JP4002195B2 - 流体加熱用ヒータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水や温風を生成するための流体加熱用ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、トイレの洋式化が進み、便座にはヒータが内蔵され、洗浄用の温水シャワー付きトイレの設置も珍しくなくなった。
温水シャワーは、例えば特許文献１に記載のように、貯湯タンク内に貯留しておいた温水と蛇口（分岐流路）から取り入れた水道水とを混合してシャワーノズルに送り出す構造となっていて、貯湯タンク内の高温水はヒータにより一定温度に維持されている。
前記ヒータは貯湯タンク内に配置され、いつでも高温水が得られるよう、常時或いは断続的に通電して、貯湯タンク内の温湯が冷えないようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１９７５０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
トイレの利用回数は一日に数えるほどしかなく、温水シャワーを利用する回数はそれより増えることはないのに、貯湯タンク内の温水を高温維持するのは電気の無駄使いである。
貯湯量を減らせば電力消費も少なくなるが、それでは温湯が不足する事態も起こりうるし、そもそも貯湯タンク自体が邪魔な存在なのである。
ガスを使用した瞬間湯沸かし器から温湯の供給を受けるようにすれば、貯湯タンクはいらないし、保温も必要なくなるが、それにはガスの配管や瞬間湯沸かし器の設置など、かえって大掛かりなものとなってしまう。
瞬間湯沸かし器に代わる電気式の加熱用ヒータが開発されれば、その利用価値は高い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水であれば瞬時に温湯にかえてしまう流体加熱用ヒータであって、その構成は、互いに非接触状態にて同軸配置された内管と外管の端部同士をキャップ部材にて連結し、両端部を封止させる前記内管に電熱線を収容してその電熱線のリード部を外部に導出する一方、両端部を閉塞する前記外管には長手方向に距離を隔てて流入ポートと流出ポートとを設けてなり、且つキャップ部材を、内管と外管とを連結する連結部と、内管から外部に導出された電熱線のリード部を絶縁支持する絶縁部とに分離したことにある。
【０００６】
そして前記内管と外管とにはいずれもガラス製を採用したり、少なくとも外管を金属製としたり、内管の外周面には整流部材を設けることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る流体加熱用ヒータ（以下単にヒータという）の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は直管タイプのヒータを示したもので、内部にコイル状の電熱線１が収容され、両端部を封止した透明なガラス製の内管（石英管）２と、その内管２より大径で両端部が開口した同じく透明なガラス製の外管３とを同軸配置し、両管２、３の端部同士を合成樹脂製のキャップ部材４，４により連結されている。
【０００８】
前記内管２は、両端封止部から電熱線１のリード部１ａ，１ａが導出されており、キャップ部材４は、図２に示すように、内管嵌め込み用の貫通穴５と、その貫通穴５の周りに貫通穴５と同軸に設けられた外管嵌め込み用のリング溝６とを有し、内管２と外管３とを連結する連結部４ａと、内管嵌め込み穴７と、その内管嵌め込み穴７に連通して同軸形成されたリード部を外部に引き出す引き出し穴８とを有し、前記内管嵌め込み穴７に内管２の端部を嵌め込んで、電熱線のリード部を絶縁支持する絶縁部４ｂとで構成され、それら連結部４ａと絶縁部４ｂとは分離形態が採られている。
外管３の両端開口部は、連結部４ａのリング溝６に嵌め込むことによって閉塞され、リード部１ａは絶縁部４ｂ内でシール材９にて絶縁支持される。
【０００９】
外管３には長手方向の両端側に当たる壁面に入水ポート１０と出水ポート１１とが設けられていて、内管２と外管３との間の隙間がウォタージャケットとして機能するようになっている。
よって電熱線１が通電状態にあれば、入水ポート１０から送り込まれた水が出水ポート１１まで流れる間に加熱され、温湯となる。
【００１０】
実施例のヒータは、内外両管とも透明なガラス製であるので、ヒータの赤熱状態や水の流れの確認が外部から容易に確認でき、トラブルがあった場合には、その原因が停電や断水であるかを即座に判断できる。
又、キャップ部材４を連結部４ａと絶縁部４ｂとに分離させた形態が採られているので、ウォタージャケットとして機能する部分（ポートとの接続部を含む）から水漏れがあっても、キャップ部材の内部に染み込んだり表面をつたった水が、連結部４ａと絶縁部４ｂとの境目で阻止され、リード部を濡らすことはない。
【００１１】
このように形成されたヒータは、小型で直管以外の任意形状も選択可能であるから、狭い隙間に組み込むことができ、又、ほぼ瞬時に温湯が得られるので、トイレ用の温水シャワーに必要な量の温湯を供給するにはもってこいといえる。
又、入水ポート１０と出水ポート１１とをエアー用のポートとして利用すれば、温風の発生も可能になるので、温湯用と温風用との２基をセットとすることで、トイレとしての利用価値はより高いものとなる。
【００１２】
前記実施例は、入水ポートと出水ポートとが長手方向の両端に当たる壁面に別れて設けられおり、どちらを入水ポートとするかは自由であるし、中央部にあたるの壁面にもう１つのポートを追加し、両サイドのポートから注入した水を中央のポートから流出させたり、その逆に、中央のポートから注入した水を両サイドのポートから流出させるなど、熱交換効率を勘案して各ポートの位置や数を任意に変更することができる。
又、加熱対象とする流体は水に限られるものでなく、前記したように空気はその筆頭として挙げられるが、その他総ての液体、気体も含まれる。
【００１３】
熱交換効率の変動はポートの位置や数の影響ばかりでなく、流体の流れの変化によっても起こり得る。
そこで次に流体の流れをコントロールすることにより熱交換効率を向上させた実施例について説明する。
【００１４】
図３は熱交換効率を高めた変更実施例を示したもので、内管２の外周面に整流部材である連続したスパイラル状の整流板１２が取り付けられている。
この整流板１２のおかげで、内管２と外管３との隙間を流れる水は、内管の周りを整流板１２に沿ってスパイラル状に旋回しながら移動するので、撹拌作用で外管に近い部分と内管に近い部分とが混ざり合って温度が均一化されると共に、内管表面積の拡大効果により、熱交換率が高められる。
【００１５】
尚、本発明において内管と外管とは透明なガラス製以外、両管ともに金属製や陶器製の管を採用することができ、金属製の外管を採用すれば、タップを切ってそこにニップルをねじ込むなど、流入ポートと流出ポートを簡単に設けることができるばかりか、ポートの付け根部分に高い剛性をもたせることか可能となる。
又、内管内には、材質に関係なく不活性ガスを充填することもできる。
更に、整流部材は必ずしも内管にスパイラル状に連続して形成された整流板である必要はなく、外管の内面に形成したり、整流片を断続的に設けたり、ワイヤーをコイル状に巻き付けたものに変更することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、必要なときに通電すれば瞬時に温湯を得ることができるので、エネルギーの無駄が無いし、シンプルな構造で形状を変更することにより狭い隙間に組み込むことも可能であるから、トイレの温水シャワー用を始めとする各種用途に好適といえる。特に、キャップ部材を、内管と外管とを連結する連結部と、内管から外部に導出された電熱線のリード部を絶縁支持する絶縁部とに分離しているので、水漏対策は万全となる。
【００１７】
又、内外両管とも透明なガラス製とすれば、電熱線の赤熱状態や水の流れる状況を一目瞭然に把握できるし、内管の外周面に整流部材を設ければ、熱交換率をアップさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。
【図２】キャップ部材の説明図である。
【図３】整流板を取り付けた変更例の説明図である。
【符号の説明】
１・・電熱線、２・・内管、３・・外管、４・・キャップ部材、４ａ・・連結部、４ｂ・・絶縁部、５・・貫通穴、６・・リング溝、７・・内管嵌め込み穴、８・・引き出し穴、９・・シール材、１０・・入水ポート、１１・・出水ポート、１２・・整流板。

Claims (4)

1. 互いに非接触状態にて同軸配置された内管と外管の端部同士をキャップ部材にて連結し、両端部を封止させる前記内管に電熱線を収容してその電熱線のリード部を外部に導出する一方、両端部を閉塞した前記外管には長手方向に距離を隔てて流入ポートと流出ポートとを設けてなる流体加熱用ヒータであって、
   前記キャップ部材が、前記内管と外管とを連結する連結部と、前記内管から外部に導出された前記電熱線のリード部を絶縁支持する絶縁部とに分離されていることを特徴とする流体加熱用ヒータ。
2. 内外両管とも透明なガラス製である請求項１に記載の流体加熱用ヒータ。
3. 少なくとも外管を金属製とした請求項１に記載の流体加熱用ヒータ。
4. 内管と外管との間に整流部材を配置した請求項１〜３のいずれかに記載の流体加熱用ヒータ。

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