JPH0375430A - 液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、主として、電気スチーム式の加湿器に使用す
るのに好適な液体加熱装置に関し、水等の液体の入る容
器と、容器に熱結合された発熱装置とを有し、発熱装置
は複数の正特性サーミスタによって構成し、複数の正特
性サーミスタのそれぞれを、互いに間隔を隔てて容器の
底部外面に熱結合させ、複数の正特性サーミスタの間に
熱絶縁部を設けることにより、正特性サーミスタ相互間
の加熱干渉作用を抑制して、各正特性サーミスタの発熱
量を増大できるようにしたものである。

〈従来の技術〉 従来、加湿器としては、超音波霧化方式のものが主流で
あった。しかし、超音波霧化方式の加湿器は、動作時に
３０℃前後の水温になることから、細菌の増殖に好適な
環境となり、加湿器に入った細菌が水中で繁殖し、それ
が霧化によって大気中に放出されるため、アレルギー性
の肺炎や感染症を引き起こす原因となるという重大な問
題点がある。また、水に含まれていたＣａ、Ｍｇ等のカ
ルキ成分が水分と一緒に霧状となって放出され、これら
が白粉として家具、オーディオ機器等に付着して汚すど
ういう問題点もあった。更に、霧状に放出され水分が大
気中で気化するときの気比熱により室温が下げられ、冬
季室内暖房効果が損なわれるという問題点もあった。そ
こで、最近、熱によって水を加熱し蒸発させる電気スチ
ーム式の加湿器が提案されている。電気スチーム式加湿
器は水を加熱して蒸気化し、これを放出する構成である
ので、細菌繁殖による問題がなく、安全であり、しかも
、カルキ成分等の不純物が飛散することがなく、更に室
温を低下させることもない。本発明は、このような電気
スチーム式加湿器に使用するのに好適な液体加熱装置に
関するものである。

従来より知られているこの種の液体加熱装置の一般的な
構成は、液体を入れる容器の底部外面にヒータを熱結合
させ、底部を介して伝達される熱により、容器内の液体
を加熱し蒸発させるようになっている。第２９図は先に
提案された電気スチーム式加湿器及びそこに使用された
液体加熱装置を示している０図において、１は液体加熱
装置、２は給水タンク、３は給水管である。液体加熱装
置ｌは蒸発皿となる容器１０１の底部１０２の内面にフ
ィン１０３を突設し、液体加熱に寄与する表面積を拡大
するようになっている。１０４は発熱装置であり、容器
１０１の外面に面接触して熱結合されている。

発熱装置１０４は面発熱の正特性サーミスタによって構
成されている。正特性サーミスタは、自己温度制御機能
を有し、過熱の危険がなく安全で信頼性が高いこと、熱
平衡した状態では高抵抗領域で動作するので、電力消費
が少なく、省電力化に有効であること等の利点が得られ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 正特性サーミスタによる発熱装置１０４を使用して加湿
器等の液体加熱装置を構成する場合、個の正特性サー主
スタだけでは、発熱量が不足する場合が多い、また、−
個の正特性サー主スタで必要な発熱量を確保しようとす
ると、正特性サーミスタの形状が大型化するので、焼成
時縮率により所定形状の正特性サー主スタを得ることが
困難である。従って、複数個の正特性サーミスタを使用
して必要な発熱量を確保するのが望ましいと言える。

ところが、電気スチーム式加湿器の蒸発装置として好適
な液体加熱装置を構成する場合、蒸発皿となる容器の底
部外面に複数個の正特性サー主スタを、隣接して配置す
ることとなるので、正特性サーミスタ相互に加熱干渉作
用を生じる。この加熱干渉作用により、正特性サー主ス
タのそれぞれの熱平衡抵抗値が大きくなり、電流が減少
する。

このため、正特性サーミスタのそれぞれが単独で動作す
る場合の総発熱量よりも小さくなり、効率が低下してし
まう。

正特性サーミスタ相互間の間隔を大きくすれば、加熱干
渉作用は低下するが、蒸発皿等を構成する容器の形状は
定まっており、この制限されたなかで正特性サーミスタ
を配置しなければならないから、間隔拡大によって加熱
干渉作用を低下させることは実用的でない。

そこで、本発明の課題は、上述する従来の問題点を解決
し、制限された形状のなかで、正特性サーミスタ相互間
の加熱干渉作用を抑制して各正特性サーミスタの発熱量
を増大し得るようにした熱効率の高い液体加熱装置を提
供することである。

く課題を解決するための手段〉 上述する課題解決のため、本発明は、液体の入る容器と
、前記容器に熱結合された発熱装置とを有する液体加熱
装置であって、 前記発熱装置は、複数の正特性サーミスタを備え、前記
複数の正特性サーミスタのそれぞれは、互いに間隔を隔
てて、前記容器の底部外面に熱結合されており、 前記容器は、前記複数の正特性サーミスタの間の前記底
部に、前記正特性サーミスタ相互間の熱伝導を妨げる熱
絶縁部を有していることを特徴とする。

く作用〉 容器は、複数の正特性サーミスタの間の底部に、正特性
サーくスタ相互間の熱伝導を妨げる熱絶縁部を有してい
るので、正特性サー主スタ相互間の加熱干渉作用が熱絶
縁部によって抑制される、このため、各正特性サーミス
タには自己の発熱温度に対応する電流が流れるようにな
り、発熱量が増大する。

本発明に係る液体加熱装置は、主として、加湿器に使用
するのに好適なものであるが、電気ポット、コヒーメー
カまたは各種飲料水の加熱装置としても使用できる。

〈実施例〉 第１図は本発明に係る液体加熱装置の正面断面図、第２
図は同じくその平面図である。図において、５は容器、
６は発熱装置である。

容器５は、例えばアルミニウム等の底形、加工が容易で
熱伝導率の高い金属材料またはアルよす等の比較的熱伝
導性の良好なセラ主ツタ材料等によって形成する。アル
よニウムで形成した場合には、内面にアルマイト処理を
施しておくとよい。

この容器５は、液体加熱装置の用途に応じた形状及び構
造に構成する。

発熱装置６は、面発熱構造の正特性サーミスタフによっ
て構成し、正特性サーミスタフの発熱面を容器５の底部
５１の外面５１１に面接触させて熱結合させである。発
熱装置６を構成する正特性サーミスタ７は、その発熱量
及び要求される発熱量に応じて複数個備えられる。実施
例では、２個の正特性サーミスタ７を間隔を隔てて配置
した例を示している。

上記の構成において、容器５は、正特性サーミスタ７−
７間の底部５１に、正特性サーミスタ７−７相互間の熱
伝導を妨げる熱絶縁部８を有している。実施例における
熱絶縁部８は、容器５の底部５１の外面５１１に、外側
から内側に向って落ち込む凹部８１を設け、この凹部８
１の有する空気層の断熱作用を利用するようになってい
る。

正特性サーミスタ７−７相互間の熱伝導は、この熱絶縁
部８によって妨げられ、正特性サーミスタフ−７相互間
の加熱干渉作用が抑制される。このため、各正特性サー
ミスタフ、７に自己の発熱温度に対応する電流が流れる
ようになり、総発熱量が増大する。

しかも、この実施例の場合、凹部８１は液体の入る容器
５の内面側に突出するように形成されているので、凹部
８１を形成している壁８２及び空気層が容器５内の液体
による冷却作用を受ける。

このため、−層優れた断熱作用が得られる。

第３図は本発明に係る液体加熱装置の別の実施例を示し
ている。この実施例では、熱絶縁部８は容器５に液体を
供給する管体８３を、正特性サーミスタ７−７間にある
底部５１に接続することによって構成しである。管体８
３は水等の液体によって満たされるので、その冷却作用
に基づく断熱作用が得られる。

第４図は本発明（係る液体加熱装置の更に別の実施例を
示している。この実施例では、熱絶縁部８は、容器５の
底部５１を貫通するように設けた管体８４によって構成
されている。管体８４には、空気または水等の熱媒体を
充填し、または流通させる。これにより、正特性サーミ
スタフ、７相互間の加熱干渉作用が抑制される。

図示は省略したが、第１図〜第４図の組合せは当然可能
である。

次に、加湿器の蒸発装置を構成するのに好適な液体加熱
装置の具体例を示す。第５図はその分解斜視図、第６図
は底面側から見た斜視図、第７図は同じくその断面図、
第８図は同じくその平面図である。図において、第１図
〜第４図と同一の参照符号は同一性ある構成部分を示し
ている。９．１０は電気絶縁板、１１は支持部材である
。電気絶縁板９は、アル主す等の電気絶縁板で構成され
、正特性サーミスタ７と容器５の底部５１の外面５１１
との間に介在して設けられている。電気絶縁板１０は、
シリコーンシートやマイカ板等で構成され、正特性サー
ミスタ７と支持部材１１との間に設けられている。支持
材１１は、正”特性サーミスタ７．７を電気絶縁板９を
介して容器５の底部５１の外面に密着させるように、底
部５１にネジ止め等の手段によって取付は固定される。

管体８３は容器５の内部に水を供給する給水管であり、
容器５に設けられた孔５２内に接続されている。孔５２
及び管体８３は、発熱装置６を構成する正特性サーミス
タ７−７間に設けられているので、正特性サーミスタ７
−７相互間の熱伝導を管体８３内の水による冷却作用に
よって妨げる熱絶縁部８として兼用される。

管体８４は、空気を通す対流筒を構成しており、容器５
の底部に設けられた孔５３を通り、容器５の外部から内
部側に貫通して設けられている。この管体８４も熱絶縁
部８として兼用される。

第９図は発熱装置６を構成する正特性サーミスタ７の斜
視図を示している。正特性サーくスタフは平板状に形成
された正特性サーミスタ素体７１の１面７１１上に、細
い櫛歯状の電極７２１〜７３３を間隔を隔てて複数本設
けである。電極７２１〜７３３のうちの隣り合う電極は
、互いに異なる極性として駆動すべく、正特性サーミス
タ素体７１の端部に形成した端子電極７４〜７６に導通
接続しである。電極７２１〜７３３のうち、符号末尾が
奇数の電極７２１．７２３、。

７３３は端子電極７４に導通接続し、符号末尾が偶数で
ある電極７２２．７２４１．、．７３２は２群に分けて
、それぞれ互いに独立する端子電極７５．７６に導通接
続しである。

電極７２１〜７３３及び端子電極７４〜７６を形成する
に当っては、第１０図及び第１１図に示すように、正特
性サー主スタ素体７１の１面７１１上に凹溝７１２を間
隔を隔てて形成すると共に、正特性サーミスタ素体７１
の幅方向の両端に凹溝７１２の底面と連続するように、
段部７１３．７１４を設けておく。そして、凹溝７１２
の側壁面及び底面に、電極７２１〜７３３を被着形成す
ると共に、電極７１２〜７３３に連続する如く、段部７
１３．７１４の上に端子電極７４〜７６を形成する。

端子電極７４〜７６に対しては、金属端子７７．７８を
バネ接触等によって導通接続させてもよい。端子電極７
４〜７６は段部７１３．７１４に形成されているので、
金属端子７７．７８を段部７１３．７１４の段差を利用
してその内部に位置させることができる。

容器５への熱結合に当っては、電極７２１〜７３３を形
成しである面７１１が発熱面となるので、第１０図に示
すように、この面７１１を電気絶縁板９を介して、容器
５１の底部外面５１１に熱的に密に面接触させる。これ
により、熱効率のよい液体加熱装置が実現できる。

上記実施例に示す正特性サーミスタは、第１２図に示す
ように、端子電極７４を共通電極とし、端子電極７５．
７６を同時にまたは個別に選択的に駆動できる。従って
、発熱量の調整が可能である。独立する電極群の組を増
やせば更に微細な発熱コントロールが可能である。

実施例において、容器５は、底部５１の内面５１２に凹
部５１３及び凸部５１４による凹凸パターンを有してい
る。この凹凸パターンにより、液体と接触する加熱面積
が拡大されるので、熱効率が高くなる。

第１３図は容器５の底部５１における部分拡大平面図、
第１４図は同じく部分拡大断面図である。凹凸パターン
は、隣接する凹部５１３−５１３の中間部に仮想された
線分ａ１〜ａ４よって囲まれた領域の平面積をＳＩ％表
面積を５２としたとき、 １．５≦（Ｓ２／Ｓｌ）≦４．．．．（１）を満足する
ようじ設けるとよい。

第１３図及び第１４図の実施例では、底部５１の内面５
１２に、直径ＤＩ％深さり、の円形状の凹部５１３を、
間隔ｆＬ、、ＩＬ、で、格子状に配列している。凹部５
１３の周囲が凸部５１４となる。凹部５１３の直径”Ｉ
ｓ深さｈｌ及び間隔Ｊ：ｔ、、１．は上述の式（１）を
満足するよう心意める。その具体例として、 Ｄ、＝２ｍ＋ａ ｈ＋　＝２．　５　ａｍ ｌｒ　＝１２　＝３　　Ｈｌ とした場合は、第１３図の点線で示す線分ａ、〜ａ４に
よって囲まれた斜線領域の平面ｆＪ！Ｓｌ及び表面積Ｓ
２は、簡単な計算によって Ｓ、　！０．０９　（ｃｍ”） Ｓ２−０．　２４７　（ｃｍ”） となり、（Ｓ２／Ｓｌ）は２．７４となる。

凹凸パターンとしては、種々のものが考えられる。その
例を第１５図〜第２７図に示す。これらの実施例におけ
る（Ｓ２／Ｓｌ）の値は、間隔’Ｉ　、ＪＺ２　、高さ
ｈ＋、径り、、Ｄ２を、図示のように選定した場合の値
である。平面積ＳＬは斜線で示す。

第１５図では凹凸パターンが第１３図、第１４図と逆パ
ターンとなっており、（３２／Ｓｔ）は２．７４となる
。

第１６図は凹部５１４の底面形状を半球面状に形成しで
ある。他は第１３図、第１４図の実施例と同じであって
、（Ｓ２／３１）は１．６９となる。

第１７図は凹凸パターンが第１６図の逆パターンであっ
て、（Ｓ２／Ｓｌ）は１．６９となる。

第１８図は凹凸パターンが千鳥状となっており、（Ｓ２
／ＳＬ）は３．０１となる。

第１９図及び第２０図の実施例は、凹部５１３が角孔と
なっており、（Ｓｚ／Ｓｔ）は３．２２となる。

第２１図は第１９図及び第２０図の逆パターンであって
、凸部５１４が角柱であり、 （３２／Ｓりは３．２２である。

第２２図及び第２３図の実施例は、凹部５１３が角錐孔
となっており、（Ｓ２／Ｓｔ）は１．７３となる。第２
４図は第２２図及び第２３図の逆パターンで（Ｓ２／Ｓ
りは１．７３となる。

第２５図及び第２６図の実施例では、凹部５１３は６角
孔となっており、（Ｓ、／Ｓ＋）は２．３４となる。第
２７図は第２５図及び第２６図の逆パターンで、（Ｓ２
／Ｓｌ）は２．３４となる。

第２８図は本発明に係る液体加熱装置を組込んだ加湿器
の例を示している０図において、１３は本発明心係る液
体加熱装置を使用した蒸発装置、１４は給水装置、１５
は内筒、１６は外筒、８３は給水管となる管体、８４は
対流筒となる管体である。

給水装置１４は、主給水タンク１４１、補助給水タンク
１４２とを含んでいる、主給水タンク１４１は、補助給
水タンク１４２から取はづし可能になっている。１４３
はＯリング、１４４は弁、１４５は弁１４４を押し広げ
る押棒である。

管体８３は、給水装置１４の補助タンク１４２と容器５
との間に接続され、容器５内に水を供給するようになっ
ている。管体８３．８４は、発熱装置６を構成する正特
性サーミスタ７−７間に設けられている（第５図〜第８
図参照）ので、正特性サー稟スタフー７相互間の熱伝導
が管体８３内の水及び管体８４の空気流による冷却作用
によって妨げられる。このため、正特性サー主スタフ、
７の相互加熱干渉作用が抑制され、両正特性サーミスタ
７．７は充分な発熱動作を行なうようになる。

対流筒を構成する管体８４は、両端部８４１゜８４２の
うち、内筒１５の外部にある端部８４１と、内部にある
端部８４２とでは、温度差があるので、外側から内側に
向かう矢印（イ）のような空気対流が起きる。この対流
により、蒸気が効率良く放出される。

内筒１５は容器５の上端面に装着されており、蒸気を外
部に放出する蒸気放出筒として働く。外筒１６は内筒１
５との間に間隔を保ってその全体を覆うように配置され
ている。これは蒸気によって熱せられた内筒１５を、熱
的に絶縁して、使用者が火傷等を負うことがないように
したものである。

〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明は、液体の入る容器と、容器
に熱結合された発熱装置とを有する液体加熱装置であっ
て、発熱装置は、複数の正特性サーミスタを備え、複数
の正特性サーミスタのそれぞれは、互いに間隔を隔てて
、容器の底部外面に熱結合されており、容器は、複数の
正特性サーミスタの間の底部に、正特性サーミスタ相互
間の熱伝導を妨げる熱絶縁部を有しているので、正特性
サーミスタ相互間の加熱干渉作用を抑制して、各正特性
サーミスタの発熱量を増大し、熱効率を向上させた液体
加熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体加熱装置の正面部分断面図、
第２図は同じくその底面図、第３図は同じく別の実施例
における正面部分断面図、第４図は同じく更に別の実施
例における正面部分断面図、第５図は本発明に係る液体
加熱装置の別の実施例における分解斜視図、第７図は同
じく組立状態での部分断面図、第８図は同じくその平面
図、第９図は発熱装置を構成する正特性サーミスタの斜
視図、第１０図は正特性サーミスタと容器との熱結合構
造を示す拡大断面図、第１１図は正特性サーミスタの電
極構造を示す部分拡大断面図、第２２図は正特性サーミ
スタの駆動方法を示す国策１３図〜第２７図は容器底部
の凹凸パターンの例を示す図で、第１３図、第１８図、
第２１図、第２２図及び第２５図は部分拡大平面図、第
１４図〜第１７図、第１９図、第２０図、第２３図、第
２４図、第２６図、第２７図は部分拡大断面図、第２８
図は本発明に係る液体加熱装置を組込んだ電気スチーム
式加湿器の断面図、第２９図は従来の電気スチーム式加
湿器の部分断面図である。 ５・・・容器　　　　５１・・・底部 ６・・・発熱装置　　７・・・正特性サーミスタ８・・
・熱絶縁部 第１図 第６図 第２図 １２ 第 ７ 図 第 ２ 図 第 １３図 第２１ 図 第 ８ 図 第２０図 ＠２２置 口ｒｌｒ″Ｉ 第２５′Ａ 第２６図 竿２８！−ｒ ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体の入る容器と、前記容器に熱結合された発熱
   装置とを有する液体加熱装置であって、 前記発熱装置は、複数の正特性サーミスタを備え、前記
   複数の正特性サーミスタのそれぞれは、互いに間隔を隔
   てて、前記容器の底部外面に熱結合されており、 前記容器は、前記複数の正特性サーミスタの間の前記底
   部に、前記正特性サーミスタ相互間の熱伝導を妨げる熱
   絶縁部を有していること を特徴とする液体加熱装置。