JP2001210453A - セラミックヒータ及びセラミックヒータを具備する衛生洗浄装置、セラミックヒータを内蔵する熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックヒータの小型化軽量化、安定かつ
強固な機械強度、十分な防水性及び漏電対策を可能と
し、さらに安価に製造できるフランジを備えたセラミッ
クヒータを提供する。 【解決手段】 セラミック基材４内部に発熱抵抗体２を
埋設し発熱抵抗体２に通電するための通電端子３ａを備
えたセラミックヒータ１において、発熱抵抗体２へ通電
することにより発熱する発熱領域と通電端子３ａとの間
に耐熱性樹脂材料にて形成されたフランジ６を備えたセ
ラミックヒータ１である。フランジ６はセラミック基材
４との一体成型または樹脂成形品のセラミック基材４に
への圧入にて形成され、機械強度を向上させるため通電
端子３ａと発熱領域の間のヒータ表面に凹凸部８または
貫通穴９Ａを設けており、防水性と漏電対策のために電
極端子と発熱抵抗体２の接続部及びその近傍とセラミッ
ク基材４とフランジ接続部を耐水性樹脂１０Ａで被覆し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基材内
部に発熱抵抗体を埋設してなる流体加熱用セラミックヒ
ータに関する。また、そのセラミックヒータを加熱源と
して内蔵した熱交換器、およびセラミックヒータを具備
する衛生洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック基材４内部に発熱抵抗
体２を埋設し発熱抵抗体２に通電するための通電端子３
を備えたセラミックヒータにおいて、前記発熱抵抗体２
へ通電することにより発熱する発熱領域と前記通電端子
３との間には、セラミック材料または金属材料にて形成
されたフランジ６を備えたセラミックヒータ１がある。

【０００３】図５に示す平板セラミックヒータ１は、セ
ラミック材料にて形成されたフランジ６が直接平板セラ
ミック基材４表面にガラス材１１を用いて接続されてい
る。また、図６に示す円筒セラミックヒータは、金属材
料にて形成されたフランジ６が円筒セラミック基材４表
面に形成された金属層１２にロウ材１３を用いて接続さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セラミ
ック材料にて形成されたフランジ６は、ネジ締め強度や
落下強度等の機械強度を確保するために十分な厚みと面
積を必要とするため、セラミック基材４の断面形状が大
きくなるとフランジ６の形状も大きくなり重量が増加
し、小型化軽量化を図りたい温水装置等の熱交換器に用
いるのには不適である。

【０００５】また、小型化軽量化のためフランジ６を金
属材料にて形成する場合は、フランジ６を接続するため
に必要な金属層１２を、円筒セラミック基材４ならば外
周に均一に形成することができるが、平板セラミック基
材４においては角部に形成することが困難であるため、
ロウ材１３を用いてフランジ６を平板セラミック基材４
に接続した時、角部に隙間が発生しやすくフランジ６と
平板セラミック基材４との接続強度が劣る。

【０００６】またセラミック基材の特徴として焼成状態
により外形寸法が変動するために、セラミック基材４と
フランジ６との間の間隔が変動してガラス材１１やロウ
材１３の厚みがバラツキ、安定した接続強度が得られな
い。

【０００７】さらに、ガラス材１１やロウ材１３を高温
にて溶融させフランジ６とセラミック基材４とを接続す
るため、セラミック基材４外周に均一に溶融しないと隙
間が発生し、熱交換器本体にセラミックヒータ１をフラ
ンジ６で固定した時、漏水の原因となる。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、小型軽量かつ機械強度に
優れ、安価に製造できるフランジを備えたセラミックヒ
ータを提供することにある。また、本発明は、このセラ
ミックヒータを加熱源とする流体の熱交換器や衛生洗浄
装置を得ることをも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、セラミック基材内部に発熱抵抗体を埋設し
発熱抵抗体に通電するための通電端子を備えたセラミッ
クヒータにおいて、前記発熱抵抗体へ通電することによ
り発熱する発熱領域と前記通電端子との間の非発熱領域
に耐熱性樹脂材料にて形成されたフランジを備えたこと
を特徴とするセラミックヒータである。

【００１０】従って、フランジの軽量化が図れ温水装置
等の熱交換器の小型化軽量化に適している。また、熱交
換器本体等にセラミックヒータを固定するネジ締めの
際、弾力性があるためフランジが割れることを防止でき
る。

【００１１】また、前記通電端子と前記発熱領域との間
のセラミック基材表面に凹凸部を設けそこにフランジを
圧入することによりセラミック基材の外形寸法の変動を
吸収することができ、フランジとセラミックの接続強度
が安定する。

【００１２】さらに、もう一つの方法としてセラミック
基材との一体成形により直接セラミック基材表面にフラ
ンジを形成することにより、セラミック基材表面の凹凸
部および／またはセラミック基材の貫通穴を利用してフ
ランジとセラミック基材を機械的に固定することが可能
となり、十分な接続強度が得られる上、ガラス材やロウ
材の接続材料を必要としないため、生産性が向上し安価
に製造することが可能になる。

【００１３】また、前記発熱抵抗体と前記通電端子との
接続部およびその近傍を耐水性樹脂にて被覆することに
より、通電端子と発熱抵抗体との接続強度が向上すると
ともに、熱交換器本体にセラミックヒータをフランジで
固定し使用する時に、端子部に水が接触し漏電すること
を防止できる。

【００１４】そして、セラミック基材とフランジの接続
部を耐水性樹脂にて被覆することにより耐水性が向上
し、熱交換器本体にセラミックヒータをフランジで固定
し使用する時に、接続部の隙間から漏水することを防止
できる。

【００１５】また、上記目的を達成するために、本発明
は、他部材への取付部として樹脂製フランジを有するこ
とを特徴とするセラミックヒータである。その樹脂製フ
ランジは、フランジの樹脂成形加工時にセラミックヒー
タと一体化されたのが、製造上好ましい。

【００１６】そして、以上のようなセラミックヒータを
衛生洗浄装置に備えれば、衛生洗浄装置が小型化軽量化
され、安価に製造できる。

【００１７】また、上記目的を達成するために、本発明
は、ケーシングに設けた開口部に装着されてケーシング
内部を流れる流体を加熱するセラミックヒータと、前記
セラミックヒータを保持すると共に前記ケーシングの開
口部を閉塞してケーシングへの取付部となる樹脂成形フ
ランジを備えたことを特徴とするセラミックヒータを内
蔵する熱交換装置である。この成形フランジを、フラン
ジの樹脂成形加工時にセラミックヒータと一体化するの
が、製造上好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づき、本発明の
セラミックヒータについて説明する。

【００１９】図１に本発明におけるセラミックヒータの
第１実施例である平板セラミックヒータ１の正面図を、
図２にその断面図を示す。平板セラミックヒータ１は、
平板セラミック基材４内部に発熱抵抗体２を埋設してい
る。液体への熱伝達性を向上させるため場合により発熱
領域５に貫通穴９が必要に応じて設けられている。ま
た、発熱抵抗体２の両端には通電端子３がロウ付けにて
接続され、その表面はシリコン系樹脂またはエポキシ系
樹脂１０にて被覆されている。そして、通電端子３と発
熱領域５の間の非発熱領域に貫通穴９Ａを設け、この貫
通穴９Ａを含めて耐熱性樹脂材料を用いてセラミック基
材との一体成形にてフランジ６を直接平板セラミック基
材４の非発熱領域に形成し、平板セラミック基材４とフ
ランジ６の密着部をシリコン系樹脂またはエポキシ系樹
脂１０Ａにて被覆している。なお、平板セラミック基材
４とフランジ６の密着部には、フランジ６に凹部を設
け、シリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂のたまりを設
けている。フランジ６にはネジを通し熱交換器本体に固
定するための取付用貫通穴または切欠き７が設けられて
いる。

【００２０】次に、図３に本発明におけるセラミックヒ
ータの第２実施例である平板セラミックヒータ１の正面
図を、図４にその断面図を示す。平板セラミックヒータ
１は、平板セラミック基材４内部に発熱抵抗体２を埋設
している。また、発熱抵抗体２の両端には通電端子３が
ロウ付けにて接続され、その表面はシリコン系樹脂また
はエポキシ系樹脂１０にて被覆されている。そして、通
電端子３と発熱領域５の間の非発熱領域に凹凸部８を設
け、この凹凸部８に耐熱性樹脂材料にて作成されたフラ
ンジ６を圧入し、平板セラミック基材４とフランジ６の
密着部をシリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂１０にて
被覆している。なお、平板セラミック基材４とフランジ
６の密着部には、フランジ６に凹部を設け、シリコン系
樹脂またはエポキシ系樹脂のたまりを設けている。フラ
ンジ６にはネジを通し熱交換器本体に固定するための取
付用貫通穴または切欠き７が設けられている。

【００２１】これらの実施例のセラミックヒータ１は、
セラミック基材４の端部に樹脂製のフランジ６を形成し
ているので、フランジ６の軽量化が図れ衛生洗浄装置等
の熱交換器の小型化軽量化に適している。また、熱交換
器本体等にセラミックヒータ１を固定するネジ締めの
際、フランジ６に弾力性があるためフランジ６が割れに
くくなっている。

【００２２】さらに、第１実施例のように、セラミック
基材４との一体成形により直接セラミック基材表面にフ
ランジ６を形成することにより、セラミック基材表面の
凹凸部８および／またはセラミック基材の貫通穴９Ａを
利用してフランジ６とセラミック基材４を機械的に固定
することが可能となり、十分な接続強度が得られる上、
ガラス材やロウ材の接続材料を必要としないため、生産
性が向上し安価に製造することが可能になる。また、第
２実施例のように、通電端子３と発熱領域５との間のセ
ラミック基材表面に凹凸部８設けそこにフランジ６を圧
入することにより、セラミック基材４の外形寸法の変動
を吸収することができ、フランジ６とセラミック基材４
の接続強度が安定する。

【００２３】さらにまた、発熱抵抗体２と通電端子３と
の接続部およびその近傍を耐水性樹脂１０にて被覆する
ことにより、通電端子３と発熱抵抗体２との接続強度が
向上するとともに、熱交換器本体にセラミックヒータ１
をフランジ６で固定し使用する時に、端子部に水が接触
し漏電することを防止できる。そして、セラミック基材
４とフランジ６の接続部を耐水性樹脂１０Ａにて被覆す
ることにより耐水性が向上し、熱交換器本体にセラミッ
クヒータ１をフランジ６で固定し使用する時に、接続部
の隙間から漏水することを防止できる。

【００２４】本発明は上記の実施例になんら限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々なる態様で実施得ることは勿論である。例えば、本
実施例においては平板セラミックヒータにて説明してい
るが、円筒セラミックヒータにて実施することも勿論可
能であり、平板セラミックヒータと同様の効果を得るこ
とができる。

【００２５】次に、このセラミックヒータを具備する衛
生洗浄装置について説明する。図５に示すように、衛生
洗浄装置２０は、中空なケーシング２１と、ケーシング
２１に対して開閉自在とされた便座２２及び便蓋２３と
を備えている。ケーシング２１には、衛生洗浄装置２０
の機能部品が内蔵されている。衛生洗浄装置の水路系統
は、図６に示すように、給水管の接続部（図示せず）、
水抜き栓２４、逆止弁２５、開閉電磁弁２６、熱交換器
２７、流量調整弁２８、洗浄ノズル２９等が順次設けら
れていて、給水管接続部から供給された水道水は熱交換
器２７で加熱されて人体局部を洗浄するに適切な温度と
され、流量調整弁２８にて適正流量に絞られた後、洗浄
ノズル２９から人体局部に向かって噴射される。開閉電
磁弁２６、熱交換器２７、流量調整弁２８、洗浄ノズル
２９は、衛生洗浄装置２０の操作スイッチ３０に連動し
て制御信号を発する制御部（図示せず）により動作制御
されている。衛生洗浄装置２０は、限られたスペースし
かないトイレ室内で使用されるため、トイレ使用時の使
い勝手あるいは衛生洗浄装置の取付施工のやりやすさを
狙って、できるだけ小型化または軽量化することが課題
のひとつとされている。ここに、上述したようなセラミ
ックヒータ１を、例えば熱交換器２７の熱源として使用
すれば、従来のセラミックヒータを使用した衛生洗浄装
置に比べて小型化軽量化が安価に図れることになる。

【００２６】ここで、衛生洗浄装置２０の熱交換器２７
について、図７により、さらに詳しく説明する。熱交換
器２７は、入水部３１と出湯部３２を有し、開口部３３
を備えた中空の樹脂製のケーシング３４と、ケーシング
３４の内部に収められる平板セラミックヒータ１とで構
成されている。平板セラミックヒータ１は前述した第１
実施例や第２実施例のものを用いることができる。平板
セラミックヒータ１の樹脂製フランジ６は、ケーシング
３４の開口部３３に装着され、開口部３３を水密状に塞
いでいる。そして、入水部３１から入ってきてケーシン
グ内部を流れる水などの流体を平板セラミックヒータ１
で加熱するのである。このフランジ６は、フランジ６の
樹脂成形加工時にセラミック基材と一体化すると、製造
が簡単に行える。なお、フランジ６は、セラミックヒー
タ１のケーシング外側部全体を被覆するようになってい
る。

【００２７】なお、以上説明した熱交換器は、衛生洗浄
装置に限らず種々の電気機器の熱交換装置として利用す
ることが可能である。いずれの電気機器においても、樹
脂フランジにより小型化軽量化が図れ、また製造コスト
を下げることも可能となる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。発熱抵抗体を埋設し発熱抵抗体に通電するための
通電端子を備えたセラミック基材において、前記発熱抵
抗体へ通電することにより発熱する発熱領域と前記通電
端子との間の非発熱領域に耐熱性樹脂材料にてフランジ
を形成することにより、 フランジの小型化軽量化が図れ温水装置の小型化軽量
化に適している。 熱交換器本体等にセラミックヒータを固定するネジ締
めの際、弾力性があるためフランジが割れることを防止
できる。

【００２９】前記通電端子と前記発熱領域との間のセラ
ミック基材表面に凹凸部を設け、そこにフランジを圧入
することにより、 セラミック基材の外形寸法の変動を吸収でき、フラン
ジとセラミック基材との機械強度が安定する。

【００３０】一体成形により直接セラミック基材表面に
フランジを形成することにより、セラミック基材表面の
凹凸部および／または貫通穴を利用して フランジとセラミック基材を機械的に固定することが
可能となり十分な接続強度が得られる上、ガラス材料や
ロウ材の接続材料を必要としないため、生産性が向上し
安価に製造することが可能になる。

【００３１】前記発熱抵抗体と前記通電端子との接続部
およびその近傍を耐水性樹脂にて被覆することにより、 通電端子と発熱抵抗体との接続強度が向上するととも
に、熱交換器本体にセラミックヒータをフランジで固定
し使用する時に、端子部に水が接触し漏電することを防
止できる。

【００３２】セラミック基材とフランジの接続部をフラ
ンジに凹部を設け耐水性樹脂にて被覆することにより、 耐水性が向上し、熱交換器本体にセラミックヒータを
フランジで固定し使用する時に、接続部の隙間から漏水
することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の平板セラミックヒータ正
面図である。

【図２】本発明の第１実施例の平板セラミックヒータ断
面図である。

【図３】本発明の第２実施例の平板セラミックヒータ正
面図である。

【図４】本発明の第２実施例の平板セラミックヒータ断
面図である。

【図５】本発明の衛生洗浄装置の一実施例を示す外観図
である。

【図６】図５の衛生洗浄装置の水路系統図である。

【図７】本発明の熱交換器の一実施例を示す図である。

【図８】従来技術記載の平板セラミックヒータ断面図で
ある。

【図９】従来技術記載の円筒セラミックヒータ断面図で
ある。

【符号の説明】

１．セラミックヒータ ２．発熱抵抗体 ３．通電端子 ４．セラミック基材 ５．発熱領域 ６．フランジ ７．取付用貫通穴または切欠き ８．凹凸部 ９．貫通穴 １０．耐水性樹脂（シリコン系樹脂またはエポキシ系樹
脂） １１．ガラス材 １２．金属層 １３．ロウ材 ２０．衛生洗浄装置 ２７．熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 哲 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 2D038 JB04 JF00 3K034 AA22 BB06 BB14 BC01 BC17 EA07 EA15 FA40 HA01 HA04 HA10

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック基材の内部に発熱抵抗体を埋
   設し、発熱抵抗体に通電するための通電端子を備えたセ
   ラミックヒータにおいて、前記発熱抵抗体へ通電するこ
   とにより発熱する発熱領域と前記通電端子との間の非発
   熱領域に耐熱性樹脂材料にて形成されたフランジを備え
   たことを特徴とするセラミックヒータ。
2. 【請求項２】 前記非発熱領域において、セラミック基
   材表面に凹凸部および／またはセラミック基材に貫通穴
   を設けたことを特徴とする請求項１記載のセラミックヒ
   ータ。
3. 【請求項３】 前記樹脂製フランジはフランジの樹脂成
   形加工時にセラミック基材と一体化されていることを特
   徴とする請求項１記載のセラミックヒータ。
4. 【請求項４】 前記樹脂製フランジは、フランジの樹脂
   成形後にセラミック基材に圧入されることを特徴とする
   請求項１記載のセラミックヒータ。
5. 【請求項５】 前記発熱抵抗体と前記通電端子との接続
   部および該接続部の近傍を耐水性樹脂にて被覆したこと
   を特徴とする請求項１記載のセラミックヒータ。
6. 【請求項６】 セラミック基材とフランジの密着部を耐
   水性樹脂にて被覆したことを特徴とする請求項１記載の
   セラミックヒータ。
7. 【請求項７】 他部材への取付部として樹脂製フランジ
   を有することを特徴とするセラミックヒータ。
8. 【請求項８】 前記樹脂製フランジは、フランジの樹脂
   成形加工時にセラミックヒータと一体化されていること
   を特徴とする請求項７記載のセラミックヒータ。
9. 【請求項９】 前記樹脂製フランジは、フランジの樹脂
   成形後にセラミック基材に圧入されることを特徴とする
   請求項７記載のセラミックヒータ。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれかに記
    載されたセラミックヒータを備えたことを特徴とするセ
    ラミックヒータを具備する衛生洗浄装置。
11. 【請求項１１】 ケーシングに設けた開口部に装着され
    てケーシング内部を流れる流体を加熱するセラミックヒ
    ータと、前記セラミックヒータを保持すると共に前記ケ
    ーシングの開口部を閉塞してケーシングへの取付部とな
    る樹脂成形フランジを備えたことを特徴とするセラミッ
    クヒータを内蔵する熱交換装置。
12. 【請求項１２】 前記成形フランジを、フランジの樹脂
    成形加工時にセラミックヒータと一体化していることを
    特徴とする請求項１１記載のセラミックヒータを内蔵す
    る熱交換装置。
13. 【請求項１３】 前記成形フランジを、フランジの樹脂
    成形後にセラミック基材に圧入することを特徴とする請
    求項１１記載のセラミックヒータを内蔵する熱交換装
    置。