JPS6351003B2 - - Google Patents

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JPS6351003B2
JPS6351003B2 JP1652284A JP1652284A JPS6351003B2 JP S6351003 B2 JPS6351003 B2 JP S6351003B2 JP 1652284 A JP1652284 A JP 1652284A JP 1652284 A JP1652284 A JP 1652284A JP S6351003 B2 JPS6351003 B2 JP S6351003B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bumping
heating device
prevention layer
electric liquid
liquid heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP1652284A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60160925A (en
Inventor
Atsushi Nishino
Masaki Ikeda
Yoshihiro Watanabe
Masahiro Hiraga
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1652284A priority Critical patent/JPS60160925A/en
Publication of JPS60160925A publication Critical patent/JPS60160925A/en
Publication of JPS6351003B2 publication Critical patent/JPS6351003B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は突沸防止層を有する電気液体加熱機器
に関するものである。 従来例の構成とその問題点 電気液体加熱機器の代表例として、ここ数年大
きく成長してユーザの間において根強い潜在需要
を有するジヤーポツトを挙げて説明する。 ジヤーポツトは魔法ビンの機能と電気ポツトの
機能を有し、エネルギー的にも経済的であるの
で、ここ数年、爆発的なブームを呼んでいる。し
たがつて、普及率が次第に高くなるにつれ、量産
効果も上がり、コスト的にも、熱効率的にも、よ
り一層経済効果を追求しなければならない情勢に
ある。 第1図は、代表的な従来例のジヤーポツトの電
気液体加熱機能を示す構成図であり、この第1図
に示すように、特殊ステンレス(SUS444)から
なる電気液体加熱機器の容器1の外側面に、
700Wの主発熱体2と50Wの補助発熱体3が、そ
れぞれ合成マイカ板4で絶縁され、かつ金属のベ
ルト状補強材で補強され、挾具で容器1に機械的
に固定されている。 この従来の方式の欠点を列挙すると、(1)合成マ
イカ板2枚とリボンヒータと金属のベルト状補強
材で構成されるバンドヒータは量産化が困難で、
コスト高である。(2)バンドヒータは一見、容器1
に緻密に密着しているように見えるが、合成マイ
カ板や金属のベルト状補強材がそれ程柔軟性を有
していないため、実際は点接触となり、その結
果、バンドヒータが高温になるので、断熱コスト
が高価となり、かつヒータの寿命も短かくなる。
(3)バンドヒータと容器1との接触が良くないの
で、発熱体の熱効率が悪い。(4)バンドヒータが高
温になるので、単位面積当りのワツト密度を現行
以上に増加させることができない。(5)ヒータが高
温になり、ワツト密度を大きくすることができな
いので、発熱体を容器1の底部に設置することが
できない。(6)ヒータが容器1の側面に設けられて
いるので、底面の加熱が遅れ、突沸音が大きくな
り、その結果、液体の加熱に温度ムラを生じ易
い。(7)熱効率が悪く、発熱体の断熱材を多く必要
とするので、ジヤーポツトの軽量コンパクト化が
困難である等の様々な欠点を有していた。 発明の目的 本発明は、以上のような従来例の問題点を解消
し、量産可能で、かつコスト的に有利で、熱効率
が高く、しかも突沸音、沸騰音もなく、軽量、コ
ンパクト化が可能で、さらには実用的耐久度を有
する電気液体加熱機器を提供することを目的とす
る。 発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、電気液体
加熱機器の容器の熱交換部の内面に、表面拡大化
処理による突沸防止層を形成したものである。 実施例の説明 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。 まず本発明は、第1図の従来のジヤーポツト容
器の内壁に突沸防止層を形成する態様で実施する
ことも可能であるが、従来よりも軽量、コンパク
ト化、エネルギー効率のアツプが可能な電気液体
加熱機器、すなわち発熱素子をホーロガラス質層
で被覆し、結合した発熱体を設置した電気液体加
熱機器を例に挙げて説明する。 特に上記電気液体加熱機器は容器と発熱体が一
体化されているため、伝熱輸送的にはすぐれた方
式であるが、突沸現象により、伝熱輸送量が脈動
化され、せつかくのすぐれた方式も効果が半減す
る。それに対し、本発明の突沸防止層は有効であ
る。 第2図〜第4図は本発明の一実施例における電
気液体加熱機器の基本構成例を示したものであ
る。 図において、11はジヤーポツトを構成する円
筒状の容器本体で、この容器本体11はJISの
SUS444である0.8mm厚の特殊ステンレスで構成さ
れている。12はジヤーポツトの底部基板で、こ
の底部基板12も容器本体11と同様SUS444で
構成している。そして、底部基板12の内面には
突沸防止層13を形成し、かつその外表面には発
熱部14を構成し、そしてこの底部基板12はそ
の端面15が前記円筒状容器本体11と電気溶接
され、ジヤーポツトの容器を構成している。 ここで、第2図におけるジヤーポツト底部Aの
拡大断面構成図を第3図に示す。この第3図に示
すように、底部基板12の外表面に、絶縁ホーロ
層16を片面に設け、さらにこの絶縁ホーロ層1
6の上に厚さ60μmからなるSUS430のステンレ
ス薄帯を第4図のようにプレスまたはエツチング
することにより得られた面状発熱素子17を配設
し、そしてこの発熱素子17を外装被覆ホーロ層
18で結合固着させる。その後、底部基板12の
内表面をブラスト処理し、かつアルミニウム粉末
をプラズマ溶射して、突沸防止層13を形成す
る。 次に本発明の構成要素について述べる。 (1) 金属基材 本発明の電気液体加熱機器を構成する金属基
材の必要条件は、加熱機器としての耐食性、熱
伝導性、ホーロ被覆性を有していなくてはなら
ない。したがつて、本発明で用いる基材はステ
ンレス基材が好ましく、次表のように
SUS304、430、444等が良い。中でも特に
SUS444が最も好ましい。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an electric liquid heating device having a bumping prevention layer. Configuration of conventional examples and their problems As a representative example of electric liquid heating equipment, a jar pot, which has grown significantly in recent years and has deep-rooted latent demand among users, will be explained. Jar pots have the functions of a thermos bottle and an electric kettle, and are energy-efficient, so they have become explosively popular in recent years. Therefore, as the penetration rate gradually increases, the effectiveness of mass production increases, and we are now in a situation where we must pursue even greater economic benefits in terms of cost and thermal efficiency. Fig. 1 is a configuration diagram showing the electric liquid heating function of a typical conventional jar pot.As shown in Fig. 1, the outer surface of the container 1 of the electric liquid heating device made of special stainless steel (SUS444) To,
A 700W main heating element 2 and a 50W auxiliary heating element 3 are each insulated with a synthetic mica plate 4, reinforced with a metal belt-shaped reinforcing material, and mechanically fixed to the container 1 with a clamp. The drawbacks of this conventional method are as follows: (1) The band heater, which is composed of two synthetic mica plates, a ribbon heater, and a metal belt-shaped reinforcing material, is difficult to mass-produce;
The cost is high. (2) At first glance, the band heater looks like container 1.
Although it appears that the synthetic mica plate and metal belt-shaped reinforcing material are not very flexible, it is actually a point contact, and as a result, the band heater becomes hot, so it is difficult to insulate. This increases the cost and shortens the life of the heater.
(3) Since the contact between the band heater and the container 1 is poor, the thermal efficiency of the heating element is poor. (4) Since the temperature of the band heater becomes high, the watt density per unit area cannot be increased beyond the current level. (5) Since the heater becomes high temperature and the watt density cannot be increased, a heating element cannot be installed at the bottom of the container 1. (6) Since the heater is provided on the side surface of the container 1, the heating of the bottom surface is delayed, the bumping noise becomes louder, and as a result, temperature unevenness tends to occur in the heating of the liquid. (7) It has various drawbacks, such as poor thermal efficiency and the need for a large amount of heat insulating material for the heating element, making it difficult to make the jar pot lightweight and compact. Purpose of the Invention The present invention solves the problems of the conventional examples as described above, is mass-producible, is cost-effective, has high thermal efficiency, does not produce bumping or boiling noise, and is lightweight and compact. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an electric liquid heating device having practical durability. Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention forms a bumping prevention layer by surface enlarging treatment on the inner surface of a heat exchange section of a container of an electric liquid heating device. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings. First of all, the present invention can be implemented in an embodiment in which a bumping prevention layer is formed on the inner wall of the conventional jar pot container shown in FIG. A heating device, that is, an electric liquid heating device in which a heating element is covered with a hollow glass layer and a bonded heating element is installed will be described as an example. In particular, the above-mentioned electric liquid heating equipment has an integrated container and heating element, so it is an excellent method in terms of heat transfer and transport, but due to the bumping phenomenon, the amount of heat transfer and transport becomes pulsating. The effectiveness of this method is also reduced by half. In contrast, the bumping prevention layer of the present invention is effective. FIGS. 2 to 4 show an example of the basic configuration of an electric liquid heating device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a cylindrical container body that constitutes a jar pot, and this container body 11 is based on JIS standards.
It is made of 0.8mm thick special stainless steel, SUS444. 12 is a bottom substrate of the jar pot, and like the container body 11, this bottom substrate 12 is also made of SUS444. A bumping prevention layer 13 is formed on the inner surface of the bottom substrate 12, and a heat generating part 14 is formed on the outer surface of the bottom substrate 12. , which constitutes the container of the jar pot. FIG. 3 shows an enlarged sectional view of the bottom A of the jar pot in FIG. 2. As shown in FIG. 3, an insulating hollow layer 16 is provided on one side of the outer surface of the bottom substrate 12, and this insulating hollow layer 1
A planar heating element 17 obtained by pressing or etching a stainless steel ribbon of SUS430 with a thickness of 60 μm as shown in FIG. Bond and fix at step 18. Thereafter, the inner surface of the bottom substrate 12 is blasted and aluminum powder is plasma sprayed to form the bumping prevention layer 13. Next, the constituent elements of the present invention will be described. (1) Metal base material The metal base material constituting the electric liquid heating device of the present invention must have corrosion resistance, thermal conductivity, and hollow coating properties as a heating device. Therefore, the base material used in the present invention is preferably a stainless steel base material, as shown in the following table.
SUS304, 430, 444 etc. are good. especially among
SUS444 is most preferred.

【表】 (2) 電気発熱素子 本発明に適用できる発熱素子17は基本的に
は、薄帯状のものである。この発熱素子17の
表面はホーロ層18で完全に被覆する必要があ
り、例えばコイル状あるいは厚い帯状の発熱素
子を用いると、それだけホーロ層18の膜厚が
大となる。それにより、ホーロ層18の密着性
が極端に低下し、外的なシヨツクで、簡単にホ
ーロ層18が剥離し、発熱素子が露出してしま
う。 発熱素子薄帯の厚みは10〜200μmが適当で
あり、好ましくは30〜100μmの範囲である。
10μm以下の薄帯は薄帯にするための加工が困
難であるとともに、面状発熱体を製造する時
に、薄帯が破れたり、折れたり、曲がつたりし
て作業性が著しく悪くなる。また200μm以上
では前述した理由の他に、面状発熱体にヒート
サイクルを加えると、ホーロ層に亀裂が入つた
りして好ましくない。 金属の薄帯化は通常の冷間圧延、熱間圧延に
よる方法の他に、超急冷法による薄帯化も利用
できる。薄帯化した金属を所望のパターンに形
成する方法としては、エツチング法、プレス加
工法が適している。生産数量が少ない場合はエ
ツチング法、大量生産ではプレス加工法が適用
できる。電気発熱素子は、定格電力、発熱面
積、温度分布などを考慮して、膜厚、パターン
形状を任意に決定することができる。 発熱素子の材料には各種の電気発熱材を用い
ることができるが、発熱素子の形状(パターン
の巾、長さ、厚み)などを決定する因子となる
固有抵抗や熱膨張係数が適当な値を有し、しか
もホーロ層との密着性や、加工性などに優れた
ものが選択される。これらの観点から、20℃に
おける固有抵抗が6060μΩ・cm、100℃におけ
る熱膨張係数が104×10-7deg-1のフエライト系
ステンレス鋼が適しているが、発熱体の応用機
器の基材の種類、形状、肉厚を勘案し、オース
テナイト系ステンレス、Fe−Cr−Al合金、Fe
−Cr合金、Ni−Cr合金、Ni−Cr−Al合金、
Fe−Cr−Ni−Al合金などで薄帯を得て、発熱
素子に用いることが可能である。 (3) 絶縁ホーロ層 本発明の発熱部の発熱素子17を固定するガ
ラス層の電気絶縁性は特に重要である。本発明
では特に発熱素子を積層に構成するので電気絶
縁性の優れた低アルカリガラスが必要である。
第1表に本発明の目的を果すために必要なガラ
スの好ましい範囲と以下の実施例で用いる代表
的なガラス組成を示した。
[Table] (2) Electric heating element The heating element 17 applicable to the present invention is basically a ribbon-shaped element. The surface of the heating element 17 must be completely covered with the hollow layer 18. For example, if a coil-shaped or thick band-shaped heating element is used, the thickness of the hollow layer 18 will increase accordingly. As a result, the adhesion of the hollow layer 18 is extremely reduced, and the hollow layer 18 is easily peeled off by an external shock, exposing the heating element. The thickness of the heating element ribbon is suitably 10 to 200 μm, preferably 30 to 100 μm.
A ribbon with a diameter of 10 μm or less is difficult to process into a ribbon, and when manufacturing a sheet heating element, the ribbon may be torn, bent, or bent, resulting in significantly poor workability. Further, if the thickness is 200 μm or more, in addition to the above-mentioned reason, if a heat cycle is applied to the planar heating element, cracks may appear in the hollow layer, which is not preferable. In addition to the usual methods of cold rolling and hot rolling, metal can be made into a thin ribbon using an ultra-quenching method. Etching and press working are suitable methods for forming a thin metal strip into a desired pattern. The etching method can be applied when the production quantity is small, and the press processing method can be applied for mass production. The film thickness and pattern shape of the electric heating element can be arbitrarily determined in consideration of the rated power, heat generating area, temperature distribution, etc. Various electric heating materials can be used as the material for the heating element, but it is important that the specific resistance and coefficient of thermal expansion, which are factors that determine the shape of the heating element (pattern width, length, thickness), etc., are set to appropriate values. A material with excellent adhesion to the hollow layer, workability, etc. is selected. From these points of view, ferritic stainless steel with a resistivity of 6060 μΩ・cm at 20°C and a coefficient of thermal expansion of 104×10 -7 deg -1 at 100°C is suitable; We take into account the type, shape, and wall thickness, and choose from austenitic stainless steel, Fe-Cr-Al alloy,
-Cr alloy, Ni-Cr alloy, Ni-Cr-Al alloy,
It is possible to obtain a thin ribbon from Fe-Cr-Ni-Al alloy or the like and use it for a heating element. (3) Insulating Hollow Layer The electrical insulation of the glass layer that fixes the heating element 17 of the heating section of the present invention is particularly important. In the present invention, in particular, since the heating element is constructed in a laminated manner, a low-alkali glass having excellent electrical insulation properties is required.
Table 1 shows the preferred range of glass necessary to achieve the purpose of the present invention and typical glass compositions used in the following examples.

【表】 本発明の応用例ではガラス被覆層に高絶縁性
が要求されるため、第2表に示すスリツプ組成
で行なつた。なお、第2表で、有機溶剤はベン
ジルアルコールの他に、イソホロン、ミクロヘ
キサノール、カルビトール等も用いることが可
能である。また、コロイド安定剤として有機溶
剤に可溶で、150〜350℃で酸化燃焼する増粘剤
を少量用いることが可能である。
[Table] Since the glass coating layer is required to have high insulation properties in the application examples of the present invention, the slip compositions shown in Table 2 were used. In Table 2, as the organic solvent, in addition to benzyl alcohol, isophorone, microhexanol, carbitol, etc. can also be used. Further, as a colloid stabilizer, it is possible to use a small amount of a thickener that is soluble in an organic solvent and undergoes oxidative combustion at 150 to 350°C.

【表】 (4) 突沸防止層の形成 (a) 基材の表面拡大化処理 第3図で、発熱部を形成した底部基板12
の他の内面に突沸防止層13を形成する前に
底部基板12の前処理として、底部基板12
の表面拡大化処理が必要である。この前処理
としてはサンドブラスト処理が最適である。
この時の表面粗度はタリサーフ表面粗度計で
Ra2〜20μmが好ましく、特に5〜10μ程度が
最も好ましい範囲であつた。この範囲以下で
は密着性が得られず、かつこの範囲を越える
と逆に密着性が悪くなつたり、腐食試験が好
ましい結果が得られなくなるので、第3表に
示す範囲が本発明の目的にかなう。
[Table] (4) Formation of bumping prevention layer (a) Surface enlarging treatment of base material In Fig. 3, the bottom substrate 12 on which the heat generating part is formed
As a pretreatment of the bottom substrate 12 before forming the bumping prevention layer 13 on the other inner surface of the bottom substrate 12,
surface enlargement processing is required. Sandblasting is most suitable for this pretreatment.
The surface roughness at this time was measured using a Talysurf surface roughness meter.
Ra is preferably 2 to 20 μm, and most preferably about 5 to 10 μm. Below this range, adhesion will not be obtained, and if it exceeds this range, adhesion will deteriorate and the corrosion test will not yield favorable results, so the range shown in Table 3 is suitable for the purpose of the present invention. .

【表】 (b) 突沸防止層の表面粗度 突沸防止層の役割は突沸の防止と突沸音の
防止である。液体が沸騰するとき、熱源と液
体との温度差が大である程、核沸騰や膜沸騰
を生じ、熱源部の伝熱輸送境界面で突沸現象
を生じ次のような欠点を生じる。(1)突沸音、
沸騰音を生じる。(2)伝熱輸送量が脈動化し、
熱源部が高温になる。(3)熱効率が低下する。
(4)断熱材が不経済となる。(5)軽量、コンパク
ト化が困難となる。等様々な障害が生じるこ
とになる。この解決策として、アルミニウム
のような熱の良導体で、耐食性に優れる材料
で、液体との熱交換面の表面積を大にすると
ともに、発生ガスを容易に熱交換面から逸散
させるために表面拡大化処理を施し、突沸防
止層を形成することが本発明の目的である。 この表面拡大化処理の表面粗度は前記第3
表のように、十点平均粗度Rzが25〜250μm
の範囲が好ましく、特に50〜150μmの範囲
が最適であつた。Rzが25μm以下ではそれ程
効果がなく、逆ににRzが250μm以上になる
と表面積が逆に小となる傾向を示すので、突
沸防止の効果が少なく、したがつてRzは50
〜150μmの範囲が最適であつた。この表面
粗度は単位面積当りのワツト密度と被加熱体
の粘性、比熱、沸点とも相関性があるが、
Rzが50〜150μm程度が実用域で最適であつ
た。 (c) 突沸防止層の材質 本発明で用いる容器の基材は前述したよう
に、ステンレス基材が好ましい。ステンレス
はFe、Cr、Ni、を基本元素として、用途に
より、微量のCo、Ti、Mn等を添加してい
る。 本発明の目的である突沸防止効果を果すた
めの突沸防止層用溶射材料はアルミニウム、
銅、鉄、ニツケル、ステンレス、鉄−クロム
合金、ニツケルクロム合金等の金属あるいは
合金またはAl2O3、TiO2、SiO2、ZrO2
Cr2O3、MgO、CaO、BaO等の金属酸化物
あるいは複合酸化物が効果的であつた。これ
らの突沸防止層用溶射材料の中から、容器基
材との電気化学的な電位差、耐食性、熱膨張
係数、熱伝導率、コスト、生産性、突沸防止
効果等を充分勘案して材質を選定する必要が
ある。本発明者らの検討結果では、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、ステンレス、
Al2O3・TiO2等が既に市販されている溶器基
材と整合性が適当であつた。 (d) 突沸防止層の形成法とその厚み 突沸防止層の形成方法は、本発明ではメタ
リコン法、アーク法、プラズマ溶射法が適当
である。特に、突沸防止層の表面粗度を目的
用途に応じて任意に調整できる観点と密着強
度の観点からアーク溶射法とプラズマ溶射法
が特に効率的で、突沸防止効果が大きかつ
た。突沸防止層の厚みは前記第3表のよう
に、十点平均粗度Rzが25〜1000μmの範囲が
好ましく、特に50〜400μmの範囲が最適で
あつた。突沸防止層の多孔質層が薄いとあま
りその効果が得られず、逆に厚すぎると、多
孔質層が断熱層の働きをしたりして逆効果と
なることもわかつた。 具体的な実施例(ジヤーポツト) 前記第1表に示した低アルカリガラスで、高絶
縁性のガラスフリツトを用い、第2表に示すスリ
ツプ組成で、ボールミルでミル引きを2時間行な
い、スリツプを調整した。 第2図〜第4図に従つて、ジヤーポツトの実施
工程を説明する。まず前記のように、肉厚0.8mm
のSUS444基材で、円筒状の容器本体11と底部
基板12を作製する。この底部基板12の発熱層
を設ける部分をまず、60メツシユのアルミナのグ
リツドを用いてブラスト処理を施し、その後、そ
の面に、第2表のスリツプを用いて、窒素雰囲気
中で830℃で7〜8分間、絶縁ホーロ層16を底
部基板12の片面に焼成固着させる。その後60μ
m肉厚のSUS430ステンレス薄板を第4図のよう
に打ち抜いて得られた100Vで550Wの発熱素子1
7を、前記のスリツプを用いて絶縁ホーロ層16
の上に配設し、そして外装被覆ホーロ層18によ
り、窒素雰囲気中において840℃、7分間で発熱
素子17を結合固着させる。このようにして発熱
部14が完成するが、必要に応じて補助ヒータを
発熱素子17の上に積層構造で構成することも可
能であり、本体側面に設置することも可能であ
る。 次に、突沸防止層13の作成法を述べる。前記
発熱部14の他の内面をアルミナ質ブラスト材を
用いて、表面粗度Raが5〜10μmになるように表
面拡大化処理を施し、その後、62〜84μmの粒度
を有する純アルミニウムをプラズマ溶射する。プ
ラズマ条件は42V、550Aで、アルゴン−ヘリウ
ムの混合ガス炎で、表面粗度Rzが125μmになる
ように溶射した。溶射層の膜厚は約145μmであ
る。 次に比較のため、突沸防止層としてAl2O3と8
%のTiO2を含有したAl2O3・TiO2の複合酸化物
からなる突沸防止層を形成する。Al2O3
Al2O3・TiO2の粒度は62〜84μmからなり、プラ
ズマ条件は45V、630Aで、アルゴン−ヘリウム
の混合ガス炎で、表面粗度Rzが125μmになるよ
うに溶射した。 このようにして、基材を構成する底部基板12
の表面に発熱部14と突沸防止層13を設け、最
後に、円筒状の容器本体11と底部基板12の端
面15で電気溶接を施して一体化し、ジヤーポツ
トの容器を完成する。 このようにして完成した3種類の本発明品
(550W)と前記従来品(700W)を比較するため、
25℃の水2を注入して、100℃に達するまでの
昇温試験を比較した。従来品は700Wで15分間要
したが、本発明品は550Wで16分間必要であつた。 次にエネルギー効率と突沸音を測定した。その
結果を第4表に示す。
[Table] (b) Surface roughness of bumping prevention layer The role of the bumping prevention layer is to prevent bumping and bumping noise. When a liquid boils, the larger the temperature difference between the heat source and the liquid, the more nucleate boiling and film boiling occur, and the bumping phenomenon occurs at the heat transfer interface of the heat source, resulting in the following drawbacks. (1) Bumping sound,
Produces a boiling sound. (2) The amount of heat transfer becomes pulsating,
The heat source becomes hot. (3) Thermal efficiency decreases.
(4) Insulation becomes uneconomical. (5) It is difficult to make it lightweight and compact. Various obstacles will occur. The solution is to use a material such as aluminum, which is a good thermal conductor and has excellent corrosion resistance, to increase the surface area of the heat exchange surface with the liquid and to enlarge the surface so that the generated gas can easily dissipate from the heat exchange surface. It is an object of the present invention to perform a chemical treatment to form a bumping prevention layer. The surface roughness of this surface enlarging treatment is
As shown in the table, the ten-point average roughness Rz is 25 to 250μm
The range of 50 to 150 μm was particularly optimal. If Rz is less than 25 μm, it is not so effective, and conversely, if Rz is more than 250 μm, the surface area tends to become smaller, so the effect of preventing bumping is small, and therefore Rz is less than 50 μm.
The range of ~150 μm was optimal. This surface roughness is correlated with the Watts density per unit area and the viscosity, specific heat, and boiling point of the heated object.
Rz of about 50 to 150 μm was optimal in the practical range. (c) Material of bumping prevention layer As described above, the base material of the container used in the present invention is preferably a stainless steel base material. Stainless steel has Fe, Cr, and Ni as its basic elements, and trace amounts of Co, Ti, Mn, etc. are added depending on the purpose. The thermal spraying material for the bumping prevention layer to achieve the bumping prevention effect which is the object of the present invention is aluminum,
Metals or alloys such as copper, iron, nickel, stainless steel, iron-chromium alloy, nickel-chromium alloy, or Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 ,
Metal oxides or composite oxides such as Cr 2 O 3 , MgO, CaO, and BaO were effective. Select a material from among these sprayed materials for the bumping prevention layer, taking into account the electrochemical potential difference with the container base material, corrosion resistance, thermal expansion coefficient, thermal conductivity, cost, productivity, bumping prevention effect, etc. There is a need to. According to the study results of the present inventors, aluminum, aluminum alloy, stainless steel,
Al 2 O 3・TiO 2 etc. were suitable for compatibility with already commercially available melt base materials. (d) Method for forming the bumping prevention layer and its thickness In the present invention, suitable methods for forming the bumping prevention layer include the metallicon method, the arc method, and the plasma spraying method. In particular, the arc spraying method and the plasma spraying method were particularly effective from the viewpoint of being able to adjust the surface roughness of the bumping prevention layer arbitrarily depending on the intended use and from the viewpoint of adhesion strength, and had a large bumping prevention effect. As shown in Table 3 above, the thickness of the bumping prevention layer is preferably such that the ten-point average roughness Rz is in the range of 25 to 1000 .mu.m, most preferably in the range of 50 to 400 .mu.m. It has also been found that if the porous layer of the bumping prevention layer is too thin, it will not be very effective, and if it is too thick, the porous layer will act as a heat insulating layer, resulting in the opposite effect. Specific Example (Jear Pot) The slip was adjusted by milling in a ball mill for 2 hours using the low-alkali glass shown in Table 1 and using a highly insulating glass frit with the slip composition shown in Table 2. . The steps for implementing the jar pot will be explained with reference to FIGS. 2 to 4. First, as mentioned above, the wall thickness is 0.8mm.
A cylindrical container body 11 and a bottom substrate 12 are manufactured using the SUS444 base material. The part of the bottom substrate 12 where the heat generating layer is to be provided is first blasted using a 60-mesh alumina grid, and then the surface is blasted at 830°C in a nitrogen atmosphere using the slip shown in Table 2. Baking and fixing the insulating hollow layer 16 to one side of the bottom substrate 12 for ~8 minutes. then 60μ
100V, 550W heating element 1 obtained by punching out a m-thick SUS430 stainless steel plate as shown in Figure 4.
7 to the insulating hollow layer 16 using the slip described above.
The heating element 17 is bonded and fixed by the outer coating hollow layer 18 at 840° C. for 7 minutes in a nitrogen atmosphere. In this way, the heat generating section 14 is completed, but if necessary, the auxiliary heater can be constructed in a laminated structure on the heat generating element 17, and it is also possible to install it on the side surface of the main body. Next, a method for creating the bumping prevention layer 13 will be described. The other inner surface of the heat generating part 14 is subjected to surface enlarging treatment using alumina blasting material so that the surface roughness Ra becomes 5 to 10 μm, and then pure aluminum having a particle size of 62 to 84 μm is plasma sprayed. do. The plasma conditions were 42V and 550A, and spraying was performed using an argon-helium mixed gas flame so that the surface roughness Rz was 125 μm. The thickness of the sprayed layer is approximately 145 μm. Next, for comparison, Al 2 O 3 and 8 were used as bumping prevention layers.
An anti-bumping layer made of a composite oxide of Al 2 O 3 and TiO 2 containing % of TiO 2 is formed. Al 2 O 3 and
The particle size of Al 2 O 3 ·TiO 2 was 62 to 84 μm, and the plasma conditions were 45 V and 630 A, and the spraying was performed using an argon-helium mixed gas flame so that the surface roughness Rz was 125 μm. In this way, the bottom substrate 12 constituting the base material
A heat generating part 14 and a bumping prevention layer 13 are provided on the surface of the container, and finally, the end surface 15 of the cylindrical container body 11 and the bottom substrate 12 are electrically welded to complete the jar pot container. In order to compare the three types of products of the present invention (550W) completed in this way and the conventional product (700W),
A temperature increase test was performed in which water 2 at 25°C was injected and the temperature reached 100°C. The conventional product required 700W for 15 minutes, but the present invention required 550W for 16 minutes. Next, we measured energy efficiency and bumping noise. The results are shown in Table 4.

【表】 すなわち、本発明品は従来よりも約6%エネル
ギー効率が向上し、理論エネルギー効率により近
似した値となつた。Al2O3、Al2O3・TiO2のエネ
ルギー効率が少し低値を与えるのは熱伝導率の差
が出たものと考えられる。また突沸音の測定には
騒音計を用いた。従来品は45〜50℃から突沸音を
生じ、大きな核沸騰の気泡を生じ、沸騰点では70
〜82フオンの突沸音を生じた。しかるに本発明品
は60℃近くまで微小粒の気泡が底が見えない程多
く生じ、音はなく、60℃〜沸騰点まで30〜49フオ
ンのわずかな騒音しなかく、ほとんど気にならな
い程度である。 本発明品のその他の有利な点を列挙すると、(1)
省エネ率は約6%可能である。(2)断熱材を約1/2
に半減できる。(3)突沸音、沸騰音をほぼ解消でき
る。(4)突沸対策として、上部に沸騰対策部として
空間を3〜4cm設けているが、この空間を1/2〜
1/3に減少することが可能である。(5)突沸用空間
と断熱用空間部を減少できるので、容器空間を20
〜25%減少することが可能となる。また実用耐久
寿命を延ばすことも可能となる。 発明の効果 以上のように本発明によれば、液体を急速加熱
する場合に突沸による核沸騰や膜沸騰がなくなる
ため、従来品のような突沸音や沸騰音によるクレ
ームもなくなる。従つて、加熱時に微小粒の気泡
による対流拡散も効を奏しエネルギー効率が改善
され、単位面積当りのワツト密度を増加させるこ
とができるとともに、突沸防止のための空間を減
少させることができる。その結果、電気液体加熱
機器を従来より軽量コンバクトに設計でき、コス
ト的にも有利となる。
[Table] That is, the energy efficiency of the product of the present invention was improved by about 6% compared to the conventional product, and the value was closer to the theoretical energy efficiency. The reason why the energy efficiencies of Al 2 O 3 and Al 2 O 3 ·TiO 2 are slightly lower is thought to be due to the difference in thermal conductivity. A sound level meter was used to measure the bumping noise. Conventional products produce a bumping sound from 45 to 50℃, large nucleate boiling bubbles, and a temperature of 70℃ at the boiling point.
A bumping sound of ~82 phon was produced. However, the product of the present invention generates so many microscopic bubbles that you can't see the bottom until it approaches 60℃, and there is no sound, and from 60℃ to the boiling point, it does not make a slight noise of 30 to 49 phon, which is almost unnoticeable. be. Other advantages of the product of the present invention are (1)
The energy saving rate can be approximately 6%. (2) Approximately 1/2 of the insulation material
can be halved. (3) Bumping and boiling noises can be almost eliminated. (4) As a measure against bumping, a space of 3 to 4 cm is provided at the top as a boiling countermeasure, but this space should be reduced by 1/2 to
It is possible to reduce it by 1/3. (5) Since the bumping space and insulation space can be reduced, the container space can be reduced by 20
~25% reduction is possible. It also becomes possible to extend the practical durability life. Effects of the Invention As described above, according to the present invention, nucleate boiling and film boiling due to bumping are eliminated when a liquid is rapidly heated, so there are no complaints due to bumping or boiling noises as in conventional products. Therefore, convective diffusion by microscopic bubbles is also effective during heating, improving energy efficiency, increasing the wattage density per unit area, and reducing the space required to prevent bumping. As a result, the electric liquid heating device can be designed to be more lightweight and compact than before, which is also advantageous in terms of cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のジヤーポツトの縦断面図、第2
図は本発明の一実施例を示すジヤーポツトの縦断
面図、第3図は第2図のA部の拡大断面図、第4
図は本発明の一実施例に用いる面状発熱素子の平
面図である。 11……容器本体、12……底部基板、13…
…突沸防止層、14……発熱部、16……絶縁ホ
ーロ層、17……発熱素子、18……外装被覆ホ
ーロ層。
Figure 1 is a vertical cross-sectional view of a conventional jar pot, Figure 2
The figure is a longitudinal sectional view of a jar pot showing one embodiment of the present invention, FIG. 3 is an enlarged sectional view of section A in FIG. 2, and FIG.
The figure is a plan view of a planar heating element used in an embodiment of the present invention. 11... Container body, 12... Bottom substrate, 13...
... Bumping prevention layer, 14 ... Heat generating part, 16 ... Insulating hollow layer, 17 ... Heat generating element, 18 ... Exterior coating hollow layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電気液体加熱機器の容器の熱交換部の内面
に、表面拡大化処理による突沸防止層を形成した
ことを特徴とする電気液体加熱機器。 2 突沸防止層としての表面拡大化処理は、十点
平均粗度Rzが50〜150μの範囲である特許請求の
範囲第1項記載の電気液体加熱機器。 3 突沸防止層の膜厚が50〜400μの範囲である
特許請求の範囲第1項または第2項記載の電気液
体加熱機器。 4 突沸防止層はアルミニウム、銅、鉄、ニツケ
ル、ステンレス、鉄・クロム合金、ニツケルクロ
ム合金等の金属あるいは合金、またはAl2O3
TiO2、SiO2、ZrO2、Cr2O3、MgO、CaO、BaO
等の金属酸化物あるいは複合酸化物よりなる群よ
り選ばれる少なくとも1種以上で形成してなる特
許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の
電気液体加熱機器。 5 突沸防止層はメタリコン、電気アーク、プラ
ズマ溶射のいずれかの方法で溶射形成してなる特
許請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の
電気液体加熱機器。 6 電気液体加熱機器の容器の基材の片面に、ホ
ーロガラス質によつて被覆して結合した発熱素子
で構成された加熱部を有し、かつこの加熱部の他
の内面に突沸防止層を形成してなる特許請求の範
囲第1項〜第5項のいずれかに記載の電気液体加
熱機器。
[Scope of Claims] 1. An electric liquid heating device characterized in that a bumping prevention layer is formed on the inner surface of a heat exchange portion of a container of the electric liquid heating device by surface enlarging treatment. 2. The electric liquid heating device according to claim 1, wherein the surface enlarging treatment as the bumping prevention layer has a ten-point average roughness Rz in the range of 50 to 150μ. 3. The electric liquid heating device according to claim 1 or 2, wherein the bumping prevention layer has a thickness in the range of 50 to 400 μm. 4. The bumping prevention layer is made of metal or alloy such as aluminum, copper, iron, nickel, stainless steel, iron-chromium alloy, nickel-chromium alloy, or Al 2 O 3 ,
TiO2 , SiO2 , ZrO2 , Cr2O3 , MgO , CaO, BaO
The electric liquid heating device according to any one of claims 1 to 3, which is formed of at least one member selected from the group consisting of metal oxides and composite oxides such as metal oxides and composite oxides. 5. The electric liquid heating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the bumping prevention layer is thermally sprayed by any one of metallicon, electric arc, and plasma spraying. 6. A heating part consisting of a heating element covered and bonded with hollow glass on one side of the base material of the container of an electric liquid heating device, and a bumping prevention layer formed on the other inner surface of this heating part. An electric liquid heating device according to any one of claims 1 to 5.
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