(57)【要約】【課題】伝熱抵抗を増大させて伝熱を阻止し、流体が接する面の異常温度上昇を防止する流体加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】被加熱流体を臨む流体接触部７と、流体接触部７に併設した加熱手段９と、流体接触部７と加熱手段９を熱的に接続する伝熱手段８を有し、伝熱手段８は所定温度以上で伝熱抵抗を増大させる過熱防止手段１５を備え、過熱発生時は加熱手段から流体接触部への伝熱抵抗を増大させて伝熱を阻止し、流体が接する面の異常温度上昇の防止ができ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱流体が臨む流体接触部と、前記流体接触部に併設した加熱手段と、前記流体接触部と前記加熱手段を熱的に接続する伝熱手段とを有し、前記伝熱手段は所定温度以上で伝熱抵抗を増大させる過熱防止手段を備えた流体加熱装置。
【請求項２】
過熱防止手段は、加熱手段と流体流路とを熱接触させる押付手段と、加熱手段と流体接触部との熱接触を引き離す分離手段を設けた請求項１記載の流体加熱装置。
【請求項３】
過熱防止手段は、押付手段および分離手段に形状記憶部材を配置して形成した請求項２記載の流体加熱装置。
【請求項４】
過熱防止手段は伝熱手段に低融点材料を配置して形成した請求項１記載の流体加熱装置。
【請求項５】
伝熱手段は流体接触部と加熱手段の間に当接して配置した形状記憶部材とし、所定温度以上では流体接触部と加熱手段の間の当接が解除されるように形成した請求項１記載の流体加熱装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の流体加熱装置により加熱された流体を貯える貯湯槽を備えた温水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を所定温度に加熱する流体加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の流体加熱装置は、流体加熱容器内の発熱体に感熱板を接触させ、発熱体の温度を感熱板を介して温度検知手段が検知することにより、流体の加熱制御や、空焚き時などの異常温度上昇対策を行う構成としている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３２２７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、温度検知手段が発熱体の異常過熱を検知してその加熱動作を停止させても、高加熱能力を持たせた発熱体では熱容量が大きくなり、余熱によるオーバーシュートも大となって、流体温度が沸点以上になる課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、流体接触部と加熱手段を熱的に接続する伝熱手段は所定温度以上で伝熱抵抗を増大させる過熱防止手段を設けた構成とすることで、過熱発生時は過熱手段から流体接触部への伝熱抵抗を増大させて伝熱を阻止し、流体が接する面の異常温度上昇を防止する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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体加熱装置は、被加熱流体が臨む流体接触部と、前記流体接触部に併設した加熱手段と、前記流体接触部と前記加熱手段を熱的に接続する伝熱手段とを有し、前記伝熱手段は所定温度以上で伝熱抵抗を増大させる過熱防止手段を備えたものである。
【０００６】
これによって、過熱発生時は加熱手段から流体接触部への伝熱抵抗を増大させて伝熱を阻止し、流体が接する面の異常温度上昇の防止がなされる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の流体加熱装置は、過熱発生時は過熱手段から流体接触部への伝熱抵抗を増大させて伝熱を阻止して流体が接する面の異常温度上昇を防止でき、信頼性を向上できるとともに、加熱手段の熱容量に関わらず加熱能力を大型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、被加熱流体が臨む流体接触部と、前記流体接触部に併設した加熱手段と、前記流体接触部と前記加熱手段を熱的に接続する伝熱手段を有し、前記伝熱手段は所定温度以上で伝熱抵抗を増大させる過熱防止手段を備えたことにより、過熱発生時は過熱手段から流体接触部への伝熱抵抗を増大させて伝熱を阻止して流体が接する面の異常温度上昇を防止でき、信頼性を向上できる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の過熱防止手段を過熱防止手段は加熱手段と流体接触部とを熱接触させる押付手段と、加熱手段と流体接触部との熱接触を引き離す分離手段を設けたことにより、熱抵抗の少ない確実な熱伝道動作および熱抵抗の大きな確実な熱遮断動作の両立ができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第２の発明の過熱防止手段を過熱防止手段は押付手段および分離
手段に形状記憶部材を配置して形成したことにより、構成を簡略化して低コスト化できる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１の発明の過熱防止手段を過熱防止手段は伝熱手段に低融点材料を配置して形成したことにより、過熱発生時の安全な熱遮断と再使用防止による信頼性を向上できる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１の発明の伝熱手段を伝熱手段は流体接触部と加熱手段の間に当接して配置した形状記憶部材とし、所定温度以上では流体接触部と加熱手段の間の当接が解除されるように形成したことにより、構成を小型でコンパクト化できる。
【００１３】
第６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の流体加熱装置により加熱された流体を貯える貯湯槽を備えたことにより、過熱防止の信頼性が向上でき、流体加熱装置の高加熱能力化の促進ができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１において、内部に流体が貫流する流体流路６を有する流体接触部７と、この流体接触部７に対して伝熱手段８を介して伝熱可能に配置した加熱手段９を備えている。
【００１６】
この加熱手段９はシーズヒータなどの電気ヒータで形成した発熱体１０を内蔵し、加熱側保持体１１にビスなどで固定されている。
【００１７】
また、流体接触部７を備える流体流路６は被加熱側保持体１２にビスなどで固定されている。被加熱側保持体１２には加熱側保持体１１を支持軸１３により回動可能に支持する支持部１４を形成している。
【００１８】
過熱防止手段１５は、加熱手段９と流体接触部７とを熱接触させる押付手段１６と、加熱手段９と流体接触部７との熱接触を引き離して断つ分離手段１７を備えている。
【００１９】
この押付手段１６は、一端を加熱側保持体１１に連結し、他端は吸着体１８に当接可能に配置した押付体１９と、電磁力で吸着体１８に押付体１９を吸着させる吸着コイル２０と、検知した温度によって吸着コイル２０への通電をＯＮ／ＯＦＦさせる開閉手段２１で形成している。
【００２０】
この開閉手段２１は流体接触部７の壁温が検出できるように流体流路６に取付け、壁温が流体の沸点を超えないように所定温度で電気接点が機械的にオンオフする温度スイッチであるサーモスタットにより構成している。
【００２１】
また、分離手段１７は加熱側保持体１１と被加熱側保持体１２間に配置したバネ２２で形成し、ここでは過熱防止手段１５に対して支持部１４の外側に配置しているのでバネ２２は引張りバネとしている。
【００２２】
以上のように構成された流体加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２３】
まず、吸着コイル２０に通電して電磁力で押付体１９を吸着体１８に吸着させると、押付手段１６が分離手段１７のバネ２２のバネ力に打ち勝ち加熱手段９と流体接触部７とは伝熱手段８を介して伝熱可能となり、加熱手段９の発熱体１０で発生した熱が流体接触部
７に伝わり、流体接触部７に接する流体流路６内の流体を加熱昇温させる。
【００２４】
もし、このとき流体流路６内に臨ませ流体の流れあるいは流量などに異常が発生して、流体の供給が停止したりあるいは加熱開始の当初から流体が供給されない時などでは、開閉手段２１が流体接触部７の壁温の異常上昇を検知して接点が開成して押付手段１６を構成する吸着コイル２０への通電を停止させる。
【００２５】
通電停止により吸着コイル２０の電磁力が無くなり、分離手段１７を形成するバネ２２の引張り力により押付体１９が吸着体１８から離れ、過熱防止手段１５が作動した状態となる。
【００２６】
なお、加熱手段９への熱供給遮断は、伝熱手段８での伝熱を止めてから必要に応じて実施すればよく、加熱手段９の熱容量に起因する温度のオーバーシュートでの流体接触部７の異常過熱は加熱手段９への熱供給遮断によらず防止できる。
【００２７】
図２は過熱防止手段１５が作動した状態を示し、ここでは伝熱手段８を介した加熱手段９と流体接触部７との接触が絶たれ、伝熱抵抗が大幅に増大して流体接触部７への熱供給が停止される。
【００２８】
このため、流体が接する面の異常温度上昇を防止でき、信頼性を向上できる。
【００２９】
さらに、加熱手段９と流体接触部７との伝熱が阻止されるので、加熱手段９での熱容量に基くオーバーシュートなどの温度上昇に関わらず流体接触部７の過昇温防止の信頼性を向上できるので、加熱手段９の熱容量に関わらず加熱能力を大型化できる。
【００３０】
また、加熱手段９と流体接触部７とを熱接触させる押付手段１６および熱接触を引き離す分離手段１７を設けることで、熱抵抗の少ない確実な熱伝道動作および熱抵抗の大きな確実な熱遮断動作の両立ができる。
【００３１】
図３は過熱防止手段１５部の他の構成を示すもので、一端を加熱側保持体１１側に接続し、他端を被加熱側保持体１２に接続し、一部が流体接触部７近傍の流体流路６に接触する接触部２３を設けるともに、形状記憶金属などの形状記憶部材で形成したものである。
【００３２】
この過熱防止手段１５は押付手段１６および分離手段１７の両方の動作を受け持っている。
【００３３】
このように構成された流体加熱装置において、接触部２３の温度が所定の値より低い場合は形状記憶部材で形成された過熱防止手段１５は加熱側保持体１１と被加熱側保持体１２間の長さが縮小した状態となり、図３のように加熱手段９と流体接触部７とは伝熱手段８を介して伝熱可能となる。
【００３４】
次に、もし接触部２３の温度が所定の値より高くなると、過熱防止手段１５は加熱側保持体１１と被加熱側保持体１２間の長さが大きくなって延伸した状態となり、加熱手段９と流体接触部７との伝熱関係は解除され、流体接触部７の過昇温を防止できる。
【００３５】
このように、押付手段１６と分離手段１７が同一の部材で共用できると共に、接触部２３を設けることにより温度を検出する温度検知部を新たに設ける必要が無くなり、構成を簡略化して低コスト化できる。
【００３６】
図４は過熱防止手段１５部のさらに他の構成を示すもので、過熱防止手段１５は流体接
触部７と加熱手段９の間に設けた伝熱手段８を溶融温度が低い低融点金属などの低融点材料で形成している。
【００３７】
過熱防止手段１５の温度が融点より低い場合は流体接触部７と加熱手段９の間に固体として存在して、加熱手段９から流体接触部７への伝熱作用を果たす。
【００３８】
しかし、過熱防止手段１５の温度が融点より高くなると、低融点材料が溶けて流動して流体接触部７と加熱手段９との熱接続を絶って（図示せず）流体接触部７の過昇温を阻止する。溶融温度という物性値により安定した過熱防止作用を実現できとともに、さらに一旦溶解すると伝熱手段８としての作用を果たさなくなり過熱の再発が確実に防止できる。このように、過熱発生時の安全な熱遮断と再使用防止による信頼性を向上できる。
【００３９】
図５は伝熱手段８部のさらに他の構成を示すもので、流体接触部７と加熱手段９の間に設けた伝熱手段８は、形状記憶金属などの形状記憶部材で形成した伝熱外套２４と、この伝熱外套２４による伝熱を補強するために設けた伝熱内套２５から構成している。
【００４０】
流体接触部７の温度が所定値より低い場合は、伝熱外套２４は流体接触部７と加熱手段９のいずれにも接触するように形成するとともに、伝熱内套２５は伝熱外套２４内に接触するように形成して形状記憶部材で形成した伝熱手段８の加熱手段９から流体接触部７への伝熱性能を高めている。
【００４１】
流体接触部７の温度が所定温度以上となり過熱状態を呈すると、伝熱内套２５は図５の横方向に伸びるとともに流体接触部７と加熱手段９の間の方向の長さ（図５上下方向）が小さくなるとともに、伝熱外套２４も流体接触部７と加熱手段９の間の方向の長さ（図５上下方向）が小さくなる。
【００４２】
このため、形状記憶部材で形成した伝熱手段８は、流体接触部７と加熱手段９の間の当接が解除（図示せず）され、伝熱手段８としての伝熱作用を果たせなくなる。なお、形状記憶部材で形成した伝熱手段８は流体接触部７と加熱手段９のいずれか一方への当接が解除されるか、流体接触部７と加熱手段９の両方への当接が解除される。
【００４３】
また、流体接触部７の温度が低下して所定値より低くなると、形状記憶部材で形成した伝熱手段８は再び伝熱手段８としての伝熱作用を果たすことができるようになる。
【００４４】
このように、再使用性が確保でき実用性を向上できるだけでなく、伝熱手段に過熱防止機能を付加できるとともに過熱検知機能も持たせることにより、構成を小型でコンパクト化できる。
【００４５】
なお、伝熱手段８は、流体流路６内に臨ませ流体に接触する流体接触部７あるいは加熱手段９とは別構成の場合を示したが、流体接触部７側あるいは加熱手段９側に一体に設けても良いのは云うまでもなく、流体接触部７は流体が貫流する流体流路６で説明したが流体を満たして貯める流体容器であっても良いのは云うまでもない。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、被加熱流体を臨む流体接触部と、前記流体接触部に併設した加熱手段と、前記流体接触部と前記加熱手段を熱的に接続する伝熱手段を有し、前記伝熱手段は所定温度以上で伝熱抵抗を増大させる過熱防止手段を備えたことにより、過熱発生時は過熱手段から流体接触部への伝熱抵抗を増大させて伝熱を阻止して流体が接する面の異常温度上昇を防止でき、信頼性を向上できる。
【００４７】
また、本実施の形態の過熱防止手段を過熱防止手段は加熱手段と流体接触部とを熱接触
させる押付手段と、加熱手段と流体接触部との熱接触を引き離す分離手段を設けたことにより、熱抵抗の少ない確実な熱伝道動作および熱抵抗の大きな確実な熱遮断動作の両立ができる。
【００４８】
また、本実施の形態の過熱防止手段を過熱防止手段は押付手段および分離手段に形状記憶部材を配置して形成したことにより、構成を簡略化して低コスト化できる。
【００４９】
また、本実施の形態の過熱防止手段を過熱防止手段は伝熱手段に低融点材料を配置して形成したことにより、過熱発生時の安全な熱遮断と再使用防止による信頼性を向上できる。
【００５０】
また、本実施の形態の伝熱手段を伝熱手段は流体接触部と加熱手段の間に当接して配置した形状記憶部材とし、所定温度以上では流体接触部と加熱手段の間の当接が解除されるように形成したことにより、構成を小型でコンパクト化できる。
【００５１】
（実施の形態２）
図６は流体加熱装置を用いた温水装置を示し、図１〜図５の実施の形態１と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は実施の形態１のものを援用した。
【００５２】
流体接触部７には温水を貯める貯湯槽２６と利用側循環路２７を介して環状に接続し、加熱手段９には熱源装置２８と熱媒往管２９および熱媒復管３０を備えた熱媒循環路３１を介して環状に接続している。
【００５３】
利用側循環路２７には循環ポンプ３２を設けて貯湯槽２６内の流体を流体接触部７に循環させる。貯湯槽２６には給水管３３および出湯栓３４を備えた出湯管３５を設けている。
【００５４】
図示した構成では貯湯槽２６を２台設けた場合を示しているが、さらに多数とした複数設け、それぞれの貯湯槽２６に接続される流体接触部７および加熱手段９を備えた流体加熱装置３６には利用側循環路２７および熱媒循環路３１を設けている。
【００５５】
また、ここでは流体接触部７と加熱手段９とを熱接続する伝熱手段８として形状記憶部材で形成した伝熱外套２４とした場合を示している。
【００５６】
以上のように構成された温水装置において、以下その動作、作用を説明する。
【００５７】
給水管３２、３２から給水されて貯湯槽２６、２６を満たした水は循環ポンプ３２、３２の運転により利用側循環路２７、２７を循環し、流体接触部７、７において熱源装置２８の運転により加熱手段９、９を流動する高温の熱媒からの熱を伝熱手段８、８を介して流体接触部７、７を流れる給水を加熱昇温させる。
【００５８】
もし、循環ポンプ３２の不具合などにより流体接触部７を流れる水量が低減あるいは停止した場合、加熱手段９および流体接触部７の温度が高くなって所定温度以上になると、形状記憶部材で形成した伝熱外套２４が変形して加熱手段９および流体接触部７との間の当接が解除され、流体接触部７の異常過熱が防止される。
【００５９】
また、この過熱検知が単独あるいは複数の流体加熱装置で起こっても、過熱を生じた流体加熱装置では伝熱だけ遮断されるので、熱媒の流量には影響せず熱媒は供給され続けるため熱源２８側への流量変動は引き起こさないのでシステム全体は安定した運転が継続できる。
【００６０】
このように加熱手段９からの熱が流体接触部７に伝わらないようにするので、過熱防止の信頼性が向上でき、また、大能力化に伴い加熱手段９の熱容量が増大しても過熱防止作用には影響しないので流体加熱装置の高加熱能力化の促進ができる。
【００６１】
なお、ここでは貯湯槽２６内の流体を流体接触部７に循環させる場合を示したが、利用側循環路２７を設けずに流体接触部７を貯湯槽２６に直接臨ませる構成とできる。この場合でも、貯湯槽２６が密閉型で圧力が高い条件においても過熱発生時に流体接触部７の壁温を流体の沸点を超えないよう確実な伝熱遮断ができるので、ボイラ規制や圧力容器の規制に対応することが容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる流体加熱装置は、過熱発生時は過熱手段から流体接触部への伝熱抵抗を増大させて伝熱を阻止し、流体が接する面の異常温度上昇が防止し、信頼性の向上と加熱能力の大型化ができるので、温水装置などの熱交換器などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１における流体加熱装置の断面図
【図２】図１における過熱防止手段が過熱検知して作動した時の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における過熱防止手段の他の構成の断面図
【図４】本発明の実施の形態１における過熱防止手段の他の構成の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における伝熱手段の他の構成の断面図
【図６】本発明の実施の形態２における温水装置の断面図
【符号の説明】
【００６４】
７  流体接触部
８  伝熱手段
９  加熱手段
１０  発熱体
１５  過熱防止手段
１６  押付手段
１７  分離手段
２６  貯湯槽
３６  流体加熱装置
【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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