JP3066207B2 - 電熱変換器及びその製造方法 - Google Patents
電熱変換器及びその製造方法Info
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- JP3066207B2 JP3066207B2 JP4321682A JP32168292A JP3066207B2 JP 3066207 B2 JP3066207 B2 JP 3066207B2 JP 4321682 A JP4321682 A JP 4321682A JP 32168292 A JP32168292 A JP 32168292A JP 3066207 B2 JP3066207 B2 JP 3066207B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電熱変換器、特にアー
クプラズマの発生熱を利用する電熱変換器の放電陰極部
構造ならびにその製造方法に関するものである。
クプラズマの発生熱を利用する電熱変換器の放電陰極部
構造ならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば従来の電気式瞬間湯沸器等に用い
られる電熱変換器としては、電気抵抗体による発熱を利
用するものが大部分であるが、例えば通常の家庭用等に
利用するためには極めて大形となるため、貯湯形式とす
るのが一般であった。これに対して、特開平１−９８８
５４号公報にこの種の瞬間湯沸器を大幅に小形化し得る
特徴を有するアークプラズマ発生熱を利用する新規の電
気加熱瞬間湯沸器が開示されている。図３に、その電熱
変換部の原理を示す概要構成の軸方向中心断面図を示
す。
られる電熱変換器としては、電気抵抗体による発熱を利
用するものが大部分であるが、例えば通常の家庭用等に
利用するためには極めて大形となるため、貯湯形式とす
るのが一般であった。これに対して、特開平１−９８８
５４号公報にこの種の瞬間湯沸器を大幅に小形化し得る
特徴を有するアークプラズマ発生熱を利用する新規の電
気加熱瞬間湯沸器が開示されている。図３に、その電熱
変換部の原理を示す概要構成の軸方向中心断面図を示
す。
【０００３】この電熱変換部は、互に同心状に配設され
た２重の円筒部材１，２及び外側容器３によりそれぞれ
内側より第１，第２，第３の３層の各空間９，４，１０
を形成するよう構成されており、１は内側円筒部材、２
は外側円筒部材、３は外周容器を示す。内側及び外側円
筒部材１，２は、例えばＣｕ等のそれぞれ高い熱伝導性
を有する材料で構成され、相互の間に形成された環状断
面の第２の空間４は放電空間として使用され、それぞれ
内側円筒部材１の外側長手方向中央部ならびに外側円筒
部材２の内側の長手方向中央部には、互に凸状に対向す
るＣｕ材料より成る円環状の放電電極部５，６が設けら
れ、また両円筒部材１，２の各両端部は円環状の絶縁物
の蓋部材７により互に密封固定され、内部空間には空気
や不活性ガス、あるいは不活性ガスとその他のガスの混
合物、例えばＡｒとＮｅのガス等が充填されている。な
お、外周容器３の一端部は円板８により閉鎖されてお
り、内側円筒部材１の内部空間（第１の空間）は水路９
として図示矢印方向に被加熱媒体としての冷水１２が供
給され、外側／内側各円筒部材３／２間に形成された環
状断面空間（第３の空間）の水路１０を通って図示矢印
方向に流出するよう構成されている。
た２重の円筒部材１，２及び外側容器３によりそれぞれ
内側より第１，第２，第３の３層の各空間９，４，１０
を形成するよう構成されており、１は内側円筒部材、２
は外側円筒部材、３は外周容器を示す。内側及び外側円
筒部材１，２は、例えばＣｕ等のそれぞれ高い熱伝導性
を有する材料で構成され、相互の間に形成された環状断
面の第２の空間４は放電空間として使用され、それぞれ
内側円筒部材１の外側長手方向中央部ならびに外側円筒
部材２の内側の長手方向中央部には、互に凸状に対向す
るＣｕ材料より成る円環状の放電電極部５，６が設けら
れ、また両円筒部材１，２の各両端部は円環状の絶縁物
の蓋部材７により互に密封固定され、内部空間には空気
や不活性ガス、あるいは不活性ガスとその他のガスの混
合物、例えばＡｒとＮｅのガス等が充填されている。な
お、外周容器３の一端部は円板８により閉鎖されてお
り、内側円筒部材１の内部空間（第１の空間）は水路９
として図示矢印方向に被加熱媒体としての冷水１２が供
給され、外側／内側各円筒部材３／２間に形成された環
状断面空間（第３の空間）の水路１０を通って図示矢印
方向に流出するよう構成されている。
【０００４】各放電電極５，６に、外部電源１３より直
流高電圧を印加すると、これら電極５，６間にはアーク
プラズマ１１が形成される。このアークプラズマ１１
は、例えば外周容器３の電極２，３対応外周位置に配設
した不図示のリング状永久磁石等により発生する磁界１
４により、この磁界１４，アークプラズマ１１との相互
作用により円周方向に連続的に移動するよう構成されて
いる。
流高電圧を印加すると、これら電極５，６間にはアーク
プラズマ１１が形成される。このアークプラズマ１１
は、例えば外周容器３の電極２，３対応外周位置に配設
した不図示のリング状永久磁石等により発生する磁界１
４により、この磁界１４，アークプラズマ１１との相互
作用により円周方向に連続的に移動するよう構成されて
いる。
【０００５】以上のような構成により、内側円筒部材１
内の水路９に導入された例えば市水等の被加熱水１２
は、アークプラズマ１１の発生熱を両円筒部材１，２の
各表面から吸収して瞬間的に熱水となり、水路１０を通
って矢印方向に外部へ供給し得るように構成したもので
ある。
内の水路９に導入された例えば市水等の被加熱水１２
は、アークプラズマ１１の発生熱を両円筒部材１，２の
各表面から吸収して瞬間的に熱水となり、水路１０を通
って矢印方向に外部へ供給し得るように構成したもので
ある。
【０００６】以上のような構成において、放電用電極
５，６を各円筒部材１，２と同一の銅材料で構成する
と、特に陰極側の電極６の損耗がはげしいため寿命が短
く、また、放電空間４内のガス圧の増加、金属粉の発生
等による短絡等を生ずる傾向があるため、この対策とし
て陰極６をタングステンを主成分とする合金製とするこ
とが試みられている。
５，６を各円筒部材１，２と同一の銅材料で構成する
と、特に陰極側の電極６の損耗がはげしいため寿命が短
く、また、放電空間４内のガス圧の増加、金属粉の発生
等による短絡等を生ずる傾向があるため、この対策とし
て陰極６をタングステンを主成分とする合金製とするこ
とが試みられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】銅製の外側円筒部材２
の内側表面に、陰極６として、例えば粉末冶金法で作製
したタングステン合金のリング状部材Ｗを固着するに
は、図４に、要部の垂直半断面を示すように、予め作製
したリング状部材（陰極）Ｗを銅製の外側円筒部材２の
内径部に挿入して、ろう材Ｂを盛ってろう付けを行う方
法がとられていた。
の内側表面に、陰極６として、例えば粉末冶金法で作製
したタングステン合金のリング状部材Ｗを固着するに
は、図４に、要部の垂直半断面を示すように、予め作製
したリング状部材（陰極）Ｗを銅製の外側円筒部材２の
内径部に挿入して、ろう材Ｂを盛ってろう付けを行う方
法がとられていた。
【０００８】しかしながら、以上のような固着方法にあ
っては、円筒部の内側において、ろう付けするため作業
が困難であり、すきまができ易く、電気的な接触が不十
分になり勝ちである。また、そのすきまや異材料の接合
により熱伝導性が悪化するため性能／寿命上の悪影響が
あった。この発明は、以上のような従来例構成／方法の
問題点にかんがみてなされたもので、電気及び熱伝導特
性に優れ、かつ製造の容易なこの種の外側円筒部材の構
成／製造方法の提供を目的としている。
っては、円筒部の内側において、ろう付けするため作業
が困難であり、すきまができ易く、電気的な接触が不十
分になり勝ちである。また、そのすきまや異材料の接合
により熱伝導性が悪化するため性能／寿命上の悪影響が
あった。この発明は、以上のような従来例構成／方法の
問題点にかんがみてなされたもので、電気及び熱伝導特
性に優れ、かつ製造の容易なこの種の外側円筒部材の構
成／製造方法の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、同心状に配設した内外２重円筒部材及びその外
周容器により、それぞれ内側から順次に第１，第２及び
第３の各空間を形成し、この第１及び第３空間に被加熱
流体を流すと共に、前記第２空間に直流電圧を印加して
アークプラズマを形成し、その発生熱により前記被加熱
流体を昇温するよう構成した電熱変換器において、前記
外側円筒部材を放電用陰極側，内側円筒部材を放電用陽
極側とすると共に、前記陰極用として、銅製の前記外側
円筒部材の内側表面上に凹設された円周みぞ内に、その
表面が露出するよう埋設されたタングステン合金製リン
グ状部材を有するよう構成すると共に、この電熱変換器
の放電用陰極を備えた前記外側円筒部材の製造方法とし
て、その内側円周表面上に矩形断面リング状陰極部材が
凸設された状態の前記外側円筒部材の外形に対応するキ
ャビティを有する鋳込み用の上下分割型を用い、予め製
作された前記陰極としてのタングステン合金製リング状
部材を、前記上下分割型間にその外周部が前記キャビテ
ィの円筒部内側表面より突出するよう介装して両型を閉
鎖したのち、前記キャビティの頂部に穿設された注入孔
より溶融銅を注入することにより鋳造するよう構成する
ことにより、前記目的を達成しようとするものである。
いては、同心状に配設した内外２重円筒部材及びその外
周容器により、それぞれ内側から順次に第１，第２及び
第３の各空間を形成し、この第１及び第３空間に被加熱
流体を流すと共に、前記第２空間に直流電圧を印加して
アークプラズマを形成し、その発生熱により前記被加熱
流体を昇温するよう構成した電熱変換器において、前記
外側円筒部材を放電用陰極側，内側円筒部材を放電用陽
極側とすると共に、前記陰極用として、銅製の前記外側
円筒部材の内側表面上に凹設された円周みぞ内に、その
表面が露出するよう埋設されたタングステン合金製リン
グ状部材を有するよう構成すると共に、この電熱変換器
の放電用陰極を備えた前記外側円筒部材の製造方法とし
て、その内側円周表面上に矩形断面リング状陰極部材が
凸設された状態の前記外側円筒部材の外形に対応するキ
ャビティを有する鋳込み用の上下分割型を用い、予め製
作された前記陰極としてのタングステン合金製リング状
部材を、前記上下分割型間にその外周部が前記キャビテ
ィの円筒部内側表面より突出するよう介装して両型を閉
鎖したのち、前記キャビティの頂部に穿設された注入孔
より溶融銅を注入することにより鋳造するよう構成する
ことにより、前記目的を達成しようとするものである。
【００１０】
【作用】以上のような本発明構成／製造方法により、作
業が容易であり、また、この一体鋳造の冷却中の銅の熱
収縮により、銅とタングステン系電極との嵌合／接触が
完全に行われるため、電気的／熱的伝導特性に優れ、性
能／寿命が向上する。
業が容易であり、また、この一体鋳造の冷却中の銅の熱
収縮により、銅とタングステン系電極との嵌合／接触が
完全に行われるため、電気的／熱的伝導特性に優れ、性
能／寿命が向上する。
【００１１】
【実施例】以下に、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１に、本発明に係る陰極付き外側円筒部材の製造
方法の一実施例の説明図を、図２にこの方法により製造
された外側円筒部材の垂直半断面図を示す。図１（ａ）
は、予め粉末冶金法等により製作された陰極用のタング
ステン合金製リング状部材Ｗを示す。（ｂ）図は、この
リング状部材Ｗを上下に分割された鋳型としての上型Ｍ
1 及び下型Ｍ2 の内部のキャビティＣ内に載置して閉鎖
した状態の垂直半断面図で、上型Ｍ1 上に設けられた湯
口Ｍａから溶融した銅を注入する前の状態を示す。
（ｃ）図は、この注入を行って銅が固化した後、上／下
型Ｍ1 ／Ｍ2 （断面図を示す）を分離し鋳造製品として
の外側円筒部材２（斜視図を示す）を取出した状態を示
す。上／下型Ｍ1 ／Ｍ2 は、それぞれ両側を閉鎖したと
き陰極を含む外側円筒部材２の外形に相当するキャビテ
ィＣを形成する各キャビティＣ1 ／Ｃ2 を備えており、
また、下型Ｍ2 の陰極部はリング状部材Ｗの外周部がキ
ャビティＣ2 の円筒部内側表面より小寸法ｌだけ突出す
るよう構成してある。
る。図１に、本発明に係る陰極付き外側円筒部材の製造
方法の一実施例の説明図を、図２にこの方法により製造
された外側円筒部材の垂直半断面図を示す。図１（ａ）
は、予め粉末冶金法等により製作された陰極用のタング
ステン合金製リング状部材Ｗを示す。（ｂ）図は、この
リング状部材Ｗを上下に分割された鋳型としての上型Ｍ
1 及び下型Ｍ2 の内部のキャビティＣ内に載置して閉鎖
した状態の垂直半断面図で、上型Ｍ1 上に設けられた湯
口Ｍａから溶融した銅を注入する前の状態を示す。
（ｃ）図は、この注入を行って銅が固化した後、上／下
型Ｍ1 ／Ｍ2 （断面図を示す）を分離し鋳造製品として
の外側円筒部材２（斜視図を示す）を取出した状態を示
す。上／下型Ｍ1 ／Ｍ2 は、それぞれ両側を閉鎖したと
き陰極を含む外側円筒部材２の外形に相当するキャビテ
ィＣを形成する各キャビティＣ1 ／Ｃ2 を備えており、
また、下型Ｍ2 の陰極部はリング状部材Ｗの外周部がキ
ャビティＣ2 の円筒部内側表面より小寸法ｌだけ突出す
るよう構成してある。
【００１２】（ｂ）図の状態で一体鋳造された製品は、
図２に示すように、冷却時陰極リングＷは外側円筒部材
２の内周の円周みぞ２ａ中に一体に鋳込まれ、Ｃｕの大
きい熱収縮により、タングステンを主体とする陰極リン
グＷとは極めて緊密に密着嵌合し、良好な電気的及び熱
的伝導度が期待でき、稼働中陰極先端部の温度が低下し
て粉体の発生により損耗が減り、長寿命が得られる。
図２に示すように、冷却時陰極リングＷは外側円筒部材
２の内周の円周みぞ２ａ中に一体に鋳込まれ、Ｃｕの大
きい熱収縮により、タングステンを主体とする陰極リン
グＷとは極めて緊密に密着嵌合し、良好な電気的及び熱
的伝導度が期待でき、稼働中陰極先端部の温度が低下し
て粉体の発生により損耗が減り、長寿命が得られる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明構造及び
製造方法によれば、この種の電熱変換器の外側円筒部材
とタングステン合金の陰極電極とは極めて良好な電気的
及び熱的伝導度を有するようになるため、安定した放電
状態が得られると共に、極めて損耗の少い長寿命の陰極
が得られる。
製造方法によれば、この種の電熱変換器の外側円筒部材
とタングステン合金の陰極電極とは極めて良好な電気的
及び熱的伝導度を有するようになるため、安定した放電
状態が得られると共に、極めて損耗の少い長寿命の陰極
が得られる。
【図１】 陰極付き外側円筒部材の製造方法の一実施例
説明図
説明図
【図２】 この方法により製造された外側円筒部材の垂
直半断面図
直半断面図
【図３】 電熱変換器の概要構成図
【図４】 従来方法による図２相当図
１／２ 内／外側円筒部材 ２ａ 円周みぞ ３ 外周容器 ９／４／１０ 第１／第２／第３空間 ５／６ ＋／−放電電極 Ｃ，Ｃ1 ，Ｃ2 キャビティ Ｍ1 ／Ｍ2 上／下型 Ｗ タングステン合金リング状部材
Claims (2)
- 【請求項１】 同心状に配設した内外２重円筒部材及び
その外周容器により、それぞれ内側から順次に第１，第
２及び第３の各空間を形成し、この第１及び第３空間に
被加熱流体を流すと共に、前記第２空間に直流電圧を印
加してアークプラズマを形成し、その発生熱により前記
被加熱流体を昇温するよう構成した電熱変換器におい
て、前記外側円筒部材を放電用陰極側，内側円筒部材を
放電用陽極側とすると共に、前記陰極用として、銅製の
前記外側円筒部材の内側表面上に凹設された円周みぞ内
に、その表面が露出するよう埋設されたタングステン合
金製リング状部材を有することを特徴とする電熱変換
器。 - 【請求項２】 同心状に配設した内外２重円筒部材及び
その外周容器により、それぞれ内側から順次に第１，第
２及び第３の各空間を形成し、この第１及び第３空間に
被加熱流体を流すと共に、前記第２空間に直流電圧を印
加してアークプラズマを形成し、その発生熱により前記
被加熱流体を昇温するよう構成した電熱変換器の放電用
陰極を備えた前記外側円筒部材の製造方法として、その
内側円周表面上に矩形断面リング状陰極部材が凸設され
た状態の前記外側円筒部材の外形に対応するキャビティ
を有する鋳込み用の上下分割型を用い、予め製作された
前記陰極としてのタングステン合金製リング状部材を、
前記上下分割型間にその外周部が前記キャビティの円筒
部内側表面より突出するよう介装して両型を閉鎖したの
ち、前記キャビティの頂部に穿設された注入孔より溶融
銅を注入することにより鋳造するよう構成したことを特
徴とする電熱変換器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4321682A JP3066207B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 電熱変換器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4321682A JP3066207B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 電熱変換器及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06168783A JPH06168783A (ja) | 1994-06-14 |
| JP3066207B2 true JP3066207B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=18135250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4321682A Expired - Lifetime JP3066207B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 電熱変換器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3066207B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP4321682A patent/JP3066207B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06168783A (ja) | 1994-06-14 |
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