JPH10247585A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱効率をおとさずに温水器などの機器を小型化
することが可能な流体加熱装置を提供する。 【解決手段】複数の金属管３１の間に、所望形状のセラ
ミックヒータ３２を挟持せしめた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体加熱装置、特に
セラミックヒータを用いた流体加熱装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来よりセラミックヒータによる流体加
熱装置は、図８に概略を示すような温水機器（循環温水
器１）に用いられてきた。

【０００３】すなわち、循環温水器１は、浴槽２内の湯
を吸引して加熱した後で浴槽２内に戻し、湯温を調整す
るための装置である。循環温水器１内では循環ポンプ５
と、フィルタ６と、天然石室８と、調圧室９と、加熱装
置１２とが上流側からこの順に連結されている。循環ポ
ンプ５は浴槽２内の湯を循環温水器１内に吸い込むため
の装置であり、浴槽２側から延びるホース４に連結され
ている。ホース４の他端は浴槽２内に配置されており、
ヘアキャッチフィルタ３が取付られている。フィルタ６
は縦長に構成されており、上部に循環ポンプ５からの連
結管５ａが連結されている。なお、連結管５ａはフィル
タ６との接続部の近傍に水位センサ７を有している。天
然石室８はフィルタ６の下部から延びる連結管６ａが接
続されており、また内部にミネラル鉱石が充填されてい
る。調圧室９は、入口側が天然石室８の上部に連続され
ており、上部に自動エア逃し弁１０を、下部に温度セン
サ１１をそれぞれ備えている。温度センサ１１は調圧室
９内の湯温を測定し、その信号を不図示の電圧印加装置
に送るためのものである。調圧室９の出口側はホース１
３ａを介して加熱装置１２に連結されている。この加熱
装置１２の出口側にはホース１３ｂが連結されている。
ホース１３ｂの先端は浴槽２内に延びており、ジェット
ノズル１４に連結されている。

【０００４】ところで、近年、以上のように概略説明さ
れる機構の循環温水器１に用いられている加熱装置１２
を図９乃至図１０に基づいて説明すれば、両図に示すよ
うに、この加熱装置１２は金属製の第１通水加熱管１６
と、第２通水加熱管１７と、両通水加熱管１６，１７間
に配置されたセラミックヒータ１８とから主に構成され
ており、両通水加熱管１６，１７が平坦な圧接面を有す
る直方体のアルミニウム製であり、中心にチタンやステ
ンレス製の金属管１９が鋳込み方法や圧入方式でそれぞ
れ挿入固定されていて、図７において、第１通水加熱管
１６の金属管１９の右端にはホース１３ａの一端が、第
２通水加熱管１７の一端が接続されている。両金属管１
９の左端にはＵ字状管（不図示）により互いに接続さ
れ、これによりホース１３ａから送られてきた湯が第１
通水加熱管１６の金属管１９を通り、更に第２通水加熱
管１７内の金属管１９を通って１３ｂに流れるように構
成されたものであった。

【０００５】

【従来技術の課題】ところが上記従来の流体加熱装置に
は以下のような課題があった。すなわち、従来の流体加
熱装置において、通水加熱管がその中心にチタンやステ
ンレス製の金属管を鋳込み方法や圧入方式で挿入固定し
たものであったので熱効率が優れるとは言いがたく、サ
イズも大きめであった。そのため、サイズの大きさが機
器普及の障害となっていた。

【０００６】

【発明の目的】上記従来技術の課題に鑑み、本発明の目
的は装置自体が小型で且つ循環温水器に組み込まる際に
機器全体のサイズも小型化でき、さらに小型化しても熱
効率を落とすことのない高性能の流体加熱装置を提供せ
んとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような従来技術の課
題を解決し、上記目的を達するために、本発明は、複数
の金属管の間に、平板状や棒状などをした所望形状のセ
ラミックヒータを挟持したセラミックヒータを提供せん
とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の流体加熱装置は、金属管とセラミック
ヒータとが直に接しているので金属管に通水した流体を
効率よく加熱する。加えて、上述のように熱効率が良好
であることから流体加熱装置自体の小型化でき、ひいて
は循環温水器の小型化が可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。

【００１０】図１乃至図５は流体加熱装置の実施形態を
示す。なお、図においてケース及び断熱材としてのグラ
スウールは取り除かれている。

【００１１】まず、図１乃至図２に示す加熱装置３０は
ステンレス製の一対の通水加熱管３１（金属管）の間に
配置されたセラミックヒータ３２から主として構成され
ている。

【００１２】通水加熱管３１はそれぞれ、平坦な圧接面
３３を有し、且つ端面外縁形状が概略半円状（図２参
照）のもので、間にはセラミックヒータ３２が挟持され
るように配置されている。また、セラミックヒータ３２
はアルミナ、ムライトまたは窒化珪素などのセラミック
からなる平板状の板状部材であり、両主面が通水加熱管
３１の圧接面３３に面接触するよう挟持されている。な
お、セラミックヒータ３２と通水加熱管３１の圧接面３
３は両者の接触面を平坦に仕上げているので密着状態と
なっている。また、セラミック３２には従来構造のもの
を用いればよい。

【００１３】従来型のセラミック３２の概略構造を説明
するに、セラミックヒータ３２は内部に連続した一本の
発熱抵抗体パターンが屈折状態で形成され、該発熱抵抗
体パターンの両端が外部電源装置と接続するための電源
接続端子にロウ材により固定されて上記発熱抵抗体パタ
ーンにジュール発熱を起こすに必要な所定電力を供給す
る作用を為すもので、抵抗体材料として、たとえば、タ
ングステン、モリブデン、マンガン、レニウム、白金、
窒化チタンまたは酸化チタン等の少なくとも一種以上か
らなるものを用いることができる。

【００１４】図１乃至図２に示すように、通水加熱管３
１はステンレス製のバネ部材から成る固定部材３５が取
りつけられることにより通水加熱管３１の圧接面３３が
セラミックヒータ３２を挟持する構造となっている。ま
た、この固定部材３５はセラミックヒータ３２よりも外
側に設け、全部で２箇所以上とすることが好ましい。

【００１５】また固定部材３５を成すバネ部材はバネ定
数８ｋｇ／ｍｍ² 以上のものを用いるとよい。

【００１６】このように組立られる流体加熱装置３０
は、通水加熱管３１が肉薄でセラミックヒータ３２が直
に接しているので加熱管３１に通水した流体を効率よく
加熱する。また、循環温水器に用いる場合、組立形状が
円筒状であるので全ての通水加熱管３１を同じ円筒パイ
プ（不図示）に嵌入連結し、Ｕ字パイプを用いない。こ
のため、循環温水器中にＵ字パイプのため必要だった余
分なスペースが不必要となるとともに、流体を流すにあ
たり負荷（抵抗）が小さいことからも小型化が可能であ
る。さらに加えて、上述のように熱効率が良好であるこ
とから流体加熱装置３０自体が小型化され、ひいては循
環温水器の小型化が可能である。

【００１７】また、図２において上記流体加熱装置３０
は通水加熱管３１間におけるセラミックヒータ３２の縁
部が露出することを防止するため樹脂製の絶縁層３４が
充填されているので、絶縁不良、熱応力によるクラック
の発生、漏電等を防ぐことができる。なお、絶縁層３４
の充填性を良くするために、通水加熱管３１に任意の充
填溝を形成しておけば、より好適である。

【００１８】この絶縁層３４はシリコン樹脂からなって
おり、特に低分子シリコンの含有率が０．５％以下のも
のを用いる。ここで、低分子シリコンとは〔（Ｈ₃ ）₂
SiO〕ｎ（ｎ＝３〜９）で表されるもので、セラミック
ヒータ３２からの熱によってＳｉＣやＳｉＯ₂ に変化す
る。そして、これらＳｉＣやＳｉＯ₂ がセラミックヒー
タ３２と通水加熱管３１との接触面に入り込んで熱伝達
を妨げたり、あるいは通水加熱管３１の表面を研磨して
熱効率を低下させてしまうため上記低分子シリコンの含
有率は０．５％以下としてある。

【００１９】次に、図３に本発明の他実施形態を示し、
同図の流体加熱装置３０は端面外縁形状が概略扇状をな
す以上の通水加熱管３１を平板状のセラミックヒータ３
２を介して円柱状のセラミックヒータ３２を介して円柱
状に組立たものである。なお、通水加熱管３１の個数や
形状は任意であり、また、たとえば異なる端面形状のも
のを組み合わせてもよく、要するに、組立形状が円柱状
となればよい。

【００２０】また、図４は本発明の他実施形態を示し、
同図の流体加熱装置３０は中心に棒状のセラミックヒー
タ３２を配したものである。

【００２１】なお、上記セラミックヒータ３２は、ヒー
タ３２を加熱する液体（流体）中に浸漬し、その液体を
加熱するよう用いることができることは言うまでもな
い。

【００２２】さらに、上記実施形態では、円筒状に金属
管を束ねた流体加熱装置３０を説明したが、本発明はこ
れら実施形態に限定されるものでなく、例えば、図５に
示すように四角筒状をした一対の通水加熱管３１と平板
状のヒータ３２から構成されるものでもよく、形状とし
ては用途や目的にあわせて所望形状とすればよい。ま
た、図６に示すように、円筒状をした一対の通水加熱管
３１に対して不図示のプレス装置により上下から押圧
し、平板状のヒータ３２の主面全体が通水加熱管３１に
当接するように圧縮成形しても良く、この方法によれ
ば、容易に作製される円筒状の金属管を用いることによ
り製造上、有利となる。

【００２３】実施例 続いて本発明の実施例を説明する。

【００２４】長さ１３５．０ｍｍ×直径φ２２．０ｍｍ
（但し、固定部材３５の厚み分を除く）の円柱状をした
図１乃至図２に示す如き流体加熱装置３０を作製した。
なお、セラミックヒータ３２の形状はＷ１８×Ｌ１３０
×ｔ２．５、ヒータ仕様はＡＣ１００Ｖ−８００Ｗ±１
０％、絶縁層３４には信越シリコーン製 ＫＥ−３４１
７相当品を充填した。

【００２５】この流体加熱装置３０を循環温水器用ヒー
ターユニットとして用い、水量：２００リットル、水
温：４２℃とする条件で加熱し、消費電力値と抵抗値を
測定した。この結果を図５中の○印で示す。

【００２６】また比較例として、図９乃至図１０に示す
前記従来型の流体加熱装置１２を用い同様の測定を行っ
た。その結果を図７中の・印で示す。なお、参考のた
め、実施例品に対する比較例品の大きさを図１乃至図２
中に点線で示すように比較例品の方がかなり大型であ
る。

【００２７】このようなサイズの違いにもかかわらず、
実施例品と比較例品はほぼ同等の加熱性能を示した。こ
のことから、実施例品は従来品より小型化しても同等の
加熱性能を達成できることを確認できた。

【００２８】

【発明の効果】叙上のように、本発明の流体加熱装置は
金属管とセラミックヒータとが直に接しているので金属
管に通水した流体を効率よく加熱する。さらに加えて、
上述のように熱効率が良好であることから流体加熱装置
自体を小型化でき、ひいては循環温水器の小型化が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体加熱装置の側面図である。

【図２】図１の加熱装置の端面図である。

【図３】他実施形態による加熱装置の端面図である。

【図４】他実施形態による加熱装置の端面図である。

【図５】他実施形態による加熱装置の斜視図である。

【図６】他実施形態による加熱装置を示し、（ａ）は圧
縮成形前の状態の斜視図であり、（ｂ）は圧縮成形後の
状態の斜視図である。

【図７】明細書記載の実施例の結果を示すグラフであ
る。

【図８】循環温水器のシステムの概略を示す説明図であ
る。

【図９】従来の流体加熱装置の側面図である。

【図１０】図９の加熱装置の端面図である。

【符号の説明】

３０ 流体加熱装置 ３１ 通水加熱管 ３２ セラミックヒータ ３３ 圧接面 ３４ 絶縁層 ３５ 固定部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の金属管の間に、平板状や棒状などを
   した所望形状のセラミックヒータを挟持してなり、該セ
   ラミックヒータを加熱することにより上記金属管内を流
   通する流体、或いは金属管を浸漬する流体を加熱するこ
   とができるようにした流体加熱装置。