专利名称：热水加热器及采用该热水加热器的热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于加热热水器内的热水的热水加热器，特别是涉及考虑到耐腐蚀性 的热水加热器及采用该热水加热器的热水器。
背景技术：
作为以往的热水加热器，已经公知有例如专利文献1所述的装置。在专利文献1中公开有采用铜管作为加热器筒体且对该铜管表面实施镀镍地构 成的方式、加热器筒体具有双重管构造且由不锈钢、耐腐蚀耐热超合金及钛中的任一种构 成其中一层管、由铜构成其中另一层管的方式。专利文献1 日本特开2005-235460号公报(发明所要解决的课题，用于实施发明 的最佳实施方式，图2)在专利文献1中，在采用铜管作为加热器筒体、对铜管表面实施了镀镍的方式中， 铜管虽然在存在氯离子的水质环境下的耐腐蚀性优良，但是在酸性水质环境下的耐腐蚀性 较差，针对这一点，利用镀镍来补充铜管的耐腐蚀性。但是，在实施了镀镍的热水加热器中，发现以下的不良。(1)镀镍是易于出现气孔(pin hole)的镀层，在水中加热时，会在极短的时间内 产生铜锈而开始腐蚀，有可能由该气孔导致腐蚀发展。(2)镍溶解而易于导致异常反应。(3)镍的价格变动剧烈，成本较高。(4)例如在瓦特密度为8 8. 5ff/cm2时，在水中热水器的表面温度达到120°C左 右。铜在该温度下腐蚀电流密度低于镍，导致腐蚀迅速地发展。为了避免这一点，需要将热 水加热器的瓦特密度抑制得较低，相应地必须加长热水加热器的全长，有可能导致成本升
尚ο这样，在采用镀镍的热水加热器中虽然出现了上述不良，但是现今并未发现取而 代之的电镀方法。另外，在专利文献1的加热器筒体为双重管构造的方式中，由不锈钢、耐腐蚀耐热 超合金及钛中的任一种构成的管虽然高温强度、耐氧化性优良，但是在存在氯离子的水质 环境下，易于发生应力腐蚀裂纹等的局部腐蚀。相对于此，由于铜管在存在氯离子的水质环 境下的耐腐蚀性优良，因此，只要采用该双重管构造，就能够针对耐腐蚀性使两种管的优点 互相补充，在这一点上较为理想。但是，采用双系统的管材构成双重管构造的加热器筒体的做法在降低成本的方面 并不妥当，而且，在弯曲加工加热器筒体时，由于含有需要较高的退火温度的不锈钢等，因 此，存在必须实施高温退火处理这样的制约。
发明内容
本发明所要解决的技术课题是提供结构简单、抑制了由水质的差异导致的腐蚀的耐腐蚀性较高的热水加热器以及采用该热水加热器的热水器。技术方案1的发明是一种热水加热器，该热水加热器在加热器筒体内配设发热线 并填充绝缘粉末，将加热器筒体两端口液密密封，其特征在于，加热器筒体具有至少表面为 铜制的铜管以及包覆该铜管表面的铜锡合金镀层。在技术方案1的热水加热器中，技术方案2的发明的特征在于，铜锡合金镀层含有 50 80%的铜和50 20%的锡。在技术方案1或2的热水加热器中，技术方案3的发明的特征在于，铜锡合金镀层 具有5 15 μ m的厚度。在技术方案1 3中任一项的热水加热器中，技术方案4的发明的特征在于，铜锡 合金镀层是在无氰类型的铜锡合金电镀液中被电镀而成的。技术方案5的发明是一种热水器，其特征在于，包括收容有热水的热水罐以及设 置在该热水罐内来加热热水的技术方案1 4中任一项的热水加热器。采用技术方案1的发明，能够提供结构简单、抑制了由水质的差异导致的腐蚀的 耐腐蚀性较高的热水加热器。采用技术方案2的发明，与不具有本构造的情况相比，能够提供耐腐蚀性更加优 良的热水加热器。采用技术方案3的发明，能够提供具有稳定的耐腐蚀性的热水加热器。采用技术方案4的发明，能够容易地制造耐腐蚀性优良的铜锡合金镀层。采用技术方案5的发明，能够容易地提供结构简单、抑制了由水质的差异导致的 腐蚀的耐腐蚀性较高的热水加热器。
图1是表示应用本发明的热水加热器的实施方式的概要的说明图。图2中，(a)是表示实施方式1的热水器的整体构造的说明图，(b)是表示图2(a) 所示的热水器中采用的热水加热器的说明图。图3中(a)是表示实施方式1的热水加热器的制造工序的说明图，(b)是表示实 施方式1中采用的热水加热器的铜锡合金镀层的制作方法的说明图。图4中，(a) (d)是示意地表示实施方式1中采用的热水加热器的制造工序例 的说明图。图5中，(a)是表示实施例及比较例中采用的热水加热器的概要的说明图，(b)是 表示比较例的各部的镀层厚度的说明图，(c)是表示实施例、比较例的盐水喷雾试验结果的 说明图。
具体实施例方式图1表示应用本发明的热水加热器的实施方式的概要。在该图中，热水加热器8在加热器筒体1内配设有发热线2，并填充有绝缘粉末4， 用封口件5将加热器筒体1的两端口液密密封，加热器筒体1具有至少表面为铜制的铜管 6、及包覆该铜管6的表面的铜锡合金镀层7。在该技术方案中，加热器筒体1通常是具有在填充了绝缘粉末4之后进行减径加工而成的减径加工部Ia的方式，但并不限定于实施弯曲加工的方式，也包括未弯曲加工的 直线状的方式。另外，发热线2的形状可以是直线状、U字状等中的任一种，在该发热线2的端部 连接有端子体3，该端子体3自加热器筒体1的两端或者一端引出到外部而能够对发热线2 通电。在此，作为端子体3，通常使用棒状的材料，但只要是起到端子电极的功能的材料，以 任何方式都可以。并且，绝缘粉末4绝缘包覆发热线2，并起到对加热器筒体1导热的材料的功能，其 优选为氧化镁等导热系数较高的材料。另外优选为，该绝缘粉末4能够通过减径加工加热 器筒体1来提高填充密度、提高发热线2与加热器筒体1之间的导热性。在本实施方式中，加热器筒体1以至少表面为铜制的铜管6为前提。S卩，既可以用 铜材料构成管，也可以是对其他金属的表面实施镀铜而成的材料。在此，在铜管6的情况下，由于其退火温度较低，因此，能够使用氧化镁作为绝缘 粉末4，作为封口处理，能够使用由硅胶和绝缘衬垫构成的简易封口件作为封口件5，在这 一点上较为理想。但是，铜管6在存在氯离子的水质环境下的耐腐蚀性优良，但在酸性水质环境下 的耐腐蚀性较差，因此，在本例子中，铜锡合金镀层7包覆铜管6。该铜锡合金镀层7与镍镀 层相比在酸性水质环境下的耐腐蚀性更加优良，在这一点上较为理想。另夕卜，在瓦特密度为8 8. 5ff/cm2时，热水加热器8的表面温度约为 120°C (120°C 士 10°C左右)，但是镍在该温度下的腐蚀电流密度高于铜，相对于镍镀层的腐 蚀迅速地发展，铜锡合金镀层7并不会这样，能够有效地抑制腐蚀发展。另外，在本例子中，铜锡合金镀层7的铜和锡的含有比例可以适当地选择，但优选 含有50 80%的铜和50 20%的锡。在此，锡为7 20%左右的铜锡合金被称作青铜，在本例中也含有该青铜。但是， 从耐腐蚀性的方面考虑，优选锡为40 50%的铜锡合金(镜青铜)，而且，从锡含有比例越 高、耐腐蚀性越良好这样的方面考虑，也可以选择锡的含有比例多于铜。并且，涂敷在热水加热器8的加热器筒体1上的铜锡合金镀层7的厚度例如为3 20 μ m即可，优选为5 15 μ m左右。另外，作为铜锡合金镀层7的制造方法，通常是使用氰化合物、焦磷酸盐等金属络 合材料，增大铜析出的极化，欲使铜和锡的析出电位接近并共析的浴，但在含有氰的情况 下，需要使该氰无害化的排水处理设备，因此，从简化配备的方面考虑，优选在无氰类型的 铜锡合金电镀液中进行电镀的制造方法。另外，在本实施方式中，并不限定于热水加热器8，也将组装有上述热水加热器8 的热水器作为对象。下面，根据附图所示的实施方式更详细地说明本发明。实施方式1图2(a)表示组装有应用本发明的热水器的实施方式1。在该图中，热水器50利用罐支承腿52支承储存罐51，在该储存罐51的上部连接 供热水管51a，并在其下部连接进水管51b，在储存罐51内还配设有热水加热器20，并在储 存罐51的外壁固定热水加热器20，对储存在储存罐51内的水进行加热。
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另外，附图标记55是为了将储存罐51保温而覆盖储存罐51的周围的保温材料。在本实施方式中，如图2 (b)所示，热水加热器20将在两端连接有端子棒23、M的 螺旋状的发热线22插入到例如金属管21内，并且，使上述端子棒23、24自该金属管21的 两端露出到外部，而在向上述金属管21内填充了绝缘粉末沈之后，对金属管21实施减径 加工而形成减径加工部21a，并进一步实施弯曲加工而形成弯曲加工部21b。在本实施方式中，金属管21是对铜管31的表面实施了铜锡合金镀层32而成的。在本例子中，作为铜锡合金镀层32，采用铜和锡的含有比例为50 50的材料，但 并不限定于此，也可以适当地选择。另外，铜锡合金镀层32的厚度被设定为5 15μπι左 右ο另外，发热线22通常沿着金属管21的轴心配设，但并不限定于此，也可以任意地 配设。并且，作为绝缘粉末沈，优选导热性较佳的材料，例如可使用氧化镁等。并且，在本实施方式中，金属管21的两端开口被封口件观液密地封口。在此，封 口件28利用例如作为绝缘橡胶的硅胶28a和由氧化铝瓷器等绝缘子构成的绝缘衬垫28b 简易地封口。在本例子中，由于金属管21是使用铜管31的方式，在随着弯曲加工等进行退火处 理时，退火温度低到400 500°C，因此，即使使用混入有防吸湿材料(例如硅树脂)的氧化 镁作为绝缘粉末26，在退火处理时防吸湿材料也不会分解。因此，作为金属管21的两端封 口处理，即便不使用玻璃封口件完全地密封，也能够使用上述简单的封口件观。另外，在图2(b)中，热水加热器20插入到例如铜制的安装板60的安装孔61中， 例如利用钎焊62来固定。接着，根据图3(a)及图4(a) (d)说明本实施方式的热水加热器20的制造工序 例。在制造热水加热器20的情况下，首先，如图4(a)所示地预先构成在发热线22的 两端连接端子棒23J4而成的副组件25，将上述副组件25—体地插入配置在由铜管构成的 金属管21内。然后，如图3(a)及图4(b)所示，向金属管21内填充绝缘粉末沈，并且，在使端子 棒23、对露出到外部的状态下在金属管21的两端安装临时栓(日文仮栓)27(例如绝缘 橡胶、绝缘纸)。在该状态下，如图3(a)所示，通过对金属管21实施压延(减径加工)来形成减径 加工部21a(参照图4(c))。然后，对减径加工后的热水加热器20的中间成形品实施弯曲加工，在进行该弯曲 加工时，如图3(a)所示地实施低温退火处理。该低温退火处理将退火炉内的退火温度设定 为规定的低温退火温度GOO 500°C )，将热水加热器20的中间成形品载置在能够适当选 择输送速度的传送带上进行输送。在该低温退火处理时，热水加热器20的中间成形品以400 500°C的退火温度在 短时间内被进行处理，因此，绝缘粉末沈中的硅树脂利用其热量熔化，在氧化镁表面制成 被膜，该由硅树脂构成的被膜防止氧化镁从外部空气的湿气中吸湿。然后，如图3(a)所示，在进行弯曲加工之后拆除金属管21两端的临时栓27，如图4(d)所示地利用简易封口件观(硅胶^a+绝缘衬垫^b)进行封口处理。另外，将热水加热器20钎焊于安装板60的工序即可以在简易封口件观的封口处 理之前进行，也可以在上述封口处理之后进行。如图3(a)所示，上述那样地封口处理后的热水加热器20经过镀铜锡合金处理成 为成品。在此，例如图3(b)所示，在镀铜锡处理中，在电镀液槽70中储存无氰类型的铜锡 合金电镀液71，在阳极72上连接作为铜锡合金的频谱(spectrum)，并且在阴极73上连接 作为被镀对象的热水加热器20 (在本例子中带有安装板60)，将阳极72、阴极73浸渍在铜 锡合金电镀液71中，通过在阳极72、阴极73之间装入直流电源74，在热水加热器20和安 装板60的表面形成铜锡合金镀层32 (参照图2 (b))。这样，由于热水加热器20在铜管31的表面具有铜锡合金镀层32，因此，在存在氯 离子的水质环境下、酸性水质环境下均具有良好的耐腐蚀性。即使铜锡合金镀层32的一部分溶解，也不可能导致镍那样的异常反应。特别是在本实施方式中，作为热水加热器20的使用环境，即使在例如瓦特密度为 8 8. 5ff/cm2时热水加热器20的表面温度达到了 110 130°C，与镀镍相比也能够充分地 抑制腐蚀发展。另外，由于热水加热器20的铜锡合金镀层32以5 15 μ m左右的薄膜均 勻地涂敷，因此，热水加热器20的耐腐蚀性也很少产生偏差。
实施例图5(a)表示本实施例所采用的热水加热器单元(热水加热器+安装板)的结构 例。 在该图中，本实施例中，热水加热器单元是在安装板60上固定有两个热水加热器 20(具体是20a、20b)的方式。而且，对图5(a)所示的热水加热器单元实施在实施方式1中采用的镀铜锡合金处 理，在热水加热器单元的多个测定点(S(I) S(J))测定铜锡合金镀层32的厚度，得到了 图5(b)所示的结果。另外，作为比较例，对图5(a)所示的热水加热器单元实施以往的镀镍 处理，在与实施例同样的测定点测定镍镀层的厚度之后，得到了图5(b)所示的结果。根据图5(b)能够确认，对于镀层的膜厚平均值，实施例为11. Iym,比较例为 14. 3 μ m，对于膜厚差，实施例为15. Oym,比较例为30. 3 μ m,计算出标准偏差时，实施例为 4. 6，比较例为9. 5。另外，补充说明一下，铜锡合金镀层32中的、形成在热水加热器20的铜 管31表面的测定部位(SQ) S (6))的膜厚处于5 15 μ m的范围。根据该结果能够理解，实施例的铜锡合金镀层在热水加热器单元的凹部和里侧等 处覆盖能力(日文付t回”)也较佳，与比较例相比，实施例能够得到均勻的薄膜。并且，使用上述实施例、比较例的热水加热器单元作为试验试样，进行盐水喷雾试 验，得到了图5(c)所示的结果。这里所说的盐水喷雾试验是在依据JIS Z2371的条件下对试验试样进行喷雾。根据该图能够理解，与比较例相比，实施例的耐腐蚀性极为良好。附图标记说明1、加热器筒体；la、减径加工部；2、发热线；3、端子体；4、绝缘粉末；5、封口件；6、铜管；7、铜锡合金镀层；8、热水加热器。
权利要求
1.一种热水加热器，该热水加热器在加热器筒体内配设发热线并填充绝缘粉末，将加 热器筒体两端口液密密封，其特征在于，加热器筒体具有至少表面为铜制的铜管以及包覆 该铜管表面的铜锡合金镀层。
2.根据权利要求1所述的热水加热器，其特征在于，铜锡合金镀层含有50 80%的铜 和50 20%的锡。
3.根据权利要求1或2所述的热水加热器，其特征在于，铜锡合金镀层具有5 15μ m的厚度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热水加热器，其特征在于，铜锡合金镀层是在无 氰类型的铜锡合金电镀液中被电镀而成的。
5.一种热水器，其特征在于，包括收容有热水的热水罐以及设置在该热水罐内加热热 水的权利要求1至4中任一项所述的热水加热器。
全文摘要
本发明提供热水加热器及采用该热水加热器的热水器。该热水加热器结构简单，抑制了由水质的差异导致的腐蚀，耐腐蚀性较高。热水加热器(8)在加热器筒体(1)内配设发热线(2)并填充绝缘粉末(4)，用封口件(2)将加热器筒体(1)两端口液密密封，加热器筒体(1)具有至少表面为铜制的铜管(6)以及包覆该铜管(6)的表面的铜锡合金镀层(7)。另外，将采用该热水加热器(8)的热水器也作为对象。
文档编号H05B3/78GK102123530SQ20101059173
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年1月8日
发明者日比野浩一, 松本弘一 申请人:荣有限公司