WO1995017842A1 - Heat-insulating electrical pot and process for producing the pot - Google Patents

Description

明 細 書 断熱電気加熱式ポツ ト及びその製造方法 技

本発明は、 断熱容器とその内部に配設された電気加熱装置とを備え、 該断熱容 器内に水などの液体を入れて加熱し、 その湯を保温する断熱電気加熱式ポッ トに 関する。

背景技術

一般に断熱電気加熱式ポッ トは、 内容器と外容器をそれぞれの口元部で接合一 体化し、 これら内外容器間の空間を真空とした二重壁構造の容器と、 伝熱によ り 内容器の内部に収容された液体を加熱するためのヒータュニッ ト とを傭えて構成 されている。

第 2図は、 従来の湯沸かしポッ トの一例として、 実公昭 6 2— 7 3 8 3 6号公 報に記載されたものを示すものであ り、 この湯沸かしポッ ト 1は、 真空二重構造 とした容器 2の内底部にヒータュニッ ト 3をパッキン 4， 5によ り水密に固定し て配置した構成になっている。

しかしながら、 上述した第 2図に示す従来の真空断熱湯沸かしポッ トは、 内容 器と外容器間の空間を真空引き した構造であるために、 この二重壁構造の容器に は常に大気圧がかかり、 この力を分散させるため極力曲面を有する形状にする必 要があり、 その結果内容器と外容器との形状を概ね有底円筒形にせざるを得ず、 この形状とすることによ り、 外容器の外容積に対する内容積の割合、 即ち、 容積 効率が低く なる問題があつた。

発明の開示

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、 断熱 S気加熱式ポッ トにおいて、 容器の保温性能が高く、 しかも容積効率を高められるような形状とした容器を備 えた断熱電気加熱式ポッ トの提供を目的としている。

本発明の第 1 の態様は、 内容器と外容器とをそれぞれの口元部で一体化し、 こ れら内外容器間の空間を断熱層と した断熱容器と、 該内容器に収容される液体を 加熱する電気加熱装置とを備えた断熱電気加熱式ポッ トにおいて、 上記断熱容器 の断熱層が、 キセノ ン、 ク リプ ト ン、 アルゴンの内から選択される少な く とも 1 種の低熱伝導度気体を封入してなるものである。

本発明の第 2の態様は、 内容器と外容器とをそれぞれの口元部で一体化し、 こ れら内外容器間の空間を断熱層と した断熱容器と、 該内容器に収容される液体を 加熱する電気加熱装置とを備えた断熱電気加熱式ポッ 卜の製造方法において、 内 容器と外容器とをそれぞれの口元部で一体化し、 これら内外容器のいずれかに封 入口を有する二重容器を作製し、 この二重容器の内外容器間の空間を真空引き し 、 次いで封入口を通して該空間内にキセノ ン、 ク リプト ン、 アルゴンの内から選 択される少なく とも 1種の低熱伝導度気体を入れて該封入口を封止して内外容器 間に低熱伝導度気体を封入して断熱層を形成する際に、 二重容器の外圧を内外容 器間の空間の圧力とほぼ同圧と して断熱層形成操作を行う ことを特徴とする断熱 電気加熱式ポッ トの製造方法である。

本発明に係る断熱重気加熱式ボッ トは、 内外容器間の空間を真空封止する代り に、 キセノ ン、 ク リプト ン、 アルゴン等の低熱伝導度気体を封入することで断熱 層を形成するものなので、 断熱層製作工程が極めて容易になり、 製造工程が簡略 化され、 製造コス トを低減する こ とができる。 しかも低熱伝導度の気体の封入ガ ス圧を調整することによ り、 大気圧との差圧を小さ く することができるので、 平 面壁構造の角型容器に製作する こ とが可能である。 また、 必要に応じ積層断熱に することによ り、 断熱性能を上げることができ、 真空断熱以上の性能を得ること も可能となる。

また、 本発明に係る断熱 S気加熱式ポッ トの製造方法は、 内容器と外容器とを それぞれの口元部で一体化し、 これら内外容器のいずれかに封入口を有する二重 容器を作製し、 この二重容器の内外容器間の空間を真空引きし、 次いで封入口を 通して該空間内にキセノ ン、 ク リ プトン、 アルゴンの内から選択される少なく と も 1種の低熱伝導度気体を入れて該封入口を封止して内外容器間に低熱伝導度気 体を封入して断熱層を形成する際に、 二重容器の外圧を内外容器間の空間の圧力 とほぼ同圧として断熱層形成操作を行う ことによ り、 二重容器に外圧が加わり変 形することが防止され、 平面壁構造の角型容器を使用 して断熱容器を作製する こ とが可能となる。

図面の簡単な説明

第 1図は本発明の断熱電気加熱式ポッ トの一実施例を示す側面断面図である。 第 2図は従来の電気ポッ トの一例を示す要部断面図である。

発明を実施するための最良の形態

第 1図は本発明に係る断熱電気加熱式ポッ トの一実施例を示すものであ り、 図 中符号 1 O Aは断熱電気加熱式ポッ ト （以下、 電気ポッ ト と記す） である。

この電気ポッ ト 1 0 Aは、 角型断熱容器 1 0 と、 この角型断熱容器 1 0内に配 設されたヒータ 1 1 と、 角型断熱容器 1 0の下方に配設された加熱制御装置 1 2 と、 角型断熱容器 1 0の上部に設けられた加圧装置 1 3 と、 角型断熱容器 1 0 に 接続された管路状の注水装置 1 4 と、 これらを収納する外装容器 1 5 とを備えて 構成されている。

この角型断熱容器 1 0は、 ステンレス鋼等の金属からなる有底角筒状の内容器 1 6及びそれよ りやや大きい外容器 1 7 とをそれぞれの口元部で接合一体化し、 これら内外容器 16 , 1 7間に形成される空間部に気体注入管 1 8 よ り低熱伝導度の 気体、 例えばク リ プトン、 キセノ ン、 アルゴン等、 よ り好ま し く はク リ プトンと キセノ ンの一方又はこれらの混合ガスを、 室温 （ 2 0 °C ) での圧力として 3 0 0 〜 7 0 0 Torr、 好ま しく は 4 0 0 Torr程度で封入して気体注入管 1 8 を圧着する ことによって断熱空間層 2 0を形成してなる二重壁構造の断熱容器である。 上記内容器 1 6の底部近傍の側面には、 断熱空間層 2 0側にヒータ 1 1が配設 されている。 このヒータ 1 1はニクロム線等の金属電熱線を板状雲母等に巻き付 けた帯状のマイ力ヒータ等が用いられている。 このヒータ 1 1は、 その両端をネ ジゃスプリ ングによ り締め付け、 内容器 1 6の側面下方部に面接触させて取り付 けられている。 このヒータ 1 1 は、 リー ド線 2 3を介して加熱制御装置 1 2に接 続されている。

加熱制御装置 1 2は、 湯温検知センサ 2 4 (以下、 サーミスタ という） とこの サ一ミスタ 2 4で検知された温度変化の信号を受けて温度制御を行うマイ クロコ ンピュータ 2 5 (以下、 温度制御機構という） とを備えて構成されている。 この温度制御機構 2 5の動作を説明する と、 ま ず電気ポ ト 1 O A内に水を入 れ、 電源スィ ッチを入れる と、 ヒータ 1 1に通電され、 電気ポッ ト 1 O A内の水 が加熱される。 電気ポッ ト 1 O A内の湯温が 1 0 0 °C付近になる と、 電気ポヅ ト 1 O A内に発生した蒸気が、 蒸気通路 2 6を通ってサーミ スタ 2 4に到達する。 サーミス夕 24は、 この蒸気によ り電気ポッ ト 1 O A内の温度変化を検知する。 この温度変化は、 さ らに鼋気信号と して温度制御機構 2 5に送られ、 こ こで温度 制御機構 2 5は、 沸騰したことを検知しヒータ 1 1への通電をカツ トする。 このよう にして一旦沸かした湯の温度も、 長時間経過すると徐々に低下して く る。 この時温度制御機構 2 5は、 湯温が予め設定した温度 （例えば 9 0 °C程度） を下回ると、 再びヒータ 1 1に通電を行う。 この時の通電力は、 予め温度制御機 構 2 5に設定した保温電力 （例えば 3 0 Wh程度） である。

角型断熱容器 1 0の外側には、 一端が内容器 1 6に接続され、 他端が角型断熱 容器 1 0上端の近傍に位置する管路よ り なる注水装置 1 4が設けられている。 こ の注水装置 1 4は、 外容器 1 7の底部を貫通して、 内容器 1 6の底部に接続され た連通管 2 7内を通り、 内容器 1 6底部中央に穿設された孔に接続された注出管 2 8の他端に接続管 2 9を介して設けられている導水管 3 0と、 この導水管 3 0 の他端に接铳管 3 1を介して接続されている注水管 3 2 と、 更にその注水管 3 2 の他端に接続管 3 3を介して設けられている開閉弁 3 4 と、 開閉弁 3 4に接続し て設けられているノズル 3 5を備えて構成されている。

上記構成の角型断熱容器 1 0は、 外装容器 1 5内に収納、 設置されている。 この外装容器 1 5は、 角型断熱容器 1 0本体を収納する胴部 3 6 と、 加圧装置 1 3を収納する蓋体 3 7から構成されている。 胴部 3 6の下部側面には外部 （家電 用） 鼋源を專入するためのコンセン ト差し込み口 3 8が設けられ、 かっこの差し 込み口 3 8は、 このすぐ近傍に設置収納される温度制御機構 2 5のュニッ トに接 続して設けられている。

また蓥体 3 7は、 加圧装置 1 3 と角型断熱容器 1 0の上口部 3 9を塞ぐ蓋部 4 0から構成されている。 加圧装置 1 3は押し板 4 1 とべローズ 4 2から構成され 、 押し板 4 1を押圧するこ とによ り、 角型断熱容器 1 0内の空気が加圧圧縮され 、 これによ り角型断熱容器 1 0内の湯は、 注出管 2 8， 接続管 2 9， 導水管 3 0 , 接続管 3 1 ， 注水管 3 2 ， 接続管 3 3及び開閉弁 3 4の経路を通じてノ ズル 3 5から注湯されるようになっている。

次に、 この断熱電気加熱式ポッ ト 1 0 Αの製造例を説明する。

まずステンレス鋼などの金属材料を角筒状に成形して内容器 1 6を作製する。 この際、 ヒータの位置決めのために、 底部側面をやや縮径して段差を設けておく 。 この内容器 1 6底部の注出孔 4 4に、 注出管 2 8の一端を溶接して設けた後、 連結管 2 7 の端部を内容器 1 6底部に溶接する。 その後、 内容器 1 6の段部にヒ —タ 1 1 を巻き付け、 ヒータ 1 1 の両端部をネジ止め、 も しくはスプリ ング等で 固定し、 内容器 1 6 と面接触させる。

次に外容器 1 7 を内容器 1 6 と同様にステン レス鍋等の金属材料を成形して製 造する。 この成形時には、 外容器 1 7の底部に連通管 2 7 を設けるための連通孔 4 5 と気体封入管 1 8 とヒータ 1 1 のニクロム線を通すための孔部 4 6 を設けて おく 。 そして、 これら内容器 1 6 と外容器 1 7 とを口部で気密に溶接して一体化 し、 更に外容器 1 7底部に設けた連通孔 4 5の縁部と連通管 2 7の接触部分を溶 接する。

次に孔部 4 6をハーメチック部材 1 9 にて封止する。 このハーメチック部材 1 9は絶縁材料よ り な り、 2 ケ所の導通部 4 3を備えた有底円筒状の 2つの封止部 材 19a, 19bを嵌合した構造になつている。 そ して上部の封止部材 1 9 aの專通部 4 3 にヒータ 1 1 のニクロム線を半田等で各々接続する。 この時ニクロム線が互 いに接触しないよう、 また内外容器 1 6 , 1 7 に接触しないよう、 二クロム線を 碍子等の絶縁材で覆うこ とによ り短絡を防止する。 その後、 この封止部材 1 9 a をエポキシ系の接着剤を用いて外容器 1 7底部外面に接着し、 孔部 4 6 を気密に 封止する。

次に、 上記のよう にして製造した二重構造の容器 （以下、 二重容器と記す） の 内外容器 1 6 ， 1 7間に形成される空間部を気体封入管 1 8よ り一度真空引き し 、 その後、 ク リ プ ト ン、 キセノ ン、 アルゴンの中から選択される少なく とも 1種 の低熱伝導度気体を所定圧力 （例えば 2 0 °Cで 4 0 0 Torr程度） にて封入し、 低 熱伝導度断熱空間層とし、 その後油圧等のプレス機を用いて気体封入管 1 8を圧 着し、 低熱伝導度断熱空間層を密封する。 これによ り二重容器の内外容器 1 6 ， 1 7間の空間部に断熱層 2 0を形成し、 断熱容器 1 0 とする。

この断熱層 2 0の形成の際には、 二重容器の外圧を内外容器 16 , 17間の空間の 圧力とほぼ同圧と して上記真空引き、 低熱伝導度気体の封入及び気体封入管 1 8 の圧着 （封じ切り ） を行う ことによ り、 二重容器に外圧が加わり 変形することが 防止され、 平面壁構造の角型容器を使用 して靳熱容器を容易に歩留り よ く作製す ることができる。 例えば、 二重容器を減圧チャンパ内に入れ、 気体封入管 1 8 を 外部に導出して真空ポンプに接続し、 内外容器 16，17間の空間を真空引きする際 に、 この真空引きとほぼ同圧となるよう に減圧チャンパ内を減圧し、 次いで気体 封入管 1 8 を通して低熱伝導度気体を導入する際にも、 内外容器 16 , 17間の空間 の圧力とほぼ同圧となるように減圧チヤ ンパ内の気圧を調整し、 二重容器の気体 封入管 1 8 を封じ切りする。 また、 別な方法と して、 二重容器を全て減圧チャン バ内に入れ、 この減圧チャ ンパ内を真空排気して内外容器 16， 17間の空間を真空 排気し、 次いで減圧チャンパ内に低熱伝導度気体を所定圧力となるよう に専入し 、 二重容器を封止する方法がある。

次に、 外容器 1 7 に取り付けられた封止部材 1 9 aの下方に封止部材 1 9 b

(ハーメチック部材） を嵌合し、 リー ド線 2 3 を介して温度制御機構 2 5 に接続 する。

さ らに注出管 2 8の他端に接続管 2 9 を介し導水管 3 0の一端を取り付け、 導 水管 3 0の他端に接続管 3 1を介し注水管 3 2の一端を取り付け、 さ らに注水管 3 2の他端には、 接铳管 3 3を介して開閉弁 3 4 を接続し、 この開閉弁 3 4にノ ズル 3 5を取り付ける。

最後に、 このようにして得られた角型断熱容器 1 0を外装容器 1 5に収納し、 設置して第 1図に示す電気ポッ ト 1 0 Aを製造する。

この電気ポヅ ト 1 O Aは、 断熱層 2 0が真空状態でなく、 キセノン、 ク リブト ンなどの低熱伝導度気体を、 大気圧によつて断熱容器が潰れない程度の圧力で封 入して断熱層 2 0 としたこ とによ り、 断熱容器の形状の自由度が増し、 内容器 1 6、 外容器 1 7がほぼ四角柱状の外形をなす断熱容器を製作することが可能であ る。

なお先の実施例においては、 加熱制御装置 1 2にサーミスタ 2 4 と温度制御機 構 2 5 を使用したが、 この制御装置と しては、 必ずしもサーミ スタ 2 4 と温度制 御機構 2 5 を使用する必要はな く 、 例えばサ一マルリー ドスイ ッチ （ T R S ) 、 リ レー、 サーモスタ ッ ト、 補助ヒータ等の制御装置でも良い。

また、 必要に応じ、 断熱層 2 0 を複数層設けて積層断熱構造とするこ とによ り 、 断熱性能を上げることができ、 真空断熱以上の性能を得ることも可能となる。 更に、 上記実施例では断熱容器 1 0の封'止を、 気体封入管 1 8の圧着 （封じ切 り） によ り行ったが、 外容器に設けた排気口を封止板で封止した り、 小孔状或い は細溝状の排気孔を低温ろう材などの封止材で封止する封止構造を採用しても良 い o

以上説明したように、 本発明に係る断熱電気加熱式ポッ トは、 キセノ ン、 ク リ プト ンなどの低熱伝導度気体を大気圧によって断熱容器が潰れない程度の圧力で 封入した断熱層を有する断熱容器を備えているので、 断熱層製作工程が極めて容 易になり、 製造工程が簡略化され、 製造コス トを低減することができる。 しかも 低熱伝導度の気体の封入ガス圧を調整することによ り、 大気圧との差圧を小さ く することができるので、 平面壁構造の角型容器に製作することが可能である。 ま た、 必要に応じ積層断熱にするこ とによ り、 断熱性能を上げることかでき、 真空 断熱以上の性能を得るこ とも可能となる。

また、 本発明に係る断熱電気加熱式ポッ トの製造方法は、 上記断熱容器の断熱 層を形成する際に、 二重容器の外圧を内外容器間の空間の圧力とほぼ同圧として 断熱層形成操作を行うこ とによ り 、 二重容器に外圧が加わり変形するこ とが防止 され、 平面壁構造の角型容器を使用して断熱容器を作製することが可能となり、 その結果容積効率を増大させる こ とができる。

Claims

請求の範囲

1 . 内容器と外容器とをそれぞれの口元部で一体化し、 これら内外容器間の空 間を断熱層とした断熱容器と、 該内容器に収容される液体を加熱する電気加熱装 置とを備えた断熱電気加熱式ポッ トにおいて、

上記断熱容器の断熱層が、 キセノ ン、 ク リプト ン、 アルゴンの内から選択され る少な く とも 1種の低熱伝導度気体を封入してなるものであるこ とを特徴とする 断熱電気加熱式ポッ ト。

2 . 低熱伝導度の気体の封入ガス圧を 3 0 0 ~ 7 0 0 To rr、 好ましく は 4 0 0 Torr程度と したこ とを特徴とする請求の範囲第 1項の断熱電気加熱式ポッ ト。

3 . 断熱容器の断熱層を複数層設けて積層断熱構造としたことを特徴とする請 求の範囲第 1項の断熱電気加熱式ポッ ト。

4 . 断熱容器を平面壁構造を有する角形断熱容器と したことを特徴とする請求 の範囲第 1項の新熱電気加熱式ポッ ト。

5 . 内容器と外容器とをそれぞれの口元部で一体化し、 これら内外容器間の空 間を断熱層とした断熱容器と、 該内容器に収容される液体を加熱する電気加熱装 置とを備えた断熱電気加熱式ポッ トの製造方法において、

内容器と外容器とをそれぞれの口元部で一体化し、 これら内外容器のいずれか に封入口を有する二重容器を作製する工程と、

この二重容器の内外容器間の空間を真空引き し、 次いで該封入口を通して該空 間内にキセノン、 ク リプト ン、 アルゴンの内から選択される少な く も 1種の低熱 伝導度気体を入れて該封入口を封止して内外容器間に低熱伝導度気体を封入して 断熱層を形成する工程とを備え、

該断熱層形成工程を、 二重容器の外圧を内外容器間の空間の圧力とほぼ同圧と して行う こ とを特徴とする断熱電気加熱式ポッ トの製造方法。

6 . 低熱伝導度の気体の封入ガス圧を 3 0 0 ~ 7 0 0 To rr、 好ましく は 4 0 0 T orr程度と したこ とを特徴とする請求の範囲第 5項の断熱電気加熱式ポッ トの製 造方法。

7 . 断熱容器の断熱層を複数層設けて積層断熱構造としたことを特徴とする請 求の範囲第 5項の断熱電気加熱式ポッ トの製造方法。

8 . 断熱容器を平面壁構造を有する角形断熱容器と したことを特徴とする請求 の範囲第 5項の断熱電気加熱式ポッ トの製造方法。

9 . 断熱層形成操作が、 二重容器を減圧チャンパ内に入れ、 内容器と外容器の いずれか一方に設けた気体封入管をチャ ンパ外部に導出して真空ポンプに接続し 、 内容器と外容器間の空間を真空引きする際に、 この真空引きとほぼ同圧となる ように減圧チャンパ内を減圧し、 次いで気体封入管を通して低熱伝導度気体を導 入する際に、 内外容器間の空間の圧力とほぼ同圧となるように減圧チャンパ内の 気圧を調整し、 低熱伝導度気体を專入した後に気体封入管を圧着封じ切り するこ とを特徴とする請求の範囲第 5項の断熱電気加熱式ポッ トの製造方法。

1 0 . 断熱層形成操作が、 外容器に排気孔を設けた二重容器を、 その排気孔を 上向きとしかつ該排気孔の上にろ う材を介して封止板を載せた状態で減圧チャン パ内に入れ、 この減圧チャンパ内を真空排気して内外容器間の空間を真空排気し 、 次いで減圧チャンパ内に低熱伝導度気体を所定圧力となるように導入し、 次い で上記ろう材を加熱溶融して封止板によ り排気孔を封止することを特徴とする請 求の範囲第 5項の断熱電気加熱式ポッ トの製造方法。

1 1 . 断熱層形成操作が、 外容器に排気孔を設けた二重容器を、 その排気孔を 上向きとしかつ該排気孔の周囲にろう材を配した状態で減圧チャンパ内に入れ、 この減圧チャ ンパ内を真空排気して内外容器間の空間を真空排気し、 次いで減圧 チャ ンパ内に低熱伝導度気体を所定圧力となるように導入し、 次いで上記ろう材 を加熱溶融して排気孔を封止する ことを特徴とする請求の範囲第 5項の断熱電気 加熱式ポッ トの製造方法。

1 2 . 断熱層形成操作が、 外容器に排気孔を設けた二重容器の内外容器間の空間 を真空引き し、 次いで該排気孔を通して該空間内に低熱伝導度気体を所定圧力と なるように導入し、 その後排気孔に封止板を接着することによって該排気孔を封 止することを特徴とする請求の範囲第 5項の断熱電気加熱式ポゾ トの製造方法。