(57)【要約】コイルによって誘導加熱される発熱体１の製造方法は、誘導加熱可能な材料からなる板に複数の孔１１Ａを形成することで、多孔板１１を製造する第１工程と、複数の多孔板１１を、各多孔板１１の孔１１Ａが連通する状態で、重ね合わせる第２工程と、重ね合わせた複数の多孔板１１を拡散接合により接合する第３工程と、を備える。また、加熱ユニットは、コイルの外周に沿って水を流す予熱流路を有し、予熱流路に供給された水が、予熱流路を通った後、発熱体の通路を通過するように構成されている。
2021020527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルによって誘導加熱される発熱体の製造方法であって、
誘導加熱可能な材料からなる板に複数の孔を形成することで、多孔板を製造する第１工程と、
複数の前記多孔板を、各多孔板の孔が連通する状態で、重ね合わせる第２工程と、
重ね合わせた複数の前記多孔板を拡散接合により接合する第３工程と、を備えたことを特徴とする発熱体の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程において、エッチングによって複数の孔を板に形成することを特徴とする請求項１に記載の発熱体の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程において、前記孔の内周面に突起を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発熱体の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程において、前記複数の孔を、正六角形に形成し、ハニカム状に配置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発熱体の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において、隣接する複数の多孔板の位相をずらして重ね合わせることで、前記孔を螺旋状に配列することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発熱体の製造方法。
【請求項６】
コイルによって誘導加熱される発熱体であって、
水が通過可能な複数の通路を有し、
前記通路の内周面に突起を有することを特徴とする発熱体。
【請求項７】
前記突起は、少なくとも前記通路の入口に設けられることを特徴とする請求項６に記載の発熱体。
【請求項８】
前記突起は、前記通路の入口から出口に向けてリブ状に延びることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発熱体。
【請求項９】
コイルによって誘導加熱される発熱体であって、
水が通過可能な複数の通路を有し、
前記複数の通路は、開口が正六角形であり、前記開口がハニカム状に配置されていることを特徴とする発熱体。
【請求項１０】
コイルによって誘導加熱される発熱体であって、
水が通過可能な複数の通路を有し、
前記通路は、螺旋状に形成されていることを特徴とする発熱体。
【請求項１１】
請求項６から請求項１０のいずれか１項の発熱体を備える加熱ユニットであって、
前記発熱体を誘導加熱するコイルと、
前記コイルの外周に沿って水を流すための予熱流路を形成する予熱流路形成部材と、を備え、
前記予熱流路が、前記発熱体の前記通路に接続され、
前記予熱流路に供給された水が、前記予熱流路を通った後、前記発熱体の前記通路を通過するように構成されていることを特徴とする加熱ユニット。
【請求項１２】
前記予熱流路形成部材は、
前記発熱体を中心とした円筒状の第１外周壁を有する第１ハウジングと、
前記第１外周壁よりも大径の第２外周壁であって、前記第１外周壁と間隔を空けて配置されることで前記第１外周壁との間で前記予熱流路を形成する第２外周壁を有する第２ハウジングと、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の加熱ユニット。
【請求項１３】
前記予熱流路は、前記第１外周壁に対して螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の加熱ユニット。
【請求項１４】
前記第２ハウジングは、前記第２外周壁の内周面から突出するリブを有し、
前記リブが螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の加熱ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルによって誘導加熱される発熱体の製造方法、発熱体および加熱ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯器の熱源として、コイルによって誘導加熱される発熱体を用いるものが知られている（例えば、特開平９−１４５１５６号公報参照）。この技術では、発熱体は、円柱状であり、軸方向に沿った複数の通路を有している。そして、この技術における発熱体は、金属棒を穴あけ加工することで構成されている。
【発明の概要】
【０００３】
しかしながら、従来のような穴あけ加工による発熱体の製造方法では、例えば金属棒の長さが大きい場合には、通路を形成するのが困難になる場合があるため、比較的長い発熱体を作ることができないという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、比較的長い発熱体であっても良好に製造することができる発熱体の製造方法と、この製造方法で製造するのに適した発熱体と、発熱体を備えた加熱ユニットを提供することを目的とする。
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明に係る発熱体の製造方法は、コイルによって誘導加熱される発熱体の製造方法であって、誘導加熱可能な材料からなる板に複数の孔を形成することで、多孔板を製造する第１工程と、複数の前記多孔板を、各多孔板の孔が連通する状態で、重ね合わせる第２工程と、重ね合わせた複数の前記多孔板を拡散接合により接合する第３工程と、を備える。
【０００６】
この製造方法によれば、複数の多孔板を重ね合わせて拡散接合により接合することで、複数の通路を有する発熱体を製造することができるので、発熱体の長さを任意の大きさに設定することができ、比較的長い発熱体であっても良好に製造することができる。また、拡散接合により複数の多孔板を接合することで、多孔板の材料同士が一体化するため、発熱体の流路方向の伝熱性が損なわれず、高効率で伝熱を行うことができる。さらに、例えば接着剤で複数の多孔板を接着する場合と異なり、多孔板の孔に接着剤がはみ出さないので、流路での水の流れを良好にすることができる。
【０００７】
また、前記第１工程において、エッチングによって複数の孔を板に形成してもよい。
【０００８】
これによれば、非常に小さい孔であっても板に良好に形成することができるので、発熱体の外径を小さくすることができる。また、このように発熱体の外径を小さくすることで、発熱体の中心付近の通路を形成する部位にもコイルの磁界の作用を良好に及ぼすことができるので、発熱体の中心付近の通路を流れる水を良好に加熱することができる。
【０００９】
また、前記第１工程において、前記孔の内周面に突起を形成してもよい。
【００１０】
これによれば、発熱体の通路内に突起が設けられるため、この突起によって、異物が通路を塞ぐのを抑制することができるとともに、水との接触面積を増やして伝熱性能を上げることができる。
【００１１】
また、前記第１工程において、前記複数の孔を、正六角形に形成し、ハニカム状に配置してもよい。
【００１２】
これによれば、発熱体の剛性を高くすることができ、孔の形状を良好に保つことができる。
【００１３】
また、前記第２工程において、隣接する複数の多孔板の位相をずらして重ね合わせることで、前記孔を螺旋状に配列してもよい。
【００１４】
これによれば、発熱体に形成される通路が螺旋状に形成されるので、螺旋状の通路を通る水を、通路内壁に満遍なく接触させることができる。そのため、通路を流れる水に発熱体からの熱を効率よく伝達させることができる。また、通路を螺旋状にすることで、例えば通路を直線状に形成する場合に比べ、発熱体の長さに対する通路の長さを大きくすることができるので、通路を流れる水に発熱体からの熱を効率よく伝達させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る発熱体は、コイルによって誘導加熱される発熱体であって、水が通過可能な複数の通路を有する。前記発熱体は、前記通路の内周面に突起を有する。
【００１６】
これによれば、通路内の突起によって、異物が通路内に入り込むのを抑制することができるとともに、水との接触面積を増やして伝熱性能を上げることができる。
【００１７】
また、前記突起は、少なくとも前記通路の入口に設けられていてもよい。
【００１８】
これによれば、通路の入口にある突起で通路への異物の入り込みを抑えることができるので、異物による通路の詰まりを良好に抑制することができる。
【００１９】
また、前記突起は、前記通路の入口から出口に向けてリブ状に延びていてもよい。
【００２０】
これによれば、水との接触面積をより増やすことができるので、伝熱性能をより上げることができる。
【００２１】
また、本発明に係る発熱体は、コイルによって誘導加熱される発熱体であって、水が通過可能な複数の通路を有する。前記複数の通路は、開口が正六角形であり、前記開口がハニカム状に配置されている。
【００２２】
これによれば、発熱体の剛性を高くすることができ、孔の形状を良好に保つことができる。
【００２３】
また、本発明に係る発熱体は、コイルによって誘導加熱される発熱体であって、水が通過可能な複数の通路を有する。前記通路は、螺旋状に形成されている。
【００２４】
これによれば、螺旋状の通路を通る水を、通路内壁に満遍なく接触させることができるので、通路を流れる水に発熱体からの熱を効率よく伝達させることができる。また、通路を螺旋状にすることで、例えば通路を直線状に形成する場合に比べ、発熱体の長さに対する通路の長さを大きくすることができるので、通路を流れる水に発熱体からの熱を効率よく伝達させることができる。
【００２５】
また、本発明に係る加熱ユニットは、前記発熱体を備える加熱ユニットであって、前記発熱体を誘導加熱するコイルと、前記コイルの外周に沿って水を流すための予熱流路を形成する予熱流路形成部材と、を備える。
前記予熱流路が、前記発熱体の前記通路に接続され、前記予熱流路に供給された水が、前記予熱流路を通った後、前記発熱体の前記通路を通過するように構成されている。
【００２６】
これによれば、予熱流路を通る水によってコイルを冷却することができるので、例えば空冷に比べ、コイルを効率よく冷却することができる。また、予熱流路を通る水がコイルの熱を奪った後、発熱体の通路内で加熱されるので、水を効率よく加熱することができる。
【００２７】
また、前記予熱流路形成部材は、前記発熱体を中心とした円筒状の第１外周壁を有する第１ハウジングと、前記第１外周壁よりも大径の第２外周壁であって、前記第１外周壁と間隔を空けて配置されることで前記第１外周壁との間で前記予熱流路を形成する第２外周壁を有する第２ハウジングと、を備えていてもよい。
【００２８】
これによれば、第１ハウジングの第１外周壁の全周にわたって予熱流路を形成することができるので、予熱流路を通る水でコイルの熱を効率よく吸収することができる。
【００２９】
また、前記予熱流路は、前記第１外周壁に対して螺旋状に形成されていてもよい。
【００３０】
これによれば、予熱流路の長さを大きくすることができるので、予熱流路を通る水でコイルの熱をより効率よく吸収することができる。
【００３１】
また、前記第２ハウジングは、前記第２外周壁の内周面から突出するリブを有し、前記リブが螺旋状に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係る発熱体を備えた給湯設備を示す断面図である。
【図２】発熱体を示す斜視図（ａ）と、孔と区画部の関係を示す図（ｂ）である。
【図３】多孔板を製造する第１工程を示す図である。
【図４】多孔板を積層する第２工程を示す図（ａ），（ｂ）である。
【図５】多孔板の孔に突起を設ける形態を示す図（ａ）と、通路の入口のみに突起を設ける形態を示す図（ｂ）と、突起をリブ状に形成する形態を示す図（ｃ）である。
【図６】多孔板の孔を四角形に形成する形態を示す図である。
【図７】螺旋状の通路を有する発熱体を製造する方法を示す図（ａ），（ｂ）である。
【図８】治具の変形例を示す図である。
【図９】１枚の板に複数の多孔板と２つの係合孔を形成した形態を示す図である。
【図１０】変形例に係る加熱ユニットを一部破断して示す斜視図である。
【図１１】加熱ユニットの下端側を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、加熱ユニットＨＵは、誘導加熱によって水を加熱するユニットであり、例えば給湯設備ＨＷの配管の一部に組み込まれている。加熱ユニットＨＵは、円柱状の発熱体１と、発熱体１を収容する収容管２と、収容管２の外周面に設けられるコイルユニット３とを備えている。
【００３４】
発熱体１は、コイルユニット３の後述するコイル３１によって誘導加熱される発熱体であって、水が通過可能な複数の通路１Ａを有している。なお、発熱体１の材料としては、誘導加熱される材料であればどのような材料であってもよく、例えば、ステンレス鋼、鉄、アルミニウムなどを用いることができる。
【００３５】
収容管２は、樹脂などの誘導加熱されない材料からなり、発熱体１の長さ以上の長さで形成されている。なお、収容管２の材料としては、例えば、エンジニアリングプラスチックやポリフェニレンスルファイドなどを用いることができる。
【００３６】
コイルユニット３は、コイル３１と、コイル３１の外周および両端を覆う被覆部材３２と、コイル３１および被覆部材３２を収容するハウジング３３とを備えている。コイル３１は、例えばリッツ線からなるコイルである。コイル３１の内側には、ハウジング３３の一部、収容管２の一部および発熱体１の一部が配置されている。
【００３７】
被覆部材３２は、強磁性であるが誘導加熱はされにくい材料、例えばフェライトなどからなっている。被覆部材３２は、コイル３１で発生する磁束の漏れを抑制する。ハウジング３３は、樹脂などの誘導加熱されない材料からなっている。発熱体１および収容管２は、両端部がハウジング３３から突出するように配置されている。
【００３８】
給湯設備ＨＷは、前述した加熱ユニットＨＵを備える他、上流側配管Ｐ１と、上流側継手Ｃ１と、下流側継手Ｃ２とを備えている。ここで、「上流」および「下流」とは、給湯設備ＨＷを流れる水の流れの上流・下流を意味する。
【００３９】
上流側配管Ｐ１は、加熱ユニットＨＵに向けて水を供給するための図示せぬ供給部と、加熱ユニットＨＵとの間に配置されている。なお、供給部は、例えば加熱ユニットＨＵに向かう水の流れを許容・遮断する給水弁などを含む。
【００４０】
上流側継手Ｃ１は、上流側配管Ｐ１と収容管２の上流側の端部とを連結している。上流側継手Ｃ１は、上流側温度センサＣ１１と、上流側温度ヒューズＣ１２とを備えている。上流側温度センサＣ１１は、発熱体１を通る前の水の温度を検知するセンサであり、発熱体１の上流側に配置されている。
【００４１】
上流側温度ヒューズＣ１２は、発熱体１の入口側の温度が所定の閾値以上になった場合に、コイル３１に流れる電流を遮断する機能を有している。上流側温度ヒューズＣ１２は、発熱体１の上流側の端部に対応した位置に配置されている。
【００４２】
下流側継手Ｃ２は、図示せぬ下流側配管と収容管２の下流側の端部とを連結している。ここで、下流側配管は、加熱ユニットＨＵから出てくる水を蛇口に向けて流す配管である。
【００４３】
下流側継手Ｃ２は、下流側温度センサＣ２１と、下流側温度ヒューズＣ２２とを備えている。下流側温度センサＣ２１は、発熱体１を通過した後の加熱された水の温度を検知するセンサであり、発熱体１の下流側に配置されている。上流側温度センサＣ１１と下流側温度センサＣ２１で検知された、加熱前後の水の温度は、例えばコイル３１に流す電流の制御に利用される。
【００４４】
下流側温度ヒューズＣ２２は、発熱体１の出口側の温度が所定の閾値以上になった場合に、コイル３１に流れる電流を遮断する機能を有している。下流側温度ヒューズＣ２２は、発熱体１の下流側の端部に対応した位置に配置されている。ここで、本実施形態では、２つの温度ヒューズＣ１２，Ｃ２２を発熱体１の両端部に設けたが、温度ヒューズは、発熱体１の上流側または下流側のいずれか一端部にのみ設けてもよい。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、発熱体１は、複数の多孔板１１を積層することで構成されている。多孔板１１は、互いに平行となる２つの平面を有する円板であり、ハニカム状に配置された複数の正六角形の孔１１Ａを有している。前述した発熱体１の通路１Ａは、発熱体１の軸方向に並んだ複数の孔１１Ａによって形成されている。そのため、発熱体１の両端に位置する多孔板１１の孔１１Ａは、通路１Ａの開口となっている。
【００４６】
多孔板１１は、リング状の外周部１１Ｂと、各孔１１Ａの周囲に沿って延びる複数の区画部１１Ｃとを有している。
【００４７】
外周部１１Ｂは、外周面に凹部１１Ｄを有している。この凹部１１Ｄは、発熱体１の製造の際に使用される部位である。なお、凹部１１Ｄの機能については、後で詳述する。
【００４８】
複数の区画部１１Ｃは、一体に形成され、外周部１１Ｂの内周面に接続されている。
【００４９】
なお、発熱体１の外径は、２０ｍｍ以下が望ましい。その理由は、発熱体１の外径を大きくしてしまうと、発熱体１の中心付近の通路１Ａの周囲の区画部１１Ｃに、コイル３１の磁界の作用が十分に及ばず、発熱体１の中心付近の通路１Ａを通る水を効率的に加熱できなくなるおそれがあるからである。なお、発熱体１の外径は、２０ｍｍより大きくてもよい。
【００５０】
図２（ｂ）に示すように、所定方向に並ぶ２つの孔１１Ａの間に位置する区画部１１Ｃの所定方向の寸法Ｌ１は、例えば０．２ｍｍとすることができ、孔１１Ａの所定方向の寸法Ｌ２は、例えば０．６ｍｍとすることができる。なお、発熱体の外径を２０ｍｍ、発熱体の長さを３０ｃｍ、Ｌ１＝０．２ｍｍ、Ｌ２＝０．６ｍｍ、水の流量を３Ｌ／ｍｉｎ、電力を１４００Ｗとして実験を行うと、常温の水が９０℃以上に加熱されることが確認されている。
【００５１】
次に、発熱体１の製造方法について説明する。
発熱体１の製造方法は、主に、第１工程と、第２工程と、第３工程とを備えている。
第１工程では、誘導加熱可能な材料からなる板ＢＤに複数の孔１１Ａを形成することで、多孔板１１を製造する。詳しくは、一枚の板ＢＤに、複数枚の多孔板１１のそれぞれに対応した複数の孔１１Ａを、エッチングによって形成する。この際、複数の孔１１Ａを、正六角形に形成し、ハニカム状に配置する。なお、各多孔板１１の外形や凹部１１Ｄは、エッチングによって形成してもよいし、プレス加工による打ち抜きによって形成してもよい。
【００５２】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２工程では、複数の多孔板１１を、各多孔板１１の孔１１Ａが連通する状態で、重ね合わせる。詳しくは、第２工程では、円筒状の治具Ｊを用いて複数の多孔板１１を重ね合わせる。
【００５３】
治具Ｊは、円筒状の外枠Ｊ１と、外枠Ｊ１の内周面から突出するリブ形状のガイドＪ２とを有している。ガイドＪ２は、多孔板１１の凹部１１Ｄと嵌合する凸部であり、外枠Ｊ１の一端から他端にわたって延びている。
【００５４】
作業者は、多孔板１１の凹部１１ＤをガイドＪ２に合わせつつ、外枠Ｊ１内に多孔板１１を積層していく。これにより、各多孔板１１の各孔１１Ａの位置を一致させることができるので、各多孔板１１の各孔１１Ａが治具Ｊの軸方向に並んで通路１Ａ（図１参照）が形成される。
【００５５】
第３工程では、重ね合わせた複数の多孔板１１を拡散接合により接合する。これにより、発熱体１が製造される。ここで、拡散接合とは、母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件で、塑性変形を出来るだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法である。これにより、複数の多孔板１１を接着剤を用いることなく接合させることができるので、接着剤で小さな孔１１Ａが塞がれてしまうのを抑えることができる。
【００５６】
また、多孔板１１の材料自体が密着して一体化するので、多孔板１１の積層方向にも磁束と熱を良好に通すことができる。特に、本実施形態のように、発熱体１がコイル３１の両端から突出するように配置される場合には（図１参照）、発熱体１のうちコイル３１の両端付近の部分が、他の部分に比べ、コイル３１の磁力の作用を大きく受けて、温度が高くなる。そして、高温の部分から他の部分には、熱伝導により熱が伝わっていくことになるが、複数の多孔板１１が拡散接合により一体化していることで、熱を効率よく他の部分に伝達させることができる。
【００５７】
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
複数の多孔板１１を重ね合わせて拡散接合により接合することで、複数の通路１Ａを有する発熱体１を製造することができるので、発熱体１の長さを任意の大きさに設定することができ、比較的長い発熱体１であっても良好に製造することができる。また、拡散接合により複数の多孔板１１を接合することで、多孔板１１の材料同士が一体化するため、発熱体１の流路方向の伝熱性が損なわれず、高効率で伝熱を行うことができる。さらに、例えば接着剤で複数の多孔板１１を接着する場合と異なり、多孔板１１の孔１１Ａに接着剤がはみ出さないので、通路１Ａでの水の流れを良好にすることができる。
【００５８】
第１工程においてエッチングによって複数の孔１１Ａを形成することで、孔１１Ａの大きさを非常に小さくすることができるので、発熱体１の外径を小さくすることができる。また、このように発熱体１の外径を小さくすることで、発熱体１の中心付近の通路１Ａを形成する区画部１１Ｃにもコイル３１の磁界の作用を良好に及ぼすことができるので、発熱体１の中心付近の通路１Ａを流れる水を良好に加熱することができる。
【００５９】
複数の孔１１Ａが、正六角形に形成され、ハニカム状に配置されているので、発熱体１の剛性を高くすることができ、孔１１Ａの形状を良好に保つことができる。
【００６０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
図５（ａ）に示すように、発熱体１は、通路１Ａの内周面に突起１Ｂを有していてもよい。詳しくは、この形態では、発熱体１は、開口が正六角形となる通路１Ａの、正六角形の各辺に対応する部位に突起１Ｂがそれぞれ形成されている。つまり、１つの通路１Ａに対して６つの突起１Ｂが形成されている。各突起１Ｂは、前述した第１工程において多孔板１１を製造する際に、孔１１Ａの内周面に突起１１Ｅを形成することで形成される。
【００６２】
このように発熱体１の通路１Ａ内に突起１Ｂを設けることで、発熱体１の水との接触面積を増やして伝熱性能を上げることができる。
【００６３】
突起１Ｂは、例えば図５（ｂ）に示すように、発熱体１の通路１Ａの入口、つまり上流側の端部に設けることができる。なお、このような発熱体１は、第１工程において、突起１１Ｅを有する多孔板１１と、突起１１Ｅのない多孔板１１とを製造し、第２工程において、突起１１Ｅのない複数の多孔板１１を積層した後、突起１１Ｅを有する多孔板１１を重ね合わせ、第３工程を実施すればよい。
【００６４】
これによれば、通路１Ａの入口にある突起１Ｂで通路１Ａへの異物の入り込みを抑えることができるので、異物による通路１Ａの詰まりを良好に抑制することができる。具体的には、例えば、図５（ｂ）に示すように、球に近い形状の異物ＦＭが流れてきても、異物ＦＭが各突起１Ｂの先端で引っ掛かることで、図５（ａ）に示すように、異物ＦＭの一部ＦＭ１で、各突起１Ｂの先端を結ぶ円状の範囲を塞ぎはするが、各突起１Ｂ間の隙間は確保されるので、この隙間から水を通すことができる。
【００６５】
また、この形態では、突起１Ｂは、先端が尖った楔形状に形成されている。孔１１Ａの寸法Ｌ２が０．６ｍｍである場合には、突起１Ｂの底面の長さは、例えば０．１ｍｍとすることができ、突起１Ｂの高さは、０．１５ｍｍとすることができる。
【００６６】
このように先端が尖った突起１Ｂを設けることで、水道水に含まれるカルキが凝集されて形成される固形物が突起１Ｂに衝突した場合には、突起１Ｂの尖った先端により固形物が粉砕されるので、通路１Ａの詰まりをより抑制することができる。
【００６７】
なお、突起１Ｂの形状は、楔形状に限らず、どのような形状であってもよい。また、１つの通路１Ａに対する突起１Ｂの数は、いくつであってもよい。
【００６８】
また、突起１Ｂは、例えば図５（ｃ）に示すように、通路１Ａの入口から出口に向けてリブ状に延びていてもよい。なお、このような発熱体１は、第１工程において、突起１１Ｅを有する多孔板１１を複数製造し、第２工程において、突起１１Ｅを有する複数の多孔板１１を積層した後、第３工程を実施すればよい。つまり、複数の突起１１Ｅを拡散接合することで、リブ状の突起１Ｂを形成すればよい。
【００６９】
これによれば、通路１Ａの詰まりを抑制することができるとともに、図５（ｂ）の形態に比べ、発熱体１と水との接触面積をより増やすことができるので、伝熱性能をより上げることができる。
【００７０】
前記実施形態では、孔１１Ａを正六角形としたが、本発明はこれに限定されず、孔の形状は、その他の形状、例えば円、その他の多角形であってもよい。ただし、孔の周囲の部位（区画部１１Ｃ）の幅を一定にするには、前述した正六角形の孔１１Ａや、図６に示すような四角形の孔１１Ｆなどの多角形とするのがよい。
【００７１】
前記実施形態では、通路１Ａを発熱体１の軸方向に沿った直線状に形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば図７（ｂ）に示すように、通路１Ａを、螺旋状に形成してもよい。なお、このような発熱体１は、第２工程において、隣接する複数の多孔板１１の位相をずらして重ね合わせることで、孔１１Ａを螺旋状に配列すればよい。
【００７２】
具体的には、例えば図７（ａ）に示すように、第２工程において、螺旋状のガイドＪ３を有する治具Ｊを使用すればよい。このような螺旋状のガイドＪ３に多孔板１１の凹部１１Ｄを合わせつつ、多孔板１１を重ね合わせていくことで、多孔板１１の位相をずらしながら重ね合わせることができる。
【００７３】
この形態によれば、螺旋状の通路１Ａを通る水を、通路１Ａの内壁に満遍なく接触させることができるので、通路１Ａを流れる水に発熱体１からの熱を効率よく伝達させることができる。また、通路１Ａを螺旋状にすることで、例えば通路を直線状に形成する場合に比べ、発熱体１の長さに対する通路１Ａの長さを大きくすることができるので、通路を流れる水に発熱体からの熱を効率よく伝達させることができる。なお、孔１１Ａを螺旋状に配列する方法は、前述した方法に限らない。例えば、図３に示すように、第１工程において、凹部１１Ｄの位相がずれた複数の多孔板１１を製造し、凹部１１Ｄの位相がずれた複数の多孔板１１を、図４に示す治具Ｊを用いて積層する方法であってもよい。
【００７４】
多孔板１１を積層するための治具は、前述したような治具Ｊに限らず、例えば、図８に示すような２本の棒状の治具ＪＡであってもよい。なお、この場合には、第１工程において、１枚の板ＢＤに、複数の孔１１Ａを形成する他、多孔板１１の外周面に沿って２つの円弧状のスリットＳＬを形成する。これにより、多孔板１１が２つの接続部ＢＤ１を介して板ＢＤの余剰部ＢＤ２に接続された状態で形成される。
【００７５】
また、板ＢＤの余剰部ＢＤ２、つまり多孔板１１が形成されない部分に、治具ＪＡに係合する係合孔ＢＤ３を２つ形成する。そして、第２工程において、作業者は、板ＢＤの各係合孔ＢＤ３に各治具ＪＡを挿入させつつ、複数の板ＢＤを積層していく。
【００７６】
その後、第３工程において、拡散接合により複数の板ＢＤを接合させる。最後に、接続部ＢＤ１を、ワイヤカットなどの方法により切断することで、発熱体１が製造される。
【００７７】
なお、図９に示すように、１枚の板ＢＤに複数の多孔板１１を形成する場合には、１枚の板ＢＤに対して係合孔ＢＤ３を２つ設ければよい。この方法では、第１工程、第２工程および第３工程を１度行えば、複数の発熱体１を得ることができるので、大量生産するのに好適である。
【００７８】
また、図８の形態では、治具ＪＡを円柱状、係合孔ＢＤ３を丸孔としたが、例えば、治具を多角形の棒とし、係合孔を治具の形状に対応した多角形の孔としてもよい。この場合、治具は１つでもよく、係合孔も１つでもよい。
【００７９】
また、図８に示す方法で、通路１Ａを螺旋状にする場合には、第１工程において、多孔板１１の各孔１１Ａの位相を板ＢＤごとにずらすように多孔板１１を形成すればよい。この場合、各治具ＪＡに各係合孔ＢＤ３を合わせつつ板ＢＤを積層していくと、多孔板１１の角度が順次変わっていくので、通路１Ａを螺旋状にすることができる。
【００８０】
前記実施形態では、ガイドＪ２，Ｊ３を凸状に形成したが、本発明はこれに限定されず、ガイドは、凹形状であってもよい。なお、この場合には、多孔板の外周面に、凹形状のガイドに係合する凸部を設ければよい。
【００８１】
前記実施形態では、多孔板１１の各孔１１Ａをエッチングにより形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば、多孔板の各孔をプレス加工により形成してもよい。
【００８２】
コイルは、空冷によって冷却することが考えられるが、空冷では、効率よくコイルを冷却することができない可能性がある。このような問題を解決すべく、加熱ユニットとしては、例えば、図１０に示す加熱ユニットＨＵ２を採用してもよい。加熱ユニットＨＵ２は、前記実施形態と同様の機能を有する発熱体１、収容管２、コイル３１および被覆部材３２を有する他、予熱流路形成部材４０と、を備える。予熱流路形成部材４０は、コイル３１の外周に沿って水を流すための予熱流路４１を形成するための部材である。
【００８３】
予熱流路形成部材４０は、第１ハウジング５０と、第２ハウジング６０と、を備えている。第１ハウジング５０は、発熱体１を中心とした円筒状の第１外周壁５１を有している。
【００８４】
第２ハウジング６０は、発熱体１を中心とした円筒状の第２外周壁６１であって、第１外周壁５１よりも大径の第２外周壁６１を有している。第２外周壁６１は、第１外周壁５１と間隔を空けて配置されることで第１外周壁５１との間で予熱流路４１を形成している。
【００８５】
第２外周壁６１は、予熱流路４１に水を供給する給水口６１Ａと、予熱流路４１から水を排出する排水口６１Ｂと、を有している。給水口６１Ａと排水口６１Ｂは、第２外周壁６１の中心軸に沿った軸方向において、離れている。給水口６１Ａと排水口６１Ｂは、第２外周壁６１の周方向において同じ位置に配置されている。
【００８６】
給水口６１Ａの周囲には、配管を接続するための円筒状の第１接続部６２が設けられている。排水口６１Ｂの周囲には、配管を接続するための円筒状の第２接続部６３が設けられている。第１接続部６２および第２接続部６３は、第２外周壁６１の外周面から突出している。
【００８７】
第１接続部６２は、加熱ユニットＨＵに向けて水を供給するための図示せぬ供給部に図示せぬ配管を介して接続されている。第２接続部６３は、図示せぬ配管および後述する第１キャップ７０を介して収容管２に接続されている。これにより、予熱流路４１が発熱体１の通路１Ａに接続され、予熱流路４１に供給された水が、予熱流路４１を通った後、発熱体１の通路１Ａを通過するように構成されている。
【００８８】
また、第２ハウジング６０は、第２外周壁６１の内周面から突出するリブ６４を有している。リブ６４は、給水口６１Ａから排水口６１Ｂの間において、螺旋状に形成されている。これにより、予熱流路４１は、第１外周壁５１に対して螺旋状に形成されている。
【００８９】
また、リブ６４は、第１ハウジング５０の第１外周壁５１から離れている。これにより、予熱流路４１を通る水が、給水口６１Ａから排水口６１Ｂの間の範囲において、第１ハウジング５０の外周面の略全体に接触させることが可能となっている。
【００９０】
第１ハウジング５０の各端部と第２ハウジング６０の各端部の間は、他の部材で封止されている。なお、加熱ユニットＨＵ２は、軸方向の中央を基準にして略対称形状となっているため、以下、第１ハウジング５０の端部と第２ハウジング６０の端部を封止する構造について、軸方向の下端側を代表して説明し、他端側の説明は省略する。
【００９１】
図１１に示すように、加熱ユニットＨＵ２は、軸方向の下端側に、第１キャップ７０と、第２キャップ８０と、を備えている。第１キャップ７０は、収容管２と第１ハウジング５０とを連結する部材である。
【００９２】
第１キャップ７０は、第１ハウジング５０に連結される円筒状の第１連結部７１と、収容管２に連結される円筒状の第２連結部７２と、第１ハウジング５０の下端側の開口を塞ぐ壁７３と、水を通すための配管部７４と、円筒状部７５と、を有している。第１連結部７１は、内周面が第１ハウジング５０の外周面と接触した状態で、第１ハウジング５０の下端部に取り付けられている。詳しくは、第１連結部７１の内周面に形成された雌ネジ部が、第１ハウジング５０の外周面に形成された雄ネジ部に噛み合っている。第１連結部７１と第１ハウジング５０の間は、リング状のシール部材Ｓ１，Ｓ２で封止されている。
【００９３】
第２連結部７２は、収容管２の外周面に嵌合している。壁７３は、第１連結部７１と第２連結部７２とを連結している。壁７３と第１ハウジング５０の下端の間は、リング状のシール部材Ｓ３で封止されている。
【００９４】
配管部７４は、外径が第２連結部７２よりも小さく、第２連結部７２から収容管２とは反対側に延びている。配管部７４は、図示せぬ配管を介して第２ハウジング６０の第２接続部６３に接続されている。
【００９５】
円筒状部７５は、第１連結部７１よりも小径、かつ、第２連結部７２よりも大径となる円筒状の部位である。円筒状部７５は、壁７３から第１ハウジング５０とは反対側に延びている。
【００９６】
第２キャップ８０は、第２ハウジング６０に連結される円筒状の外筒部８１および内筒部８２と、第１キャップ７０の円筒状部７５に連結される円筒状のキャップ連結部８３と、外筒部８１、内筒部８２およびキャップ連結部８３を連結する壁８４と、を有している。外筒部８１は、内筒部８２との間で、第２ハウジング６０の下端部を挟んでいる。
【００９７】
詳しくは、第２ハウジング６０の第２外周壁６１の下端部には、第２外周壁６１の外周面から径方向外側に膨出する膨出部６５が形成されている。膨出部６５には、第２キャップ８０の外筒部８１が入る凹部６５Ａが形成されている。凹部６５Ａの内面と外筒部８１の間は、リング状のシール部材Ｓ４，Ｓ５で封止されている。
【００９８】
内筒部８２は、径方向において、第２ハウジング６０と第１キャップ７０の第１連結部７１との間に配置されている。内筒部８２の外周面は、円錐状のテーパ面となっている。詳しくは、内筒部８２の外周面は、壁８４から離れるにつれて第２ハウジング６０から離れるように傾斜している。
【００９９】
内筒部８２と第１連結部７１の間は、リング状のシール部材Ｓ６で封止されている。壁８４と第２ハウジング６０の間は、リング状のシール部材Ｓ７で封止されている。壁８４と第１キャップ７０の壁７３の間は、リング状のシール部材Ｓ８で封止されている。
【０１００】
キャップ連結部８３は、内周面が第１キャップ７０の円筒状部７５の外周面と接触した状態で、円筒状部７５に取り付けられている。詳しくは、キャップ連結部８３の内周面に形成された雌ネジ部が、円筒状部７５の外周面に形成された雄ネジ部に噛み合っている。
【０１０１】
次に、加熱ユニットＨＵ２による作用効果について説明する。
図１０に示すように、第２ハウジング６０の給水口６１Ａから予熱流路４１内に水が供給されると、水は、螺旋状の予熱流路４１によって、第２ハウジング６０の外周面上を螺旋状に回転して流れる。これにより、コイル３１で発生した熱が水に吸収されるので、コイル３１が冷却されるとともに、水が予熱される。
【０１０２】
予熱流路４１を通過した水は、第２ハウジング６０の排水口６１Ｂから図示せぬ配管および第１キャップ７０を介して収容管２内に入る。収容管２内に入った水は、発熱体１の各通路１Ａを通る。これにより、予熱流路４１において予熱された水は、発熱体１の各通路１Ａ内でさらに加熱されて、図示せぬ蛇口から排出される。
【０１０３】
以上、この形態によれば、以下の効果を得ることができる。
予熱流路４１を通る水によってコイル３１を冷却することができるので、例えば空冷に比べ、コイル３１を効率よく冷却することができる。また、予熱流路４１を通る水がコイル３１の熱を奪った後、発熱体１の通路１Ａ内で加熱されるので、水を効率よく加熱することができる。
【０１０４】
コイル３１を覆う第１ハウジング５０と、第１ハウジング５０を覆う第２ハウジング６０との間に、予熱流路４１を形成したので、第１ハウジング５０の第１外周壁５１の全周にわたって水を流すことができ、予熱流路４１を通る水でコイル３１の熱を効率よく吸収することができる。
【０１０５】
予熱流路４１が第１外周壁５１に対して螺旋状に形成されているので、予熱流路４１の長さを大きくすることができ、予熱流路４１を通る水でコイル３１の熱をより効率よく吸収することができる。
【０１０６】
給水口６１Ａと排水口６１Ｂを軸方向で離したので、例えば給水口と排水口を軸方向で同じ位置に配置した場合と比べ、予熱流路４１の長さを大きくすることができる。
【０１０７】
リブ６４を第１ハウジング５０の外周面から離すことで、予熱流路４１を通る水を第１ハウジング５０の外周面全体に接触させることができるので、予熱流路４１を通る水でコイル３１の熱を効率よく吸収することができる。
【０１０８】
図１０の形態では、第２ハウジング６０にリブ６４を設けたが、本発明はこれに限定されず、リブ６４はなくてもよい。また、予熱流路は、２つのハウジングで形成される流路に限らない。例えば、水が通るパイプを第１ハウジングの外周面に巻き付けることで、パイプ内の流路を予熱流路としてもよい。
【０１０９】
また、予熱流路を通過した水が通る発熱体は、通路を有していれば、どのような構造でもよいし、どのような製造方法で製造してもよい。例えば円柱状の金属棒を穴あけ加工することで、通路を有する発熱体を製造してもよい。
【０１１０】
図１０の形態では、給水口６１Ａと排水口６１Ｂを、第２外周壁６１の周方向において同じ位置に配置したが、本発明はこれに限定されず、周方向において異なる位置に配置してもよい。
【０１１１】
前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。
【図１】
2021020527.tif 000003
【図２】
2021020527.tif 000004
【図３】
2021020527.tif 000005
【図４】
2021020527.tif 000006
【図５】
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【図６】
2021020527.tif 000008
【図７】
2021020527.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年8月18日(2021.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルによって誘導加熱される発熱体であって、
水が通過可能な複数の通路を有し、
前記複数の通路のそれぞれの内周面に突起を有することを特徴とする発熱体。
【請求項２】
前記通路の断面形状は、多角形であり、
前記突起は、多角形の前記通路の各辺に対応する部位に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記突起は、前記通路の中心に向けて尖る楔形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発熱体。
【請求項４】
前記突起は、少なくとも前記通路の入口に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項５】
前記突起は、前記通路の入口から出口に向けてリブ状に延びることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項６】
前記複数の通路は、開口が正六角形であり、前記開口がハニカム状に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項７】
前記通路は、螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項の発熱体を備える加熱ユニットであって、
前記発熱体を誘導加熱するコイルと、
前記コイルの外周に沿って水を流すための予熱流路を形成する予熱流路形成部材と、を備え、
前記予熱流路が、前記発熱体の前記通路に接続され、
前記予熱流路に供給された水が、前記予熱流路を通った後、前記発熱体の前記通路を通過するように構成されていることを特徴とする加熱ユニット。
【請求項９】
前記予熱流路形成部材は、
前記発熱体を中心とした円筒状の第１外周壁を有する第１ハウジングと、
前記第１外周壁よりも大径の第２外周壁であって、前記第１外周壁と間隔を空けて配置されることで前記第１外周壁との間で前記予熱流路を形成する第２外周壁を有する第２ハウジングと、を備えることを特徴とする請求項８に記載の加熱ユニット。
【請求項１０】
前記予熱流路は、前記第１外周壁に対して螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の加熱ユニット。
【請求項１１】
前記第２ハウジングは、前記第２外周壁の内周面から突出するリブを有し、
前記リブが螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の加熱ユニット。
【請求項１２】
コイルによって誘導加熱される発熱体の製造方法であって、
誘導加熱可能な材料からなる板に複数の孔を形成することで、多孔板を製造する第１工程と、
複数の前記多孔板を、各多孔板の孔が連通する状態で、重ね合わせる第２工程と、
重ね合わせた複数の前記多孔板を拡散接合により接合する第３工程と、を備え、
前記第１工程において、前記複数の孔のそれぞれの内周面に突起を形成することを特徴とする発熱体の製造方法。
【請求項１３】
前記第１工程において、前記複数の孔を、多角形に形成し、多角形の前記孔の各辺に前記突起を形成することを特徴とする請求項１２に記載の発熱体の製造方法。
【請求項１４】
前記第１工程において、前記突起を、前記孔の中心に向けて尖る楔形状に形成することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の発熱体の製造方法。
【請求項１５】
前記第１工程において、前記複数の孔を、正六角形に形成し、ハニカム状に配置することを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の発熱体の製造方法。
【国際調査報告】
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