JP6429313B2 - Heater unit - Google Patents
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Description
本発明は、発熱についての自己制御性を有する加熱手段としてのヒータユニット、特に給液装置に内蔵されるタンクに収容される流体を加熱及び/又は保温するための、給液装置用ヒータユニットに関する。 The present invention relates to a heater unit as a heating unit having self-controllability for heat generation, and more particularly to a heater unit for a liquid supply apparatus for heating and / or keeping a temperature of a fluid contained in a tank built in the liquid supply apparatus. .
給液装置の一種であるウォータサーバは、例えば、サーバ本体の最上部に流体容器が配置されると、この流体容器からコネクタを介してサーバ本体内に流体が供給され、当該サーバ本体内に配設されてその内部に流体を収容可能に構成され且つ収容された流体を冷却するための冷タンク及びその内部に流体を収容可能に構成され且つ収容された流体を加熱、保温するための温タンクとを有する。冷タンク内に収容された流体は、冷タンクの外側面部等に設置された冷却手段で流体を冷却すると共に、温タンクにおいては温タンク内に収容された流体を温タンクの外側面部等に設置された加熱手段で加熱するように構成されている(例えば、特許文献1参照。)。 In a water server which is a kind of liquid supply device, for example, when a fluid container is disposed at the uppermost part of a server body, fluid is supplied from the fluid container to the server body via a connector, and is disposed in the server body. A cold tank that is provided and configured to contain a fluid therein and cools the contained fluid, and a warm tank that is configured to contain a fluid therein and heats and retains the contained fluid And have. The fluid stored in the cold tank is cooled by the cooling means installed on the outer surface of the cold tank and the fluid stored in the warm tank is installed on the outer surface of the warm tank. It is comprised so that it may heat with the heated means (for example, refer patent document 1).
しかしながら、このような構成の加熱手段では、加熱手段の内側表面が発熱すると同時に外側表面も発熱するため、加熱手段より内側に収容された加熱対象である流体を加熱すると共に、加熱手段の外側表面からの発熱は外部に一散してしまい、熱ロスが生じる。また、熱は一般的に鉛直方向の上方に伝わり易く、温められた流体は鉛直方向の上方に移動する性質を有しているので、従来のウォータサーバでは、温タンク内の流体を所定の温度に加熱する場合、温タンク内の外周付近は温められるものの、中心部や底部付近では熱伝達や対流が生じにくく、温められない領域が生じ、また温タンク内の流体の温度が鉛直方向で異なってしまい、ばらつきが生じ、均等にならないという問題がある。更に、従来の加熱手段の場合、多くはシーズヒータ等の発熱効果が周囲温度に依存せずに線形に生じるものであり、過熱の虞もある。 However, in the heating means having such a configuration, the inner surface of the heating means generates heat and the outer surface also generates heat, so that the fluid to be heated contained inside the heating means is heated and the outer surface of the heating means is also heated. The heat generated from the heat spreads out and heat loss occurs. In addition, since heat is generally easily transmitted upward in the vertical direction and the warmed fluid has a property of moving upward in the vertical direction, in a conventional water server, the fluid in the warm tank is transferred to a predetermined temperature. However, heat transfer and convection are unlikely to occur near the center and bottom, creating areas that cannot be heated, and the temperature of the fluid in the temperature tank varies in the vertical direction. There is a problem that variations occur and they are not uniform. Furthermore, in the case of conventional heating means, in many cases, the heat generation effect of a sheathed heater or the like occurs linearly without depending on the ambient temperature, and there is a risk of overheating.
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、給液装置に内蔵されるタンク内に収容される流体をばらつき無く効果的且つ効率的に所定の温度とするように加熱して保温することが可能なヒータユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and heats a fluid contained in a tank built in a liquid supply apparatus so as to effectively and efficiently have a predetermined temperature without variation. It is an object of the present invention to provide a heater unit that can be kept warm.
本発明に係るヒータユニットは、複数のPTC素子と、上記PTC素子を互いに離間して配置する位置決め手段と、上記位置決め手段によって位置決めされたPTC素子各々に対して給電するための電気伝導性を有する導電手段と、上記導電手段を介して給電された上記PTC素子各々の発熱による熱を、周囲に伝達するための熱伝導性を有する熱伝手段と、を備え、上記PTC素子は、鉛直方向に温度設定が異なり電気的に直列接続されたものが、並列に複数配置され、さらに、電気的に並列接続されていることを特徴とする。 The heater unit according to the present invention includes a plurality of PTC elements, a positioning means for positioning spaced apart the PTC element to each other, the electrical conductivity for supplying power to the PTC element, respectively, which are positioned by the positioning means a conducting means, the heat due to heat generation of the PTC device each which are powered through the conducting means, and a heat conducting means having thermal conductivity for transferring the surrounding, the PTC device, the vertical direction A plurality of devices that have different temperature settings and are electrically connected in series are arranged in parallel, and are further electrically connected in parallel .
また、前記位置決め手段と、前記導電手段と、前記熱伝手段とは、それぞれ別部品として構成されることを特徴とするようにしてもよい。 The positioning means, the conductive means, and the heat transfer means may be configured as separate parts.
また、前記導電手段は、前記位置決め手段と一体的に設けられて構成されることを特徴とするようにしてもよい。 The conductive means may be provided integrally with the positioning means.
また、前記導電手段は、前記熱伝手段と一体的に設けられて構成されることを特徴とするようにしてもよい。 The conductive means may be provided integrally with the heat transfer means.
また、前記位置決め手段は、前記熱伝手段と一体的に設けられて構成されることを特徴とするようにしてもよい。 Further, the positioning means may be configured to be provided integrally with the heat transfer means.
また、前記導電手段は、前記PTC素子の対向する両端面の各々に対してそれぞれ当接し、対向配置され且つ互いに非接触状態とされる二つの部分を有して構成されることを特徴とするようにしてもよい。 In addition, the conductive means is configured to have two portions that are in contact with each of the opposing opposite end faces of the PTC element, are opposed to each other, and are not in contact with each other. You may do it.
また、前記熱伝手段は、略面状に構成され、前記導電手段と電気的に絶縁されることを特徴とするようにしてもよい。 The heat transfer means may be formed in a substantially planar shape and electrically insulated from the conductive means.
また、前記熱伝手段は、電気伝導性を有し且つ熱伝導性を有する素材から成り、外側表面は電気絶縁性の層を有し、且つ、内側表面は電気伝導性を有して構成され、電気伝導性を有する該内側表面が前記導電手段とされることを特徴とするようにしてもよい。 The heat transfer means is made of a material having electrical conductivity and thermal conductivity, the outer surface has an electrically insulating layer, and the inner surface has electrical conductivity. The inner surface having electrical conductivity may be the conductive means.
また、前記熱伝手段は、略面状を成して互いに対向配置される二つの部分から成り、これら二つの熱伝手段の周縁部が密閉され、この密閉された該周縁部は内外が隔絶されるように構成されることを特徴とするようにしてもよい。 Further, the heat transfer means is composed of two parts which are substantially face-to-face and are arranged to face each other. The peripheral portions of the two heat transfer means are sealed, and the sealed peripheral portions are isolated from each other inside and outside. It may be configured to be configured as described above.
また、複数の前記PTC素子は、一平面上において互いに離間して配置され、該一平面の表裏面方向における厚みと同程度の厚みを有し、前記PTC素子の離間した配置を保持する位置決め手段と、前記複数のPTC素子の表裏面の各々にそれぞれ当接してPTC素子に対して給電するための二つの導電手段と、該導電手段に対して電気絶縁手段を介しつつ、伝熱性を保持して該導電手段の外側に位置する熱伝手段とを有して構成されることを特徴とするようにしてもよい。 In addition, the plurality of PTC elements are arranged apart from each other on one plane, have a thickness comparable to the thickness of the one plane in the front and back surfaces, and positioning means for holding the spaced arrangement of the PTC elements Two conductive means for contacting the front and back surfaces of the plurality of PTC elements respectively to supply power to the PTC element, and maintaining heat conductivity through the electric insulating means with respect to the conductive means. And a heat transfer means located outside the conductive means.
また、前記導電手段は、所定温度を超えると通電を遮断する通電遮断手段が電気的に直列に接続されることを特徴とするようにしてもよい。 The conducting means may be characterized in that energization interrupting means for interrupting energization when a predetermined temperature is exceeded is electrically connected in series.
また、前記熱伝手段の周縁部の一部には、外部の部材と密着して接合するための接合手段を有することを特徴とするようにしてもよい。 Further, a part of the peripheral portion of the heat transfer means may include a joining means for closely joining with an external member.
また、前記接合手段は、フランジ状に設けられることを特徴とするようにしてもよい。 The joining means may be provided in a flange shape.
また、前記ヒータユニットは、被加熱体である流体を収容し得るタンク内に、前記熱伝手段の一部又は全部が位置するように配設され、前記熱伝手段が該タンク内に収容された上記流体に直接的又は間接的に接して該流体を加熱及び/又は保温するように構成されることを特徴とするようにしてもよい。 The heater unit is disposed so that a part or all of the heat transfer means is positioned in a tank that can store a fluid to be heated, and the heat transfer means is stored in the tank. The fluid may be configured to heat and / or keep the fluid in direct or indirect contact with the fluid.
また、前記位置決め手段は、前記PTC素子と対向する位置に該PTC素子が収容されるPTC素子収容開口部が形成された位置決めフレームであることを特徴とするようにしてもよい。 Further, the positioning means may be a positioning frame in which a PTC element accommodating opening for accommodating the PTC element is formed at a position facing the PTC element.
また、前記導電手段は、前記位置決め手段を挟み込むように該位置決め手段の両側に配置され、該位置決め手段に位置決めされたPTC素子に給電させるための一対の電極部材であることを特徴とするようにしてもよい。 Further, the conductive means is a pair of electrode members disposed on both sides of the positioning means so as to sandwich the positioning means, and for supplying power to the PTC element positioned by the positioning means. May be.
また、前記導電手段と前記熱伝手段との間にそれぞれ配置され、電気絶縁性を有する一対の電気絶縁フィルムを更に備えることを特徴とするようにしてもよい。 Moreover, you may make it further provide a pair of electrical insulation films which are each arrange | positioned between the said electroconductive means and the said heat transfer means, and have electrical insulation.
また、前記位置決め手段、前記導電手段及び前記熱伝手段は、一対の板状部材で構成されることを特徴とするようにしてもよい。 The positioning means, the conductive means, and the heat transfer means may be configured by a pair of plate-like members.
また、前記PTC素子同士は、電気的に並列接続されていることを特徴とするようにしてもよい。 The PTC elements may be electrically connected in parallel.
また、当該ヒータユニットは、前記タンクの底面部に取り付けられていることを特徴とするようにしてもよい。 The heater unit may be attached to the bottom surface of the tank.
本発明のヒータユニットは、当該ヒータユニットを配設して成るタンクにおいて、ヒータユニットに内蔵され、ヒータユニットを構成するPTC素子が、PTC特性によって、当該タンク内に収容された流体の温度がPTC素子の設定温度よりも低い場合又は低くなった場合、タンク内の流体の温度がPTC素子の設定温度に達するまで、タンク内の流体を加熱し、タンク内の流体の温度がPTC素子の設定温度に達すると自発的に加熱を止めてそれ以上にタンク内の流体の温度が上がらないようにして、タンク内の流体の温度をPTC素子の設定温度に維持し続けるように働く。更に、本発明のヒータユニットは、複数のPTC素子が互いに離間して配置されている。従って、本発明のヒータユニットによれば、各PTC素子の設定温度の誤差により、周囲に位置する別のPTC素子による多量の発熱によって、当該誤差発熱のPTC素子個体が本来の設定温度よりも高めの温度になって周辺に高温影響を及ぼすことで、周囲に位置する各PTC素子の自己発熱による設定温度の達成ではなく、周辺からの温度影響によって設定温度に到達してしまい、電気抵抗がPTC特性によって高くなり、自己発熱しなくなってしまうため、本来の発熱総量を得られなくなってしまうことを、防止することが出来る。また、ヒータユニットには、タンク内に収容された流体の深さ方向にも複数のPTC素子が離間して配設されているため、加熱によって温められて生じる流体の対流によってタンクの上方に位置する流体が下方に位置する流体よりも比較的高温になって流体温度にばらつきが生じるが、上方が高温になるとそれに伴って上方に位置するPTC素子は発熱量を低下する一方で、下方に位置する流体が比較的低温になると下方に位置するPTC素子は発熱量を増加させることで流体の深さ方向の温度ばらつきを無くして設定温度を保つことが出来るという効果がある。 The heater unit of the present invention is a tank in which the heater unit is disposed. The heater unit is incorporated in the heater unit, and the temperature of the fluid contained in the tank is determined by the PTC characteristics of the PTC element constituting the heater unit. When the temperature is lower or lower than the set temperature of the element, the fluid in the tank is heated until the temperature of the fluid in the tank reaches the set temperature of the PTC element, and the temperature of the fluid in the tank is set to the set temperature of the PTC element. When the temperature reaches the value, the heating is stopped spontaneously so that the temperature of the fluid in the tank does not rise any further, and the temperature of the fluid in the tank continues to be maintained at the set temperature of the PTC element. Furthermore, in the heater unit of the present invention, a plurality of PTC elements are arranged apart from each other. Therefore, according to the heater unit of the present invention, due to an error in the set temperature of each PTC element, a large amount of heat is generated by another PTC element located in the vicinity, so that the individual PTC element that generates the error is higher than the original set temperature. As a result, the set temperature is not achieved by self-heating of each PTC element located in the periphery, but reaches the set temperature due to the temperature effect from the periphery, and the electric resistance is PTC. It becomes higher depending on the characteristics and self-heating is not caused, so that it is possible to prevent the original total amount of heat generation from being obtained. The heater unit also has a plurality of PTC elements spaced apart from each other in the depth direction of the fluid contained in the tank, so that the heater unit is positioned above the tank by the convection of the fluid generated by heating. The temperature of the fluid is relatively higher than that of the fluid located below, and the fluid temperature varies. When the fluid to be cooled becomes relatively low in temperature, the PTC element located below has an effect that the set temperature can be maintained without increasing the temperature variation in the fluid depth direction by increasing the heat generation amount.
また、本発明のヒータユニットは、タンク内に収容されている流体の温度がPTC素子の設定温度に達すると、PTC素子がPTC特性によって自発的に加熱を止めてそれ以上にタンク内の流体の温度が上がらないように働く。従って、本発明のヒータユニットは、タンク内の流体を検出する温度センサーや、この温度センサー等で検出した検出結果に基づいて加熱素子を制御する温度制御部等が無くても、PTC素子だけで、温タンク内の流体の温度を所定の設定温度にすることが出来る。更に、本発明のヒータユニットは、温度センサーや、この温度センサーで温タンク内の流体の異常な温度上昇を検出した際に加熱素子を制御する保護制御部等が無くても、PTC素子だけで、自発的に、タンク内の流体の異常な温度上昇を抑制することが出来るので安全性に優れている。更に、本発明のヒータユニットには、各々のPTC素子に対して給電するための電気回路の一部である導電手段に、直列的に接続される通電遮断手段としてPTC素子の設定温度よりも幾分か高温の温度帯に遮断モードが設定された温度ヒューズを有する構成を採り得、この場合、PTC特性による高温側の温度の自己制御性に加え、万一の際には発熱手段であるPTC素子自体に対する給電を遮断することが出来、より一層安全性を向上させることが出来る。 Further, the heater unit of the present invention is such that when the temperature of the fluid stored in the tank reaches the set temperature of the PTC element, the PTC element spontaneously stops heating due to the PTC characteristics, and the fluid in the tank is further exceeded. It works to prevent the temperature from rising. Therefore, the heater unit according to the present invention can be realized by using only the PTC element even if there is no temperature sensor for detecting the fluid in the tank or a temperature control unit for controlling the heating element based on the detection result detected by the temperature sensor. The temperature of the fluid in the temperature tank can be set to a predetermined set temperature. Furthermore, the heater unit of the present invention can be realized by using only a PTC element without a temperature sensor or a protection control unit for controlling the heating element when an abnormal temperature rise of the fluid in the temperature tank is detected by this temperature sensor. Since the abnormal temperature rise of the fluid in the tank can be suppressed spontaneously, it is excellent in safety. Furthermore, the heater unit according to the present invention includes a conduction means that is a part of an electric circuit for supplying power to each PTC element, and a current cutoff means connected in series, which is more than the set temperature of the PTC element. In this case, in addition to the self-controllability of the temperature on the high temperature side due to the PTC characteristic, a PTC which is a heat generating means can be used. Power supply to the element itself can be cut off, and safety can be further improved.
更に、本発明のヒータユニットは、多数のPTC素子を互いに離間しつつも電気的に並列に接続配置しているので、総体においては直列接続では得られない通電量による総発熱量を得ることが可能となる上、個体のばらつきによる、所定温度下でのPTC特性における電気抵抗値の相違、特に電気抵抗が過剰に大きくなる個体が存在しても、システム全体への影響を低下させることが可能となる。 Furthermore, since the heater unit of the present invention arranges a large number of PTC elements electrically connected in parallel while being separated from each other, it is possible to obtain a total heat generation amount by an energization amount that cannot be obtained in series connection in the whole. In addition, it is possible to reduce the influence on the entire system even if there is a difference in the electrical resistance value in the PTC characteristics at a predetermined temperature due to the variation of the individual, especially when there is an individual whose electrical resistance becomes excessively large. It becomes.
以下、本発明を適用したヒータユニットについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の例に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で任意に変更可能である。 Hereinafter, a heater unit to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following examples, It can change arbitrarily in the range which does not deviate from the summary of this invention.
本発明を適用したヒータユニットは、例えば、給液装置に内蔵される温タンク内に収容される流体をばらつき無く均等となるように効果的且つ効率的に加熱及び/又は保温可能なものである。 The heater unit to which the present invention is applied is capable of effectively and efficiently heating and / or keeping warm so that the fluid accommodated in a temperature tank built in the liquid supply apparatus is uniform without variation. .
先ず、本発明を適用したヒータユニットが設置される給液装置について説明する。図1に示すように、給液装置100は、例えばウォータサーバ等である。更に、給液装置100は、例えば、本体110の上面110aに形成された凹部111の底面部又は上面110aに、水やミネラルウォータ等の流体を貯留する流体容器120が装着されるジョイント部材130が取り付けられている。このジョイント部材130は、周囲に、流体容器120から流体を取り込む取込開口部(不図示)が形成されている。そして、ジョイント部材130は、流体容器120が本体110に装着された際に、流体容器120の口部121に突き刺さり連結されることで、取込開口部から流体容器120内の流体を取り込むことが出来る。更に、ジョイント部材130は、第一冷配管180を介して冷タンク140と連通され、第一温配管182を介して温タンク150と連通され、流体容器120から流入された流体を、冷タンク140及び温タンク150に供給する。
First, a liquid supply apparatus in which a heater unit to which the present invention is applied is installed will be described. As shown in FIG. 1, the
また、本体110には、図1に示すように、流体を冷却する冷タンク140と流体を加熱する温タンク150とが内蔵されている。冷タンク140及び温タンク150は、例えば、冷タンク140が本体110の奥行き方向(前面・後面方向)の一方側(前面110c側)に配置され、温タンク150が他方側(後面110d)に配置されて、本体110の奥行き方向に並べて本体110内に配置されている。更に、冷タンク140及び/又は温タンク150は、冷却又は保温効果を向上させるべく、例えば合成樹脂材料を発泡させて硬化させた発泡性断熱材等の断熱性を有する断熱材等で形成された断熱部材によって覆われて断熱されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、本体110の前面110cの上方には、図1に示すように、冷タンク140で冷却された流体を外部に供給する第一供給口171と、温タンク150で加熱された流体を外部に供給する第二供給口172と、レバー、ボタン、タッチパネル等の第一及び第二吐出操作部173,174とが設置されている。第一供給口171は、例えば第二冷配管181を介して冷タンク140と連結されており、使用者等によって第一吐出操作部173が操作されると、冷タンク140で冷却された流体を外部に供給する。第二供給口172は、例えば第二温配管183を介して温タンク150と連結されており、使用者等によって第二吐出操作部174が操作されると、温タンク150で加熱された流体を外部に供給する。
Further, as shown in FIG. 1, a
冷タンク140は、例えば、合成樹脂材料等によって成形される容量可変の容器、合成樹脂材料或いは金属材料等によって成形される容量が可変でないハード容器等で構成されている。更に、冷タンク140は、図1に示すように、例えば、第一冷配管180を介してジョイント部材130と連結されている。具体的に、第一冷配管180は、合成樹脂製又は金属製のチューブであって、可撓性を有するものが好ましいが、可撓性を有しないものであっても良い。そして、冷タンク140は、ジョイント部材130に流体容器120が装着されると、ジョイント部材130及び第一冷配管180を介して流体容器120から内部に流体が流入される。すると、冷タンク140は、流体容器120から流入された流体を、冷タンク140の外部又は内部に設置された冷却素子や熱交換器等の冷却機構によって所定の温度となるように冷却する。
The
更に、冷タンク140は、図1に示すように、例えば、第二冷配管181を介して第一供給口171と連結されている。具体的に、第二冷配管181は、合成樹脂製又は金属製のチューブであって、可撓性を有するものが好ましいが、可撓性を有しないものであっても良い。そして、冷タンク140は、使用者等によって第一吐出操作部173が操作されると、例えば、冷却機構によって冷却された流体を、第二冷配管181を介して第一供給口171に供給して、第一供給口171から外部に供給する。
Furthermore, the
温タンク150は、例えば、合成樹脂材料等によって成形される容量可変の容器で構成されている。更に、温タンク150は、図1に示すように、例えば、第一温配管182を介してジョイント部材130と連結されている。具体的に、第一温配管182は、合成樹脂製又は金属製のチューブであって、可撓性を有するものが好ましいが、可撓性を有しないものであっても良い。そして、温タンク150は、ジョイント部材130に流体容器120が装着されると、ジョイント部材130及び第一温配管182を介して流体容器120から内部に流体が流入される。すると、温タンク150は、流体容器120から流入した流体を、温タンク150の内部に設置されたヒータユニット1によって所定の温度となるように加熱する。
The
更に、温タンク150は、図1に示すように、例えば、第二温配管183を介して第二供給口172と連結されている。具体的に、第二温配管183は、合成樹脂製又は金属製のチューブであって、可撓性を有するものが好ましいが、可撓性を有しないものであっても良い。そして、温タンク150は、使用者等によって第二吐出操作部174が操作されると、例えば、ヒータユニット1によって加熱された流体を、第二温配管183を介して第二供給口172に供給して、第二供給口172から外部に供給する。
Furthermore, as shown in FIG. 1, the
次いで、温タンク150の内部に設置されるヒータユニット1について説明する。ヒータユニット1は、図2に示すように、流体を収容し得る温タンク150の鉛直下方の最下部である底面部150bに形成されたタンク開口部151から温タンク150内に挿入されて、温タンク150の底面部150bに鉛直方向に向けて立設するように配置されていると共に、ヒータユニット1の一部又は全部が温タンク150内の流体に対して直接的に接触可能に配置されている。更に、ヒータユニット1は、タンク開口部151の周縁部151aの内周面又は外周面と面接触させた状態で、タンク開口部151の周縁部151aと溶着等されて接合されることで、温タンク150の底面部150bに一体化して取り付けられている。
Next, the
具体的に、ヒータユニット1は、図3〜図6に示すように、互いに離間して配置された複数個のPTC素子10と、複数個のPTC素子10を位置決めする位置決めフレーム20と、位置決めフレーム20を挟み込むように位置決めフレーム20の両側に配置され、位置決めフレーム20によって位置決めされたPTC素子10各々に対して給電するための一対の電極部材30と、電極部材30の外側にそれぞれ配置される一対の電気絶縁フィルム40と、電気絶縁フィルム40の外側にそれぞれ配置され、電極部材30を介して給電されたPTC素子10各々の発熱による熱を周囲の温タンク150内の流体に伝達するための一対の熱伝板50と、電極部材30に接続され、外部電源(不図示)と電極部材30とを電気的接続させる電気配線部材60と、熱伝板50の周縁部を覆い密閉する外装部材70とを備えている。
Specifically, as shown in FIGS. 3 to 6, the
PTC素子10は、図4に示すように、同一平面上において、第一方向に複数個配置されると共に、第一方向と直交する第二方向に複数個配置されている。更に、PTC素子10は、第一方向及び第二方向に隣接するPTC素子10に対してと離間して配置されている。例えば、PTC素子10は、第一方向に四個配置されると共に、第二方向に五個配置され、合計二十個配置されている。なお、PTC素子10の配置数は、これに限定されるものではなく、互いに離間して配置されるものであれば、適宜変更可能である。
As shown in FIG. 4, a plurality of
このようなPTC素子10は、温度が上昇するに伴って電気抵抗値が増大して電気が流れ難くなる、所謂、PTC(Positive Temperature Coefficient:正温度係数)特性を有するヒータであり、例えば円板状に形成されている。すなわち、このPTC素子10は、ある設定温度よりも温度が低い場合には電気抵抗値が小さく電気が流れ易いが、ある設定温度よりも温度が高くなると、電気抵抗値が大きくなり電気が流れ難くなる特性を有している。
Such a
従って、例えば、PTC素子10の設定温度を90℃とした場合、PTC素子10は、PTC特性によって、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度の90℃よりも低い場合には90℃になるまでは発熱して加熱を行うが、温タンク150内の流体の温度が90℃に達したら、電気抵抗が増大して自発的に発熱量が減少して加熱を止めてそれ以上に温度が上がらないように構成される。その一方で、PTC素子10は、PTC特性によって、その後、温タンク150内の流体の温度が90℃以下となると、温タンク150内の流体の温度が90℃になるまで再度発熱して加熱を行い、温タンク150内の流体の温度を90℃に維持し続ける。
Therefore, for example, when the set temperature of the
すなわち、PTC素子10は、PTC特性によって、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度よりも低い場合又は低くなった場合、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度に達するまで、温タンク150内の流体を加熱し、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度に達すると自発的に加熱を止めてそれ以上に温タンク150内の流体の温度が上がらないようにして、温タンク150内の流体の温度をPTC素子10の設定温度に維持し続けるように働く。更に、PTC素子10は、従来のウォータサーバ等のように、温タンク150内の流体を検出する温度センサーや、この温度センサー等で検出した検出結果に基づいて加熱素子を制御する温度制御部等を必要とせずに、PTC素子10だけで、温タンク150内の流体の温度を所定の設定温度にすることが出来、自己温度制御機能を有している。
That is, in the
位置決めフレーム20は、図4に示すように、互いに離間して配置されるPTC素子10を位置決めする位置決め手段であって、例えば、電気絶縁性及び断熱性を有する合成樹脂材料やゴム材料、又は、表面に電気絶縁処理が施された金属材料等から成る板状部材で構成されている。これにより、位置決めフレーム20は、PTC素子10の離間した配置を保持し、PTC素子10による熱を隣接するPTC素子10に伝え難いので、PTC素子10が隣接するPTC素子10による熱の影響を受けることを防止することが出来、更に、PTC素子10による熱を熱ロスすることなく、電極部材30及び電気絶縁フィルム40を介して、熱伝板50に伝達することが出来る。更に、位置決めフレーム20は、図6に示すように、PTC素子10が位置決めされた際にPTC素子10と電極部材30と当接出来るように、PTC素子10の厚みと同程度の厚み又はPTC素子10よりもやや薄肉に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
また、図4に示すように、位置決めフレーム20の主面部には、互いに離間して配置されたPTC素子10と対向する位置に、PTC素子10が収容されるヒータ収容開口部21が形成されている。ヒータ収容開口部21におけるPTC素子10の配置形態は、これに限定されるものではないが、例えば、PTC素子10と同様に、第一方向に四個、第二方向に五個、合計二十個形成されている。このヒータ収容開口部21は、PTC素子10と略同じ大きさの円形状に形成されて、PTC素子10が嵌合されて位置決めされるようにしても良く、PTC素子10よりもやや大きく形成されて、接着剤や緩衝材等を介してPTC素子10が収容されて位置決めされるようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 4, the main surface portion of the
また、位置決めフレーム20の第一方向の一端側の側面部には、図4に示すように、所定温度を超える通電を遮断する通電遮断部22が取り付けられている。この通電遮断部22は、例えば、PTC素子10の設定温度よりも高い所定の温度(動作温度)を超えると溶断して通電を遮断する温度ヒューズである。この温度ヒューズには、外部電源に接続された電気配線部材60が接続されつつ、電極部材30と電気的に直列に接続されている。そして、温度ヒューズは、例えば、PTC素子10に不具合等が生じてPTC素子10の設定温度になっても加熱が停止せずに温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度よりも高い動作温度になった場合に溶断して、PTC素子10の通電を遮断する。
Further, as shown in FIG. 4, an
なお、通電遮断部22は、温度ヒューズの代わりに、例えば、PTC素子10の設定温度よりも高い所定の温度(動作温度)になると接点から離間するように撓むバイメタルであっても良い。バイメタルは、PTC素子10に不具合等が生じて温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度よりも高い動作温度になった場合に接点から離間するように撓んで、PTC素子10の通電を遮断する。温度ヒューズの場合、溶断後は温度ヒューズを交換しなくては復帰することが出来ないが、バイメタルの場合、温タンク150内の流体の温度が下がれば交換することなく復帰することが出来、作業性が良い。
Instead of the thermal fuse, for example, the
更に、通電遮断部22は、温度ヒューズとバイメタルとで構成されるようにしても良い。この場合、温度ヒューズ及びバイメタルは、電気的に直列接続され、バイメタルは、動作温度をPTC素子10の設定温度よりも高く設定され、温度ヒューズは、動作温度をバイメタルの動作温度よりも高く設定される。一例としては、これに限定されるものではないが、PTC素子10の設定温度が90℃、バイメタルの動作温度が95℃、温度ヒューズの動作温度が100℃に設定される。これにより、通電遮断部22は、より安全性の向上を図ることが出来る。
Further, the
更に、通電遮断部22は、温められた流体は鉛直方向の上方に移動する性質を有しているので、ヒータユニット1が温タンク150に取り付けられた際に鉛直方向の上方側となる位置決めフレーム20の第一方向の一端側の側面部に設置されることが好ましいが、他端側又は第二方向の何れかに設置されるようにしても良い。
Further, since the
また、位置決めフレーム20の主面部には、ヒータ収容開口部21,21間に、肉抜き開口部23が形成されている。これにより、位置決めフレーム20は、軽量化を図ることが出来、更に、位置決めフレーム20を製造する際に使用する材料の量を削減することが出来、低コスト化を図ることが出来る。
In addition, a lightening
電極部材30は、位置決めフレーム20によって位置決めされたPTC素子10各々に対して給電するための電気伝導性を有する導電手段であって、図4に示すように、位置決めフレーム20を挟み込むように対向配置され、電極部材30,30同士は直接的には非接触な状態で位置決めフレーム20の両側の主面にそれぞれ配置されている。具体的に、電極部材30は、板状部材で構成されており、互いに離間して配置されたPTC素子10と対向する位置に配置され、PTC素子10の両端面の各々に対してそれぞれ当接する複数個のヒータ当接部31と、第一方向及び第二方向に隣接するヒータ当接部31,31間を連結する電極連結部32とを有している。このヒータ当接部31は、これに限定されるものではないが、一例として、PTC素子10と同様に、第一方向に四個、第二方向に五個、合計二十個形成されている。更に、ヒータ当接部31は、例えば、PTC素子10と同じ円形状に形成されている。このような電極部材30は、全てのヒータ当接部31が電極連結部32を介して連結されているので、全てのPTC素子10を電気的に並列接続させる。
The
また、電極部材30の一側面には、図4に示すように、電気配線部材60が接続される配線接続片33が形成されている。この配線接続片33は、例えば、一方の電極部材30では第一方向の一端側の側面部に一つ形成され、他方の電極部材30では第一方向の他端側の側面部に一つ形成されている。そして、電極部材30は、位置決めフレーム20を挟み込むように位置決めフレーム20の両側の主面にそれぞれ配置されて、各配線接続片33に電気配線部材60が接続されると、位置決めフレーム20に位置決めされたPTC素子10に対して給電する。
Further, as shown in FIG. 4, a
電気絶縁フィルム40は、図4に示すように、電極部材30の外側にそれぞれ配置され、電極部材30と熱伝板50とを電気的に絶縁させる電気絶縁手段である。具体的に、電気絶縁フィルム40は、電気絶縁性及び熱伝導性を有する合成樹脂材料やゴム材料等によって形成された矩形状のフィルムである。更に、電気絶縁フィルム40は、例えば、電極部材30を完全に覆うことが出来るように、第一方向及び第二方向の大きさが少なくとも電極部材30よりも大きくすると好い。
As shown in FIG. 4, the electrical insulating
熱伝板50は、電極部材30を介して給電されたPTC素子10各々の発熱による熱を、周囲に伝達するための熱伝導性を有する熱伝手段であって、図4に示すように、電気絶縁フィルム40の外側にそれぞれ対向配置され、PTC素子10による熱を温タンク150内の流体に伝達させる。具体的に、熱伝板50は、アルミニウム等の熱伝導性(放熱性)に優れた金属材料や合成樹脂材料で形成された矩形面状の板状部材である。更に、熱伝板50は、凹状の収納部51と、収納部51の縁部に外側に張り出して全周に亘って形成された熱伝フランジ部52とを有している。一方の熱伝板50及び他方の熱伝板50は、熱伝フランジ部52を突き合わせることで、一方の熱伝板50の収納部51と他方の熱伝板50の収納部51との間に空間が形成され、この空間内に、PTC素子10、位置決めフレーム20、電極部材30、電気絶縁フィルム40、電気配線部材60等で構成される組立体が収納される。この際、図5に示すように、位置決めフレーム20の各側面部には、外側に突出した板状の支持片24が二つ形成されており、この支持片24が収納部51の側壁部にそれぞれ支持されることで、この組立体が収納部51内にガタつくことなく収納される。なお、支持片24は、位置決めフレーム20の各側面部に二つ形成されることに限定されるものではなく、組立体が収納部51内にガタつくことなく収納することが出来れば良く、少なくとも一つ形成されていれば良い。
The
また、図4及び図6に示すように、収納部51の主面部には、互いに離間して配置されたPTC素子10と対向する位置に、熱伝フランジ部52側に突出した凸状の押圧部53が形成されている。一例としては、これに限定されるものではないが、PTC素子10と同様に、第一方向に四個、第二方向に五個、合計二十個形成されている。これにより、一方の熱伝板50と他方の熱伝板50とが熱伝フランジ部52を突き合わせて、収納部51内に、PTC素子10、位置決めフレーム20、電極部材30、電気絶縁フィルム40、電気配線部材60等で構成される組立体を収納させた際に、この押圧部53は、PTC素子10を、電極部材30及び電気絶縁フィルム40を介して押圧して圧接しつつ、挟持して、PTC素子10と電極部材30とを確実に接触させる。
Further, as shown in FIGS. 4 and 6, the main surface portion of the
また、熱伝フランジ部52には、図5に示すように、電気配線部材60が挿通される凹状の挿通凹部54aが形成されている。この挿通凹部54aは、例えば、第一方向の他端側に半円状に形成され、収納部51内と外部とを連通させる。これにより、一方の熱伝板50と他方の熱伝板50とが熱伝フランジ部52を突き合わせて挿通凹部54aが対向配置されると、円形状の配線挿通部54が形成される。なお、一対の熱伝板50,50のうちの一方にだけ挿通凹部54aを形成して、その半円状の挿通凹部54aに電気配線部材60を挿通させるようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 5, the heat
電気配線部材60は、図4に示すように、外部電源と位置決めフレーム20の通電遮断部22とを電気的に接続する第一配線61と、通電遮断部22と一方の電極部材30とを電気的に接続する第二配線62と、他方の電極部材30と外部電源とを電気的に接続する第三配線63とを有している。
As shown in FIG. 4, the
第一配線61は、図4に示すように、一端が外部電源と接続され、他端が位置決めフレーム20の通電遮断部22と接続され、外部電源と通電遮断部22とを電気的に接続している。この際、第一配線61は、図5に示すように、熱伝板50の第一方向の他端側に形成された配線挿通部54を介して外部から収納部51内に挿通されて、次いで、位置決めフレーム20を迂回しつつ位置決めフレーム20の側面部に沿うようにして、第一方向の他端側から一端側に亘って配置されて、通電遮断部22と接続されている。
As shown in FIG. 4, one end of the
第二配線62は、図4に示すように、一端が位置決めフレーム20の通電遮断部22と接続され、他端が一方の電極部材30の配線接続片33と接続され、通電遮断部22と一方の電極部材30とを電気的に接続している。第三配線63は、図4に示すように、一端が他方の電極部材30の配線接続片33と接続され、他端が熱伝板50の配線挿通部54を介して収納部51内から外部に排出されて外部電源と接続され、他方の電極部材30と外部電源とを電気的に接続している。
As shown in FIG. 4, one end of the
すなわち、ヒータユニット1は、外部電源、第一配線61、位置決めフレーム20の通電遮断部22、第二配線62、一方の電極部材30、PTC素子10、他方の電極部材30、第三配線63が電気的に接続されているので、外部電源からPTC素子10に電流を印加することが出来る。
That is, the
外装部材70は、熱伝板50の周縁部を覆い密閉して、熱伝板50の内外を隔絶する。具体的に、外装部材70は、合成樹脂材料等によって形成され、図4に示すように、外装フレーム部71と取付フランジ部72とを有している。更に、外装部材70は、PTC素子10、位置決めフレーム20、電極部材30、電気絶縁フィルム40、電気配線部材60等で構成される組立体と、この組立体を収納部51内に収納する熱伝板50とで構成されるヒータユニット1に、例えば、合成樹脂材料等をインサート成形することで、一連一体に形成されている。
The
外装フレーム部71は、図6に示すように、熱伝フランジ部52を突き合わせた一方の熱伝板50と他方の熱伝板50の熱伝フランジ部52の縁部を両側から覆うように、熱伝フランジ部52の縁部に全周に亘って断面U字状に形成されている。更に、外装フレーム部71は、図5及び図6に示すように、熱伝板50の熱伝フランジ部52に複数個形成された貫通孔55内にも形成されている。従って、外装フレーム部71は、熱伝フランジ部52の周縁部の一部を密着して熱伝フランジ部52を突き合わせた状態で強固に接合すると共に、熱伝フランジ部52,52間を密閉して熱伝板50の内外を隔絶して、熱伝フランジ部52,52間から収納部51内に水や塵埃等が侵入することを防止する。すなわち、熱伝フランジ部52の一部が、外部の部材と密着して接合するための接合手段となる。
As shown in FIG. 6, the
取付フランジ部72は、図4及び図5に示すように、外装フレーム部71の第一方向の他端側の側面部に、外側に張り出すように矩形状に形成され、外装フレーム部71に一体的に形成されている。更に、取付フランジ部72は、図2に示すように、温タンク150の底面部150bのタンク開口部151の周縁部151aに溶着等されて接合されることで、ヒータユニット1を温タンク150の底面部150bに一体化して取り付ける。なお、取付フランジ部72は、矩形状に形成されることに限定されるものではなく、温タンク150のタンク開口部151の周縁部151aに接合することが出来れば、円形状、楕円形状、多角形状等、如何なる形状であっても良い。
As shown in FIGS. 4 and 5, the mounting
以上のような構成を有するヒータユニット1は、例えば、次のようにして組み立てられる。
The
先ず、ヒータユニット1は、PTC素子10を、位置決めフレーム20のヒータ収容開口部21内に収容させて、第一方向に複数個配置させると共に第二方向に複数個配置させて、第一方向及び第二方向に隣接するPTC素子10どうしは互いに離間して配置させる。そして、ヒータユニット1は、第一配線61の他端を位置決めフレーム20の通電遮断部22と接続させる。
First, the
次いで、ヒータユニット1は、位置決めフレーム20を挟み込むように、電極部材30を位置決めフレーム20の両側の主面にそれぞれ配置させる。そして、ヒータユニット1は、第二配線62の一端を位置決めフレーム20の通電遮断部22と接続させ、第二配線62の他端を一方の電極部材30の配線接続片33と接続させて、通電遮断部22と一方の電極部材30とを電気的に接続させる。更に、ヒータユニット1は、第三配線63の一端を他方の電極部材30の配線接続片33と接続させる。
Next, the
次いで、ヒータユニット1は、PTC素子10、位置決めフレーム20、電極部材30、第一配線61、第二配線62、第三配線63を覆うように、電気絶縁フィルム40を、一方の電極部材30及び他方の電極部材30の外側にそれぞれ配置させる。これにより、PTC素子10、位置決めフレーム20、電極部材30、電気絶縁フィルム40、電気配線部材60等で構成される組立体が組み立てられる。
Next, the
次いで、ヒータユニット1は、この組立体を、位置決めフレーム20の支持片24を一方の熱伝板50の収納部51の側壁部に支持させて、一方の熱伝板50の収納部51内にガタつくことなく収納させると共に、第一配線61の一端及び第三配線63の他端を熱伝板50の配線挿通部54を介して収納部51内から外部に排出させる。そして、ヒータユニット1は、一方の熱伝板50と他方の熱伝板50の熱伝フランジ部52を突き合わせて、組立体を一方の熱伝板50と他方の熱伝板50の収納部51内に収納させる。
Next, the
次いで、ヒータユニット1は、合成樹脂材料等をインサート成形して、熱伝フランジ部52の縁部を両側から覆うように熱伝フランジ部52の縁部に全周に亘って断面U字状の外装フレーム部71を一連一体に形成させると共に、外装フレーム部71の第一方向の他端部に、外装フレーム部71に一体的に取付フランジ部72を形成させる。
Next, the
以上のようにして、ヒータユニット1は組み立てられる。
The
次に、以上のようにして組み立てられたヒータユニット1は、例えば、次のようにして温タンク150に取り付けられる。
Next, the
先ず、図2に示すように、温タンク150の鉛直下方の底面部150bには、ヒータユニット1を温タンク150内に挿入させるタンク開口部151が形成されている。そして、ヒータユニット1は、このタンク開口部151から温タンク150内に挿入されて、温タンク150の底面部50bに鉛直方向に向けて立設するように配置されると共に、ヒータユニット60の一部又は全部が温タンク150内の流体に対して直接的に接触可能に配置される。
First, as shown in FIG. 2, a
更に、ヒータユニット1は、奥行き方向の中心が温タンク150の奥行き方向の中心と一致するように、温タンク150の底面部150bに取り付けられる。更に、ヒータユニット60は、奥行き方向と直交する幅方向(本体110の右側面・左側面方向)の中心が温タンク150の幅方向の中心と一致するように、温タンク150の底面部150bに取り付けられる。
Furthermore, the
次いで、ヒータユニット1は、外装部材70の取付フランジ部72とタンク開口部151の周縁部151aの内周面とを面接触させた状態で、取付フランジ部72とタンク開口部151の周縁部151aとが溶着等されて接合され、温タンク150の底面部150bに一体化して取り付けられる。
Next, the
以上のようにして、ヒータユニット1は、温タンク150に取り付けられる。
As described above, the
次に、以上のようにして温タンク150に取り付けられたヒータユニット1は、例えば、次のようにして温タンク150内の流体を加熱及び/又は保温する。
Next, the
先ず、ヒータユニット1は、熱伝板50の配線挿通部54を介して収納部51から外部に排出された第一配線61の一端及び第三配線63の他端を外部電源に接続させて、外部電源と通電遮断部22とを電気的に接続させると共に、他方の電極部材30と外部電源とを電気的に接続させる。そして、ヒータユニット1は、外部電源からPTC素子10に電流が印加されて通電させると、PTC素子10が発熱して温タンク150内の流体をPTC素子10の設定温度まで加熱する。
First, the
ここで、PTC素子10は、上述したように、PTC特性によって、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度よりも低い場合又は低くなった場合、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度に達するまで、温タンク150内の流体を加熱し、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度に達すると自発的に発熱を止めてそれ以上に温タンク150内の流体の温度が上がらないようにして、温タンク150内の流体の温度をPTC素子10の設定温度に維持し続けるように働く。更に、PTC素子10は、電極部材30等によって電気的に並列接続されているので、温タンク150内のある部分がPTC素子10の設定温度に達して、その付近のPTC素子10の電流が流れ難くなっても、他のPTC素子10には影響を与えず、独立して動作出来る。従って、ヒータユニット1は、このようなPTC素子10によって、温タンク150内のPTC素子10の設定温度よりも低い部分だけを部分的に加熱することが出来る。よって、ヒータユニット1は、温タンク150内の流体の温度をばらつき無く均等にすることが出来る。
Here, as described above, when the temperature of the fluid in the
例えば、PTC素子10の設定温度を90℃とし、温タンク150内の流体の温度が鉛直方向の下部、中部、上部でそれぞれ、80℃、85℃、90℃であった場合、温タンク150内の上部位置に対向するPTC素子10は、加熱を止め、中部位置及び下部位置に対向するPTC素子10は、90℃になるまで加熱を継続させて、温タンク150内の流体の温度を、全て90℃にし、ばらつき無く均等にする。
For example, when the set temperature of the
以上のようにして、ヒータユニット1は、温タンク150内の流体を加熱して、温タンク150内の流体の温度をPTC素子10の設定温度にする。更に、ヒータユニット1は、温タンク150内のPTC素子10の設定温度よりも低い箇所又は低くなった箇所だけを部分的に加熱し、温タンク150内の流体の温度をばらつき無く均等にする。
As described above, the
以上のように、ヒータユニット1は、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度よりも低い場合又は低くなった場合、PTC特性によってPTC素子10が発熱して、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度に達するまで、温タンク150内の流体を加熱し、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度に達すると自発的に発熱を止めてそれ以上に温タンク150内の流体の温度が上がらないようにして、温タンク150内の流体の温度をPTC素子10の設定温度に維持し続けるように働く。更に、ヒータユニット1は、複数のPTC素子10が互いに離間して配置されている。従って、ヒータユニット1は、温タンク150内の流体の温度を、効果的且つ効率的にばらつき無く均等に所定の温度とするように加熱して保温することが出来る。
As described above, when the temperature of the fluid in the
また、ヒータユニット1は、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度に達すると、PTC素子10がPTC特性によって自発的に発熱を止めてそれ以上に温タンク150内の流体の温度が上がらないように働く。従って、ヒータユニット1は、温タンク150内の流体を検出する温度センサーや、この温度センサー等で検出した検出結果に基づいて加熱素子を制御する温度制御部等が無くても、PTC素子10だけで、温タンク150内の流体の温度を所定の設定温度にすることが出来る。更に、ヒータユニット1は、温度センサーや、この温度センサーで温タンク150内の流体の異常な温度上昇を検出した際に加熱素子を制御する保護制御部等が無くても、PTC素子10だけで、自発的に、温タンク150内の流体の異常な温度上昇を抑制することが出来るので、安全性に優れている。更に、ヒータユニット1は、部品点数を削減することが出来、小型化、軽量化、低コスト化を図ることが出来る。
In addition, when the temperature of the fluid in the
また、ヒータユニット1は、PTC素子10が電極部材30等によって電気的に並列接続されているので、温タンク150内のある部分の流体がPTC素子10の設定温度に達して、その付近のPTC素子10の電流が流れ難くなっても、他のPTC素子10には影響を与えず、各PTC素子10が独立して動作出来る。従って、ヒータユニット1は、このようなPTC素子10によって、温タンク150内のPTC素子10の設定温度よりも低い部分だけを部分的に加熱することが出来る。よって、ヒータユニット1は、温タンク150内の流体をより効果的且つ効率的にばらつき無く均等に加熱及び/又は保温することが出来る。更に、ヒータユニット1は、温タンク150内の流体を部分的に加熱することが出来るので、消費電力を抑え、省エネ効果を有する。
In the
また、ヒータユニット1は、温タンク150内の最下部である底面部150bに取り付けられている。従って、ヒータユニット1は、熱は一般的に鉛直方向の上方に伝わり易く、対流によって温められた流体は鉛直方向の上方に移動する性質を有しているので、PTC素子10による熱を効果的且つ効率的に温タンク150内の流体に伝達することが出来、温タンク150内の流体を効果的且つ効率的に加熱及び/又は保温することが出来る。
In addition, the
更に、ヒータユニット1は、温タンク150の鉛直下方の底面部150bに形成されたタンク開口部151から鉛直方向に沿って直立するように温タンク150内に立設配置されて、温タンク150内に鉛直方向に向けて配置されていると共に温タンク150内の流体に直接的に接触可能に配置されている。従って、ヒータユニット1は、ヒータユニット1の全方位が流体に触れるように構成されているので、発熱量の全量を流体に伝達することが出来、PTC素子10による熱を、熱ロスすることなく、効果的且つ効率的に温タンク150内の流体に伝達することが出来、温タンク150内の流体をより効果的且つ効率的に加熱及び/又は保温することが出来る。
Furthermore, the
また、ヒータユニット1は、先端部を鉛直上方に向けて鉛直方向に平行に配置され、奥行き方向の中心が温タンク150の奥行き方向の中心と一致するように、温タンク150の底面部150bに取り付けられることで、温タンク150内の流体に、PTC素子10による熱を奥行き方向に均等に伝達することが出来、温タンク150内の全流体を効果的且つ効率的に加熱及び/又は保温することが出来る。
In addition, the
更に、ヒータユニット1は、先端部を鉛直上方に向けて鉛直方向に平行に配置され、幅方向の中心が温タンク150の幅方向の中心と一致するように、温タンク150の底面部150bに取り付けられることで、温タンク150内の流体に、PTC素子10による熱を幅方向に均等に伝達することが出来、温タンク150内の全流体を効果的且つ効率的に加熱及び/又は保温することが出来る。
Furthermore, the
なお、PTC素子10は、電極部材30によって電気的に並列接続されていることに限定されるものではなく、図7に示すように、電極部材30によって電気的に直列接続されているようにしても良い。この際、例えば、第一方向に配置された複数個のPTC素子10を電気的に直列接続すると共に、第二方向に配置された複数個のPTC素子10の列を電気的に並列接続する。この場合には、PTC素子10の列が電気的に直列接続されているので、PTC素子10の列のうちの一つでもPTC素子10の設定温度に達すると、その列の全てのPTC素子10の発熱が停止され、その後、その列の全てのPTC素子10がPTC素子10の設定温度以下になると、タンク150内の流体をPTC素子10の設定温度になるまで再度発熱して加熱する。従って、このようにPTC素子10が電気的に直列接続されている場合であっても、ヒータユニット1は、PTC素子10が電気的に並列接続されている場合と同様に、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度になるように、温タンク150内の流体を加熱することが出来、更に、温タンク150内の流体を効果的且つ効率的にばらつき無く均等に加熱及び/又は保温することが出来る。
Note that the
更に、上述したPTC素子10が電気的に直列接続されているヒータユニット1は、設定温度が異なるPTC素子10を用いるようにしても良い。例えば、中部位置及び下部位置のPTC素子10の設定温度を90℃とし、上部位置のPTC素子10の設定温度を中部位置及び下部位置よりも高い120℃とする。或いは、下部位置のPTC素子10の設定温度を80℃とし、中部位置のPTC素子10の設定温度を下部位置よりも高い85℃とし、上部位置のPTC素子10の設定温度を中部位置及び下部位置よりも高い90℃とする。ここで、一般的に、熱は、鉛直方向の上方に伝わり易く、対流によって温められた流体は、鉛直方向の上方に移動する性質を有している。更に、PTC素子10の列が電気的に直列接続されている場合には、PTC素子10の列のうちの一つでもPTC素子10の設定温度に達したとき、その列の全てのPTC素子10の加熱が停止されてしまう。従って、ヒータユニット1は、設定温度が異なるPTC素子10を用いて、特に、鉛直方向の上部側に下部側よりも設定温度が高いPTC素子10を用いることで、PTC素子10が電気的に直列接続されていても、下部側が所定の温度になる前にPTC素子10の加熱が停止されることを防止することが出来、温タンク150内の流体をより効果的且つ効率的にばらつき無く均等に加熱及び/又は保温することが出来る。
Further, the
また、ヒータユニット1は、図3に示すように、PTC素子10や、PTC素子10に対向する位置に配置される位置決めフレーム20のヒータ収容開口部21、電極部材30のヒータ当接部31、熱伝板50の押圧部53を格子状に配置することに限定されるものではなく、図8に示すように、千鳥状に配置するようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、ヒータユニット1は、例えば、図9に示すように、熱伝板50に、収納部51の代わりに、PTC素子10に対向する位置にPTC素子10が収容される凹状のヒータ収容部56を形成し、電気絶縁フィルム40の代わりに、熱伝板50の表面に例えばアルマイト処理を施して電気絶縁層を形成し、電極部材30の代わりに、熱伝板50,50間において他の電気配線部材によってPTC素子10を電気的に並列接続及び/又は直列接続させるようにしても良い。すなわち、熱伝板50は、位置決め手段と熱伝手段とを兼ねる。
Further, for example, as shown in FIG. 9, the
この場合の熱伝板50は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料や合成樹脂材料で形成された矩形状の一対の板状部材であって、PTC素子10に対向する位置に凹状のヒータ収容部56が形成されている。更に、一方の熱伝板50及び他方の熱伝板50は、縁部間に絶縁体57が配置されつつ突き合わされると、一方の熱伝板50のヒータ収容部56と他方の熱伝板50のヒータ収容部56との間に空間が形成され、この空間内に、PTC素子10が収納されている。更に、突き合わされた一方の熱伝板50と他方の熱伝板50との間の空間には、PTC素子10を電気的に並列接続又は直列接続させる他の電気配線部材が配置されている。
The
このような場合であっても、ヒータユニット1は、位置決めフレーム20と電極部材30と電気絶縁フィルム40とを備える場合と同様に、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度になるように、温タンク150内の流体を加熱することが出来、更に、温タンク150内の流体を効果的且つ効率的にばらつき無く均等に加熱及び/又は保温することが出来る。更に、ヒータユニット1は、位置決めフレーム20と電極部材30と電気絶縁フィルム40とを省略した分、部品点数を削減することが出来、より小型化、軽量化、低コスト化を図ることが出来る。
Even in such a case, similarly to the case where the
更に、上述したヒータユニット1は、他の電気配線部材の代わりに、熱伝板50の内面の一部又は全面に、PTC素子10を電気的に並列接続及び/又は直列接続させる電気伝導性を有する電気伝導層を形成するようにしても良い。すなわち、熱伝板50は、外側表面に電気絶縁性の層を有し、且つ、内側表面に電気伝導性の層を有して構成され、電気伝導性の層を有する内側表面が導電手段とされ、位置決め手段と導電手段と熱伝手段とを兼ねる。このような場合であっても、ヒータユニット1は、同様に、温タンク150内の流体の温度がPTC素子10の設定温度になるように、温タンク150内の流体を加熱することが出来、更に、温タンク150内の流体を効果的且つ効率的にばらつき無く均等に加熱及び/又は保温することが出来る。更に、ヒータユニット1は、他の電気配線部材を省略した分、より部品点数を削減することが出来、より小型化、軽量化、低コスト化を図ることが出来る。
Furthermore, the above-described
また、ヒータユニット1は、図2に示すように、温タンク150の鉛直下方の底面部150bに鉛直上方に向けて取り付けられることが好ましいが、温タンク150の上面部150aに鉛直下方に向けて取り付けられるようにしても良く、温タンク150の側面部に取り付けられるようにしても良い。
In addition, as shown in FIG. 2, the
温タンク150は、合成樹脂材料等によって成形される容量可変の容器で構成されることに限定されるものではなく、合成樹脂材料或いは金属材料等によって成形される容量が可変でないハード容器等で構成されるようにしても良い。
The
また、ヒータユニット1は、温タンク150と溶着等されて接合されることで、温タンク150に一体化して取り付けられることに限定されるものではなく、温タンク150に着脱可能に取り付けるようにしても良い。一例としては、これに限定されるものではないが、合成樹脂材料等によって成形される容量可変の容器の場合、合成樹脂製或いは金属製の板状部材を温タンク150に溶着等させて接合させて、この板状部材とヒータユニット1の取付フランジ部72との間にゴムシート等の水密部材を配置しつつ、この板状部材に取付フランジ部72をねじ止めする等して、ヒータユニット1を、温タンク150に着脱可能に取り付ける。また、合成樹脂材料或いは金属材料等によって成形される容量が可変でないハード容器の場合にも、同様に、例えば、ゴムシート等の水密部材を配置しつつ、温タンク150に取付フランジ部72をねじ止めする等して、ヒータユニット1を温タンク150に着脱可能に取り付ける。
Further, the
また、冷タンク140及び温タンク150は、図1に示すように、本体110の奥行き方向に並べて本体110内に配置されることに限定されるものではなく、冷タンク140を温タンク150よりも上方又は下方に配置させて、縦に並べて本体110内に配置されるようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、供給口及び吐出操作部は、図1に示すように、冷却された流体を供給する第一供給口171及び第一吐出操作部と、加熱された流体を供給する第二供給口172及び第二吐出操作部とに分かれているが、共通の一つの吐出操作部が操作されると、共通の一つの供給口から、冷却された流体と加熱された流体とを切り替えて供給する構造であっても良い。
Further, as shown in FIG. 1, the supply port and the discharge operation unit include a
また、ジョイント部材130は、本体110の上面110aの凹部111又は上面110aに取り付けられることに限定されるものではなく、本体110の下部に形成された空間部内の一側面又はこの空間部内に摺動機構によって摺動可能に設置された摺動板上に取り付けられるようにしても良い。この場合には、下部に形成された空間部に流体容器120を収納することが出来るので、ジョイント部材130が本体110の上面110aの凹部111又は上面110aに取り付けられている場合よりも、流体容器120を持ち上げる負担を軽減することが出来、容易に流体容器120の取り付けを行うことが出来る。
In addition, the
また、流体容器120は、流体として、水やミネラルウォータ等の他に、ジュース、コーヒー、紅茶などの清涼飲料、飲料水、酒類、醤油、みりん、ドレッシング、味噌などの流体調味料、みそ汁やコーンスープなどの流体料理等を含む飲食料や、工業品等の流体、粘性流体、ゲル状体、スラリー状体などを貯留するようにしても良い。
In addition to water and mineral water, the
1 ヒータユニット、10 PTC素子、20 位置決めフレーム、21 ヒータ収容開口部、22 通電遮断部、23 肉抜き開口部、24 支持片、30 電極部材、31 ヒータ当接部、32 電極連結部、33 配線接続片、40 電気絶縁フィルム、50 熱伝板、51 収納部、52 熱伝フランジ部、53 押圧部、54 配線挿通部、54a 挿通凹部、55 貫通孔、56 ヒータ収容部、60 電気配線部材、61 第一配線、62 第二配線、63 第三配線、70 外装部材、71 外装フレーム部、72 取付フランジ部、100 給液装置、110 本体、110a 上面、110c 前面、110d 後面、111 凹部、120 流体容器、121 口部、130 ジョイント部材、140 冷タンク、150 温タンク、150a 上面部、150b 底面部、151 タンク開口部、151a 周縁部、171 第一供給口、172 第二供給口、173 第一吐出操作部、174 第二吐出操作部、180 第一冷配管、181 第二冷配管、182 第一温配管、183 第二温配管
DESCRIPTION OF
Claims (20)
上記PTC素子は、鉛直方向に温度設定が異なり電気的に直列接続されたものが、並列に複数配置され、さらに、電気的に並列接続されていることを特徴とするヒータユニット。 A plurality of PTC elements; positioning means for disposing the PTC elements apart from each other; conductive means having electrical conductivity for supplying power to each of the PTC elements positioned by the positioning means; and the conductive means. Heat transfer means having heat conductivity for transferring heat generated by each of the PTC elements fed via the heat to the surroundings ,
A heater unit characterized in that a plurality of the PTC elements having different temperature settings in the vertical direction and electrically connected in series are arranged in parallel, and are further electrically connected in parallel .
前記PTC素子の離間した配置を保持する位置決め手段と、前記複数のPTC素子の表裏面の各々にそれぞれ当接してPTC素子に対して給電するための二つの導電手段と、該導電手段に対して電気絶縁手段を介しつつ、伝熱性を保持して該導電手段の外側に位置する熱伝手段とを有して構成されることを特徴とする請求項1又は6又は7又は9の何れかに記載のヒータユニット。 The plurality of PTC elements are spaced apart from each other on one plane, and have a thickness similar to the thickness in the front and back direction of the one plane,
Positioning means for holding the distant arrangement of the PTC elements, two conductive means for contacting the front and back surfaces of the plurality of PTC elements, respectively, and supplying power to the PTC elements, and for the conductive means A heat transfer means that is located outside the conductive means while maintaining the heat transfer property through the electrical insulating means is configured to be configured according to any one of claims 1, 6, 7, and 9 The heater unit described.
4の何れかに記載のヒータユニット。 The positioning means is a positioning frame in which a PTC element accommodating opening for accommodating the PTC element is formed at a position facing the PTC element.
The heater unit according to any one of 4.
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