JP2008281287A - Electric continuous water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、効率のよい加熱が実現する電気式連続湯沸器に関するものである。 The present invention relates to an electric continuous water heater that realizes efficient heating.
湯沸器については、従来からガス式と電気式とがある。ガス式の特徴は、点火と同時に最大火力となり、水が通っている肉厚の比較的薄いパイプ及びこれにつながるフィンを直接熱するため、従来の電気式に比べ著しく反応が早いもので、いわゆる瞬間湯沸器と言われるものである。 As for the water heater, there are gas type and electric type conventionally. The characteristic of the gas type is the maximum heating power at the same time as ignition, and the relatively thin pipe through which water passes and the fins connected to it are heated directly, so the reaction is significantly faster than the conventional electric type, so-called It is said to be an instant water heater.
このようなガス式の瞬間湯沸器は、パイプ内を通過する水を連続的に、利用できる湯温に熱することができるため、貯湯タンクが不要で、小さい器体で大きな能力を得ることができる。また、貯湯タンクが無いことは、利用する湯が新鮮であることにもつながり、これも大きな利点である。 Such a gas-type instantaneous water heater can continuously heat the water passing through the pipe to a hot water temperature that can be used, eliminating the need for a hot water storage tank and obtaining a large capacity with a small body. Can do. In addition, the absence of a hot water storage tank leads to fresh hot water to be used, which is also a great advantage.
ところが、ガスは、燃焼する時に酸素を必要とするため、室内で使用する場合、空気を全く必要としない電気式に比べ、大量の空気が必要であり、このため空調設備等、換気への注意が必要となり、これを怠ると不完全燃焼による中毒やガス爆発事故の原因になる。また、ガスの燃焼により生成される水分も室内の湿度を高め、カビや細菌類の発生の原因の一つになっている。また、空調設備による換気は冷暖房のコストを上げる結果になっている。 However, since gas requires oxygen when combusted, it requires a larger amount of air when used indoors than an electric type that does not require air at all. Neglecting this will cause poisoning and gas explosion accidents due to incomplete combustion. In addition, moisture generated by gas combustion increases indoor humidity and is one of the causes of mold and bacteria. In addition, ventilation by air conditioning equipment has resulted in increased costs for air conditioning.
また、電気式の湯沸器は、貯湯タンクに直接シーズヒータが差し込まれ、タンク内の水を温める方式が一般的である(例えば、深夜電力利用温水器など)。この場合、ヒータに電気が流れて、タンク内の水が利用できる温度に達するまでに時間が掛かり過ぎるため、あらかじめタンク内の水を、利用できる温度近くまで温めておく必要がある。このため、一度に利用できる湯量に制限があるうえ、次に利用できるようになるまで一定時間待たなければならず、連続給湯ができない。また、シーズヒータに電流が流れてから、水との熱交換が最大になるまでの時間遅れも無視できない、いわゆる立上りの鈍さである。 In general, an electric water heater is a system in which a sheathed heater is directly inserted into a hot water storage tank to heat the water in the tank (for example, a midnight-powered water heater). In this case, since it takes too much time for electricity to flow through the heater and reach the temperature at which the water in the tank can be used, it is necessary to warm the water in the tank to a temperature that can be used in advance. For this reason, there is a limit to the amount of hot water that can be used at one time, and it is necessary to wait for a certain period of time until it can be used next time. In addition, the time delay from when the current flows through the sheathed heater until the maximum heat exchange with the water cannot be ignored is a so-called dull rise.
これらを改善するため、タンク内の構造を二重にしてヒータ回りの湯量を小さくする等の工夫をしたものがあるが、未だ連続給湯にいたっていない。したがって、現在のところ、高温に加熱した湯の貯留量を多くすることである程度の連続給湯を実現しているのが実情であり、次の利用までの追い炊き時間が長くなるうえ、装置全体も大きくなるという問題を有している。しかも、貯留槽を厚い断熱層で覆う必要があるためさらに装置が大型化するうえ、厚い断熱層で覆ったとしても貯留槽からの熱の放出が避けられず、その分エネルギー効率が悪かったのが実情である。 In order to improve these, some have been devised such as double the structure in the tank to reduce the amount of hot water around the heater, but it has not yet reached continuous hot water supply. Therefore, at present, it is a fact that a certain amount of continuous hot water supply is realized by increasing the amount of hot water heated to a high temperature. Has the problem of becoming larger. Moreover, since it is necessary to cover the storage tank with a thick heat insulating layer, the apparatus is further increased in size, and even if it is covered with a thick heat insulating layer, the release of heat from the storage tank is inevitable, and the energy efficiency is reduced accordingly. Is the actual situation.
一方、電気式の加熱方式の一つに、誘導加熱がある。誘導加熱は、加熱コイルに交流電流を流すと交番磁束が発生し、近傍におかれた導電性の加熱材に誘導電流が流れ、そのジュール熱により発熱するという原理に基づいている。このような誘導加熱における加熱コイルの形状と加熱材との配置は、従来より各種工業用でさまざまな形がとられてきた。 On the other hand, induction heating is one of the electric heating methods. Induction heating is based on the principle that when an alternating current is passed through a heating coil, an alternating magnetic flux is generated, an induction current flows through a conductive heating material placed nearby, and heat is generated by the Joule heat. The shape of the heating coil and the arrangement of the heating material in such induction heating have conventionally been variously used for various industrial purposes.
例えば、金属パイプ内を流れる液体を誘導加熱によって加熱するものとして、下記の特許文献1の電気瞬間湯沸器が提案されている。この特許文献1記載の電気瞬間湯沸器は、高周波が印加される偏平状加熱コイルと、この加熱コイルに近接して配設され、前記加熱コイルとの相対向する面が平面で内部に蛇行状の水通路が形成された導電性の加熱部とを備えたものである。このようにすることにより、加熱コイルに高周波を印加すると、誘導加熱により加熱部に交番磁束が発生し、近傍に置かれた導電性の加熱部、特にその相対向する面に誘導電流が流れ、そのジュール熱により加熱部が発熱する。その熱により、内部の水通路を通る水が加熱される。通水量と水通路の長さと加熱コイルへの入力電力及び効率により計算される温度で、加熱部の湯出口から湯が連続的に得られる。
しかしながら、上記特許文献1の瞬間湯沸器では、1つの偏平状加熱コイルの片面側に水通路を有する加熱部が配置されたものであるため、それによって発生する誘導電流にも限界があり、誘導効率にも限界がある。また、1対の偏平状加熱コイルを対称に対向させることも考えられるが、2つの偏平状加熱コイルに高周波電流を通電したとき、それぞれの偏平状加熱コイルに同時に流れる電流は、お互いに渦巻きの反対方向に向かって流れることになる。このため、2つの偏平状加熱コイルで同時に発生する磁界の向きがお互いに打ち消しあう方向となるため、全体として磁界が弱くなり、当該磁界によって発生する誘導電流も小さくなるため、結果的に消費電力に対する加熱効率が極めて小さくなってしまう。
However, in the instant water heater of the above-mentioned
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、電気的な加熱効率に極めて優れる電気式連続湯沸器の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an electric continuous water heater that is extremely excellent in electric heating efficiency.
上記目的を達成するため、本発明の電気式連続湯沸器は、それぞれ長尺状の導電部材がおおむね仮想平面上に配置されるよう渦巻き状に巻回された第1のコイルおよび第2のコイルを備え、上記第1のコイルと第2のコイルは所定間隔を隔てて略平行に配置され、上記第1のコイルと第2のコイルは、それぞれ高周波電流が略同時に同方向の電流が流れるよう巻回されるとともに電気的に接続され、上記第1のコイルと第2のコイルに挟まれた誘導加熱領域に、水が流通する流路と、上記流路を流れる水に対して熱的に接触した状態で誘導加熱される加熱部材とを存在させたことを要旨とする。 In order to achieve the above object, the electric continuous water heater of the present invention includes a first coil and a second coil wound in a spiral shape so that each of the long conductive members is arranged on a virtual plane. A first coil and a second coil are arranged substantially in parallel at a predetermined interval, and the first coil and the second coil have high-frequency currents flowing in the same direction at substantially the same time. And is electrically connected to the induction heating region sandwiched between the first coil and the second coil. The gist of the present invention is that there is a heating member that is induction-heated in a state of being in contact with.
本発明の電気式連続湯沸器は、それぞれ長尺状の導電部材がおおむね仮想平面上に配置されるよう渦巻き状に巻回された第1のコイルと第2のコイルが所定間隔を隔てて略平行に配置され、上記第1のコイルと第2のコイルは、それぞれ高周波電流が略同時に同方向の電流が流れるよう巻回されるとともに電気的に接続されていることから、第1および第2のコイルに高周波電流を通電したときに第1および第2のコイルに同時に同方向の電流が流れるため、第1および第2のコイルを形成する導電部材の周囲には、同時に同方向の磁界が発生し、2つの渦巻状のコイルの間に同時に一方向の強力な磁束が形成される。そして、この状態で、上記第1のコイルと第2のコイルに挟まれた誘導加熱領域に、水が流通する流路と、上記流路を流れる水に対して熱的に接触した状態で誘導加熱される加熱部材とを存在させたことにより、強力な磁束が交互に切り替わることにより、加熱部材は強力な誘導電流が発生して加熱され、上記加熱部材に熱的に接触した水が加熱される。このように、消費電力に対する加熱効率に極めて優れた誘導加熱で水を加熱することができる。また、長尺状の導電部材がおおむね仮想平面上に配置されるよう渦巻き状に巻回された第1のコイルと第2のコイルに挟まれた領域が誘導加熱領域に形成されていることから、広い領域を均一に加熱して水を加熱することができるようになる。 In the electric continuous water heater of the present invention, the first coil and the second coil wound in a spiral shape so that each of the long conductive members are arranged on a virtual plane are separated from each other by a predetermined interval. Since the first coil and the second coil are wound so that the high-frequency current flows in the same direction in the same direction and are electrically connected to each other, the first and second coils are arranged substantially in parallel. Since a current in the same direction flows through the first and second coils simultaneously when a high frequency current is passed through the two coils, a magnetic field in the same direction is simultaneously formed around the conductive members forming the first and second coils. And a strong magnetic flux in one direction is simultaneously formed between the two spiral coils. In this state, the induction heating region sandwiched between the first coil and the second coil is guided in a state in which the water flows and the water flowing through the flow channel is in thermal contact with the induction heating region. Due to the presence of the heating member to be heated, the strong magnetic flux is alternately switched, so that the heating member is heated by generating a strong induced current, and the water that is in thermal contact with the heating member is heated. The Thus, water can be heated by induction heating that is extremely excellent in heating efficiency with respect to power consumption. In addition, a region sandwiched between the first coil and the second coil wound in a spiral shape so that the long conductive member is generally arranged on a virtual plane is formed in the induction heating region. The water can be heated by uniformly heating a wide area.
本発明において、上記流路は、誘導加熱領域に水を導入する導入路と、誘導加熱領域から水を排出する排出路と、上記導入路から分岐して並行するとともに上記排出路に終結するよう設けられた複数の並行路とを備えて構成されている場合には、導入路から導入された水が複数の並行路に分かれて流通しながら加熱されるため、加熱効率が一層よくなる。 In the present invention, the flow path is formed so that the introduction path for introducing water into the induction heating area, the discharge path for discharging water from the induction heating area, the branch from the introduction path is parallel, and terminates in the discharge path. In the case of being configured to include a plurality of parallel paths provided, the water introduced from the introduction path is heated while being divided into a plurality of parallel paths, so that the heating efficiency is further improved.
本発明において、上記第1のコイル、第2のコイル、流路および加熱部材を含んで構成される湯沸ユニットを複数ユニット備え、第1の湯沸ユニットで加熱された水を第2の湯沸ユニットでさらに加熱するよう構成されている場合には、複数の湯沸ユニットで複数段階に加熱するため、加熱効率が一層よくなる。 In the present invention, a plurality of hot water units including the first coil, the second coil, the flow path, and the heating member are provided, and the water heated by the first hot water unit is used as the second hot water. When it is configured to further heat with the boiling unit, the heating efficiency is further improved because heating is performed in a plurality of stages with the plurality of boiling water units.
本発明において、第2の湯沸ユニットにおける加熱部材として水等の流通穴を有する半導体セラミックスを使用することによりスチームを生成するように構成されている場合には、単に水を加熱して湯沸しとして使用するだけでなく、スチームを発生させたり過熱水蒸気を発生させたりすることができる。 In this invention, when it is comprised so that a steam may be produced | generated by using the semiconductor ceramic which has circulation holes, such as water, as a heating member in a 2nd water heater unit, water is simply heated as water heater. Not only can it be used, it can generate steam and superheated steam.
本発明において、上記誘導加熱領域は非磁性材料から形成されたプレートに挟まれた領域として形成され、上記第1のコイルおよび第2のコイルはそれぞれ上記プレートに沿って設けられている場合には、第1および第2コイルを構成する導電部材が正確に仮想平面上に配置されて平行な渦巻状を形成し、第1コイルと第2コイルの間に生じる磁束の乱れが少なくなって、より効率的で均一な加熱が可能となる。また、上記プレートは非磁性材料から形成されるため、プレート自体が誘導電流で加熱されることがなく、加熱効率を低下させることがない。 In the present invention, the induction heating region is formed as a region sandwiched between plates made of a non-magnetic material, and the first coil and the second coil are provided along the plate, respectively. The conductive members constituting the first and second coils are accurately arranged on a virtual plane to form a parallel spiral, and the magnetic flux generated between the first coil and the second coil is less disturbed. Efficient and uniform heating is possible. Further, since the plate is made of a non-magnetic material, the plate itself is not heated by an induced current, and heating efficiency is not reduced.
本発明において、上記第1のコイルおよび第2のコイルは、上記非磁性材料から形成されたプレートの外側に設けられている場合には、誘導加熱領域に存在して加熱される加熱対象物と第1および第2コイルとの間が誘導加熱されないプレートで遮られることから、加熱対象物の熱が第1および第2コイルに輻射するのを防止し、第1および第2コイルが熱から保護される。また、加熱部材が第1および第2コイルに接触するのが防止されて第1および第2コイルが保護される。 In the present invention, when the first coil and the second coil are provided outside the plate formed of the non-magnetic material, the heating coil is heated in the induction heating region. Since the space between the first and second coils is shielded by a plate that is not induction-heated, the heat of the object to be heated is prevented from radiating to the first and second coils, and the first and second coils are protected from the heat. Is done. Further, the heating member is prevented from coming into contact with the first and second coils, and the first and second coils are protected.
本発明において、第1のコイルおよび第2のコイルを、それぞれ等間隔のピッチの渦巻状に巻回した場合には、誘導加熱領域に発生する磁界が均一になり、より均一な加熱を実現することができる。さらに、本発明において、第1のコイルの渦巻きのピッチと第2のコイルの渦巻きのピッチを等しいピッチにした場合には、誘導加熱領域に発生する磁界がより均一になって、さらに均一な加熱を実現することができる。 In the present invention, when the first coil and the second coil are wound in a spiral shape with an equal interval, the magnetic field generated in the induction heating region becomes uniform, thereby realizing more uniform heating. be able to. Furthermore, in the present invention, when the spiral pitch of the first coil and the spiral pitch of the second coil are equal, the magnetic field generated in the induction heating region becomes more uniform, and more uniform heating. Can be realized.
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図1は、本発明の電気式連続湯沸器に用いる高周波誘導加熱装置を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a high-frequency induction heating device used in the electric continuous water heater of the present invention.
この高周波誘導加熱装置は、長尺状の導電部材である導電円管3が渦巻状に巻回された第1コイル1と第2コイル2とを備えている。上記第1コイル1および第2コイル2は、それぞれ、耐熱性の非磁性材料から形成されたプレート4に沿って設けられ、導電円管3が仮想平面上に配置されるように巻回されている。上記2枚のプレート4は所定間隔を隔てて平行に配置され、第1コイル1と第2コイル2も所定間隔を隔てて平行に配置されている。上記プレート4の材質としては、例えばセラミックスや耐熱ガラス等を用いることができる。
This high-frequency induction heating apparatus includes a
上記第1コイル1および第2コイル2は、上記非磁性材料から形成されたプレート4の外側に設けられている。上記第1コイル1とプレート4により第1コイルユニット6aが構成され、上記第2コイル2とプレート4により第2コイルユニット6bが構成されている。そして、上記第1コイルユニット6aと第2コイルユニット6bに挟まれた領域すなわち上記第1コイル1と第2コイル2に挟まれた領域が誘導加熱領域7に形成されている。
The
上記第1コイル1と第2コイル2は、それぞれ高周波電流が略同時に同方向の電流が流れるよう巻回されるとともに電気的な接続がなされている。
The
すなわち、この例では、上記第1コイル1は、プレート4の外側から見て、中心部から外側に向かって右巻きの渦巻状に巻回されている。一方、上記第2コイル2は、プレート4の外側から見て、中心部から外側に向かって左巻きの渦巻状に巻回され、プレート4の内側から見た場合に、上記第1コイル1と同様の中心部から外側に向かって右巻きの渦巻状に巻回されている。
That is, in this example, the
そして、第1コイル1の最も外側の渦巻きを形成する導電円管3aと、第2コイル2の最も内側の渦巻きを形成する導電円管3bとが電気的に接続され、第1コイル1の最も内側の渦巻きを形成する導電円管3cと、第2コイル2の最も外側の渦巻きを形成する導電円管3dとが電気的に接続されている。
Then, the conductive circular tube 3a that forms the outermost spiral of the
そして、上記第1コイル1と第2コイル2との間に高周波電源5が接続されて、上記第1コイル1と第2コイル2に対してそれぞれ略同時に同方向の電流が流れるよう高周波電流を通電するようになっている。
A high
すなわち、上記高周波電源5から高周波の電流が印加されたとき、交互に極性が変わる電流が流れるが、一方の極性の電流が流れたときには、上記第1コイル1と第2コイル2にそれぞれ同方向の電流が流れ、他方の極性の電流が流れたときにも、方向は逆になるが、上記第1コイル1と第2コイル2にそれぞれ同方向の電流が流れるのである。
That is, when a high frequency current is applied from the high
具体的に説明すると、一方の極性では、例えば、図1に示すように、上記第1コイル1には、プレートの外側から見て、中心部から外側に向かって右巻きの渦巻状の電流が流れ、上記第2コイル2には、プレート4の外側から見て、中心部から外側に向かって左巻きの渦巻状で、プレート4の内側から見た場合に、上記第1コイル1と同様の中心部から外側に向かって右巻きの渦巻状の電流が流れるのである。
Specifically, in one polarity, for example, as shown in FIG. 1, the
そして、極性が切り換わったときには、図4に示すように、上記第1コイル1には、プレートの外側から見て、外側から中心に向かって左巻きの渦巻状の電流が流れ、上記第2コイル2には、プレート4の外側から見て、外側から中心部に向かって右巻きの渦巻状で、プレート4の内側から見た場合に、上記第1コイル1と同様の外側から中心部に向かって左巻きの渦巻状の電流が流れるのである。
When the polarity is switched, as shown in FIG. 4, a left-handed spiral current flows from the outside toward the center of the
このように、一方向(プレート4の外側)から見たときに、第1コイル1と第2コイル2とに同時に同じ方向の電流が流れるのである。
Thus, when viewed from one direction (outside the plate 4), currents in the same direction simultaneously flow in the
上記高周波誘導加熱装置により、例えば、つぎのようにして高周波誘導加熱が行われる。 By the high frequency induction heating device, for example, high frequency induction heating is performed as follows.
すなわち、図1に示す極性のときは、図2に示すように、上記第1コイル1には、プレートの外側から見て、中心部から外側に向かって右巻きの渦巻状の電流が流れ、上記第2コイル2には、プレート4の外側から見て、中心部から外側に向かって左巻きの渦巻状で、プレート4の内側から見た場合に、上記第1コイル1と同様の中心部から外側に向かって右巻きの渦巻状の電流が流れている。
That is, when the polarity is shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, a right-handed spiral current flows through the
このとき、第1コイル1を形成する導電円管3の周囲には、右ねじの法則に従って磁界が発生する。この磁界は、図3に示すように、第1コイル1の外側から中心に向かい、かつプレート4の外側から内側に向かう磁束となる。一方、第2コイル2を形成する導電円管3の周囲にも、右ねじの法則に従って磁界が発生し、第2コイル2の中心から外側に向かい、かつプレート4の内側から外側に向かう磁束となる。
At this time, a magnetic field is generated around the
そして、それぞれ長尺状の導電円管3がおおむね仮想平面上に配置するよう渦巻き状に巻回された第1コイル1および第2コイル2を所定間隔を隔てて略平行に配置していることから、第1コイル1と第2コイル2の間には、第1コイル1と第2コイル2の中心を軸とし、第1コイル1の内側から第2コイル2の内側に向かって進み、第2コイル2を通過したのち第2コイル2の外側から第1コイル1の外側に戻る磁力線の磁界が発生する。
And the
このように、第1コイル1と第2コイル2に対して同時に同方向の電流が流れるため、第1コイル1と第2コイル2を形成する導電円管3の周囲に、同時に同方向の磁界が発生し、第1コイル1と第2コイル2の間に同時に一方向の強力な磁束が形成されるのである。
As described above, since currents in the same direction simultaneously flow through the
そして、極性が切り換わって図4に示す極性になったときは、図5に示すように、上記第1コイル1には、プレートの外側から見て、外側から中心に向かって左巻きの渦巻状の電流が流れ、上記第2コイル2には、プレート4の外側から見て、外側から中心部に向かって右巻きの渦巻状で、プレート4の内側から見た場合に、上記第1コイル1と同様の外側から中心部に向かって左巻きの渦巻状の電流が流れる。
When the polarity is switched to the polarity shown in FIG. 4, as shown in FIG. 5, the
このとき、第1コイル1を形成する導電円管3の周囲には、右ねじの法則に従って磁界が発生する。この磁界は、図6に示すように、第1コイル1の中心側から外側に向かい、かつプレート4の内側から外側に向かう磁束となる。一方、第2コイル2を形成する導電円管3の周囲にも、右ねじの法則に従って磁界が発生し、第2コイル2の外側から中心に向かい、かつプレート4の外側から内側に向かう磁束となる。
At this time, a magnetic field is generated around the
そして、それぞれ長尺状の導電円管3がおおむね仮想平面上に配置するよう渦巻き状に巻回された第1コイル1および第2コイル2を所定間隔を隔てて略平行に配置していることから、第1コイル1と第2コイル2の間には、第1コイル1と第2コイル2の中心を軸とし、第2コイル2の内側から第1コイル1の内側に向かって進み、第1コイル1を通過したのち第1コイル1の外側から第2コイル2の外側に戻る磁力線の磁界が発生する。
And the
このように、逆極性のときも、第1コイル1と第2コイル2に対して同時に同方向の電流が流れるため、第1コイル1と第2コイル2を形成する導電円管3の周囲に、同時に同方向の磁界が発生し、第1コイル1と第2コイル2の間に同時に一方向(図1〜3の状態と反対方向である)の強力な磁束が形成されるのである。
In this way, even when the polarity is reversed, currents in the same direction simultaneously flow through the
図7は、本発明の電気式連続湯沸器の一実施形態を示す構成図である。 FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the electric continuous water heater of the present invention.
上記電気式連続湯沸器は、上述した第1コイルユニット6aと第2コイルユニット6bに挟まれた誘導加熱領域7に、水が流通する流路17と、上記流路17を流れる水に対して熱的に接触した状態で誘導加熱される加熱部材としての加熱管12とを存在させている。そして、上記第1コイル1を備えた第1コイルユニット6a、上記第2コイル2を備えた第2コイルユニット6b、流路17を有する加熱管12により湯沸ユニット8を構成している。
The electric continuous water heater has a
この状態で、上記第1コイル1および第2コイル2に高周波電流を通電することにより、図1〜図3に示す極性の状態と、それと逆極性の図4〜図6に示す極性の状態とが交互に切り換わり、強力な磁束が交互に切り替わって、加熱管12は強力な誘導電流が発生して加熱される。
In this state, by applying a high-frequency current to the
図8は上記加熱管12の一例を示す図である。図8(A)は、加熱管12自体を金属等の導電体やSiC等の半導体の発熱体である加熱部材で形成したものであり、加熱管12自体が誘導加熱により発熱して内部の流路17を流れる水を加熱するものである。図8(B)は、加熱管12自体は絶縁セラミックス等の絶縁体から形成し、内部の流路17を流通する水に接触するように、金属等の導電体やSiC等の半導体からなる加熱部材としての発熱体18を存在させたものであり、加熱管12自体は発熱しないが発熱体18が誘導加熱により発熱して流路17を流れる水を加熱するものである。
FIG. 8 is a view showing an example of the
また、上記加熱管12には、導入側の一端に加熱対象の水を導入する導入管10が連通するとともに、排出側の他端に加熱された水を排出する排出管11が連通している。これにより、上記流路17は、誘導加熱領域7に水を導入する導入路と、誘導加熱領域7から水を排出する排出路とを備えて構成されている。また、上記加熱管12は、誘導加熱領域7内で第1コイルユニット6aおよび第2コイルユニット6bに沿って蛇行するよう配置されている。
The
上記導入管10は、図示しない水の供給源に接続されるとともに、導入管10内を流れる水の流量を検知する流量検出器14が設けられている。また、上記排出管11にはバルブ13が設けられ、バルブ13の開閉により導入管10から加熱管12内に水が導入されて流通し、排出管11から排出されるようになっている。
The
また、上記バルブ13の開度によって排出管11から排出する水の流量すなわち導入管10から導入される水の流量が変化するようになっている。このとき、導入管10を流れる水の流量を流量検出器14で検出して検出信号を制御装置16に出力するようになっている。一方、この電気式連続湯沸器は、例えば可変抵抗等を利用した温度設定器15を備えており、使用者の所望の温度設定入力信号を制御装置16に入力するようになっている。
The flow rate of water discharged from the
上記制御装置16は、バルブ13が開いて流量検出器14が導入管10内を水が流れたことを検出すると、その検出信号を受信して高周波電源5の出力を開始する。このとき、導入管10内を流れる水の流量が所定値以上になるまで高周波電源5の出力を開始しないようにして加熱管12の異常加熱を防止し、安全性を確保するようになっている。
When the
そして、流量検出器14からの導入管10すなわち加熱管12を流れる水の流量の検出信号、および温度設定器15から温度設定入力信号を受信し、加熱管12を流れる水の流量において温度設定器15における設定温度に水が加熱されるよう高周波電源5の出力電圧を制御する。これにより、所望の設定温度の水が所望の流量で得られることになる。
Then, the temperature setting signal is received from the
バルブ13の開度が変化して加熱管12を流れる水の流量が変化したときも、その流量における水が所定の設定温度に加熱されるよう高周波電源5の出力電圧を制御する。温度設定器15における設定温度が変更されたときも、所定の設定温度に加熱されるよう高周波電源5の出力電圧を制御する。このとき、導入管10内を流れる水の流量が所定値以下になったときには高周波電源5の出力を停止して加熱管12の異常加熱を防止し、安全性を確保するようになっている。そして、バルブ13が閉じられると、導入管10を水が流れなくなった検出信号を流量検出器14から受信して高周波電源5の出力を停止する。
Even when the opening degree of the
以上のように、本実施形態の電気式連続湯沸器は、第1および第2のコイル1,2に高周波電流を通電したときに第1および第2のコイル1,2に同時に同方向の電流が流れるため、第1および第2のコイル1,2を形成する導電円管3の周囲には、同時に同方向の磁界が発生し、2つの渦巻状のコイルの間に同時に一方向の強力な磁束が形成される。そして、この状態で、上記第1のコイル1と第2のコイル2に挟まれた誘導加熱領域7に、水が流通する流路17を流れる水に対して熱的に接触した状態で誘導加熱される加熱部材としての加熱管12を存在させたことにより、強力な磁束が交互に切り替わることにより、加熱管12は強力な誘導電流が発生して加熱され、上記加熱管12に熱的に接触した水が加熱される。このように、消費電力に対する加熱効率に極めて優れた誘導加熱で水を加熱することができる。また、導電円管3がおおむね仮想平面上に配置されるよう渦巻き状に巻回された第1のコイル1と第2のコイル2に挟まれた領域が誘導加熱領域7に形成されていることから、広い領域を均一に加熱して水を加熱することができるようになる。
As described above, the electric continuous water heater of the present embodiment has the same direction in the first and
また、上記誘導加熱領域7は非磁性材料から形成されたプレート4に挟まれた領域として形成され、上記第1コイル1および第2コイル2はそれぞれ上記プレート4に沿って設けられているため、第1および第2コイルを構成する導電円管3が正確に仮想平面上に配置されて平行な渦巻状を形成し、第1コイル1と第2コイル2の間に生じる磁束の乱れが少なくなって、より効率的で均一な加熱が可能となる。また、上記プレート4は非磁性材料から形成されるため、プレート4自体が誘導電流で加熱されることがなく、加熱効率を低下させることがない。
Further, the
さらに、上記第1コイル1および第2コイル2は、上記非磁性材料から形成されたプレート4の外側に設けられているため、誘導加熱領域7に存在して加熱される加熱対象物と第1コイル1および第2コイル2との間が誘導加熱されないプレート4で遮られることから、加熱対象物の熱が第1コイル1および第2コイル2に輻射するのを防止し、第1コイル1および第2コイル2が熱から保護される。また、加熱対象物が第1コイル1および第2コイル2に接触するのが防止されて第1コイル1および第2コイル2が保護される。
Further, since the
また、長尺状の導電円管3がおおむね仮想平面上に配置されるよう渦巻き状に巻回された第1コイル1と第2コイル2に挟まれた領域が加熱対象物の誘導加熱領域7に形成されていることから、広い領域を均一に加熱することができるようになる。特に、第1コイル1および第2コイル2を、それぞれ等間隔のピッチの渦巻状に巻回することにより、誘導加熱領域7に発生する磁界が均一になり、より均一な加熱を実現することができる。このとき、第1コイル1の渦巻きのピッチと第2コイル2の渦巻きのピッチを等しいピッチにすることにより、誘導加熱領域7に発生する磁界がより均一になって、さらに均一な加熱を実現することができる。
In addition, a region sandwiched between the
図9は、本発明の電気式連続湯沸器の第2実施形態である。 FIG. 9 shows a second embodiment of the electric continuous water heater of the present invention.
この例では、湯沸ユニット8を構成する加熱管12は、上記導入路を形成する導入管10から分岐して並行するとともに上記排出路を形成する排出管11に終結するよう設けられ、並行路を形成する並行管19を複数備えて構成されている。
In this example, the
より詳しく説明すると、この例では、上記並行管19は4本設けられており、誘導加熱領域7内で第1コイルユニット6aおよび第2コイルユニット6bに沿って平行に配置されている。各並行管19の導入側端部は、縦方向に配置された導入側連結管20aに連通し、上記導入側連結管20aに導入管10が接続されている。排出側端部は、縦方向に配置された排出側連結管20bに連通し、上記排出側連結管20bに排出管11が接続されている。
More specifically, in this example, four
これにより、導入管10から導入された水が複数の並行管19に分かれて流通しながら加熱されるため、加熱効率が一層よくなる。それ以外は、上記実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
Thereby, since the water introduced from the
図10は、本発明の電気式連続湯沸器の第3実施形態である。 FIG. 10 shows a third embodiment of the electric continuous water heater of the present invention.
本実施形態は、図10(A)に示すように、複数ユニット(この例では2つ)の湯沸ユニット8a,8bを備え、第1湯沸ユニット8aで加熱された水を第2湯沸ユニット8bでさらに加熱するよう構成されている。そして、第1湯沸ユニット8aの排出管11aと第2湯沸ユニット8bの導入管10bとが接続しており、導入管10aから第1湯沸ユニット8aに水を導入して加熱して排出管11aから排出し、導入管10bから第2湯沸ユニット8bに水を導入してさらに加熱して排出管11bから排出するようになっている。
As shown in FIG. 10 (A), the present embodiment includes a plurality of units (two in this example) of
この例では、第1湯沸ユニット8aとして、図9で説明した加熱管12として並行管19を有するものを採用している。そして、第2湯沸ユニット8bにおける加熱部材として水等の流通穴23を有する炭化けい素ブロックからなる発熱体22を使用している。
In this example, what has the parallel pipe |
より詳しく説明すると、上記第2湯沸ユニット8bは、図10(B)に示すように、一端に導入管10bが連結され他端に排出管11bが連結された直方体状の加熱容器21と、上記加熱容器21内に収容される発熱体22とを備えて構成されている。
More specifically, as shown in FIG. 10 (B), the second
上記発熱体22は、この例では半導体セラミックスである炭化ケイ素の焼結体から構成されている。そして、上記発熱体22は、加熱容器21に収容可能な直方体状に形成されており、加熱容器21よりも長手方向寸法が短くなるように設定されている。上記発熱体22は、加熱容器21の導入側と排出側にそれぞれバッファ空間24が形成されるよう加熱容器21内に固定される。また、上記発熱体22には、導入側端部から排出側端部に向かって貫通することにより、水やスチームを流通させる流通穴23が多数形成されている。
The
このようにすることにより、複数の湯沸ユニットで複数段階に加熱するため、加熱効率が一層よくなる。また、単に水を加熱して湯沸しとして使用するだけでなく、スチームを発生させたり過熱水蒸気を発生させたりすることができる。それ以外は、上記実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。 By doing in this way, since it heats in a plurality of stages with a plurality of hot water units, the heating efficiency is further improved. In addition to simply heating water and using it as a kettle, steam can be generated or superheated steam can be generated. Other than that, it is the same as that of the said embodiment, and there exists the same effect.
この実施形態において、第1湯沸ユニット8aと第2湯沸ユニット8b双方を図9に示すような同じタイプのものを採用し、スチームを生成するのではなく水を多段階的に加熱するようにすることもできる。
In this embodiment, both the first water heater unit 8a and the second
以上に述べたように、本発明の電気式連続湯沸器は、給湯器、スチーマー、過熱水蒸気発生装置等として利用することができる。 As described above, the electric continuous water heater of the present invention can be used as a water heater, a steamer, a superheated steam generator, or the like.
1 第1コイル
2 第2コイル
3 導電円管
3a 導電円管
3b 導電円管
3c 導電円管
3d 導電円管
4 プレート
5 高周波電源
6a 第1コイルユニット
6b 第2コイルユニット
7 誘導加熱領域
8 湯沸ユニット
8a 第1湯沸ユニット
8b 第2湯沸ユニット
10 導入管
10a 導入管
10b 導入管
11 排出管
11a 排出管
11b 排出管
12 加熱管
13 バルブ
14 流量検出器
15 温度設定器
16 制御装置
17 流路
18 発熱体
19 並行管
20a 導入側連結管
20b 排出側連結管
21 加熱容器
22 発熱体
23 流通穴
24 バッファ空間
DESCRIPTION OF
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