特開 2021-163539 電気ヒータ及び電気ボイラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-163539(P2021-163539A)

(43)【公開日】2021年10月11日

(54)【発明の名称】電気ヒータ及び電気ボイラ

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/02 20060101AFI20210913BHJP

   F22B 1/28 20060101ALI20210913BHJP

   H05B 3/48 20060101ALI20210913BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/02 A

   F22B1/28 Z

   H05B3/48

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-61229(P2020-61229)

(22)【出願日】2020年3月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 嘉浩

(72)【発明者】

【氏名】大西 隆二

(72)【発明者】

【氏名】井上 貴雄

【テーマコード（参考）】

3K092

【Ｆターム（参考）】

3K092PP20

3K092QA02

3K092QC28

3K092QC38

3K092RA02

3K092RD40

3K092VV04

(57)【要約】

【課題】装置を小型化でき、かつ、ヒータとしての性能を安全に高くすることができる。
【解決手段】一方の端部に接続端子が接続される第１ヒータ体と、前記第１ヒータ体に隣接して配置される第２ヒータ体と、前記第１ヒータ体及び前記第２ヒータ体の前記接続端子側に配置され、前記第１ヒータ体と前記第２ヒータ体とを接続する短絡板と、を含み、前記第２ヒータ体は、前記第２ヒータ体の延在方向において、前記接続端子側の充電部の端部が、前記第１ヒータ体と前記接続端子との接続部よりも前記短絡板側にある電気ヒータ。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電流が印加され、発熱するヒータユニットと、
前記ヒータユニットと接続する接続端子と、を含み、
前記ヒータユニットは、
前記接続端子が接続される第１ヒータ体と、
前記第１ヒータ体に隣接して配置される第２ヒータ体と、
前記第１ヒータ体と前記第２ヒータ体とを導通させる短絡板と、を含み、
前記第２ヒータ体は、前記第２ヒータ体の延在方向において、前記接続端子側の充電部の端部が、前記第１ヒータ体と前記接続端子との接続部よりも前記短絡板側にある電気ヒータ。

【請求項2】

前記接続端子の、前記第１ヒータ体との接続部は、前記第１ヒータ体の延在方向に交差する方向で、かつ、前記第２ヒータ体に向かって延びる延在部を備える請求項１に記載の電気ヒータ。

【請求項3】

前記ヒータユニットを複数備え、
複数の前記ヒータユニットは、周状に配置され、隣接するヒータユニットと異なる相の電流が印加され、
前記延在部は、周状に配置された複数の前記ヒータユニットを結んだ円よりも、中心側に配置される請求項２に記載の電気ヒータ。

【請求項4】

周状に配置された複数の前記ヒータユニットは、周方向において、前記第１ヒータ体と前記第２ヒータ体が交互に配置される請求項３に記載の電気ヒータ。

【請求項5】

前記接続端子は、前記第２ヒータ体の延在方向から見た場合、一部が、前記第２ヒータ体と重なる請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の電気ヒータ。

【請求項6】

前記第１ヒータ体の充電部は、前記短絡板及び前記接続端子が接続される電極と、前記電極の前記短絡板と前記接続端子との間に配置され、前記短絡板と前記接続端子とを所定距離離間させる間隔調整部材とを備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電気ヒータ。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電気ヒータと、
前記電気ヒータに電流を印加する電源と、を含む電気ボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気ヒータ及びこれを有する電気ボイラに関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラに係る技術分野において、特許文献１に開示されているような電気ボイラが知られている。電気ボイラは、電気ヒータで水を加熱することにより蒸気を発生する。特許文献１に記載しているように電気ボイラは、電気ヒータの電極に端子が設けられ、端子がリード線を介して電源に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２９２０８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、ボイラの容量（蒸発量）を増加させる為に、ヒータの出力（ワット数）を増加させるには、電流を大きくする必要がある。電気ヒータは、大電流による熱に耐えるために電流を流す電線を大径化することになる。しかしながら、電気ヒータは、端子部のスペースは限られており、径の大きな電線を接続する場合、各電線間の距離が短くなり、短絡等の故障の原因となる恐れがある。また、電線の大きさに合わせて、電気ヒータの径を大きくすると、装置が大型化してしまう。

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、装置を小型化でき、かつ、ヒータとしての性能を安全に高くすることができる電気ヒータ及び電気ボイラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、電流が印加され、発熱するヒータユニットと、前記ヒータユニットと接続する接続端子と、を含み、前記ヒータユニットは、前記接続端子が接続される第１ヒータ体と、前記第１ヒータ体に隣接して配置される第２ヒータ体と、前記第１ヒータ体と前記第２ヒータ体とを導通させる短絡板と、を含み、前記第２ヒータ体は、前記第２ヒータ体の延在方向において、前記接続端子側の充電部の端部が、前記第１ヒータ体と前記接続端子との接続部よりも前記短絡板側にある電気ヒータである。

【0007】

前記接続端子の、前記第１ヒータ体との接続部は、前記第１ヒータ体の延在方向に交差する方向で、かつ、前記第２ヒータ体に向かって延びる延在部を備えることが好ましい。

【0008】

前記ヒータユニットを複数備え、複数の前記ヒータユニットは、周状に配置され、隣接するヒータユニットと異なる相の電流が印加され、前記延在部は、周状に配置された複数の前記ヒータユニットを結んだ円よりも、中心側に配置されることが好ましい。

【0009】

周状に配置された複数の前記ヒータユニットは、周方向において、前記第１ヒータ体と前記第２ヒータ体が交互に配置されることが好ましい。

【0010】

前記接続端子は、前記第２ヒータ体の延在方向から見た場合、一部が、前記第２ヒータ体と重なることが好ましい。

【0011】

前記第１ヒータ体の充電部は、前記短絡板及び前記接続端子が接続される電極と、前記電極の前記短絡板と前記接続端子との間に配置され、前記短絡板と前記接続端子とを所定距離離間させる間隔調整部材とを備えることが好ましい。

【0012】

本発明は、上記のいずれかに記載の電気ヒータと、前記電気ヒータに電流を印加する電源と、を含む電気ボイラである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ、電源装置と接続されたリード線が、他の接続端子や他のリード線と接触しにくい構造とすることができる。これにより、装置を小型化でき、かつ、ヒータとしての性能を安全に高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施形態の電気ヒータを備える電気ボイラの全体構成を示す概略図である。

【図2】図２は、電気ヒータの概略構成を示す模式図である。

【図3】図３は、図２に示す電気ヒータをＡ方向から見た模式図である。

【図4】図４は、電気ヒータの端子と電線との関係を示す上面図である。

【図5】図５は、電気ヒータの端子と電線との関係を示す正面図である。

【図6】図６は、電気ヒータの端子の構造を模式的に示す部分断面図である。

【図7】図７は、変形例の電気ヒータの端子と電線との関係を示す正面図である。

【図8】図８は、変形例の電気ヒータの端子と電線との関係を示す正面図である。

【図9】図９は、変形例の電気ヒータの端子の構造を模式的に示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0016】

＜電気ボイラ＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る電気ボイラ１を模式的に示す正面図である。図１は、電気ボイラ１の一部を断面で示す。

【0017】

図１に示すように、電気ボイラ１は、水管２と、水管２の内部に配置される電気ヒータ３と、水管２の下端部に接続される下部管寄せ４と、水管２の上端部に接続される上昇管５と、上昇管５の上端部に接続される上部管寄せ６と、水管２に給水する給水手段７と、下部管寄せ４から排水する排水手段８と、上部管寄せ６から蒸気Ｇを排出する蒸気排出手段９と、水管２の水位を検出する水位検出手段１０と、電気ボイラ１の内部の蒸気圧力Ｐを検出する圧力検出手段１１と、給水手段７から水管２に供給される水Ｗの温度を検出する給水温度検出手段１２と、排水手段８からの排水量ＷＤを検出する排水量検出手段１３と、電気ヒータ３に電力を供給する電源１５と、電気ボイラ１を制御する制御装置１６と、を備える。

【0018】

水管２は、給水手段７から供給された水Ｗを流通させる。水管２は、水Ｗの流路を有する円筒状の部材である。水管２の中心軸と鉛直線とは、平行である。水管２は、水平方向に間隔をあけて複数設けられる。

【0019】

電気ヒータ３は、水管２の内部に供給された水Ｗを加熱して蒸気Ｇを生成する。電気ヒータ３は、複数の水管２の内部のそれぞれに配置されるように複数設けられる。電気ヒータ３の構造については、後述する。電気ヒータ３の表面は、水管２の内面と間隙を介して対向する。給水手段７から供給された水Ｗは、水管２の内面と電気ヒータ３の表面との間に供給される。電気ヒータ３の表面は、水管２の内部に供給された水Ｗと接触する。電気ヒータ３の表面と水Ｗとが接触することにより、水Ｗが加熱され、蒸気Ｇが生成される。

【0020】

電気ヒータ３は、電源１５から供給された電流Ｉが流れることにより発熱する電熱線を有する。電気ヒータ３の表面は、発熱領域と、発熱領域よりも上方に規定された非発熱領域とを有する。発熱領域は、電源１５から供給された電流により発熱する領域である。発熱領域は、電熱線が設けられている部分に相当する。非発熱領域は、発熱しない領域である。非発熱領域は、電熱線が設けられていない部分に相当する。鉛直方向において、発熱領域と非発熱領域との境界は、電気ヒータ３の表面の中間部よりも上側に配置される。

【0021】

電気ヒータ３は、規定発熱量Ｑｒを発生するように制御される。電源１５から電気ヒータ３に定格電流Ｉｒが供給される。定格電流Ｉｒは、一定電流である。電気ヒータ３が正常である場合、電気ヒータ３に定格電流Ｉｒが供給されることによって、電気ヒータ３は、規定発熱量Ｑｒを発生する。

【0022】

下部管寄せ４は、給水手段７から供給された水Ｗを収容する。下部管寄せ４は、水Ｗが収容される内部空間４Ｓを有する容器である。水管２の下端部は、下部管寄せ４の上部に接続される。複数の水管２のそれぞれが、下部管寄せ４に接続される。給水手段７から下部管寄せ４に供給された水Ｗは、複数の水管２のそれぞれに供給される。下部管寄せ４は、給水手段７から供給された水Ｗを複数の水管２のそれぞれに分配する。

【0023】

上昇管５は、水管２で生成された蒸気Ｇを流通させる。上昇管５は、蒸気Ｇの流路を有する円筒状の部材である。水管２の上部は、上昇管５の下端部に接続される。上昇管５は、複数の水管２のそれぞれに接続されるように複数設けられる。上昇管５の一部は、屈曲する。上昇管５の下端部は、水管２の上部の側面に接続される。

【0024】

上部管寄せ６は、上昇管５から供給された蒸気Ｇを収容する。上部管寄せ６は、蒸気Ｇが収容される内部空間６Ｓを有する容器である。上昇管５の上端部は、上部管寄せ６の下部に接続される。複数の上昇管５のそれぞれが、上部管寄せ６に接続される。水管２で生成された蒸気Ｇは、上昇管５を介して上部管寄せ６に供給される。上部管寄せ６は、複数の上昇管５のそれぞれから供給された蒸気Ｇを集合させる。

【0025】

給水手段７は、下部管寄せ４を介して水管２に給水する。給水手段７は、下部管寄せ４に接続される給水管７１と、給水管７１に配置される給水弁７２と、給水管７１に配置される給水ポンプ７３とを有する。給水ポンプ７３の駆動により、水Ｗが給水管７１を介して下部管寄せ４に供給される。下部管寄せ４に水Ｗが供給されることにより、水管２に水Ｗが供給される。

【0026】

給水手段７は、水管２の水位Ｌが所定水位範囲ＰＲに維持されるように、水管２に給水する。給水手段７は、水管２の水位Ｌが所定水位範囲ＰＲの下限値ＬＬを下回った場合に給水を開始し、水管２の水位Ｌが所定水位範囲ＰＲの上限値ＵＬを上回った場合に給水を停止する。

【0027】

給水ポンプ７３は、羽根車と、羽根車を回転させるモータとを有する。モータは、固定子及び回転子を有する。モータの回転子が回転することにより羽根車が回転する。羽根車が回転することにより、給水ポンプ７３の吸込口から吸い込まれた水Ｗが給水ポンプ７３の吐出口から吐出され、水管２に供給される。本実施形態において、給水ポンプ７３は、固定容量型ポンプであり、一定の回転数ＲＶで回転する。給水手段７の単位時間当たりの給水量ＷＳは一定である。給水手段７は、水管２の水位Ｌが所定水位範囲ＰＲの下限値ＬＬを下回った場合に給水ポンプ７３を起動して給水を開始し、水管２の水位Ｌが所定水位範囲ＰＲの上限値ＵＬを上回った場合に給水ポンプ７３を停止して給水を停止するオンオフ制御を実行する。

【0028】

排水手段８は、下部管寄せ４に収容されている水Ｗの少なくとも一部を排出する。排水手段８は、下部管寄せ４に接続される排水管８１と、排水管８１に配置される排水弁８２とを有する。排水弁８２が開くことにより、下部管寄せ４の内部空間４Ｓに収容されている水Ｗの少なくとも一部は、排水管８１を介して排出される。

【0029】

蒸気排出手段９は、上部管寄せ６に収容されている蒸気Ｇの少なくとも一部を排出する。蒸気排出手段９は、上部管寄せ６に接続される蒸気管９１と、蒸気管９１に配置される蒸気弁９２とを有する。蒸気弁９２が開くことにより、上部管寄せ６の内部空間６Ｓに収容されている蒸気Ｇの少なくとも一部は、蒸気管９１を介して排出される。蒸気排出手段９から排出された蒸気Ｇは、蒸気Ｇを使用する蒸気使用機器に供給される。

【0030】

水位検出手段１０は、水管２の内面と電気ヒータ３の表面との間の水位Ｌを検出する。水位とは、鉛直線と平行な鉛直方向における水Ｗの表面の位置をいう。水位検出手段１０は、検出容器１０１と、検出容器１０１の内部空間１０１Ｓに配置される複数の電極棒１０２と、検出容器１０１の内部空間１０１Ｓと下部管寄せ４の内部空間４Ｓとを接続する下部連通管１０３と、検出容器１０１の内部空間１０１Ｓと上部管寄せ６の内部空間６Ｓとを接続する上部連通管１０４とを有する。

【0031】

下部連通管１０３は、検出容器１０１の内部空間１０１Ｓの下部と下部管寄せ４の内部空間４Ｓの上部とを接続する。上部連通管１０４は、検出容器１０１の内部空間１０１Ｓの上部と上部管寄せ６の内部空間６Ｓの下部とを接続する。

【0032】

検出容器１０１に水Ｗが収容される。検出容器１０１の水位と水管２の水位Ｌとは実質的に等しい。水位検出手段１０は、電極棒１０２で検出容器１０１の水位を検出することによって、水管２の水位Ｌを検出することができる。水位検出手段１０は、検出結果を示す水位データを、制御装置１６に出力する。

【0033】

給水手段７は、水位検出手段１０により検出された水位データに基づいて、水管２の水位Ｌが電気ヒータ３の発熱領域ＦＡよりも上方に維持されるように、水管２に給水する。これにより、水管２の水位Ｌを、電気ヒータ３の発熱領域ＦＡの全部が水Ｗに浸かる位置に維持することができる。

【0034】

圧力検出手段１１は、電気ボイラ１の内部の蒸気圧力Ｐを検出する圧力センサを含む。圧力検出手段１１は、蒸気圧力Ｐとして、上部管寄せ６の内部空間６Ｓの圧力を検出する。給水温度検出手段１２は、給水手段７から水管２に供給される水Ｗの温度を示す給水温度Ｔを検出する温度センサを含む。給水温度検出手段１２は、給水温度Ｔとして、給水管７１を流通する水Ｗの温度を検出する。排水量検出手段１３は、排水手段８から排出される単位時間当たりの水Ｗの流量を示す排水量ＷＤを検出する流量センサを含む。排水量検出手段１３は、排水量ＷＤとして、排水管８１を流通する水Ｗの流量を検出する。

【0035】

電源１５は、電気ヒータ３に電力を供給する。電気ヒータ３は、電源１５から供給される電流Ｉに基づいて発熱する。

【0036】

制御装置１６は、コンピュータシステムを含み、電気ボイラ１を制御する。制御装置１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリ及びＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリを含む記憶装置とを有する。制御装置１６は、電源１５を制御し、電気ヒータ３を駆動状態するための電力を出力する。制御装置１６は、各部を制御し、発熱量を制御しつつ、給水、排水を制御し、水位を維持しつつ、蒸気を生成する。

【0037】

次に、図１に加え、図２から図６を用いて、電気ヒータ３の構造について説明する。図２は、電気ヒータの概略構成を示す模式図である。図３は、図２に示す電気ヒータをＡ方向から見た模式図である。図４は、電気ヒータの端子と電線との関係を示す上面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線矢視図である。図５は、電気ヒータの端子と電線との関係を示す正面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ線矢視図で、ターミナルキャップを切断して、端子ユニットの内部を示す図である。図６は、電気ヒータの端子の構造を模式的に示す部分断面図である。図６は、同相の電圧が印加されるユニットを模式的に示している。

【0038】

電気ヒータ３は、水管２に挿入され、水を加熱し蒸気を発生させる。電気ヒータ３は、シーズヒーター、セラミックヒーター等である。電気ヒータ３は、ヒータ部１１２と、プラグ１１４と、ヒータサポート１１５と、ターミナルキャップ１１６と、端子ユニット１１８と、延長管１２０と、を含む。

【0039】

ヒータ部１１２は、３つのヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと、充電部ユニット１１２ｄと、を含む。本実施形態の電気ヒータ３は、充電部ユニット１１２ｄと、充電部ユニット１１２ｄで接続されるヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃとの組み合わせがヒータユニットとなる。ヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃは、それぞれ、２本の直線部が折り返し部で接続されたＵ字形状である。ヒータ部１１２は、３つのヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃのＵ字形状のそれぞれ２本の直線部（合計６本の直線部）が、並行に配置される。ヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃは、Ｕ字形状の両端、つまり折り返し部と反対側が同じ側に配置される。ヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃは、Ｕ字形状の両端部が充電部ユニット１１２ｄとなる。ヒータ部１１２は、ヒータ構成体１１２ｂとヒータ構成体１１２ｃとが平行に配置され、ヒータ構成体１１２ａが、ヒータ構成体１１２ｂとヒータ構成体１１２ｃと直交する。ヒータ部１１２は、ヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの６本の直線部が、周状に配置され、周方向に隣接する直線部が別のヒータ構成体の直線部となる。ヒータ部１１２は、図３に示すように周方向において、ヒータ構成体１１２ａ、ヒータ構成体１１２ｂ、ヒータ構成体１１２ｃ、ヒータ構成体１１２ａ、ヒータ構成体１１２ｃ、ヒータ構成体１１２ｂの順で並んでいる。

【0040】

充電部ユニット１１２ｄは、ヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと、端子ユニット１１８とを接続する。充電部ユニット１１２ｄは、電源１５から電圧、電流が印加される部分が露出している。充電部ユニット１１２ｄは、ヒータ部１１２の６本の直線部のそれぞれに充電している部分が設けられている。充電部ユニット１１２ｄの構造は、後述する。

【0041】

プラグ１１４は、ヒータ部１１２のヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの直線部の充電部ユニット１１２ｄ側の端部を支持する。プラグ１１４は、水管２に固定され、ヒータ部１１２を水管２に対して支持する。プラグ１１４は、ナット１７２、１８２との間に絶縁体が配置される。プラグ１１４は、ヒータ構成体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの導通している部分と絶縁されている。プラグ１１４は、充電部ユニット１１２ｄと、水管２の水が供給される領域とを分離する栓となる。

【0042】

ヒータサポート１１５は、ヒータ部１１２の６本の直線部に設けられ、ヒータ部１１２の直線部を支持する。ターミナルキャップ（保護キャップ）１１６は、プラグ１１４の充電部ユニット１１２ｄ側に配置され、充電部ユニット１１２ｄと端子ユニット１１８の一部を覆う。ターミナルキャップ１１６は、絶縁材料で形成され、充電部ユニット１１２ｄと端子ユニット１１８の電圧、電流が印加され、かつ、露出している部分を覆う。ターミナルキャップ１１６は、プラグ１１４と反対側の端部に開口が形成され、端子ユニット１１８の一部と延長管１２０の一部が貫通している。

【0043】

端子ユニット１１８は、ヒータ部１１２と電源１５とを接続する。端子ユニット１１８の構造は、後述する。延長管１２０は、プラグ１１４に挿入される。

【0044】

本実施形態の電気ヒータ３は、電源１５から三相交流の電力が供給される。電気ヒータは、ヒータ部１１２が、Ｕ相ユニット１２２、Ｖ相ユニット１２４、Ｗ相ユニット１２６と、に分けられる。Ｕ相ユニット１２２、Ｖ相ユニット１２４、Ｗ相ユニット１２６とは、それぞれ、ヒータ部１１２の隣接する２本の直線部が含まれる。Ｕ相ユニット１２２は、ヒータ構成体１１２ａの１つの直線部と、ヒータ部１１２ｂの１つの直線部が含まれる。Ｖ相ユニット１２４は、ヒータ構成体１１２ｂの１つの直線部と、ヒータ部１１２ｃの１つの直線部が含まれる。Ｗ相ユニット１２６は、ヒータ構成体１１２ｃの１つの直線部と、ヒータ部１１２ａの１つの直線部が含まれる。

【0045】

次に、ヒータ部１１２の充電部ユニット１１２ｄと端子ユニット１１８の構造について説明する。充電部ユニット１１２ｄは、Ｕ相ユニット１２２、Ｖ相ユニット１２４、Ｗ相ユニット１２６のそれぞれで同じ構造であるので、１つの相ユニットについて説明する。

【0046】

端子ユニット１１８は、Ｕ相ユニット１２２、Ｖ相ユニット１２４、Ｗ相ユニット１２６のそれぞれに接続する接続端子１３０を有する。本実施形態の端子ユニット１１８は、３つの接続端子１３０を有する。接続端子１３０は、電線１３２と、圧着端子１３４と、を含む。電線１３２は、電源１５と充電部ユニット１１２ｄとを接続する。電線１３２は、充電部ユニット１１２ｄ側の端部が圧着端子１３４と接続する。電線１３２は、圧着端子１３４との接続部分以外は、表面が絶縁層で覆われている。電線１３２は、ターミナルキャップ１１６の端部の開口を通過して、電源１５と接続する。

【0047】

圧着端子１３４は、端子本体１３５と、爪部１３６と、を含む。圧着端子１３４は、相のユニットの２つの直線部のうち、一方の直線部と接続する。端子本体１３５は、電線１３２と接続する、端子本体１３５は、電線１３２に挿入された状態で、変形され（圧着され）ることで、電線１３２に固定され、電気的に接続する。爪部１３６は、端子本体１３５と一体で形成された板状部材である。爪部１３６は、充電部ユニット１１２ｄの充電部と電線１３２とを電気的に接続する。爪部１３６は、充電部と接続する部分が充電部の構造に応じた凹部、穴部が形成される。本実施形態の圧着端子１３４は、端子本体１３５に対して、爪部１３６が折れ曲がった構造であり、電線１３２と、爪部１３６とがＬ字形状となる。

【0048】

充電部ユニット１１２ｄは、第１充電部１６０と、第２充電部１６２と、短絡板１６４と、を含む。短絡板１６４は、導電性を有する板状の部材であり、第１充電部１６０と第２充電部１６２とに接続する。短絡板１６４は、第１充電部１６０と第２充電部１６２とを導通させる。短絡板１６４は、第１充電部１６０と第２充電部１６２とを導通させることで、第１充電部１６０と接続した第１ヒータ体１５０と、第２充電部と接続した第２ヒータ体１５２とを導通させる。

【0049】

第１充電部１６０は、相のユニットの２つの直線部のうちの一方の直線部である、第１ヒータ体１５０と接続する。第１充電部１６０は、第１ヒータ体１５０と電気的に接続することで、第１ヒータ体１５０の充電部となる。第１充電部１６０は、圧着端子１３４の爪部１３６と接続する。第１充電部１６０は、ボルト１７０と、ナット１７２と、高ナット１７４と、ナット１７６と、を含む。ボルト１７０は、第１ヒータ体１５０と電気的に接続している。ボルト１７０は、第１ヒータ体１５０の延長線上に延びている。ナット１７２と、高ナット１７４と、ナット１７６とは、ボルト１７０に、第１ヒータ体１５０側からこの順で螺合されている。高ナット１７４は、ナット１７２、１７６よりも高さが高いナットである。第１充電部１６０は、ナット１７２と、高ナット１７４との間に短絡板１６４が連結される。また、第１充電部１６０は、高ナット１７４と、ナット１７６との間に、爪部１３６が連結される。

【0050】

第２充電部１６２は、相のユニットの２つの直線部のうちの他方の直線部である、第２ヒータ体１５２と接続する。第２充電部１６２は、第２ヒータ体１５２と電気的に接続することで、第２ヒータ体１５２の充電部となる。第２充電部１６２は、ボルト１８０と、ナット１８２、１８４と、を含む。ボルト１８０は、第２ヒータ体１５２と電気的に接続している。ボルト１８０は、第２ヒータ体１５２の延長線上に延びている。ボルト１８０は、第２ヒータ体１５２側とは反対側の端部（先端）１８０ａが、ボルト１７０の第１ヒータ体１５０側とは反対側の端部（先端）１７０ａよりも、プラグ１１４側に配置される。つまり、ボルト１８０は、ボルト１７０よりも短い。さらに、本実施形態のボルト１８０は、延在方向において、端部１８０ａが、高ナット１７４が配置されている領域にあり、爪部１３６よりも、プラグ１１４側にある。ここで、ボルト１８０の延在方向において、先端１８０ａと、爪部１３６との離間距離は、特に限定されず、空気を介して短絡が生じない距離であればよい。第２充電部１６２は、ナット１８２と、ナット１８４との間に短絡板１６４が連結される。

【0051】

電気ヒータ３は、上述した各相のユニットの第１ヒータ体１５０と、第２ヒータ体１５２とが、周方向に交互に配置される。したがって、充電部ユニット１１２ｄは、圧着端子１３４と接続するボルト１７０と、圧着端子１３４と接続しないボルト１８０とが、周方向に交互に配置される。端子ユニット１１８は、図４から図６に示すように、爪部１３６が、同相のボルト１８０側に延在して、電線１３２が、ボルト１８０の近傍に配置される。本実施形態では、６本の直線部（３本の第１ヒータ体１５０と、３本の第２ヒータ体１５２と）を結んだ円の内側に端子本体１３５が配置される向きで、接続端子１３０を配置する。

【0052】

電気ヒータ３は、以上の構成であり、第２ヒータ体１５２は、第２ヒータ体１５２の延在方向において、接続端子１３０側の充電部の端部であるボルト１８０の端部１８０ａが、第１ヒータ体１５０と接続端子１３０との接続部である、爪部１３６よりも短絡板１６４側にある。これにより、接続端子１３０の接続部と、接続端子１３０と接続していない第２ヒータ体１５２の充電部とが、接触することを抑制できる。また、接続端子１３０の配置可能な領域をより大きくすることができる。

【0053】

また、電気ヒータ３は、本実施形態のように、接続端子の、第１ヒータ体との接続部が爪部である、つまり、第１ヒータ体の延在方向に交差する方向で、かつ、前記第２ヒータ体に向かって延びることで、装置の領域を有効に活用することができる。

【0054】

また、電気ヒータ３は、本実施形態のように、ヒータ部１１２のヒータ体１５０、１５２とヒータ体を接続する短絡板１６４とを含むヒータユニットを複数備え、複数のヒータユニットが、周状に配置され、隣接するヒータユニットと異なる相の電流が印加されることが好ましい。また、電気ヒータ３は、爪部１３６が、周状に配置された複数のヒータユニットを結んだ円よりも、中心側に配置されることが好ましい。これにより、接続端子の延在部が周状に配置されたヒータユニットの電極を結んで形成される円の内側を向いて配置されることから、同相間端子接触を防ぎつつ、水管の外径を小さく保ったまま、異相間短絡を発生させることなく大電流化が可能となる。

【0055】

また、電気ヒータ３は、本実施形態のように、周状に配置された複数のヒータユニットが、周方向において、第１ヒータ体と第２ヒータ体が交互に配置されることが好ましい。これにより、隣接するヒータ体の充電部の端部の長さが異なることから、充電部の端部にリード線を接続し電源装置と接続した場合であっても、同相間端子接触が発生することを防ぐことができる。

【0056】

接続端子１３０は、第２ヒータ体の延在方向から見た場合、一部が、第２ヒータ体と重なることが好ましい。これにより、水管の外径側に、接続端子がはみ出ることがないので、ヒータユニットの外径を小さく維持したまま、大電流化が可能となる。

【0057】

第１ヒータ体の充電部は、短絡板及び接続端子が接続される電極（本実施形態でボルト１７０）と、電極の短絡板と接続端子との間に配置され、短絡板と接続端子とを所定距離離間させる間隔調整部材（本実施形態で高ナット１７４）とを備えることが好ましい。これにより、第一ヒータ体の充電部の端部と、第二ヒータ体の充電部の端部の間に距離を設けられるため、同相間端子接触を防ぐことが可能となる。

【0058】

図７は、変形例の電気ヒータの端子と電線との関係を示す正面図である。図７に示す電気ヒータ３ａは、爪部１３６ａの向き以外は、電気ヒータ３と同様の構成である。以下、電気ヒータ３ａに特有の点を説明する。図７に示す電気ヒータ３ａは、爪部１３６ａが、第２充電部１６２と重ならない位置に配置される。このように、爪部１３６ａをヒータ部１１２の中心側に配置することで、ターミナルキャップ１１６をより小さくすることができる。

【0059】

図８は、変形例の電気ヒータの端子と電線との関係を示す正面図である。図８に示す電気ヒータ３ｂは、爪部１３６ｂの向き以外は、電気ヒータ３と同様の構成である。以下、電気ヒータ３ｂに特有の点を説明する。図８に示す電気ヒータ３ｂは、爪部１３６ｂが、第２充電部１６２と重なる位置に配置される。具体的には、電気ヒータ３ｂは、爪部１３６ｂと、短絡板１６２とが重なる位置に配置される。電気ヒータ３ｂは、第２ヒータ体１５２のボルト１８０を、圧着端子１３４よりも短くすることで、接続端子１３０の接触を抑制することができる。また、本実施形態のように、爪部１３６ｂを短絡板１６４と重ねることで、異なる相の接続端子１３０が接触することをより確実に防止することができる。

【0060】

また、装置を小型化するために、圧着端子１３４の向きを、ヒータユニットを結んだ円よりも、中心側に配置することが好ましいが、爪部１３６及び端子本体１３５を、ヒータユニットを結んだ円よりも外側に配置してもよい。

【0061】

図９は、変形例の電気ヒータの端子の構造を模式的に示す部分断面図である。図９に示す電気ヒータ３ｃは、充電部ユニットの第１充電部１６０ａの構成以外は、電気ヒータ３と同様である。以下、電気ヒータ３ｃに特有の点を説明する。第１充電部１６０ａは、高ナット１７４に替えて、ナットユニット１７４ａを含む。ナットユニット１７４ａは、ナット３０２とナット３０４とを含む。第１充電部１６０ａは、ナット１７２とナット３０２とで短絡板１６４を挟み、ナット３０４とナット１７６で爪部１３６を挟む。このように、短絡板１６４と爪部１３６との間に複数のナットを設けてもよい。また、ナット３０２とナット３０４との間に高さ調整部材を設けてもよい。

【0062】

また、本実施形態の電気ボイラ１では、３相交流の電力を印加する電気ヒータとして説明したが、直流を印加してもよいし、単相の電力を印加してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１…電気ボイラ、２…水管、３…電気ヒータ、４…下部管寄せ、４Ｓ…内部空間、５…上昇管、６…上部管寄せ、６Ｓ…内部空間、７…給水手段、８…排水手段、９…蒸気排出手段、１０…水位検出手段、１１…圧力検出手段、１２…給水温度検出手段、１３…排水量検出手段、１５…電源、１６…制御装置、７１…給水管、７２…給水弁、７３…給水ポンプ、８１…排水管、８２…排水弁、９１…蒸気管、９２…蒸気弁、１０１…検出容器、１０１Ｓ…内部空間、１０２…電極棒、１０３…下部連通管、１０４…上部連通管、１１２…ヒータ部、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ…ヒータ構成体、１１２ｄ…充電部ユニット、１１４…プラグ、１１５…ヒータサポート、１１６…ターミナルキャップ、１１８…端子ユニット、１２０…延長管、１２２…Ｕ相ユニット、１２４…Ｖ相ユニット、１２６…Ｗ相ユニット、１３０…接続端子、１３２…電線、１３４…圧着端子、１３５…端子本体、１３６…爪部、１５０…第１ヒータ体、１５２…第２ヒータ体、１６０…第１充電部、１６２…第２充電部、１６４…短絡板、１７０、１８０…ボルト、１７２、１７６、１８２、１８４…ナット、１７４…高ナット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】