(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体を流動させる加熱チューブ(T) の外周を、蛇行状のパターンを形成した電気抵抗体の両面を内外絶縁シート(5)(6)で被覆して形成した膜状発熱体(1) で囲繞し、更に、同膜状発熱体(1) の外周を合成樹脂製のモールド(2) で被覆し、前記膜状発熱体(1) の一部に、同膜状発熱体(1) の温度を検出するための温度検出部(12)を設け、前記モールド(2) に温度検出窓(16)を形成して上記温度検出部(12)を外部に露出させたことを特徴とする流体ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パイプ中を流動する流体を連続して加熱するためのヒータには、パイプの外周を膜状に形成した発熱体で囲繞して、同発熱体から発生する熱で上記パイプ中を流動する流体を加熱するようにしたものがあり、特開平5-203170号、特開平5-39949 号、実開平58-104595 号、実開昭149398号、実開平2-71199 号の各公報に記載された技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記各公報記載のものは、膜状の発熱体を電源に導通するための端子取付部及びその近傍では、電流が集中するため高温になりがちであり、そのため、発熱体や絶縁膜の耐久性を損なうという問題がある。
【０００４】
また、上記特開平5-203170号及び実開昭149398号記載のものは、発熱体が外部に露出しているので、同発熱体が発生する熱が外部に大量に発散してパイプを介し流体に伝達される熱が減少し、そのため、熱効率が低下するという問題がある。
【０００５】
また、実開昭149398号公報記載のものは、発熱体自体の温度を検出する手段が施されていないため、発熱体が過熱状態になってもこれを検出できず、そのため、発熱体が焼損するおそれがある。
【０００６】
また、特開平5-39949 号、実開平58-104595 号及び実開平2-71199 号公報記載のものは、流体配管を厚肉にしたり、二重管とすることや外周部に溝加工を施す必要があり、ヒータ配管部の重量増加やそれに伴う保守性の低下が懸念される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、内部に流体を流動させる加熱チューブの外周を、蛇行状のパターンを形成した電気抵抗体の両面を内外絶縁シートで被覆して形成した膜状発熱体で囲繞し、更に、同膜状発熱体の外周を合成樹脂製のモールドで被覆したことを特徴とする堅牢かつ軽量の流体ヒータを提供せんとするものである。
【０００８】
更に、次のような特徴を併せ有するものである。
【００１０】
前記膜状発熱体の一部に、同膜状発熱体の温度を検出するための温度検出部を設け、前記モールドに温度検出窓を形成して上記温度検出部を外部に露出させたこと。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１〜図４は本発明に係る流体ヒータＨを示しており、同流体ヒータＨは、加熱チューブＴの外周に巻回した膜状発熱体１と、同膜状発熱体１の外周を囲繞したモールド２とで構成されている。
【００１３】
加熱チューブＴは、ステンレスや銅の高耐蝕性と高熱伝導性とを有する素材で丸パイプ状に形成されており、同加熱チューブＴの外周面に後述する内側突出部14を嵌入させるための凹部３を形成している。
【００１４】
膜状発熱体１は、図４〜図６で示すように、主として、電気抵抗体４と同電気抵抗体４の両面を被覆した内外絶縁シート5,6 とで屈曲自在に構成されている。
【００１５】
電気抵抗体４は、ステンレス箔等の金属箔素材で並列２条の蛇行状のパターン7,7 を形成し、同パターン7,7 の両端部に端子取付部8,8 を形成して電源と接続するための端子9,9 をそれぞれ鳩目10,10 を介して取付けており、上記パターン7,7 を端子取付部8,8 に向かって次第に広幅に形成している。また、一方のパターン７の中央部に、パターンギャップ11を広くした温度検出部12を形成している。
【００１６】
内外絶縁シート5,6 は、それぞれポリイミドフィルム等の耐熱性合成樹脂フィルムを素材としとしており、上記端子取付部8,8 の内面と内絶縁シート５との間に薄いマイカ片13,13 を挟装しており、したがって、膜状発熱体１の内面は上記マイカ片13,13 の内側に当たる位置に内側突出部14が形成される。
【００１７】
そして、加熱チューブＴの外周の凹部３に、膜状発熱体１の内側突出部14をそれぞれ嵌入させながら、膜状発熱体１で加熱チューブＴの外周を囲繞するように巻回している。
【００１８】
また、内絶縁シート５の左右端部を外側方向に延設し、同延設部の内側面に両面接着テープを貼着しておくことで、加熱チューブＴに膜状発熱体１を巻回する際に、膜状発熱体１を加熱チューブＴに仮止めすることができ、上記巻回作業が容易になる。なお、上記延設部と両面テープは次のモールド加工が終ってから剥ぎ取ればよい。
【００１９】
また、加熱チューブＴの外周を巻回した膜状発熱体１の外周を、絶縁シートと同材質のテープで巻回被覆して、次のモールド加工の際に膜状発熱体１のずれを防止したり、搬送や保管の際の膜状発熱体１の損傷を防止することができる。
【００２０】
モールド２は、ポリブチレンフタレートやポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂を素材としており、加熱チューブＴに巻回した膜状発熱体１の外周を高圧の射出成形による鋳込みで被覆している。
【００２１】
また、モールド２の両端部には、端子補強部15,15 を形成しており、この端子補強部15,15 側に温度検出窓16を形成して前記温度検出部12を露出させており、温度検出部12の斜め左右側にそれぞれ温度センサ取付台17,17 を形成し、これらの反対側に流体ヒータＨを固定するための取付部18,18,18を形成している。
【００２２】
そして、上記温度センサ取付台17,17 に前記制御基板に接続した温度センサ19（図１０参照）を取付けて、温度センサ19を前記温度検出部12に接触させ、同温度センサ19が過熱を検出すると通電を停止して、膜状発熱体１の過熱を防止するようにしている。
【００２３】
本発明の流体ヒータＨは上記のように構成されており、電気抵抗体４が、並列２条の蛇行状のパターン7,7 で形成されているので、一方のパターンが断線しても発熱機能が完全には失われず、また、パターン7,7 の幅及び長さで電気抵抗値、すなわち、発熱量を設定することができる。
【００２４】
また、端子取付部8,8 に向かってパターン幅を次第に拡幅し、端子取付部8,8 では他の部分のパターン幅の略３倍以上としているので、端子取付部8,8 近傍のパターン7,7 の強度が増加して、流体ヒータＨ製造中に端子9,9 にかかる外力によるパターン7,7 の破損を防止することができ、更に、電流の集中による電気抵抗体４の局部的過熱を防止することができる。
【００２５】
また、温度検出部12のパターンギャップ11を広くしているので、隣接部分からの熱影響が少なくなり、正確な温度検出を行うことができる。なお、温度検出部12のパターン幅と長さとで温度センサ19とのインピーダンスマッチングをはかることができる。
【００２６】
更に、端子取付部8,8 の内面と内絶縁シート５との間に薄いマイカ片13を挟装して、もし、端子9,9 取付用の鳩目10,10 のかえり等が内絶縁シート５を突き破ったとしても、マイカ片13で絶縁が維持されて端子取付部8,8 と加熱チューブＴ間の短絡事故を防止できるようにしている。
【００２７】
また、膜状発熱体１内面に内側突出部14を形成し、加熱チューブＴの外周面に凹部３を形成して、これらを嵌合させるようにしているので、膜状発熱体１を巻回する際の加熱チューブＴに対する位置決めが正確かつ容易であり、更に、モールド加工の際に膜状発熱体１のずれを防止することができる。
【００２８】
膜状発熱体１の外周をモールド２で被覆しているので、膜状発熱体１で大きな熱（1W／Cm2 以上）を発生させても、この熱が外部に発散するのが防止され、発熱の殆ど全部が高熱伝導性の加熱チューブＴを介して流体に伝達されて、流体ヒータＨの熱効率を高め（98％以上）、耐久性を向上することができる。
【００２９】
すなわち、通常の使用状態（流体温度５０℃）において、モールドが存在しない場合は、ヒータ部表面の温度が120 ℃以上になるのに比べて、本実施例では、ヒータ部表面に相当するモールド表面の温度が最高で80℃以下に保持されており、このような表面温度の大幅な低下からも、熱効率の向上及び耐久性の向上に貢献していることが実証される。
【００３０】
モールド２が、端子補強部15,15 を含めて膜状発熱体１の外周を高圧の射出成形による鋳込みで形成されているので、継目のない一体のモールド２で膜状発熱体１が被覆されることになって、流体ヒータＨの強度が増加し、また、端子9,9 の接続時にかかる外力によって電気抵抗体４の端子取付部8,8 が破損するのを防止できる。
【００３１】
モールド２に温度検出窓16を形成して前記温度検出部12を露出させているので、温度センサ19を直接温度検出部12に接触させることができ、正確な温度検出を行うことができる。
【００３２】
次に、本発明の適用例として、上記流体ヒータＨを具備する浴槽付属機器ユニットＵについて説明する。
【００３３】
浴槽付属機器ユニットＵは、図７〜図９で示すように、一端に引出し用取手20を取付けた細長矩形状の基台21の上面最左側に、吸入孔22を外側に吐出孔23を側方に向けた浴湯循環ポンプＰを設置し、同基台21の最右側に浴湯濾過器Ｆを配置し、これらの中間に電動五方弁V1を設置して、浴湯循環ポンプＰと電動五方弁V1との間に、紫外線殺菌灯S1と、エアジェット用電磁弁V2と、本発明の流体ヒータＨとを設置し、これらの上方に各付属機器に接続した電装部Ｅを設置している。
【００３４】
そして、図１０で示すように、浴湯循環ポンプＰの吸入孔22を浴湯吸入流路R1を介し、浴槽Ｂ内壁面の吸込口41に連通連結し、同浴湯循環ポンプＰの吐出孔23に電動五方弁V1の一方の流入ポートp1を連通連結し、同電動五方弁V1の他方の流入ポートp2を紫外線殺菌灯S1と浴湯濾過器Ｆとを介して一方の流出ポートp3に連通連結し、他方の流出ポートp4を流体ヒータＨと浴湯吐出流路R2とを介し、浴槽Ｂ内壁面の吐出口40とに連通連結し、残る１個の流出ポートp5を浴湯排出流路R3を介して排水管42に連通連結しており、エアジェット用電磁弁V2は、流入側を同ユニットＵの内部に開口させ、流出側をエア流路R4を介し、浴槽Ｂ内壁面の吐出口40に連通連結している。
【００３５】
また、流体ヒータＨの下流側に浴湯温度を検出するためのサーミスタ26、を配設し、浴湯循環ポンプＰの下流側に浴湯の循環量を検出するためのフロースイッチ27を配設している。
【００３６】
電装部Ｅは上記各付属機器を制御するための制御基板を内蔵している。
【００３７】
かかる構成によって、浴湯循環ポンプＰを作動させて吸込口41から浴槽Ｂ中の浴湯を吸入し浴槽付属機器ユニットＵ中を通過した浴湯を吐出口40から浴槽Ｂ中に吐出することができ、この際、電動五方弁V1の切換えにより浴槽付属機器ユニットＵの紫外線殺菌灯S1と浴湯濾過器Ｆとで浴湯を浄化したり、電動五方弁V1の切換えとエアジェット用電磁弁V2の開弁とにより、吐出浴湯に空気を混入させて浴槽Ｂ中にエアジェットを発生させたり、サーミスタ26及びフロースイッチ27等の検出値に基づいて、浴湯の温度低下を流体ヒータＨで補って浴湯を適温に保持することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、内部に流体を流動させる加熱チューブの外周を、蛇行状のパターンを形成した電気抵抗体の両面を内外絶縁シートで被覆して形成した膜状発熱体で囲繞し、更に、同膜状発熱体の外周を合成樹脂製のモールドで被覆されており、上記合成樹脂は断熱性が高いので、膜状発熱体で発生する熱が外部に発散するのが防止され、発熱の殆ど全部が高熱伝導性の加熱チューブを介して流体に伝達されて、流体ヒータの熱効率を高めることができる。
【００４０】
更に、膜状発熱体の一部に、同膜状発熱体の温度を検出するための温度検出部を設け、前記モールドに温度検出窓を形成して上記温度検出部を外部に露出させたことによって、温度センサを直接温度検出部に接触させることができ、正確な温度検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体ヒータの一部切欠側面図。
【図２】同流体ヒータの底面図。
【図３】図２におけるＩーＩ線による断面図。
【図４】同流体ヒータの一部切欠斜視図。
【図５】膜状発熱体の展開図。
【図６】同流体ヒータの要部拡大断面図。
【図７】本発明の流体ヒータを具備する浴槽付属機器ユニットの平面図。
【図８】同浴槽付属機器ユニットの側面図。
【図９】同浴槽付属機器ユニットの正面図
【図１０】上記浴槽付属機器ユニットを装備した浴槽の構成を示す模式説明図。
【符号の説明】
Ｈ  流体ヒータ
Ｔ  加熱チューブ
１  膜状発熱体
２  モールド
４  電気抵抗体
５  内絶縁シート
６  外絶縁シート
９  端子
８  端子取付部
12  温度検出部
16  温度検出窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003657659.tif 000008
【図８】
0003657659.tif 000009
【図９】
0003657659.tif 000010
【図１０】
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