專利名稱：熱水加熱器及采用該熱水加熱器的熱水器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于加熱熱水器內的熱水的熱水加熱器，特別是涉及考慮到耐腐蝕性 的熱水加熱器及采用該熱水加熱器的熱水器。
背景技術：
作為以往的熱水加熱器，已經公知有例如專利文獻1所述的裝置。在專利文獻1中公開有采用銅管作為加熱器筒體且對該銅管表面實施鍍鎳地構 成的方式、加熱器筒體具有雙重管構造且由不銹鋼、耐腐蝕耐熱超合金及鈦中的任一種構 成其中一層管、由銅構成其中另一層管的方式。專利文獻1 日本特開2005-235460號公報(發明所要解決的課題，用于實施發明 的最佳實施方式，圖2)在專利文獻1中，在采用銅管作為加熱器筒體、對銅管表面實施了鍍鎳的方式中， 銅管雖然在存在氯離子的水質環境下的耐腐蝕性優良，但是在酸性水質環境下的耐腐蝕性 較差，針對這一點，利用鍍鎳來補充銅管的耐腐蝕性。但是，在實施了鍍鎳的熱水加熱器中，發現以下的不良。(1)鍍鎳是易于出現氣孔(pin hole)的鍍層，在水中加熱時，會在極短的時間內 產生銅銹而開始腐蝕，有可能由該氣孔導致腐蝕發展。(2)鎳溶解而易于導致異常反應。(3)鎳的價格變動劇烈，成本較高。(4)例如在瓦特密度為8 8. 5ff/cm2時，在水中熱水器的表面溫度達到120°C左 右。銅在該溫度下腐蝕電流密度低于鎳，導致腐蝕迅速地發展。為了避免這一點，需要將熱 水加熱器的瓦特密度抑制得較低，相應地必須加長熱水加熱器的全長，有可能導致成本升
尚ο這樣，在采用鍍鎳的熱水加熱器中雖然出現了上述不良，但是現今并未發現取而 代之的電鍍方法。另外，在專利文獻1的加熱器筒體為雙重管構造的方式中，由不銹鋼、耐腐蝕耐熱 超合金及鈦中的任一種構成的管雖然高溫強度、耐氧化性優良，但是在存在氯離子的水質 環境下，易于發生應力腐蝕裂紋等的局部腐蝕。相對于此，由于銅管在存在氯離子的水質環 境下的耐腐蝕性優良，因此，只要采用該雙重管構造，就能夠針對耐腐蝕性使兩種管的優點 互相補充，在這一點上較為理想。但是，采用雙系統的管材構成雙重管構造的加熱器筒體的做法在降低成本的方面 并不妥當，而且，在彎曲加工加熱器筒體時，由于含有需要較高的退火溫度的不銹鋼等，因 此，存在必須實施高溫退火處理這樣的制約。
發明內容
本發明所要解決的技術課題是提供結構簡單、抑制了由水質的差異導致的腐蝕的耐腐蝕性較高的熱水加熱器以及采用該熱水加熱器的熱水器。技術方案1的發明是一種熱水加熱器，該熱水加熱器在加熱器筒體內配設發熱線 并填充絕緣粉末，將加熱器筒體兩端口液密密封，其特征在于，加熱器筒體具有至少表面為 銅制的銅管以及包覆該銅管表面的銅錫合金鍍層。在技術方案1的熱水加熱器中，技術方案2的發明的特征在于，銅錫合金鍍層含有 50 80%的銅和50 20%的錫。在技術方案1或2的熱水加熱器中，技術方案3的發明的特征在于，銅錫合金鍍層 具有5 15 μ m的厚度。在技術方案1 3中任一項的熱水加熱器中，技術方案4的發明的特征在于，銅錫 合金鍍層是在無氰類型的銅錫合金電鍍液中被電鍍而成的。技術方案5的發明是一種熱水器，其特征在于，包括收容有熱水的熱水罐以及設 置在該熱水罐內來加熱熱水的技術方案1 4中任一項的熱水加熱器。采用技術方案1的發明，能夠提供結構簡單、抑制了由水質的差異導致的腐蝕的 耐腐蝕性較高的熱水加熱器。采用技術方案2的發明，與不具有本構造的情況相比，能夠提供耐腐蝕性更加優 良的熱水加熱器。采用技術方案3的發明，能夠提供具有穩定的耐腐蝕性的熱水加熱器。采用技術方案4的發明，能夠容易地制造耐腐蝕性優良的銅錫合金鍍層。采用技術方案5的發明，能夠容易地提供結構簡單、抑制了由水質的差異導致的 腐蝕的耐腐蝕性較高的熱水加熱器。
圖1是表示應用本發明的熱水加熱器的實施方式的概要的說明圖。圖2中，(a)是表示實施方式1的熱水器的整體構造的說明圖，(b)是表示圖2(a) 所示的熱水器中采用的熱水加熱器的說明圖。圖3中(a)是表示實施方式1的熱水加熱器的制造工序的說明圖，(b)是表示實 施方式1中采用的熱水加熱器的銅錫合金鍍層的制作方法的說明圖。圖4中，(a) (d)是示意地表示實施方式1中采用的熱水加熱器的制造工序例 的說明圖。圖5中，(a)是表示實施例及比較例中采用的熱水加熱器的概要的說明圖，(b)是 表示比較例的各部的鍍層厚度的說明圖，(c)是表示實施例、比較例的鹽水噴霧試驗結果的 說明圖。
具體實施例方式圖1表示應用本發明的熱水加熱器的實施方式的概要。在該圖中，熱水加熱器8在加熱器筒體1內配設有發熱線2，并填充有絕緣粉末4， 用封口件5將加熱器筒體1的兩端口液密密封，加熱器筒體1具有至少表面為銅制的銅管 6、及包覆該銅管6的表面的銅錫合金鍍層7。在該技術方案中，加熱器筒體1通常是具有在填充了絕緣粉末4之后進行減徑加工而成的減徑加工部Ia的方式，但并不限定于實施彎曲加工的方式，也包括未彎曲加工的 直線狀的方式。另外，發熱線2的形狀可以是直線狀、U字狀等中的任一種，在該發熱線2的端部 連接有端子體3，該端子體3自加熱器筒體1的兩端或者一端引出到外部而能夠對發熱線2 通電。在此，作為端子體3，通常使用棒狀的材料，但只要是起到端子電極的功能的材料，以 任何方式都可以。并且，絕緣粉末4絕緣包覆發熱線2，并起到對加熱器筒體1導熱的材料的功能，其 優選為氧化鎂等導熱系數較高的材料。另外優選為，該絕緣粉末4能夠通過減徑加工加熱 器筒體1來提高填充密度、提高發熱線2與加熱器筒體1之間的導熱性。在本實施方式中，加熱器筒體1以至少表面為銅制的銅管6為前提。S卩，既可以用 銅材料構成管，也可以是對其他金屬的表面實施鍍銅而成的材料。在此，在銅管6的情況下，由于其退火溫度較低，因此，能夠使用氧化鎂作為絕緣 粉末4，作為封口處理，能夠使用由硅膠和絕緣襯墊構成的簡易封口件作為封口件5，在這 一點上較為理想。但是，銅管6在存在氯離子的水質環境下的耐腐蝕性優良，但在酸性水質環境下 的耐腐蝕性較差，因此，在本例子中，銅錫合金鍍層7包覆銅管6。該銅錫合金鍍層7與鎳鍍 層相比在酸性水質環境下的耐腐蝕性更加優良，在這一點上較為理想。另夕卜，在瓦特密度為8 8. 5ff/cm2時，熱水加熱器8的表面溫度約為 120°C (120°C 士 10°C左右)，但是鎳在該溫度下的腐蝕電流密度高于銅，相對于鎳鍍層的腐 蝕迅速地發展，銅錫合金鍍層7并不會這樣，能夠有效地抑制腐蝕發展。另外，在本例子中，銅錫合金鍍層7的銅和錫的含有比例可以適當地選擇，但優選 含有50 80%的銅和50 20%的錫。在此，錫為7 20%左右的銅錫合金被稱作青銅，在本例中也含有該青銅。但是， 從耐腐蝕性的方面考慮，優選錫為40 50%的銅錫合金(鏡青銅)，而且，從錫含有比例越 高、耐腐蝕性越良好這樣的方面考慮，也可以選擇錫的含有比例多于銅。并且，涂敷在熱水加熱器8的加熱器筒體1上的銅錫合金鍍層7的厚度例如為3 20 μ m即可，優選為5 15 μ m左右。另外，作為銅錫合金鍍層7的制造方法，通常是使用氰化合物、焦磷酸鹽等金屬絡 合材料，增大銅析出的極化，欲使銅和錫的析出電位接近并共析的浴，但在含有氰的情況 下，需要使該氰無害化的排水處理設備，因此，從簡化配備的方面考慮，優選在無氰類型的 銅錫合金電鍍液中進行電鍍的制造方法。另外，在本實施方式中，并不限定于熱水加熱器8，也將組裝有上述熱水加熱器8 的熱水器作為對象。下面，根據附圖所示的實施方式更詳細地說明本發明。實施方式1圖2(a)表示組裝有應用本發明的熱水器的實施方式1。在該圖中，熱水器50利用罐支承腿52支承儲存罐51，在該儲存罐51的上部連接 供熱水管51a，并在其下部連接進水管51b，在儲存罐51內還配設有熱水加熱器20，并在儲 存罐51的外壁固定熱水加熱器20，對儲存在儲存罐51內的水進行加熱。
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另外，附圖標記55是為了將儲存罐51保溫而覆蓋儲存罐51的周圍的保溫材料。在本實施方式中，如圖2 (b)所示，熱水加熱器20將在兩端連接有端子棒23、M的 螺旋狀的發熱線22插入到例如金屬管21內，并且，使上述端子棒23、24自該金屬管21的 兩端露出到外部，而在向上述金屬管21內填充了絕緣粉末沈之后，對金屬管21實施減徑 加工而形成減徑加工部21a，并進一步實施彎曲加工而形成彎曲加工部21b。在本實施方式中，金屬管21是對銅管31的表面實施了銅錫合金鍍層32而成的。在本例子中，作為銅錫合金鍍層32，采用銅和錫的含有比例為50 50的材料，但 并不限定于此，也可以適當地選擇。另外，銅錫合金鍍層32的厚度被設定為5 15μπι左 右ο另外，發熱線22通常沿著金屬管21的軸心配設，但并不限定于此，也可以任意地 配設。并且，作為絕緣粉末沈，優選導熱性較佳的材料，例如可使用氧化鎂等。并且，在本實施方式中，金屬管21的兩端開口被封口件觀液密地封口。在此，封 口件28利用例如作為絕緣橡膠的硅膠28a和由氧化鋁瓷器等絕緣子構成的絕緣襯墊28b 簡易地封口。在本例子中，由于金屬管21是使用銅管31的方式，在隨著彎曲加工等進行退火處 理時，退火溫度低到400 500°C，因此，即使使用混入有防吸濕材料(例如硅樹脂)的氧化 鎂作為絕緣粉末26，在退火處理時防吸濕材料也不會分解。因此，作為金屬管21的兩端封 口處理，即便不使用玻璃封口件完全地密封，也能夠使用上述簡單的封口件觀。另外，在圖2(b)中，熱水加熱器20插入到例如銅制的安裝板60的安裝孔61中， 例如利用釬焊62來固定。接著，根據圖3(a)及圖4(a) (d)說明本實施方式的熱水加熱器20的制造工序 例。在制造熱水加熱器20的情況下，首先，如圖4(a)所示地預先構成在發熱線22的 兩端連接端子棒23J4而成的副組件25，將上述副組件25—體地插入配置在由銅管構成的 金屬管21內。然后，如圖3(a)及圖4(b)所示，向金屬管21內填充絕緣粉末沈，并且，在使端子 棒23、對露出到外部的狀態下在金屬管21的兩端安裝臨時栓(日文仮栓)27(例如絕緣 橡膠、絕緣紙)。在該狀態下，如圖3(a)所示，通過對金屬管21實施壓延(減徑加工)來形成減徑 加工部21a(參照圖4(c))。然后，對減徑加工后的熱水加熱器20的中間成形品實施彎曲加工，在進行該彎曲 加工時，如圖3(a)所示地實施低溫退火處理。該低溫退火處理將退火爐內的退火溫度設定 為規定的低溫退火溫度GOO 500°C )，將熱水加熱器20的中間成形品載置在能夠適當選 擇輸送速度的傳送帶上進行輸送。在該低溫退火處理時，熱水加熱器20的中間成形品以400 500°C的退火溫度在 短時間內被進行處理，因此，絕緣粉末沈中的硅樹脂利用其熱量熔化，在氧化鎂表面制成 被膜，該由硅樹脂構成的被膜防止氧化鎂從外部空氣的濕氣中吸濕。然后，如圖3(a)所示，在進行彎曲加工之后拆除金屬管21兩端的臨時栓27，如圖4(d)所示地利用簡易封口件觀(硅膠^a+絕緣襯墊^b)進行封口處理。另外，將熱水加熱器20釬焊于安裝板60的工序即可以在簡易封口件觀的封口處 理之前進行，也可以在上述封口處理之后進行。如圖3(a)所示，上述那樣地封口處理后的熱水加熱器20經過鍍銅錫合金處理成 為成品。在此，例如圖3(b)所示，在鍍銅錫處理中，在電鍍液槽70中儲存無氰類型的銅錫 合金電鍍液71，在陽極72上連接作為銅錫合金的頻譜(spectrum)，并且在陰極73上連接 作為被鍍對象的熱水加熱器20 (在本例子中帶有安裝板60)，將陽極72、陰極73浸漬在銅 錫合金電鍍液71中，通過在陽極72、陰極73之間裝入直流電源74，在熱水加熱器20和安 裝板60的表面形成銅錫合金鍍層32 (參照圖2 (b))。這樣，由于熱水加熱器20在銅管31的表面具有銅錫合金鍍層32，因此，在存在氯 離子的水質環境下、酸性水質環境下均具有良好的耐腐蝕性。即使銅錫合金鍍層32的一部分溶解，也不可能導致鎳那樣的異常反應。特別是在本實施方式中，作為熱水加熱器20的使用環境，即使在例如瓦特密度為 8 8. 5ff/cm2時熱水加熱器20的表面溫度達到了 110 130°C，與鍍鎳相比也能夠充分地 抑制腐蝕發展。另外，由于熱水加熱器20的銅錫合金鍍層32以5 15 μ m左右的薄膜均 勻地涂敷，因此，熱水加熱器20的耐腐蝕性也很少產生偏差。
實施例圖5(a)表示本實施例所采用的熱水加熱器單元(熱水加熱器+安裝板)的結構 例。 在該圖中，本實施例中，熱水加熱器單元是在安裝板60上固定有兩個熱水加熱器 20(具體是20a、20b)的方式。而且，對圖5(a)所示的熱水加熱器單元實施在實施方式1中采用的鍍銅錫合金處 理，在熱水加熱器單元的多個測定點(S(I) S(J))測定銅錫合金鍍層32的厚度，得到了 圖5(b)所示的結果。另外，作為比較例，對圖5(a)所示的熱水加熱器單元實施以往的鍍鎳 處理，在與實施例同樣的測定點測定鎳鍍層的厚度之后，得到了圖5(b)所示的結果。根據圖5(b)能夠確認，對于鍍層的膜厚平均值，實施例為11. Iym,比較例為 14. 3 μ m，對于膜厚差，實施例為15. Oym,比較例為30. 3 μ m,計算出標準偏差時，實施例為 4. 6，比較例為9. 5。另外，補充說明一下，銅錫合金鍍層32中的、形成在熱水加熱器20的銅 管31表面的測定部位(SQ) S (6))的膜厚處于5 15 μ m的范圍。根據該結果能夠理解，實施例的銅錫合金鍍層在熱水加熱器單元的凹部和里側等 處覆蓋能力(日文付t回”)也較佳，與比較例相比，實施例能夠得到均勻的薄膜。并且，使用上述實施例、比較例的熱水加熱器單元作為試驗試樣，進行鹽水噴霧試 驗，得到了圖5(c)所示的結果。這里所說的鹽水噴霧試驗是在依據JIS Z2371的條件下對試驗試樣進行噴霧。根據該圖能夠理解，與比較例相比，實施例的耐腐蝕性極為良好。附圖標記說明1、加熱器筒體；la、減徑加工部；2、發熱線；3、端子體；4、絕緣粉末；5、封口件；6、銅管；7、銅錫合金鍍層；8、熱水加熱器。
權利要求
1.一種熱水加熱器，該熱水加熱器在加熱器筒體內配設發熱線并填充絕緣粉末，將加 熱器筒體兩端口液密密封，其特征在于，加熱器筒體具有至少表面為銅制的銅管以及包覆 該銅管表面的銅錫合金鍍層。
2.根據權利要求1所述的熱水加熱器，其特征在于，銅錫合金鍍層含有50 80%的銅 和50 20%的錫。
3.根據權利要求1或2所述的熱水加熱器，其特征在于，銅錫合金鍍層具有5 15μ m的厚度。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的熱水加熱器，其特征在于，銅錫合金鍍層是在無 氰類型的銅錫合金電鍍液中被電鍍而成的。
5.一種熱水器，其特征在于，包括收容有熱水的熱水罐以及設置在該熱水罐內加熱熱 水的權利要求1至4中任一項所述的熱水加熱器。
全文摘要
本發明提供熱水加熱器及采用該熱水加熱器的熱水器。該熱水加熱器結構簡單，抑制了由水質的差異導致的腐蝕，耐腐蝕性較高。熱水加熱器(8)在加熱器筒體(1)內配設發熱線(2)并填充絕緣粉末(4)，用封口件(2)將加熱器筒體(1)兩端口液密密封，加熱器筒體(1)具有至少表面為銅制的銅管(6)以及包覆該銅管(6)的表面的銅錫合金鍍層(7)。另外，將采用該熱水加熱器(8)的熱水器也作為對象。
文檔編號H05B3/78GK102123530SQ20101059173
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年1月8日
發明者日比野浩一, 松本弘一 申請人:榮有限公司