(57)【要約】【課題】  電気による給湯を効率的に行う給湯装置を提供する。【解決手段】  本発明は、帯状の発熱体を螺旋状に形成し、この螺旋状発熱体の長手方向両端から通電する面状発熱体１と、この面状発熱体１を収容し、該面状発熱体１の一方の側に給水口３１を設け、他方の側に給湯口３３を設けた収容体とを有して、面状発熱体１に通電して発熱させると共に給水口３１から冷水を取り込み該冷水を加熱して給湯口３３から吐出することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の発熱体を螺旋状に形成し、かつ帯状の発熱体の長手方向両端に通電のための接点を設けたことを特徴とする面状発熱体。
【請求項２】
少なくとも前記発熱体と接点が電気的に絶縁性を有する樹脂で被覆されることを特徴とする請求項１記載の面状発熱体。
【請求項３】
帯状の発熱体を螺旋状に形成し、この螺旋状発熱体の長手方向両端に通電のための接点を設けた面状発熱体と、
この面状発熱体を収容し、該面状発熱体の一方の側に対応する部分に給水口を設け、他方の側に対応する部分に給湯口を設けた収容体と
を有して、前記面状発熱体に前記接点を介して通電して当該面状発熱体を発熱させると共に給水口から冷水を取り込み該冷水を加熱して給湯口から吐出することを特徴とする面状発熱体を用いた給湯装置。
【請求項４】
前記面状発熱体が電気的に絶縁性を有する樹脂で被覆されることを特徴とする請求項３記載の給湯装置。
【請求項５】
前記給湯装置は、さらに面状発熱体に供給する電力のコントローラを備え、設定された湯温に応じて面状発熱体に供給する電力を調整することを特徴とする請求項３記載の給湯装置。
【請求項６】
前記給湯装置は、さらに前記給水口若しくは給湯口の少なくともいずれかに温度センサを設け、面状発熱体に供給する電力を調整することを特徴とする請求項５記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気による給湯を効率的に行うための面状発熱体及び該面状発熱体を用いた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、業務用あるいは家庭用として用いられる給湯装置としては、ガス等を用いたボイラ設備によるもののようなガス給湯器が一般的であった。しかしながら、このようなボイラ設備による給湯設備の場合、ガスバーナーで冷水を加熱し、熱水として給湯する際に、例えばビルの地下室に設けられたボイラ室と上層階に設定される客室のように、冷水の加熱場所と給湯場所とが離れていることが多い。そのため、客室で蛇口を開栓してから、温水が供給されるまで、時間が掛かり、利用者は温水が出るまで待たされ、不快なばかりか、その間の冷水が廃棄されることから不経済でもあった。また、さらに閉栓されたときには、加熱場所から給湯場所までの配管内の温水は使用されることなく無駄になってしまっていた。
【０００３】
一方、近年になって電気ヒータによる給湯設備を用いたものも普及しつつある。
【０００４】
例えば、図４に示す電気式の給湯設備の場合、加熱槽１０３に給水管１３１から給水された冷水は電気ヒータ１０１により加熱され、給湯管１３３から配水されるものである。また加熱槽１０３内の電気ヒータ１０１は電源ケーブル１１３を介して接続されるコントローラ１０５により、通電される電流値が設定される（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図４に示す電気式の給湯設備の場合、例えば連続して給湯された場合には、給水管１３１から給水された冷水を所定の温度まで加熱しながら給湯することになるが、給湯量が多い場合には加熱が追いつかなくなることも想定される。そのため通常は常に加熱槽１０３に熱湯を貯めておき、蛇口の開栓に応じて加熱槽１０３内に貯められた熱湯を給湯するようにしている。
【０００６】
しかしながら、加熱槽１０３内に貯められた熱湯は、適宜加熱して所定の湯温を維持するようにしなければならず、やはり不経済となることが想定される。
【０００７】
また、このような経済性に鑑みて改善されたものも知られる。例えば特許文献２に記載の電気給湯器は、湯切れの心配が無く、かつ熱効率の良いことが効果として挙げられている（特許文献２、段落番号０００５参照）。
【特許文献１】特開平８−７５２５３号
【特許文献２】特開２００６−８４１５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の電気給湯器は、貯湯槽内給水管は直径１５〜２５ｍｍの銅パイプであり、この銅パイプに内装される発熱ヒータは長さ２５ｍ〜３５ｍとかなり大掛かりな加熱装置が記載されており、その設置場所は有る程度、制限されることが予想される。そのため、さらに小型化された給湯設備の提供が要望されている。
【０００９】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、その目的は、非常に小型で、かつ熱効率に優れた面状発熱体及び該面状発熱体を用いた給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１の面状発熱体は、帯状の発熱体を螺旋状に形成し、かつ帯状の発熱体の長手方向両端に通電のための接点を設けたことを要旨とする。
【００１１】
請求項１の面状発熱体によれば、帯状の発熱体を螺旋状に形成したことから、加熱対象の水溶液との接触時間を長くすることができ、これにより水溶液を短時間で加熱することが可能となる。
【００１２】
請求項２の面状発熱体は、少なくとも前記請求項１記載の発熱体と接点が電気的に絶縁性を有する樹脂で被覆されることを要旨とする。
【００１３】
請求項２の面状発熱体によれば、発熱体と接点が電気的に絶縁性を有する樹脂で被覆されることから、電気の漏洩を防止することが可能となる。
【００１４】
請求項３の面状発熱体を用いた給湯装置は、帯状の発熱体を螺旋状に形成し、この螺旋状発熱体の長手方向両端に通電のための接点を設けた面状発熱体と、この面状発熱体を収容し、該面状発熱体の一方の側に対応する部分に給水口を設け、他方の側に対応する部分に給湯口を設けた収容体とを有して、前記面状発熱体に前記接点を介して通電して当該面状発熱体を発熱させると共に給水口から冷水を取り込み該冷水を加熱して給湯口から吐出することを要旨とする。
【００１５】
請求項３の給湯装置によれば、帯状の発熱体を螺旋状に形成したことから、加熱対象の水との接触時間を長くすることができ、これにより水を短時間で加熱し、所定の温度に加熱された温水を給湯口から提供することが可能となる。
【００１６】
請求項４記載の給湯装置は、前記請求項３記載の面状発熱体が電気的に絶縁性を有する樹脂で被覆されることを要旨とする。
【００１７】
請求項４の給湯装置によれば、発熱体と接点が電気的に絶縁性を有する樹脂で被覆されることから、電気の漏洩を防止することが可能となる。
【００１８】
請求項５記載の給湯装置は、さらに面状発熱体に供給する電力のコントローラを備え、設定された湯温に応じて面状発熱体に供給する電力を調整することを要旨とする。
【００１９】
請求項５の給湯装置によれば、設定された湯温に応じて面状発熱体に供給する電力を調整することができるので、つねに設定された湯温のお湯を供給することが可能となる。
【００２０】
請求項６記載の給湯装置は、さらに前記給水口若しくは給湯口の少なくともいずれかに温度センサを設け、面状発熱体に供給する電力を調整することを要旨とする。
【００２１】
請求項６の給湯装置によれば、給水口若しくは給湯口の少なくともいずれかに温度センサが設けられていることから、より的確な温度調整を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、温水や熱湯が必要なときにすぐに給湯することができ、また効率よく加熱することから経済性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る面状発熱体を模式的に示す図であり、図２は本面状発熱体を用いた給湯装置の一つの実施の形態を示す図である。
【００２５】
まず、図１を参照して本実施の形態の加熱部３の構成を説明する。図１に示すように幅３〜４ｃｍ程度の帯状の発熱体を螺旋状に形成し、この螺旋状の面状発熱体１を円管（パイプ）状の収容容器に収容して加熱部３が構成される。この面状発熱体１の両側端部に電源線１３との接続を行うための図示しない電気的接点が帯状の発熱体の全幅にわたって形成される。つまり幅３〜４ｃｍ程度で、長さ数ｍｍ〜２ｃｍ程度となる。さらに、この接点に該面状発熱体１に電力を供給するための電源１１が電源線１３を介して接続される。
【００２６】
そして加熱部３の一側に設けられた給水口３１から給水された冷水が、前記電源１１から供給された電力により加熱された面状発熱体１の螺旋面の間を給湯口３３まで流れる間に加熱されて、該給湯口３３から温水が吐水され、給湯される。すなわち冷水は、給水口３１から給湯口３３までの間に、螺旋状に形成された面状発熱体に沿って流れるため、加熱部分との接触面積・接触時間が大きいため、速やかに所定の温度に達して、給湯口３３から吐水される。
【００２７】
なお、本実施の形態にあっては、面状発熱体１の材質としてはニッケル・インジウム合金が用いられているが、いわゆる通常のニクロム線を用いるようにしても良い。また、その螺旋状に形成する成型方法としては、幅８ｃｍ程の帯状の発熱体の両端をそれぞれ逆方向に１０回転ほど回転させて、長さ１５ｃｍほどの螺旋形状に成形した後に、この螺旋形状を固定する方法でも良いが、いわゆる粉末冶金によっても良い。
【００２８】
このようにして形成した後に、この螺旋状の面状発熱体１の両端の各接点に電源線１３を電気的に、例えば半田付けや圧着によって導通させて、それぞれ接続する。さらに面状発熱体１全体と両端の電源線１３との接続部分全体を、絶縁性に優れた樹脂、例えばエポキシ系樹脂で全体を被覆する。その後、さらに飲料水と接触しても安全性に優れかつ１２０℃以上まで安定して機能する任意の樹脂で被覆する。
【００２９】
このようにして形成された螺旋状の面状発熱体１を耐熱セラミッククスからなるパイプ状の収容体に収容した後に、収容体の電源線１３の取り出し口を封止して加熱部３を構成する。このとき収容体は、金属、樹脂等であっても良いが、金属のように熱伝導性に優れた材質の場合、保温性についての配慮は必要になり、また樹脂の場合には温度による経年変化等に配慮が必要となる。
【００３０】
次に図２を参照して、図１に示した加熱部３を組み込んだ給湯装置、およびこの給湯装置を組み込んだ洗面台７について説明する。
【００３１】
まず洗面台７について説明すると、洗面台７は、水量及び水温を調整するための操作ハンドル７１と、この操作ハンドル７１で調整された水量及び水温の水若しくは温水を吐出する蛇口７３と、この蛇口７３から吐出された水を受け、或いは貯水するボール部７５と、このボール部７５に貯水された水を配水する排水口７７によって構成される。
【００３２】
操作ハンドル７１の操作手順は任意であるが、ここでは下記のように設定する。操作ハンドル７１の垂直（鉛直）方向の回転量、すなわち操作ハンドル７１の上方向の操作で蛇口７３から水が吐出され、またその上方向への操作量で蛇口７３からの水量が調整される。また下方向の操作で蛇口７３からの吐出されている水の水量が絞られ、操作ハンドル７１が最下端に位置したときに水は止められる。  また操作ハンドル７１の水平方向の回転量、すなわち操作ハンドル７１の左方向の操作で蛇口７３から温水が吐出される。
【００３３】
この洗面台７の内部には、加熱部３とコントローラ５で構成される１００Ｖ、１０ｋｗ程度の規模の給湯装置９が収容される。加熱部３は断熱・漏電防止ケース３５に封止される。この断熱・漏電防止ケース３５は、加熱部３及び電気的接点含む全体を電気的に絶縁性を有する樹脂で被覆するためのものである。
【００３４】
次に図３を参照して、コントローラ５の構成とその作用について説明する。
【００３５】
図３に示すコントローラ５は、水量設定部５１と水温設定部５３と水温センサ５５及び電流値制御部５７によって構成される。
【００３６】
水量設定部５１は、前記蛇口７３の上部に取り付けられた操作ハンドル７１の垂直（鉛直）方向の回転量、すなわち操作ハンドル７１の上下方向の操作量で当該蛇口７３からの吐出水量が調整されたときに、この操作ハンドル７１の垂直方向の回転量から蛇口７３からの吐出水量値を検出し、そのときの水量値として設定して、後述する電流値制御部５７にこの設定した水量値を出力する。
【００３７】
水温設定部５３は前記蛇口７３の上部に取り付けられた操作ハンドル７１の水平方向の回転量、すなわち操作ハンドル７１の水平方向の操作量で当該蛇口７３からの吐出水の水温が調整されたときに、この操作ハンドル７１の水平方向の回転量から蛇口７３からの吐出水の水温値を検出し、そのときの水温値として設定して、後述する電流値制御部５７にこの設定した水温値を出力する。
【００３８】
また水温センサ５５は、加熱部３の給水口３１近傍に設けられ、加熱部３に供給される水の水温を測定し、この水温を後述する電流値制御部５７に出力する。また、この水温センサ５５を加熱部３の給湯口３３に設けて、給湯温度を測定し、この給湯温度から、さらに後述する電流値制御部５７にこの測定した水温値を還元して、さらに微細な温度制御が行えるようにしても良い。
【００３９】
電流値制御部５７は、水量設定部５１から入力される設定水量値と水温設定部５３から入力される設定水温値および水温センサ５５から入力される水温から、加熱部３の面状発熱体１に流す電流値を設定して、電源１１からの電力を制御する。
【００４０】
また、電流値制御部５７における電流値の制御では、最大電力の制限から、湯温（面状発熱体１で加温する温度差）が高く設定された場合には、水量を制限するようにしても良い。
【００４１】
なお、以上の説明においては、加熱部を組み込んだ給湯装置、およびこの給湯装置を組み込んだ洗面台についての一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではないことは言うまでもないことである。例えば、熱湯や温水、あるいは高温の水溶液等を使用する工場、例えばクリーニング業では、水量（大水量）に応じて並列に本発明装置を使用したり、温度（熱湯）に応じて直列に使用したり、消費電力が大（２００ｖ、２０ｋｗ〜）であるもの等と、その他のさまざまな利用条件に応じて適宜、大きさや外形（例えば面状発熱体のターン数、帯幅、板厚さ、螺旋程度）変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の面状発熱体と該面状発熱体を組み込んだ加熱部の一つの実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の面状発熱体を用いた給湯装置の一つの実施の形態の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る面状発熱体で用いられるコントローラの構成を示すブロック図である。
【図４】従来の給湯器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…面状発熱体
３…加熱部
５…コントローラ
７…洗面台
９…給湯装置
１１…電源
１１ａ…電源ケーブル
１３…電源線
３１…給水口
３１ａ…給水管
３３…給湯口
３３ａ…給湯管
３５…断熱・漏電防止ケース
５１…水量設定部
５３…水温設定部
５５…水温センサ
５７…電流値制御部
７１…操作ハンドル
７３…蛇口
７５…ボール部
７７…排水口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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