(57)【要約】【課題】小型高性能、簡単構造、低コスト、低消費電力の電気瞬間湯沸器およびその製造方法ならびに温水または蒸気の製造法を提供することを目的とする。【解決手段】給水路５２及び出湯路５８とこれらに連通する中央加熱室６２を有する絶縁ハウジング１８の端部に対向電極２０、２２を支持する電極ホルダー２４を装着し、電極ホルダ２４の端部に形成した仕切り部６８を中央加熱室６２内に挿入して加熱流路７０，７２を形成する。該加熱流路内に対向電極の先端部を挿入して、加熱流路内に球状電極体９０と球状絶縁体９２からなる分流回路手段９３を充填して、微小分流回路室９４を形成し、流水に電流を分流させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に開口する第１、第２開口部を有する中央加熱室を備える絶縁ハウジングと、前記第１開口部に固定支持された電極ホルダであって、該電極ホルダが前記中央加熱室内に延びていてそれぞれ給水路および出湯路に連通して複数の加熱流路を形成する仕切り部と該複数の加熱流路の端部に延びた先端部を有する対向電極を備えた電極ホルダと、前記第２開口部から前記複数の加熱流路に充填されて前記対向電極の端部に物理的に接触している分流回路手段と、前記第２開口部を密封するキャップ部材とを備え、前記分流回路手段が１：１．５〜１．５：１の混合比の複数の球状電極体および球状絶縁体と、該球状電極体と該球状絶縁体との間に形成された多数の微小分流回路室と備え、該微小分流回路室に流水を通過させて隣接した球状電極体の間で前記流水に電流を分流させながら前記複数の加熱流路を移動させることを特徴とする電気瞬間湯沸器。
【請求項２】
請求項１において、さらに、前記対向電極の端部近辺に配置されて前記分流回路手段を前記加熱流路内の所定位置に保持するストッパ手段を備える電気瞬間湯沸器。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記仕切り部が前記中央加熱室に延びて第１〜第３加熱流路を形成する第１〜第３の仕切り壁を備え、前記第１〜第３加熱流路に前記分流回路手段をそれぞれ充填して、該第１〜第３加熱流路内に多数の微小分流回路室を形成し、前記対向電極が前記第１〜第３加熱流路にそれぞれ延びて前記分流回路手段と物理的に接触する３相交流電極を備える電気瞬間湯沸器。
【請求項４】
給水路および出湯路に連通していて外部に開口する第１、第２開口部を有する中央加熱室を備える絶縁ハウジングを準備する工程と、前記第１開口部から前記中央加熱室に仕切り部材を挿入して複数の加熱流路を形成するとともに該複数の加熱流路の上部に電極をそれぞれ挿入する工程と、前記第２開口部から前記複数の加熱流路に１：１．５〜１．５：１の混合比で複数の球状電極体と球状絶縁体からなる分流回路手段を充填して隣接した球状電極体と球状絶縁体との間に多数の微小分流回路室を形成する工程と、前記第２開口部を密封する工程とを備え、前記多数の微小分流回路室に流水を通過させて隣接した球状電極体の間で前記流水に電流を分流させながら前記複数の加熱流路内を所定流量で連続的に移動させることを特徴とする電気瞬間湯沸器の製造方法。
【請求項５】
給水路および出湯路に連通する中央加熱室を備える絶縁ハウジングを準備する工程と、前記中央加熱室に仕切り部材を挿入して複数の加熱流路を形成するとともに該複数の加熱流路に対向電極の端部をそれぞれ挿入する工程と、前記複数の加熱流路に１：１．５〜１．５：１の混合比の複数の球状電極体と球状絶縁体からなる分流回路手段を充填して前記対向電極に接続し、隣接した球状電極体と球状絶縁体との間に多数の微小分流回路室を形成する工程と、前記多数の微小分流回路室に流水を通過させて隣接した球状電極体の間で前記流水に電流を分流させながら前記複数の加熱流路内を所定流量で連続的に移動させる工程とからなる温水または蒸気の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は瞬間湯沸器、電気オイラーおよび電気蒸発器に関し、とくに、電気瞬間湯沸器、電気オイラーおよび電気蒸発器ならびにこれらの製造方法および温水または蒸気の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】米国特許第４，２９２，４９８号、米国特許第５，３６３，４７１号および米国特許第５，４０，６６８号には対向電極をボイラー内の被加熱水に浸漬して、対向電極間で電流を流すことにより水を加熱するようにした電気ボイラーが提案されている。
【０００３】米国特許第４，４１８，２６９号、米国特許第４，４３０，５５５号、米国特許第４，８４１，１２２号、米国特許第４，９３５，６０１号および米国特許第５，３５９，６９２号には３相交流電極をボイラーの被加熱水に浸漬して、交流電極間で電流を流すことにより水を加熱するようにした電気ボイラーや電気蒸発器が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の電気ボイラーおよび電気蒸発器では対向電極または３相交流電極を一定の間隔で被加熱水に浸漬して水中に通電することで、被加熱水の温度を上昇させ、あるいは、蒸気を発生させるように構成されている。これら構造では、第１に被加熱水を貯めるための大容量の貯水タンクを準備しなければなら内。また、被加熱水と接触する電極の表面積が少ないため、被加熱水に流れる電流が小さく、加熱効率が極めて小さい。したがって、ボイラーの構造が大型化して、製造コストが上昇するだけでなく、電力消費が極めて大きい。しかも、必要時に大量の温水または蒸気を連続的に発生することはできない。また、電極と接触する水位によって電気抵抗が著しく異なるため、水位をセンサで検知して電圧を制御する必要があるため、制御回路が複雑となり、さらなるコストアップの大きな要因となる。
【０００５】本発明は、温水または蒸気を高効率で連続的に供給することが可能な小型高性能でコンパクトな構造を備え、低製造コストの電気瞬間湯沸器、電気ボイラーおよびその製造方法ならびに温水または蒸気の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
本発明の装置によれば、電気瞬間湯沸器が、外部に開口する第１、第２開口部を有する中央加熱室を備える絶縁ハウジングと、前記第１開口部に固定支持された電極ホルダであって、該電極ホルダが前記中央加熱室内に延びていてそれぞれ給水路および出湯路に連通して複数の加熱流路を形成する仕切り部と該複数の加熱流路の端部に延びた先端部を有する対向電極を備えた電極ホルダと、前記第２開口部から前記複数の加熱流路に充填されて前記対向電極の端部に物理的に接触している分流回路手段と、前記第２開口部を密封するキャップ部材とを備え、前記分流回路手段が１：１．５〜１．５：１の混合比の複数の球状電極体および球状絶縁体と、該球状電極体と該球状絶縁体との間に形成された多数の微小分流回路室と備え、該微小分流回路室に流水を通過させて隣接した球状電極体の間で前記流水に電流を分流させながら前記複数の加熱流路を移動させることを特徴とする。
【０００７】本発明の方法によれば、電気瞬間湯沸器の製造方法が、給水路および出湯路に連通していて外部に開口する第１、第２開口部を有する中央加熱室を備える絶縁ハウジングを準備する工程と、前記第１開口部から前記中央加熱室に仕切り部材を挿入して複数の加熱流路を形成するとともに該複数の加熱流路の上部に電極をそれぞれ挿入する工程と、前記第２開口部から前記複数の加熱流路に１：１．５〜１．５：１の混合比で複数の球状電極体と球状絶縁体からなる分流回路手段を充填して隣接した球状電極体と球状絶縁体との間に多数の微小分流回路室を形成する工程と、前記第２開口部を密封する工程とを備え、前記多数の微小分流回路室に流水を通過させて隣接した球状電極体の間で前記流水に電流を分流させながら前記複数の加熱流路内を所定流量で連続的に移動させることを特徴とする。
【０００８】本発明の他の方法によれば、温水または蒸気の製造方法が、給水路および出湯路に連通する中央加熱室を備える絶縁ハウジングを準備する工程と、前記中央加熱室に仕切り部材を挿入して複数の加熱流路を形成するとともに該複数の加熱流路に対向電極の端部をそれぞれ挿入する工程と、前記複数の加熱流路に１：１．５〜１．５：１の混合比の複数の球状電極体と球状絶縁体からなる分流回路手段を充填して前記対向電極に接続し、隣接した球状電極体と球状絶縁体との間に多数の微小分流回路室を形成する工程と、前記多数の微小分流回路室に流水を通過させて隣接した球状電極体の間で前記流水に電流を分流させながら前記複数の加熱流路内を所定流量で連続的に移動させる工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の電気瞬間湯沸器によれば、絶縁ハウジングの中央加熱室の第１開口部に仕切り部を備えた電極ホルダーを装着して複数の加熱流路を形成し、該加熱流路の一方の端部に対向電極を配置するとともに該対向電極に物理的に接触するように球状電極体と球状絶縁体を１：１．５〜１．５：１の範囲の混合比で混合した混合物からなる分流回路手段を充填して、隣接した球状電極対と球状絶縁体との間に形成された多数の微小分流回路室に流水を通過させ、隣接した球状電極体と該流水との間で電流を分流させながら複数の加熱流路の微小分流回路室を連続的に移動させたため極めて効率的に流水を直接加熱することが可能となる。しかも、従来構造のように、貯水タンクを準備する必要がなく、電気瞬間湯沸器の小型高性能化及び低コスト化ならびに省電力化が実現可能となる。
【００１０】本発明の方法によれば、給水路および出湯路に連通していて外部に開口する第１、第２開口部を有する中央加熱室を備える絶縁ハウジングを準備し、前記第１開口部から前記中央加熱室に仕切り部材を挿入して複数の加熱流路を形成するとともに該複数の加熱流路の上部に対向電極をそれぞれ挿入し、前記第２開口部から前記複数の加熱流路に複数の球状電極体と球状絶縁体の混合物を１：１．５〜１．５：１の混合比で充填して分流回路手段を構成し、隣接した球状電極体と球状絶縁体との間に多数の微小分流回路室を形成し、前記第２開口部を密封し、前記多数の微小分流回路室に流水を通過させて隣接した球状電極体との間で前記流水に電流を分流させながら前記複数の加熱流路を連続的に移動させる構造としたため、極めて簡単に低コストで電気瞬間湯沸器を大量生産可能とする。
【００１１】本発明の方法によれば、温水または蒸気の製造方法において、給水路および出湯路に連通する中央加熱室を備える絶縁ケーシングを準備して、該中央加熱室に仕切り部材を挿入して複数の加熱流路を形成するとともに該複数の加熱流路に対向電極の端部をそれぞれ挿入し、複数の加熱流路に１：１．５〜１．５：１の混合比の複数の球状電極体と球状絶縁体からなる分流回路手段を充填して隣接した球状電極対と球状絶縁体との間に多数の微小分流回路室を形成するとともに該分流回路手段を対向電極と物理的に接触させて、同時に多数の微小分流回路室に流水を通過させて隣接した球状電極体との間で該流水に電流を分流させることで、効率的に温水または蒸気を瞬時に連続的に製造することが可能となる。したがって、極めて少ない運転コストで連続的に温水または蒸気の生成が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施例の電気瞬間湯沸器につき、図１〜図３を参照しながら説明する。電気瞬間湯沸器１０は、もちろん、電気ボイラーまたは電気蒸発器を構成するものであるが、ここでは、代表的にこれらを総称して電気瞬間湯沸器として説明する。電気瞬間湯沸器１０はレッグ部材１４を介してネジ１６により金属またはプラスチックからなる取り付け台１２に固定された絶縁ハウジング１８を備える。絶縁ハウジング１８は右側端部にて電極２０，２２を支持する電極ホルダー２４を備え、さらに、左側端部に接続された給水口２６および出湯口２８とを備える。絶縁ハウジング１８はさらに温度センサ３０を備える。取り付け台１２はフランジ１２ａ、１２ｂを備え、給水口２６および出湯口２８は左側フランジ１２ａを貫通して支持される。図３より明らかなように、給水口２６はフランジ１２ａの挿入部１２ａ’内に支持されるネジ部２６ａと、ナット部２６ｂとを備え、ナット部２６ｂの上部にはＯ−リング２６ｆ，２６ｇを装着するための環状溝２６ｃ，２６ｄが形成され、溝２６ｄに隣接してテーパ面２６ｅが形成されている。取り付け台１２はネジ３２，３４およびスペーサ３６，３８を介して建造物４０側に支持される。
【００１３】図４において、絶縁ハウジング１８はインレット５０と、給水路５２と、クロス通路５４、５６と、出湯路５８と、アウトレット６０とを有する。インレット５０には前述の給水口２６が装着され、アウトレット６０にも出湯口２８が同様な方法で装着される。中央加熱室６２は外部に開口する第１開口部６２ａと第２開口部６２ｂを有する。中央加熱室６２の第１開口部６２ａには電極ホルダー２４が装着される。電極ホルダ２４は交流の対向電極２０，２２を支持するホルダヘッド６４と、第１開口部６２ａ内に装着される円筒部６６と、該円筒部６６と一体的に形成されていて第１開口部６２ａから中央加熱室６２内に延びて複数の半円状加熱流路７０、７２を形成する仕切り部６８とを備え、加熱流路７０はクロス通路５４を介して給水流路５２と連通し、一方、加熱流路７２はクロス通路５６を介して出湯流路５８と連通する。仕切り部６８はその外周に複数の通水溝６８ａ’が形成された円形フランジ状の電極ストッパ部６８ａを備え、この中に交流電極２０，２２の先端部が支持される。
【００１４】ホルダヘッド６４はネジ７４，７６により絶縁ハウジング１８の右側端部に固定される。電極ホルダ２４の円筒部６６は第１開口部６２ａを密封するためのＯ−リング７８、８０を有する。交流電極２０，２２はそれぞれ円筒フランジ２０ａ、２２ａを備え、円筒フランジ２０ａ，２２ａと電極ホルダ２４の円筒部６６との間にはＯ−リング８２，８４がそれぞれ装着される。交流電極２０，２２はそれぞれ半円状加熱流路７２、７０に突出する円錐状端部２０ｃ、２２ｃを備える。
【００１５】図４、図５において、加熱流路７０、７２には第２開口部６２ｂからタングステン、ステンレス等からなる直径１〜３０ｍｍの複数の球状電極体９０と、これらとほぼ同一直径のセラミック等からなる複数の球状絶縁体９２が１：１．５〜１．５：１の混合比で混合された分流回路手段９３が充填される。球状電極体９０と球状絶縁体９２との混合比が１：１．５を超えると隣接した球状電極体９０の間隔が大きくなりすぎ、発熱効率が悪くなる。一方、球状電極体９０と球状絶縁体９２との混合比が１．５：１を超えると球状電極体９０の短絡状態の可能性が大きくなるため、望ましくない。これら混合物の間には流水に電流を分流させて直接加熱するための多数の微小分流回路室９４が形成される。つぎに、第２開口部６２ｂにはエンドキャップ９６が装着されて接着剤等で密着支持される。なお、エンドキャップ９６に隣接して第２開口部６２ｂ内には複数の高温流水を導入するための複数の小孔９８ａを有する温度センサガイド９８が挿入され、これによって球状電極体９０と球状絶縁体９２の混合物を所定圧力で抑える機能を備える。符号１００はクロス通路５４，５６を加工した後、加工孔１０２を接着剤等で密着固定するためのキャップを示す。
【００１６】上記構成において、給水路５２およびクロス通路５４を介して通水すると、通水は溝６８ａ’を経て加熱流路７０に導入される。このとき、通水は微小分流回路室９４を通過しながら下流側に流れ、一部はセンサガイド９８の小孔９８ａを介して温度センサ３０に接触した後、第２過熱流路７２の微小分流回路室９４を通過しながら電極２０の先端方向に流れ、クロス通路５６を介して出湯通路５８内に流入する。このとき、対向電極２０，２２に単相交流電圧を供給すると、微小分流回路室９４を通過中に隣接した球状電極体９０の間で流水に電流が分流するため、流水が直接加熱され、温水または蒸気が効率的に生成される。
【００１７】本発明の電気瞬間湯沸器の製造方法は、先ず、給水路５２および出湯路５８と該給水路および出湯路の端部に連通していて両端部において外部に開口する第１、第２開口部６２ａ。６２ｂを有する中央加熱室６２とを備える絶縁ハウジング１８を準備する。つぎに、第１開口部６２ａから仕切り部６８を挿入して中央加熱室６２内に複数の加熱流路７０，７２を形成するとともに該複数の加熱流路に電極２０，２２を挿入する。ついで、電極ホルダ２４を絶縁ハウジング１８に固定する。つぎに、第２開口部６２ｂから加熱流路７０，７２内に球状電極体９０と球状絶縁体９２からなる分流回路手段９３を充填して該分流回路手段９３を電極２０，２２の先端部と物理的に接触させた後、第２開口部６２ｂ内にセンサガイド９８を挿入して、キャップ部材９６を第２開口部６２ｂに装着して接着剤その他適当な手段で密封することにより組み立てを完了する。
【００１８】本発明の温水または蒸気の製造方法は、先ず、給水路５２および出湯路５８に連通する中央加熱室６２を備える絶縁ハウジング１８を準備して、中央加熱室６２に仕切り部材６８を挿入して複数の加熱流路７０，７２を形成するとともに該複数の加熱流路に対向電極２０，２２の端部をそれぞれ挿入する。つぎに、複数の加熱流路７０，７２に複数の球状電極体９０と球状絶縁体９２を１：１．５〜１．５：１の範囲の混合比で混合した分流回路手段９３を充填して隣接した球状電極体９０と球状絶縁体９２の間に多数の微小分流回路室９４を形成するとともに該混合物を対向電極２０，２２と物理的に接触させる。この状態で、微小分流回路室９４に流水を通過させながら隣接した球状電極体９０の間で流水に電流を分流させながら加熱流路７０，７２の多数個所で同時に流水中に電流を分流させて効率的に温水または蒸気を瞬時に連続的に製造することが可能となる。
【００１９】図６は本発明の第２実施例の電気瞬間湯沸し器１０’を示し、図４と同一部品については同一符号を付して、重複した説明を省略する。図６の実施例の電気瞬間湯沸し器１０’の電極ホルダ２４’は１２０度の位相で支持された３相交流電極２０、２２、２３を備え、さらに、１２０度の位相で長軸方向に延びる仕切り壁６８‘、６８‘、６８’を備える。仕切り壁６８‘、６８‘、６８’は絶縁ハウジング１８’の中央加熱室６２に挿入されて、第１〜第３加熱流路７０‘、７２‘、７３が形成される。第１、第３加熱流路７０’、７３は仕切り壁６８’に形成された複数の小孔６８’ａによって連通しており、給水路５２から第１加熱流路７０’に流入した水が小孔６８’ａを介して第３加熱流路７３に流入させる。図４に示されているように、仕切り壁６８‘、６８’、６８’の下端部はセンサガイド９８（図４参照）から離れるように終端していて、第１〜第３加熱流路７０’、７２’、７３の下方で互いに連通するようになっている。図６では簡略化のために図示してはいないが、第１〜第３過熱流路７０‘、７２‘、７３には前述の球状電極体９０と球状絶縁体９２（図４参照）との混合物からなる分流回路手段９３が充填され、分流回路手段９３の充填後はセンサガイド９８（図４参照）で押さえられ、ついで、エンドキャップ９６で固定支持される（図４参照）。中央加熱室６２に通水すると、流水は第１過熱流路７０’を下流側に通過するとともにその一部が仕切り壁６８’の小孔６８’ａを介して第３加熱流路７３に流入して下流側に流れる。第１、第３の加熱流路７０’、７３の下流側端部に達した流水はつぎに第２加熱流路７２’を上昇してクロス通路５６から出湯路５８から排出される。このとき、３相交流電極２０，２２，２３に３相交流電力を供給すると、３相交流電流が前述の微小過熱分流回路室９４の中を流れ、流水に電流が分流されて加熱され、温水または蒸気が生成される。
【００２０】以上の実施例において、本発明は単相交流電力用ならびに３相交流電力用に適用したものとして示したが、４相交流電力その他の多相交流電力用に適用したり、または、直流用に変形しても良い。また、本発明は電気瞬間湯沸器として説明したが前述したように電気ボイラーあるいは電気蒸発器として機能させても良い。本発明の実施例では流水中の通電により温水または蒸気が生成されるものとして説明したが、電極への供給電圧１００ボルト〜２００ボルトで調整することにより、混合物の隙間に多量の微小アークを発生させて瞬時に蒸気を発生させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい第１実施例による電気瞬間湯沸器の平面図である。
【図２】図１の電気瞬間湯沸器の側面図である。
【図３】図の電気瞬間湯沸し器の給水口の説明図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線から見た電気瞬間湯沸器の断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線から見た絶縁ハウジングの断面図である。
【図６】本発明の望ましい第２実施例による電気瞬間湯沸器の断面図である。
【符号の説明】
１８　絶縁ハウジング
２０，２２　対向電極
２４、２４’　電極ホルダー
５２　流水路
５８　出湯路
６２、６２’　中央加熱室
６８　仕切り部
７０、７２　加熱流路
【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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