(57)【要約】  【課題】  熱エネルギー生成単元を利用して熱交換単元を予定の温度まで予め加熱することにより、大量な熱エネルギーを熱交換単元に予め貯蔵し、後続における液体を加熱する時間を短縮できるため、熱交換の効率を確実に高め、エネルギーを節約できる。  【解決手段】  熱交換単元１には少なくとも一個の液体通路１１と少なくとも一個の熱伝導調節器１２が設けられる。液体通路１１と熱エネルギー生成単元２はそれぞれ熱交換単元１の第一部位ａと第二部位ｂに設けられる。熱伝導調節器１２は熱交換単元１の第一部位ａと第二部位ｂの間に設けられる。熱エネルギー生成単元２は熱交換単元１の第二部位ｂを予定の温度まで加熱し、液体通路１１は液体を熱交換単元１の第一部位ａに導引し、熱伝導調節器１２によって熱交換単元１の第一部位ａと第二部位ｂとの間の温度が予定の温度差になるように制御するように構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一個の熱交換単元（１）および少なくとも一個の熱エネルギー生成単元（２）により構成される液体の熱交換モジュールであって、熱交換単元（１）は第一部位（ａ）、第二部位（ｂ）と少なくとも一個の熱伝導調節器（１２）を含み、第一部位（ａ）には少なくとも一個の液体通路（１１）が設けられることにより、液体を導入することができ、第二部位（ｂ）は少なくとも一個の熱エネルギー生成単元（２）を結合することにより、第二部材（ｂ）を加熱することができ、熱エネルギー生成単元（２）は第一部位（ａ）と第二部位（ｂ）の間に設けられ、熱エネルギー生成単元（２）を利用して第二部位（ｂ）を予定の温度まで加熱することにより、熱エネルギーを熱交換単元（１）の内部に予め貯蔵し、さらに熱伝導調節器（１２）によって液体通路（１１）を有する第一部位（ａ）と第二部位（ｂ）との間が予定の温度差になるように制御することにより、液体が液体通路（１１）を流れ過ぎた後、上記液体を必要とする予定の温度まで加熱することができることを特徴とする液体の熱交換モジュール。
【請求項２】
熱伝導調節器（１２）の内周面にはフィン構造（１２１）が形成されることを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項３】
フィン構造（１２１）の排列方式は平行、交錯または不規則な排列から選択することを特徴とする請求項２記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項４】
熱伝導調節器（１２）には熱緩衝材が充填されることを特徴とする請求項３記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項５】
熱交換単元（１）の第一部材（ａ）の断面積は第二部位（ｂ）の断面積より小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項６】
液体通路（１１）は抗酸化のメッキ材から選択することにより、液体が熱交換単元（１）に接触するのを防止することができることを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項７】
液体通路（１１）は抗酸化の金属管から選択することにより、液体が熱交換単元（１）に接触するのを防止することができることを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項８】
熱エネルギー生成単元（２）は電熱管または電子発熱装置から選択することを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項９】
熱エネルギー生成単元（２）は熱交換単元（１）の第二部位（ｂ）の内部に埋設されることを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項１０】
熱エネルギー生成単元（２）は熱交換単元（１）の第二部位（ｂ）の外周面に巻きつくように設けられることを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項１１】
熱交換単元（１）の外周面には選択的に断熱材を被覆するように形成されることを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項１２】
熱交換単元（１）の外周面には選択的に真空断熱構造が形成されることを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【請求項１３】
熱エネルギー生成単元（２）は制御単元と外接し、上記制御単元を利用して熱エネルギー生成単元（２）が予め加熱の動作を行うように制御することを特徴とする請求項１記載の液体の熱交換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の熱交換モジュールに関するもので、特に熱交換単元が予定の温度まで予め加熱し、熱エネルギーを熱交換単元の内部に予め貯蔵することにより、液体の加熱のスピードを高める液体の熱交換モジュールに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
図７を参照すると、従来の液体の熱交換モジュールにおいて、框体７および熱エネルギー生成単元８が含まれる。框体７は好ましくはアルミ合金またはステンレス鋼の材質からなり、框体７は液体を収容するのに用いられる。熱エネルギー生成単元８は框体７の外表面を被覆するように設けられ、框体７を加熱することができる。框体７には進水口７１、排水口７２と通気口７３が設けられ、進水口７１は框体７の相対的に高い位置に設けられ、上記液体を框体７に導入することができる。排水口７２は框体７に相対して比較的低い位置に設けられ、熱交換を完成した上記液体を排出することができる。通気口７３は進水口７１に隣接する位置に設けられ、排気すると同時に框体７の内部の気圧が平衡な状態を維持するのに用いられることができる。上記従来の液体の熱交換モジュールを使用する場合、先ず上記液体を進入口７１を経由して框体７の内部に導入し、それから熱エネルギー生成単元８を起動して加熱の動作を行うことにより、框体７を加熱すると同時に液体の温度を高めることができるようにとしたものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような従来の液体の熱交換モジュールにおいては、下記の改善すべき問題点を有している。例えば、液体が框体７の内部に貯蔵し、熱を受けて沸騰の状態までなった時、上記液体は大量な熱エネルギーを吸収して蒸気の状態になり易く、そして通気口７３を経由して框体７の外部に散逸してしまうため、厖大な熱エネルギーの浪費になってしまうという問題点を有している。また、上記蒸気状態の液体は大量な熱エネルギーを持ち去り易いため、框体７の内部の液体は高温の状態を維持し難くなり、熱エネルギー生成単元８は繰り返し加熱して上記液体の温度を維持しなければならないため、上記液体を繰り返し沸騰しなければならず、厖大なエネルギーの損耗になるという問題点を有している。また、熱エネルギー生成単元８は框体７の外周面に被覆され、框体７との熱交換の面積は熱エネルギー生成単元８の一方の面積しか過ぎないため、熱エネルギー生成単元８の大部分の面積は外界の環境に露出しており、厖大な熱エネルギーは外界の環境中まで散逸してしまうため、エネルギーの損耗になると共に、熱交換の効率が低くなるという問題点を有している。このように、上記のような従来の液体の熱交換モジュールをさらに改良しなければならない。
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、少なくとも一個の熱エネルギー生成単元を利用して熱交換単元を予定の温度まで予め加熱することにより、大量な熱エネルギーを熱交換単元に予め貯蔵し、熱交換単元が後続における液体を加熱する時間をさらに短縮する。また、熱交換単元において少なくとも一個の熱伝導調節器を設置し、熱伝導調節器は液体通路と熱エネルギー生成単元の間に設置されると共に、熱交換単元が液体通路の内部の液体に相対する熱伝導の効率を調整することにより、熱交換単元の第一部位と第二部位との間が予定の温度差になるように形成されるため、熱交換の効率を確実に高めることができると共に、エネルギーを節約することができる液体の熱交換モジュールを提供しようとするものである。
【０００５】
本発明の第一の目的は、少なくとも一個の熱エネルギー生成単元を利用して熱交換単元を予定の温度まで予め加熱することにより、大量な熱エネルギーを熱交換単元に予め貯蔵し、後続における液体を加熱する時間をさらに短縮するため、熱交換の効率を確実に高めることができると共に、エネルギーを節約することができる液体の熱交換モジュールを提供しようとするものである。
【０００６】
本発明の第二の目的は、熱交換単元の第一部位と第二部位との間に少なくとも一個の熱伝導調節器を設置し、熱伝導調節器により第一部位と第二部位との間の温度差を制御することにより、熱伝導の効率を有効に制御することができる液体の熱交換モジュールを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による液体の熱交換モジュールは、下記のようになるものである。すなわち、
一個の熱交換単元および少なくとも一個の熱エネルギー生成単元により構成される。熱交換単元は第一部位、第二部位と少なくとも一個の熱伝導調節器を含む。第一部位に少なくとも一個の液体通路が設けられることにより、液体を導入することができる。第二部位は少なくとも一個の熱エネルギー生成単元を結合することにより、第二部材を加熱することができる。熱エネルギー生成単元は第一部位と第二部位の間に設けられ、熱エネルギー生成単元を利用して第二部位を予定の温度まで加熱することにより、熱エネルギーを熱交換単元の内部に予め貯蔵し、さらに熱伝導調節器によって液体通路を有する第一部位と第二部位との間が予定の温度差になるように制御することにより、液体が液体通路を流れ過ぎた後、上記液体を必要とする予定の温度まで加熱することができる。
【０００８】
本発明による液体の熱交換モジュールは、熱伝導調節器の内周面にフィン構造を形成することもできる。また、フィン構造の排列方式は平行、交錯または不規則な排列から選択することもできる。また、熱伝導調節器には熱緩衝材を充填することもできる。また、熱交換単元の第一部材の断面積は第二部位の断面積より小さくなるように形成することもできる。また、液体通路は抗酸化のメッキ材から選択することにより、液体が熱交換単元に接触するのを防止することもできる。また、液体通路は抗酸化の金属管から選択することにより、液体が熱交換単元に接触するのを防止することもできる。また、熱エネルギー生成単元は電熱管または電子発熱装置から選択することもできる。また、熱エネルギー生成単元は熱交換単元の第二部位の内部に埋設することもできる。また、熱エネルギー生成単元は熱交換単元の第二部位の外周面に巻きつくように設けることもできる。また、熱交換単元の外周面に選択的に断熱材を被覆するように形成することもできる。また、熱交換単元の外周面に選択的に真空断熱構造を形成することもできる。また、熱エネルギー生成単元は制御単元と外接し、上記制御単元を利用して熱エネルギー生成単元が予め加熱の動作を行うように制御することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の液体の熱交換モジュールによれば、少なくとも一個の熱エネルギー生成単元を利用して熱交換単元を予定の温度まで予め加熱することにより、大量な熱エネルギーを熱交換単元に予め貯蔵し、後続における液体を加熱する時間をさらに短縮するため、熱交換の効率を確実に高めることができると共に、エネルギーを節約することができるという利点がある。
【００１０】
本発明の液体の熱交換モジュールによれば、熱交換単元の第一部位と第二部位との間に少なくとも一個の熱伝導調節器を設置し、熱伝導調節器により第一部位と第二部位との間の温度差を制御することにより、熱伝導の効率を有効に制御することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１、２を参照すると、本発明の実施例１の液体の熱交換モジュールに一個の熱交換単元１および少なくとも一個の熱エネルギー生成単元２を含む。熱交換単元１は伝導係数の高い材質（例えばアルミ、銅またはその合金など）により製成される。熱交換単元１の断面の形状は凸字形からなるように選択することができ、熱交換単元１には第一部位ａと第二部位ｂが形成され、第一部位ａの断面積は好ましくは第二部位ｂの断面積より小さくなるように形成される。熱交換単元１の断面の形状も円形、矩形またはその他の幾何形状からなるように選択することができる。
【００１３】
再び図１、２を参照すると、熱エネルギー生成単元２は好ましくは電熱管または電子発熱装置などから選択することができ、そして選択的に熱交換単元１の第二部位ｂの内部に埋設するように、または第二部位ｂの外周面に巻き付くように形成されることにより、第二部位ｂは熱エネルギー生成単元２から解放釈放される大部分の熱エネルギーを吸収し貯蔵することができると同時に、熱交換単元１の温度を高めることができる。熱エネルギー生成単元２は制御単元（図示せず）と外接することにより、上記制御単元を利用して熱エネルギー生成単元２が予め加熱の動作を行うように制御することができる。
【００１４】
再び図１、２を参照すると、熱交換単元１には少なくとも一個の液体通路１１と少なくとも一個の熱伝導調節器１２が設けられる。液体通路１１は熱交換単元１の第一部位ａに形成され、液体通路１１は液体が熱交換単元１を流れ過ぎたのを導引することができる。熱伝導調節器１２は第一部位ａと第二部位ｂの間に設けられ、すなわち熱エネルギー生成単元２と液体通路１１の間に設けられることにより、第一部位ａと第二部位ｂとの間は選択的に部分的に連接する構造に形成される。このように、熱伝導調節器１２により第一部位ａと第二部位ｂとの間の熱伝導を有効に制御することができ、さらに上記液体と熱交換単元１との熱伝導の効率を調整することにより、第一部位ａと第二部位ｂとの間が予定の温度差になるように形成される。
【００１５】
再び図１、２を参照すると、本発明の実施例１の液体の熱交換モジュールを使用する時、熱エネルギー生成単元２を利用して熱交換単元１を予定の温度まで予め加熱し、さらに上記液体を熱交換単元１の液体通路１１に導入し、上記液体を熱交換単元１に流れ過ぎて熱交換を行わせることにより、上記液体の温度が予定の温度まで接近するように変えさせる。
【００１６】
さらに詳しく言えば、再び図１、２を参照すると、上記液体が熱交換単元１に進入する前に、先ず上記制御単元（図示せず）を利用して熱エネルギー生成単元２を起動することにより、熱交換単元１に対して予め加熱の動作を行う。熱交換単元１を予定の温度まで加熱した時、上記予定の温度は上記液体の温度に相対して比較的大きい温度差を有するように形成され、この時に熱交換単元１の第一部位ａと第二部位ｂはすでに大量な熱エネルギーを貯蔵するように形成される。特に、熱交換単元１の第二部位ｂは比較的大量な熱エネルギーを貯蔵するように形成される。このように、熱交換単元１が貯蔵した熱エネルギーと熱エネルギー生成単元２を利用して加熱し続けることにより、上記液体が液体通路１１を流れ過ぎた後、上記液体の温度が必要とする予定の温度まで上がるように加熱することができる。それから、パイプ（図示せず）を利用して上記加熱された液体を排水口（図示せず）まで導引して排出させる。このように、上記液体を液体の熱交換モジュールの内部に予め貯蔵してから再び加熱する必要がないため、上記液体が蒸気状態になって散逸したり繰り返し加熱したりする問題点を防止することができ、さらに上記液体の熱交換モジュールが熱交換の過程において熱エネルギーが散逸するのを防止することができる。また、熱エネルギー生成単元２は予め熱交換単元１を加熱することにより、熱エネルギー生成単元２は比較的低いパワーの加熱の方式を選択することができるため、熱エネルギーの損耗を低く抑えることができる。
【００１７】
再び図１、２を参照すると、本発明の実施例１において熱交換単元１は熱伝導調節器１２を利用して第一部位ａと第二部位ｂの熱伝導のスピードを低く抑えることにより、第一部位ａと第二部位ｂとの間には予定の温度差を有するように形成される。さらに詳しく言えば、選択的に熱伝導調節器１２を熱エネルギー生成単元２が設けられた第二部位ｂと液体通路１１が設けられた第一部位ａとの間に設置し、さらに熱伝導調節器１２の体積の大きさを制御することにより、第一部位ａと第二部位ｂとの間における部分的な熱交換を適度に阻隔し、そして第一部位ａと第二部位ｂとの間の予定の温度を精確に制御して調整することができる。これにより、第一部位ａの加熱温度は第二部位ｂのエネルギー貯蔵温度より略低いため、上記液体が予定の温度より略低い温度（例えば９５℃）を維持するように確保することができ、そのために選択的に各種の液体の加熱装置の分野（例えば、給水器、魔法瓶、酒熱燗器など）で使用することができる。
【００１８】
再び図１、２を参照すると、上記液体を飲用物として選択する場合、本発明の実施例１において液体の熱交換モジュールの液体通路１１には選択的に腐蝕と脱落し難い抗酸化メッキ材（例えば、ステンレス鋼など）をメッキすることができ、さらに上記抗酸化材質は高い熱伝導の能力を有する。また、液体通路１１も選択的に抗酸化の金属管（例えば、ステンレス鋼管など）からなることもでき、液体通路１１は熱交換単元１の内部に直接嵌設されることにより、上記飲用物が熱交換単元１の内部と直接接触したり洗い流したりするのを防止することができるため、熱交換単元１の重金属の成分が飲用物と一緒に流出して誤って飲用してしまうのを避けることができる。
【００１９】
その他に、再び図１、２を参照すると、本発明の実施例１において熱交換単元１の外周面には選択的に断熱材３（例えば、断熱綿、スタイロフォームなど）を被覆したり、または真空断熱構造（図示せず、例えば真空ガラス阻隔層）を設置したりすることにより、熱交換単元１が外界の環境に対して生じた熱交換の損耗を低く抑えることができ、さらにエネルギーの散逸を減らすと共に、熱交換の効率を高めることができる。
【実施例２】
【００２０】
図３、４、５を参照すると、本発明の実施例２の液体の熱交換モジュールが掲示される。実施例１と比較してみると、実施例２において熱交換単元１は選択的にリング状の構造からなるため、液体通路１１の径路を増やすと共に、上記液体が熱交換単元１の間に相対する熱交換の径路をさらに高めることができる。また、熱伝導調節器１２の内周面に選択的にフィン構造１２１を形成したり、または熱緩衝材（図示せず）を充填したりすることにより、熱伝導調節器１２の熱抵抗の能力を調整することができるため、上記液体と熱交換単元１との間の熱伝導の効率を精確に制御することができる。また、フィン構造１２１の排列方式は平行、交錯または不規則な排列などの方式から選択することができる。
【実施例３】
【００２１】
図７を参照すると、本発明の実施例３の液体の熱交換モジュールが掲示される。実施例１、２と比較してみると、実施例３において熱交換単元１は選択的に同心円の構造からなることができる。第一部位ａは同心円の外環部に近付くように形成され、第二部位ｂは同心円構造の円心の位置に位置するように形成される。熱エネルギー生成単元２は熱交換単元１の第二部位ｂに近付くように嵌設されることにより、熱交換単元１の各部位を均一に加熱することができる。液体通路１１は選択的に第一部位ａに埋設したり、または螺旋的に環設したりすることにより、上記液体が熱交換単元１に相対する熱交換の面積を増やすことができる。熱伝導調節器１２は第一部位ａと第二部位ｂの間に設置され、熱伝導調節器１２が選択的に第一部位ａと第二部位ｂとの間を阻隔することにより、第一部位ａと第二部位ｂとの間の熱伝導を有効に制御することができ、さらに上記液体と熱交換単元１との熱伝導の効率を調整することができるため、第一部位ａと第二部位ｂとの間には予定の温度差が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
上述の如く、図７に示す従来の液体の熱交換モジュールによれば、先ず液体を框体７の内部に導入し、それから再び熱エネルギー生成単元８を利用して框体７の内部の液体を繰り返し加熱することにより、上記液体は蒸気状態になって通気口７３から框体７の外部まで散逸してしまうため、過量な熱エネルギーが散逸してしまうという問題点があった。図１に示す本発明の液体の熱交換モジュールによれば、少なくとも一個の熱エネルギー生成単元２を利用して熱交換単元１を予定の温度まで予め加熱することにより、熱エネルギーを熱交換単元１の内部に貯蔵し、さらに加熱の時間を短縮することができるため、大量な熱エネルギーの散逸による損耗を相対的に避けることができる。また、熱交換単元１において少なくとも一個の熱伝導調節器１２を設置し、熱伝導調節器１２は液体通路１１と熱エネルギー生成単元１２の間に設置され、熱伝導調節器１２を利用して熱交換単元１が液体通路１１の内部の液体に相対する熱伝導の効率を制御し調整することにより、上記液体が予定の温度より略低い温度まで到達するのを確保すると共に、上記略低い温度を維持することができるため、熱交換の効率を確実に高めることができると共に、エネルギーを節約することができる。
【００２３】
本発明は、その精神及び必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することができる。従って、本明細書に記載した好ましい実施例は例示的なものであり、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１の液体の熱交換モジュールの局部を示す断面斜視図である。
【図２】本発明の実施例１の液体の熱交換モジュールの断面図である。
【図３】本発明の実施例２の液体の熱交換モジュールを示す断面斜視図である。
【図４】本発明の実施例２の液体の熱交換モジュールを示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２の液体の熱交換モジュールを示す別の断面図である。
【図６】本発明の実施例３の液体の熱交換モジュールを示す断面図である。
【図７】従来の液体の熱交換モジュールを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    熱交換単元                    １１    液体通路
１２    熱伝導調節器                １２１    フィン構造
２    熱エネルギー生成単元            ３    断熱材
７    框体                          ７１    進水口
７２    排水口                        ７３    通気口
８    熱エネルギー生成単元
ａ    第一部位                        ｂ    第二部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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