(57)【要約】【課題】シーリング材の劣化による流体の漏れを防止した流体加熱装置を提供する。【解決手段】流体流入口１１、流体流出口１２及びヒーター挿入口１３を有する筒状のシェル１０と、先端に底を有し後端が開口された筒状のヒーター外殻２０と、を準備する。そして、ヒーター外殻２０の後端がヒーター挿入口１３から突出するように、ヒーター外殻２０を前記シェルの内部に挿入する。ヒーター挿入口１３の内周面と、ヒーター外殻２０の外周面とをロウ付け又は溶接により接合する。この接合工程後に、ヒーター外殻２０の後端２１の開口からヒーター線２３を挿入してヒーター線２３を絶縁材料２４で覆うことにより、シーズヒーターを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流入口、流体流出口及びヒーター挿入口を有する筒状のシェルと、先端に底を有し後端が開口された筒状のヒーター外殻と、を準備し、
前記ヒーター外殻の後端が前記ヒーター挿入口から突出するように、前記ヒーター外殻を前記シェルの内部に挿入する工程と、
前記ヒーター挿入口の内周面と、前記ヒーター外殻の外周面とをロウ付け又は溶接により接合する工程と、
前記ヒーター挿入口と前記ヒーター外殻とを接合した後に、前記ヒーター外殻の後端の開口からヒーター線を挿入して該ヒーター線を絶縁材料で覆うことにより、シーズヒーターを形成する工程と、を備えることを特徴とする流体加熱装置の製造方法。
【請求項２】
前記シェルを外側からパンチングすることにより、該シェルの内側に凸部を形成する工程を有し、該凸部と前記ヒーター外殻の先端外周面をロウ付け又は溶接により接合する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体加熱装置の製造方法。
【請求項３】
前記ヒーター挿入口の内周面と、前記ヒーター外殻の外周面とをロウ付け又は溶接により接合する時に、前記ヒーター外殻の外周面に乱流発生用のフィンをロウ付け又は溶接により接合する工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体加熱装置。
【請求項４】
流体流入口、流体流出口及びヒーター挿入口を有する筒状のシェルと、
先端に底を有し後端が開口された筒状のヒーター外殻と、
前記ヒーター外殻内に挿入され、絶縁材料で覆われたヒーター線と、を備え、
前記ヒーター外殻の後端が前記ヒーター挿入口から突出するように前記ヒーター外殻が前記シェルの内部に挿入され、
前記ヒーター挿入口の内周面と、前記ヒーター外殻の外周面とがロウ付け又は溶接により接合されたことを特徴とする流体加熱装置。
【請求項５】
前記シェルの内側に凸部が形成され、該凸部と前記ヒーター外殻の先端外周面がロウ付け又は溶接により接合されたことを特徴とする請求項４に記載の流体加熱装置。
【請求項６】
前記ヒーター外殻の外周面に乱流発生用のフィンがロウ付け又は溶接により接合されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の流体加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体加熱装置に関し、特に、シーズヒーターを用いた流体加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水や不凍液などの流体を加熱するための加熱手段として、シーズヒーターを用いた流体加熱装置が知られている。シーズヒーターは、コンパクト性や利便性から、細長い円筒形状のカートリッジタイプが広く使われている。シーズヒーターの外殻はステンレスで構成され、その内部にヒーター線や絶縁材料などが挿入される。シーズヒーターは完成品として購入され、シェルの中に挿入される。シーズヒーターの挿入口におけるシーズヒーターとシェルとの気密は、Ｏリングやパッキンによるシーリングで保たれている。そして、シーズヒーターと、これを覆うシェルとの間の空間に流体を流すことで、流体が加熱されるようになっている。
【０００３】
この種の流体加熱装置は、例えば、熱・電供給システム（コジェネレーション）で電力が余剰となった場合、現状では逆調流して電気を販売することができないため、水を加熱してお湯として貯留するために使用される。なお、シーズヒーターについては、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４９４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、シーズヒーターとシェルとの気密は、Ｏリングやパッキンによるシーリングで保たれているが、シーズヒーターによりシーリング材が加熱されることにより、その劣化が生じ、シェル内の流体が外部に漏れることが懸念される。
【０００６】
そこで、本発明は、シーリング材の劣化による流体の漏れを防止した流体加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流体加熱装置の製造方法は、流体流入口、流体流出口及びヒーター挿入口を有する筒状のシェルと、先端に底を有し後端が開口された筒状のヒーター外殻と、を準備し、前記ヒーター外殻の後端が前記ヒーター挿入口から突出するように、前記ヒーター外殻を前記シェルの内部に挿入する工程と、前記ヒーター挿入口の内周面と、前記ヒーター外殻の外周面とをロウ付け又は溶接により接合する工程と、前記ヒーター挿入口と前記ヒーター外殻とを接合した後に、前記ヒーター外殻の後端の開口からヒーター線を挿入して該ヒーター線を絶縁材料で覆うことにより、シーズヒーターを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の流体加熱装置は、流体流入口、流体流出口及びヒーター挿入口を有する筒状のシェルと、先端に底を有し後端が開口された筒状のヒーター外殻と、前記ヒーター外殻内に挿入され、絶縁材料で覆われたヒーター線と、を備え、前記ヒーター外殻の後端が前記ヒーター挿入口から突出するように前記ヒーター外殻が前記シェルの内部に挿入され、前記ヒーター挿入口の内周面と、前記ヒーター外殻の外周面とがロウ付け又は溶接により接合されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ヒーター外殻をシェルに挿入して気密保持のためのロウ付け又は溶接をした後に、ヒーター外殻にヒーター線等を挿入してシーズヒーターを形成しているので、シーリング材の劣化による流体の漏れを防止することができる。また、Ｏリング等のシーリング材を用いないので、流体加熱装置の構造が簡略化され、コストダウンを図れるという利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態における流体加熱装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２】図１（ｄ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における流体加熱装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施形態における流体加熱装置の製造方法を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における流体加熱装置の製造方法を説明する断面図である。図２は、図１（ｄ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、流体流入口１１、流体流出口１２及びヒーター挿入口１３を有するシェル１０を準備する。シェルは筒状体をなし、本実施形態では円筒形状をなしている。流体流入口１１はシェル１０の後端上面に形成されている。ヒーター挿入口１３はシェル１０の後端を筒状に絞り加工して形成している。流体流出口１２はシェル１０の先端を筒状に絞り加工して形成している。
【００１３】
また、シェル１０の流体流出口１２側の先端下部を外側からパンチングすることにより、シェル１０の流体流出口１２付近の内側に凸部１４を形成する。凸部１４は、後述するように、ヒーター外殻２０の先端外周面を接合する台座となるものである。
【００１４】
次に、図１（ｂ）に示すように、ヒーター外殻２０をヒーター挿入口１３からシェル１０の内部に挿入する。ヒーター外殻２０は先端に底を有し後端が開口された筒状体をなし、本実施形態では細長い円筒形状をなしている。ヒーター外殻２０は、その後端２１がヒーター挿入口１３から外部に突出するように挿入される。また、ヒーター外殻２０の先端２２は凸部１４上に載置されることで、ヒーター外殻２０をシェル１０内に安定に保持することができる。
【００１５】
次に、図１（ｃ）に示すように、気密保持のためにヒーター挿入口１３の内周面と、ヒーター外殻２０の外周面とをロウ付け又はＴＩＧ溶接により接合する。このとき、ロウ付けを可能にするために、ヒーター外殻２０とシェル１０は同種金属、例えば、銅や、ステンレスで構成されることが好ましい。ヒーター外殻２０とシェル１０をステンレスで構成する場合、ニッケルをベースとし、これにシリカを添加したペースト状のロウ材が用いられる。このロウ材をヒーター挿入口１３付近に塗布し、ヒーター挿入口１３の内周面とヒーター外殻２０の外周面の間に浸透させ、その後、電気炉内で加熱してロウ材を溶融させ、ロウ付けを行う。
【００１６】
また、シェル１０の流体流入口１１に、流入口１５Ｂを有した流入管体１５Ａをロウ付け又はＴＩＧ溶接により取り付ける。流入管体１５Ａの流入口１５Ｂは、シェル１０の流体流入口１１を介して、シェル１０の内部空間に連通している。シェル１０の流体流出口１２にも、流出口１６Ｂを有した流出管体１６Ｂをロウ付け又はＴＩＧ溶接により取り付ける。流出管体１６Ａの流出口１６Ｂも、シェル１０の流体流出口１２を介して、シェル１０の内部空間に連通している。ヒーター外殻２０の先端外周面は、凸部１４に固定させるために、ロウ付け又はＴＩＧ溶接により、凸部１４に接合することができる。
【００１７】
次に、図１（ｄ）に示すように、ヒーター外殻２０の後端２１の開口からヒーター線２３を挿入してヒーター線２３を絶縁材料２４で覆うことにより、シーズヒーターを形成する。ヒーター線２３はニクロム線等の通電により発熱する電線であって、ヒーター外殻２０の底付近で折り返されているため、ヒーター外殻２０の後端２１からは２本のヒーター線２３が取り出される。
【００１８】
ヒーター外殻２０とシェル１０をロウ付け又は溶接した後に、ヒーター線２３、絶縁材料２４をヒーター外殻２０内に挿入する理由は、ロウ付け又は溶接時にシーズヒーターがすでに形成されていると、ロウ付け又は溶接時の熱により、ヒーター線２３等が劣化し、あるいは損傷するおそれがあるからである。
【００１９】
そして、本実施形態の流体加熱装置の使用時には、ヒーター線２３を通電し、発熱させた状態で、流入管体１６Ａの流入口１６Ｂから流体をシェル１０内に流入する。シェル１０内に流入された流体は、ヒーター外殻２０とシェル１０の間の空間をシェル１０の長手方向に沿って加熱されながら流れ、流出管体１６Ａの流出口１６Ｂから流出する。
【００２０】
このように、本実施形態によれば、ヒーター外殻２０だけを先行してシェル１０にロウ付け又はＴＩＧ溶接により接合し、一体成型することで、Ｏリング等のシーリング材の劣化による流体の漏れを防止することができると共に、Ｏリング等のシーリング材を用いないので、流体加熱装置の構造が簡略化され、コストダウンを図れるという利点も有している。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施形態における流体加熱装置の製造方法を図３に基づいて説明する。本実施形態は、第１の実施形態と比較すると、ヒーター外殻２０の外周面に乱流発生用のフィン２５がロウ付け又はＴＩＧ溶接により接合されている点が異なっている。このフィン２５はヒーター外殻２０とシェル１０の間を流れる流体に乱流を発生せしめ、シーズヒーターから流体への伝熱を促進する機能を持っている。フィン２５の形態はらせん状、突起状のものなどを選ぶことができる。
【００２２】
フィン２５をロウ付けする場合、ヒーター外殻２０の外周面にフィン２５を仮留めし、ペースト状のロウ材を塗布したものを、絞り加工されているヒーター挿入口１３からではなく、先端絞り加工前のシェル１０の先端から挿入する。第１の実施形態と同様に、ヒーター外殻２０の後端２１はヒーター挿入口１３から外部に突出させる。フィン２５を溶接する場合は、フィン２５が溶接されたヒーター外殻２０をシェル１０の先端から挿入する。その後、シェル１０の先端を絞り加工する。その後は、第１の実施形態と同様で、ヒーター挿入口１３付近へのロウ材塗布、ロウ付け、ヒーター線２３、絶縁材料２４の挿入へと続く。
【００２３】
本実施形態によれば、ロウ付け又は溶接による一体成型であるため、フィン２５を容易に形成することができ、第１の実施形態の効果に加えて、高効率な熱伝達効果を付加することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  シェル
１１  流体流入口
１２  流体流出口
１３  ヒーター挿入口
１４  凸部
１５Ａ  流入管体
１５Ｂ  流入口
１６Ａ  流出管体
１６Ｂ  流出口
２０  ヒーター外殻
２１  後端
２２  先端
２３  ヒーター線
２４  絶縁材料
２５  フィン
【図１】
2015021669.tif 000003
【図２】
2015021669.tif 000004
【図３】
2015021669.tif 000005