JP3578086B2 - 電気湯沸かし器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として一般家庭または事務所等で使用される電気湯沸かし器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電気湯沸かし器の構成は図６および図７に示すようであった。１は上部を開口した容器でステンレス鋼板を絞り加工または溶接加工で形成されている。２は容器１底面に形成された凸部である。すなわち凸部２は容器１の底面に形成された平面である。３は凸部２の裏面に収納される加熱装置であるヒーターユニットである。ヒーターユニット３は上側から集成マイカでを打ち抜いて形成された第１の絶縁物４、ステンレス鋼板を打ち抜いて形成して約１０００ワットの消費電力である湯沸かし電熱線５、集成マイカで形成した第２の絶縁物６、ステンレス鋼板を打ち抜いて形成した約１００ワットの消費電力がある保温電熱線７、集成マイカで形成された第３の絶縁物８で順番に重ねられて構成されている。
【０００３】
９は湯沸かし電熱線５の一端に溶接で固定された湯沸かし端子であり、ステンレス鋼板をプレス加工して形成されている。１０は同様にプレス加工して形成されて一端を保温電熱線７に溶接で固定された保温端子である。１１は前記湯沸かし電熱線５と保温電熱線７の他端を電気的に結合し共通の端子として溶接した共通端子である。１２は前記湯沸かし端子９と保温端子１０と共通端子１１とを機械的に固定する碍子である。この碍子１２は３カ所の貫通穴１３を有し前記湯沸かし端子９と共通端子１１とを両端の貫通穴１３に通して保温端子１０を中央の貫通穴１３に通す構成にしてある。
【０００４】
容器１の底部側からはアルミ鍍金鋼板などをプレス加工して形成したシーム板１４を抵抗溶接で外周と中央付近とを複数箇所溶接してヒーターユニット３を凸部２の裏面に収納して下方からヒーターユニット３を凸部２の裏面に圧接している。１５は容器１の底部に溶接して固定された一対の取付金具であり、下端は止めねじ１６でねじ止めされる構造になっている。
【０００５】
１７は前記容器１を収容する筒状のボデーでＰＰ樹脂などの合成樹脂で形成されている。上端下端が開口したボデー１７下部には開口部１８を設けて組立時等に利用する。１９は鋼板をプレス加工して形成してボデー１７下側の開口部１８を塞ぐ底板である。
【０００６】
２０は容器１の下に位置して一端を容器１の底部に連通し、他端を昇水パイプ２１に連通した送水装置である遠心ポンプである。昇水パイプ２１は給湯口２２を介して外方に開放されている。
【０００７】
２３は前記容器１を略中央に備えた合成樹脂で形成された上枠である。上枠２３はボデー１７上端に嵌着する。
【０００８】
全体の構成は容器１を上枠２３の中央に収納して上枠２３をボデー１７上端に嵌着する。容器１下端に固定された取付金具１５はボデー１７の取付部２４に嵌合する。ここで止めねじ１６で底板１９を取付部２４を介して取付金具１５に固定する。取付金具１５と取付部２４とは設計上約３ｍｍの隙間が締め代として設けてある。容器１と底板１９を締め付けると上枠２３とボデー１７を締め付けることとなり、止めねじ１６で取付金具１５を介して容器１底部を引っ張る応力を常に加えていることとなる。
【０００９】
２５は給電口である。２６は前記容器１の上部開口を塞ぐ蓋であり、蓋２６の一端には回転軸２７が設けてあり、他端には前記上枠２３に係止したロックするロック爪（図示せず）が前後に摺動するように備えてある。回転軸２７は上枠２３の軸受け部２８に回転自在に取り付けられて前記蓋２６の開閉時に回転する。
【００１０】
２９は凸部２中央の裏面に備えられたサーミスタで形成された温度検知素子であり、温度検知素子２９は容器１底部の凸部２の面を介して容器１内の湯の温度を検知する。３０はヒーターユニット３への通電を制御する制御部であり、上下に分割できる防水ケース３１内に収納されて容器１の下方に位置している。制御部３０はヒーターユニット３の湯沸かし電熱線５、保温電熱線７と、遠心ポンプ２０と温度検知素子２９とを制御する。
【００１１】
以上の構成において、動作を説明する。まず、水を容器１に所定量入れる。次に給電口２５から給電する。制御部３０が操作に基づいてヒーターユニット３へ通電する。湯沸かし時には湯沸かし電熱線５と保温電熱線７に通電して合計１１００ワットの電力で湯沸かしする。ヒーターユニット３で発生した熱は容器１の凸部２を介して容器１内の水を加熱する。このとき湯沸かし電熱線５の温度は約５００度に達しており、またシーム板１４の温度は約２５０度に達している。温度検知素子２９は容器１内の湯温を検知し、やがて温度検知素子２９が湯の沸騰を検知して制御部３０は湯沸かし電熱線５への通電を停止する。湯沸かし電熱線５への通電を停止させた直後はヒーターユニット３とシーム板１４の温度は１００度以上であるのでその熱容量と１００度以上の温度のために、数十秒間は容器１底面の凸部２の表面から蒸気の気泡が発生し続ける。やがてヒーターユニット３とシーム板１４の温度が１００度以下になると気泡の発生が次第に停止する。以降は制御部３０が保温電熱線７への通電を制御して容器１内の湯温を約９５度に維持する。このとき制御部３０はまず温度検知素子２９の温度を信号として入力し、保温電熱線７へ通電するが、通電当初はヒーターユニット３全体を加熱して温度上昇させる必要があり、やがてヒーターユニット３全体が加熱されると次に凸部２を通して容器１内の湯を加熱することとなる。このときシーム板１４の温度は約１１０度である。
【００１２】
湯沸かし時も保温時もヒーターユニット３へ通電しているときはシーム板１４下面から輻射熱を放出していることとなる。
【００１３】
湯を所望のときは、操作部（図示せず）から遠心ポンプ２０を駆動して昇水パイプ２１と給湯口２２を介して給湯する。湯が少なくなると蓋２６を回動させて容器１上部を開放する。所望の水を容器１内に注水すると制御部３０が温度検知素子２９で湯温を検知して再度湯を沸かしてから保温する。以降は必要に応じて給湯する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の構成では、第１にヒーターユニット３の熱容量（ヒートマス）が大きく温度検知素子２９で湯温を検知して制御部３０でヒーターユニット３へ通電して湯温を制御するときの通電と湯温上昇の時間のずれが大きい。第２にヒーターユニット３の熱容量（ヒートマス）が大きく沸騰して湯沸かしヒーターユニット３への通電を停止した直後の数十秒間は容器１底部から熱容量による余熱で沸騰状態の蒸気の泡が多量に発生して遠心ポンプ２０内に巻き込むために、遠心ポンプ２０の給湯能力が著しく低下する。第３に湯沸かし中や保温時にヒーターユニット３へ通電するとシーム板１４の温度が湯沸かし時には約２５０度になり、また保温時には約１１０度になり、容器１底部近傍の部品を構成する材料をより耐熱の高い材料で形成するか、ヒーターユニット３から距離をおいて位置させる必要がある。第４にヒーターユニット３へ通電しているときはシーム板１４から下方に熱が輻射により放散している。第５にヒーターユニット３を構成する第１の絶縁物４と、第２の絶縁物６と、第３の絶縁物８と、湯沸かし電熱線５と、保温電熱線７と、湯沸かし端子９と保温端子１０と、共通端子１１と、碍子１２の各部品を別々に加工する必要があるといった課題を有していた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の湯沸かし器は、上記従来の課題を解決するために、加熱部を、底面に絞り加工で段部を形成して一段下方に凸な曲面を形成した容器曲面の下面に第１の電気絶縁層を形成し、この第１の電気絶縁層上に電気抵抗体層を印刷で形成し、さらに前記電気抵抗体層上に第２の電気絶縁層を形成して構成するとともに、前記電気抵抗体層に電気的に接続するように印刷で形成した電気導体層と、前記電気導体層に一端を結合させ他端を金属端子に結合した金属結線とを設けたものである。これにより、加熱部の熱容量が小さくなり、加熱時の熱応答性を良くすることができるので、温度制御を精度良くできるようにし、沸騰直後の余熱による泡の発生を瞬時に停止し、さらには下部への輻射熱を低減できるようにするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、下方に底面を有し、該底面に絞り加工で段部を形成して一段下方に凸な曲面を形成した水を収容する容器と、前記曲面の下面に形成した第１の電気絶縁層とこの第１の電気絶縁層上に印刷で形成した電気抵抗体層と、さらに前記電気抵抗体層上に形成した第２の電気絶縁層とを備えた加熱部と、前記電気抵抗体層に電気的に接続するように印刷で形成した電気導体層と、前記電気導体層に一端を結合させ他端を金属端子に結合した金属結線とを備えた電気湯沸かし器とすることにより、加熱部の熱容量が小さくなり、加熱時の熱応答性を良くすることができるので、温度制御を精度良くできるようにし、沸騰直後の余熱による泡の発生を瞬時に停止し、さらには下部への輻射熱を低減できる。また、加熱部の部品点数を低減するとともに加熱部の加工工程も著しく簡素化することができる。また、電気導体層と金属端子とは金属結線を介して結合するので金属端子に応力が加わっても電気導体層には応力が加わらない構成とすることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、下方に底面を有し、該底面に絞り加工で段部を形成して一段下方に凸な曲面を形成した水を収容する容器と、前記底面の裏面に形成した第１の電気絶縁層とこの第１の電気絶縁層上に印刷で形成した電気抵抗体層と、さらに前記電気抵抗体層上に形成した第２の電気絶縁層とを備えた加熱部と、前記電気抵抗体層上に印刷で形成した電気導体層と、前記電気導体層に一端を結合させ他端を金属端子に結合させた金属結線と、前記容器底面に固定されて容器を外郭に固定する取付金具とを備え、前記金属端子は前記取付金具に電気絶縁部材を介して取り付けられた構成としたものである。これにより、容器取付金具を用いて金属端子を保持する電気絶縁部材を固定することができ、金属端子に外部から応力が加わっても電気導体層に外部からの応力が加わることなくまた電気絶縁部材を固定する部品を増やすことなく金属端子を固定することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、特に、金属結線は電気導体層に一端を金属結合し、他端を金属端子に金属結合した構成としたものである。これにより、発熱部である電気抵抗体層に近く温度が比較的高い電気導体層の端部と金属端子とを結合する金属結線の両端をおのおの電気導体層と金属端子とを金属結合により結合することで表面の酸化膜の形成による電気抵抗の増大と増大した電気抵抗による発熱がなく信頼性が改善できる。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
以下に本発明の実施例１について、図１、図２、図３、図４、図５を参照しながら説明する。止めねじ１６、ボデー１７、開口部１８、底板１９、遠心ポンプ２０、昇水パイプ２１、給湯口２２、上枠２３、取付部２４、給電口２５、蓋２６、回転軸２７、軸受け部２８、制御部３０、防水ケース３１は従来の実施例と同一の形状と機能であり、同一の名称と符号を使用して説明は省略する。
【００２０】
４１は上部を開口し底部を有した水を収容する容器である。容器４２はステンレス鋼板で形成されている。特にＪＩＳ規格ＳＵＳ４４４相当の組成成分で構成されている。４２は容器４１底部に一段低くして絞り加工で形成した段部である。４３は段部４２から一段上方に位置した底面である。底面４３は相対する２カ所に平行な直線の段部４２である直線部４４を絞り加工で形成し、他の部分は段部４２の外周からほぼ均等な距離で絞り加工されている。段部４２は全体としては略小判形をしている。段部４２は平面ではなく球面の一部を切り取った形状をしており、段部４２の中央部が一番深い絞り加工になるように下方に凸な形状をしている。容器４１は底面４２外周を、ステンレス鋼板で形成した側壁４５と溶接して水密に形成している。
【００２１】
４６は底面４３の外周近傍に穴を開けてステンレスパイプを咬めて水密的に形成した流出口であり、遠心ポンプ２０に連通している。流出口４６を段部４２とは別部品とすることで流出口４６の取付加工を任意の行程で行うことができる。これは後述する印刷加工が極めて施し易い構成である。
【００２２】
４７は底面４３下面のほぼ全面にあたる印刷曲面であり、ここに加熱部４８が形成される。印刷曲面４７の曲率については概略次のように設定すると良い。つまり、印刷曲面４７の最長寸法に対してその１００分の１以上の深さにする。理由は概略金属の熱膨張率は高くても１０のマイナス５乗オーダーであり、温度差を１０００度としても１０のマイナス２乗つまり１００分の１膨張することになる。これに対して絞り加工の深さを１００分の１にすることで曲面がどのように熱膨張してもその凹凸が反転することはない。従って印刷曲面の絞り深さを最大寸法の１００分の１以上にすると局部的な熱膨張による段部４２に発生する応力は印刷曲面４７の変形のみで吸収することができる。
【００２３】
加熱部４８は以下のような構造になっている。まず印刷曲面４７全面に無機質であるガラスと金属酸化物を主成分とする電気絶縁物を３層のスクリーン印刷で約５０マイクロメートルから約２００マイクロメートルに積層して第１の電気絶縁層４９を形成する。この第１の電気絶縁層４９の厚みは定格電圧や必要とする絶縁耐力によって印刷回数や印刷時のインクの濃度を調節して所望の厚さにする。印刷状態のまま電気炉で約１０分間約９００度で焼結する。するとステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４４４相当）の線膨張係数１０．５〜１１．９×１０のマイナス６乗と同じ膨張係数の第１の電気絶縁層４９が完成する。
【００２４】
次に図３のように金属酸化物を主成分とする適度な電気抵抗を持った抵抗体を含んだインクで電気抵抗体層５０をスクリーン印刷で形成する。スクリーン印刷の版は被印刷面よりも大きい面積を必要とするので容器４１の底面４３に対して印刷曲面４７は一段下に位置するように形成されている。これによりスクリーン印刷版は容器４１底面４３に当たることなく第１の電気絶縁層４９や電気抵抗体層５０を印刷することができる。
【００２５】
印刷のパターンは最内周には幅の広い湯沸かし回路５１の一部を設け、外周部にも湯沸かし回路５１の一部を設け、その間には幅の狭い保温回路５２を形成するパターンとする。電気抵抗体層５０を同心円状とするのはスクリーン印刷加工法において、スクリーン版は平面状であるのに印刷曲面４７は球面であり、印刷時にスクリーン版の押し圧が大きい中央付近ほど充分に印刷される一方で押し圧が小さい外周部ほど薄く印刷される傾向があるから同心円状に同一条件の印刷をするためである。同心円状の印刷条件は比較的管理しやすいので電気抵抗体層５０を同心円状にしてこれにより消費電力のばらつきを約５％以下に押さえることができる。
【００２６】
次に、湯沸かし回路５１と保温回路５２の電気的結線について説明する。電気的には湯沸かし回路５１と保温回路５２とは一端を共通端子５３で電気的に結線し、他端はおのおの湯沸かし端子５４と保温端子５５とを形成して並列な回路として構成される。湯沸かし回路５１と保温回路５２はおのおの電気導体層５６で形成した放射状パターン５７で結線され、一端は電気導体層５６で形成された共通の共通端子５３で結線される。湯沸かし回路５１の他端は電気導体層５６で形成された湯沸かし端子５４と結線され、保温回路５２の他端は電気導体層５６で形成された保温端子５５と結線される。共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と放射状パターン５７とは銀を主成分としたインクをスクリーン印刷で前記電気抵抗体層５０の上に印刷して形成した電気導体層５６で一度に印刷により形成される。共通端子５３と、湯沸かし端子５４と、保温端子５５とは加熱部４８の外周近傍に配置するとともに各端子とも互いに近接して一カ所に集中させる。これは加熱部４８の端部は中央部に比べて比較的温度が低く、耐熱耐酸化において有利だからである。従って共通端子５３と、湯沸かし端子５４と、保温端子５５とを加熱部４８の外周に集中させるものである。
【００２７】
電気抵抗体層５０は容器４１底面に同心円状に断片的に配列されているので、同心円状の電気抵抗体層５０を中心から放射状方向に電気導体層５６で形成した放射状パターン５７で結線して湯沸かし回路５１と保温回路５２とを形成する。同心円状の電気抵抗体層５０を中心から放射状方向に電気導体層５６で形成した放射状パターン５７で接続するのは熱膨張により印刷曲面４７が中心から放射状方向に熱による膨張と収縮による応力が大きいためにこの寸法変化に追従できる銀を主成分とする電気導体層５６で放射状方向の接続をおこなうためである。前記共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と放射状パターン５７とで電気導体層５６を形成する。電気導体層５６はスクリーン印刷で一度に形成した後に電気炉で約９００度で１０分焼結する。
【００２８】
電気導体層５６は第１の電気絶縁層４９上に位置して電気抵抗体層５０の上かまたは下に位置して印刷される。つまり電気抵抗体層５０と電気導体層５６の印刷順序はどちらを先に実施しても良い。
【００２９】
次に、第１の電気絶縁層４９の範囲から共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と中央部とを除く範囲を無機質であるガラスと金属酸化物を主成分とする電気絶縁物を１層または複数層にスクリーン印刷で約５０から２００マイクロメートルの厚さに積層して第２の電気絶縁層５８を形成する。この第２の電気絶縁層５８の厚みは定格電圧や必要とする絶縁耐力によって印刷回数や印刷時のインクの濃度を調節して所望の厚さにする。印刷状態のまま電気炉で約１０分約９００度で焼結する。するとステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４４４相当）の線膨張係数１０．５〜１１．９×１０のマイナス６乗と同じ膨張係数の第２の電気絶縁層５８が完成する。第１の電気絶縁層４９と電気抵抗体層５０と電気導体層５６と第２の電気絶縁層５８とで加熱部４８を形成している。
【００３０】
６０は容器４１の直線部４４近傍の底面４３に溶接して固定された一対の取付金具である。取付金具６０は下端にねじ穴６１が設けてあり、底板１９と取付金具６０とでボデー１７を挟んで止めねじ１６で固定することとなる。取付金具６０を底面４３に溶接するのは取付金具６０間に制御部３０を内蔵した防水ケース３１を収納することができるからである。また取付金具６０はボデー１７を締め付けて固定するので締め付けによる応力を底面４３に加えることとなるが、その応力を印刷曲面４７に伝わりにくくするために印刷曲面４７を段部４２に設けている。印刷曲面４７には焼結した加熱部４８が固着しているのでこれに応力が加わらないようにすることが重要である。
【００３１】
６２は第１の電気絶縁層４９の略中央に二つの電気導体層５６で形成した端部６３を形成してこの端部６３に銀ろうまたは金属結合で温度検知素子であるサーミスタ６４のリード線６５を結線した温度検知部である。サーミスタ６４は第１の電気絶縁層４９に接するので電気絶縁物で絶縁する必要はなく、サーミスタ６４のリード線６５をそのまま端部６３に結線する。端部６３は電気導体層５６を長く伸ばして前記共通端子５３付近まで伸びて形成されている。
【００３２】
ここで、湯沸かし回路５１の一部が最内周に位置するのは、発熱の多い湯沸かし回路５１の熱でいち早くサーミスタ６４に熱を伝えるためである。
【００３３】
６６は電気導体層５６で形成した前記共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と端部６３とにその一端を金属結合するアルミニウム合金か金で形成した金属結線であり、他端は取付金具６０に固定された電気絶縁物である樹脂で形成された電気絶縁部材６７に保持された金属端子６８に金属結合されている。金属端子６８は黄銅にスズ鍍金を施した材料または鉄にニッケル鍍金を施した材料をプレス加工で打ち抜いて形成している。
【００３４】
また、取付金具６０は加熱部４８の外周に位置するとともに電気絶縁部材６７は前記共通端子５３と、湯沸かし端子５４と、保温端子５５との集中した比較的発熱量が少なく温度の低い加熱部４８外周に集中して位置している。従って電気絶縁部材６７及び金属端子６８の温度は低く押さえることができる。さらにサーミスタ６４の端部６３も前記共通端子５３と、湯沸かし端子５４と、保温端子５５との近傍に位置して金属結線６６の一端と金属結合されている。
【００３５】
６９は容器４１下部に接して備えられた断熱材であり、ガラス繊維、発泡シリコンゴム、熱変形温度が２００度以上の熱可塑性樹脂の発泡材、無機質材料の積層材等で形成されている。
【００３６】
以上のように構成された電気湯沸かし器についてその動作を説明する。基本的な動作は前述の従来の技術の動作と同じである。容器４１近傍の動作について述べる。容器４１内に水を入れる。給電口２５から商用電力を供給する。制御部３０がサーミスタ６４からの信号で容器４１内の水温を検知して湯沸かしモードに入り、湯沸かし回路５１と保温回路５２に通電する。湯沸かし回路５１と保温回路５２はジュール熱により発熱して約１５０度の温度になり、第１の電気絶縁層４９と第２の電気絶縁層５８に熱が伝導する。第１の電気絶縁層４９から容器４１の印刷曲面４７を介して容器４１内の水を加熱する。ここで第１の電気絶縁層４９は印刷曲面４７と電気抵抗体層５０とにそれぞれ焼結で密着しているので熱伝導が非常にすぐれており、発熱した熱が電気抵抗体層５０に滞留することなく容器４１内の水を加熱することとなる。この状態で湯沸かしが進行する。
【００３７】
また、電気抵抗体層５０は通電とともに急激に温度上昇するので熱膨張係数に見合う膨張が発生する。温度上昇は急激で局部的な発生であり電気抵抗体層５０が熱膨張する瞬間はまだステンレス鋼板で形成された印刷曲面４７はまだ温度上昇していないので電気抵抗体層５０と印刷曲面４７の層状構成においてバイメタルのような挙動をする。しかし、印刷曲面４７は熱膨張による応力をその曲率がわずかに変化することで吸収してしまう。印刷曲面４７の熱膨張による曲率の変化は底面４３の取付金具６０には伝わらないために、ボデー１７の締め付け寸法には影響しない。印刷曲面４７の熱膨張による変化はそれ以外の部品には応力の影響はないこととなる。また、反対に印刷曲面４７には他の部分からの応力は伝わってはこない。
【００３８】
やがて容器４１内の水は沸騰する。サーミスタ６４が約１００度の沸騰温度または温度上昇が停止して一定温度になったことを検知して制御部３０が湯沸かし回路５１と保温回路５２の通電を停止する。このとき電気抵抗体層５０と第１の電気絶縁層４９および第２の電気絶縁層５８は熱容量が小さく温度上昇も比較的少ない上に前述のように電気抵抗体層５０と第１の電気絶縁層４９と印刷曲面４７とはそれぞれ焼結により結合されているので熱伝導が良いために通電を停止して１秒程度で印刷曲面４７からの沸騰時の蒸気の泡は発生しなくなる。これにより沸騰直後に遠心ポンプ２０を作動させても泡を巻き込んで給湯能力が低下することはない。
【００３９】
以上のように実施例１によれば、第１に印刷曲面４７に加熱部４８を形成することで発熱による熱膨張応力を印刷曲面４７内で吸収することができる。第２に加熱部４８の熱容量が小さいので加熱時のレスポンスが良く温度制御しやすい。第３に沸騰直後に余熱による蒸気の泡の発生が瞬時に停止するので遠心ポンプ２０が泡を巻き込んで給湯性能が低下することがなく常に安定した給湯操作が可能となる。第４に加熱部４８は焼結により熱伝導が良いために容器４１下部の温度上昇が小さく従って容器４１下部近傍に配置する部品の耐熱温度を低く設定することができる。第５に第２の電気絶縁層５８の下面温度が比較的低いので輻射による放熱が少なく効率的な湯沸かしができる。第６に印刷による加熱部４８の形成は各部品の加工行程を著しく簡素化できてしかも印刷加工では余分な廃材がないために地球環境にも優しい加工が行える。また定格電圧や定格消費電力の異なる仕様の加熱部４８を生産するときは電気抵抗体層５０のスクリーン印刷版を作り直せば良いのでコストも切り替え時間もほとんど必要ない。
【００４０】
また、電気導体層５６と金属端子６８とを金属結線６６で接続することで、取付金具６０や金属端子６８に加わる応力が電気導体層５６に伝わるのを防止することができる。
【００４１】
なお、加熱部４８の印刷工程を側壁４５と底面４３を溶接して容器４１を形成した後としたが、底面４３のみの状態のときに先に印刷加工を施してから側壁４５と底面４３の溶接加工を施しても良い。
【００４２】
また、印刷加工をスクリーン印刷加工法としたが、転写等の異なる印刷方法でも良い。要は液体状の材料を容器４１印刷曲面４７に固着させればよい。
【００４３】
さらに、共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と端部６３と、金属結線の一端とを銀ろうかまたは金属結合させ、金属端子６８と金属結線６６の他端とを銀ろうかまたは金属結合で電気的に結合したが、ボンディングや超音波ウェルダーやレーザーによる溶接やはんだ付けによる溶接でもよい。要は金属結合により接続してあれば良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜３に記載の発明によれば、温度制御を応答性良く行い、加熱部下部に配置する部品の耐熱性を低く設定することができる。また、加熱部の部品点数を低減するとともに加熱部の加工工程も著しく簡素化することができ、さらに電気導体層には外部からの応力が加わらない構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の構成を示す斜視図
【図２】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の容器の分解斜視図
【図３】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の容器の底板を除いた状態の底面図
【図４】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の容器下面のセンサー部部分図
【図５】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の容器下面のセンサー部断面図
【図６】従来の実施例を示す電気湯沸かし器の構成を示す部分断面図
【図７】従来の実施例を示す電気湯沸かし器の容器の要部の分解斜視図
【符号の説明】
４１ 容器
４８ 加熱部
４９ 第１の電気絶縁層
５０ 電気抵抗体層
５６ 電気導体層
５８ 第２の電気絶縁層
６０ 取付金具
６６ 金属結線
６７ 電気絶縁部材
６８ 金属端子
【発明の属する技術分野】
本発明は主として一般家庭または事務所等で使用される電気湯沸かし器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電気湯沸かし器の構成は図６および図７に示すようであった。１は上部を開口した容器でステンレス鋼板を絞り加工または溶接加工で形成されている。２は容器１底面に形成された凸部である。すなわち凸部２は容器１の底面に形成された平面である。３は凸部２の裏面に収納される加熱装置であるヒーターユニットである。ヒーターユニット３は上側から集成マイカでを打ち抜いて形成された第１の絶縁物４、ステンレス鋼板を打ち抜いて形成して約１０００ワットの消費電力である湯沸かし電熱線５、集成マイカで形成した第２の絶縁物６、ステンレス鋼板を打ち抜いて形成した約１００ワットの消費電力がある保温電熱線７、集成マイカで形成された第３の絶縁物８で順番に重ねられて構成されている。
【０００３】
９は湯沸かし電熱線５の一端に溶接で固定された湯沸かし端子であり、ステンレス鋼板をプレス加工して形成されている。１０は同様にプレス加工して形成されて一端を保温電熱線７に溶接で固定された保温端子である。１１は前記湯沸かし電熱線５と保温電熱線７の他端を電気的に結合し共通の端子として溶接した共通端子である。１２は前記湯沸かし端子９と保温端子１０と共通端子１１とを機械的に固定する碍子である。この碍子１２は３カ所の貫通穴１３を有し前記湯沸かし端子９と共通端子１１とを両端の貫通穴１３に通して保温端子１０を中央の貫通穴１３に通す構成にしてある。
【０００４】
容器１の底部側からはアルミ鍍金鋼板などをプレス加工して形成したシーム板１４を抵抗溶接で外周と中央付近とを複数箇所溶接してヒーターユニット３を凸部２の裏面に収納して下方からヒーターユニット３を凸部２の裏面に圧接している。１５は容器１の底部に溶接して固定された一対の取付金具であり、下端は止めねじ１６でねじ止めされる構造になっている。
【０００５】
１７は前記容器１を収容する筒状のボデーでＰＰ樹脂などの合成樹脂で形成されている。上端下端が開口したボデー１７下部には開口部１８を設けて組立時等に利用する。１９は鋼板をプレス加工して形成してボデー１７下側の開口部１８を塞ぐ底板である。
【０００６】
２０は容器１の下に位置して一端を容器１の底部に連通し、他端を昇水パイプ２１に連通した送水装置である遠心ポンプである。昇水パイプ２１は給湯口２２を介して外方に開放されている。
【０００７】
２３は前記容器１を略中央に備えた合成樹脂で形成された上枠である。上枠２３はボデー１７上端に嵌着する。
【０００８】
全体の構成は容器１を上枠２３の中央に収納して上枠２３をボデー１７上端に嵌着する。容器１下端に固定された取付金具１５はボデー１７の取付部２４に嵌合する。ここで止めねじ１６で底板１９を取付部２４を介して取付金具１５に固定する。取付金具１５と取付部２４とは設計上約３ｍｍの隙間が締め代として設けてある。容器１と底板１９を締め付けると上枠２３とボデー１７を締め付けることとなり、止めねじ１６で取付金具１５を介して容器１底部を引っ張る応力を常に加えていることとなる。
【０００９】
２５は給電口である。２６は前記容器１の上部開口を塞ぐ蓋であり、蓋２６の一端には回転軸２７が設けてあり、他端には前記上枠２３に係止したロックするロック爪（図示せず）が前後に摺動するように備えてある。回転軸２７は上枠２３の軸受け部２８に回転自在に取り付けられて前記蓋２６の開閉時に回転する。
【００１０】
２９は凸部２中央の裏面に備えられたサーミスタで形成された温度検知素子であり、温度検知素子２９は容器１底部の凸部２の面を介して容器１内の湯の温度を検知する。３０はヒーターユニット３への通電を制御する制御部であり、上下に分割できる防水ケース３１内に収納されて容器１の下方に位置している。制御部３０はヒーターユニット３の湯沸かし電熱線５、保温電熱線７と、遠心ポンプ２０と温度検知素子２９とを制御する。
【００１１】
以上の構成において、動作を説明する。まず、水を容器１に所定量入れる。次に給電口２５から給電する。制御部３０が操作に基づいてヒーターユニット３へ通電する。湯沸かし時には湯沸かし電熱線５と保温電熱線７に通電して合計１１００ワットの電力で湯沸かしする。ヒーターユニット３で発生した熱は容器１の凸部２を介して容器１内の水を加熱する。このとき湯沸かし電熱線５の温度は約５００度に達しており、またシーム板１４の温度は約２５０度に達している。温度検知素子２９は容器１内の湯温を検知し、やがて温度検知素子２９が湯の沸騰を検知して制御部３０は湯沸かし電熱線５への通電を停止する。湯沸かし電熱線５への通電を停止させた直後はヒーターユニット３とシーム板１４の温度は１００度以上であるのでその熱容量と１００度以上の温度のために、数十秒間は容器１底面の凸部２の表面から蒸気の気泡が発生し続ける。やがてヒーターユニット３とシーム板１４の温度が１００度以下になると気泡の発生が次第に停止する。以降は制御部３０が保温電熱線７への通電を制御して容器１内の湯温を約９５度に維持する。このとき制御部３０はまず温度検知素子２９の温度を信号として入力し、保温電熱線７へ通電するが、通電当初はヒーターユニット３全体を加熱して温度上昇させる必要があり、やがてヒーターユニット３全体が加熱されると次に凸部２を通して容器１内の湯を加熱することとなる。このときシーム板１４の温度は約１１０度である。
【００１２】
湯沸かし時も保温時もヒーターユニット３へ通電しているときはシーム板１４下面から輻射熱を放出していることとなる。
【００１３】
湯を所望のときは、操作部（図示せず）から遠心ポンプ２０を駆動して昇水パイプ２１と給湯口２２を介して給湯する。湯が少なくなると蓋２６を回動させて容器１上部を開放する。所望の水を容器１内に注水すると制御部３０が温度検知素子２９で湯温を検知して再度湯を沸かしてから保温する。以降は必要に応じて給湯する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の構成では、第１にヒーターユニット３の熱容量（ヒートマス）が大きく温度検知素子２９で湯温を検知して制御部３０でヒーターユニット３へ通電して湯温を制御するときの通電と湯温上昇の時間のずれが大きい。第２にヒーターユニット３の熱容量（ヒートマス）が大きく沸騰して湯沸かしヒーターユニット３への通電を停止した直後の数十秒間は容器１底部から熱容量による余熱で沸騰状態の蒸気の泡が多量に発生して遠心ポンプ２０内に巻き込むために、遠心ポンプ２０の給湯能力が著しく低下する。第３に湯沸かし中や保温時にヒーターユニット３へ通電するとシーム板１４の温度が湯沸かし時には約２５０度になり、また保温時には約１１０度になり、容器１底部近傍の部品を構成する材料をより耐熱の高い材料で形成するか、ヒーターユニット３から距離をおいて位置させる必要がある。第４にヒーターユニット３へ通電しているときはシーム板１４から下方に熱が輻射により放散している。第５にヒーターユニット３を構成する第１の絶縁物４と、第２の絶縁物６と、第３の絶縁物８と、湯沸かし電熱線５と、保温電熱線７と、湯沸かし端子９と保温端子１０と、共通端子１１と、碍子１２の各部品を別々に加工する必要があるといった課題を有していた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の湯沸かし器は、上記従来の課題を解決するために、加熱部を、底面に絞り加工で段部を形成して一段下方に凸な曲面を形成した容器曲面の下面に第１の電気絶縁層を形成し、この第１の電気絶縁層上に電気抵抗体層を印刷で形成し、さらに前記電気抵抗体層上に第２の電気絶縁層を形成して構成するとともに、前記電気抵抗体層に電気的に接続するように印刷で形成した電気導体層と、前記電気導体層に一端を結合させ他端を金属端子に結合した金属結線とを設けたものである。これにより、加熱部の熱容量が小さくなり、加熱時の熱応答性を良くすることができるので、温度制御を精度良くできるようにし、沸騰直後の余熱による泡の発生を瞬時に停止し、さらには下部への輻射熱を低減できるようにするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、下方に底面を有し、該底面に絞り加工で段部を形成して一段下方に凸な曲面を形成した水を収容する容器と、前記曲面の下面に形成した第１の電気絶縁層とこの第１の電気絶縁層上に印刷で形成した電気抵抗体層と、さらに前記電気抵抗体層上に形成した第２の電気絶縁層とを備えた加熱部と、前記電気抵抗体層に電気的に接続するように印刷で形成した電気導体層と、前記電気導体層に一端を結合させ他端を金属端子に結合した金属結線とを備えた電気湯沸かし器とすることにより、加熱部の熱容量が小さくなり、加熱時の熱応答性を良くすることができるので、温度制御を精度良くできるようにし、沸騰直後の余熱による泡の発生を瞬時に停止し、さらには下部への輻射熱を低減できる。また、加熱部の部品点数を低減するとともに加熱部の加工工程も著しく簡素化することができる。また、電気導体層と金属端子とは金属結線を介して結合するので金属端子に応力が加わっても電気導体層には応力が加わらない構成とすることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、下方に底面を有し、該底面に絞り加工で段部を形成して一段下方に凸な曲面を形成した水を収容する容器と、前記底面の裏面に形成した第１の電気絶縁層とこの第１の電気絶縁層上に印刷で形成した電気抵抗体層と、さらに前記電気抵抗体層上に形成した第２の電気絶縁層とを備えた加熱部と、前記電気抵抗体層上に印刷で形成した電気導体層と、前記電気導体層に一端を結合させ他端を金属端子に結合させた金属結線と、前記容器底面に固定されて容器を外郭に固定する取付金具とを備え、前記金属端子は前記取付金具に電気絶縁部材を介して取り付けられた構成としたものである。これにより、容器取付金具を用いて金属端子を保持する電気絶縁部材を固定することができ、金属端子に外部から応力が加わっても電気導体層に外部からの応力が加わることなくまた電気絶縁部材を固定する部品を増やすことなく金属端子を固定することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、特に、金属結線は電気導体層に一端を金属結合し、他端を金属端子に金属結合した構成としたものである。これにより、発熱部である電気抵抗体層に近く温度が比較的高い電気導体層の端部と金属端子とを結合する金属結線の両端をおのおの電気導体層と金属端子とを金属結合により結合することで表面の酸化膜の形成による電気抵抗の増大と増大した電気抵抗による発熱がなく信頼性が改善できる。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
以下に本発明の実施例１について、図１、図２、図３、図４、図５を参照しながら説明する。止めねじ１６、ボデー１７、開口部１８、底板１９、遠心ポンプ２０、昇水パイプ２１、給湯口２２、上枠２３、取付部２４、給電口２５、蓋２６、回転軸２７、軸受け部２８、制御部３０、防水ケース３１は従来の実施例と同一の形状と機能であり、同一の名称と符号を使用して説明は省略する。
【００２０】
４１は上部を開口し底部を有した水を収容する容器である。容器４２はステンレス鋼板で形成されている。特にＪＩＳ規格ＳＵＳ４４４相当の組成成分で構成されている。４２は容器４１底部に一段低くして絞り加工で形成した段部である。４３は段部４２から一段上方に位置した底面である。底面４３は相対する２カ所に平行な直線の段部４２である直線部４４を絞り加工で形成し、他の部分は段部４２の外周からほぼ均等な距離で絞り加工されている。段部４２は全体としては略小判形をしている。段部４２は平面ではなく球面の一部を切り取った形状をしており、段部４２の中央部が一番深い絞り加工になるように下方に凸な形状をしている。容器４１は底面４２外周を、ステンレス鋼板で形成した側壁４５と溶接して水密に形成している。
【００２１】
４６は底面４３の外周近傍に穴を開けてステンレスパイプを咬めて水密的に形成した流出口であり、遠心ポンプ２０に連通している。流出口４６を段部４２とは別部品とすることで流出口４６の取付加工を任意の行程で行うことができる。これは後述する印刷加工が極めて施し易い構成である。
【００２２】
４７は底面４３下面のほぼ全面にあたる印刷曲面であり、ここに加熱部４８が形成される。印刷曲面４７の曲率については概略次のように設定すると良い。つまり、印刷曲面４７の最長寸法に対してその１００分の１以上の深さにする。理由は概略金属の熱膨張率は高くても１０のマイナス５乗オーダーであり、温度差を１０００度としても１０のマイナス２乗つまり１００分の１膨張することになる。これに対して絞り加工の深さを１００分の１にすることで曲面がどのように熱膨張してもその凹凸が反転することはない。従って印刷曲面の絞り深さを最大寸法の１００分の１以上にすると局部的な熱膨張による段部４２に発生する応力は印刷曲面４７の変形のみで吸収することができる。
【００２３】
加熱部４８は以下のような構造になっている。まず印刷曲面４７全面に無機質であるガラスと金属酸化物を主成分とする電気絶縁物を３層のスクリーン印刷で約５０マイクロメートルから約２００マイクロメートルに積層して第１の電気絶縁層４９を形成する。この第１の電気絶縁層４９の厚みは定格電圧や必要とする絶縁耐力によって印刷回数や印刷時のインクの濃度を調節して所望の厚さにする。印刷状態のまま電気炉で約１０分間約９００度で焼結する。するとステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４４４相当）の線膨張係数１０．５〜１１．９×１０のマイナス６乗と同じ膨張係数の第１の電気絶縁層４９が完成する。
【００２４】
次に図３のように金属酸化物を主成分とする適度な電気抵抗を持った抵抗体を含んだインクで電気抵抗体層５０をスクリーン印刷で形成する。スクリーン印刷の版は被印刷面よりも大きい面積を必要とするので容器４１の底面４３に対して印刷曲面４７は一段下に位置するように形成されている。これによりスクリーン印刷版は容器４１底面４３に当たることなく第１の電気絶縁層４９や電気抵抗体層５０を印刷することができる。
【００２５】
印刷のパターンは最内周には幅の広い湯沸かし回路５１の一部を設け、外周部にも湯沸かし回路５１の一部を設け、その間には幅の狭い保温回路５２を形成するパターンとする。電気抵抗体層５０を同心円状とするのはスクリーン印刷加工法において、スクリーン版は平面状であるのに印刷曲面４７は球面であり、印刷時にスクリーン版の押し圧が大きい中央付近ほど充分に印刷される一方で押し圧が小さい外周部ほど薄く印刷される傾向があるから同心円状に同一条件の印刷をするためである。同心円状の印刷条件は比較的管理しやすいので電気抵抗体層５０を同心円状にしてこれにより消費電力のばらつきを約５％以下に押さえることができる。
【００２６】
次に、湯沸かし回路５１と保温回路５２の電気的結線について説明する。電気的には湯沸かし回路５１と保温回路５２とは一端を共通端子５３で電気的に結線し、他端はおのおの湯沸かし端子５４と保温端子５５とを形成して並列な回路として構成される。湯沸かし回路５１と保温回路５２はおのおの電気導体層５６で形成した放射状パターン５７で結線され、一端は電気導体層５６で形成された共通の共通端子５３で結線される。湯沸かし回路５１の他端は電気導体層５６で形成された湯沸かし端子５４と結線され、保温回路５２の他端は電気導体層５６で形成された保温端子５５と結線される。共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と放射状パターン５７とは銀を主成分としたインクをスクリーン印刷で前記電気抵抗体層５０の上に印刷して形成した電気導体層５６で一度に印刷により形成される。共通端子５３と、湯沸かし端子５４と、保温端子５５とは加熱部４８の外周近傍に配置するとともに各端子とも互いに近接して一カ所に集中させる。これは加熱部４８の端部は中央部に比べて比較的温度が低く、耐熱耐酸化において有利だからである。従って共通端子５３と、湯沸かし端子５４と、保温端子５５とを加熱部４８の外周に集中させるものである。
【００２７】
電気抵抗体層５０は容器４１底面に同心円状に断片的に配列されているので、同心円状の電気抵抗体層５０を中心から放射状方向に電気導体層５６で形成した放射状パターン５７で結線して湯沸かし回路５１と保温回路５２とを形成する。同心円状の電気抵抗体層５０を中心から放射状方向に電気導体層５６で形成した放射状パターン５７で接続するのは熱膨張により印刷曲面４７が中心から放射状方向に熱による膨張と収縮による応力が大きいためにこの寸法変化に追従できる銀を主成分とする電気導体層５６で放射状方向の接続をおこなうためである。前記共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と放射状パターン５７とで電気導体層５６を形成する。電気導体層５６はスクリーン印刷で一度に形成した後に電気炉で約９００度で１０分焼結する。
【００２８】
電気導体層５６は第１の電気絶縁層４９上に位置して電気抵抗体層５０の上かまたは下に位置して印刷される。つまり電気抵抗体層５０と電気導体層５６の印刷順序はどちらを先に実施しても良い。
【００２９】
次に、第１の電気絶縁層４９の範囲から共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と中央部とを除く範囲を無機質であるガラスと金属酸化物を主成分とする電気絶縁物を１層または複数層にスクリーン印刷で約５０から２００マイクロメートルの厚さに積層して第２の電気絶縁層５８を形成する。この第２の電気絶縁層５８の厚みは定格電圧や必要とする絶縁耐力によって印刷回数や印刷時のインクの濃度を調節して所望の厚さにする。印刷状態のまま電気炉で約１０分約９００度で焼結する。するとステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４４４相当）の線膨張係数１０．５〜１１．９×１０のマイナス６乗と同じ膨張係数の第２の電気絶縁層５８が完成する。第１の電気絶縁層４９と電気抵抗体層５０と電気導体層５６と第２の電気絶縁層５８とで加熱部４８を形成している。
【００３０】
６０は容器４１の直線部４４近傍の底面４３に溶接して固定された一対の取付金具である。取付金具６０は下端にねじ穴６１が設けてあり、底板１９と取付金具６０とでボデー１７を挟んで止めねじ１６で固定することとなる。取付金具６０を底面４３に溶接するのは取付金具６０間に制御部３０を内蔵した防水ケース３１を収納することができるからである。また取付金具６０はボデー１７を締め付けて固定するので締め付けによる応力を底面４３に加えることとなるが、その応力を印刷曲面４７に伝わりにくくするために印刷曲面４７を段部４２に設けている。印刷曲面４７には焼結した加熱部４８が固着しているのでこれに応力が加わらないようにすることが重要である。
【００３１】
６２は第１の電気絶縁層４９の略中央に二つの電気導体層５６で形成した端部６３を形成してこの端部６３に銀ろうまたは金属結合で温度検知素子であるサーミスタ６４のリード線６５を結線した温度検知部である。サーミスタ６４は第１の電気絶縁層４９に接するので電気絶縁物で絶縁する必要はなく、サーミスタ６４のリード線６５をそのまま端部６３に結線する。端部６３は電気導体層５６を長く伸ばして前記共通端子５３付近まで伸びて形成されている。
【００３２】
ここで、湯沸かし回路５１の一部が最内周に位置するのは、発熱の多い湯沸かし回路５１の熱でいち早くサーミスタ６４に熱を伝えるためである。
【００３３】
６６は電気導体層５６で形成した前記共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と端部６３とにその一端を金属結合するアルミニウム合金か金で形成した金属結線であり、他端は取付金具６０に固定された電気絶縁物である樹脂で形成された電気絶縁部材６７に保持された金属端子６８に金属結合されている。金属端子６８は黄銅にスズ鍍金を施した材料または鉄にニッケル鍍金を施した材料をプレス加工で打ち抜いて形成している。
【００３４】
また、取付金具６０は加熱部４８の外周に位置するとともに電気絶縁部材６７は前記共通端子５３と、湯沸かし端子５４と、保温端子５５との集中した比較的発熱量が少なく温度の低い加熱部４８外周に集中して位置している。従って電気絶縁部材６７及び金属端子６８の温度は低く押さえることができる。さらにサーミスタ６４の端部６３も前記共通端子５３と、湯沸かし端子５４と、保温端子５５との近傍に位置して金属結線６６の一端と金属結合されている。
【００３５】
６９は容器４１下部に接して備えられた断熱材であり、ガラス繊維、発泡シリコンゴム、熱変形温度が２００度以上の熱可塑性樹脂の発泡材、無機質材料の積層材等で形成されている。
【００３６】
以上のように構成された電気湯沸かし器についてその動作を説明する。基本的な動作は前述の従来の技術の動作と同じである。容器４１近傍の動作について述べる。容器４１内に水を入れる。給電口２５から商用電力を供給する。制御部３０がサーミスタ６４からの信号で容器４１内の水温を検知して湯沸かしモードに入り、湯沸かし回路５１と保温回路５２に通電する。湯沸かし回路５１と保温回路５２はジュール熱により発熱して約１５０度の温度になり、第１の電気絶縁層４９と第２の電気絶縁層５８に熱が伝導する。第１の電気絶縁層４９から容器４１の印刷曲面４７を介して容器４１内の水を加熱する。ここで第１の電気絶縁層４９は印刷曲面４７と電気抵抗体層５０とにそれぞれ焼結で密着しているので熱伝導が非常にすぐれており、発熱した熱が電気抵抗体層５０に滞留することなく容器４１内の水を加熱することとなる。この状態で湯沸かしが進行する。
【００３７】
また、電気抵抗体層５０は通電とともに急激に温度上昇するので熱膨張係数に見合う膨張が発生する。温度上昇は急激で局部的な発生であり電気抵抗体層５０が熱膨張する瞬間はまだステンレス鋼板で形成された印刷曲面４７はまだ温度上昇していないので電気抵抗体層５０と印刷曲面４７の層状構成においてバイメタルのような挙動をする。しかし、印刷曲面４７は熱膨張による応力をその曲率がわずかに変化することで吸収してしまう。印刷曲面４７の熱膨張による曲率の変化は底面４３の取付金具６０には伝わらないために、ボデー１７の締め付け寸法には影響しない。印刷曲面４７の熱膨張による変化はそれ以外の部品には応力の影響はないこととなる。また、反対に印刷曲面４７には他の部分からの応力は伝わってはこない。
【００３８】
やがて容器４１内の水は沸騰する。サーミスタ６４が約１００度の沸騰温度または温度上昇が停止して一定温度になったことを検知して制御部３０が湯沸かし回路５１と保温回路５２の通電を停止する。このとき電気抵抗体層５０と第１の電気絶縁層４９および第２の電気絶縁層５８は熱容量が小さく温度上昇も比較的少ない上に前述のように電気抵抗体層５０と第１の電気絶縁層４９と印刷曲面４７とはそれぞれ焼結により結合されているので熱伝導が良いために通電を停止して１秒程度で印刷曲面４７からの沸騰時の蒸気の泡は発生しなくなる。これにより沸騰直後に遠心ポンプ２０を作動させても泡を巻き込んで給湯能力が低下することはない。
【００３９】
以上のように実施例１によれば、第１に印刷曲面４７に加熱部４８を形成することで発熱による熱膨張応力を印刷曲面４７内で吸収することができる。第２に加熱部４８の熱容量が小さいので加熱時のレスポンスが良く温度制御しやすい。第３に沸騰直後に余熱による蒸気の泡の発生が瞬時に停止するので遠心ポンプ２０が泡を巻き込んで給湯性能が低下することがなく常に安定した給湯操作が可能となる。第４に加熱部４８は焼結により熱伝導が良いために容器４１下部の温度上昇が小さく従って容器４１下部近傍に配置する部品の耐熱温度を低く設定することができる。第５に第２の電気絶縁層５８の下面温度が比較的低いので輻射による放熱が少なく効率的な湯沸かしができる。第６に印刷による加熱部４８の形成は各部品の加工行程を著しく簡素化できてしかも印刷加工では余分な廃材がないために地球環境にも優しい加工が行える。また定格電圧や定格消費電力の異なる仕様の加熱部４８を生産するときは電気抵抗体層５０のスクリーン印刷版を作り直せば良いのでコストも切り替え時間もほとんど必要ない。
【００４０】
また、電気導体層５６と金属端子６８とを金属結線６６で接続することで、取付金具６０や金属端子６８に加わる応力が電気導体層５６に伝わるのを防止することができる。
【００４１】
なお、加熱部４８の印刷工程を側壁４５と底面４３を溶接して容器４１を形成した後としたが、底面４３のみの状態のときに先に印刷加工を施してから側壁４５と底面４３の溶接加工を施しても良い。
【００４２】
また、印刷加工をスクリーン印刷加工法としたが、転写等の異なる印刷方法でも良い。要は液体状の材料を容器４１印刷曲面４７に固着させればよい。
【００４３】
さらに、共通端子５３と湯沸かし端子５４と保温端子５５と端部６３と、金属結線の一端とを銀ろうかまたは金属結合させ、金属端子６８と金属結線６６の他端とを銀ろうかまたは金属結合で電気的に結合したが、ボンディングや超音波ウェルダーやレーザーによる溶接やはんだ付けによる溶接でもよい。要は金属結合により接続してあれば良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜３に記載の発明によれば、温度制御を応答性良く行い、加熱部下部に配置する部品の耐熱性を低く設定することができる。また、加熱部の部品点数を低減するとともに加熱部の加工工程も著しく簡素化することができ、さらに電気導体層には外部からの応力が加わらない構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の構成を示す斜視図
【図２】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の容器の分解斜視図
【図３】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の容器の底板を除いた状態の底面図
【図４】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の容器下面のセンサー部部分図
【図５】本発明の実施例１を示す電気湯沸かし器の容器下面のセンサー部断面図
【図６】従来の実施例を示す電気湯沸かし器の構成を示す部分断面図
【図７】従来の実施例を示す電気湯沸かし器の容器の要部の分解斜視図
【符号の説明】
４１ 容器
４８ 加熱部
４９ 第１の電気絶縁層
５０ 電気抵抗体層
５６ 電気導体層
５８ 第２の電気絶縁層
６０ 取付金具
６６ 金属結線
６７ 電気絶縁部材
６８ 金属端子
Claims (3)
- 下方に底面を有し、該底面に絞り加工で段部を形成して一段下方に凸な曲面を形成した水を収容する容器と、前記曲面の下面に形成した第１の電気絶縁層とこの第１の電気絶縁層上に印刷で形成した電気抵抗体層と、さらに前記電気抵抗体層上に形成した第２の電気絶縁層とを備えた加熱部と、前記電気抵抗体層に電気的に接続するように印刷で形成した電気導体層と、前記電気導体層に一端を結合させ他端を金属端子に結合した金属結線とを備えた電気湯沸かし器。
- 下方に底面を有し、該底面に絞り加工で段部を形成して一段下方に凸な曲面を形成した水を収容する容器と、前記底面の裏面に形成した第１の電気絶縁層とこの第１の電気絶縁層上に印刷で形成した電気抵抗体層と、さらに前記電気抵抗体層上に形成した第２の電気絶縁層とを備えた加熱部と、前記電気抵抗体層上に印刷で形成した電気導体層と、前記電気導体層に一端を結合させ他端を金属端子に結合させた金属結線と、前記容器底面に固定されて容器を外郭に固定する取付金具とを備え、前記金属端子は前記取付金具に電気絶縁部材を介して取り付けられた電気湯沸かし器。
- 金属結線は電気導体層に一端を金属結合し、他端を金属端子に金属結合した請求項１または請求項２記載の電気湯沸かし器。
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