JP3865822B2 - 流水の間接加熱装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は加熱装置に係り、特に流水の循環路に配備し流水を電気ヒータで間接的に加熱する流水の間接加熱装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】
【0003】
従来から流水を循環路の途中で所定の温度に加熱するための流水加熱装置としては電気ヒータを熱源とするものが装置が小型で簡便に作れることから多く利用されていた。
【0004】
この流水加熱装置には石英管ヒータやシーズヒータ等の電気ヒータを直接流水の循環路内に配備し流水を直接加熱する直接加熱式と、電気ヒータで加熱した熱媒体を介して流水を加熱する間接加熱式とがある。
【0005】
直接加熱式は装置を簡便に作れしかも熱効率も良いが、石英管ヒータの石英管が割れた場合やシーズヒータの絶縁材を充填した金属管が腐食して穴が明き絶縁が壊れた場合には流水への漏電が起きて危険である。
【0006】
このためシーズヒータを利用する場合でも電熱線に対する絶縁を二重にした二重シーズヒータとし、さらに絶縁層に対し絶縁劣化度検知装置を設け金属管に穴が明いて絶縁が劣化したのを検知できるようにするような安全対策が必要で、装置は高価になってしまう。
【0007】
一方間接加熱装置としては、従来は電気ヒータで熱媒体としてのオイルを加熱するオイルヒータが多く利用されていたが、この装置は構造が複雑で高価であり、さらに熱効率が悪い。
【0008】
このため最近は、金属製伝熱管をアルミニウム合金のような熱伝導度の良い金属製の筐体ブロツク中に埋設し、ヒータで加熱媒体を加熱し、加熱媒体から伝熱管中を流れる水に熱を伝える間接加熱装置が熱効率が良くしかも安全な加熱装置として多く利用されるようになった。
【0009】
この間接加熱装置の1例は図3に平面図として示す通りであり、1及び2はステンレス、銅等の伝熱性及び耐食性に優れた金属で作られた徃き及び戻り伝熱管であり、この徃き及び戻り伝熱管1及び2はアルミニウム合金のような伝熱性に優れた金属の長方形の徃き及び戻り加熱媒体ブロツク3及び4の中に両端を突出させてた状態で埋設されている。
【0010】
5が徃き及び戻り加熱媒体ブロツク3及び4を加熱するための板状のセラミツクヒータであり、往き及び戻りの加熱媒体ブロツク3及び4の間にシリコーンゴムシール材を塗布した板状のセラミツクヒータ5を挟み、このセラミツクヒータ5を間に挟んだ往き及び戻りの加熱媒体ブロツク3及び4を各の表裏両面の左右両端に設けた突起部にステンレス製の板ばね6を嵌めて結合し一体とする。
【0011】
その後徃き及び戻り伝熱管1及び2の一端をU字の連結管7で連結すると、矢印に示すように、徃き伝熱管1から入った水は戻り伝熱管2から出るように循環し、この間に徃き及び戻り加熱媒体ブロツク3及び4を介しててセラミツクヒータ5により所定温度に加熱される流水間接加熱装置が形成される。
【0012】
この流水の間接加熱装置の往き及び戻り加熱媒体ブロツク3及び4には、安全装置としての温度ヒユーズ8、この温度ヒユーズ8より動作温度の低い自動復帰タイプのサーモスタット9及びアース線10が各々ねじ止めにより取り付けられている。
【0013】
伝熱管1及び2は流水が流れると内面に汚れが多量に付いて熱伝導度が悪くなってしまうが、これは電力を無駄に費やすだけでなく往き及び戻り加熱媒体ブロツク3及び4の温度が異常に上昇してしまい、この加熱装置の周囲の装置を熱で損傷させたり、或いは火災を起こさせたりする危険がある。
【0014】
そこでサーモスタット9を往き加熱媒体ブロツク3に表面温度を検知するために取り付け、このサーモスタツト9が徃き加熱媒体ブロツク3が例えば90℃といった所定の温度にまで上昇したことを検知したなら、往き及び戻り伝熱管1及び2の内面の掃除をするように警告すれば、往き及び戻り伝熱管1及び2の内面に汚れが沢山付いてしまって往き及び戻りの加熱媒体ブロック3及び4の温度が異常に上がってしまうのを防げる。
【0015】
さらにサーモスタット9が万一故障した場合に備えて、往き及び戻りの加熱媒体ブロツク3及び4の温度が例えば100数10℃といったように異常に上昇し火災が発生しそうになったら、ヒータの電源を自動的に切るように温度ヒユーズ8が配備されている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしなが前記したような伝熱管加熱媒体ブロツク埋め込み式の流水間接加熱装置では熱効率が悪い、装置のサイズ大きくなってしまいしかもコストが高く、サーモスタット、温度ヒユーズ、アース線等の取付けに手間が掛かると同時に不完全になり易いといった欠点があった。
【0017】
すなわち伝熱管を埋め込んだ加熱媒体ブロツクは、伝熱管をインサートしてのアルミニウム合金ダイカストにより形成されるので余り長い伝熱管をインサートできないので、伝熱管を往きと戻りとの2つに分け、この往きと戻りの2つに分けられた伝熱管を各々埋め込んだ加熱媒体ブロツクを別々に作らなければならない。
【0018】
このため伝熱管を埋め込んだ加熱媒体ブロックを作るのに工数がかかることは勿論、別々に作られた伝熱管を埋め込んだ加熱媒体ブロツクを間に板状のセラミツクヒータを挟んで板ばねを利用しながら結合し、その後往きと戻りの伝熱管を連結管を嵌めて連結しなければならず、加熱装置は、加熱媒体ブロックの製造と組み立てに手間が掛かりコストが高くなり、同時に直線状にできないのでサイズが大きくなってしまうと共に、U字の連結管が必要である。
【0019】
また装置には温度ヒユーズ、サーモスタット、及びアース線がアルミニウム合金製の加熱媒体ブロックにねじ止めにより取り付けるので手間が掛かるだけでなくねじのゆるみによって取付けが不完全になってしまうこともある。
【0020】
温度ヒユーズは、アルミニウム合金製の加熱媒体ブロックの表面に取り付けるので安価なリードタイプのものは使えず、高価な電気的に絶縁されかつ熱伝導性の良いものを使わなければならない。
【0021】
さらに伝熱管への伝熱は、加熱媒体ブロツクを介してであり、しかも板状のセラミツクヒータから加熱媒体ブロツクに対しての伝熱は1つの側面からだけで伝熱面積が小さいので熱効率が悪く、電力費が掛かるだけでなく加熱速度が遅い。
【0022】
本発明は、前記したような従来技術の欠点を解消して、加熱効率が良く、サイズが大きくならないでしかもコストが安く、さらに温度ヒユーズ等の安全装置が簡単にしかも確実に取り付けられる流水の間接加熱装置を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、流水の循環路に配備し流水を電気ヒータで間接的に加熱する加熱装置であって、流通する流水に伝熱する金属伝熱管と、該金属伝熱管に嵌め合わせる管状セラミックヒータとを備え、前記金属伝熱管の外径と管状セラミックヒータの内径との間に寸法上のばらつきを吸収するための耐熱性シール材とを配備して形成すると共に、前記管状セラミックヒータはアルミナ素材の基管の表面に電熱回路を形成したアルミナ素材を被覆した後焼成した電熱層を形成し、該電熱層に過熱防止用の温度ヒユーズを取り付けたことを特徴とする流水の間接加熱装置とすることで課題を解決することができた。
さらに本発明は、前記耐熱性シール材がシリコーンゴムシール材で構成することで課題を解決することができた。
さらに本発明は、流水の間接加熱装置は、管状セラミックヒータ全体をおおって、温度ヒューズとヒータリード線を絶縁保護すると共に、自動復帰タイプサーモスタットを保持し、外部への放熱を抑制する熱収縮チューブを有する構成とすることで課題を解決することができた。
【0024】
さらに本発明は、前記耐熱性シール材がシリコーンゴムシール材で構成することで課題を解決することができた。
さらに本発明は、前記管状セラミックヒータは基管の表面に電熱層を被覆して形成し、過熱防止用の温度ヒユーズを蝋付けにて取り付ける構成することで課題を解決することができた。
さらに本発明は、管状セラミックヒータ全体をおおって、温度ヒューズとヒータリード線を絶縁保護すると共に、自動復帰タイプサーモスタットを保持し、外部への放熱を抑制する熱収縮チューブを有するように構成することで課題を解決することができた。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は図1に断面図として、図2に平面図として示す実施例の通りである。
【0026】
11が流水を流通させ加熱に必要な長さの金属伝熱管であり、これはステンレス或いは銅のような耐食性があると同時に熱の伝導性の良い金属で作られる。
【0027】
12は管状のセラミツクヒータであり、この管状セラミツクヒータ12は、アルミナ素材の基管13の表面にタングステンーモリブデン系のヒータペーストで電熱回路を形成したアルミナ素材を被覆した後焼成し電熱層14を形成したもので、電熱層14にはヒータリード線及び温度ヒユーズを取り付けるための電極が設けられている。
【0028】
15が熱硬化型のシリコーンゴム系の耐熱性シール材であり、管状のセラミツクヒータ12の内面にまずシリコーンゴム系の耐熱性シール材15を塗布し、次いで金属伝熱管11を嵌め、その後150℃程度に加熱してシリコーンゴム系の耐熱性シール材を硬化させ、金属伝熱管11を管状のセラミックヒータ12に密着して嵌め合わせる。尚、シール材として、シリコーンオイルのような液体をゴムパッキンで封入してもよい。
【0029】
このように耐熱性シール材15を介して金属伝熱管11を管状のセラミックヒータ12に密着して嵌め合わせるので、金属伝熱管11及び管状セラミツクヒータ12は、寸法精度を緩くして製造でき、しかも管状セラミツクヒータ12がひび割れするような不良が出ないで歩留まり良く嵌め合わせられるので、装置の製造コストが安くなる。
【0030】
すなわち管状セラミツクヒータ12を高温に加熱して内径を広げて金属伝熱管11を嵌め合わせる方法もあるが、このような方法によると、寸法上のばらつきによって管状セラミツクヒータ12がひび割れしたり或いは嵌め合いが緩くなってしまうので、金属伝熱管11及び管状セラミツクヒータ12の寸法精度を高くし製造しなければならず、それでも不良が出やすくて歩留まりが悪いので装置の製造コストが高くなってしまう。
【0031】
ところが金属伝熱管11を管状セラミツクヒータ12に耐熱性シール材を介して嵌め合わせると、金属伝熱管11の外径と管状セラミツクヒータ12の内径とに寸法上のばらつきがあっても、このばらつきは耐熱性シール材15により吸収されてしまうのでしっかりした嵌め合わせができる。
【0032】
したがって金属伝熱管11と管状セラミツクヒータ12を製造する際に大きな寸法誤差が許され、しかも不良が出難くて歩留まりが高いので装置の製造コストが安くなる。
【0033】
16はヒータリード線、17は安価なリードタイプ温度ヒユーズであり、これらは管状セラミツクヒータ12の電熱層14に設けた電極に銀蝋付けで容易にしかもしっかりと取り付けられ、18は金属伝熱管11にスポット溶接により取り付けたアース線である。
【0034】
19は管状セラミツクヒータ12の表面に載せられたサーモスタット、20は断熱性と電気絶縁性を持ったシリコーンゴム系の熱収縮チューブであり、熱収縮チューブ20を管状セラミツクヒータ12に被せて、管状セラミツクヒータ12の表面に載せられているサーモスタット19を押さえると同時に電極に銀蝋付けされたヒータリード線16及びリードタイプ温度ヒユーズ17を絶縁保護し、外部への放熱を防ぐ。
【0035】
このようにして作られた流水の間接加熱装置は、管状セラミツクヒータ12からの熱は、金属伝熱管11に対して加熱媒体を介さずに直接に、しかも表面全体から伝熱面積の大きな状態で伝わるので熱効率が非常に良くなる。
【0036】
また金属伝熱管11の長さを幾ら長くしてもそれに見合った長さの管状セラミツクヒータ12に容易に嵌め合わせて直線状に作れるので、装置のサイズは大きくならないで済む。
【0037】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成され、熱効率が良くしかもサイズが余り大きくならずに安いコストで作れる流水の間接加熱装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例断面図、
【図2】 実施例平面図、
【図3】 従来例平面図。
【符号の説明】
11 金属伝熱管
12 管状セラミツクヒータ
13 基管
14 電熱層
15 耐熱性シール材
17 温度ヒューズ
18 アース線
19 サーモスタット
20 熱収縮チューブ
Claims (3)
- 流水の循環路に配備し流水を電気ヒータで間接的に加熱する加熱装置であって、流通する流水に伝熱する金属伝熱管と、該金属伝熱管に嵌め合わせる管状セラミックヒータとを備え、前記金属伝熱管の外径と管状セラミックヒータの内径との間に寸法上のばらつきを吸収するための耐熱性シール材とを配備して形成すると共に、前記管状セラミックヒータはアルミナ素材の基管の表面に電熱回路を形成したアルミナ素材を被覆した後焼成した電熱層を形成し、該電熱層に過熱防止用の温度ヒユーズを取り付けたことを特徴とする流水の間接加熱装置。
- 前記耐熱性シール材がシリコーンゴムシール材であることを特徴とする請求項1に記載の流水の間接加熱装置。
- 前記流水の間接加熱装置は、管状セラミックヒータ全体をおおって、温度ヒューズとヒータリード線を絶縁保護すると共に、自動復帰タイプサーモスタットを保持し、外部への放熱を抑制する熱収縮チューブを有することを特徴とする請求項1及び2に記載の流水の間接加熱装置。
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