JP2017138073A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟性のある流体通路部に沿って電熱線を配策することで、その流体通路部の柔軟性に適切に対応しつつその流体通路部内の流体を効果的に加熱することが可能な流体加熱装置を提供する。【解決手段】流体加熱装置１０は、樹脂により中空筒状に形成された、流体を流通させる流体通路部１２と、流体通路部１２の外周側において、流体通路部１２の一端側から他端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びると共に、流体通路部１２の他端側で折り返して流体通路部１２の一端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びる、流体を加熱するための電熱線１４と、流体通路部１２の外周側に配設されると共に、樹脂により形成された、電熱線１４をガイドするガイド部材２２と、樹脂により形成された、電熱線１４をガイド部材２２に対して位置固定させるカバー部材３０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、流体を流通させる流体通路部と、その流体通路部内に流れる流体を加熱する電熱線と、を備え、その流体通路部内に流れる流体をその電熱線により加熱する流体加熱装置に関する。

従来、流体を流通させる流体通路部と、その流体通路部内を流れる流体を加熱するヒータと、を備える流体加熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この流体加熱装置において、流体通路部は、ヒートパイプであり、銅などの金属により構成されている。この流体加熱装置は、電気ヒータから良熱伝導部材である伝熱ブロックを介して流体通路部内の流体を加熱する。

特許第２７９７８９２号

しかしながら、上記した流体加熱装置では、流体通路部が銅などの金属により構成されるので、流体通路部自体やその配置に柔軟性が要求される場合などに対応することができない。一方、かかる事態に対応するため、流体通路部を柔軟性を有する樹脂により形成することが考えられる。この場合、流体通路部内を流れる流体を加熱する加熱源としては、その流体通路部に沿って長手方向に延びる電熱線を配策することが考えられる。しかし、この配策構造によっては、流体通路部が湾曲した場合などに電熱線が流体通路部から剥がれ或いは離間し更にはその電熱線のショートなどが生じ易くなり、流体通路部内の流体を適切に加熱することができない不都合が生ずるおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、柔軟性のある流体通路部に沿って電熱線を配策することで、その流体通路部の柔軟性に適切に対応しつつその流体通路部内の流体を適切に加熱することが可能な流体加熱装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するためになされた本発明は、樹脂により中空筒状に形成された、流体を流通させる流体通路部と、前記流体通路部の外周側において、少なくとも該流体通路部の一端側から他端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びる前記流体を加熱するための電熱線と、前記流体通路部の外周側に配設されると共に、樹脂により形成された、前記電熱線をガイドするガイド部材と、樹脂により形成された、前記電熱線を前記ガイド部材に対して位置固定させる固定部材と、を備える流体加熱装置である。

この構成によれば、電熱線が、柔軟性のある流体通路部の外周側において螺旋状に巻回しつつ延びると共に、柔軟性のあるガイド部材によりガイドされつつ柔軟性のある固定部材によりそのガイド部材に対して位置固定される。このため、流体通路部内の流体を電熱線により加熱することができると共に、その流体通路部の柔軟性に起因して電熱線が流体通路部から剥がれ或いは離間する事態や電熱線がショートする事態などが生ずるのを回避することができる。従って、柔軟性のある流体通路部に沿って電熱線を配策することで、その流体通路部の柔軟性に適切に対応しつつその流体通路部内の流体を適切に加熱することができる。

なお、電熱線は、流体通路部の外周側において、流体通路部の一端側から他端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びると共に、流体通路部の他端側で折り返して該流体通路部の一端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びるものであってもよい。

また、電熱線は，複数本を互いに間隔を隔てて使用するものでも良い。複数本の電熱線を持つ流体加熱装置においては、使用時に、選択的にその１本のみを発熱させたり、あるいは特定の複数本または全ての電熱線を発熱させるようにしてもよい。

ガイド部材は、外周面において互いに間隔を空けて螺旋状に巻回しつつ延びる少なくとも１本のガイド溝を有する筒状に形成された部材であり、電熱線はこのガイド溝に挿着される発熱部を有するものでもよい。

また、ガイド溝は、ガイド部材の一端及び他端に至ることなく該一端と該他端との間に収まるように延びるものでもよい。さらに、ガイド部材は、少なくとも１本の帯を前記流体通路の外周面に所定溝を隔ててらせん状に巻回固定されたものでもよい。

また、流体通路部、ガイド部材、及び固定部材はそれぞれ、透明材料により構成されていることが好ましい。そして、流体通路部を形成する樹脂は、フッ素樹脂であると共に、ガイド部材及び前記固定部材を形成する樹脂は、シリコン樹脂であるのが好ましい。

本発明の一実施形態に係る流体加熱装置の構成図である。 本実施形態に係る流体加熱装置の断面図である。 本発明の変形例に係る流体加熱装置が備えるカバー部材の構成図である。 本発明の流体加熱装置のガイド部材の一例の製造方法を示す説明図。 本発明の流体加熱装置のガイド部材の他の一例の製造方法を示す説明図。 本発明の流体加熱装置のガイド部材のさらに他の一例の製造方法を示す説明図。 本発明の流体加熱装置のガイド部材のさらに他の一例を示す説明図。

以下、本発明の流体加熱装置の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る流体加熱装置１０の構成図を示す。また、図２は、本実施形態に係る流体加熱装置１０の断面図を示す。

本実施形態に係る流体加熱装置１０は、液体や気体などの流体を加熱する装置である。流体加熱装置１０は、流体を流通させる流体通路部１２を備えている。流体通路部１２は、樹脂により中空筒状に形成された樹脂製部材であって、円筒状に形成されている。流体通路部１２は、流体が流入する入口側から流体が流出する出口側にかけて長手方向に延在しており、柔軟性を有している。流体通路部１２を形成する樹脂は、例えば熱可塑性を有するフッ素樹脂である。流体通路部１２は、透明材料により構成されている。

流体加熱装置１０は、また、電熱線１４を備えている。電熱線１４は、流体通路部１２内に流れる流体を加熱するための加熱源である。電熱線１４は、両端に電源が接続されたものであり、電源から電流が流通することにより発熱する熱線を含む。すなわち、電熱線１４は、電源に接続される絶縁体に覆われたリード線部１６ａ，１６ｂと、流体通路部１２の外周側において発熱する例えばニクロム線などの発熱部１８と、を含む。リード線部１６ａ，１６ｂと発熱部１８とは、圧着端子２０にて互いに接続されている。

リード線部１６ａの一端は、電源の＋端子に接続されている。リード線部１６ｂの一端は、電源の−端子に接続されている。リード線部１６ａの他端及びリード線部１６ｂの他端は、発熱部１８を挟むようにその発熱部１８の両端に接続されている。リード線部１６ａと発熱部１８とは、圧着端子２０ａを介して互いに接続されている。リード線部１６ｂと発熱部１８とは、圧着端子２０ｂを介して互いに接続されている。

電熱線１４（特に、その発熱部１８）は、流体通路部１２に沿って配策されている。具体的には、発熱部１８は、流体通路部１２の外周側において、流体通路部１２の一端側（図１において左端側）から他端側（図１において右端側）にかけて長手方向に沿って螺旋状に巻回しつつ延びていると共に、流体通路部１２の他端側で折り返してその他端側から一端側にかけて長手方向に沿って螺旋状に巻回しつつ延びている。

発熱部１８は、リード線部１６ａを介して電源の＋端子側に接続されて、流体通路部１２の一端側から他端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びる上り部１８ａと、リード線部１６ｂを介して電源の−端子側に接続されて、流体通路部１２の他端側から一端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びる下り部１８ｂと、を有する。上り部１８ａと下り部１８ｂとは、一本の発熱部１８を構成し、流体通路部１２の他端側において発熱部１８が折り返されるように、かつ、流体通路部１２の一端側と他端側との間の外周面において互いに交差することなく間隔を空けて配置される。

流体加熱装置１０は、また、ガイド部材２２を備えている。ガイド部材２２は、流体通路部１２の一端側から他端側にかけての外周側において電熱線１４（具体的には、その発熱部１８）をガイドして、その流体通路部１２の外周側における電熱線１４の位置を規定するためのものである。ガイド部材２２は、流体通路部１２の外周側に配設されると共に、樹脂により形成された部材である。ガイド部材２２は、柔軟性を有している。ガイド部材２２を形成する樹脂は、例えば熱安定性に優れると共に電気絶縁性を有するシリコン樹脂である。ガイド部材２２は、透明材料により構成されている。

ガイド部材２２は、流体通路部１２を外周側から覆う円筒状に形成された部材であって、流体通路部１２の外径と略同じ内径を有する中空部材である。尚、ガイド部材２２は、流体通路部１２の一端と他端との間の全範囲に配設されてもよいが、その一部の範囲に配設されてもよい。また、ガイド部材２２は、電熱線１４の圧着端子２０ａ，２０ｂが設けられる箇所を除いて配設されることが望ましい。ガイド部材２２の中空内には、流体通路部１２が挿入される。ガイド部材２２は、中空内に挿入された流体通路部１２の外周面に密着するようにその流体通路部１２に取り付けられる。

ガイド部材２２は、外周面に設けられた２本のガイド溝２４，２６を有している。２本のガイド溝２４，２６は、ガイド部材２２の外周面において互いに所定の間隔を空けて螺旋状に巻回しつつ延びている。ガイド溝２４，２６はそれぞれ、ガイド部材２２の円筒の一端及び他端に至ることなくその一端とその他端との間に収まるように延びている。尚、ガイド溝２４，２６はそれぞれ、流体通路部１２の外周面に対して開口したものであればよく、ガイド部材２２の壁を貫通したものであってもよい。

ガイド溝２４，２６には、上記した電熱線１４の発熱部１８が挿着される。具体的には、ガイド溝２４に電熱線１４の発熱部１８の上り部１８ａが挿着されると共に、ガイド溝２６にその発熱部１８の下り部１８ｂが挿着される。尚、ガイド溝２４とガイド溝２６とは、流体通路部１２の一端側においては互いに接続されていないが、流体通路部１２の他端側においては互いに接続されていてもよい。

流体加熱装置１０は、また、カバー部材３０を備えている。カバー部材３０は、流体通路部１２ひいてはガイド部材２２の外周側において電熱線１４をガイド部材２２に対して位置固定させるための固定部材である。カバー部材３０は、ガイド溝２４，２６を外周側から覆って蓋をすることによって、それらのガイド溝２４，２６に挿着された電熱線１４をそのガイド溝２４，２６内に保持させてガイド部材２２に対して位置固定させるものである。カバー部材３０は、ガイド部材２２の外周側に配設されると共に、樹脂により形成された部材である。カバー部材３０は、柔軟性を有している。カバー部材３０を形成する樹脂は、例えば熱安定性に優れると共に電気絶縁性を有するシリコン樹脂である。カバー部材３０は、透明材料により構成されている。

カバー部材３０は、ガイド部材２２を外周側から覆う円筒状に形成された部材であって、ガイド部材２２の外径と略同じ内径を有する中空部材である。尚、カバー部材３０は、ガイド部材２２の一端と他端との間の全範囲に配設されてもよいが、その一部の範囲に配設されてもよく、ガイド溝２４，２６が設けられる範囲に少なくとも配設されていればよい。カバー部材３０の中空内には、ガイド部材２２が挿入される。カバー部材３０は、中空孔に挿入されたガイド部材２２の外周面に密着するようにそのガイド部材２２に取り付けられる。

ガイド部材２２は，図４に示すように、樹脂製のパイプ２０を螺旋状に切り、それを軸方向に伸ばして螺旋状の溝２０ａを形成したものでも、図５に示すように、樹脂製のパイプ２０の外周部分に螺旋溝２０ａを形成したものでも、図６に示すように、樹脂製の帯２５を流体通路部１２の外周面に溝２０ａを隔てて巻き付け，接着等で外周面に固定したものでも良い。

また、ガイド部材２２の溝は図７に示す３本の溝のように複数の溝を持つものでもよい。この場合、各溝は他の溝に対して互いに所定間隔を隔てるものである。

次に、流体加熱装置１０の組み立て手順の一例について説明する。

まず、流体通路部１２と、電熱線１４と、ガイド部材２２と、カバー部材３０と、をそれぞれ用意する。そのうえで、ガイド部材２２の中空内に流体通路部１２が挿入されるようにその流体通路部１２の外周側にガイド部材２２を配設する。次に、そのガイド部材２２のガイド溝２４，２６に電熱線１４の発熱部１８が挿着されるようにそのガイド部材２２に電熱線１４を取り付ける。そして最後に、そのガイド部材２２が電熱線１４の発熱部１８を挿着したままカバー部材３０の中空内に挿入されるようにそのガイド部材２２の外周側にカバー部材３０を配設する。

かかる組み立てが行われると、流体通路部１２の外周面とガイド部材２２の内周面とが密着すると共に、そのガイド部材２２の外周面とカバー部材３０の内周面とが密着する。ガイド部材２２の外周面とカバー部材３０の内周面とが密着すると、ガイド溝２４，２６に挿着された電熱線１４がカバー部材３０によりそのガイド溝２４，２６に押さえられてそのガイド溝２４，２６内に保持されるので、その電熱線１４がガイド部材２２に対して位置固定される。

このような組み立てが行われた流体加熱装置１０において、電熱線１４の両端にあるリード線部１６が電源に接続されてその電熱線１４に電流が流通すると、電熱線１４の発熱部１８が発熱する。発熱部１８が発熱すると、流体通路部１２内に流れる流体がその発熱部１８が設けられた範囲を通過する際に伝熱されることで加熱される。

本実施形態の流体加熱装置１０においては、電熱線１４の発熱部１８が、その流体通路部１２に沿って長手方向に延びるように配策されている。このため、流体通路部１２内の流体が、その流体通路部１２の外周側において電熱線１４が延びている範囲で伝熱されるので、流体通路部１２内の流体を適切かつ効果的に加熱することができる。

また、流体通路部１２が柔軟性を有する樹脂により形成されていると共に、ガイド部材２２及びカバー部材３０それぞれが柔軟性を有する樹脂により形成されている。このため、流体通路部１２の柔軟性を上げてその配置の自由度を上げることができる。更に、電熱線１４の発熱部１８が、その流体通路部１２の外周側においてガイド部材２２に設けられたガイド溝２４，２６に装着されつつ螺旋状に巻回している。そして、この発熱部１８が、ガイド部材２２のガイド溝２４，２６に挿着された状態でカバー部材３０によりそのガイド溝２４，２６内に保持されてガイド部材２２に対して位置固定されている。このため、流体通路部１２が湾曲した場合でも、その流体通路部１２の柔軟性に起因してその発熱部１８が流体通路部１２から剥がれ或いは離間する事態やその発熱部１８がショートする事態などは生じ難くなる。

従って、本実施形態の流体加熱装置１０によれば、柔軟性のある流体通路部１２に沿って電熱線１４を配策することで、その流体通路部１２の柔軟性に適切に対応しつつその流体通路部１２内の流体を適切に加熱することができる。

また、流体加熱装置１０においては、ガイド部材２２に設けられた２本のガイド溝２４，２６が、ガイド部材２２の外周面において互いに間隔を空けて螺旋状に巻回しつつ延びている。更に、電熱線１４の発熱部１８が、流体通路部１２の他端側において折り返されており、電源の＋端子側に接続されて、そのガイド溝２４に挿着される上り部１８ａと、電源の−端子側に接続されて、そのガイド溝２６に挿着される下り部１８ｂと、を有している。

かかる構造においては、電熱線１４の発熱部１８の両端（具体的には、上り部１８ａの電源＋端子側及び下り部１８ｂの電源−端子側）がそれぞれ流体通路部１２の一端側でリード線部１６ａ，１６ｂに接続されるように配置されるので、それらのリード線部１６ａ，１６ｂを共に流体通路部１２の一端側から電源に延ばすことができ、これにより、リード線部１６ａ，１６ｂの配策作業の容易化を図ることができ、その配策の複雑化を防止することができると共に、リード線部１６ａ，１６ｂの配線長をできるだけ短くすることができる。

また、流体加熱装置１０においては、流体通路部１２と、その流体通路部１２が挿入されるガイド部材２２と、そのガイド部材２２にガイドされる電熱線１４をそのガイド部材２２に対して位置固定するカバー部材３０と、がそれぞれ、透明材料により構成されている。このため、流体通路部１２内に異物などが存在する場合に、その異物などを外部から視認させることが可能である。従って、本実施形態の流体加熱装置１０によれば、流体通路部１２内の流体を適切に加熱しつつ、その流体通路部１２内に異物などが詰まることなどを点検者や作業者などに確認させ易くすることができる。

また、流体加熱装置１０においては、ガイド溝２４，２６がそれぞれ、ガイド部材２２の円筒の一端及び他端に至ることなくその一端とその他端との間に収まるように延びている。すなわち、ガイド溝２４，２６がそれぞれ、ガイド部材２２の円筒の一端及び他端で外部に向けて開放されていない。このため、流体通路部１２に対するガイド部材２２の把持力が緩むのを防止して、流体通路部１２の外周面に対するガイド部材２２の密着性を高めることができるので、ガイド部材２２のガイド溝２４，２６に挿着される電熱線１４による流体通路部１２内の流体の加熱性を向上させることができる。

更に、流体加熱装置１０においては、カバー部材３０が、流体通路部１２の外周側において電熱線１４をガイドするガイド部材２２を外周側から覆ってそのガイド部材２２に密着するように円筒状に形成されている。このため、ガイド部材２２にガイドされる電熱線１４に点検者や作業者などが直接触れるのを防止することができ、電熱線１４付きの流体通路部１２の取り扱いを容易にすることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

例えば、上記の実施形態においては、流体通路部１２がフッ素樹脂により形成されると共に、ガイド部材２２及びカバー部材３０がそれぞれシリコン樹脂により形成される。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、流体通路部１２、ガイド部材２２、及びカバー部材３０を形成する樹脂は、柔軟性を有するものであれば何れの樹脂であってもよい。

また、上記の実施形態においては、ガイド部材２２のガイド溝２４，２６がそれぞれ、ガイド部材２２の円筒の一端及び他端に至ることなくその一端とその他端との間に収まるように延びている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図３に示す如く、ガイド溝２４，２６がガイド部材２２の円筒の一端及び他端の少なくとも何れか一方に至ってその一端又は他端で外部に向けて開放されていてもよい。

また、上記の実施形態においては、流体通路部１２を、円筒状に形成されたものに適用することとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、流体通路部１２を、角筒状に形成されたものに適用することとしてもよい。

更に、上記の実施形態においては、電熱線１４をガイド部材２２に対して位置固定させるためのカバー部材３０が、そのガイド部材２２を外周側から覆うように円筒状に形成されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、カバー部材３０は、電熱線１４をガイド部材２２に対して位置固定させるものであれば何れの形状に形成されていてもよい。尚、この場合、カバー部材３０の形状は、電熱線１４に点検者や作業者などが直接触れるのを防止できるものであることが望ましい。

１０ 流体加熱装置
１２ 流体通路部
１４ 電熱線
１８ 発熱部
１８ａ 上り部
１８ｂ 下り部
２２ ガイド部材
２４，２６ ガイド溝
３０ カバー部材

Claims (7)

1. 樹脂により中空筒状に形成された、流体を流通させる流体通路部と、
   前記流体通路部の外周側において、少なくとも該流体通路部の一端側から他端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びる前記流体を加熱するための電熱線と、
   前記流体通路部の外周側に配設されると共に、樹脂により形成された、前記電熱線をガイドするガイド部材と、
   樹脂により形成された、前記電熱線を前記ガイド部材に対して位置固定させる固定部材と、
   を備えることを特徴とする流体加熱装置。
2. 前記電熱線は、前記流体通路部の外周側において、該流体通路部の一端側から他端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びると共に、該流体通路部の他端側で折り返して該流体通路部の一端側にかけて螺旋状に巻回しつつ延びるものである請求項１記載の流体加熱装置。
3. 前記ガイド部材は、外周面において互いに間隔を空けて螺旋状に巻回しつつ延びる少なくとも１本のガイド溝を有する筒状に形成された部材であり、
   前記電熱線は、前記ガイド溝に挿着される発熱部を有する請求項１又は２に記載の流体加熱装置。
4. 前記ガイド溝は、前記ガイド部材の一端及び他端に至ることなく該一端と該他端との間に収まるように延びる請求項３に記載の流体加熱装置。
5. 前記ガイド部材は、少なくとも１本の帯を前記流体通路の外周面に所定溝を隔ててらせん状に巻回固定されたものである請求項１又は２に記載の流体加熱装置。
6. 前記流体通路部、前記ガイド部材、及び前記固定部材はそれぞれ、透明材料により構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の流体加熱装置。
7. 前記流体通路部を形成する樹脂は、フッ素樹脂であると共に、
   前記ガイド部材及び前記固定部材を形成する樹脂は、シリコン樹脂である請求項１乃至６の何れか一項記載の流体加熱装置。
   

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