、石英管筐体３の外部から液体の浸入がない状態では地絡事故が発生せず、且つ液体浸入時には一線地絡事故の前に、漏電遮断器２９の零相電流増加により電源を遮断することができる。
【００５２】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ３１について説明する。なお、前述した第１の実施の形態の石英管ヒータ１と同様の部材は同符号を付して詳しい説明は省略し、主として異なる部分のみを説明する。
【００５３】
図２を参照するに、石英管ヒータ３１は、前述した第１の実施の形態の石英管ヒータ１の巻き芯５の両側の左右フランジ部２１，２３の外周に銅テープのような接地線電極１３Ａ，１３Ｂが全周に亘って巻き付けられており、前記接地線電極１３Ａ，１３Ｂには上記の延長用絶縁被覆管１７から石英管筐体３の内部へ挿通された接地線１５が接続されている。
【００５４】
すなわち、右フランジ部２３の接地線電極１３Ｂには第１の実施の形態と同様に接地線１５が直接接続されているが、左フランジ部２１の接地線電極１３Ａには巻き芯５の中心部分を貫通している金属棒３３を利用して、この金属棒３３の図２において左端に接続すると共に前記金属棒３３の右端には前記接地線１５から分岐して接続されている。
【００５５】
なお、上記の左右フランジ部２１，２３の接地線電極１３Ａ，１３Ｂのその他の構成は前述した第１の実施の形態の右フランジ部２３の接地線電極１３と同様である。さらに、上記の左右フランジ部２１，２３のように、ヒータ線７や接続部１１などの充電露出部の水平高さよりも低くなる位置まで達する絶縁体構造物を２箇所以上設けると共に、これらの各絶縁体構造物に接地線電極１３Ａ，１３Ｂのような接地線電極を設けることができる。
【００５６】
上記構成により、巻き芯５の両側の左右フランジ部２１，２３に接地線電極１３Ａ，１３Ｂを設けたので、例えば石英管筐体３のＬ字形状の水平部分の先端側で破損あるいはピンホール等のために、液体が石英管筐体３の内部に浸入した場合、第１の実施の形態よりも早い漏電検知が可能となる。また、巻き芯５のヒータ線７が水平に配置されていない場合でも、左右フランジ部２１，２３の接地線電極１３Ａ，１３Ｂのいずれかで確実に漏電検知が可能となる。なお、その他の効果は、前述した第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００５７】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ３５について説明する。なお、前述した第１の実施の形態の石英管ヒータ１と同様の部材は同符号を付して詳しい説明は省略し、主として異なる部分のみを説明する。
【００５８】
図３（Ａ），（Ｂ）を参照するに、石英管ヒータ３５は、第１の実施の形態の石英管ヒータ１の右フランジ部２３の接地線電極１３に替えて、湾曲した平板状の金属もしくは耐熱性の導電物からなる接地線電極３７が、第１の実施の形態の石英管ヒータ１と同様の石英管筐体３の内面の底面に配置されている。さらに、前記接地線電極３７とヒータ線７との間が絶縁体としての例えばガラス繊維等の絶縁性繊維の編組テープ３９で絶縁されている。なお、絶縁性繊維の編組テープ３９はガラス繊維に限らず、他の材質の繊維でも良い。編組テープ３９にした理由は、単純に水が浸入した場合に、編組テープ３９の隙間に水が伝わり、早く漏電検出できるためである。
【００５９】
また、上記の接地線電極３７には、前述した延長用絶縁被覆管１７から石英管筐体３の内部へ挿通された接地線１５が接続されている。なお、前記湾曲した平板状の接地線電極３７は、石英管筐体３の底面のほぼ全長に亘って設けられていることが望ましい。
【００６０】
上記構成により、接地線電極３７が石英管筐体３の内面の底面に配置されているので、液体が石英管筐体３の内部に浸入した場合、より早い漏電検知が可能となる。また、前記接地線電極３７が石英管筐体３の底面のほぼ全長に亘って設けられていれば、巻き芯５のヒータ線７が水平に配置されていない場合でも、確実に漏電検知が可能となる。なお、その他の効果は、前述した第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００６１】
次に、この発明の第４の実施の形態に係る電気ヒータとしての例えば石英管ヒータ４１について説明する。なお、前述した第１の実施の形態の石英管ヒータ１と同様の部材は同符号を付して詳しい説明は省略し、主として異なる部分のみを説明する。
【００６２】
図４を参照するに、石英管ヒータ４１は、第１の実施の形態の石英管ヒータ１の右フランジ部２３の接地線電極１３に替えて、接地線電極としての例えば接地線電極用電線４３が、ヒータ線巻付け部としての例えば巻き芯５に前記ヒータ線７としての例えば三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線と絶縁した状態で撚り合わされている。
【００６３】
この場合は、巻き芯５の外周には図１（Ｂ）に示されているような４つのヒータ用溝部１９がスパイラル状に形成されており、三相のヒータ線７と接地線電極用電線４３が絶縁体である巻き芯５の各ヒータ用溝部１９に巻かれているので、三相のヒータ線７と接地線電極用電線４３は互いに絶縁された状態である。
【００６４】
また、上記の接地線電極用電線４３には、前述した延長用絶縁被覆管１７から石英管筐体３の内部へ挿通された接地線１５が接続されている。
【００６５】
上記構成により、接地線電極としての例えば接地線電極用電線４３が巻き芯５にヒータ線７の三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線と絶縁した状態で巻かれているので、液体が石英管筐体３の内部に浸入した場合、充電部が露出しているヒータ線７と接地線電極用電線４３の間で導通となるレベルまで液が溜まると、ヒータ線７と接地線電極用電線４３が液体により確実に短絡し、前記接地線電極用電線４３から接地線１５を介して漏洩電流が対地に流れて漏電遮断器２９のＺＣＴ２７（零相電流検出変成器）で検知され、漏電遮断器２９で石英管ヒータ１へ電力供給を確実に停止できる。
【００６６】
この場合は、接地線電極用電線４３が、従来の特許文献１のように幾つものセラミック層の絶縁物で絶縁する構造に比べて、より簡単な構造でヒータ線７と並列に配線することができるので安価となる。なお、その他の効果は、前述した第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００６７】
なお、上記の接地線電極用電線４３とヒータ線７の三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線が巻き芯５に同じピッチで巻かれていることは、この巻かれた接地線電極用電線４３とヒータ線７のどの箇所に液体が浸入してもヒータ線７と接地線電極用電線４３で短絡して漏電検知できるという点で望ましいが、必ずしも同じピッチで巻かれていなくても良い。
【００６８】
また、上記の第４の実施の形態の石英管ヒータ４１に対する他の実施の形態としては、図５に示されているように、前記接地線電極用電線４３が絶縁物としての例えば複数の短尺の中空円筒体４５に挿通された状態で前記巻き芯５に巻かれることもできる。中空円筒体４５を短尺にすることにより、中空円筒体４５で絶縁された接地線電極用電線４３を曲げることが可能となり、巻き芯５に巻付けることができる。この場合は、接地線電極用電線４３が複数の短尺の中空円筒体４５によりヒータ線７の三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線と確実に絶縁されるという点で望ましい。
【００６９】
また、上記の絶縁物は、複数の短尺の中空円筒体４５に替えて、図示しない絶縁性繊維の編組もしくは織物で構成することができる。すなわち、前記接地線電極用電線４３が絶縁性繊維の編組もしくは織物で被覆された状態で前記巻き芯５に巻かれる。この場合も上述した複数の短尺の中空円筒体４５と同様に、接地線電極用電線４３が絶縁性繊維の編組もしくは織物によりヒータ線７の三相のＵ，Ｖ，Ｗの各線と確実に絶縁されるという点で望ましい。また、接地線電極用電線４３を絶縁性繊維の編組もしくは織物で被覆した状態にすることは、単純に水が浸入した場合に、編組もしくは織物の隙間から水が伝わって、早く漏電検出できるためである。
【００７０】
なお、上記の絶縁物としての中空円筒体４５や絶縁性繊維の材質は、耐熱性を有する石英ガラス又はセラミックスであれば、絶縁性に加えて耐熱性が備えられるという点で望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施の形態の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図で、（Ｂ）は巻き芯の部分的な斜視図で、（Ｃ）は電気ヒータの概略的な電気回路図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図である。
【図３】（Ａ）はこの発明の第３の実施の形態の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図で、（Ｂ）は石英管筐体の底面付近の要部断面図である。
【図４】この発明の第４の実施の形態の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図である。
【図５】ヒータ線及び接地線電極用電線が巻かれた巻き芯の部分的な斜視図である。
【図６】従来の電気ヒータの内部を示す概略的な斜視図である。
【図７】電気ヒータを槽内の液体中に投入している状態の概略的な説明図である。
【図８】従来の電気ヒータの概略的な電気回路図である。
【図９】従来の電気ヒータの内部に微小な液体浸漬が生じたときの状態を示す概略的な斜視図である。
【図１０】図９のときの概略的な電気回路図である。
【図１１】感電事故の危険性を示す概略的な説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 石英管ヒータ（第１の実施の形態の電気ヒータ）
３ 石英管筐体（絶縁体筐体）
５ 巻き芯（ヒータ線巻付け部）
７ ヒータ線
９ 電力供給電線
１１ 接続部（導体露出部）
１３ 接地線電極
１５ 接地線
１７ 延長用絶縁被覆管
１９ ヒータ用溝部
２１ 左フランジ部
２３ 右フランジ部
２５ 漏電検知装置
２７ ＺＣＴ（零相電流検出変成器）
２９ 漏電遮断器
３１ 石英管ヒータ（第２の実施の形態の電気ヒータ）
３３ 金属棒
３５ 石英管ヒータ（第３の実施の形態の電気ヒータ）
３７ 接地線電極
３９ 編組テープ
４１ 石英管ヒータ（第４の実施の形態の電気ヒータ）
４３ 接地線電極用電線（接地線電極）
４５ 中空円筒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体からなる絶縁体筐体の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部と、このヒータ線巻付け部に巻かれたヒータ線と、このヒータ線に電源を供給する電力供給電線と、この電力供給電線を前記ヒータ線に接続する接続部と、漏電を検出する接地線電極と、この接地線電極に接続する接地線とを気密的に設けると共に、前記接地線電極から接地線に流れる漏電を検知して電力供給電線への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けた電気ヒータにおいて、
前記接地線電極を、前記ヒータ線や接続部などの充電露出部より低い位置に配置すると共に前記ヒータ線や接続部などの充電露出部から絶縁物で絶縁した構成であることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
前記ヒータ線巻付け部に、前記ヒータ線や接続部などの充電露出部の水平高さよりも低くなる位置まで達する絶縁体構造物を少なくとも１箇所以上設けると共に、この各絶縁体構造物に前記接地線電極を設けたことを特徴とする請求項１記載の電気ヒータ。
【請求項３】
前記接地線電極を、前記絶縁体筐体の内面の底面に配置した金属もしくは耐熱性の導電物で構成し、且つ前記接地線電極とヒータ線との間を絶縁体で絶縁してなることを特徴とする請求項１記載の電気ヒータ。
【請求項４】
前記絶縁体が絶縁性繊維の編組テープであることを特徴とする請求項３記載の電気ヒータ。
【請求項５】
絶縁体からなる絶縁体筐体の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部と、このヒータ線巻付け部に巻かれたヒータ線と、このヒータ線に電源を供給する電力供給電線と、この電力供給電線を前記ヒータ線に接続する接続部と、漏電を検出する接地線電極と、この接地線電極に接続する接地線とを気密的に設けると共に、前記接地線電極から接地線に流れる漏電を検知して電力供給電線への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けた電気ヒータにおいて、
前記接地線電極を、前記ヒータ線巻付け部に前記ヒータ線と絶縁した状態で巻付けた構成であることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項６】
前記接地線電極と前記ヒータ線を同じピッチで巻付けた構成であることを特徴とする請求項５記載の電気ヒータ。
【請求項７】
前記接地線電極を、絶縁物を介して前記ヒータ線巻付け部に巻付けた構成であることを特徴とする請求項５記載の電気ヒータ。
【請求項８】
前記絶縁物を複数の短尺の中空円筒体で構成し、且つ前記中空円筒体に前記接地線電極を挿通してなることを特徴とする請求項７記載の電気ヒータ。
【請求項９】
前記絶縁物を絶縁性繊維の編組もしくは織物で構成し、且つ前記編組もしくは織物で前記接地線電極を被覆してなることを特徴とする請求項７記載の電気ヒータ。
【請求項１０】
前記絶縁物の材質が耐熱性を有する石英ガラス又はセラミックスであることを特徴とする請求項８又は９記載の電気ヒータ。
【請求項１】
絶縁体からなる絶縁体筐体の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部と、このヒータ線巻付け部に巻かれたヒータ線と、このヒータ線に電源を供給する電力供給電線と、この電力供給電線を前記ヒータ線に接続する接続部と、漏電を検出する接地線電極と、この接地線電極に接続する接地線とを気密的に設けると共に、前記接地線電極から接地線に流れる漏電を検知して電力供給電線への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けた電気ヒータにおいて、
前記接地線電極を、前記ヒータ線や接続部などの充電露出部より低い位置に配置すると共に前記ヒータ線や接続部などの充電露出部から絶縁物で絶縁した構成であることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
前記ヒータ線巻付け部に、前記ヒータ線や接続部などの充電露出部の水平高さよりも低くなる位置まで達する絶縁体構造物を少なくとも１箇所以上設けると共に、この各絶縁体構造物に前記接地線電極を設けたことを特徴とする請求項１記載の電気ヒータ。
【請求項３】
前記接地線電極を、前記絶縁体筐体の内面の底面に配置した金属もしくは耐熱性の導電物で構成し、且つ前記接地線電極とヒータ線との間を絶縁体で絶縁してなることを特徴とする請求項１記載の電気ヒータ。
【請求項４】
前記絶縁体が絶縁性繊維の編組テープであることを特徴とする請求項３記載の電気ヒータ。
【請求項５】
絶縁体からなる絶縁体筐体の内部に、絶縁体からなるヒータ線巻付け部と、このヒータ線巻付け部に巻かれたヒータ線と、このヒータ線に電源を供給する電力供給電線と、この電力供給電線を前記ヒータ線に接続する接続部と、漏電を検出する接地線電極と、この接地線電極に接続する接地線とを気密的に設けると共に、前記接地線電極から接地線に流れる漏電を検知して電力供給電線への電力供給を遮断する漏電遮断器を設けた電気ヒータにおいて、
前記接地線電極を、前記ヒータ線巻付け部に前記ヒータ線と絶縁した状態で巻付けた構成であることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項６】
前記接地線電極と前記ヒータ線を同じピッチで巻付けた構成であることを特徴とする請求項５記載の電気ヒータ。
【請求項７】
前記接地線電極を、絶縁物を介して前記ヒータ線巻付け部に巻付けた構成であることを特徴とする請求項５記載の電気ヒータ。
【請求項８】
前記絶縁物を複数の短尺の中空円筒体で構成し、且つ前記中空円筒体に前記接地線電極を挿通してなることを特徴とする請求項７記載の電気ヒータ。
【請求項９】
前記絶縁物を絶縁性繊維の編組もしくは織物で構成し、且つ前記編組もしくは織物で前記接地線電極を被覆してなることを特徴とする請求項７記載の電気ヒータ。
【請求項１０】
前記絶縁物の材質が耐熱性を有する石英ガラス又はセラミックスであることを特徴とする請求項８又は９記載の電気ヒータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１３０３６５（Ｐ２００８−１３０３６５Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１４２５９（Ｐ２００６−３１４２５９）
【出願日】平成１８年１１月２１日（２００６．１１．２１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２１日（２００６．１１．２１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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