(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱の加熱効率を向上できる流体昇温装置を提供する。【解決手段】流体が流通する外筒６と、外筒６に巻設されるコイル８と、外筒６内に配されるとともにコイル８に高周波電圧を印加することにより電磁誘導加熱される金属製の発熱体１１とを備え、外筒６内を流通する流体を昇温する流体昇温装置１において、平板を外筒６の中心軸の回りに捩って形成される発熱体１１によって外筒６内に螺旋状の流体通路を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する外筒と、前記外筒の外側に巻回されるコイルと、前記外筒内に配されるとともに前記コイルに高周波電圧を印加して電磁誘導加熱されることにより少なくとも一部が発熱する流体加熱部とを備え、前記外筒内を流通する流体を昇温する流体昇温装置において、前記流体加熱部によって前記外筒内に螺旋状の流体通路を形成したことを特徴とする流体昇温装置。
【請求項２】
前記流体加熱部は前記外筒の中心軸の回りに捩られた平板を有することを特徴とする請求項１に記載の流体昇温装置。
【請求項３】
前記流体加熱部は表面を前記外筒の端面に面して配されるとともに前記外筒の中心軸の回りに所定のリード角で巻回される帯状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の流体昇温装置。
【請求項４】
前記流体加熱部は前記外筒の軸方向に延びる延伸部材を有することを特徴とする請求項３に記載の流体昇温装置。
【請求項５】
前記流体加熱部を前記外筒に接して設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流体昇温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱によって外筒内を流通する流体を昇温する流体昇温装置に関する。特に、加熱調理器等の高温を利用する電気機器の蒸気を加熱する用途に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体昇温装置は特許文献１に開示されている。この流体昇温装置はコイルが巻設された円柱状に形成される金属製の発熱体を有し、発熱体の外周部に流体が流通する複数の貫通孔が設けられる。コイルに高周波電圧を印加すると電磁誘導によって発熱体が加熱される。これにより、貫通孔内を流通する流体が昇温される。従って、流体昇温装置を湯沸器、ボイラー、調理器等に搭載し、加熱された水、空気、蒸気等の流体によって湯沸かし、暖房、調理等を行うことができる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−５８５９０号公報（第１頁〜第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発熱体はコイルの印加電圧の周波数が高いほど表皮効果によって表面に集中して発熱される。上記従来の流体昇温装置によると、円柱状に形成された発熱体の内部に流体通路である貫通孔が形成される。このため、発熱体の熱を流体に十分伝えることができず、流体昇温装置の加熱効率が低い問題があった。
【０００５】
本発明は、加熱効率を向上できる流体昇温装置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】
上記目的を達成するために本発明は、流体が流通する外筒と、前記外筒の外側に巻回されるコイルと、前記外筒内に配されるとともに前記コイルに高周波電圧を印加して電磁誘導加熱されることにより少なくとも一部が発熱する流体加熱部とを備え、前記外筒内を流通する流体を昇温する流体昇温装置において、前記流体加熱部によって前記外筒内に螺旋状の流体通路を形成したことを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、コイルに高周波電圧を印加すると電磁誘導によって外筒内の流体加熱部が加熱される。外筒に流入する流体は螺旋状の流体通路を流通しながら流体加熱部と熱交換される。
【０００８】
また本発明は、上記構成の流体昇温装置において、前記流体加熱部は前記外筒の中心軸の回りに捩られた平板を有することを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、上記構成の流体昇温装置において、前記流体加熱部は表面を前記外筒の端面に面して配されるとともに前記外筒の中心軸の回りに所定のリード角で巻回される帯状部材を有することを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の流体昇温装置において、前記流体加熱部は前記外筒の軸方向に延びる延伸部材を有することを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の流体昇温装置において、前記流体加熱部を前記外筒に接して設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、流体加熱部によって外筒内に螺旋状の流体通路を形成したので、外筒内を流通する流体の経路長が長くなる。従って、流体と流体加熱部との熱交換面積が増加して流体昇温装置の加熱効率を向上することができる。
【００１３】
また本発明によると、流体加熱部は外筒の中心軸の回りに捩られた平板を有するので、螺旋状の流体通路を容易に実現することができる。
【００１４】
また本発明によると、流体加熱部は表面を外筒の端面に面して配されるとともに外筒の中心軸の回りに所定のリード角で巻回される帯状部材を有するので、螺旋状の流体通路を容易に実現することができる。また、外筒に流入する流体が発熱体と衝突して乱流が形成されるため、熱交換効率が向上してより加熱効率を向上することができる。
【００１５】
また本発明によると、流体加熱部は外筒の軸方向に延びる延伸部材を有するので、コイルの磁束が延伸部材を通りやすく大きな発熱量を得ることができる。従って、流体加熱部と流体との熱交換効率が向上され、流体昇温装置の加熱効率を向上することができる。
【００１６】
また本発明によると、流体加熱部を外筒に接して設けたので、流体が確実に螺旋状の流体通路を流通して熱交換効率をより向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の流体昇温装置を示す側面断面図である。流体昇温装置１は過熱蒸気により調理を行う調理器に搭載される。流体昇温装置１はハウジング２の一端に流入管３が設けられ、他端に流出管４が設けられる。流入管３から水が流入して昇温し、流出管４から過熱蒸気を流出できるようになっている。流入管３の側方には弁５が設けられ、流体昇温装置１内に溜まる液体を廃棄できるようになっている。
【００１８】
ハウジング２内には２重の石英管から成る外筒６が設けられ、軸方向の両端面に形成される開口６ａ、６ｂを介して流体が流入及び流出する。２重の石英管内に断熱材を設けてもよい。外筒６の外側には制御基板７により通電制御されるコイル８が巻回される。コイル８とハウジング２との間にはフェライト等の強磁性体９が配される。
【００１９】
外筒６内には金属から成る発熱体１１が設けられる。発熱体１１（流体加熱部）は平板を外筒６の中心軸の回りに複数回捩って形成される。これにより、外筒６内に螺旋状の流体通路が形成される。ハウジング２の上部には発熱体１１による異常過熱を検知してコイル８の通電を遮断する温度ヒューズ１０が設けられる。
【００２０】
制御基板７によってコイル８に高周波電圧が印加され、磁界が発生して外筒６内を磁束が通る。コイル８の外側を通る磁束は強磁性体９を通り、磁界の漏れが防止される。発熱体１１はコイル８による電磁誘導によって内部に渦電流が発生し、ジュール熱によって発熱する。発熱体１１を鉄、タングステン、錫やこれらの合金等の固有抵抗の高い金属により形成すると、電流に対する抵抗が大きく加熱効率を高くすることができる。また、発熱体１１が磁性体から成るとヒステリシス損によっても加熱されるため加熱効率が向上する。
【００２１】
これにより、流入管３から外筒６内に流入する水は発熱体１１と熱交換して気化し、飽和蒸気が得られる。更に飽和蒸気が発熱体１１と熱交換して過熱し、過熱蒸気が流出管４から流出する。この時、外筒６を流通する水や蒸気から成る流体は発熱体１１によって形成される螺旋状の流体通路を流通し、発熱体１１と熱交換される。流出管４から流出する過熱蒸気によって食品の調理を行うことができる。
【００２２】
本実施形態によると、発熱体１１によって外筒６内に形成される螺旋状の流体通路を流体が流通するので、外筒６内を流通する流体の経路長が長くなる。従って、流体と発熱体１１との熱交換面積が増加して流体昇温装置１の加熱効率を向上することができる。
【００２３】
また、外筒６が非磁性体の誘電体である石英管から成るので、コイル８近傍が加熱されないためコイル８の絶縁被覆の熱による破壊を防止することができる。従って、コイル８の短絡による発火を防止して安全性の向上を図ることができる。
【００２４】
次に、図２は第２実施形態の流体昇温装置の発熱体を示す斜視図である。説明の便宜上、前述の図１に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態の流体昇温装置１は発熱体１１と外筒６とが接して設けられる。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００２５】
本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、発熱体１１と外筒６との間に隙間が形成されないため流体が螺旋状の流体通路を確実に流通する。従って、熱交換効率をより向上することができる。
【００２６】
次に、図３は第３実施形態の流体昇温装置の発熱体を示す側面断面図である。説明の便宜上、前述の図１に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態の流体昇温装置１は第１実施形態の流体昇温装置１に対して発熱体の構成が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００２７】
発熱体１５は金属から成り、コイル８と同心に配されて外筒６の軸方向に延びる円柱状の延伸部材１５ａを有している。延伸部材１５ａの周面には周方向に突出した帯状部材から成る突出部１５ｂが外筒６に接して設けられる。突出部１５ｂは表面を外筒６の端面の開口６ａ、６ｂに面して配され、延伸部材１５ａの回りに所定のリード角で巻回して形成される。即ち、外筒６の中心軸の回りに帯状部材を巻回して外筒６内に螺旋状の流体通路が形成される。突出部１５ｂのリード角は一定でもよく、可変してもよい。
【００２８】
開口６ａから外筒６に流入する水や蒸気から成る流体は突出部１５ｂに衝突し、突出部１５ｂに沿って延伸部材１５ａの外側を旋回して流通する。流体は突出部１５ｂと摺動しながら延伸部材１５ａ及び突出部１５ｂと熱交換して上昇する。これにより、流出管４（図１参照）から流出する過熱蒸気によって食品の調理を行うことができる。
【００２９】
本実施形態によると、第１実施形態と同様に、発熱体１５によって外筒６内に形成される螺旋状の流体通路を流体が流通するので、外筒６内を流通する流体の経路長が長くなる。従って、流体と発熱体１５との熱交換面積が増加して流体昇温装置１の加熱効率を向上することができる。
【００３０】
また、コイル８の磁束が延伸部材１５ａを通りやすく大きな発熱量を得ることができる。従って、流体加熱部１５と流体との熱交換効率が向上され、流体昇温装置１の加熱効率をより向上することができる。また、発熱体１５を磁性体により形成するとより望ましい。延伸部材１５ａと突出部１５ｂのいずれか一方を磁性体により形成し、他方を非磁性体により形成してもよい。延伸部材１５ａを角柱状や筒状に形成してもよい。
【００３１】
尚、延伸部材１５ａを省いてもよい。この時、外筒６の中央に貫通孔が形成されないように、突出部１５ｂの径方向の幅を外筒６の半径に略一致させるとよい。これにより、流体が螺旋状の流体通路を確実に流通する。
【００３２】
第１〜第３実施形態において、調理器に搭載される流体昇温装置１によって水を昇温して過熱蒸気を生成しているが、流入管３から流入する飽和蒸気を昇温して過熱蒸気を流出してもよい。また、流体昇温装置１によって他の流体を昇温してもよい。例えば、流体昇温装置１を湯沸器に搭載し、水を昇温して湯沸かしを行ってもよい。また、流体昇温装置１をボイラーに搭載し、水等の媒体を昇温して暖房してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
電磁誘導加熱によって外筒内を流通する流体を昇温する流体昇温装置を用いた調理器、湯沸器、ボイラー等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態の流体昇温装置を示す側面断面図
【図２】本発明の第２実施形態の流体昇温装置の発熱体を示す斜視図
【図３】本発明の第３実施形態の流体昇温装置の発熱体を示す斜視図
【符号の説明】
【００３５】
１    流体昇温装置
２    ハウジング
３    流入管
４    流出管
５    弁
６    外筒
８    コイル
９    強磁性体
１１、１５  発熱体（流体加熱部）
１５ａ  延伸部材
１５ｂ  突出部
【図１】
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【図２】
2008204927.tif 000004
【図３】
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