JPH1097891A - 液体加熱用平板セラミックヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体加熱槽に使用することにより、シーズヒ
ータを使用する場合に比べて槽内の温水の温度の均一性
が向上し、温度検出用サーミスタの設置位置の選定が容
易になり、液体加熱槽の小型化が可能になり、且つ電気
絶縁性、製造容易性等の点で優れた液体加熱用ヒータを
提供する。 【解決手段】 液体加熱用平板セラミックヒータに多数
の貫通穴が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体加熱用平板セ
ラミックヒータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】絶縁材が充填された金属製の屈曲パイプ
と屈曲パイプ内に配設された線状発熱体とにより構成さ
れるシーズヒータが、吐水型貯湯槽等の液体加熱槽に使
用されている。

【０００３】シーズヒータを備える従来型の吐水型貯湯
槽を図５に示す。従来型の吐水型貯湯槽は、槽底部に給
水口１１ａが形成され槽頂部に吐水口１１ｂが形成され
た貯湯槽１１を備えている。貯湯槽１１内には、給水口
１１ａの上方に、多数の貫通穴１２ａを有する拡散板１
２が、貯水槽１１の底壁に平行に配設されている。拡散
板１２は、貯湯槽１１の底壁の略全域に重畳して配設さ
れている。貯湯槽１１内には、更に、拡散板１２の上方
に、絶縁材が充填された金属製の屈曲パイプと屈曲パイ
プ内に配設された線状発熱体とにより構成されるシーズ
ヒータ１３が配設されている。

【０００４】シーズヒータを備える従来型の吐水型貯湯
槽にあっては、貯湯槽１１内の冷水がシーズヒータ１３
により加熱されて温水となる。衛生洗浄装置が温水洗浄
モードになると、給水口１１ａから貯湯槽１１内ヘ冷水
が供給される。貯湯槽１１内ヘ供給された冷水は、拡散
板１２に沿って拡散板１２と貯湯槽１１の底壁との間の
空間の全域に拡散し、拡散板１２に形成された多数の貫
通穴１２ａを通って上方ヘ流れる。冷水が拡散板１２を
通過することにより、拡散板１２より上方の貯湯槽１１
内の上向きの冷水流の流量分布が均一化される。貯湯槽
１１内の温水が、上向きの冷水流に押し上げられ、吐水
口１１ｂを通って、貯湯槽１１から吐出する。上向きの
冷水流の流量分布が均一なので、温水と冷水とは混ざり
合わない。この結果、吐出する温水の温度は略一定値に
保持される。貯湯槽１１から吐出した温水は、人体局部
の洗浄に供される。冷水が貯湯槽１１を満たした後、冷
水の供給が停止される。貯湯槽１１を満たした冷水は、
シーズヒータ１３により加熱されて温水となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】シーズヒータを備える
従来型の吐水型貯湯槽には、以下の問題があった。 シーズヒータは表面積が小さく貯湯槽内で面的な広
がりをもって存在しないので、シーズヒータより上方の
対流分布が不均一になり、貯湯槽内の温水の温度分布が
不均一になる。この結果、貯湯槽から吐出する温水の温
度の均一性が損なわれ、衛生洗浄装置の使用者の快適感
が損なわれる。 貯湯槽内に温度制御用のサーミスターが配設される
が、槽内の温水の温度分布が不均一なので、サーミスタ
の設置位置の選定が難しい。 シーズヒータは表面積が小さいので、ワット密度
（単位表面積当たりのワット数）が高く表面温度が高
い。拡散板は一般にプラスチック製なので、拡散板の熱
による損傷を防止するために、シーズヒータと拡散板と
の間に十分な隙間を設ける必要があり、シーズヒータの
設置位置が高い。シーズヒータより下方ではシーズヒー
タに近接する領域を除いて対流が発生せず、前記領域よ
り下方の冷水は殆ど加熱されないので、シーズヒータの
設置位置が高くなると、貯湯槽内の温水の量が減少す
る。従って、十分な量の温水を得るために、貯湯槽を大
型化する必要がある。 本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、液体加
熱槽に使用することにより、シーズヒータを使用する場
合に比べて槽内の温水の温度の均一性が向上し、温度検
出用サーミスタの設置位置の選定が容易になり、液体加
熱槽の小型化が可能になり、且つ電気絶縁性、製造容易
性等の点で優れた液体加熱用ヒータを提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、多数の貫通穴が形成された液体
加熱用平板セラミックヒータを提供する。平板セラミッ
クヒータは表面積が大きく面的な広がりをもって存在す
るので、液体加熱時のヒータ上方の対流分布が均一化さ
れる。従って平板セラミックヒータを液体加熱槽に使用
することにより、シーズヒータを使用する場合に比べて
槽内の温水の温度分布が均一化される。平板セラミック
ヒータには多数の貫通穴が形成されているので、平板セ
ラミックヒータ直下の平板セラミックヒータに近接する
領域内の冷水が加熱されて温水となり、該温水が平板セ
ラミックヒータに形成された多数の貫通穴を通って上昇
する。この結果、平板セラミックヒータ上方の対流が促
進され、槽内の温水の温度分布の均一性が向上する。槽
内の温水の温度分布の均一性が向上するので、温度検出
用サーミスタの設置位置の選定が容易になる。平板セラ
ミックヒータは表面積が大きいのでワット密度が低く表
面温度が比較的低い。従って、液体加熱槽が金属製の場
合は勿論、液体加熱槽がプラスチック製であっても、底
壁に接近して平板セラミックヒータを配設できる。平板
セラミックヒータを液体加熱槽の底部に配設することに
より、平板セラミックヒータよりも下方の槽内空間の容
積が減少する。従って加熱されない冷水の量は少ない。
セラミック平板ヒータは、絶縁材が充填された金属製の
屈曲パイプと屈曲パイプ内に配設された線状発熱体とに
より構成されるシーズヒータや、金属製容器内に絶縁材
と線状発熱体とを格納した平板ヒータに比べて、電気絶
縁性、製造容易性等の点で優れている。

【０００７】本発明の好ましい態様においては、液体加
熱用平板セラミックヒータの貫通穴の直径は０．５ｍｍ
乃至１０ｍｍである。平板セラミックヒータの貫通穴の
直径が小さすぎると、平板セラミックヒータ直下の温水
が貫通穴を通って上方へ流れ難くなり、平板セラミック
ヒータ直下の温水と平板セラミックヒータ上方の水との
間の対流が阻害され、ひいては平板セラミックヒータ上
方の対流が抑制され、槽内の温水の温度分布の均一性が
低下する。貫通穴の直径が大きすぎると平板セラミック
ヒータの表面積が減少し平板セラミックヒータの伝熱性
能が低下する。貫通穴の直径が０．５ｍｍ乃至１０ｍｍ
であると、貫通穴を通る平板セラミックヒータ直下の温
水の上方への流れが確保され、ひいては平板セラミック
ヒータ上方の対流が促進され、槽内の温水の温度分布の
均一性が向上する。また、平板セラミックヒータの伝熱
性能が維持される。

【０００８】本発明の好ましい態様においては、液体加
熱用平板セラミックヒータの板厚は１ｍｍ乃至７ｍｍで
ある。平板セラミックヒータの板厚が小さすぎると平板
セラミックヒータの強度が不足する。平板セラミックヒ
ータの板厚が大きすぎると平板セラミックヒータの熱容
量が過大になり、電力が平板セラミックヒータ自身の加
熱に浪費される。平板セラミックヒータの板厚が１ｍｍ
乃至７ｍｍであると、平板セラミックヒータの強度が適
正となり、電力浪費が抑制される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例に係る液体加熱用
平板セラミックヒータを備える吐水型貯湯槽を図１〜４
に基づいて説明する。図１に示すように、プラスチック
製の貯湯槽１の槽底部に給水口１ａが形成され槽頂部に
吐水口１ｂが形成されている。貯湯槽１内には、直径が
０．５〜１０ｍｍの多数の貫通穴２ａを有する板厚が１
〜７ｍｍの平板セラミックヒータ２が、給水口１ａの上
方に且つ貯湯槽１の底壁１ｃに近接して、底壁１ｃに平
行に配設されている。平板セラミックヒータ２は、貯１
槽１の底壁１ｃの略全域に重畳して配設されている。

【００１０】図２、３に示すように、平板セラミックヒ
ータ２は、貯湯槽１の底壁１ｃに形成された環状凸部１
ｄに螺子止めされている。平板セラミックヒータ２に取
り付けられた電極３ａ、３ｂが、貯湯槽１の外方へ突出
している。平板セラミックヒータ２と環状凸部１ｄとの
当接部は、Ｏリング４によりシールされている。

【００１１】平板セラミックヒータ２は、図４に示すよ
うに、セラミック微粉と樹脂とを混練して２枚の板状体
を製造し、一方の板状体の表面に導電回路２ｂをプリン
トし、２枚の板状体を積層し圧着して一体化し、積層体
を所望の形状に打ち抜くと共に導電回路２ｂに接触しな
いように多数の貫通穴２ａを打ち抜き、成形後の積層体
を焼結し、電極３ａ、３ｂを取り付けることにより製造
される。

【００１２】上記構成を有する本実施例に係る吐水型貯
湯槽にあっては、貯湯槽１内の冷水が平板セラミックヒ
ータ２により加熱されて温水となる。衛生洗浄装置が温
水洗浄モードになると、給水口１ａから貯湯槽１内ヘ冷
水が供給される。図１で矢印で示すように、貯湯槽１内
ヘ供給された冷水は、平板セラミックヒータ２に沿って
平板セラミックヒータ２と貯湯槽１の底壁１ｃとの間の
空間の全域に拡散し、平板セラミックヒータ２に形成さ
れた多数の貫通穴２ａを通って上方ヘ流れる。冷水が平
板セラミックヒータ２を通過することにより、平板セラ
ミックヒータ２より上方の貯湯槽１内の上向きの冷水流
の流量分布が均一化される。貯湯槽１内の温水が、上向
きの冷水流に押し上げられ、吐水口１ｂを通って、貯湯
槽１から吐出する。上向きの冷水流の流量分布が均一な
ので、温水と冷水とは混ざり合わない。この結果、吐出
する温水の温度は一定値に保持される。貯湯槽１から吐
出した温水は、人体局部の洗浄に供される。貯湯槽１が
冷水で満たされると、貯湯槽１への冷水の供給が停止さ
れる。貯湯槽１を満たした冷水は、平板セラミックヒー
タ２により加熱されて温水となる。

【００１３】本実施例に係る吐水型貯湯槽においては、
貯湯槽１内に配設された平板セラミックヒータ２が貯湯
槽１内の冷水を直接加熱するので、エネルギーロスが少
ない。本実施例に係る吐水型貯湯槽は、表面積が大きく
面的な広がりをもって存在する平板セラミックヒータ２
を備えているので、シーズヒータを備える従来型の吐水
型貯湯槽に比べて、加熱時の貯湯槽内の水の対流分布が
均一であり、得られる温水の温度分布が均一である。こ
の結果、シーズヒータを備える従来型の吐水型貯湯槽に
比べて、吐出される温水の温度の均一性が向上する。平
板セラミックヒータ２直下の平板セラミックヒータ２に
近接する領域内の冷水が加熱されて温水となり、該温水
が平板セラミックヒータ２に形成された多数の貫通穴２
ａを通って上昇する。この結果、平板セラミックヒータ
２上方の対流が促進され、貯湯槽内の温水の温度分布の
均一性が向上する。平板セラミックヒータ２の表面積は
大きいので、シーズヒータに比べてワット密度が低く、
表面温度が低い。従って、平板セラミックヒータ２は、
プラスチック製の貯湯槽１の底壁１ｃに近接させて配設
することができる。貯湯槽１の底壁１ｃに近接して平板
セラミックヒータ２を配設することにより、シーズヒー
タを備える従来型の吐水型貯湯槽に比べて、ヒータ２よ
り下方の加熱されない冷水の量が減少し、得られる温水
の量が増大する。この結果、貯湯槽１はシーズヒータを
備える従来型の吐水型貯湯槽に比べて、小型化が可能で
ある。

【００１４】多数の貫通穴２ａが形成された平板セラミ
ックヒータ２は、従来型の吐水型貯湯槽が備えていた拡
散板１２と同一の機能を果たす。従って、本実施例に係
る吐水型貯湯槽においては、拡散板を別途配設する必要
は無い。この結果、本実施例に係る吐水型貯湯槽の部品
点数はシーズヒータを備える従来型の吐水型貯湯槽に比
べて少なく、本実施例に係る吐水型貯湯槽の製造工数、
ひいては製造コストはシーズヒータを備える従来型の吐
水型貯湯槽に比べて低い。

【００１５】平板セラミックヒータ２は、絶縁材が充填
された金属製の屈曲パイプと屈曲パイプ内に配設された
線状発熱体とにより構成されるシーズヒータや、金属製
容器内に絶縁材と線状発熱体とを格納した平板ヒータに
比べて、電気絶縁性、製造容易性等の点で優れている。

【００１６】多数の貫通穴２ａが形成された平板セラミ
ックヒータ２を液体加熱用ヒータとして吐水型貯湯槽１
の槽内下部に配設することにより、漏電事故の発生の可
能性を縮減でき、吐水型貯湯槽１から吐出される温水の
温度の均一性を高めることができ、吐水型貯湯槽１を小
型化でき、吐水型貯湯槽１の製造コストを低減できる。

【００１７】平板セラミックヒータ２直下の平板セラミ
ックヒータ２に近接する領域内の冷水は平板セラミック
ヒータ２によって加熱されて温水となり、平板セラミッ
クヒータ２上方の水との間で対流する。平板セラミック
ヒータ２に形成された貫通穴２ａの直径が小さすぎると
平板セラミックヒータ２直下の温水が貫通穴２ａを通っ
て上方へ流れ難くなり、平板セラミックヒータ２直下の
温水と平板セラミックヒータ２上方の水との間の対流が
阻害され、ひいては平板セラミックヒータ２上方の対流
が抑制され、槽内の温水の温度分布の均一性が低下す
る。貫通穴２ａの直径が大きすぎると平板セラミックヒ
ータ２の表面積が減少し平板セラミックヒータ２の伝熱
性能が低下する。本実施例においては平板セラミックヒ
ータ２の貫通穴２ａの直径は０．５〜１０ｍｍなので、
貫通穴２ａを通る平板セラミックヒータ２直下の温水の
上方への流れが確保され、ひいては平板セラミックヒー
タ２上方の対流が促進され、槽内の温水の温度分布の均
一性が向上する。また平板セラミックヒータ２の伝熱性
能が維持される。

【００１８】平板セラミックヒータ２の板厚が小さすぎ
ると平板セラミックヒータ２の強度が不足する。平板セ
ラミックヒータ２の板厚が大きすぎると平板セラミック
ヒータ２の熱容量が過大になり、電力が平板セラミック
ヒータ２自身の加熱に浪費される。本実施例において
は、平板セラミックヒータ２の板厚は１〜７ｍｍなの
で、平板セラミックヒータ２の強度が適正となり、電力
浪費が抑制される。

【００１９】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
は上記実施例に限定されない。本発明に係る液体加熱用
平板セラミックヒータが使用される液体加熱槽は吐水型
貯湯槽に限定されない。湯沸器、コーヒーメーカー、自
動販売機、給湯機等が備える、吐水型貯湯槽以外の液体
加熱槽の槽内底部に平板セラミックヒータ２を配設しも
良い。槽内に配設された平板セラミックヒータが槽内の
液体を直接加熱するのでエネルギーロスが少ない。平板
セラミックヒータは表面積が大きいのでワット密度が低
く表面温度が比較的低い。従って、加熱槽が金属性であ
る場合は勿論、加熱槽がプラスチック製であっても、平
板セラミックヒータを加熱槽の底壁に近接して配設でき
る。平板セラミックヒータを液体加熱槽の底部に配設す
ることにより、平板セラミックヒータよりも下方の槽内
空間の容積が減少し、加熱されない冷水の量が減少す
る。平板セラミックヒータには多数の貫通穴が形成され
ているので、平板セラミックヒータ直下の温水と平板セ
ラミックヒータ上方の水との間の対流が促進され、ひい
ては平板セラミックヒータ上方の対流が促進され、槽内
の温水の温度分布の均一性が向上する。

【００２０】

【発明の効果】平板セラミックヒータは表面積が大きく
面的な広がりをもって存在するので、液体加熱時のヒー
タ上方の対流分布が均一化される。従って平板セラミッ
クヒータを液体加熱槽に使用することにより、シーズヒ
ータを使用する場合に比べて槽内の温水の温度分布が均
一化される。平板セラミックヒータには多数の貫通穴が
形成されているので、平板セラミックヒータ直下の平板
セラミックヒータに近接する領域内の冷水が加熱されて
温水となり、該温水が平板セラミックヒータに形成され
た多数の貫通穴を通って上昇する。この結果、平板セラ
ミックヒータ上方の対流が促進され、槽内の温水の温度
分布の均一性が向上する。槽内の温水の温度分布の均一
性が向上するので、温度検出用サーミスタの設置位置の
選定が容易になる。平板セラミックヒータは表面積が大
きいのでワット密度が低く表面温度が比較的低い。従っ
て、液体加熱槽が金属製の場合は勿論、液体加熱槽がプ
ラスチック製であっても、底壁に接近して平板セラミッ
クヒータを配設できる。平板セラミックヒータを液体加
熱槽の底部に配設することにより、平板セラミックヒー
タよりも下方の槽内空間の容積が減少する。従って加熱
されない冷水の量は少ない。セラミック平板ヒータは、
絶縁材が充填された金属製の屈曲パイプと屈曲パイプ内
に配設された線状発熱体とにより構成されるシーズヒー
タや、金属製容器内に絶縁材と線状発熱体とを格納した
平板ヒータに比べて、電気絶縁性、製造容易性等の点で
優れている。

【００２１】平板セラミックヒータの貫通穴の直径が小
さすぎると、平板セラミックヒータ直下の温水が貫通穴
を通って上方へ流れ難くなり、平板セラミックヒータ直
下の温水と平板セラミックヒータ上方の水との間の対流
が阻害され、ひいては平板セラミックヒータ上方の対流
が抑制され、槽内の温水の温度分布の均一性が低下す
る。貫通穴の直径が大きすぎると平板セラミックヒータ
の表面積が減少し平板セラミックヒータの伝熱性能が低
下する。貫通穴の直径が０．５ｍｍ乃至１０ｍｍである
と、貫通穴を通る平板セラミックヒータ直下の温水の上
方への流れが確保され、ひいては平板セラミックヒータ
上方の対流が促進され、槽内の温水の温度分布の均一性
が向上する。また、平板セラミックヒータの伝熱性能が
維持される。

【００２２】平板セラミックヒータの板厚が小さすぎる
と平板セラミックヒータの強度が不足する。平板セラミ
ックヒータの板厚が大きすぎると平板セラミックヒータ
の熱容量が過大になり、電力が平板セラミックヒータ自
身の加熱に浪費される。平板セラミックヒータの板厚が
１ｍｍ乃至７ｍｍであると、平板セラミックヒータの強
度が適正となり、電力浪費が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る平板セラミックヒータを
備える吐水型貯湯槽の斜視図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】平板セラミックヒータの製造工程を示す平板セ
ラミックヒータの分解斜視図である。

【図５】シーズヒータを備える従来型の吐水型貯湯槽の
斜視図である。

【符号の説明】

１ 貯湯槽 １ａ 給水口 １ｂ 吐水口 １ｃ 底壁 １ｄ 環状凸部 ２ 平板セラミックヒータ ２ａ 貫通穴 ２ｂ 導電回路 ３ａ、３ｂ 電極 ４ Ｏリング １１ 貯湯槽 １１ａ 給水口 １１ｂ 吐水口 １２ 拡散板 １２ａ 貫通穴 １３ シーズヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 暢生 北九州市小倉北区中島２丁目１番１号 東 陶機器株式会社内 (72)発明者 鶴田 彰一 北九州市小倉北区中島２丁目１番１号 東 陶機器株式会社内 (72)発明者 溝口 茂 北九州市小倉北区中島２丁目１番１号 東 陶機器株式会社内 (72)発明者 浅田 協二 北九州市小倉北区中島２丁目１番１号 東 陶機器株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の貫通穴が形成された液体加熱用平
   板セラミックヒータ。
2. 【請求項２】 貫通穴の直径が０．５ｍｍ乃至１０ｍｍ
   であることを特徴とする請求項１に記載の液体加熱用平
   板セラミックヒータ。
3. 【請求項３】 板厚が１ｍｍ乃至７ｍｍであることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の液体加熱用平板セラミ
   ックヒータ。