(57)【要約】【課題】メンテナンス性を有し、水の加熱効率が優れている電気給湯器を提供する。【解決手段】配管から供給される流体を吸入する吸入口２と、吸入口２から吸入した流体を加熱する加熱部７と、加熱部７を制御する制御部５と、加熱部７によって加熱された流体を排出する排出口３とを備え、加熱部７に電磁誘導加熱を用いた電気加温器１において、加熱部７は、絶縁材料からなるカバー１６と、カバー１６内部に磁性体金属からなるパイプ１４と、パイプ１４内部に磁性体金属からなる流体を通過可能とする複数の籠１５とを備え、カバー１６外周部に加熱コイル６を渦巻状に巻回して覆った。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管から供給される流体を吸入する吸入口と、吸入口から吸入した流体を加熱する加熱部と、前記加熱部を制御する制御部と、前記加熱部によって加熱された流体を排出する排出口とを備え、前記加熱部に電磁誘導加熱を用いた電気加温器において、
前記加熱部は、絶縁材料からなるカバーと、
前記カバー内部に磁性体金属からなるパイプと、
前記パイプ内部に磁性体金属からなる流体を通過可能とする複数の籠とを備え、
前記カバー外周部に加熱コイルを渦巻状に巻回して覆うことを特徴とする、電気加温器。
【請求項２】
前記流体に水を用いることを特徴とする、請求項１に記載の電気加温器。
【請求項３】
前記籠は、天板に複数の穴を形成もしくは内部に磁性体金属からなる平板と波型板とを流路方向と平行で交互に配置することを特徴とする、請求項１または２に記載の電気加温器。
【請求項４】
前記籠内部に、ろ過材を配置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電気加温器。
【請求項５】
前記パイプに、磁性体金属からなる棒状部材を流路方向と平行に設置するとともに、前記棒状部材が複数の前記籠を貫設させ、各籠を支持していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電気加温器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管から供給される流体を吸入する吸入口と、吸入口から吸入した流体を加熱する加熱部と、前記加熱部を制御する制御部と、前記加熱部によって加熱された流体を排出する排出口とを備え、前記加熱部に電磁誘導加熱を用いた電気加温器において、前記加熱部は、絶縁材料からなるカバーと、前記カバー内部に磁性体金属からなるパイプと、前記パイプ内部に磁性体金属からなる流体を通過可能とする複数の籠とを備え、前記カバー外周部に加熱コイルを渦巻状に巻回して覆う電気加温器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水を加熱してお湯として供給する給湯器には、ガスを用いたものと、電気を用いたものとがある。ガスによるものは、早く水を温めることができ、お湯の温度も安定的した状態で供給することができる。また、貯湯タンクがなく、設置にはスペースをとらないという利点もある。しかし、ガスによるものは、燃焼時に空気中の酸素を必要とするので、室内で使用する場合には、不完全燃焼による中毒やガス爆発の事故を防ぐために、室内空気の換気が必要である。
【０００３】
これに対して、電気を用いるものは、水を温めるのに時間がかかり、一度に使用できるお湯の量にも制限があるので、連続して給湯することが難しい。これは、電気を用いる場合は、一般的にはタンク内の水を温める方式をとっているからである。
ここで、電気を用いる給湯器において、安全で高効率であり、連続して給湯するために、水の加熱にコイルによる電磁誘導加熱を用いたものがある。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開２０１０−７１５４８）では、加熱部が、絶縁体のタンクと、その周囲を覆う加熱コイルと、タンク内に磁性体金属の被加熱体とで構成されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のような構造においては、電磁誘導によって加熱される磁性体金属がタンク内部に設置されているだけであるため、発熱効率が悪く、電磁誘導による加熱の利点を活かしきれておらず、使用する電気量の損失が大きい。また、タンク内壁等の付着物の除去やタンク内部に設置された磁性体金属の交換等、タンク内部のメンテナンス性が悪いという問題もあった。
【０００７】
従って、この発明の目的は、メンテナンス性を有し、加熱効率が優れている電気加温器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、請求項１に記載の発明は、配管から供給される流体を吸入する吸入口と、吸入口から吸入した流体を加熱する加熱部と、前記加熱部を制御する制御部と、前記加熱部によって加熱された流体を排出する排出口とを備え、前記加熱部に電磁誘導加熱を用いた電気加温器において、前記加熱部は、絶縁材料からなるカバーと、前記カバー内部に磁性体金属からなるパイプと、前記パイプ内部に磁性体金属からなる流体を通過可能とする複数の籠とを備え、前記カバー外周部に加熱コイルを渦巻状に巻回して覆うことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記流体に水を用いることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記籠は、天板に複数の穴を形成もしくは内部に磁性体金属からなる平板と波型板とを流路方向と平行で交互に配置することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記籠内部に、ろ過材を配置することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記パイプに、磁性体金属からなる棒状部材を流路方向と平行に設置するとともに、前記棒状部材が複数の前記籠を貫設させ、各籠を支持していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、配管から供給される流体を吸入する吸入口と、吸入口から吸入した流体を加熱する加熱部と、前記加熱部を制御する制御部と、前記加熱部によって加熱された流体を排出する排出口とを備え、前記加熱部に電磁誘導加熱を用いた電気加温器において、前記加熱部は、絶縁材料からなるカバーと、前記カバー内部に磁性体金属からなるパイプと、前記パイプ内部に磁性体金属からなる流体を通過可能とする複数の籠とを備え、前記カバー外周部に加熱コイルを渦巻状に巻回して覆うので、流体を間接加熱することがで、ヒーターの絶縁劣化による流体への漏電を防ぐとともに、被加熱体がパイプおよびパイプ内の籠であるので流体と被加熱体との接触面積が広くなり、流体への熱伝導が良化して加熱効率が向上する。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、前記流体に水を用いるので、電気給湯器として使用することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、前記籠は、天板に複数の穴を形成もしくは内部に磁性体金属からなる平板と波型板とを流路方向と平行で交互に配置するので、流体と被加熱体との接触面積が広くなり、流体への熱伝導が良化して加熱効率が向上する。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、前記籠内部に、ろ過材を配置するので、流体の加温とともに流体の浄化ができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、前記パイプに、磁性体金属からなる棒状部材を流路方向と平行に設置するとともに、前記棒状部材が複数の前記籠を貫設させ、各籠を支持しているので、流体と被加熱体との接触面積が広くなり、流体への熱伝導が良化して加熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一例を示す、電気加温器の機能ブロック図ある。
【図２】本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の斜視図である。
【図３】本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の断面図である。
【図５】本発明の一例を示す、籠の斜視図である。
【図６】本発明の一例を示す、籠の正面図である。
【図７】本発明の一例を示す、籠の断面図である。
【図８】本発明の一例を示す、籠の斜視図である。
【図９】本発明の一例を示す、籠の正面図である。
【図１０】本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の断面図である。
【図１１】本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の断面図である。
【図１２】本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。図１は本発明の一例を示す、電気加温器の機能ブロック図、図２は本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の斜視図、図３は本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の構成を示す斜視図、図４は本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の断面図、図５は本発明の一例を示す、籠の斜視図、図６は本発明の一例を示す、籠の正面図、図７は本発明の一例を示す、籠の断面図、図８は本発明の一例を示す、籠の斜視図、図９は本発明の一例を示す、籠の正面図、図１０は本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の断面図、図１１は本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の断面図、図１２は本発明の一例を示す、電気加温器の加熱部の断面図である。
【００２０】
流体の一例として水を用いた本願発明の電気加温器本体１は、例えば、図１に示すように、配管から供給される水を吸入する吸入口２と、吸入口２から吸入した水を加熱する加熱部７と、加熱部７を制御する制御部５と、加熱部７によって加熱された水を排出する排出口３とを備える。
吸水口２から吸水した水は、ポンプ８によって加熱部７に流入し、加熱部７で加熱させられ、排出口３へと流れる。
なお、水回路の途中にフィルタや安全弁、水圧計、流量計、水温計、整流装置等を設置してもよく、加熱部７へ水を流入し、加熱部７で加熱させられた水を排出口３へと流すことが可能であれば、回路構成は上記に限定されずに、任意に設計することができる。
また、流体に水を用いることで電気給湯器として用いることができるが、流体は水に限定されることなく、オイル等の種々の流体を用いることができる。
【００２１】
交流電源１０を用いる高周波電流発生回路４は、制御部５によるコントロールに従って加熱コイル６に高周波電流を流す。高周波電流は、加熱コイル６において磁力を発生して磁力線を生ずる。この磁力線によって加熱部７内にある磁性体金属に渦電流が発生し、磁性体金属の電気抵抗によってジュール熱を生じて磁性体金属が自己発熱する。従って、磁性体金属は誘導加熱によって加熱させらる被加熱体であり、加熱させられた磁性体金属に水を接触させることによって水を加熱する。
【００２２】
加熱部７は、例えば、図２〜図４に示すように、流入口１７を有する蓋１３、磁性体金属で作られたパイプ１４、磁性体金属からなる水を流通可能とする複数の籠１５、絶縁体からなるカバー１６、緩衝部材２１から構成され、パイプ１４の内部にパイプ１４の内径と略同じ外径である複数の籠１５が配置され、パイプ１４の外周部をカバー１６で覆われており、加熱コイル６がカバー１６を渦巻状に巻回して覆う構成であり、蓋１３の外径はシール性を有する螺子構造によりパイプ１４と接合し、蓋１３の締結によって緩衝部材２１を介して複数の籠１５を固定している。
なお、蓋１３とパイプ１４との接合は、シール性を有したものであればよく、上記に限定されず、任意に設計することができる。
また、複数の籠１５の固定は、複数の籠１５が水の流通方向に対して順次積層された状態で固定されれば良く、上記に限定されず、複数の籠１５が各々連結される構成であってもよく、任意に設計することができる。
【００２３】
そして、吸入口２から吸入した水は、蓋１３にある流入口１７からパイプ１４内へ入り、パイプ１４内に設置された複数の籠１５を通過し、流出口１８から排出口３へと流れる。なお、蓋１３の外形は、蓋１３とパイプ１４との接合が螺子構造である場合のメンテナンス時におけるパイプ１４からの着脱性を考慮して四角形であるが、パイプ１４から着脱することができればよく、上記形状に限定されず、円形や多角形等でもよい。
【００２４】
ここで、磁性体金属からなるパイプ１４および複数の籠１５が誘導加熱による被加熱体となり、加熱させられたパイプ１４および複数の籠１５と水との接触によって水を加熱する。
【００２５】
パイプ１４は、磁性体金属からなり、図３および図４に示すように、円筒形状であり、内部に複数の籠１５を設置する構造である。なお、形状は円筒形状に限定されず、四角筒や多角筒であってもよく、パイプ１４の内部に複数の籠１５を配置することが可能であれば、任意に設計することができる。
【００２６】
籠１５は、磁性体金属からなり、図３〜図７に示すように、外径はパイプ１４の内径と略同一の円筒形状であり、底面はなく、天板１９に無数の穴２０が形成されており、穴２０を水が通過する。なお、パイプ１４の内部への配置は、流路方向に対して上下逆に配置してもよい。また、パイプ１４の形状と同様に、形状は円筒形状に限定されず、四角筒や多角筒であってもよく、パイプ１４の内部に配置することが可能であれば、任意に設計することができる。また、天板１９と同様に無数の穴を有した蓋を籠の底面に設けてもよい。そして、図８および図９に示すように、籠１５の内部には、磁性体金属からなる平板と波型板とを、流路方向と平行で交互に配置してもよい。このような構成にすることで、発熱体である籠１５と水との接触面積が広がるので、水への熱伝導が良化して加熱効率が向上する。なお、籠１５の内部構造は、水が通過することができれば、上記形状に限定されずに、任意に設計することができる。
【００２７】
また、磁性体金属の丸状線や扁平状線を螺旋状にカール巻きさせて多層に巻回して絡めたものを籠１５の内部に充填してもよい。このような構成にすることで、発熱体である籠１５と水との接触面積が広がるので、水への熱伝導が良化して加熱効率が向上する。また、多層に巻回して絡み合っているので多数の隙間を構成しており、フィルタの役割をして水中のゴミを除去することもできる。なお、籠１５の内部に充填する磁性体金属は、多層に絡み合って多数の隙間を構成し、流体を通過することができる状態であれば、上記形状に限定されず、任意に設計することができる。
【００２８】
また、籠１５の内部にろ過材を設置してもよい。なお、各籠１５の中にろ過材を設置する構成を取るため、異なるろ過材を各籠１５に設置して水を段階的にろ過することができるとともに、ろ過材の交換等のメンテナンスが容易である。
【００２９】
籠１５の内部に入れるろ過材は、特に限定するものではなく、以下のようなものを用いることができる。例えば、珪藻土，セルロース繊維，ゼオライト，活性炭，シリカゲル，ガラス繊維，セラミック繊維等が挙げられるが、加熱部７は誘導加熱によって熱を有するため、耐熱性に優れたものがより好ましい。
【００３０】
パイプ１４、籠１５および籠１５の内部に充填する部材に用いる磁性体金属は、特に限定するものではなく、以下のようなものを用いることができる。例えば、鉄、ステンレス、などが挙げられるが、流体に水を用いる場合には、パイプ１４および籠１５は水と接触しているために酸化し難いステンレスなどがより好ましい。また、パイプ１４および籠１５に酸化防止の表面処理を施してもよい。
【００３１】
カバー１６は、絶縁体からなり、図２〜図４に示すように、パイプ１４の外周部を覆うように設置されており、カバー１６の外周部に渦巻状に巻回して加熱コイル６が設置されている。なお、カバー１６は加熱コイル６からの漏電を防ぐものであり、蓋１３も覆うような構造であってもよく、上記形状に限定されずに、任意に設計することができる。
【００３２】
また、カバー１６に用いる絶縁体は、特に限定するものではなく、以下のようなものを用いることができる。例えば、セラミックスや樹脂などが挙げられるが、カバー１６は発熱体であるパイプ１４を覆うので、耐熱性に優れたものがより好ましい。
【００３３】
ここで、パイプ１４の内部に複数の籠１５を配置する構造となっているため、各籠１５を各々交換するすることができるため、メンテナンス性が良い。また、各籠１５をろ過材を設置したものや水との接触面積を広げたものとすることができ、それぞれを組合せることによって、加熱部７に複数の効果を持たせることもできる。
【００３４】
また、図３および図４に示すように、パイプ１４や籠１５の交換等のメンテナンスは、流入口１７を有する蓋１３を外し、パイプ１４の内部から籠１５を取出して行うが、流出口１８を有する側を蓋とする構成としてもよく、または、流入口１７側および流出口１８側の両方を蓋とする構成としてもよく、パイプ１４の内部に設置した籠１５が取出し易いため、メンテナンス性が良い。
【００３５】
また、加熱部７において、パイプ１４の内部には複数の籠１５が設置してあり、籠１５の内部にやろ過材を配置する場合もあるため、これらが水流の抵抗となり、パイプ１４内を通過する水が乱流となる。従って、パイプ１４内を通過する際、発熱体であるパイプ１４や籠１５と水がより多く接触するため、水への熱伝導が増加して加熱効率が向上する。なお、水流に抵抗が発生するために排出口からの流量が減少してしまうが、ポンプ８によって水をパイプ１４内に供給することによって排出口３からは必要な流量のお湯を得ることができる。
【００３６】
また、図１０に示すように、パイプ１４の内部に磁性体金属からなる棒状部材２２を流路方向と平行に設置するとともに、棒状部材２２がパイプ１４の内部に設置した複数の籠１５を貫通し、各籠１５を支持する構造としてもよい。加熱コイル６によって磁性体金属に渦電流を発生させる際、棒状部材２２が軸の役割を果たすので、棒状部材２２には効果的に渦電流が発生し、棒状部材２２の自己発熱の効率が上がるとともに、水と被加熱体との接触面積が広くなるので、水への熱伝導が良化して加熱効率が向上する。また、棒状部材２２は複数設置してもよく、上記構成に限定されずに、任意に設計することができる。
【００３７】
前記棒状部材２２に用いる磁性体金属は、パイプ１４および籠１５と同様に、特に限定するものではなく、以下のようなものを用いることができる。例えば、鉄、ステンレス、などが挙げられるが、流体に水を用いる場合には、棒状部材２２は水と接触しているために酸化し難いステンレスなどがより好ましい。
【００３８】
また、図１１に示すように、流入口１７から流入する水の流路を妨げるプレート２３を流入口１７近傍に設けてもよい。このプレート２３を設けることにより、パイプ１４内を通過する水が流入口１７付近で乱流となる。従って、パイプ１４内を通過する際、発熱体であるパイプ１４や籠１５と水がより多く接触するため、水への熱伝導が増加して加熱効率が向上する。なお、プレート２３は水の流れを妨げるような形状であればよく、任意に設計することができる。
【００３９】
また、図１１に示すように、流出口１８は、流出口に近づくについて徐々に流路が狭まり、流出口の流路と同じ断面となるような構造としてもよい。このような漏斗状の構造２５にすることによって、流れの抵抗を減少させることができる。従って、ポンプ８を駆動するモータ９での出力を抑制することができ、モータ９での消費電力を抑えることができる。
【００４０】
また、図１１に示すように、フィルタ２４をパイプ１４内部に設置してもよい。フィルタ２４によって水中にあるゴミを除去することができる。フィルタの設置位置は流出口１８近傍に限定されることはなく、流入口１７近傍に設置したり、籠１５の内部に設置してもよく、任意に設計することができる。
【００４１】
また、加熱部７はパイプ構造としたが、パイプ１４の径を大きくするとともに籠１５の径も大きくすることによって加熱部７における水の容量を増加させたタンクのような構成としてもよい。また、加熱部７のパイプ構造を複数並列に並べ、これら複数のパイプ構造を加熱コイル６で覆う構成としてもよい。このような構成にすることによって、加熱部７における水の容量が増加するので、一度に供給できるお湯の流量を増加させることができる。また、加熱部７を長くした構成とすることによっても、一度に供給できるお湯の流量を増加させることができる。
【００４２】
また、パイプ１４は、図１２に示すように、パイプ１４の内部を仕切板２６によって仕切り、この仕切板２６によって仕切られたそれぞれの空間に流入口１７a、１７ｂおよび流出口１８a、１８ｂを設けた構成としてもよい。このような構成にすることで、１８aから流出する加熱させられた水を外部で熱交換等で利用し、その利用した後の水を１７aから再度流入させることで水を循環して利用することができる。従って、水の不必要な排出を防ぐとともに、排出されていた水が有する余熱を再利用することができるので、消費電力を抑えることができる。
【００４３】
ここで、パイプ１４の仕切は、仕切板２６で上下に分割されたものに限定されることはなく、複数に分割されていてもよく、流路方向に対して平行に分割されていてもよく、流入口と流出口とをそれぞれ有する独立した流路が形成されている構成となっていればよく、パイプの構成は上記の記載に限定されることはなく、任意に設計することができる。
【００４４】
また、加熱コイル６を複数個有する構成であってもよい。このような構成にすることによって、水を加熱する流路毎に加熱をすることができるので、不必要な水の加熱をすることがなく、各流路毎に加熱温度を変えることもできるため、消費電力を抑えることができる。
【００４５】
以上詳述したように、本願発明の電気加温器は、配管から供給される流体を吸入する吸入口２と、吸入口２から吸入した流体を加熱する加熱部７と、加熱部７を制御する制御部５と、加熱部７によって加熱された流体を排出する排出口３とを備え、加熱部７に電磁誘導加熱を用いるとともに、加熱部７は、絶縁材料からなるカバー１６と、カバー１６内部に磁性体金属からなるパイプ１４と、パイプ１４内部に磁性体金属からなる流体を通過可能とする複数の籠１５とを備え、カバー１６外周部に加熱コイル６を渦巻状に巻回して覆うものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、電気を用いて加温された流体を供給するあらゆる装置に適用することができる。なお、この電気加温器は、住居における給湯に限らず、温水プールや工場のような大規模なものであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１      電気加温器本体
２      吸入口
３      排出口
４      高周波電流発生回路
５      制御部
６      加熱コイル
７      加熱部
８      ポンプ
９      モータ
１０    交流電源
１１    バルブ
１２    バルブ
１３    蓋
１４    パイプ
１５    籠
１６    カバー
１７    流入口
１８    流出口
１９    籠の天板
２０    穴
２１    緩衝部材
２２    棒状部材
２３    プレート
２４    フィルタ
２５    漏斗状の構造部
２６    仕切板
【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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【図８】
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【図９】
2013145639.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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