(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部には液排出管を、内部には高周波磁界によって発熱する発熱体を、外周部には高周波磁界を発生する加熱コイルを有する筒状の液管と、加熱コイルに高周波電流を供給する電力供給手段とを備え、前記加熱コイルは、導体の外周部に熱伝導性の良い樹脂を充填した第１のパイプと、第１のパイプの外周部に設けた第２のパイプとを有し、第２のパイプ内に流量調整手段を介して液供給手段の液を導入し、第２のパイプの終端部を前記液管の底部に接続した液加熱装置。
【請求項２】
上部に液排出管を、底部に液供給管を、内部に高周波磁界によって発熱する発熱体を、外周部に高周波磁界を発生して発熱体を誘導加熱する加熱コイルを備えた液管と、この液管を内包するように配置し前記加熱コイルの表面を覆うような形状とした第２の液管とを有し、液体は液供給手段から流量調整手段を介して第２の液管に入り、第２の液管から液供給管に、液供給管から発熱体を通って液排出管に流れるようにした液加熱装置。
【請求項３】
第２の液管は仕切板を有する請求項２記載の液加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、効率よく液体を加熱し外部に供給できる液加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般家庭で使用されている液加熱装置としては、瞬間湯沸かし器・風呂湯沸かし器・セントラルヒーティング用のボイラなどがある。これらはいずれも、燃料としてガスあるいは石油を使用しているものである。このため、燃料であるガスあるいは石油を供給・貯蔵するための配管・貯槽などの付帯設備を必要としている。また燃焼時に酸素欠乏状態や、燃料の漏洩による引火などを防止するための安全設備も必要となる。
【０００３】
また、熱源としてヒータを使用して一定温度に湯の温度を上昇させて貯湯する電気給湯器がある。この中には、湯を何段階かの温度に保って貯湯する形式のものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の電気給湯器に代表される液加熱装置は、熱効率が低いという課題を有している。つまりヒータの発熱の多くが空気中に放熱され、容器内に貯水した水に有効に伝熱される割合が低いということである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような従来の液加熱装置が有している課題を解決するもので、誘導加熱を使用することによって効率よく液体を加熱し、外部に供給できる液加熱装置としているものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、液管内に供給する液を加熱コイルの外周部に配置した第２のパイプを介したものとして、加熱コイルの発熱を有効に利用できる液加熱装置としている。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、加熱コイルの外周部に設けた第２の液管を通過した液が、液管内に流入するようにして、加熱コイルの発熱を有効に利用できる液加熱装置としている。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、第２の液管に設けた仕切板が、第２の液管に流入した液体が第２の液管内を循環した上で液管内にはいるようにし、加熱コイルの発熱を有効に利用できる液加熱装置としている。
【０００９】
【実施例】
（参考例１）
以下、本発明の第１の参考例について説明する。図１は本参考例の液加熱装置の構成を示す断面図である。本参考例では、水道水を加熱して温水として供給する給湯器として説明している。もちろん、この思想をセントラルヒーティング用のボイラに供給する灯油に適用することも可能である。
【００１０】
１は、底部に液供給手段２である水道管に接続した流量調整手段３を有する液供給管４を接続し、上部に液排出管５を接続した、樹脂で構成した筒状の液管である。液管１の内部には、高周波磁界によって発熱する磁性体で構成した発熱体６を設けている。発熱体６は、図２に示しているように液供給管４から流入した水が通過する多数の孔を有している。また液管１の外周には、高周波磁界を発生する加熱コイル７を巻回している。８は電力供給手段で加熱コイル７に高周波電流を供給している。流量調整手段３としては、本参考例では比例制御弁を使用しており、水道管２から液供給管４側に供給する水量を自由に調整できるようになっている。
【００１１】
以下本参考例の動作について説明する。図示していないスイッチをオンすると、電力供給手段８が動作を開始して、加熱コイル７に高周波電流を供給する。加熱コイル７はこの高周波電流を受けて高周波磁界を発生する。この高周波磁界は液管１の内部に収容した発熱体１と鎖交し、発熱体１は誘導加熱されて発熱する。このとき、水道管２から流量調整手段３・液供給管４を介して導かれた水道水は、液管１に収容した発熱体６を流れている。従って水道水は、発熱体６によって加熱され、温度上昇して液排出管５から排出される。もちろん電力供給手段８の出力を高めて加熱コイル７に供給する高周波電流を増加すると、加熱コイル７が発生する高周波磁界が増加し、発熱体６の発熱量も増加する。また、流量調整手段３を絞って液供給管４に流れる水道水の量を少なくすると、電力供給手段８の出力が一定であっても、液排出管５から排出される水道水の温度を高めることができる。つまり、液排出管５から排出される水道水の温度は、自由に調整することができるものである。
【００１２】
なお本参考例では発熱体６は液が流通する多数の孔を有する円筒状の磁性体としているが、発熱体６を編目状の孔を有する磁性体としても、パイプ状の或いは球状・粒状の磁性体としても、金属板を単体あるいは複数組み合わせた磁性体としても構わない。
【００１３】
以上のように本参考例によれば、加熱コイル７が発生する高周波磁界が、液供給手段２と流量調整手段３を介して接続した液供給管４から流入した液体が流れる多数の孔を有している発熱体６と鎖交して、発熱体６を誘導加熱する構成としているため、高効率で液管１の上部に設けた液排出管５から温度を高めた液体を供給できる液加熱装置を実現できるものである。
【００１４】
このとき、図３に示しているように加熱コイル７と液管１の外壁部との間に熱伝導性の良い絶縁物９を介在させた構成とすれば、更に熱効率を高めることができるものである。つまり、熱伝導性の良い絶縁物９として例えばシリコン樹脂を使用し、これを加熱コイル７と液管１との間に充填することによって、加熱コイル７自身の発熱を液管１に伝達でき、従って一層熱効率が高まるのである。
【００１５】
また図４に示しているように、電力供給手段８を構成する発熱素子１０を冷却するために使用している放熱フィン１１を液供給管４に接触させる構成とすることによって、発熱素子１０の発熱を液体の温度上昇に活用でき、同時に発熱素子１０の保護にも活用できるものである。
【００１６】
また図５に示しているように、加熱コイル７の外側に断熱手段１３を配置した構成とすれば、加熱コイル７の発熱が液管１側に伝達されて、加熱コイル７の発熱を有効に利用できる液加熱装置を実現できるものである。すなわち断熱手段１３は、ガラスウール、発泡ウレタン等の樹脂を使用しているものである。
【００１７】
このとき図６に示しているように、断熱手段を反射板１４よって構成すると、加熱コイル７が発生した発熱を液管１側に反射して、加熱コイル７の発熱を一層有効に利用できる液加熱装置を実現できるものである。反射板１４としては、金属板や、ガラス、あるいは外側を鏡面加工した樹脂等を使用している。
【００１８】
また図７に示しているように、加熱コイル７を熱伝導性の良い樹脂１５を充填したリング状のケース内１６に収容し、このケース１６は液管１の外周に密着させ、ケース１６の上部及び下部と液管の反対側の面には断熱材１７を設けた構成とすれば、加熱コイル７の発熱を有効に利用できる液加熱装置を実現できるものである。
【００１９】
また図８に示しているように、断熱手段を２重壁を有する容器１８としても、加熱コイル７の発熱を有効に利用できる液加熱装置を実現できるものである。容器１８は、加熱コイル７に面する壁面は鏡面加工を施した樹脂を使用した反射面１８ｂとしており、他方の壁面との隙間１８ａは真空層あるいは空気層としているものである。
【００２０】
（実施例１）
続いて本発明の第１の実施例について説明する。図９は本実施例の構成を説明する説明図である。液管１の上部には液排出管５を、内部には第１の参考例と同様の発熱体６を、外周部には高周波磁界を発生する加熱コイル７を設けている。加熱コイル７は、導体７ａを熱伝導性の良い樹脂１６を充填した第１のパイプ２０とこの外周部を更に第２のパイプ２１によって覆った構成となっている。この第２のパイプ２１の下部には液供給手段２から、流量調整手段３・液供給管２２ａを介して液を供給している。また、液管１の上部が終端となっている第２のパイプ２１から液供給管２２ｂによって液を液管１の下部に供給するようになっている。
【００２１】
以上の構成で、流量調整手段３を介して液供給手段２から供給された液は、加熱コイル７を構成する導体７ａに沿って第２のパイプ２１内を上昇する。つまり加熱コイル７を構成する導体７ａの発熱と液管１の発熱を受けて、液は温度上昇し上部に移動する。こうして第２のパイプの終端部に達した液は、液供給管２２ｂによって液管１の底部に導かれる。以下参考例１で説明したと同様に、発熱体６によって加熱され液排出管５から温度上昇した液が排出される。
【００２２】
以上のように本実施例によれば、加熱コイル７の発熱を最大限に利用できる効率の高い液加熱装置を実現できるものである。
【００２３】
（実施例２）
続いて本発明の第２の実施例について説明する。図１０は本実施例の液加熱装置の構成を示す断面図である。１は参考例１で説明したものと同様の液管で、上部に液排出管５を、底部に液流入管２６を、内部に高周波磁界によって発熱する発熱体６を、外周部に高周波磁界を発生して発熱体を誘導加熱する加熱コイル７を配置している。また２５はこの液管１を内包するように配置した第２の液管で、加熱コイル７の表面を覆うようなドーナツ型の形状としている。第２の液管２５の上部には、液供給手段２から流量調整手段３を介して液体を導く液供給管２４を接続しており、また第２の液管２５の下部には前記液流入管２６を接続して、液流入管２６から液体を液管１内に導くようにしている。
【００２４】
以下本実施例の動作について説明する。図示していないスイッチをいれることによって、参考例１と同様に電力供給手段８が動作を開始して、加熱コイル７が高周波磁界を発生し、発熱体６を誘導加熱する。また加熱コイル７自身も、抵抗分の発熱によって温度上昇する。この状態で、流量調整手段３によって流量を調整された液体が液供給管２４から第２の液管２５内にはいる。第２の液管２５は加熱コイル７に接触あるいは近接しており、加熱コイル７の発熱は第２の液管２５の内部を流れる液体に吸収される。従って液体が液流入管２６に出たときには温度が高くなっており、この昇温された液体が液管１内に流入することになる。以下参考例１と同様に、発熱体６による発熱を受けて高温となった液体が液排出管５から外部に供給されるものである。
【００２５】
以上のように本実施例によれば、第２の液管２５を設けて、液体の流れる経路を第２の液管２５から液管１となるように構成することによって、加熱コイル７の発熱を有効に受けることができ熱効率の高い液加熱装置を実現できるものである。
【００２６】
またこのとき、図１１・図１２に示すように第２の液管２５に仕切板２８・２９を設けるようにすれば、第２の液管２５を流れる液体の経路がショートサーキットとなることがなく、より加熱コイル７の発熱を有効に利用できるものである。
【００２７】
つまり図１１に示した構成のものは、第２の液管２５に設けている仕切板２８が、液供給管２４と液流入管２６との間を縦方向に仕切っており、パイプ２０から第２の液管２１に入った液が仕切板２８によって仕切られた流路を一周して液流入管２６に流れ出すようにように作用するものである。また図１２に示した構成のものは、前記仕切板２８に加えて、流路を横方向に仕切っている仕切板２９を設けているものである。従って、液は第２の液管２１内を均等に流れることになり加熱コイル７の発熱を効率よく利用できるものである。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、上部には液排出管を、内部には高周波磁界によって発熱する発熱体を、外周部には高周波磁界を発生する加熱コイルを有する筒状の液管と、加熱コイルに高周波電流を供給する電力供給手段とを備え、前記加熱コイルは、導体の外周部に熱伝導性の良い樹脂を充填した第１のパイプと、第１のパイプの外周部に設けた第２のパイプとを有し、第２のパイプ内に流量調整手段を介して液供給手段の液を導入し、第２のパイプの終端部を前記液管の底部に接続した構成として、加熱コイルの発熱を有効に利用できる液加熱装置を実現するものである。
【００２９】
請求項２に記載した発明は、上部に液排出管を、底部に液流入管を、内部に高周波磁界によって発熱する発熱体を、外周部に高周波磁界を発生して発熱体を誘導加熱する加熱コイルを備えた液管と、この液管を内包するように配置し加熱コイルの表面を覆うような形状とした第２の液管とを有し、液体は液供給手段から流量調整手段を介して第２の液管に入り、第２の液管から液流入管に、液流入管から発熱体を通って液排出管に流れるようにした構成として、液体が流量調整手段を介して第２の液管に入り加熱コイルの発熱を受けて温度上昇して、液管内にはいるようにして加熱コイルの発熱を有効に利用できる液加熱装置を実現するものである。
【００３０】
請求項３に記載した発明は、第２の液管は仕切板を有する構成として、第２の液管内を流れる液体の経路を規制でき、確実に加熱コイルの発熱を活用できる液加熱装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考例である液加熱装置の構成を示す説明図
【図２】  同、発熱体の構成を説明する説明図
【図３】  同、加熱コイルと液管との間に絶縁物を介在させた構成を示す説明図
【図４】  同、電力供給手段を構成する発熱素子に使用する放熱フィンを液供給管に接触させた状態を説明する説明図
【図５】  同、加熱コイルの外側に断熱手段を配置した構成を説明する説明図
【図６】  同、断熱手段を反射板とした構成を説明する説明図
【図７】  同、加熱コイルをケース内に収容し断熱材を設けた構成を説明する説明図
【図８】  同、断熱手段を断熱容器とした構成を説明する説明図
【図９】  本発明の第１の実施例である液加熱装置の構成を示す説明図
【図１０】  本発明の第２の実施例である液加熱装置の構成を示す説明図
【図１１】  同、第２の液管に仕切板を設けた構成を説明する説明図
【図１２】  同、第２の液管に仕切板を設けた構成を説明する説明図
【符号の説明】
１  液管
２  液供給手段
３  流量調整手段
４  液供給管
５  液排出管
６  発熱体
７  加熱コイル
８  電力供給手段
９  熱伝導性の良い樹脂
１０  発熱素子
１１  放熱フィン
１３  断熱手段
１４  反射板
１５  熱伝導性の良い樹脂
１６  ケース
１７  断熱材
１８  断熱容器
１８ｂ  反射面
１９  熱伝導性の良い樹脂
２０  第１のパイプ
２１  第２のパイプ
２２ａ  液供給管
２２ｂ  液供給管
２４  液供給管
２５  第２の液管
２６  液流入管
２８  仕切板
２９  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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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