专利摘要:

公开号:WO1985000084A1
申请号:PCT/JP1984/000315
申请日:1984-06-16
公开日:1985-01-03
发明作者:Hideaki Ito
申请人:Hideaki Ito;
IPC主号:H05B3-00
专利说明:
[0001] 明 細 害
[0002] 発明の名称 電熱ヒータおよびこれを用いた熱交換器
[0003] 技術分野
[0004] 本発明は電熱ヒ ータに関し、 一層詳細にはニク ロ ム線等の電 熱線の絶緣物としてシリ コー ン油を用い、 電熱線を裸のままシ リ コーン油中に浸すことによって、 温度上昇の立ち上がりが急 激となり、 熱効率に優れる電熱ヒータに関する。
[0005] またこ の電熱ヒータを用いた、 熟交換効率に優れた熱交換器 に関するものである。
[0006] 背景技術
[0007] 従来の電熱ヒータ、 例えばパネルヒータにあっては、 第 1図 に示すように伝熟ケーシ ング 1 0 内に、 植物性油, 鉱物油, ま たはプロ ピ レ ングリ コ ールもし く はヱチ レ ングリ コ ール等の多 価アルコ ール類などの熱媒体を封入し、 こ の液体内にシーズヒ ータ 1 2を配設している。 またこのシーズヒータ 1 2 自体は、 第 2図に示すように銅あるいはステ ン レス等からなる金属パイ プ 1 4内に、 雲母, 酸化マグネ シウ ム, 磁器などの固体絶縁物 1 6 で被包して電熱線としてのニク ロ ム線 1 8 を配置している < このような構成であるから、 ニク ロ ム線 1 8から発する熱が、 金属に比して熟伝導率の極めて低い雲母, 酸化マグネ シウム, 磁器等を介して伝達されることとなるので、 熱効率に努り、 特 に熱媒体の温度上昇の立ち上がりが遅く なるという難点がある。 発明者は、 上記の熱効率と温度上昇の立ち上がり性を改善す るためには、 ニク ロ ム線 1 8を直接液体中に挿入すればよいこ とに想到した。 しかしながらダイ ズ油中にニク ロム線 1 8等の 電熱線を直接挿入すると、 ダイ ズ油のゲル化が著し く 、 耐久性 に劣、るのみならず、 金属パイ プ 1 2 に酸化膜が被着し、 熱効率 も著しく劣ることが判明した。 またプロ ピ レ ングリ コールゃェ チ レ ングリ コ ール等の多価アルコ ール類はこれらが水にどのよ うな割合でも溶けることから、 空気中の水分を吸収しやすく 、 ために 色緣性が阻害されて短絡, 漏電するおそれがあり、 ニク ロム線 1 8を直接揷入することはできない。
[0008] そこで発明者は銳意検討を重ねた結果、 シリ コーン油であれ ば上記の難点が解消されることを見い出したものである。
[0009] 究明の開示
[0010] すなわち本発明の百的は、 溫度上昇の立ち上がり と熟効率に 優れ、 かつ安全に使用しう る電熱ヒータを提供するにあり、 そ の特徴は、 伝熱ケーシ ング内にシ リ コ ー ン油を封入し、 該シリ コー ン油に浸るように二クロム線等の電熱線を裸のまま配置し. この電熱線両嬙部をそれぞれ前記伝熱ケーシ ングに伝熟ケーシ ングと絶縁して設けた嬙子部に連結したところにある。
[0011] 本発明によれば、 電熱線としてのニク ロム镍を裸のまま直接 シリ コーン油中に浸すことができるから、 電熱線としての温度 上昇の立ち上がりが急激となり、 温風や温潺が直ちに得られる 温風暖房機や袷湯装置の熱源として、 また直ちに暖まる床暖房 用の熱源等として極めて好適に使用しうる。
[0012] またシ リ コ ー ン油は絶緣性, 耐酸化安定性, 耐熱性に優れ、 電'熱ヒ一タとして耐久性よ く使用しう る。 さらにニク ロム線は シ リ コー ン油に包まれているから、 例えばへア ドライヤーのご と く 二クロム線が空気中に露出しているものに比してニク ロム 線自体の酸化も防止され、 また火災や火傷を食うおそれもなく 安全である等種 の著効を奏する。
[0013] 図面の簡単な説明
[0014] 第 1図は従来のバネルヒータの構造を、 第 2図は従来のシー
[0015] OMPI ズヒ ータ の構造を示す断面図である。 第 3図は実験装置の概略 を示す説明図、 第 4図は温度上昇データを示すグラ フである。 第 5図は本究明に係る電熱ヒ一タの一実施例を示す断面図であ る。 第 6図は温風暖房機用熱源に応用した斜視図である。 第 Ί 図はパネルヒータとして実施した断面図を示す。 第 8図は床暧 房用の熱源として用いた説明図である。 第 9図は熱交換器に応 用した説明図、 第 10図はその交換器本体を示す断面図、 第 11図 はエア抜きタ ンクを示す説明図、 第 12図は熱交換パイ プの説明 図である。 第 13図は熱交換器の交換器本体のさ らに他の実施例 を示す断面図である。
[0016] 発明を実施するための最良の形態
[0017] シ リ コ ー ン油は耐熱性に優れ、 -60で 〜 300 'c程度の広温度 範囲で安定的に使用することができる。 また耐熱酸化性, 電気 铯緣性, 熟媒体としても優れている。
[0018] 第 3図は各種熱媒体を用いた温度上昇実験装置を示す説明図 図である。
[0019] 実験区分として、 熱媒体は (1)水、 )大豆油、 (3)グリ セ ^ン、
[0020] (4)プロ ピ レ ング リ コ ーノレ、 (5)エチ レ ング リ コ ール、 (6)シ リ コ ー ン油 (KF53 : 信越化学社製、 粘度 200C.S. ) 、 (7)シリ コーン油 (KF 965 : 信越化学社製、 粘度 1000C.S. ) 、 (8)シリ コーン油 (KF53) 、 (9)シ リ コ ー ン油 (KF 965) 、 を用い、 熟源は上記(1) 〜( は前記第 2図に示す従来のパイ プヒータ ( 100V 300W) 、 )および (9)は裸のニク ロム線 ( 100V 300W) を用いた。 液量 は各 400 ίη である。 表 1 に温度上昇の測定データを示す。
[0021] OMPI (単位で )
[0022]
[0023] 電源は 4分間投入、
[0024] 以後は熱源を取り去って放熱させた 同一のパイ プヒータを用いた実験区分 (ϋ〜 )から明らかなよ う に、 シ リ コー ン油 (6) , (7)ば大豆油 (2)、 エチ レ ングリ コールほ) に比べて比熱が小さ く温度上.昇が速やかであるため、 熟媒体と して適当であることがわかる。
[0025] なおシリ コーン油 (6)と (力とで差異がみられるのは、 粘度の高 いシリ コ ン油 (7)の方が熱対流に努るためと考えられる。
[0026] また実験区分 )〜(9)から明らかなように、 シリ コーン油中に - ニク ロム線を裸で挿入した方が温度上昇の立ち上がりが急激で あり、 従来のパイ ブヒータのものに比して格段の差異がある。
[0027] 第 4図に抜粋で記載したグラフからも上記差異が顕著に判明す る。
[0028] Ο ΡΙ シリ コー ン油には種々の種類のものがあるが、 本発明におい ては、 上記のように熱対流の良好な粘度の低いものが好適に用 いられる。
[0029] しかし多少の揮発性があるため、 县期間使用するには粘度が 200c . s .程度の揮発性の少ないものが最適である。
[0030] またシリ コー ン油としてメ チルフエ二ル基を有するものが高 温時においても耐熱酸化性を有し、 またゲル化して器壁あるい は電熱線等に付着することがないので好適である。
[0031] 第 5図, 第 6図は電熱ヒ ータ として、 温風暖房機の熱源とし て用いた実施例を示す。
[0032] 図において 2 0 は伝熱ケーシングであり、 銅, ステンレス等 の金属で形成されている。
[0033] 2 2 は伝熱ケ一シ ング 2 0 内に封入されているシ リ コ ー ン油 であり、 温度上昇時の膨張分を考慮して多少の間隙 2 4が生じ るようになされている。
[0034] なお間隙 2 4 は真空に形成すれば、 ケーシング 2 0內の内圧 の上昇および、 シ リ コ ー ン油 2 2 の熱酸化は抑止される。
[0035] 2 6 はコ イ ノレスプリ ング状に設けられたニク ロム線であり、 両端がそれぞれ伝熱ケ一シ ング 2 0 の器壁に絶緣して固定され ている端子 2 8 a , 2 8 b に接続されて、 常時シ リ コ ー ン油 2 2 中に浸るように張設されている。 ニク ロム線 2 6 はそのコ イ ル スプリ ング伏を成す弾性力によって、 温度上昇時にもたるむこ とがな く 、 伝熱ケーシ ング 2 0 の器壁に当接して短絡するなど のおそれがない。
[0036] なお、 ニク ロ ム線は空気中で赤熱させるとスプリ ングの弾性 に乏し く なってたるみ現象を生ずるが、 本発明においてはニク ロム線がシ リ コ ー ン油中に浸っていて直ちに吸熱されるから、 上記の現象は生じないものである。
[0037] なおニク ロム線は線伏のものでなく帯伏のものであってもよ い。
[0038] 3 0 は端子 2 8 a, 2 8 を器壁に絶緣して固定するととも ' にシ リ コ ー ン油- 2 2 のシールをもするセラ ミ ツク等から成るシ ール体である。 また 3 2 は伝熱ケーシング 2 0 の外壁に設けた 放熱フ イ ンである。
[0039] 以上のように構成されているから、 嬙子 2 8 a , 2 8 bに電 源を接続すれば、 ニク ロム線 2 6から癸する熟がシリ コ ー ン油 2 2に伝熱され、 シリ コー ン油 2 2 の対流現象により急速に温 度上昇し、 適宜サーモスタ ツ ト (図示せず) 等によって制御す るこ とによ り温風暖房機の熱源として好適に使用しう る。
[0040] また、 伝熟ケ一シ ング 2 0内に鎺ぃ給水綱管 (図示せず) を 螺旋伏にあるいは蛇行して通過させて、 給袅装置として用いる こともできる。
[0041] 第 7図はパネルヒータとしての実施例を示す。 図において 3 4 は伝熱ケーシ ングであり、 薄いブリ キ板などを用いて縦横が 180 cm X 90 cmで厚さ 4〜 5 mra程の大きさに形成されている。 3 6 は厚さ約 1 . 8 «mのス レー ト板であり、 伝熱ケーシ ング 3 4の内 底面上に内底面と接触して配置されている。 3 8 はシ リ コ ー ン 油を舍浸させた石綿または酸化マグネシゥム粉末であり、 ス レ — ト板 3 6上の伝熱ケーシング 3 4の空隙部に充填されている。 4 0 はニク ロム镍であり、 石綿 3 8内に蛇行して配設され、 両 端は伝熟ケーシング 3 の器壁に絶縁して固定されている嬙子 4 0 a , 4 0 bに接続されている。
[0042] 以上のように構成されているから、 ニク ロ ム線 4 0から発す る熱は石綿 3 8および石綿に舍浸されているシリ コー ン油に伝 熱され、 伝熱ケーシ ング 3 4から放熱されるから床暖房用パネ ノレヒータとして有効に使用しう る。 この場合にス レー ト板 3 6 は熱伝導率が低いことから、 ニク ロ ム線 4 0から発する熱は主 とレてシリ コ ーン油側に流れ、 伝熱ケ一シ ング 3 4上表面を早 期に暖めることとなり、 床暖房用として温度上昇の立ち上がり の速いパネルヒータを提供しう ることとなる。
[0043] また従来の床暖房用のパネルのごと く 、 .放熱パイ プのような 管状体を内蔵していないから強度的にも ί憂れ、 また薄く 形成で きる。
[0044] 第 8図は床暖房用装置の熱源とした実施例を示す。
[0045] 図において 5 0 は吐出口 5 2、 流入口 5 4を有する伝熱ケ— シ ングであり、 中にはシ リ コ ー ン油 5 6が充瑱されている。 伝 熟ケーシ ング 5 0 にはその両端と中央部に端子 5 8 , 6 0 , 6 2 が伝熱ケーシ ング 5 0 と絶緣して設けられている。 6 4 , 6 6 はニク ロ ム線であり、 伝熱ケーシ ング 5 0 の シ リ コ ー ン油 5 6 中に裸のまま直列に接続され、 それぞれのフ リ ー嬙が嬙子 5 8, 6 0 に接続されている。 端子 5 8 , 6 0 にはス ィ ツ チ 6 8 を介 て電源 Ί 0が接続されるとともに、 前記の二ク ロム線 6 4 , ニク ロ ム ί 6 6 の中間点と電源 7 0 とが端子 6 2およびサ―モ ス ィ ツチ 7 2を介して接続されている。 7 4 は送液ポンプであ り、 伝熱ケーシ ング 5 0内のシ リ コ ー ン油 5 6を吐出口 5 2力、 ら床暖房パネル 7 6を経て流入口 5 へと循璦移送せしめるよ うになつている。 しかして暖房初期にはニク ロム線 6 4がサー モスィ ツチ 7 2を介して短絡され、 高出力でシリ コ ン油 5 6 を暖め、 シ リ コ ー ン油 5 6が所定温度にまで上昇するとサーモ ス ィ ッ チ 7 2が切れて両ニク ロ ム線 6 4 > 6 6が直列に接続さ れて低出力となる。 本実施例においてもニク ロ ム線 6 4 , 6 6
[0046] OMPI を直接シリ コーン油 5 6中に挿入しているので温度上昇の立ち 上がりが速い。
[0047] 第 9図乃至第 12図ば熱交換器に応用した実施例を示す。
[0048] 第 9図において 1 2 0 は交換器本体、 1 2 2はキャ ン ドモー タポンプ、 1 2 4 はエア抜きタンクであり、 それぞれ接続パイ プ 1 2 6 , 1 2 8で接続され、 箱体 1 3 0内に収容されている。 交換器本体 1 2 0からの吐¾パイ プ 1 3 2 は箱体 1 3 0の一側 に突出し、 先端 接続プラグ 1 3 4が取着されている。 また箱 ' 体 1 3 0 のー衝に突出し、 先嬙に接続プラグ 1 3 6が取着され た帰璟パイ プ 1 3 8がエア抜きタ ンク 1 2 4に接続されている。 吐出パイ ブ 1 3 2 と帰瑷パィプ 1 3 8 には適宜な循璟パィ プ 1 4 0が接続される。 箱体 1 3 0内空間には石線あるいは発泡 ウ レタ ン (図示せず) 等の保温材が充鑌され、 外部と熱的に遮 断されている。
[0049] 交換器本体 1 2 0 は第 10図の断面図から明らかなように、 ケ 一シング 1 4 2 内部には加熱媒体たるシリ コー ン油 1 4 4が封 入され、 ケーシング 1 4 2底部にはシ リ コーン油 1 4 4に浸る ように裸のニク ロム線 (図示せず) が張設されている。 1 4 6 は二ク ロム線の嫱子である。 1 4 8 は熱交換パィプであり、 ケ 一シング 1 4 2内部のシリ コ ーン油 1 4 4に浸るようにケーシ ング 1 4 2内部に蛇行して配置され、 ー嬙は前記接続パイ プ 1 2 6 に、 他端は吐出パイ プ 1 3 2に接続されている。 この熟 交換パイ プ 1 4 8 には適宜に吸熱用のフィ ン (図示せず) を設 けてもよい。 また熱交換バィ プ 1 4 8 は第 12図のように、 ケー シング 1 4 2内雨 ¾に設けた貯留部 1 4 了, 1 4 7を複数本の 直伏パイ ブで連結したものでもよい。 1 5 0 はケーシング 1 4 2 上面に設けた給液口であり、 シリ コーン油 1 4 4を補充できる
[0050] O PI ようになつている。 なお通常は施蓋されており、 該蓋体にはケ 一シング 1 4 2 内に臨むバイ メ タルスィ ッチ (図示せず) が取 着され、 電源をオ ンオフ してケーシング 1 4 2 内の加熱を防止 しう るよ う になつている。 前記のキャ ン ドモータポンプ 1 2 2 はその軸部を液体が流れるよ にポンプ機能を有すると共に、 該流体によってモータを冷却しう るようになっている (商品名 '· カセム キャ ン ドモータポ ンプ、 日本国特許第 755189号、 同 第 1074701号) 。 したがって逆に液体は暖められる。 エア抜き タ ンク 1 2 4 は第 11図に示すように、 上面に透孔 1 5 2が開口 され、 該透孔 1 5 2から、 循環する熱媒体の存在を確認でき、 不足の場合は補充することができる。 また前記の帰璦パイ プ 1 3 8 はエア抜きタ ンク 1 2 4の側壁上部に接続され、 接続パ イ ブ 1 2 8 はヱァ抜きタ ンク 1 2 4の底部に接続されて、 前記 循璟パィ プ 1 4 0内の空気が該エア抜きタ ンク 1 2 4から外部 に放出されるようになっている。 またエア抜きタ ンク 1 2 4 は 加熱膨張した熱媒体の逃げ部としても、 さ らには余備液貯留部 と しても作用する。 ヱァ抜きタ ンク 1 2 4 には適宜な温度セ ン サ (図示せず) が装着され、 帰環パイ ブ 1 3 8からタ ンク 1 2 4 内に帰った熱媒体の温度を感知するようになっている。 1 5 4 はコ ン ト ローラであり (第 9図) 、 使用目的に応じた熱量を供 するように、 前記ニク ロム線への給電をコ ン ト ロールする。
[0051] なお前記循環パイ プ 1 4 0 を流す熱媒体は種々のものが用い う る。 すなわち、 給湯装置にあっては水を使用する。 また暖房 などにあっては、 温度上昇の立ち上がりの速いボリ アルキレン グリ コ ール類、 あるいはエチレングリ コ ール、 プロ ピレングリ コール、 例えばアデカ ソ一ラフロール # 200 (商品名、 旭電化 騰) 等が有効に用いう る。
[0052] OMPI 本実施例は以上のように構成される。
[0053] しかして循瑷パイプ 1 4 0で放熟した熱媒体はキヤ ン ドモ一 タポンプ 1 2 2 によつて循環させられると共に、 キャ ン ドモー タポンプ 1 2 2 によつて余熱されて交換器本体 1 2 0內の熱交 換パイプ 1 4 8 に流入し、 効率よ く熱交換する。 また交換器本 体 1 2 0內では裸で挿入されたニク ロム線によって直接加熱さ れるから、 シリ コーン油 1 4 4の温度上昇の立ち上がりがきわ めて速く 、 熱媒体との間で迅速な熱交換が行われる。
[0054] 本実施例の熱交換器は、 接続するものによって給湯器 0熱源、 床暧房器の熱源、 風呂の熱源、 融雪装置の熱源その他の熱源と して有効に用いう る。
[0055] 第 13図には熱交換器における交換器本体のさらに他の実施例 を示す。
[0056] 本実施例においては、 内筒 1 6 0 と外筒 1 6 1 との二重筒 伏に構成され、 内筒 1 6 0 と外筒 1 6 1 との間に、 流入口 1 6 2 と吐出口 1 6 3 とにより水等の熱媒体が流通する。 また内筒 . 1 6 0内にはシリ コ ーン油が封入され、 このシリ コ ー ン油中に 浸るように碍子 1 6 4の回りに巻面されたニク ロム線 1 6 5が 裸のまま配置されている。 ニク ロム線 1 6 5 の雨端はそれぞれ 端子 1 6 6 , 1 6 7に接続されているものである。
[0057] 本実施例においても上記の熟交換器と同様の作用効果を奏す る。
[0058] OMPI
权利要求:
Claims
請 求 の 範 囲
. 伝熟ケーシング内にシ リ コ ーン油を封入し、 該シリ コ ー ン 油に浸るようにニク ロム線等の電熱線あるいは電熱帯を裸の まま配置し、 この電熱線あるいは電熱帯の両端部をそれぞれ 前記伝熱ケ— シングに伝熱ケ一シングと絶緣して設けた端子 部に連結して成る電熱ヒータ。
. 請求の範囲 1 において、 シリ コ ーン油がメ チルフヱニル基 を有するものである電熱ヒータ。
· . 請求の範囲 1 において、 伝熱ケーシングはその外壁に放熱 フィ ンを複数枚固設したものである電熱ヒータ。
. 請求の範囲 1 において、 電熱線あるいは電熱帯の出力を高 出力と低出力とに選択可能にすべく 、 電熱線をあるいは電熱 帯の中途部に中間タ ップを設け、 該中間タ ップと伝熱ケーシ ングに絶緣して別途設けた嬙子部とを引出し線で連結して成 る電熱ヒータ。
. 伝熱面を有するパネル伏の伝熟ケーシング内に、 伝熟面側 の内壁とは反対側の内壁に当接して該内壁を覆うようにス レ 一 ト扳等の非伝熱材を内装し、 該非伝熱材と伝熟面側の内壁 との間の伝熱ケーシング内空間に、 石綿等の耐熱性を有する 吸液材を装璲し、 該吸液材に舍浸させてシリ コー ン油を伝熱 ケーシング内に封入し、 該シリ コ ー ン油に浸るように二ク ロ ム線等の電熱線あるいは電熱帯を裸のまま配置し、 この電熱 線あるいは電熱蒂の両端部をそれぞれ前記伝熱ケ—シングに 伝熱ケ一シングと絶緣して設けた嬙子部に連結して成る電熱 ヒータ。
. ケーシング内にシリ コ ー ン油が封入され、 該封入されたシ リ コ ーン油内に浸るように二ク ロム線等の電熱線あるいは電 熱帯が裸のままま配置され、 この電熱線あるいは電熱帯の雨 端部がそれぞれケ一シ ングにケ一シ ングと铯緣して設けた嬙 子部に連結されると共に、 ケーシ ング内に、 ケーシ ング外に 適宜配設される流路管に接続されて熟媒体が流れる熱交換バ イ ブが配置された交換器本体と、 前記流路管の前記交換器本 体への流入側に配置され、 モータの排熱によって交換器本体 の熱交換器パイ プに流入する熱媒体を余熱すると共に、 熱媒 体を循瑷させるキャ ン ドモータ * ンプとから成ることを特徵 とする熱交換器。
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同族专利:
公开号 | 公开日
引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
1985-01-03| AK| Designated states|Designated state(s): DK FI NO US Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DK FI NO US |
1985-01-03| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB LU NL SE Designated state(s): AT BE CH DE FR GB LU NL SE |
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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