JP2000200675A - 電気連続流ヒ―タ―およびその製造方法 - Google Patents

電気連続流ヒ―タ―およびその製造方法

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JP2000200675A JP11336000A JP33600099A JP2000200675A JP 2000200675 A JP2000200675 A JP 2000200675A JP 11336000 A JP11336000 A JP 11336000A JP 33600099 A JP33600099 A JP 33600099A JP 2000200675 A JP2000200675 A JP 2000200675A
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    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属パイプを備え、可能な限り高い効率を有
する電気連続流ヒーターおよびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 加熱すべき流体の流入口5および流出口
6を有する加熱チャンバーを備えた電気連続流ヒーター
であって、加熱チャンバー1の壁部の少なくとも一部
が、高耐久性セラミックによって構成され、加熱チャン
バー1の外側に、高耐久性セラミックの外側部との間
に、大面積のコンタクトを形成する加熱導体2が設けら
れたことを特徴とする電気連続流ヒーター。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱すべき流体の流入
口および流出口を有する加熱チャンバーを備えた電気連
続流ヒーターおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】連続流ヒーターは、たとえば、皿洗い機
や洗濯機などのため、家庭領域内で使用され、また、た
とえば、熱キャリアオイルを加熱するため、工業的に使
用されている。
【0003】通常、連続流ヒーターは、電気絶縁層によ
って囲まれた金属パイプと、それに付けられた加熱コイ
ルを備えている。しかしながら、この構成は、加熱コイ
ルと金属パイプとの間に、比較的高い熱抵抗が存在し、
しばしば、加熱コイルと金属パイプとの間に、かなりの
温度差が生じるという問題を有していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】高耐久性セラミックに
よって作られたホブプレートを有するホブは、ドイツ実
用新案登録出願29702813U1によって公知であ
る。ホブプレートの下方側には、ホブプレートとの間
に、大面積コンタクトを形成する加熱導体が付けられて
いる。とくに、チッ化シリコンや炭化シリコンは、ホブ
プレート用の高耐久性セラミックと呼ばれている。25
0℃の低い温度領域に対しては、たとえば、酸化アルミ
ニウムなどの他の絶縁性セラミックもまた、使用するこ
とができる。かかる高耐久性セラミックは、その熱伝導
率、その熱膨張率、その表面許容ひずみおよびその比電
気抵抗のために、ホブプレートとして使用するのに、と
くに好適である。これらの材料の熱伝導率は、5ないし
40W/mKの中間レンジにある。このような中間的な
熱伝導率値の場合には、ハウジングへの断熱と加熱要素
への伝熱との間が、好ましいバランスに達することが判
明した。同時に、このような高耐久性セラミックの熱膨
張率は、10−6l/Kの範囲内にあり、きわめて低
く、異なる加熱によって生ずるホブプレートのひずみと
そりを低く保つことができる。使用される高耐久性セラ
ミックの比電気抵抗は1013ohm/cmの範囲内
で、十分に高いので、対応する電気加熱導体を、ホブプ
レートの下方側に、直接につけることができる。
【0005】したがって、本発明は、金属パイプを備
え、可能な限り高い効率を有する電気連続流ヒーターお
よびその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
のかかる目的は、加熱すべき流体の流入口および流出口
を有する加熱チャンバーを備えた電気連続流ヒーターで
あって、前記加熱チャンバーの壁部の少なくとも一部
が、高耐久性セラミックによって構成され、前記加熱チ
ャンバーの外側に、前記高耐久性セラミックの外側部と
の間に、大面積のコンタクトを形成する加熱導体が設け
られたことを特徴とする電気連続流ヒーターによって達
成される。
【0007】加熱導体を高耐久性セラミックに直接に接
触させた結果、加熱導体と高耐久性セラミックとの間に
は、きわめて低い温度差しか生じないため、高効率の電
気連続流ヒーターを実現することができる。したがっ
て、同時に、とくに、熱キャリアオイルを用いたとき
に、オイルを分解させる虞のある局所的な過熱スポット
が電気連続流ヒーターに生成されることを防止すること
ができる。本発明にかかる電気連続流ヒーターの別の好
ましい点は、高耐久性セラミックの好ましい特性のため
に、加熱導体が低い温度レベルにあっても、高い電力密
度が実現できるので、電気連続流ヒーターの物理的なサ
イズが小さくて済むということである。
【0008】本発明の好ましい実施態様においては、前
記加熱チャンバーが、高耐久性セラミックによって作ら
れ、周囲を取り囲む絶縁層を備えた内部パイプによって
構成され、前記加熱導体が、前記絶縁層と前記内部パイ
プの間に、導入されている。パイプ状の高耐久性セラミ
ックの形に、加熱チャンバーを構成すると、加熱すべき
流体が、加熱チャンバーの壁部のすべての側によって取
り囲まれることになるという効果がある。このように構
成することによって、電気連続流ヒーターをとくに省ス
ペースに設計することが可能になる。
【0009】しかしながら、プレート状の高耐久性セラ
ミックは低コストで製造することができるため、加熱チ
ャンバーの少なくとも1つの壁部を、その外側部が絶縁
層によって覆われている高耐久性セラミックのプレート
によって作り、前記加熱導体を、前記絶縁層と前記内部
パイプの間に、導入することも可能である。前記加熱チ
ャンバーの2つの平行な壁部の各々を、とくに、高耐久
性セラミックによって作られたプレートにより構成する
ことも可能である。このように構成することによって、
物理的サイズに関して、内部パイプを備えた電気連続流
ヒーターとほぼ同じ設備電力を時実現することのできる
低コストの電気連続流ヒーターを提供することが可能に
なる。
【0010】高耐久性セラミックとして用いられるセラ
ミックは、好ましくは、チッ化シリコン、炭化シリコン
あるいはチッ化アルミニウムを含んでいる。これらのセ
ラミックは、上述した高耐久性セラミックの利点を有し
ている。
【0011】加熱導体を形成するにあたっては、種々の
設計を考えることができる。一つの可能な方法は、金属
箔によって構成される加熱導体を、絶縁フイルムによっ
て、高耐久性セラミックの外壁部上に、プレスすること
である。ここに、適当な切断デバイスを用いて、たとえ
ば、レーザ切断デバイスを用いて、金属箔から切り抜か
れた加熱導体によって、曲がりくねった形状の加熱導体
を形成することができる。
【0012】本発明の別の好ましい実施態様において
は、前記加熱導体が、前記高耐久性セラミックの外壁部
上に蒸着された金属層によって構成されている。
【0013】さらに、抵抗フイルムあるいは金属層を、
厚膜技術あるいは薄膜技術によって、高耐久性セラミッ
クの外壁部につけることにより、加熱導体を形成するこ
とも可能である。また、接着剤として作用する材料の中
間フイルムおよび/または電気絶縁体をあわせて用い
て、溶射プロセスを使用することもできる。たとえば、
酸化アルミニウムを、電気絶縁体として、溶射すること
ができる。これは、炭化シリコンのような高耐久性電導
性セラミックが用いられた場合に、とくに必要である。
【0014】他の可能な方法は、加熱導体を、抵抗ペー
ストの形で、高耐久性セラミックの外壁部に直接に、あ
るいは、接着剤によって、高耐久性セラミックの外壁部
につけることである。ここに、いわゆるPTC特性、す
なわち、その抵抗が正温度特性を有する抵抗ペーストあ
るいは加熱抵抗がとくに好適である。PTC特性によっ
て、ある温度に達した時に、加熱抵抗器の抵抗は急激に
増大し、加熱抵抗器の温度あるいは電力は、その範囲内
で、一定に保持される。好ましくは、ここに、加熱抵抗
器の対応するジャンプ温度が、高耐久性セラミックの最
大温度に設定される。
【0015】加熱導体の材質に関係なく、高耐久性セラ
ミック上における加熱導体の経路が曲がりくねった形状
であることが好ましい。高耐久性セラミック上を延びる
加熱導体の幅、厚さ、長さに応じて、また、用いられる
材料に応じて、加熱導体の抵抗を設定することができ
る。
【0016】本発明の別の好ましい実施態様において
は、前記加熱導体を取り囲む絶縁層が、ハウジングによ
って取り囲まれている。加熱導体が金属箔によって構成
されているときには、ハウジングを、金属箔が、高耐久
性セラミックの外壁部上に、プレスされるように、加熱
チャンバーに対して、緊張状態に張ることができる。
【0017】本発明の別の好ましい実施態様において
は、測定された温度を調節するための調節デバイスに接
続された温度センサが、高耐久性セラミックにつけられ
ている。高耐久性セラミックの良好な熱伝導率のため
に、加熱チャンバーにおける電力の増大と、それによっ
て生ずる高耐久性セラミックにおける温度上昇との間
に、わずかな時間しか経過していないので、高耐久性セ
ラミックにおける温度を、効果的に、かつ、簡易に、調
節することが可能になる。
【0018】本発明にかかる方法によれば、電気連続流
ヒーターの加熱チャンバーの高耐久性セラミックによっ
て構成された壁部の一部を、以下のようにして、製造す
ることができる。成形可能な出発セラミックの塊が、射
出成形によって、所望の形状にされる。こうして成形さ
れた生のボディーが、公知の方法で、さらに、処理され
て、高耐久性セラミックが生成される。射出成形によっ
て、生のボディーを成形することは、短い内部パイプを
成形するために、とくに、好ましい。問題の生のボディ
ーが、長いパイプ形状をしているときは、成形可能な出
発セラミックの塊を押出し成形することが、とくに好ま
しい。
【0019】
【発明の好ましい実施の形態】以下、添付図面に基づい
て、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加
える。これによって、本発明の詳細および効果が明らか
になるであろう。
【0020】図1は、パイプ状の電気連続流ヒーターの
縦断面図である。
【0021】図1に示されるように、電気連続流ヒータ
ーの内部パイプ1は、チッ化シリコンよりなる高耐久性
セラミックによって構成されている。内部パイプ1は、
絶縁層3によって取り囲まれ、絶縁層3は、適切に設計
されたハウジング4によって、内部パイプ1の外壁部に
プレスされている。曲がりくねった形状で、内部パイプ
1の外壁部につけられた抵抗ペーストの形の加熱導体2
は、内部パイプ1と絶縁層3の間に、配置されている。
抵抗ペーストは、ある温度に達すると、対応する過熱抵
抗器の抵抗が急激に増大するPTC特性を有している。
このように構成されることによって、高耐久性セラミッ
クが、望ましくない態様で、過度に加熱されないよう
に、保証することができる。内部パイプ1は、加熱すべ
き流体のための流入口5と流出口6を有している。流体
に伝達される電力は、流体の流速にしたがって、変化さ
せることができる。必要があれば、液体に代えて、加熱
すべきガスを、電気連続流ヒーターに流すこともでき
る。
【0022】本発明は、以上の実施態様に限定されるこ
となく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種
々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含
されるものであることはいうまでもない。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、金属パイプを備え、可
能な限り高い効率を有する電気連続流ヒーターおよびそ
の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、パイプ状の電気連続流ヒーターの縦断
面図である。
【符号の説明】
1 電気連続流ヒーターの内部パイプ 2 加熱導体 3 絶縁層 4 ハウジング 5 流入口 6 流出口

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱すべき流体の流入口および流出口を
    有する加熱チャンバーを備えた電気連続流ヒーターにお
    いて、 前記加熱チャンバーの壁部の少なくとも一部が、高耐久
    性セラミックによって構成され、 前記加熱チャンバーの外側に、前記高耐久性セラミック
    の外側部との間に、大面積のコンタクトを形成する加熱
    導体が設けられたことを特徴とする電気連続流ヒータ
    ー。
  2. 【請求項2】 前記加熱チャンバーが、高耐久性セラミ
    ックによって作られ、周囲を取り囲む絶縁層を備えた内
    部パイプによって構成され、前記加熱導体が、前記絶縁
    層と前記内部パイプの間に、導入されていることを特徴
    とする請求項1に記載の電気連続流ヒーター。
  3. 【請求項3】 前記加熱チャンバーの少なくとも1つの
    壁部が、その外側部が絶縁層によって覆われている高耐
    久性セラミックのプレートによって作られ、前記加熱導
    体が、前記絶縁層と前記内部パイプの間に、導入されて
    いることを特徴とする請求項1に記載の電気連続流ヒー
    ター。
  4. 【請求項4】 前記加熱チャンバーの2つの平行な壁部
    の各々が、高耐久性セラミックによって作られたプレー
    トによって構成されたことを特徴とする請求項3に記載
    の電気連続流ヒーター。
  5. 【請求項5】 前記高耐久性セラミックが、チッ化シリ
    コン、炭化シリコンおよびチッ化アルミニウムよりなる
    群から選ばれたセラミックによって構成されたことを特
    徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電気
    連続流ヒーター。
  6. 【請求項6】 前記加熱導体が、前記高耐久性セラミッ
    クの外壁部上に蒸着された金属層によって構成されたこ
    とを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載
    の電気連続流ヒーター。
  7. 【請求項7】 前記加熱導体が、絶縁層によって、前記
    高耐久性セラミックの外壁部上にプレスされた金属層に
    よって構成されたことを特徴とする請求項1ないし5の
    いずれか1項に記載の電気連続流ヒーター。
  8. 【請求項8】 前記加熱導体が、前記高耐久性セラミッ
    クの外壁部に、直接に、あるいは、接着剤によって、つ
    けられた抵抗ペーストによって構成されたことを特徴と
    する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電気連続
    流ヒーター。
  9. 【請求項9】 前記加熱導体が、曲がりくねった経路を
    有することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1
    項に記載の電気連続流ヒーター。
  10. 【請求項10】 前記絶縁層が、ハウジングによって取
    り囲まれていることを特徴とする請求項1ないし9のい
    ずれか1項に記載の電気連続流ヒーター。
  11. 【請求項11】 測定された温度を調節するための調節
    デバイスに接続された温度センサが、高耐久性セラミッ
    クにつけられていることを特徴とする請求項1ないし1
    0のいずれか1項に記載の電気連続流ヒーター。
  12. 【請求項12】 請求項1ないし11に記載された電気
    連続流ヒーターを製造する方法において、高耐久性セラ
    ミックによって構成される加熱チャンバーの部分を成形
    する生のボディーが、成形可能なマスを出発原料とし
    て、射出成形によって、成形されることを特徴とする電
    気連続流ヒーターの製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項1ないし11に記載された電気
    連続流ヒーターを製造する方法において、高耐久性セラ
    ミックによって構成される加熱チャンバーの部分を成形
    する生のボディーの成形が、成形可能なマスを出発原料
    として、押出し成形によって、成形されることを特徴と
    する電気連続流ヒーターの製造方法。
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