JP2004333040A

JP2004333040A - 流体加熱装置

Info

Publication number: JP2004333040A
Application number: JP2003130908A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Miyazaki; 力宮崎
Original assignee: Miyaden Co Ltd
Current assignee: Miyaden Co Ltd
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】ノイズ対策等が不要で安価な電源を使用でき、装置自体の構成を簡略化して一般家庭の水道水の加熱等であっても容易に適用し得る流体加熱装置を提供する。
【解決手段】導電部材からなる所定長さの管体に電流を供給する電源手段と、該電源手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段の制御により電源手段から所定の電流を管体に供給することにより、管体を自己発熱させて管体内の流体を所定温度まで加熱することを特徴とする。前記流体としては、水道水等の液体もしくは水素ガス等の気体が使用される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば一般家庭内の水道水を加熱して湯とすることが可能な流体加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水道水等を加熱する加熱装置としては、例えば特許文献１もしくは特許文献２に開示されている。これらの加熱装置は、流体が流通する管体の外側に加熱コイルを配置し、この加熱コイルに高周波電流を供給して、管体を誘導加熱することにより、管体内の流体を所定温度まで加熱するようにしたものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−１１５０７５号公報
【特許文献２】
特開平６−１４７６３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの加熱装置においては、高周波電流による誘導加熱を利用するため、高周波電流を発生させる高周波発振器としてのトランジスタインバター装置や管体の外側に配置する加熱コイル等が必要となり、加熱装置自体がコスト高になると共に、高周波電流によるノイズ対策も必要となり、なかなか実用化できないのが現実である。特に、高価で構造が複雑な専用の発振器等を使用することから、このような加熱装置を一般家庭の水道水の加熱等に適用することが一層困難となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ノイズ対策等が不要で安価な電源を使用でき、装置自体の構成を簡略化して一般家庭の水道水の加熱等であっても容易に適用し得る流体加熱装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、導電部材からなる所定長さの管体に電流を供給する電源手段と、該電源手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段の制御により電源手段から所定の電流を管体に供給することにより、管体を自己発熱させて管体内の流体を所定温度まで加熱することを特徴とする。そして、前記流体は、請求項２に記載の発明のように、水道水等の液体もしくは水素ガス等の気体であることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる流体加熱装置の一実施例を示している。図１において、流体加熱装置１は、導電性の管体としての水道管２の所定位置に固着された一対の電極３ａ、３ｂと、この電極３ａ、３ｂに交流電源を供給する電源装置４（電源手段）と、この電源装置４を制御する制御装置５（制御手段）と、水道管２の温度を検出する温度センサ６ａ、６ｂ及びリモコン７等を有している。
【０００８】
前記電極３ａ、３ｂは、例えば円環状の銅板で形成され、家屋内に配管される水道管２の蛇口８が取り付けられる内壁１０の裏側と、屋外配管１１が引き出される外壁１２の内側に配設され、水道管２の外周面に締め付けあるいは溶接等により電気的に導通し得るように固着されている。なお、水道管２の電極３ａ、３ｂが固着される部分の外側の端部は、例えば絶縁性のジョイント１３によって蛇口８や外部配管１１にそれぞれ接続されており、また、水道管２の少なくとも電極３ａ、３ｂ間は、その外周面に断熱材１４が嵌挿されている。
【０００９】
そして、この水道管２の電極３ａ、３ｂが固着される部分の内側に、前記温度センサ６ａ、６ｂが取り付けられている。この温度センサ６ａ、６ｂは、例えばサーミスタで形成され、水道管２の温度を検出することにより、水道管２の内部の水（湯）の温度を検出するようになっている。なお、水道管２の材質としては、鋼鉄、ステンレス等の導電性の金属管が好ましいが、カーボン等の導電性材料が混入された樹脂管を使用することもでき、この水道管２に配設される温度センサ６ａ、６ｂは水道管２の外面への配設に限らず、その検出部を水道管２の内部に露出させた構成とすることも可能である。そして、温度センサ６ａ、６ｂは制御装置５に接続されて、検出された水道管２の両端部の温度がそれぞれ制御装置５に入力されるようになっている。
【００１０】
前記電源装置４は、ＡＣ１００Ｖの商用電源１５と、この商用電源１５からの電圧をオン・オフさせる切替器１６と、この切替器１６の出力側に接続されたトランス１７等により構成されている。そして、この電源装置４は、商用電源１５のＡＣ１００Ｖの電圧を制御装置５からの制御信号でオンさせることによりトランス１７に供給し、このトランス１７から所定の電圧を電極３ａ、３ｂ間に供給するようになっている。なお、電源装置４の切替器１６に、オン・オフ機能の他に電圧・電流の調整機能を付加して、トランス１７から出力される電圧や電流を所定に制御するように構成しても良い。
【００１１】
また、前記リモコン７は、例えば台所の壁面に固定的もしくは移動可能に取り付けられ、電源装置４を作動させる電源スイッチ１８、蛇口８から吐水される湯の温度を設定する温度設定器１９等の各種操作部が設けられ、これら各操作部の操作信号が有線や無線で制御装置５に入力されるようになっている。
【００１２】
前記制御装置５は、例えば図示しないマイコン等を有し、温度センサ６ａ、６ｂで検出された温度やリモコン７の操作信号に基づいて電源装置４の切替器１６をオン・オフ制御し、水道管２内の水が所定温度の湯となるように電源装置４を制御するようになっている。
【００１３】
この流体加熱装置１によれば、リモコン７の電源スイッチ１８をオンさせ温度調整器１９で湯の温度を設定すると、電源装置４の切替器１６がオンして電源装置４から所定電圧と電流の交流電源が電極３ａ、３ｂ間に供給される。この時の交流電源としては、例えば電圧が５Ｖで電流が１０００Ａの低電圧で安全な電源が使用され、この交流電源の電極３ａ、３ｂを介した水道管２への供給により、水道管２内に電流が流れ該水道管２の持つ抵抗値によりジュール熱で発熱する。
【００１４】
この水道管２が発熱することで、内部の水道水が加熱されて所定温度の湯となり、この湯が蛇口８から吐水されることになる。この時、電極３ａ、３ｂを蛇口８近傍と外壁１２近傍に配設することで、電極３ａ、３ｂ間の水道管２の長さを十分な長さに設定できて、この電極３ａ、３ｂ間を水道水が流れることで蛇口８から吐水される湯の温度が所定の温度に設定される。また、水道管２の発熱は、その外周面に嵌挿された断熱材１４により外部への熱伝達が防止されて、家屋内に配管される場合であっても、安全性が確保される。
【００１５】
そして、電極３ａ、３ｂ間への商用電源１５の供給が開始されると、前記温度センサ６ａ、６ｂで検出される温度が制御装置５に読み込まれ、この検出温度が制御装置５に予め設定された基準温度と比較される。この検出温度が基準温度以上になった場合は、切替器１６をオフさせて電極３ａ、３ｂ間への交流電源の供給を停止させ、また、検出温度が基準温度より下がった場合は、切替器１６を再びオンさせて交流電源を電極３ａ、３ｂ間に供給する。つまり、温度センサ６ａ、６ｂの検出温度に基づいて制御装置５で切替器１６がオン・オフ制御されることにより、電極３ａ、３ｂ間に交流電源が供給・遮断されて内部の水道水が所定温度の湯となるように精度良く制御されることになる。
【００１６】
なお、前述したように、切替器１６に電圧・電流の調整機能を付加した場合は、温度センサ６ａ、６ｂの検出温度に基づいて電源装置４から電極３ａ、３ｂ間に供給される交流電源の電圧や電流が制御されることになり、一層細かで高精度な制御が可能となって、所定温度の湯が一層精度良く得られることになる。
【００１７】
図２は、上記実施例の変形例を示しており、この例の特徴は、電極３ａ、３ｂ間の水道管２を屈曲させて蛇行させることにより、電極３ａ、３ｂ間の水道管２の長さを長く（すなわち水道管２の抵抗値を大きく）して、そのジュール熱を高めるように構成した点にある。この例によれば、大きな抵抗値によりジュール熱を高めることができて、水道管２内部の水道水の加熱効率を高めることができることになる。なお、この例の場合、水道管２は蛇行形状に限らず、図の二点鎖線で示すように、螺旋状に巻回させるようにしても同様の作用効果が得られることになる。
【００１８】
図３は、本発明の他の実施例を示し、この実施例の特徴は、流体のとして水素ガス等の気体に適用した点にある。すなわち、タンク２１とノズル２２間に絶縁性のジョイント１３を介して導電性の管体２３を配管すると共に、この管体２３の両端部に電極３ａ、３ｂを固着し、この電極３ａ、３ｂに電源装置４を接続する。この時、電源装置４は、例えば前記商用電源１６に代えてバッテリー２４が使用され、このバッテリー２４の直流電源が制御装置５で制御される切替器１６を介してトランス１７に供給され、このトランス１７から所定電圧で所定電流の例えば直流電源が電極３ａ、３ｂ間に供給されるようになっている。
【００１９】
この実施例の場合は、電源装置４から供給される直流電源により管体２３が加熱されその内部を流通する水素ガスが所定温度まで加熱されて、所定温度の水素ガスがノズル２２から噴射されることになり、例えば水素ガスを使用した自動車のエンジン周りに使用することで、エンジンに供給される燃料としての水素ガスを高温状態とすることができて、エンジンの効率的な回転が得られることになる。
【００２０】
この例において、気体が工場等で使用される場合は、電源装置４として図１と同様の交流電源を使用することができる。このように、本発明に関わる流体としては、液体の他に気体も使用できるし、電源装置４としては適宜構成の交流電源の他に適宜構成の直流電源も使用でき、また、水道管２や管体２３の材質も導電性を有する適宜のものを使用できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、制御手段の制御で電源手段から所定の電流を管体に供給することにより、管体を自己発熱させて管体内の流体を所定温度まで加熱するため、例えば一般家庭で使用される商用の交流電源を利用して管体を加熱しその内部の流体を効率良く加熱でき、ノイズ対策等が不要となり、装置自体の構成を簡略化して、一般家庭等であっても容易に設置できる等、実用化を大幅に推進することができる。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、流体として水道水等の液体を使用することにより、一般家庭の水道水の加熱にも容易に適用でき、流体として水素ガス等の気体を使用することにより、自動車等のエンジン周りにも容易に適用できて、汎用性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる流体加熱装置の一実施例を示す構成図
【図２】同その変形例を示す要部の拡大図
【図３】本発明に係わる流体加熱装置の他の実施例を示す構成図
【符号の説明】
１流体加熱装置
２水道管
３ａ、３ｂ電極
４電源装置
５制御装置
６ａ、６ｂ温度センサ
７リモコン
８蛇口
１４断熱材
１５商用電源
１６切替器
１７トランス
２１タンク
２２ノズル
２３管体
２４バッテリー

Claims

導電部材からなる所定長さの管体に電流を供給する電源手段と、該電源手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段の制御により電源手段から所定の電流を管体に供給することにより、管体を自己発熱させて管体内の流体を所定温度まで加熱することを特徴とする流体加熱装置。
前記流体は、水道水等の液体もしくは水素ガス等の気体であることを特徴とする請求項１に記載の流体加熱装置。