JPH07324806A - Fluid-heating apparatus and circulating hot-water heater - Google Patents

Fluid-heating apparatus and circulating hot-water heater

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JPH07324806A
JPH07324806A JP11939294A JP11939294A JPH07324806A JP H07324806 A JPH07324806 A JP H07324806A JP 11939294 A JP11939294 A JP 11939294A JP 11939294 A JP11939294 A JP 11939294A JP H07324806 A JPH07324806 A JP H07324806A
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heater
metal
heating
fluid
ceramic heater
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Jun Fukuda
Kozo Hamahata
Shuroku Morita
Kazunori Odonari
Hiroshi Takenouchi
Shinya Terao
一典 大隣
慎也 寺尾
修六 森田
幸三 浜畑
潤 福田
浩 竹之内
Original Assignee
Kyocera Corp
京セラ株式会社
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Abstract

PURPOSE:To provide an apparatus for heating fluid in which a scale is prevented from attaching to the inner surface of a metal tube and which therefore keeps serviceable in a favorable condition over a long period of time. CONSTITUTION:A fluid-heating apparatus 12 comprises two metal heaters 16, 17 each containing a metal tube 19 for passing a fluid through, a ceramic heater 18 which is placed between the two metal heaters 16, 17 with the function to heat the two, and fixing members 20 for holding the two metal heaters 16, 17 and the ceramic heater 18 in contact under pressure. The metal tube 19 has a layer of glass 30 on the inner surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は流体加熱装置、特にセラ
ミックヒータを用いた流体加熱装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid heating device, and more particularly to a fluid heating device using a ceramic heater.
【0002】[0002]
【従来の技術】液体や気体等の流体を加熱するための流
体加熱装置として、内部に流体を循環させるための加熱
容器と、この加熱容器内に配置されたセラミックヒータ
とを備えたものがある。この装置では、加熱容器内の流
体は、循環しながらセラミックヒータに直接接触し加熱
される。
2. Description of the Related Art As a fluid heating device for heating a fluid such as a liquid or a gas, there is a fluid heating device provided with a heating container for circulating a fluid inside and a ceramic heater arranged in the heating container. . In this device, the fluid in the heating container is in direct contact with the ceramic heater and is heated while circulating.
【0003】しかしながら、この流体加熱装置では、例
えば高温のセラミックヒータに冷水が接触し、セラミッ
クヒータに熱衝撃が印加された場合、セラミックヒータ
にクラック等の損傷が起こる場合がある。また長時間使
用していると、水垢等がセラミックヒータに付着するの
で、セラミックヒータの加熱効率が低下する。
However, in this fluid heating device, when cold water comes into contact with a high temperature ceramic heater and a thermal shock is applied to the ceramic heater, damage such as cracks may occur in the ceramic heater. Further, if it is used for a long time, water stains and the like adhere to the ceramic heater, so that the heating efficiency of the ceramic heater decreases.
【0004】そこで上記欠点を解消するために、本出願
人は先に内部に流体を通過させるための金属管を有する
2つの金属加熱器を準備し、該2つの金属加熱器の間に
セラミックヒータの発熱部を介在させ、セラミックヒー
タの発する熱を金属加熱器の金属管内を通過する流体に
伝導させて加熱する流体加熱装置を提案した(特願平4
−261654号参照) 。
Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the present applicant first prepared two metal heaters having a metal tube for passing a fluid therein, and provided a ceramic heater between the two metal heaters. We proposed a fluid heating device that heats the heat generated by the ceramic heater by conducting the heat generated by the ceramic heater to the fluid passing through the metal tube of the metal heater.
-261654).
【0005】かかる流体加熱装置によれば、セラミック
ヒータは流体に直接接触しないためセラミックヒータに
熱衝撃が印加されてクラック等の損傷が発生することは
一切なく、またセラミックヒータの発する熱は2つの金
属加熱器の金属管を通過する流体を同時に加熱するため
加熱効率が高いものとなる。
According to such a fluid heating apparatus, since the ceramic heater does not come into direct contact with the fluid, thermal shock is not applied to the ceramic heater to cause damage such as cracks, and the heat generated by the ceramic heater is two. Since the fluid passing through the metal tube of the metal heater is heated at the same time, the heating efficiency is high.
【0006】また、最近家庭でも銭湯のようにいつでも
温かいお風呂に入れるような24時間風呂のシステムが
商品化されている。このシステムは、水を強制循環さ
せ、フィルターで湯垢、ビールス、細菌類、カビ類を除
去し、かつ上記の流体加熱装置で適性温度に湯温を調整
するようになっている。
[0006] Recently, a 24-hour bath system has been commercialized, which can be used in a warm bath at any time like a public bath at home. In this system, water is forcibly circulated, scales, viruses, bacteria, and molds are removed by a filter, and the temperature of the hot water is adjusted to an appropriate temperature by the above fluid heating device.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先に提
案した流体加熱装置に用いられるセラミックヒータは、
その端部が2つの金属加熱器の間で露出されており、高
温に加熱されたセラミックヒータの上記露出部に冷水が
接触して熱衝撃を受けた場合に、セラミックヒータにク
ラック等が生じやすいという問題点があった。また、上
記セラミックヒータの絶縁基体としては、ガラス成分を
約10%含むアルミナセラミックスが用いられているた
め、このセラミックヒータの上記露出部に例えば強アル
カリ溶液等の液体が接触した場合、ガラス成分が浸食さ
れて絶縁低下を引き起こし、発熱抵抗体のショートや漏
電の恐れがあった。
However, the ceramic heater used in the fluid heating device proposed above has the following problems.
The end portion is exposed between the two metal heaters, and when cold water comes into contact with the exposed portion of the ceramic heater heated to a high temperature and receives a thermal shock, the ceramic heater is likely to be cracked or the like. There was a problem. Further, since alumina ceramics containing about 10% of a glass component is used as an insulating substrate of the ceramic heater, when a liquid such as a strong alkaline solution comes into contact with the exposed portion of the ceramic heater, the glass component is There was a risk of short circuit of the heating resistor and electric leakage due to corrosion and deterioration of insulation.
【0008】また、先に提案した流体加熱装置におい
て、セラミックヒータの加熱効率を高めようとすると、
立ち上がり時の突入電流が大きくなり、電圧印加時にセ
ラミックヒータが破損してしまうという問題点があっ
た。例えば、用途によっては電源電圧を24Vとした低
電圧使用のセラミックヒータを用いる場合があるが、こ
の場合にも加熱効率を100V仕様と同じにしようとす
ると、突入電流が大きくなり、セラミックヒータが破損
しやすかった。
Further, in the previously proposed fluid heating device, when it is attempted to increase the heating efficiency of the ceramic heater,
There is a problem that the rush current at the time of rising becomes large and the ceramic heater is damaged when a voltage is applied. For example, a ceramic heater using a low voltage with a power supply voltage of 24 V may be used depending on the application, but if the heating efficiency is made to be the same as that of the 100 V specification, the rush current increases and the ceramic heater is damaged. It was easy.
【0009】さらに、先に提案した流体加熱装置におい
て、空炊き運転等が発生した場合に装置の過昇温を防止
するためにサーモスタットが備えられていたが、例えば
サーモスタットの接点が溶着したり、バイメタルが変形
するような場合にはサーモスタットが作動しないため、
装置が過度に昇温されて金属容器が変形し、セラミック
ヒータが割れるという問題点があった。
Further, in the previously proposed fluid heating device, a thermostat was provided to prevent an excessive temperature rise of the device in the case of a dry cooking operation. For example, the contact of the thermostat is welded, If the bimetal is deformed, the thermostat will not work,
There is a problem that the temperature of the device is excessively increased, the metal container is deformed, and the ceramic heater is broken.
【0010】また、先に提案した流体加熱装置におい
て、温水の温度はビールス、細菌類、カビ類の生息に最
も適した温度となるため、流体加熱装置を構成する金属
管の内面にスケール(湯垢)が付着しやすかった。金属
管内面にスケールが付着すると、伝熱性が低下して加熱
効率が低下したり、安全装置のサーモスタットが作動し
て加熱できなくなるなどの問題点があった。実際、金属
管内面に付着したスケールの厚みと消費電力との関係を
調べると、スケール付着量が多くなるほど消費電力は低
下し、加熱効率が悪くなることがわかる。
In the previously proposed fluid heating device, the temperature of the hot water is the most suitable temperature for the inhabitation of viruses, bacteria and molds, so that the scale (scale) on the inner surface of the metal tube that constitutes the fluid heating device. ) Was easy to attach. When the scale adheres to the inner surface of the metal tube, there are problems that the heat transfer property is lowered and the heating efficiency is lowered, and that the thermostat of the safety device is activated to prevent heating. In fact, examining the relationship between the thickness of the scale attached to the inner surface of the metal tube and the power consumption reveals that the power consumption decreases and the heating efficiency deteriorates as the scale deposition amount increases.
【0011】[0011]
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的はセラミックヒータの露出部を無くしてク
ラックや浸食を防止し、長期間安定して使用できる流体
加熱装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and an object thereof is to provide a fluid heating device which can prevent cracks and erosion by eliminating an exposed portion of a ceramic heater and can be stably used for a long period of time. Especially.
【0012】また、本発明の目的は、加熱効率を高める
ために突入電流を大きくしても破損することのないセラ
ミックヒータを備えた流体加熱装置を提供することにあ
る。
It is another object of the present invention to provide a fluid heating device provided with a ceramic heater which is not damaged even if the rush current is increased in order to improve the heating efficiency.
【0013】さらに、本発明の目的は、空炊き運転等の
以上運転が生じた場合に、より確実に電圧印加を停止さ
せることのできる流体加熱装置を提供することにある。
A further object of the present invention is to provide a fluid heating device which can more surely stop the voltage application when the above-mentioned operation such as the air-cooking operation occurs.
【0014】また、本発明の目的は流体加熱装置の金属
管内面へのスケール付着を防止することにある。
Another object of the present invention is to prevent scale from adhering to the inner surface of the metal tube of the fluid heating device.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は、内部に流体を
通過させるための金属管を有する金属加熱器と、該金属
加熱器を加熱するためのセラミックヒータと、これら金
属加熱器とセラミックヒータとを圧接させるための固定
部材とを備えた流体加熱装置であって、前記セラミック
ヒータの露出部にシリコン絶縁層を備えたことを特徴と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a metal heater having a metal tube for passing a fluid therein, a ceramic heater for heating the metal heater, and the metal heater and the ceramic heater. A fluid heating device comprising: a fixing member for press-contacting with each other, wherein a silicon insulating layer is provided on an exposed portion of the ceramic heater.
【0016】即ち、セラミックヒータの露出部を耐熱
性、耐水性に優れたシリコン絶縁層で覆うことにより、
冷水や腐食性液がセラミックヒータに接触することがな
く、セラミックヒータのクラックや浸食を防止するよう
にした。
That is, by covering the exposed portion of the ceramic heater with a silicon insulating layer having excellent heat resistance and water resistance,
Cold water and corrosive liquid do not come into contact with the ceramic heater to prevent cracks and erosion of the ceramic heater.
【0017】また、本発明は内部に流体を通過させるた
めの金属管を有する金属加熱器と、該金属加熱器を加熱
するためのセラミックヒータと、これら金属加熱器とセ
ラミックヒータとを圧接させるための固定部材とを備え
た流体加熱装置であって、前記セラミックヒータに並列
に接続した複数の発熱抵抗体を備えたことを特徴とす
る。
Further, according to the present invention, a metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and a pressure contact between the metal heater and the ceramic heater. And a plurality of heating resistors connected in parallel to the ceramic heater.
【0018】即ち、セラミックヒータの発熱抵抗体を複
数として、各発熱抵抗体を並列に接続しておくことによ
って、発熱抵抗体一本当たりの抵抗値を高くすることに
より一本当たりの立ち上がり時の突入電流を低くするこ
とができ、セラミックヒータの破損を防止するようにし
た。なお、複数の発熱抵抗体は、積層して形成したりあ
るいは同一平面上に形成すれば良い。
That is, by using a plurality of heating resistors of the ceramic heater and connecting each heating resistor in parallel, the resistance value of each heating resistor is increased to increase the resistance value of each heating resistor. The inrush current can be reduced and damage to the ceramic heater can be prevented. It should be noted that the plurality of heat generating resistors may be formed by stacking or on the same plane.
【0019】さらに、本発明は、内部に流体を通過させ
るための金属管を有する金属加熱器と、該金属加熱器を
加熱するためのセラミックヒータと、これら金属加熱器
とセラミックヒータとを圧接させるための固定部材とを
備えた流体加熱装置であって、前記セラミックヒータは
飽和時の電力密度を5〜35W/cm2 としたことを特
徴とする。
Further, according to the present invention, a metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and the metal heater and the ceramic heater are brought into pressure contact with each other. And a fixing member for the fluid heating device, wherein the ceramic heater has a saturation power density of 5 to 35 W / cm 2 .
【0020】ここで、飽和時の電力密度とは、飽和状態
におけるセラミックヒータの電力をセラミックヒータ両
面の表面積で割った値のことであり、この電力密度を3
5W/cm2 以下とすることによって、クラックの発生
や断線などを防止するようにした。
Here, the electric power density at the time of saturation is a value obtained by dividing the electric power of the ceramic heater in the saturated state by the surface areas of both surfaces of the ceramic heater, and this electric power density is 3
By setting it to 5 W / cm 2 or less, the generation of cracks and disconnection were prevented.
【0021】また、本発明は、内部に流体を通過させる
ための金属管を有する金属加熱器と、該金属加熱器を加
熱するためのセラミックヒータと、これら金属加熱器と
セラミックヒータとを圧接させるための固定部材とを備
えた流体加熱装置であって、前記金属加熱器には過昇温
防止のために、第一次電力印加停止用の自動復帰式サー
モスタットと、これよりも作動温度が高い手動復帰式サ
ーモスタットを備えたことを特徴とする。
Further, according to the present invention, a metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and the metal heater and the ceramic heater are brought into pressure contact with each other. And a fixing member for the fluid heating device, wherein the metal heater has an automatic resetting thermostat for stopping the application of the primary power and an operating temperature higher than this in order to prevent overheating. It is characterized by having a manually resettable thermostat.
【0022】即ち、第一次電力印加停止用のサーモスタ
ットが故障した場合でも、より作動温度の高い手動復帰
式サーモスタットを第二次電力印加停止用として備えた
ことにより、流体加熱装置の過昇温を防止するようにし
た。
That is, even if the thermostat for stopping the application of the primary power fails, a manual resetting thermostat having a higher operating temperature is provided for stopping the application of the secondary power, so that the fluid heating device is not overheated. I tried to prevent.
【0023】本発明は、内部に流体を通過させるための
金属管を有する金属加熱器と、該金属加熱器を加熱する
ためのセラミックヒータと、これら金属加熱器とセラミ
ックヒータとを圧接させるための固定部材とを備えた流
体加熱装置であって、前記金属管の内面をガラス層で被
覆したことを特徴とする。即ち、金属管の内面をガラス
層で被覆して滑らかな表面とすることにより、スケール
の付着を防止するようにしたものである。
According to the present invention, a metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and a pressure contact between the metal heater and the ceramic heater. A fluid heating device including a fixing member, characterized in that an inner surface of the metal tube is covered with a glass layer. That is, by coating the inner surface of the metal tube with a glass layer to form a smooth surface, adhesion of scale is prevented.
【0024】また、本発明は、上記ガラス層として被覆
した無機ポリマーを熱処理により硬化して形成すること
を特徴とする。即ち、通常ガラスの熱膨張係数は金属よ
りも低いため、金属管の内面にガラス層を形成すると両
者の熱膨張差によりガラス層が剥離しやすいが、無機ポ
リマーは薄く被覆することが容易であり、かつ作業温度
も低いために熱膨張差による剥離を防止できるのであ
る。
Further, the present invention is characterized in that the inorganic polymer coated as the glass layer is cured by heat treatment. That is, since the coefficient of thermal expansion of ordinary glass is lower than that of metal, when the glass layer is formed on the inner surface of the metal tube, the glass layer easily peels off due to the difference in thermal expansion between the two, but the inorganic polymer is easy to coat thinly. Moreover, since the working temperature is low, peeling due to the difference in thermal expansion can be prevented.
【0025】さらに、本発明は、上記ガラス層の厚みを
10〜100μmとし、その表面粗さ(Ra)を0.3
μm以下とすることを特徴とする。ガラス層の厚みにつ
いては、10μm未満であると均一に被覆することが困
難であり、一方100μmを超えると熱伝導性が低下
し、剥離の恐れが生じるため10〜100μmとし、好
ましくは20〜50μmの範囲が良い。また、表面粗さ
(Ra)については、スケールの付着を防止するために
0.3μm以下、好ましくは0.2μm以下が良い。
Further, in the present invention, the glass layer has a thickness of 10 to 100 μm and a surface roughness (Ra) of 0.3.
It is characterized in that it is not more than μm. Regarding the thickness of the glass layer, if it is less than 10 μm, it is difficult to coat it uniformly, while if it exceeds 100 μm, the thermal conductivity decreases and peeling may occur, so the thickness is set to 10 to 100 μm, preferably 20 to 50 μm. The range is good. The surface roughness (Ra) is 0.3 μm or less, preferably 0.2 μm or less in order to prevent the scale from adhering.
【0026】また、本発明は、流体加熱装置と循環ポン
プとフィルタを連結し、浴槽内の湯を吸引して加熱した
後に戻すようにした循環温水器において、流体が浴槽内
を通過せずに流体加熱装置と循環ポンプとフィルターの
みを循環するような切替え可能のバイパス流路を備えた
ことを特徴とする。そして、上記流体加熱装置の金属管
にスケールが付着したような場合には、流体の流れを上
記バイパス流路に切り換えておいて、流体加熱装置を空
炊き又は煮沸させることによって、付着したスケールを
剥離させ、剥離したスケールをフィルターで除去するよ
うにしたものである。
Further, according to the present invention, in a circulating water heater in which a fluid heating device, a circulation pump and a filter are connected to each other so that hot water in the bathtub is sucked, heated and then returned, the fluid does not pass through the bathtub. It is characterized in that it has a switchable bypass flow passage that circulates only the fluid heating device, the circulation pump, and the filter. When the scale adheres to the metal tube of the fluid heating device, the flow of the fluid is switched to the bypass flow passage, and the fluid heating device is boiled or boiled to remove the adhered scale. The scale is peeled off, and the peeled scale is removed by a filter.
【0027】[0027]
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【0028】図1に本発明の一実施例が採用された循環
温水器1を示す。この循環温水器1は、浴槽2内の湯を
吸引して加熱した後で浴槽2内に戻し、湯温を調節する
ための装置である。循環温水器1内では循環ポンプ5
と、フィルタ6と、天然石室8と、調圧室9と、本発明
の一実施例としての加熱装置12とが上流側からこの順
に連結されている。
FIG. 1 shows a circulating water heater 1 to which an embodiment of the present invention is adopted. The circulating water heater 1 is a device for sucking hot water in the bathtub 2 and heating the hot water, and then returning the hot water to the bathtub 2 to adjust the hot water temperature. In the circulating water heater 1, a circulation pump 5
The filter 6, the natural stone chamber 8, the pressure adjusting chamber 9, and the heating device 12 as one embodiment of the present invention are connected in this order from the upstream side.
【0029】循環ポンプ5は浴槽2内の湯を循環温水器
1内に吸い込むための装置であり、浴槽2側から延びる
ホース4に連結されている。ホース4の他端は浴槽2内
に配置されており、ヘアキャッチフィルタ3が取り付け
られている。
The circulation pump 5 is a device for sucking hot water in the bathtub 2 into the circulating water heater 1, and is connected to a hose 4 extending from the bathtub 2 side. The other end of the hose 4 is arranged in the bathtub 2 and has a hair catch filter 3 attached thereto.
【0030】フィルタ6は縦長に構成されており、上部
に循環ポンプ5からの連結管5aが連結されている。な
お、連結管5aはフィルタ6との接続部の近傍に水位セ
ンサ7を有している。天然石室8はフィルタ6と同様の
縦長に構成されており、フィルタ6と平行に配置されて
いる。天然石室8は下部にフィルタ6の下部から延びる
連結管6aが接続されており、また内部にミネラル鉱石
が充填されている。調圧室9は、入口側が天然石室8の
上部に接続されており、上部に自動エア逃し弁10を、
下部に温度センサ11をそれぞれ備えている。温度セン
サ11は調圧室9内の湯温を測定し、その信号を後述す
る電圧印加装置(不図示)に送るためのものである。調
圧室9の出口側はホース13aを介して加熱装置12に
連結されている。この加熱装置12の出口側にはホース
13bが連結されている。ホース13bの先端は浴槽2
内に延びており、ジェットノズル14に連結されてい
る。
The filter 6 is vertically long, and the connecting pipe 5a from the circulation pump 5 is connected to the upper part thereof. The connecting pipe 5a has a water level sensor 7 near the connection with the filter 6. The natural stone chamber 8 is vertically long like the filter 6, and is arranged in parallel with the filter 6. A connection pipe 6a extending from the lower portion of the filter 6 is connected to the lower portion of the natural stone chamber 8 and the interior of the natural stone chamber 8 is filled with mineral ore. The pressure regulating chamber 9 is connected to the upper portion of the natural stone chamber 8 on the inlet side, and has an automatic air relief valve 10 at the upper portion.
The temperature sensors 11 are provided at the lower portions, respectively. The temperature sensor 11 measures the temperature of the hot water in the pressure adjusting chamber 9 and sends the signal to a voltage applying device (not shown) described later. The outlet side of the pressure adjusting chamber 9 is connected to the heating device 12 via a hose 13a. A hose 13b is connected to the outlet side of the heating device 12. The end of the hose 13b is the bathtub 2
It extends inwardly and is connected to the jet nozzle 14.
【0031】次に図2乃至図5を参照して上述の加熱装
置12を詳細に説明する。なお、図においてはケース及
び断熱材としてのグラスウールは取り除かれている。
Next, the heating device 12 described above will be described in detail with reference to FIGS. In the figure, the case and the glass wool as the heat insulating material are removed.
【0032】加熱装置12は第1金属加熱器16と、第
2金属加熱器17と、両金属加熱器16、17間に配置
されたセラミックヒータ18とから主に構成されてい
る。
The heating device 12 is mainly composed of a first metal heater 16, a second metal heater 17, and a ceramic heater 18 arranged between the two metal heaters 16 and 17.
【0033】両金属加熱器16、17は平坦な圧接面を
有する直方体のアルミニウム製であり、中心にチタンや
ステンレス製の金属管19が鋳込み方法や圧入方式でそ
れぞれ挿入固定されている。図3において、第1金属加
熱器16の金属管19の右端にはホース13aの一端
が、第2金属加熱器17の金属管19の右端はホース1
3bの一端が接続されている。両金属管19の左端には
U字状管(不図示)により互いに接続されている。これ
によりホース13aから送られてきた湯は第1金属加熱
器16内の金属管19を通り、更に第2金属加熱器17
内の金属管19を通ってホース13bに流れるようにな
っている。
Both metal heaters 16 and 17 are made of aluminum, which is a rectangular parallelepiped having a flat pressure contact surface, and a metal tube 19 made of titanium or stainless steel is inserted and fixed in the center by a casting method or a press fitting method. In FIG. 3, one end of the hose 13a is at the right end of the metal tube 19 of the first metal heater 16, and one end of the metal tube 19 of the second metal heater 17 is at the right end.
One end of 3b is connected. U-shaped tubes (not shown) are connected to the left ends of both metal tubes 19. As a result, the hot water sent from the hose 13a passes through the metal tube 19 in the first metal heater 16 and then the second metal heater 17
It flows through the inner metal tube 19 to the hose 13b.
【0034】図5に示すように両金属加熱器16、17
は両側に4つずつ突出する台座16a、17aを有して
いる。この台座16a、17aにステンレス製のバネ部
材から成る固定部材20が取り付けられることにより第
1金属加熱器16及び第2金属加熱器17の圧接面がセ
ラミックヒータ18を挟持する構造となっている。この
固定部材20による固定部はセラミックヒータ18より
も外側に設け、全部で4ヶ所以上とすることが好まし
い。また固定部材20を成すバネ部材はバネ定数8kg
/mm2 以上のものを用いる。
As shown in FIG. 5, both metal heaters 16 and 17 are provided.
Has four pedestals 16a, 17a protruding on both sides. By attaching a fixing member 20 made of a stainless steel spring member to the pedestals 16a and 17a, the pressure contact surfaces of the first metal heater 16 and the second metal heater 17 sandwich the ceramic heater 18. It is preferable that the fixing portion provided by the fixing member 20 is provided outside the ceramic heater 18, and that the total number of fixing portions is four or more. The spring member forming the fixing member 20 has a spring constant of 8 kg.
/ Mm 2 or more is used.
【0035】第1金属加熱器16及び第2金属加熱器1
7のほぼ中央部には、角形部16b、17bが形成され
ている。角形部16b、17bの表面にはサーモスタッ
トを取り付けるための円形の凹部16c、17cがそれ
ぞれ形成されている。なお、この実施例ではサーモスタ
ット21が第1金属加熱器16の角形部16bに固定さ
れている。
First metal heater 16 and second metal heater 1
Square-shaped portions 16b and 17b are formed in the substantially central portion of 7. Circular recesses 16c and 17c for mounting a thermostat are formed on the surfaces of the rectangular portions 16b and 17b, respectively. In this embodiment, the thermostat 21 is fixed to the rectangular portion 16b of the first metal heater 16.
【0036】第1金属加熱器16及び第2金属加熱器1
7の両端部には四角形状のフランジ16d、17dが設
けられている。このフランジ16d、17dには複数の
ネジ孔16e、17eが形成されており、このネジ孔1
6e、17eにより加熱装置12を他の部材に固定する
ことができる。
First metal heater 16 and second metal heater 1
Quadrangular flanges 16d and 17d are provided at both ends of 7. A plurality of screw holes 16e, 17e are formed in the flanges 16d, 17d.
The heating device 12 can be fixed to another member by 6e and 17e.
【0037】第1金属加熱器16と第2金属加熱器17
の間にはセラミックヒータ18が挟持されるように配置
されており、セラミックヒータ18はアルミナ、ムライ
トまたは窒化珪素から成る矩形状の板状部材であり、図
4、5に示すように両主面が第1金属加熱器16及び第
2金属加熱器17の圧接面に面接触している。なお、セ
ラミックヒータ18と両加熱器16、17の圧接面は、
両者の接触面が平坦に仕上げられているので密着状態と
なっている。
First metal heater 16 and second metal heater 17
The ceramic heater 18 is arranged so as to be sandwiched between the ceramic heater 18 and the ceramic heater 18. The ceramic heater 18 is a rectangular plate member made of alumina, mullite, or silicon nitride. Are in surface contact with the pressure contact surfaces of the first metal heater 16 and the second metal heater 17. The pressure contact surface between the ceramic heater 18 and both heaters 16 and 17 is
Since the contact surfaces of both are flat, they are in close contact.
【0038】またセラミックヒータ18の内部には図6
に示すように連続した1本の発熱抵抗体パターン25が
屈折状態で埋設されている。この発熱抵抗体パターン2
5は、たとえば、タングステン、モリブデン、マンガ
ン、レニウム、白金、窒化チタンまたは酸化チタン等の
少なくとも一種以上からなるものである。発熱抵抗体パ
ターン25の両端は、電源接続端子26及び27にロウ
材により固定されている。電源接続端子26及び27は
図示しない外部電源装置に接続され、セラミックヒータ
18の発熱抵抗体パターン25にジュール発熱を起こす
に必要な所定電力を供給する作用を為す。
The inside of the ceramic heater 18 is shown in FIG.
As shown in (1), one continuous heating resistor pattern 25 is embedded in a bent state. This heating resistor pattern 2
5 is made of at least one of tungsten, molybdenum, manganese, rhenium, platinum, titanium nitride, titanium oxide and the like. Both ends of the heating resistor pattern 25 are fixed to the power supply connection terminals 26 and 27 by brazing material. The power supply connection terminals 26 and 27 are connected to an external power supply device (not shown) and have a function of supplying a predetermined electric power required to cause Joule heat generation to the heating resistor pattern 25 of the ceramic heater 18.
【0039】また、図4、5に示すように、両金属加熱
器16、17間における、セラミックヒータ18の端部
が露出することを防ぐために絶縁層28を備えている。
この絶縁層28の存在により、セラミックヒータ18に
外部から水等が侵入することを防止し、絶縁不良、熱応
力によるクラックの発生、漏電等を防ぐことができる。
また、絶縁層28の充填性を良くするために、金属加熱
器16、17に充填用溝29を形成しておけば、より好
適である。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, an insulating layer 28 is provided in order to prevent the end portion of the ceramic heater 18 between both metal heaters 16 and 17 from being exposed.
The presence of the insulating layer 28 can prevent water or the like from entering the ceramic heater 18 from the outside, and prevent insulation failure, cracking due to thermal stress, and electric leakage.
Further, in order to improve the filling property of the insulating layer 28, it is more preferable to form the filling groove 29 in the metal heaters 16 and 17.
【0040】この絶縁層28はシリコン樹脂からなって
おり、特に低分子シリコンの含有率が0.5%以下のも
のを用いる。ここで、低分子シリコンとは、〔(C
3 2SiO〕n (n=3〜9)で表されるもので、
セラミックヒータ18からの熱によってSiCやSiO
2 に変化する。そして、これらのSiCやSiO2 がセ
ラミックヒータ18と両金属加熱器16、17の接触面
に入り込んで熱伝達を妨げたり、あるいは金属加熱器1
6、17の表面を研摩して熱効率を低下させてしまうた
め、上記低分子シリコンの含有率は0.5%以下として
ある。
The insulating layer 28 is made of silicon resin, and particularly, one having a low molecular weight silicon content of 0.5% or less is used. Here, low-molecular-weight silicon means [(C
H 3 ) 2 SiO] n (n = 3 to 9),
SiC or SiO is generated by the heat from the ceramic heater 18.
Change to 2 . Then, these SiC and SiO 2 enter the contact surface between the ceramic heater 18 and the metal heaters 16 and 17 to hinder the heat transfer, or the metal heater 1
Since the surfaces of Nos. 6 and 17 are polished to lower the thermal efficiency, the content of the low molecular weight silicon is set to 0.5% or less.
【0041】実際に、絶縁層28として低分子シリコン
の含有率が0.5%以下のシリコンを用いたものと、低
分子シリコンの含有率1%のシリコンを用いたものにつ
いて、熱サイクル試験を行った。それぞれ金属加熱器1
6、17の表面温度が40〜100℃の間のON−OF
Fサイクルを繰り返し、熱効率の変化を調べたところ、
図7に示す通りであった。このように、低分子シリコン
の含有率1%のシリコンを絶縁層28として用いたもの
は、2000サイクルで熱効率が2.5%低下したが、
低分子シリコンの含有率を0.5%以下としたものでは
熱効率の変化は0.1%未満であった。
Actually, a thermal cycle test was performed on the insulating layer 28 using silicon having a low molecular weight silicon content of 0.5% or less and the insulating layer 28 having a low molecular weight silicon content of 1%. went. Each metal heater 1
ON-OF with the surface temperature of 6 and 17 between 40 and 100 ° C
After repeating the F cycle and examining the change in thermal efficiency,
It was as shown in FIG. As described above, in the case of using silicon having a low molecular weight silicon content of 1% as the insulating layer 28, the thermal efficiency was reduced by 2.5% after 2000 cycles.
When the content of low-molecular-weight silicon was 0.5% or less, the change in thermal efficiency was less than 0.1%.
【0042】次に前記循環温水器1の動作について説明
する。
Next, the operation of the circulating water heater 1 will be described.
【0043】図示しないスイッチがONされると循環ポ
ンプ5が作動し、浴槽2からホース4を介して循環温水
器1内に湯が吸い込まれる。
When a switch (not shown) is turned on, the circulation pump 5 operates, and hot water is sucked into the circulation water heater 1 from the bathtub 2 through the hose 4.
【0044】循環温水器1内に吸い込まれた湯は循環ポ
ンプ5からフィルタ6に送り込まれ、ゴミ等の浮遊物が
濾過される。続いて濾過された湯は天然石室8に送られ
てミネラル鉱石により不純物等が除去され、清浄化され
る。清浄化された湯は調圧室9に送られる。この調圧室
9では自動エア逃し弁10により圧力が調整される。ま
た調圧室9では温度センサ11により循環湯の湯温が計
測され、その信号が図示しない外部電源装置に送られ
る。外部電源装置は温度センサ11からの情報に基づい
てセラミックヒータ18に印加する電力を調整する。こ
れにより加熱装置1212ではセラミックヒータ18が発
熱し、第1金属加熱器16及び第2金属加熱器17が加
熱される。
The hot water sucked into the circulating water heater 1 is sent from the circulation pump 5 to the filter 6 to filter suspended matters such as dust. Subsequently, the filtered hot water is sent to the natural stone chamber 8 where impurities or the like are removed by the mineral ore and cleaned. The purified hot water is sent to the pressure adjusting chamber 9. In the pressure adjusting chamber 9, the pressure is adjusted by the automatic air relief valve 10. In the pressure adjusting chamber 9, the temperature of the circulating hot water is measured by the temperature sensor 11, and the signal is sent to an external power supply device (not shown). The external power supply device adjusts the power applied to the ceramic heater 18 based on the information from the temperature sensor 11. As a result, in the heating device 1212, the ceramic heater 18 generates heat, and the first metal heater 16 and the second metal heater 17 are heated.
【0045】調圧室9からの湯はホース13aを介して
加熱装置12に送られ、第1金属加熱器16内の金属管
19を通過し、さらに第2金属加熱器17内の金属管1
9を通過する際に加熱される。そして加熱された湯はホ
ース13bを介してジェットノズル14に送られ、浴槽
2に戻される。
The hot water from the pressure adjusting chamber 9 is sent to the heating device 12 via the hose 13a, passes through the metal tube 19 in the first metal heater 16, and further the metal tube 1 in the second metal heater 17.
It is heated as it passes through 9. The heated hot water is sent to the jet nozzle 14 via the hose 13b and returned to the bathtub 2.
【0046】ここではセラミックヒータ18には循環湯
が直接触れないので、セラミックヒータ18に水垢等が
付着することはなく、セラミックヒータ18の加熱効率
は長時間良好に維持される。またセラミックヒータ18
の両面が第1金属加熱器16と第2金属加熱器17の双
方に密着され、第1金属加熱器16と第2金属加熱器1
7の双方を加熱する構造となっているためにセラミック
ヒータ18の熱が有効に利用され、加熱効率が向上す
る。
Since the circulating hot water does not come into direct contact with the ceramic heater 18, no water stains or the like adhere to the ceramic heater 18, and the heating efficiency of the ceramic heater 18 is maintained good for a long time. Also, the ceramic heater 18
Both surfaces of the first metal heater 16 and the second metal heater 17 are in close contact with each other, and the first metal heater 16 and the second metal heater 1
The heat of the ceramic heater 18 is effectively used because of the structure for heating both of the heating elements 7, and the heating efficiency is improved.
【0047】また、両金属加熱器16、17間におけ
る、セラミックヒータ18の端部が露出することを防ぐ
ために絶縁層28を備えていることにより、セラミック
ヒータ18に外部から水等が侵入することを防止し、絶
縁不良、熱応力によるクラックの発生、漏電等を防ぐこ
とができる。
Further, since the insulating layer 28 is provided between the both metal heaters 16 and 17 to prevent the end portion of the ceramic heater 18 from being exposed, water or the like can enter the ceramic heater 18 from the outside. It is possible to prevent insulation failure, generation of cracks due to thermal stress, and leakage of electricity.
【0048】さらに、上述の実施例によれば、仮に加熱
装置12に熱衝撃が加わった場合(例えば第1金属加熱
器16及び第2金属加熱器17内に冷水が通過して両金
属加熱器16、17が急冷されたような場合)であって
も熱膨張特性の異なる両金属加熱器16、17とセラミ
ックヒータ18とは圧接されているだけで固定されてい
ないのでセラミックヒータ18に損傷が生じにくい。
Further, according to the above-mentioned embodiment, if a thermal shock is applied to the heating device 12 (for example, cold water passes through the first metal heater 16 and the second metal heater 17 and both metal heaters are heated). Even if 16 and 17 are rapidly cooled), the metal heaters 16 and 17 having different thermal expansion characteristics and the ceramic heater 18 are only in pressure contact with each other and are not fixed, so that the ceramic heater 18 is not damaged. Unlikely to occur.
【0049】また、この加熱装置12は組立及び分解が
容易である。すなわち固定部材20の取り付け及び取り
外し動作で組立及び分解を簡単に行える。その結果、セ
ラミックヒータ18に故障が生じた際のメンテナンス作
業が容易である。
The heating device 12 is easy to assemble and disassemble. That is, assembling and disassembling can be easily performed by attaching and detaching the fixing member 20. As a result, maintenance work is easy when a failure occurs in the ceramic heater 18.
【0050】次に、本発明の他の実施例を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.
【0051】上記実施例ではセラミックヒータ18に一
本の発熱抵抗体25を備えたものを示したが、複数の発
熱抵抗体を備え互いに並列に接続したものを用いること
もできる。例えば図8(a)(b)に示すセラミックヒ
ータ18は、二本の発熱抵抗体25a、25bを積層し
て備え、両者を導通体25cで並列に接続したものであ
る。また、図9に示すセラミックヒータ18は、二本の
発熱抵抗体25a、25bを同一平面上に形成して、並
列に接続したものである。さらに図示していないが、三
本以上の発熱抵抗体を備えることもできる。
In the above embodiment, the ceramic heater 18 is provided with one heating resistor 25, but it is also possible to use a plurality of heating resistors which are connected in parallel with each other. For example, the ceramic heater 18 shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) is provided with two heating resistors 25a and 25b stacked, and both are connected in parallel by a conductor 25c. Further, the ceramic heater 18 shown in FIG. 9 has two heating resistors 25a and 25b formed on the same plane and connected in parallel. Although not shown, three or more heating resistors may be provided.
【0052】このように、複数の並列接続した発熱抵抗
体を備えた構造とすることによって、全体の抵抗値が同
じでも、発熱抵抗体一本あたりの抵抗値を大きくするこ
とができ、一本当たりの突入電流を低くして立ち上がり
時のセラミックヒータ18の破損を防止することができ
る。
As described above, by adopting a structure provided with a plurality of heating resistors connected in parallel, the resistance value per heating resistor can be increased even if the overall resistance value is the same. The rush current per hit can be lowered to prevent damage to the ceramic heater 18 at the time of rising.
【0053】ここで、発熱抵抗体を1本〜3本備えたセ
ラミックヒータ18について、24Vの電圧を印加した
時の発熱抵抗体1本当たりの電流値を調べた。結果は図
10に示す通りである。このように、例えば合成抵抗が
0.5Ωの場合、発熱抵抗体が1本では48Aの電流が
流れてしまいセラミックヒータ18が破損してしまっ
た。これに対し、発熱抵抗体を2本備えたものでは1本
当たり24Aしか流れず、また発熱抵抗体を3本備えた
ものでは1本当たり16Aしか流れず、いずれもセラミ
ックヒータ18は破損しなかった。
With respect to the ceramic heater 18 provided with one to three heating resistors, the current value per heating resistor when a voltage of 24 V was applied was examined. The results are as shown in FIG. Thus, for example, when the combined resistance is 0.5Ω, a current of 48 A flows with one heating resistor, and the ceramic heater 18 is damaged. On the other hand, in the case where two heating resistors are provided, only 24 A flows per one, and in the case where three heating resistors are provided, only 16 A flows per one, and neither ceramic heater 18 is damaged. It was
【0054】さらに、セラミックヒータ18の破損やク
ラックを防止するためには、セラミックヒータ18自体
の飽和時の電力密度を調整することもできる。そして、
セラミックヒータ18の飽和時の電力密度を35W/c
2 以下とすることによって、熱応力によるクラックの
発生等を防止し、低消費電力、高熱効率を達成すること
ができる。ただし、流体加熱装置として用いるために
は、飽和時の電力密度は5W/cm2 以上必要である。
なお、電力密度の値は、セラミックヒータ18の発熱抵
抗体25の材質や線幅、形状等で自由に調整することが
できる。
Further, in order to prevent the ceramic heater 18 from being damaged or cracked, the power density of the ceramic heater 18 itself when saturated can be adjusted. And
The power density when the ceramic heater 18 is saturated is set to 35 W / c.
By setting m 2 or less, generation of cracks due to thermal stress can be prevented, and low power consumption and high thermal efficiency can be achieved. However, in order to use it as a fluid heating device, a power density at saturation needs to be 5 W / cm 2 or more.
The value of the power density can be freely adjusted by the material, line width, shape, etc. of the heating resistor 25 of the ceramic heater 18.
【0055】ここで、抵抗値を種々に変化させたセラミ
ックヒータを用いて、印加電圧を変化させた時の電力密
度を調べ、それぞれセラミックヒータのクラックの有無
を調べた。その結果は図11に示すように、電力密度が
35W/cm2 を超えるとクラックが生じて不良品とな
ってしまうことがわかる。
Here, using a ceramic heater having various resistance values, the power density when the applied voltage was changed was examined, and the presence or absence of cracks in the ceramic heater was examined. As a result, as shown in FIG. 11, it is found that when the power density exceeds 35 W / cm 2 , cracks occur and the product becomes defective.
【0056】また、上記実施例では一つのサーモスタッ
ト21を備えた流体加熱装置12を示したが、このサー
モスタットを二つ備えることもできる。
Further, although the fluid heating device 12 having one thermostat 21 is shown in the above embodiment, two thermostats may be provided.
【0057】図12に示すように、この流体加熱装置1
2は、第1金属加熱容器16側には第一次電力印加停止
用に自動復帰式サーモスタット21aを備え、一方第2
金属加熱容器17側には第二次電力印加停止用として、
より作動温度の高い手動復帰式サーモスタット21bを
備えてある。
As shown in FIG. 12, this fluid heating apparatus 1
2 is equipped with an automatic resetting thermostat 21a for stopping the application of the primary power on the side of the first metal heating container 16, while the second
On the side of the metal heating container 17 for stopping secondary power application,
It is equipped with a manually resettable thermostat 21b having a higher operating temperature.
【0058】ここで自動復帰式サーモスタットとは、設
定された動作温度になるとバイメタル(感熱体)の熱膨
張による変形で可動接点を開いて通電を遮断し、別途設
定された復帰温度にまで冷却されるとバイメタルは元の
形に戻って可動接点を閉じて通電可能とできるものであ
る。一方手動復帰式サーモスタットとは、通電を遮断す
る動作は自動式と同じであるが、冷却されても自動的に
元に戻らずに通電を遮断した状態のままとなり、復帰さ
せるためにはリセットボタンを押さなければならないも
のである。
Here, the automatic reset type thermostat means that when the set operating temperature is reached, the movable contact is opened by the deformation due to the thermal expansion of the bimetal (heat sensitive body) to cut off the energization, and the thermostat is cooled to the set reset temperature. Then, the bimetal can return to its original shape and close the movable contact so that it can be energized. On the other hand, the manual resetting type thermostat has the same operation to cut off the energization as the automatic type, but it does not automatically return to the original state even if it is cooled and remains in the state where the energization is cut off. Is what you have to press.
【0059】いま、空炊き等により過昇温が生じた場合
には、第一次電力印加停止用の自動復帰式サーモスタッ
ト21aが作動して電力印加を停止し、温度が低下する
と自動的に復帰して再度電力印加を開始する。そして、
何らかの原因によりこの自動復帰式サーモスタット21
aが故障して作動しなかった場合でも、第二次電力印加
停止用のより作動温度の高い手動復帰式サーモスタット
21bが作動して、電力印加を停止することができる。
こちらは手動式であるため、温度が低下しても自動的に
復帰することはなく、停止したままとなる。この場合に
は、故障した自動復帰式サーモスタット21aを修理し
た後、手動復帰式サーモスタット21bを復帰させて再
度電力印加を開始すれば良い。
When the temperature rises excessively due to boiling, etc., the automatic resetting thermostat 21a for stopping the application of the primary power is activated to stop the power application, and the temperature is automatically restored. Then, the power application is started again. And
For some reason, this automatic reset type thermostat 21
Even if a fails and does not operate, the manual resettable thermostat 21b having a higher operating temperature for stopping the secondary power application can be operated to stop the power application.
Since this is a manual type, it does not automatically recover even if the temperature drops, and it remains stopped. In this case, after repairing the faulty automatic restoration type thermostat 21a, the manual restoration type thermostat 21b may be restored and the power application may be started again.
【0060】なお、各サーモスタットの動作温度として
は、自動復帰式サーモスタット21aが約80℃、手動
復帰式サーモスタット21bが80〜100℃の範囲で
設定することが好ましい。
The operating temperature of each thermostat is preferably set in the range of about 80 ° C. for the automatic resetting thermostat 21a and 80 to 100 ° C. for the manual resetting thermostat 21b.
【0061】流体加熱装置12は水分の存在する高温雰
囲気中で使用されるが、上記のような二種類のサーモス
タット21a、21bを備えることによって、空炊き等
による過昇温を確実に防止し、長期間良好に使用するこ
とができる。
The fluid heating device 12 is used in a high-temperature atmosphere in which water is present. By providing the two types of thermostats 21a and 21b as described above, it is possible to surely prevent an excessive temperature rise due to air-cooking, etc. It can be used satisfactorily for a long time.
【0062】さらに本発明の他の実施例を説明する。Further, another embodiment of the present invention will be described.
【0063】図13に断面図を、図14に図13中のA
部拡大断面図をそれぞれ示すように、流体加熱装置12
を成す金属管19の内面にはガラス層30が備えられて
いる。そのため、ガラス層30の表面の中心線平均粗さ
(Ra)を0.3μm以下、好ましくは0.2μm以下
とすることができ、滑らかな表面粗さとできるため、ス
ケールが付着しにくく、長時間使用しても加熱効率が低
下することがない。
FIG. 13 is a sectional view, and FIG. 14 is A in FIG.
As shown in each of the enlarged sectional views, the fluid heating device 12
A glass layer 30 is provided on the inner surface of the metal tube 19 forming the. Therefore, the center line average roughness (Ra) of the surface of the glass layer 30 can be set to 0.3 μm or less, preferably 0.2 μm or less, and smooth surface roughness can be obtained, so that scale is unlikely to adhere and the scale can be kept for a long time. Even if used, heating efficiency does not decrease.
【0064】このガラス層30は、シロキサン、ボロシ
ロキサン、ポリチタノカルボシラン等の無機ポリマーか
ら成るもの、あるいはこれらの無機ポリマーを主成分と
して有機ポリマー等を添加したものなどを用い、これら
の樹脂を粘度を低くして金属管19流し込んで内面を被
覆し、乾燥後熱処理を行って硬化させたものである。上
記無機ポリマーは粘度を低くして金属管19の内面に流
し込むこよにより、極めて薄くかつ均一な厚みに被覆す
ることができ、熱処理温度も140〜160℃と低いた
め、金属管19との熱膨張差により剥離する恐れはな
い。なお、最終的なガラス層30の厚みtについては、
10μm未満であると均一に被覆することが困難であ
り、一方100μmを超えると熱伝導性が低下し、剥離
の恐れが生じるため10〜100μmとし、好ましくは
20〜50μmの範囲が良い。
The glass layer 30 is made of an inorganic polymer such as siloxane, borosiloxane, or polytitanocarbosilane, or a material obtained by adding an organic polymer or the like containing these inorganic polymers as a main component. Is reduced in viscosity, poured into a metal tube 19 to cover the inner surface, dried and then heat-treated to be cured. Since the above-mentioned inorganic polymer is made to have a low viscosity and poured into the inner surface of the metal tube 19, it can be coated in an extremely thin and uniform thickness, and the heat treatment temperature is as low as 140 to 160 ° C., so that the thermal expansion with the metal tube 19 is small. There is no fear of peeling due to the difference. In addition, regarding the final thickness t of the glass layer 30,
If it is less than 10 μm, it is difficult to coat uniformly, while if it exceeds 100 μm, the thermal conductivity is lowered and peeling may occur, so that it is 10 to 100 μm, preferably 20 to 50 μm.
【0065】ここで、図13、14に示す流体加熱装置
12を構成する金属管19内面のガラス層30について
種々の実験を行った。
Here, various experiments were conducted on the glass layer 30 on the inner surface of the metal tube 19 constituting the fluid heating device 12 shown in FIGS.
【0066】まず、ステンレス製の金属管19を用い、
本発明実施例として無機ポリマーであるボロシロキサン
を被覆した後、熱処理してガラス層30を形成したもの
を用意した。比較例として、硼珪酸鉛ガラスを被覆した
もの(ホーロー)およびガラス層を被覆しないものを用
意した。それぞれ、ガラス層の膜厚や表面粗さを比較し
た結果は表1に示す通りである。
First, using a metal tube 19 made of stainless steel,
As an example of the present invention, a glass layer 30 was prepared by coating borosiloxane which is an inorganic polymer and then heat-treating it. As comparative examples, those coated with lead borosilicate glass (hollow) and those not coated with a glass layer were prepared. The results of comparing the film thickness and the surface roughness of the glass layers are shown in Table 1.
【0067】このように、ガラス層30を形成しないも
のは、内面の表面粗さ(中心線平均粗さRa)が3〜4
μmと粗いため、スケールが付着しやすいものであっ
た。また、硼珪酸鉛ガラスを被覆したものでは、製法上
厚みが200μm以上となるため伝熱性が低くなって加
熱効率が悪く、また厚みの均一性が悪く、処理温度が4
80℃以上必要であるなど実用的ではなかった。
As described above, in the case where the glass layer 30 is not formed, the surface roughness (center line average roughness Ra) of the inner surface is 3 to 4.
Since it was as rough as μm, scale was likely to adhere. Further, in the case of coating with lead borosilicate glass, the thickness becomes 200 μm or more due to the manufacturing method, so that the heat transfer property is low and the heating efficiency is poor, and the thickness uniformity is poor, and the treatment temperature is 4
It was not practical, for example, it required 80 ° C or higher.
【0068】これに対し、無機ポリマーを用いた本発明
実施例では厚み20〜30μmと極めて厚みを薄くする
ことが可能であり、均一性にも優れ、処理温度も140
〜160℃と低いため作業性もすぐれていた。
On the other hand, in the embodiment of the present invention using an inorganic polymer, it is possible to make the thickness as thin as 20 to 30 μm, the uniformity is excellent, and the processing temperature is 140
The workability was excellent because it was as low as 160 ° C.
【0069】[0069]
【表1】 [Table 1]
【0070】次に、上記本発明実施例と、比較例として
ガラス層30を形成しない金属管19を用いて、図13
の流体加熱装置に組み込み、連続使用した時のスケール
の付着状況を調べる実験を行った。
Next, using the above-described embodiment of the present invention and the metal tube 19 not forming the glass layer 30 as a comparative example, FIG.
An experiment was conducted to examine the scale adhesion state when the scale was built into the above fluid heating device and continuously used.
【0071】金属管19の内径は20mmとし、フィル
ターを用いずに40℃の湯を15リットル/分で連続的
に流し、内面に付着したスケールの厚みを測定した。結
果は図15に示すように、ガラス層30を形成しないも
のでは60日後に200μmの厚さにスケールが付着し
たが、ガラス層30を形成した本発明実施例は、70日
後でも50μm程度の厚みしか付着せず、スケールの付
着量を極めて少なくできることがわかる。さらに、スケ
ールの厚みと消費電力の関係を図16に示すように、ス
ケールが厚くなると熱効率が悪くなって消費電力が減少
してしまう。したがって、本発明の流体加熱装置12
は、長期間使用してもスケールの付着を少なくし、優れ
た熱効率を維持できることがわかる。
The inner diameter of the metal tube 19 was 20 mm, hot water of 40 ° C. was continuously flowed at 15 liter / min without using a filter, and the thickness of the scale attached to the inner surface was measured. As shown in FIG. 15, when the glass layer 30 was not formed, the scale adhered to a thickness of 200 μm after 60 days, but in the example of the present invention in which the glass layer 30 was formed, even after 70 days, the thickness was about 50 μm. It can be seen that the amount of scale adhered can be extremely reduced because only the amount adheres. Further, as shown in the relationship between the thickness of the scale and the power consumption, as shown in FIG. 16, the thicker the scale is, the lower the thermal efficiency is, and the power consumption is reduced. Therefore, the fluid heating device 12 of the present invention
It can be seen that, even when used for a long period of time, the adhesion of scale is reduced and excellent thermal efficiency can be maintained.
【0072】また、本発明実施例の流体加熱装置につい
て、0〜100℃間の熱サイクルを3万回繰り返したと
ころ、ガラス層30の剥離はなく、問題なく使用できる
ことがわかった。
Further, in the fluid heating apparatus of the embodiment of the present invention, when the heat cycle between 0 and 100 ° C. was repeated 30,000 times, it was found that the glass layer 30 was not peeled and could be used without problems.
【0073】なお、以上の実施例では2つの金属加熱器
16、17を用いた流体加熱装置12を示したが、本発
明は、一つの金属加熱器にセラミックヒータを圧接した
構造の流体加熱装置にも適用できることは言うまでもな
い。
In the above embodiment, the fluid heating device 12 using the two metal heaters 16 and 17 is shown. However, the present invention is a fluid heating device having a structure in which a ceramic heater is pressed against one metal heater. It goes without saying that it can also be applied to.
【0074】さらに、本発明の他の実施例を説明する。Further, another embodiment of the present invention will be described.
【0075】図17に示す循環温水器1は、浴槽2から
流体を吸引するホース4と、流体加熱装置12から流体
を浴槽2へ送るホース13bとをバイパス流路14で連
結し、両端に電磁弁15a、15bを備えている。この
循環温水器1は、通常は電磁弁15a、15bでバイパ
ス流路14を閉じて浴槽2内の湯を循環させておき、浴
槽2内の湯を一定温度に保つように作動する。
In the circulating water heater 1 shown in FIG. 17, a hose 4 for sucking fluid from the bath 2 and a hose 13b for sending fluid from the fluid heating device 12 to the bath 2 are connected by a bypass flow passage 14, and electromagnetic waves are provided at both ends. The valves 15a and 15b are provided. The circulating water heater 1 normally operates by closing the bypass passage 14 with electromagnetic valves 15a and 15b to circulate the hot water in the bath 2 and keep the hot water in the bath 2 at a constant temperature.
【0076】そして、流体加熱装置12内にスケールが
付着したような場合には、電磁弁15a、15bによっ
てバイパス流路14を開き、浴槽2への流体の循環を停
止する。この状態で循環ポンプ5を停止し、流体加熱装
置12を空炊き又は煮沸させることによって、金属管1
9の内面に付着するスケールを剥離させる。その後、数
分間循環ポンプ5を作動させて、剥離したスケールをフ
ィルター6等で除去する。スケールが除去されたら、再
度電磁弁15a、15bで循環水の流れを浴槽2に移
し、通常運転を行うことができる。
Then, when scale is attached to the inside of the fluid heating device 12, the bypass passage 14 is opened by the solenoid valves 15a and 15b, and the circulation of the fluid to the bath 2 is stopped. In this state, the circulation pump 5 is stopped and the fluid heating device 12 is boiled or boiled so that the metal pipe 1
The scale attached to the inner surface of 9 is peeled off. After that, the circulation pump 5 is operated for several minutes to remove the peeled scale with the filter 6 or the like. After the scale is removed, the flow of the circulating water can be transferred to the bathtub 2 again by the solenoid valves 15a and 15b, and the normal operation can be performed.
【0077】このように、バイパス流路14と電磁弁1
5a、15bを備えておくことによって、流体加熱装置
12内に付着したスケールを容易に除去することが可能
となる。
Thus, the bypass passage 14 and the solenoid valve 1
By providing 5a and 15b, it becomes possible to easily remove the scale adhering to the inside of the fluid heating device 12.
【0078】[0078]
【発明の効果】以上のように、本発明の流体加熱装置で
は、セラミックヒータの露出部にシリコン絶縁層を備え
たことによって、冷水や腐食性液がセラミックヒータに
接触することがなく、セラミックヒータのクラックや浸
食を防止することができる。その結果、長期間良好に使
用可能な流体加熱装置を提供できる。
As described above, in the fluid heating apparatus of the present invention, the ceramic heater is provided with the silicon insulating layer on the exposed portion thereof, so that cold water or corrosive liquid does not come into contact with the ceramic heater and the ceramic heater is prevented. It is possible to prevent cracks and erosion. As a result, it is possible to provide a fluid heating device that can be used satisfactorily for a long period of time.
【0079】また、本発明は流体加熱装置のセラミック
ヒータに並列接続した複数の発熱抵抗体を備えたことに
よって、発熱抵抗体一本当たりの立ち上がり時の突入電
流を低くすることができ、セラミックヒータの破損を防
止することができる。
Further, according to the present invention, by providing a plurality of heating resistors connected in parallel to the ceramic heater of the fluid heating device, the inrush current at the time of rising per one heating resistor can be reduced, and the ceramic heater can be reduced. Can be prevented from being damaged.
【0080】さらに、本発明は、流体加熱装置に用いる
セラミックヒータの飽和時の電力密度を5〜35W/c
2 としたことによって、クラックの発生や断線などを
防止することができる。
Further, according to the present invention, the power density at the time of saturation of the ceramic heater used in the fluid heating device is 5 to 35 W / c.
By setting m 2 , it is possible to prevent the occurrence of cracks and disconnection.
【0081】また、本発明は、流体加熱装置に第一次電
力印加停止用の自動復帰式サーモスタットと、第二次電
力印加停止用としてこれよりも作動温度が高い手動復帰
式サーモスタットを備えたことによって、空炊き等によ
る流体加熱装置の過昇温を確実に防止することができ
る。
Further, in the present invention, the fluid heating device is provided with an automatic resetting thermostat for stopping the application of the primary power and a manual resetting thermostat for stopping the application of the secondary power and having a higher operating temperature than this. Thus, it is possible to reliably prevent the fluid heating device from excessively rising in temperature due to, for example, boiling in air.
【0082】さらに、本発明は、金属管の内面にガラス
層を形成したことによって、スケールの付着を防止する
ことができるため、加熱効率が低下することなく長期間
良好に使用可能な流体加熱装置を提供できる。
Further, according to the present invention, since the glass layer is formed on the inner surface of the metal tube, it is possible to prevent the scale from adhering, so that the fluid heating apparatus can be used satisfactorily for a long time without lowering the heating efficiency. Can be provided.
【0083】また、上記ガラス層として、無機ポリマー
を被覆した後熱処理して硬化させたことによって、ガラ
ス層を極めて薄く均一に形成できることから、金属管と
の熱膨張差によって剥離する恐れはなく、かつ伝熱効率
を高くすることができる。
Since the glass layer can be formed to be extremely thin and uniform by coating it with an inorganic polymer and then curing it by heat treatment, there is no risk of peeling due to the difference in thermal expansion from the metal tube. In addition, the heat transfer efficiency can be increased.
【0084】さらに、本発明によれば、循環温水器にお
いて、流体が浴槽内を通過せずに流体加熱装置と循環ポ
ンプとフィルターのみを循環するような切替え可能のバ
イパス流路を備えたことによって、流体加熱装置の金属
管にスケールが付着したような場合には、流体の流れを
上記バイパス流路に切り換えておいて、流体加熱装置を
空炊き又は煮沸させることによって、容易に付着したス
ケールを除去することができ、長期間良好に使用可能な
循環温水器を提供できる。
Further, according to the present invention, the circulating water heater is provided with a switchable bypass flow passage that circulates only the fluid heating device, the circulation pump and the filter without the fluid passing through the bath. When the scale adheres to the metal pipe of the fluid heating device, the flow of the fluid is switched to the bypass flow path, and the scale attached easily can be removed by boiling or boiling the fluid heating device. A circulating water heater that can be removed and can be used satisfactorily for a long time can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の流体加熱装置を用いた循環温水器の概
略図である。
FIG. 1 is a schematic view of a circulating water heater using a fluid heating device of the present invention.
【図2】本発明の一実施例としての流体加熱装置の正面
図である。
FIG. 2 is a front view of a fluid heating device as an embodiment of the present invention.
【図3】図2に示す流体加熱装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the fluid heating apparatus shown in FIG.
【図4】図2のIV−IV線断面図である。4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
【図5】図2のV−V線断面図である。5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
【図6】本発明の流体加熱装置に用いるセラミックヒー
タの正面図である。
FIG. 6 is a front view of a ceramic heater used in the fluid heating device of the present invention.
【図7】本発明の流体加熱装置における熱サイクル数
と、熱効率の変化率との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the number of thermal cycles and the rate of change in thermal efficiency in the fluid heating device of the present invention.
【図8】(a)は本発明の流体加熱装置に用いるセラミ
ックヒータの他の実施例を示す正面図、(b)は(a)
中のI−I線断面図である。
FIG. 8 (a) is a front view showing another embodiment of the ceramic heater used in the fluid heating apparatus of the present invention, and FIG. 8 (b) is (a).
It is an II sectional view taken on the line.
【図9】本発明の流体加熱装置に用いるセラミックヒー
タの他の実施例を示す正面図である。
FIG. 9 is a front view showing another embodiment of the ceramic heater used in the fluid heating apparatus of the present invention.
【図10】複数の発熱抵抗体を並列に備えたセラミック
ヒータにおける、合成抵抗値と発熱抵抗体一本当たりの
電流値との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a combined resistance value and a current value per heating resistor in a ceramic heater provided with a plurality of heating resistors in parallel.
【図11】セラミックヒータにおける印加電圧と電力密
度の関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between applied voltage and power density in a ceramic heater.
【図12】本発明の流体加熱装置の他の実施例を示す、
図2のIV−IV線断面に相当する断面図である。
FIG. 12 shows another embodiment of the fluid heating apparatus of the present invention,
FIG. 4 is a sectional view corresponding to a section taken along line IV-IV in FIG. 2.
【図13】本発明の流体加熱装置の他の実施例を示す、
図2のV−V線断面に相当する断面図である。
FIG. 13 shows another embodiment of the fluid heating apparatus of the present invention,
FIG. 5 is a sectional view corresponding to a section taken along line VV of FIG. 2.
【図14】図13中のA部の拡大断面図である。FIG. 14 is an enlarged sectional view of a portion A in FIG.
【図15】流体加熱装置における使用時間と金属管内面
のスケール付着厚みとの関係を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the usage time of the fluid heating device and the scale adhesion thickness on the inner surface of the metal tube.
【図16】流体加熱装置における金属管内面のスケール
厚みと消費電力との関係を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the scale thickness of the inner surface of the metal tube and the power consumption in the fluid heating device.
【図17】本発明の循環温水器を示す概略図である。FIG. 17 is a schematic view showing a circulating water heater of the present invention.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
12:加熱装置 16:第1金属加熱器 17:第2金属加熱器 18:セラミックヒータ 19:金属管 20:固定部材 21:サーモスタット 25:発熱抵抗体 28:絶縁層 30:ガラス層 12: Heating device 16: First metal heater 17: Second metal heater 18: Ceramic heater 19: Metal tube 20: Fixing member 21: Thermostat 25: Heating resistor 28: Insulating layer 30: Glass layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜畑 幸三 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内 (72)発明者 大隣 一典 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内 (72)発明者 寺尾 慎也 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kozo Hamabata 1-1, Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Prefecture Kyocera stock company Kagoshima-Kokubun factory (72) Inventor Kazunori Ohtani 1-1, Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima No. Kyocera Stock Company Kagoshima Kokubu Factory (72) Inventor Shinya Terao 1-1 Yamashitacho, Kokubun City, Kagoshima Prefecture Kyocera Stock Company Kagoshima Kokubu Factory

Claims (8)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】内部に流体を通過させるための金属管を有
    する金属加熱器と、該金属加熱器を加熱するためのセラ
    ミックヒータと、これら金属加熱器とセラミックヒータ
    とを圧接させるための固定部材とを備えた流体加熱装置
    であって、前記セラミックヒータの露出部にシリコンの
    絶縁層を備えたことを特徴とする流体加熱装置。
    1. A metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and a fixing member for press-contacting the metal heater and the ceramic heater. A fluid heating apparatus comprising: a ceramic heater; and an insulating layer of silicon provided on an exposed portion of the ceramic heater.
  2. 【請求項2】内部に流体を通過させるための金属管を有
    する金属加熱器と、該金属加熱器を加熱するためのセラ
    ミックヒータと、これら金属加熱器とセラミックヒータ
    とを圧接させるための固定部材とを備えた流体加熱装置
    であって、前記セラミックヒータは並列接続した複数の
    発熱抵抗体を備えたことを特徴とする流体加熱装置。
    2. A metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and a fixing member for press-contacting the metal heater and the ceramic heater. A fluid heating device comprising: a ceramic heating device, wherein the ceramic heater includes a plurality of heating resistors connected in parallel.
  3. 【請求項3】内部に流体を通過させるための金属管を有
    する金属加熱器と、該金属加熱器を加熱するためのセラ
    ミックヒータと、これら金属加熱器とセラミックヒータ
    とを圧接させるための固定部材とを備えた流体加熱装置
    であって、前記セラミックヒータは飽和時の電力密度が
    5〜35W/cm2 であることを特徴とする流体加熱装
    置。
    3. A metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and a fixing member for press-contacting the metal heater and the ceramic heater. And a ceramic heater having a power density of 5 to 35 W / cm 2 when saturated.
  4. 【請求項4】内部に流体を通過させるための金属管を有
    する金属加熱器と、該金属加熱器を加熱するためのセラ
    ミックヒータと、これら金属加熱器とセラミックヒータ
    とを圧接させるための固定部材とを備えた流体加熱装置
    であって、前記金属加熱器には過昇温防止のために、第
    一次電力印加停止用の自動復帰式サーモスタットと、こ
    れよりも作動温度が高い手動復帰式サーモスタットを第
    二次電力印加停止用として備えたことを特徴とする流体
    加熱装置。
    4. A metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and a fixing member for press-contacting the metal heater and the ceramic heater. A fluid heating device comprising: a metal heater, an automatic resetting thermostat for stopping the application of primary power, and a manual resetting thermostat having a higher operating temperature than this for preventing excessive temperature rise. A fluid heating device, characterized in that the fluid heating device is provided for stopping secondary power application.
  5. 【請求項5】内部に流体を通過させるための金属管を有
    する金属加熱器と、該金属加熱器を加熱するためのセラ
    ミックヒータと、これら金属加熱器とセラミックヒータ
    とを圧接させるための固定部材とを備えた流体加熱装置
    であって、前記金属加熱器の金属管内面をガラス層で被
    覆したことを特徴とする流体加熱装置。
    5. A metal heater having a metal tube through which a fluid passes, a ceramic heater for heating the metal heater, and a fixing member for press-contacting the metal heater and the ceramic heater. A fluid heating device comprising: a metal heating device, wherein the inner surface of the metal tube of the metal heating device is coated with a glass layer.
  6. 【請求項6】上記ガラス層が、金属管内面に被覆した無
    機ポリマーを熱処理して硬化させたものであることを特
    徴とする請求項5記載の流体加熱装置。
    6. The fluid heating device according to claim 5, wherein the glass layer is formed by heat-treating an inorganic polymer coated on the inner surface of the metal tube to cure it.
  7. 【請求項7】上記ガラス層の膜厚が10〜100μmで
    あり、表面粗さ(Ra)が0.3μm以下であることを
    特徴とする請求項5記載の流体加熱装置。
    7. The fluid heating device according to claim 5, wherein the glass layer has a film thickness of 10 to 100 μm and a surface roughness (Ra) of 0.3 μm or less.
  8. 【請求項8】流体加熱装置と循環ポンプとフィルタを連
    結し、浴槽内の湯を吸引して加熱した後に戻すようにし
    た循環温水器において、流体が浴槽内を通過せずに流体
    加熱装置と循環ポンプとフィルターのみを循環するよう
    な切替え可能のバイパス流路を備えたことを特徴とする
    循環温水器。
    8. A circulating water heater in which a fluid heating device, a circulation pump and a filter are connected to each other so that hot water in the bathtub is sucked and heated and then returned to the fluid heating device without the fluid passing through the bathtub. A circulating water heater equipped with a switchable bypass flow passage that circulates only a circulation pump and a filter.
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