JPH0375429A

JPH0375429A - 液体加熱装置

Info

Publication number: JPH0375429A
Application number: JP20918989A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Saito; 斉藤　一志; Michikazu Takeuchi; 竹内　通一; Sho Kotani; 小谷　捷; Sumihiro Yasuda; 安田　純博; Yusuke Sasaki; 雄介佐々木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1991-03-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、主として、電気スチーム式の加湿器に使用す
るのに好適な液体加熱装置は関し、液体の入る容器と、
容器の底部外面に熱結合された発熱装置とを有する液体
加熱装置であって、容器は、底部内面に凹凸パターンを
有しており、凹凸パターンは、凹凸面の平面積をＳ１％
表面積を５２としたとき、１．５≦（ｓ、ｚ／ｓ１）≦４を満足するように設けることにより、付着するスケール
除去に支障を来すことなく、液体と接触する加熱面積を
拡大して熱効率を向上させることができるようにしたも
のである。

〈従来の技術〉従来、加湿器としては、超音波霧化方式のものが主流で
あった。しかし、超音波霧化方式の加湿器は、動作時に
３０℃前後の水温になることから、Ｈ菌の増殖に好適な
環境となり、加湿器に入った細菌が水中で繁殖し、それ
が霧化によって大気中に放出されるため、アレルギー性
の肺炎や感染症を引き起こす原因となるという重大な問
題点がある。また、水に含まれていたＣａ、Ｍｇ等のカ
ルキ成分が水分と一緒に霧状となって放出され、これら
が白粉として家具、オーディオ機器等に付着して汚すと
ういう問題点もあった。更に、霧状に放出され水分が大
気中で気化するときの気化熱により室温が下げられ、冬
季室内暖房効果が損なわれるという問題点もあった。そ
こで、最近、熱によって水を加熱し蒸発させる電気スチ
ーム式の加湿器が提案されている。電気スチーム式加湿
器は水を加熱して蒸気化し、これを放出する構成である
ので、細菌繁殖による問題がなく、安全であり、しかも
、カルキ成分等の不純物が飛散することがなく、更に室
温を低下させることもない。本発明は、このような電気
スチーム式加湿器に使用するのに好適な液体加熱装置に
関するものである。

従来より知られているこの種の液体加熱装置の一般的な
構成は、液体を入れる容器の底部外面にヒータを熱結合
させ、底部を介して伝達される熱により、容器内の液体
を加熱し蒸発させるようになっている。第２４図は先に
提案された電気スチーム式加湿器及びそこに使用された
液体加熱装置を示して−いる０図において、１は液体加
熱装置、２は給水タンク、３は給水管である。液体加熱
装置１は蒸発皿となる容器１０１の底部１０２の内面に
フィン１０３を突設し、液体加熱に寄与する表面積を拡
大するようになっている。１０４は発熱装置であり、容
器１０１の外面に面接触して熱結合されている。発熱装
置１０４は面発熱の正特性サーミスタによって構成され
ている。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、電気スチーム式加湿器においては、水に含ま
れているカルキ等の不純物の大部分は放出されずに、ス
ケールとして容器１０１の内面に析出する。これらのス
ケールが付着すると、熱効率が低下するので、スケチル
除去に適した構造を取ることが必要である。

一方、電気スチーム式加湿器においては、熱効率をでき
るだけ高くする必要がある。第２４図の従来技術に開示
される如く、発熱装置１０４を正特性サーよスタによっ
て構成した場合は、特にこの要請が強くなる。

スケール除去に通した構造と、加熱面積増大による熱効
率の向上との間には、二律背反的な関係にあり、両者を
同時に満足する条件を設定することは困難である。スケ
ール除去に重点を置けば、フィン１０３の高さや数を減
少しなければならない。しかし、フィン１０３の高さや
数を減少させると、加熱面積が小さくなるので、熱効率
が悪くなる。反対に熱効率の向上に重点をおけば、フィ
ン１０３の高さや数を増大させて、加熱面積を増大させ
なければならず、スケール除去に支障を来すようになる
。

そこで、本発明の課題は、上述する従来の問題点を解決
し、底部内面に付着するスケール除去に支障を来すこと
なく、液体と接触する加熱面積を拡大して熱効率を向上
させ得るようにした液体加熱装置を提供することである
。

く課題を解決するための手段〉上述する課題解決のため、本発明は、液体の入る容器と
、前記容器の底部外面に熱結合された発熱装置とを有す
る液体加熱装置であって、前記容器は、前記底部の内面
に凹凸パター゛ンを有しており、前記凹凸パターンは、
隣接する凹部または凸部の中間部において、各凹部また
は凸部を区画するようじ仮想された線分によって囲まれ
た領域の平面積をＳＩ、表面積を５２としたとき、１、５≦　（Ｓ　２／Ｓ　１）≦４を満足するように設けたことを特徴とする。

〈作用〉液体を入れる容器は、底部内面に凹凸パターンを有して
いるので、液体と接触する加熱面積が拡大される。

凹凸パターンは、隣接する凹部または凸部の中間部にお
いて、各凹部または凸部を区画するように仮想された線
分によって囲まれた領域の平面積をＳｉｘ表面積を５２
としたとき、１．５≦（Ｓ２／Ｓｌ）≦４を満足するように設ける。一般論として、（Ｓ２／Ｓｌ
）が大きくなる程、加熱面積が増え、加熱効率が高くな
るが、凹部の開口面積が狭くなり、凹部の底に付着する
スケール除去に支障を来す。スケール除去に支障を来た
さない範囲は、（Ｓ２／Ｓｌ）≦４の範囲であった。（
Ｓ　２／Ｓ　Ｉ）が１．５よりも小さくなると、実用上
望ましい加熱効率向上の効果が得られない。

本発明に係る液体加熱装置は、主として、加湿器に使用
するのに好適なものであるが、電気ポット、コーヒーメ
ーカーまたは各種飲料水の加熱装置としても使用できる
。

〈実施例〉第１図は本発明に係る液体加熱装置の正面断面図、第２
図は同じくその平面図である０図において、５は容器、
６は発熱装置である。

容器５は、例えばアルミニュウム等の成形、加工が容易
で熱伝導率の高い金属材料またはアルミナ等の比較的熱
伝導性の良好なセラミック材料等によって形成する。ア
ルミニュウムで形成した場合には、内面にアルマイト処
理を施しておくとよい。この容器５は、液体加熱装置の
用途Ｃ応じた形状及び構造に構成する。この実施例では
、加湿器として好適な実施例を示し、容器５の底部５１
の略中央部に、２つの孔５２．５３を設けた構造となっ
ている。孔５２．５３の役割については後述する。

発熱装置６は、容器５の底部５１の外面５１１に面接触
させて熱結合させである。発熱装置６の個数は、その発
熱量及び要求される発熱量に応じて選択する。実施例で
は、２個の発熱装置６を間隔を隔てて配置した例を示し
ている。発熱装置６としては、ニクロムヒータ、シーズ
ヒータ等の他に、正特性サーミスタも使用できる。実施
例における発熱装置６は、面発熱の正特性サーミスタ７
を用いた例を示す。８はヒートシンカ層、９は支持板で
ある。

容器５は、底部５１の内面５１２に凹部５１３及び凸部
５１４による凹凸パターンを有している。この凹凸パタ
ーンにより、液体と接触する加熱面積が拡大されるので
、熱効率が高くなる。

第３図は容器５の底部５１における部分拡大平面図、第
４図は同じく部分拡大断面図である。

凹凸パターンは、隣接する凹部５１３−５１３の中間部
に仮想された線分ａｌ〜ａ４よって囲まれた領域の平面
積をＳ！％表面積を３２としたとき、１、５≦（Ｓ　２／Ｓ　Ｉ）≦４を満足するように設ける。

第３図及び第４図の実施例では、底部５１の内面５１２
に、直径ＤＩ％深さり、の円形状の凹部５１３を、間隔
角３、Ｉｌ、２で、格子状に配列している。凹部５１３
の周囲が凸部５１４となる。凹部５１３の直径Ｄ１％深
さｈｌ及び間隔ぶ１．１２は上述の式を満足するように
定める。その具体例として、Ｄ、＝２ｍｍｈ、　　≦２．　５　　ｍｍｊＺ、　　≦１．　　÷３　　ｍｍとした場合は、第３図の点線で示す線分ａ１〜ａ４によ
って囲まれた斜線領域の平面′！ＩＬｓｌ及び表面積Ｓ
２は、簡単な計算によってｓｔ　　ｘＱ、０９　　（ｃｍ”） ≦２　雪０．　２４７　　（ｃｌ）となり、（Ｓ＊／Ｓｔ）は２．７４となる。

凹凸パターンとしては、種々のものが考えられる。その
例を第５図〜第１７図に示す。これらの実施例における
（Ｓ２／Ｓｌ）の値は、間隔℃１、ｆＬ２、高さｈｘ、
径り、、Ｄ、を、図示のように選定した場合の値である
。平面積Ｓ、は斜線で示す。

まず、第５図の実施例は、凹凸パターンが第１図〜第４
図の実施例に示す凹凸パターンと逆パターンとなってい
る。即ち、第３図、第４図の凹部５１３が凸部５１４に
対応し、同じく凸部５１４が凹部５１３に対応している
。（Ｓ２／Ｓ１）は２．７４となる。

第６図は凹部５１４の底面形状を半球面状に形成しであ
る。他は第３図、第４図の実施例と同じであり、（Ｓ２
／Ｓｌ）は１．６９となる。

第７図は凹凸パターンが第６図の逆パターンとなており
、（Ｓ　２／Ｓ　Ｉ）は１．６９となる。

第８図は凹凸パターンが千鳥状となっており、（Ｓ２／
Ｓりは３．０１となる。

第９図及び第１０図の実施例は、凹部５１３が角孔とな
っており、（Ｓ　２／Ｓ　Ｌ）は３．２２となる。

第１１図は第９図及び第１０図の逆パターンで、凸部５
１４が角柱となっており、（Ｓ　！／Ｓ　ｌ）は３．２
２である。

第１２図及び第１３図の実施例は、凹部５１３が角錐孔
となっており、（Ｓ２／Ｓｌ）は１．７３となる。第１
４図は第１２図及び第１３図の逆パターンで（Ｓ２／Ｓ
ｌ）は１．７３となる。

第１５図及び第１６図の実施例では、凹部５１３は６角
孔となっており、（Ｓ　２／Ｓ　Ｉ）は２．３４となる
。第１７図は第１５図及び第１６図の逆パターンで、（
３２／Ｓｌ）は２．３４となる。

第１８図は発熱装置６を構成する正特性サーミスタ７の
斜視図を示している。正特性サーミスタ７は平板状に形
成された正特性サーミスタ素体７１の１面７１１上に、
細い櫛歯状の電極７２１〜７３３を間隔を隔てて複数本
設けである。電極７２１〜７３３のうちの隣り合う電極
は、互いに異なる極性として駆動すべく、正特性サーミ
スタ素体７１の端部に形成した端子電極７４〜７６に導
通接続しである。電極７２１〜７３３のうち、符号末尾
が奇数の電極７２１．７２３１．。

７３３は端子電極７４に通接続し、符号末尾が偶数であ
る電極７２２．７２４１．、．７３２は２群に分けて、
それぞれ互いに独立する端子電極７５．７６に導通接続
しである。

電極７２１〜７３３及び端子電極７４〜７６を形成する
に当っては、第１９図及び第２０図に示すように、正特
性サーミスタ素体７１の１面７１１上に凹溝７１２を間
隔を隔てて形成すると共に、正特性サーよスタ素体７１
の幅方向の両端に凹溝７１２の底面と連続するように、
段部７１３．７１４を設けておく。そして、凹溝７１２
の側壁面及び底面に、電極７２１〜７３３を被着形成す
ると共に、電８ｉ７１２〜７３３に連続する如く、段部
７１３．７１４の上に端子電極７４〜７６を形成する。

端子電極７４〜７６に対しては、金属端子７７．７８を
バネ接触等によって導通接続させてもよい。端子電極７
４〜７６は段部７１３．７１４に形成されているので、
金属端子１０〜１１を段部７１３．７１４の段差を利用
してその内部に位置させることができる。

容器５への熱結合に当っては、電極７２１〜７３３を形
成しである面７１１が発熱面となるので、第１９図に示
すように、この面７１１をヒートシンカー層８を介して
、容器１の底部外面５１に熱結合させる。端子電極７４
〜７６に対しては、金属端子７７．７８をバネ接触等に
よって導通接続させてもよい、端子電極７４〜７６は段
部７１３．７１４に形成されているので、金属端子７７
．７８を段部７１３．７１４の段差を利用してその内部
に位置させ、正特性サーミスタ７の発熱面７１１を、容
器５の底部外面５１１に、ヒートシンカーＦＩ８を介し
て、熱的に密に面接触させることができる。これにより
、熱効率のよい液体加熱装置が実現できる。

上記実施例に示す正特性サーミスタは、第２１図に示す
ように、端子電８ｉ７４を共通電極とし、端子電極７５
．７６を同時にまたは個別に選択的に駆動できる。従っ
て、発熱量の調整が可能である。独立する電極群の組を
増やせば更に微細な発熱コントロールが可能である。

第２２図は本発明に係る液体加熱装置を組込んだ加湿器
の例を示している。図において、１３は本発明に係る液
体加熱装置を使用した蒸発装置、１４は給水装置、１５
は対流筒、１６は内筒、１７は外筒である。

給水装置１４は、主給水タンク１４１、補助給水タンク
１４２とを含んでいる、主給水タンク１４１は、補助給
水タンク１４２から取はづし可能になっている。１４３
は０リング、１４４は弁、１４５は弁１４４を押し広げ
る押棒、１４７は給水管である。給水管１４７は、蒸発
装置１３の容器５に設けられた孔５２内に接続されて、
容器５内に水を供給するようになっている。孔５２及び
給水管１４７は、発熱装置６を構成する正特性サーミス
タ７−７間に設けられているので、正特性サーミスタ７
−７相互間の熱伝導が孔５２に接続された給水管１４７
内の水による冷却作用によって妨げられる。このため、
一方の正特性サーミスタが他方の発熱体の発生する熱に
よって加熱される程度が低くなり、両正特性サーミスタ
７．７は充分な発熱動作を行なうようになる。

対流筒１５は、蒸発促進のために設けられたもので、容
器５の底部に設けられた孔５３を通り、容器５の外部か
ら内部側に貫通して設けられている。対流筒１５の両端
部１５１．１５２のうち、内筒１６の外部にある端部１
５１と、内部にある端部１５２とでは、温度差があるの
で、外側から内側に向かう矢印（イ）のような空気対流
が起きる。この対流により、蒸気が効率良く放出される
。

内筒１６は容器５の上端面に装着されており、蒸気を外
部に放出する蒸気放出筒として働く。外筒１７は内筒１
６との間に間隔を保ってその全体を覆うように配置され
ている。これは蒸気によって熱せられた内筒１６を、熱
的に絶縁して、使用者が火傷等を負うことがないように
したものである。

第２３図は本発明に係る液体加熱装置を組込んだ加湿器
の更に別の実施例を示している。この実施例では、中間
タンク１４２の底部を、蒸発装置を構成する液体加熱装
置１３の底面と同じ位置または少し高い位置に設定しで
ある。かかる構成によると、長期の不使用時においても
、中間タンク１４２に水が滞留することがないので、細
菌発生及び繁殖を防止でき、衛生的であること、持ち運
び時に中間タンク１４２から水漏れを生じることないこ
と等の利点が得られる。

〈発明の効果〉以上述べたように、本発明は、液体の入る容器と、容器
の底部外面こ熱結合された発熱装置とを有する液体加熱
装置であって、容器は、底部の内面に凹凸パターンを有
しており、凹凸パターンは、隣接する凹部または凸部の
中間部上おいて、各凹部または凸部を区画するように仮
想された線分によって囲まれた領域の平面積をＳ１、表
面積を５２としたとき、１．５≦（Ｓ２／Ｓｔ）≦４を満足するように設けたから、底部内面に付着するスケ
ール除去に支障を来すことなく、液体と接触する加熱面
積を拡大して熱効率を向上させ得る加湿器に好適な液体
加熱装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体加熱装置の正面断面図、第２
図は同じくその平面図、第３図は容器の底部における部
分拡大平面図、第４図は同じく部分拡大断面図、第５図
〜第１７図は容器底部の凹凸パターンの例を示す図で、
第５図〜第７図は部分拡大断面図、第８図及び第９図は
部分拡大平面図、第１０図及び第１１図は部分拡大断面
図、第１２図は部分拡大平面図、第１３図及び第１４図
は部分拡大断面図、第１５図は部分拡大平面図、第１６
図及び第１７図は部分拡大断面図、第１８図は発熱装置
を構成する正特性サーミスタの斜視図、第１９図は正特
性サーミスタと容器との熱結合構蚤を示す拡大断面図、
第２０図は正特性サーミスタの電極構造を示す部分拡大
断面図、第２１図は正特性サーよスタの駆動方法を示す
図、第２２図は本発明に係る液体加熱装置を組込んだ電
気スチーム式加湿器の断面図、第２３図は本発明に係る
液体加熱装置を組込んだ加湿器の更に別の実施例におけ
る断面図、第２４図は従来の電気スチーム式加湿器の部
分断面図である。５・・・容器　　　　　　　５１・・・底部５１１・・
・底部外面　　　５１３・・・凹部５１４・・・凸部６・・・発熱装置第１図第図２；；８　図第図口口「スＪ１２閾第１３図第１４囚第１５図第６図第２１灰第２３図 ■４第２２図第２４図４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液体の入る容器と、前記容器の底部外面に熱結合
された発熱装置とを有する液体加熱装置であって、前記容器は、前記底部の内面に凹凸パターンを有してお
り、前記凹凸パターンは、隣接する凹部または凸部の中
間部において、各凹部または凸部を区画するように仮想
された線分によって囲まれた領域の平面積をＳ＿１、表
面積をＳ＿２としたとき、１．５≦（Ｓ＿２／Ｓ＿１）≦４を満足するように設けたことを特徴とする液体加熱装置。