JP2006147431A

JP2006147431A - Fluid heating device and heating system

Info

Publication number: JP2006147431A
Application number: JP2004337969A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Konno; 明彦今野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid heating device having high heating efficiency and safe and simple structure, and to provide a heating system capable of incorporating a part of a conventional system by taking in the heating device. SOLUTION: This heating device is provided with an outer cylinder 150 constructed of an insulator partially at least, a high-frequency current heating coil 160, wound around the outer circumference part of a part made of an insulator in the outer cylinder, a pillar-shaped metal body 170 arranged inside the outer cylinder, and a metal pipe 600, arranged in between the inner circumferential face 150A of the outer cylinder and the outer circumferential face 170A of the metal body at a predetermined distance from these faces. COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電磁誘導加熱（以下において「ＩＨ」という。）を利用して流体を加熱する装置、及びその装置を熱源とする暖房システムに関する。 The present invention relates to an apparatus for heating a fluid using electromagnetic induction heating (hereinafter referred to as “IH”), and a heating system using the apparatus as a heat source.

我が国における高齢化社会の進行に伴い、寒さの厳しい冬季にあっても快適な住環境を提供する床暖房システムが注目されている。床暖房システムは、室内に温風を循環させて室内を暖める暖房システムとは異なり、暖まった床面からの輻射と熱伝導により室内を暖房するため、室内の居住者に不快な風を感じさせないという利点がある。 With the progress of an aging society in Japan, a floor heating system that provides a comfortable living environment even in the cold winter is attracting attention. Unlike the heating system that circulates warm air in the room and warms the room, the floor heating system heats the room by radiation and heat conduction from the warm floor surface, so that indoor residents do not feel unpleasant wind. There is an advantage.

これまで、温水式床暖房システムはその熱源としてガス、灯油等の燃料を燃焼させる方法、あるいはニクロム線をコア材としたシーズヒータを使用する方法が一般的であった。また、その一方で、床暖房以外の分野においては、多くの流体加熱用ＩＨの提案がなされている。 Until now, hot water type floor heating systems have generally used a method of burning fuel such as gas or kerosene as a heat source, or a method of using a sheathed heater with nichrome wire as a core material. On the other hand, in fields other than floor heating, many proposals for fluid heating IH have been made.

例えば、特許文献１には、高周波焼き入れの技術を考慮してＩＨで加熱される金属の円筒の内部に流体を通すことで流体加熱を達成するものが開示されている。また特許文献２には、ＩＨで加熱されない円筒にＩＨで加熱される金属体を挿入して、その周りに流体を通すようにして流体加熱を達成する装置が開示されている。また、上記特許文献１と特許文献２との技術を組み合わせて構成した、非常に効率の高い流体加熱用ＩＨ部品、装置が特許文献３、及び特許文献４に開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that fluid heating is achieved by passing a fluid through a metal cylinder heated by IH in consideration of induction hardening technology. Patent Document 2 discloses an apparatus that achieves fluid heating by inserting a metal body heated by IH into a cylinder that is not heated by IH and allowing fluid to pass therethrough. Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a very efficient fluid heating IH component and apparatus configured by combining the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 described above.

一方、特許文献５には、少なくとも表面板と加熱板とを床材として備え、加熱板は電磁誘導加熱装置により加熱されることを特徴とする床暖房装置が開示されている。
実公平４−１６７８号公報実開平４−６６０８９号公報特開平９−９２４４８号公報特開２００１−２０３０６９号公報特開平７−１４５９５２号公報 On the other hand, Patent Document 5 discloses a floor heating device including at least a surface plate and a heating plate as floor materials, and the heating plate is heated by an electromagnetic induction heating device.
Japanese Utility Model Publication No.4-1678 Japanese Utility Model Publication No. 4-66089 Japanese Patent Laid-Open No. 9-92448 JP 2001-203609 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-145952

しかし特許文献１に開示されている方法によっては、ＩＨで金属を高周波加熱した場合、最も熱を発生するのはもっぱら金属体円筒の外周部分で、円筒内部の流体への伝熱は円筒金属の肉厚を通して行うことになる。従って、金属外周部が熱く熱せられても、内部に流通する流体に熱を十分に伝えられることができず、空気など外部に熱が逃げてしまうという問題があった。また、特許文献２に開示されている装置によれば、金属から流体への伝熱しか考えられず、高効率が得られるが、今度はコイル内部に占める金属外周部の面積が少ないために十分な結合係数を得ることができない。これは渦電流の発生は主として金属外周部に集中して起きるが、この渦電流の感じることのできる磁束はその内部を貫通する磁束だからである（ヘンリーの法則）。従って、結合係数の下がった分、必要なリアクタンスを得るためにコイルの巻き数を多くしなければならないが、高出力ＩＨの場合２０Ａ以上の電流を電線に流すことが多く、このコイル部分の電力損失が無視できない。結局のところ上記特許文献１又は２に開示されている装置等によっては、与えた電力の８０％を越える熱量を流体に与えることは困難である。 However, depending on the method disclosed in Patent Document 1, when the metal is heated at high frequency with IH, the heat is most generated only in the outer peripheral portion of the metal cylinder, and the heat transfer to the fluid inside the cylinder is the same as that of the cylindrical metal. It will be done through the wall thickness. Therefore, even if the metal outer peripheral portion is heated hot, heat cannot be sufficiently transferred to the fluid flowing inside, and there is a problem that heat escapes to the outside such as air. Further, according to the apparatus disclosed in Patent Document 2, only heat transfer from metal to fluid can be considered and high efficiency can be obtained, but this time is sufficient because the area of the metal outer peripheral portion in the coil is small. A strong coupling coefficient cannot be obtained. This is because the generation of eddy current is mainly concentrated on the metal outer periphery, but the magnetic flux that can be felt by the eddy current is the magnetic flux penetrating through the inside (Henry's law). Therefore, in order to obtain the necessary reactance, the number of turns of the coil has to be increased by the amount of the coupling coefficient, but in the case of high output IH, a current of 20 A or more is often passed through the wire, and the power of this coil portion Loss cannot be ignored. Eventually, depending on the device disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 or 2, it is difficult to give the fluid an amount of heat exceeding 80% of the applied electric power.

また、特許文献３に開示されている加熱器や、特許文献４に開示されている加熱装置においては、流す流体の量を減らして高温度の流体を得ようとすると、流体全体としての温度は８０℃前後であるのに関わらず、内部にて突沸現象が確認されている。特に、特許文献３に開示されているような単純な形状のものは、温度の高い温水を得ることが難しかった。これは内部に設けられた孔の部分の流速が遅いため流れが層流になり、伝熱壁面の近傍では極端に伝熱が悪くなっているためであると考えられる。また、特許文献３に開示されている加熱器では、温度が安定しない問題があった。更に、この加熱器では金属体がどのように保持されているのかが不明である。また、特許文献４に開示されている加熱装置は伝熱面積を増やすために小さな貫通孔をあけたり、溝を形成したりすることが必要であり、その製造コストが非常に高価なものになってしまうという問題があった。また、内部の孔の部分にほとんどの流体が集中してしまい、外枠に行く流体が少なくなってしまうと発熱して外側のチューブを溶かしてしまう危険があるという問題もあった。 Further, in the heater disclosed in Patent Document 3 and the heating device disclosed in Patent Document 4, when the amount of fluid to be flowed is reduced to obtain a high-temperature fluid, the temperature of the entire fluid is Despite being around 80 ° C., bumping phenomenon has been confirmed inside. In particular, it is difficult to obtain hot water having a simple shape as disclosed in Patent Document 3. This is considered to be because the flow is laminar because the flow speed of the hole provided in the inside is slow, and the heat transfer is extremely poor near the heat transfer wall surface. Further, the heater disclosed in Patent Document 3 has a problem that the temperature is not stable. Furthermore, it is unclear how the metal body is held in this heater. In addition, the heating device disclosed in Patent Document 4 needs to make a small through hole or form a groove in order to increase the heat transfer area, and its manufacturing cost becomes very expensive. There was a problem that. There is also a problem that most of the fluid concentrates in the inner hole portion, and if the fluid going to the outer frame decreases, there is a risk that heat will be generated and the outer tube will be melted.

さらに特許文献５に開示されている床暖房装置は、ＩＨを床暖房の熱源としてはいるものの、熱媒体液を使用せず、直接床下面に設置した加熱板を誘導加熱により昇温させるものであり、例えばすでに作りつけとなっている放熱器等室内側の装置が設置されている場合、これを有効に利用することができないという問題があった。 Furthermore, although the floor heating apparatus disclosed in Patent Document 5 uses IH as a heat source for floor heating, it does not use a heat medium liquid and raises the temperature of a heating plate installed directly on the lower surface of the floor by induction heating. There is a problem that, for example, when an indoor device such as a built-in radiator is installed, it cannot be used effectively.

そこで本発明は、加熱効率が高く、安全で簡便な構造を有する流体加熱装置、及び該加熱装置を備えることにより従来のシステムの一部を取り込むことも可能な暖房システムを提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a fluid heating device having high heating efficiency, a safe and simple structure, and a heating system that can incorporate a part of a conventional system by including the heating device. To do.

上記課題を解決するにあたり、本願発明者は、先に特願２００３−２９６３４５号において、絶縁体よりなる外筒と、外筒の外周部に捲線された高周波電流加熱コイルと、外筒の内部に配置されるとともに高周波電流加熱コイルによって発熱する断面形状が回転対称形である柱形状の金属体とを備え、金属体は柱形状の軸心に関して略回転対称の位置に複数の貫通口を備え、外筒の内周面と金属体の外周面との間に一定の間隔を設けて流体流路を形成したことを特徴とする流体加熱装置を提案した。 In solving the above-mentioned problems, the inventor of the present application previously described in Japanese Patent Application No. 2003-296345, an outer cylinder made of an insulator, a high-frequency current heating coil that is wound on the outer periphery of the outer cylinder, and an inner part of the outer cylinder And a metal body having a columnar shape whose cross-sectional shape generated by the high-frequency current heating coil is rotationally symmetric, and the metal body has a plurality of through holes at substantially rotationally symmetric positions with respect to the columnar axis. There has been proposed a fluid heating device characterized in that a fluid flow path is formed by providing a constant interval between the inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the metal body.

この提案にかかる流体加熱装置によれば、効率の良い流体加熱装置、該流体加熱装置を熱源とする床暖房システムを得ることができる。本願発明者は、該加熱装置の加熱効率、及び安全性を高める方法について、より一層の研究を重ね、金属体の外周側に流体流路を介してさらに金属管を配置して、高周波電流加熱コイルによって、この金属管、及び金属体を発熱させることにより、流体加熱装置における熱交換面積を増加して加熱効率を高めることができるとの知見を得た。加えて、本願発明者は、金属体の長さ、流体出入り口の配設位置等を吟味検討することにより、さらに流体加熱装置の圧損を低下して加熱効率を高め、かつ安全性をも高めることができるとの知見を得ることができた。本願発明はかかる知見に基づいて完成されたものである。 According to the fluid heating apparatus according to this proposal, an efficient fluid heating apparatus and a floor heating system using the fluid heating apparatus as a heat source can be obtained. The inventor of the present application has conducted further research on the heating efficiency and safety of the heating device, and placed a metal tube on the outer peripheral side of the metal body via a fluid flow path to perform high-frequency current heating. The present inventors have found that by heating the metal tube and the metal body with the coil, the heat exchange area in the fluid heating device can be increased to increase the heating efficiency. In addition, the inventor of the present application examines the length of the metal body, the position of the fluid inlet / outlet, etc., and further reduces the pressure loss of the fluid heating device to increase the heating efficiency and also increase the safety. I was able to obtain knowledge that I could do it. The present invention has been completed based on this finding.

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。 The present invention will be described below. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.

かくして、請求項１に記載の発明は、少なくとも一部が絶縁体よりなる外筒（１５０）と、外筒の絶縁体よりなる部位の外周部に捲線された高周波電流加熱コイル（１６０）と、外筒の内部に配置される柱形状の金属体（１７０）と、外筒の内周面（１５０Ａ）と金属体の外周面（１７０Ａ）との間にこれらの面と所定の間隔を隔てて配設された金属管（６００）とを備えることを特徴とする流体加熱装置（１００）である。 Thus, the invention according to claim 1 includes an outer cylinder (150) at least partly made of an insulator, and a high-frequency current heating coil (160) wound on the outer periphery of a portion made of the insulator of the outer cylinder, A column-shaped metal body (170) disposed inside the outer cylinder, and an inner peripheral surface (150A) of the outer cylinder and an outer peripheral surface (170A) of the metal body are spaced apart from these surfaces by a predetermined distance. A fluid heating device (100) comprising a metal tube (600) disposed.

この発明によれば、流体は流体加熱装置内において、外筒内周面と金属管外周面との間、及び金属管内周面と金属体外周面との間に流通されるので、熱交換面積を広く取ることができる。従って、突沸を防止することができるとともに、必要に応じて流体加熱装置をよりコンパクトに設計することが容易となる。 According to the present invention, the fluid is circulated in the fluid heating device between the outer peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the metal tube, and between the inner peripheral surface of the metal tube and the outer peripheral surface of the metal body. Can be taken widely. Therefore, bumping can be prevented, and it becomes easy to design the fluid heating device more compactly as necessary.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の流体加熱装置（１００）において、金属体（１７０）の外周面に金属線（６５０）が螺旋状に捲線されていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the fluid heating apparatus (100) according to claim 1, wherein the metal wire (650) is spirally wound on the outer peripheral surface of the metal body (170). .

この発明によれば、金属体の外周面に所定の太さを有する金属線が巻き線されることによって、金属体と金属管との間に流体の流路を確保することができる。 According to this invention, the flow path of the fluid can be ensured between the metal body and the metal tube by winding the metal wire having a predetermined thickness around the outer peripheral surface of the metal body.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の流体加熱装置（１００）において、金属体（１７０）の外周面に捲線されている金属線（６５０）が、金属管（６００）の内周面（６０２）に圧接することにより固定されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the fluid heating device (100) according to the second aspect, the metal wire (650) that is wound on the outer peripheral surface of the metal body (170) is included in the metal pipe (600). It is fixed by press-contacting with a surrounding surface (602).

この発明によれば、簡易な構造、加工により熱交換面積の大きな流体加熱装置を構成することができる。 According to the present invention, a fluid heating apparatus having a large heat exchange area can be configured with a simple structure and processing.

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体加熱装置（１００）において、外筒（１５０）はその軸心（Ｘ）方向に、順に第一端部（１１０）、絶縁体よりなる中間部（１２０）、及び第二端部（１３０）を備えるとともに、第一端部の筒状部（１１２）には流体入り口管（５０）が取り付けられ、流体入り口管の軸心が金属体（１７０）の軸心からオフセットされており、金属体は軸心方向に関して中間部に対応する位置から少なくとも第一端部の側に延設されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fluid heating device (100) according to any one of the first to third aspects, the outer cylinder (150) is arranged in the axial direction (X) in the first end portion in order. (110), an intermediate portion (120) made of an insulator, and a second end portion (130), and a fluid inlet pipe (50) is attached to the cylindrical portion (112) of the first end portion, The axial center of the inlet pipe is offset from the axial center of the metal body (170), and the metallic body extends from the position corresponding to the intermediate portion in the axial direction to at least the first end side. And

ここに、「金属体が軸心方向に関して、中間部に対応する位置から両端方向の少なくとも第一端部の側に延設されている。」とは、金属体の少なくとも第一端部の側が、高周波電流加熱コイルにより直接発熱される部位よりさらに外方に延設されていることを意味する。第二端部の側も延設されていることが好ましい。必ずしも延設されている金属体の端部が、外筒の端面にまで達している必要はなく、取り付け部材やフランジ、フィンなどで固定されていて、外筒の端面から所定距離離隔していてもよい趣旨である。 Here, “the metal body extends from the position corresponding to the intermediate portion in the axial direction toward at least the first end portion in both end directions” means that at least the first end portion side of the metal body is It means that it extends further outward than the part directly heated by the high frequency current heating coil. It is preferable that the second end portion is also extended. The end of the extending metal body does not necessarily reach the end surface of the outer cylinder, and is fixed by a mounting member, a flange, a fin, etc., and is separated from the end surface of the outer cylinder by a predetermined distance. Is also a good idea.

この発明によれば、金属体は、高周波電流加熱コイルにより発熱される部分のさらに外方に延設されるので、長さ方向に温度勾配を形成して、流体の急激な加熱を防止することが容易なものとなる。よって、より安全性の高い流体加熱装置を構成することが可能となる。また、流体入り口管の軸心が金属体の軸心からオフセットして配置されているので、流体入り口管から外筒内に流れ込む流体は、金属体の外周側に正面から衝突することがなく、いずれかの側にずれて流体の粘性によって外周面に沿って金属体の周りに流れ込む。そして、流体入り口管から流れ込んだ流体は、螺旋状に捲線された金属線の形状と相俟って螺旋状に渦を巻きつつ外筒内を流れて、流体出口へと向かう。外筒内にかかる流体の渦の流れを形成することにより、圧損が低減される。 According to the present invention, since the metal body is further extended outward from the portion heated by the high-frequency current heating coil, a temperature gradient is formed in the length direction to prevent rapid heating of the fluid. Is easy. Therefore, it is possible to configure a fluid heating device with higher safety. Further, since the axis of the fluid inlet tube is arranged offset from the axis of the metal body, the fluid flowing into the outer cylinder from the fluid inlet pipe does not collide from the front on the outer peripheral side of the metal body, It shifts to either side and flows around the metal body along the outer peripheral surface due to the viscosity of the fluid. Then, the fluid flowing from the fluid inlet pipe flows in the outer cylinder while spirally swirling in combination with the shape of the metal wire spirally wound, and heads toward the fluid outlet. By forming a fluid vortex flow in the outer cylinder, pressure loss is reduced.

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体加熱装置（１００）を熱源とするとともに、床面、壁面、又は天井面に流体を循環させてなる暖房システム（７０、２００）である。 Invention of Claim 5 makes the fluid heating apparatus (100) of any one of Claims 1-4 a heat source, and is the heating which circulates a fluid on a floor surface, a wall surface, or a ceiling surface System (70, 200).

この発明によれば、請求項１〜４に記載の流体加熱装置の特徴を備えた暖房システムを構築することができる。 According to this invention, the heating system provided with the characteristics of the fluid heating device according to claims 1 to 4 can be constructed.

本発明によれば、高い熱効率を備えるとともに、圧損を低く抑え、安全性の高い流体加熱装置、及び該加熱装置を備えた暖房システムを提供することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while providing high thermal efficiency, it is possible to provide a highly safe fluid heating apparatus that suppresses pressure loss and a heating system including the heating apparatus.

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。 Such an operation and gain of the present invention will be made clear from the best mode for carrying out the invention described below.

以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.

図１は、本発明の流体加熱装置の一例を示す断面図である。図１に示すごとく、流体加熱装置１００は、外筒１５０を備え、外筒１５０は軸心Ｘ（図１に、水平方向に仮想線（一点鎖線）にて表されている。）方向に、図の左から順に第一端部１１０、中間部１２０、及び第二端部１３０よりなる。また、図２は、図１に示した流体加熱装置１００の正面図である。図３は、外筒１５０の第一端部１１０の部位を示し、（Ａ）は一部を破断した正面図、（Ｂ）は側面図である。また、図４は、外筒１５０の中間部１２０を示し、（Ａ）は正面方向からみた断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａ視断面図である。さらに、図５は、外筒１５０の第二端部１３０の部位を示し、（Ａ）は長手方向中央付近で切断して、その部分から端部方向に見た図、（Ｂ）は一部を破断した正面図、（Ｃ）は側面図である。以下にこれら図１〜図５を参照しつつ、本発明にかかる流体加熱装置１００について説明する。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a fluid heating apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, the fluid heating apparatus 100 includes an outer cylinder 150, and the outer cylinder 150 is in the direction of the axis X (in FIG. 1, the horizontal direction is represented by a virtual line (dashed line)). It consists of the 1st end part 110, the intermediate part 120, and the 2nd end part 130 in order from the left of the figure. FIG. 2 is a front view of the fluid heating apparatus 100 shown in FIG. 3A and 3B show a portion of the first end 110 of the outer cylinder 150, where FIG. 3A is a front view with a part broken away, and FIG. 3B is a side view. 4A and 4B show the intermediate portion 120 of the outer cylinder 150, where FIG. 4A is a sectional view seen from the front direction, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a sectional view taken along line AA in FIG. . 5 shows a portion of the second end portion 130 of the outer cylinder 150, (A) is a view cut in the vicinity of the center in the longitudinal direction and viewed from the portion toward the end portion, and (B) is a part. The front view which fractured | ruptured, (C) is a side view. Hereinafter, a fluid heating apparatus 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図１において、上記したように、流体加熱装置１００は、軸心Ｘ方向に順に第一端部１１０、中間部１２０、及び第二端部１３０よりなる外筒１５０と、外筒中間部１２０の外周に捲線された高周波電流加熱コイル１６０と、外筒１５０の内部に配置されるとともに、高周波電流加熱コイル１６０によって発熱する柱形状の金属体１７０と、外筒１５０の内周面と金属体１７０の外周面との間にこれらの面と所定の間隔を隔てて配設された金属管６００と、金属体１７０の外周面に螺旋状に捲線された金属線６５０とを備えている。この金属線６５０は、金属管６００の内周面６０２に圧接して固定されている。 In FIG. 1, as described above, the fluid heating apparatus 100 includes the outer cylinder 150 including the first end portion 110, the intermediate portion 120, and the second end portion 130 in the axial center X direction, and the outer cylinder intermediate portion 120. A high-frequency current heating coil 160 that is wound around the outer periphery, a columnar metal body 170 that is disposed inside the outer cylinder 150 and generates heat by the high-frequency current heating coil 160, an inner peripheral surface of the outer cylinder 150, and the metal body 170 A metal tube 600 disposed between the outer peripheral surface of the metal body 170 and a predetermined distance from each other, and a metal wire 650 spirally wound around the outer peripheral surface of the metal body 170 are provided. The metal wire 650 is fixed in pressure contact with the inner peripheral surface 602 of the metal tube 600.

外筒１５０の内周面１５０Ａと金属管６００の外周面６０１との間には一定の間隔を設けて形成された第一流体流路１８１が、金属管６００の内周面６０２と金属体１７０の外周面１７０Ａとの間には、一定の間隔を設けて形成された第二流体流路１８２が設けられている。これら第一流体流路１８１と、第二流体流路１８２とは、流体加熱装置１００の外筒１５０内部を図面左側から右側方向に流体を流通させる流体流路１８０の中央部を構成している。 A first fluid flow path 181 formed between the inner peripheral surface 150 A of the outer cylinder 150 and the outer peripheral surface 601 of the metal tube 600 is provided with a certain distance between the inner peripheral surface 602 of the metal tube 600 and the metal body 170. A second fluid flow path 182 formed at a constant interval is provided between the outer peripheral surface 170A of the first fluid flow path and the outer peripheral face 170A. The first fluid channel 181 and the second fluid channel 182 constitute a central portion of a fluid channel 180 that allows fluid to flow from the left side to the right side in the outer cylinder 150 of the fluid heating device 100. .

図３にも示されているように、第一端部１１０は、断面円形の筒状部１１２と、筒状部１１２の一端側の開口を閉鎖している端部底板１１３とを備え、端部底板１１３とは反対側の開口部１１５の外周縁には、さらに外周方向にフランジ１１１が延設されている。フランジ１１１には、角度等間隔（１２０度毎）に３つの孔１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃが設けられている。これらの孔１１４Ａ〜Ｃを利用して、第一端部１１０と中間部１２０との連結がはかられる。 As shown in FIG. 3, the first end portion 110 includes a cylindrical portion 112 having a circular cross section and an end bottom plate 113 that closes an opening on one end side of the cylindrical portion 112. On the outer peripheral edge of the opening 115 opposite to the bottom plate 113, a flange 111 is further extended in the outer peripheral direction. The flange 111 is provided with three holes 114A, 114B, and 114C at equal angular intervals (every 120 degrees). Using these holes 114A to 114C, the first end portion 110 and the intermediate portion 120 are connected to each other.

筒状部１１２には、軸心Ｘに直交し且つオフセットされた方向に流体入り口管５０が取り付けられ、その管内に流通する流体が流体加熱装置１００の流体流路１８０に流入するように流体入り口５１が開口されている。端部底板１１３には軸心Ｘ方向に４枚の係止フィン１１６Ａ〜Ｄが立設されている。各係止フィン１１６Ａ〜Ｄは、階段形状に形成されており、その段差の部分で、金属体１７０の左端部１７１Ａを支えている。従って、金属体１７０の左端部１７１Ａの端面１７２は、第一端部１１０の端部底板１１３とは係止フィン１１６Ａ〜Ｄによって所定距離だけ離隔して固定配置されている。 A fluid inlet pipe 50 is attached to the cylindrical portion 112 in a direction orthogonal to the axis X and offset, and the fluid inlet flows so that the fluid flowing in the pipe flows into the fluid flow path 180 of the fluid heating apparatus 100. 51 is opened. The end bottom plate 113 is provided with four locking fins 116A to 116D in the axial center X direction. Each of the locking fins 116 A to 116 D is formed in a staircase shape, and supports the left end 171 A of the metal body 170 at the step portion. Therefore, the end surface 172 of the left end portion 171A of the metal body 170 is fixedly disposed at a predetermined distance from the end bottom plate 113 of the first end portion 110 by the locking fins 116A to 116D.

図４（Ａ）にその正面方向からの断面が示されている中間部１２０は、両端面が開口された筒状部１２５を備え、筒状部１２５には図面左の左端側に、第一端部取り付けフランジ１２１Ａ、フェライト取り付けフランジ１２２Ａが、図面右の右端側に、フェライト取り付けフランジ１２２Ｂ、共用取り付けフランジ１２１Ｂがそれぞれ、筒状部１２５の外周面からさらに外方向に延設されている。第一端部取り付けフランジ１２１Ａには筒状部１２５の外周部に沿って、さらにその外周側に６つの孔１２９Ａ〜Ｆが等角度間隔（６０度毎）で形成されている（図４には２つの孔１２９Ａ、１２９Ｄのみが表されている。)。これら孔１２９Ａ〜Ｆを利用して、中間部１２０と第一端部１１０との固定がはかられる。 An intermediate portion 120 whose cross section from the front direction is shown in FIG. 4 (A) includes a cylindrical portion 125 having both end faces opened, and the cylindrical portion 125 has a first end on the left end side on the left side of the drawing. An end mounting flange 121A and a ferrite mounting flange 122A are provided on the right end side on the right side of the drawing, and a ferrite mounting flange 122B and a common mounting flange 121B are further extended outward from the outer peripheral surface of the tubular portion 125, respectively. Six holes 129A to 129F are formed at equiangular intervals (every 60 degrees) along the outer peripheral portion of the cylindrical portion 125 in the first end mounting flange 121A (see FIG. 4). Only two holes 129A, 129D are shown). The intermediate portion 120 and the first end portion 110 are fixed using these holes 129A to 129F.

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に表された中間部１２０を右方向から見た側面図であり、共用取り付けフランジ１２１Ｂが明確に表されている。共用取り付けフランジ１２１Ｂの上部、及び下部には、装置取り付け孔１２７Ａ、１２７Ｂが設けられている。これら孔１２７Ａ、１２７Ｂを利用して、流体加熱装置１００は、後に説明する熱源機あるいは、暖房システムに固定される。 FIG. 4B is a side view of the intermediate portion 120 shown in FIG. 4A as viewed from the right side, and the common mounting flange 121B is clearly shown. Device attachment holes 127A and 127B are provided in the upper and lower portions of the common attachment flange 121B. Using these holes 127A and 127B, the fluid heating apparatus 100 is fixed to a heat source machine or a heating system described later.

共用取り付けフランジ１２１Ｂにはまた、筒状部１２５の外周部に沿って、さらにその外周側に６つの孔１２８Ａ〜Ｆが等角度間隔（６０度毎）に形成されている。これら孔１２８Ａ〜Ｆを利用して、中間部１２０と第二端部１３０とが連結される。 The common mounting flange 121B also has six holes 128A to 128F formed at equal angular intervals (every 60 degrees) along the outer peripheral portion of the cylindrical portion 125 on the outer peripheral side. The intermediate portion 120 and the second end portion 130 are connected using these holes 128A to 128F.

図５に示されているように、第二端部１３０は、断面形状が円形の筒状部１３２と、筒状部１３２の一端側の開口を閉鎖している端部底板１３３とを備え、端部底板１３３とは反対側の開口部１３５の外周縁には、さらに外周方向にフランジ１３１が延設されている。フランジ１３１には、角度等間隔（１２０度毎）に３つの孔１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃが設けられている。これら孔１３４Ａ〜Ｃを利用して、第二端部１３０と中間部１２０とが連結される。 As shown in FIG. 5, the second end portion 130 includes a cylindrical portion 132 having a circular cross-sectional shape, and an end bottom plate 133 that closes an opening on one end side of the cylindrical portion 132, On the outer peripheral edge of the opening 135 on the side opposite to the end bottom plate 133, a flange 131 is further extended in the outer peripheral direction. The flange 131 is provided with three holes 134A, 134B, and 134C at equal angular intervals (every 120 degrees). The second end portion 130 and the intermediate portion 120 are connected using these holes 134A to 134C.

筒状部１３２には、軸心Ｘに直交し且つオフセットされた方向に流体出口管６０が取り付けられ、その管内と流体加熱装置１００の流体流路１８０とが通じるように流体出口６１が開口されている。端部底板１３３には軸心Ｘ方向に４枚の係止フィン１３６Ａ〜Ｄが略等角度間隔（９０度毎）に延設配置されている。各係止フィン１３６Ａ〜Ｄは、矩形に形成されており、各フィンの一辺の部分が、端部底板１３３に固定され、それと直交する一辺が金属体１７０の右端部１７１Ｂの外周部に当接されている。従って、金属体１７０の右端部１７１Ｂの端面１７３は、第二端部１３０の端部底板１３３と当接して配置されている。 A fluid outlet pipe 60 is attached to the cylindrical portion 132 in a direction orthogonal to the axis X and offset, and a fluid outlet 61 is opened so that the inside of the pipe communicates with the fluid flow path 180 of the fluid heating device 100. ing. On the end bottom plate 133, four locking fins 136A to 136D are arranged to extend at substantially equal angular intervals (every 90 degrees) in the axial center X direction. Each of the locking fins 136A to 136D is formed in a rectangular shape, one side of each fin is fixed to the end bottom plate 133, and one side perpendicular to the fin is in contact with the outer peripheral portion of the right end 171B of the metal body 170. Has been. Therefore, the end surface 173 of the right end 171 B of the metal body 170 is disposed in contact with the end bottom plate 133 of the second end 130.

再び図１を参照して、第二端部１３０の端部底板１３３中央近傍には、温度センサ１４０が取り付けられている。図示のように温度センサ１４０は、金属体１７０の右端部１７１Ｂに近接して配置されている。熱伝導性の良い金属で形成されている金属体端部１７１Ａ、１７１Ｂは、金属体１７０そのものの温度を代表しており、そこから流体に伝えられた熱が冷暖房システムを循環することから、安全保守上、その部位に温度検知器を設けておくのが望ましい。そこで、外部からの監視、保守の利便性を考えて、金属体端部にもっとも近い第二端部１３０の端部底板１３３に温度センサ１４０を配置したものである。 Referring again to FIG. 1, a temperature sensor 140 is attached in the vicinity of the center of the end bottom plate 133 of the second end portion 130. As shown in the figure, the temperature sensor 140 is disposed in the vicinity of the right end 171 B of the metal body 170. The metal body end portions 171A and 171B formed of a metal having good thermal conductivity represent the temperature of the metal body 170 itself, and heat transmitted from the fluid to the fluid circulates in the cooling / heating system. For maintenance, it is desirable to provide a temperature detector at the site. In view of the convenience of monitoring and maintenance from the outside, the temperature sensor 140 is disposed on the end bottom plate 133 of the second end portion 130 closest to the end of the metal body.

図１及び図２に明確に示されているように、中間部１２０の外周部には、二つのフェライト取り付けフランジ１２２Ａ、１２２Ｂの間に、高周波電流加熱コイル１６０が捲線されている。また、二つのフェライト取り付けフランジ１２２Ａ、１２２Ｂそれぞれに設けられた６個の角孔１２６Ａ〜Ｆ、１２６Ｇ〜Ｌ（角孔１２６Ｇ〜Ｌは不図示である。）には、軸心Ｘ方向に６本の磁束誘導フェライト１６６Ａ〜Ｆが架け渡されている（図４（Ｃ）も参照されたい。）。 As clearly shown in FIGS. 1 and 2, a high-frequency current heating coil 160 is wound on the outer peripheral portion of the intermediate portion 120 between the two ferrite mounting flanges 122 A and 122 B. In addition, six square holes 126A to 126F and 126G to L (square holes 126G to L are not shown) provided in the two ferrite mounting flanges 122A and 122B, respectively, are provided in the direction of the axis X. The magnetic flux induction ferrites 166A to 166F are bridged (see also FIG. 4C).

再び図１に戻り説明を続ける。中間部の筒状部１２５の外周径と、第一端部１１０、及び第二端部１３０それぞれの筒状部１１２、１３２の内周径とはほぼ同一寸法に形成されている。しかして、第一端部１１０の開口部１１５に、中間部の筒状部１２５の左端側を差し入れて、フランジ１１１と第二端部取り付けフランジ１２１Ａとを当接させて配置する。そして、これら各フランジの孔１１４Ａ〜Ｃ、１２９Ａ〜Ｆに適宜締結ネジ１９１Ａ〜Ｃ（締結ネジ１９１Ｂ、及び１９１Ｃは図面に現れていない。）を差し入れて三箇所で固定することにより、第一端部１１０と中間部１２０とが連結される。なお、第一端部１１０の内周面と、中間部１２０の外周面との間には、リング状のシール部材７１Ａ、７１Ｂが配設されて、連結部のシールがはかられている。 Returning to FIG. 1 again, the description will be continued. The outer peripheral diameter of the intermediate cylindrical portion 125 and the inner peripheral diameters of the cylindrical portions 112 and 132 of the first end portion 110 and the second end portion 130 are formed to have substantially the same dimensions. Thus, the left end side of the intermediate cylindrical portion 125 is inserted into the opening 115 of the first end portion 110, and the flange 111 and the second end mounting flange 121A are disposed in contact with each other. Then, by appropriately inserting fastening screws 191A-C (fastening screws 191B, 191C are not shown in the drawing) into the holes 114A-C, 129A-F of these flanges and fixing them at three locations, the first end The part 110 and the intermediate part 120 are connected. In addition, ring-shaped seal members 71A and 71B are disposed between the inner peripheral surface of the first end portion 110 and the outer peripheral surface of the intermediate portion 120, and the seal of the connecting portion is peeled off.

次に、金属管６００、及び金属線６５０と一体にされた金属体１７０を中間部１２０に差し入れて、その左端１７２を第一端部１１０内のフィン１１６Ａ〜Ｄの所定位置に合わせる。しかる後に、第二端部１３０の開口部１３５に、中間部の筒状部１２５の右端側を差し入れて、フランジ１３１と共用取り付けフランジ１２１Ｂとを当接させて配置する。これら各フランジの孔１３４Ａ〜Ｃ、１２８Ａ〜Ｆに適宜締結ネジ１９２Ａ〜Ｃ（締結ネジ１９２Ｂ、及び１９２Ｃは図面に現れていない。）を差し入れて三箇所で固定することにより、第二端部１３０と中間部１２０とが連結される。なお、第二端部１３０の内周面と、中間部１２０の外周面との間には、リング状のシール部材７２Ａ、７２Ｂが配設されて、連結部のシールがはかられている。かくして、第一端部１１０、中間部１２０、及び第二端部１３０が一体に連結されて外筒１５０を構成している。 Next, the metal body 600 integrated with the metal tube 600 and the metal wire 650 is inserted into the intermediate portion 120, and the left end 172 thereof is aligned with a predetermined position of the fins 116A to D in the first end portion 110. After that, the right end side of the intermediate cylindrical portion 125 is inserted into the opening 135 of the second end portion 130, and the flange 131 and the common mounting flange 121B are placed in contact with each other. By inserting fastening screws 192A to 192C (fastening screws 192B and 192C are not shown in the drawing) into the holes 134A to C and 128A to F of these flanges, and fixing them at three locations, the second end portion 130 is obtained. Are connected to the intermediate portion 120. Note that ring-shaped seal members 72A and 72B are disposed between the inner peripheral surface of the second end portion 130 and the outer peripheral surface of the intermediate portion 120, and the seal of the connecting portion is peeled off. Thus, the first end portion 110, the intermediate portion 120, and the second end portion 130 are integrally connected to form the outer cylinder 150.

なお、図１、及び図２においては、流体入り口管５０と流体出口管６０とが同方向に向けて取り付けられているが、各フランジに設けられた孔は、６０度あるいは１２０度ごとに等角度間隔に設けられているので、流体入り口管５０と流体出口管６０とが径方向になす角度を、６０度おきに変化させることができる。これにより、流体加熱装置１００全体の設計の自由度が増し、装置のコンパクト化、圧損の低減を図ることもできる。さらに、フランジ１１１、１３１に設けられている孔１１４Ａ〜Ｃ、１３４Ａ〜Ｃを円周方向の長孔として形成すれば、流体入り口管５０と流体出口管６０とが径方向になす角度を、任意の角度に連続的に変化させることもできる。 In FIGS. 1 and 2, the fluid inlet pipe 50 and the fluid outlet pipe 60 are attached in the same direction. However, the holes provided in each flange are 60 degrees or every 120 degrees. Since they are provided at angular intervals, the angle formed by the fluid inlet pipe 50 and the fluid outlet pipe 60 in the radial direction can be changed every 60 degrees. Thereby, the freedom degree of design of the fluid heating apparatus 100 whole increases, and it can also aim at the compactization of an apparatus and reduction of a pressure loss. Furthermore, if the holes 114A to C and 134A to C provided in the flanges 111 and 131 are formed as long holes in the circumferential direction, the angle formed by the fluid inlet pipe 50 and the fluid outlet pipe 60 in the radial direction can be arbitrarily set. The angle can be continuously changed.

図６は、金属体１７０と、金属管６００と、これらの間に螺旋状に捲かれて配置された金属線６５０を示す図である。金属線６５０は、金属体１７０の外周面１７０Ａに螺旋状に捲線されるとともに、該金属線６５０は金属管６００の内周面６０２に圧接固定されている。かかる構成により、比較的簡易な加工によって、金属体１７０の外周側に(第二)流体流路１８２を形成しつつ、金属管６００を配設することが可能となる。 FIG. 6 is a diagram showing a metal body 170, a metal tube 600, and a metal wire 650 disposed between them in a spiral manner. The metal wire 650 is spirally wound on the outer peripheral surface 170 A of the metal body 170, and the metal wire 650 is pressed and fixed to the inner peripheral surface 602 of the metal tube 600. With this configuration, it is possible to dispose the metal pipe 600 while forming the (second) fluid flow path 182 on the outer peripheral side of the metal body 170 by relatively simple processing.

次に各部材を構成する材料について簡単に説明する。中間部１２０を構成する材料は、絶縁体で構成することが必要であり、例えば合成樹脂、あるいはセラミック材料等にて形成する。これに対して、第一端部１１０、及び第二端部１３０は材料としての限定はないが、生産工程における加工性等の観点から、所定の耐熱性を備えた樹脂成形品であることが好ましい。また、中間部１２０と同様にセラミックで構成しても良い。金属体１７０、及び金属管６００は、磁性を備えた材料、たとえばＳＵＳ４３０等のステンレス鋼を材料として使用することができる。また、金属線６５０は、流体として水を使用する場合に、水まわりに真鍮系の材料を使用することが多いため、材料として銅（Ｃｕ）を使用することが好ましい。銅（Ｃｕ）を使用することにより電蝕を防止することができる。温度センサ１４０は、サーミスタにより構成されている。温度センサ１４０を、温度により変化する抵抗値を電流に変換するサーミスタにより構成することにより、熱電対を使用した場合に受けるノイズの影響を避けることができる。 Next, the material which comprises each member is demonstrated easily. The material constituting the intermediate portion 120 needs to be made of an insulator, and is formed of, for example, a synthetic resin or a ceramic material. On the other hand, the first end portion 110 and the second end portion 130 are not limited as materials, but from the viewpoint of workability in the production process, the first end portion 110 and the second end portion 130 are resin molded products having predetermined heat resistance. preferable. Moreover, you may comprise with a ceramic similarly to the intermediate part 120. FIG. The metal body 170 and the metal tube 600 can be made of a magnetic material, for example, stainless steel such as SUS430. Further, when water is used as the fluid, the metal wire 650 often uses a brass-based material around the water, and therefore it is preferable to use copper (Cu) as the material. Electrolytic corrosion can be prevented by using copper (Cu). The temperature sensor 140 is a thermistor. By configuring the temperature sensor 140 with a thermistor that converts a resistance value that varies with temperature into a current, it is possible to avoid the influence of noise that is experienced when a thermocouple is used.

以上のように構成された流体加熱装置１００は、高周波電流加熱コイル１６０により発熱される金属管６００の外周面６０１、及び内周面６０２、並びに金属体１７０の外周面１７０Ａ、さらには金属線６５０の表面において流体との熱交換が行われるので、熱交換面積を、非常に大きなものとすることができる。かかる構成により、突沸を防止でき、また、必要な場合には、流体加熱装置１００自体の大きさをさらにコンパクトなものとすることができる。 The fluid heating apparatus 100 configured as described above includes the outer peripheral surface 601, the inner peripheral surface 602 of the metal tube 600 that generates heat by the high-frequency current heating coil 160, the outer peripheral surface 170A of the metal body 170, and the metal wire 650. Since the heat exchange with the fluid is performed on the surface of this, the heat exchange area can be made very large. With this configuration, bumping can be prevented, and the size of the fluid heating device 100 itself can be made more compact when necessary.

また、本発明の流体加熱装置１００は、軸心方向Ｘに関して、高周波電流加熱コイル１６０より、金属体１７０が両端方向に長く形成されているので、高周波電流加熱コイル１６０により、発熱を促された金属体１７０の高周波電流加熱コイル１６０の軸心方向長さに対応する部分から、両端方向に温度勾配を形成して、流体の急激な加熱を防止することが容易なものとなる。また、金属体１７０の端部近傍に温度センサ１４０が配置されているので、金属体１７０の温度を直接的に検知することが可能であり、装置の過熱を防止することが容易となる。 Further, in the fluid heating apparatus 100 of the present invention, the metal body 170 is formed longer in both end directions than the high-frequency current heating coil 160 with respect to the axial direction X. From the portion corresponding to the axial length of the high-frequency current heating coil 160 of the metal body 170, it becomes easy to form a temperature gradient in both end directions to prevent rapid heating of the fluid. In addition, since the temperature sensor 140 is disposed in the vicinity of the end of the metal body 170, the temperature of the metal body 170 can be directly detected, and it is easy to prevent the apparatus from overheating.

さらに、流体入り口管５０及び出口管６０が外筒１５０に対して横方向からオフセットされて取り付けられているので、流体加熱装置１００内に流入する流体は、金属体１７０の外周面の一方側に偏って流れ込み、金属体１７０に螺旋状に捲線された金属線６５０と相俟って、外筒１５０内を螺旋状に渦を捲きながら流体出口６１へと向かう。外筒１５０内部に形成された流体流路１８０、１８１、１８２を流通する流体の流れに過度の乱流が発生しにくい。よって、圧損を低減することができる。 Furthermore, since the fluid inlet pipe 50 and the outlet pipe 60 are attached to the outer cylinder 150 so as to be offset from the lateral direction, the fluid flowing into the fluid heating device 100 is placed on one side of the outer peripheral surface of the metal body 170. Together with the metal wire 650 spirally wound around the metal body 170, it flows toward the fluid outlet 61 while spiraling in the outer cylinder 150 spirally. Excessive turbulence is unlikely to occur in the flow of fluid flowing through the fluid flow paths 180, 181, and 182 formed inside the outer cylinder 150. Therefore, pressure loss can be reduced.

図７は、圧損性能を比較して示す図である。実線は本発明の流体加熱装置１００の圧損、鎖線は従来の流体加熱装置の圧損を表している。この図では、流量４Ｌ／分における従来の流体加熱装置に発生する圧損を１００として、他の圧損はこの数値に対する指数で表示している。 FIG. 7 is a diagram comparing pressure loss performance. The solid line represents the pressure loss of the fluid heating apparatus 100 of the present invention, and the chain line represents the pressure loss of the conventional fluid heating apparatus. In this figure, the pressure loss generated in the conventional fluid heating apparatus at a flow rate of 4 L / min is defined as 100, and the other pressure loss is indicated by an index with respect to this value.

このように、流体出入り口を外筒１５０の筒状部に設けるとともに、その軸心を金属体１７０の軸心Ｘからオフセットして配置することによって、圧損を低下させている。この理由は以下のように考えられる。すなわち、流体出入り口を外筒の両端面部に設けた場合、流入する流体は金属体１７０の端面に正面から衝突することになり、乱流が多く発生してしまう。これに対して、流体出入り口を外筒１５０の筒状の部分にオフセットして設けると、流入する流体は、金属体１７０の外周面（曲面）の一端側に流れ込んで反対方向に円滑に回り込み、流体出口６０側に向かって螺旋状に渦を巻いて進む。したがって、過剰な乱流の発生が抑制されて、圧損が低下する。 As described above, the fluid inlet / outlet is provided in the cylindrical portion of the outer cylinder 150 and the axial center thereof is offset from the axial center X of the metal body 170 to reduce the pressure loss. The reason is considered as follows. That is, when the fluid inlet / outlet is provided at both end surfaces of the outer cylinder, the inflowing fluid collides with the end surface of the metal body 170 from the front, and a large amount of turbulent flow is generated. On the other hand, if the fluid inlet / outlet is provided offset to the cylindrical portion of the outer cylinder 150, the inflowing fluid flows into one end side of the outer peripheral surface (curved surface) of the metal body 170 and smoothly flows in the opposite direction, It advances by spirally spiraling toward the fluid outlet 60 side. Therefore, generation | occurrence | production of an excessive turbulent flow is suppressed and a pressure loss falls.

また、流体出入り口を外筒１５０の筒状部に設けることにより、流体加熱装置１００の全長を抑えることができ、それだけコンパクトな流体加熱装置を構成することが容易となる。 In addition, by providing the fluid inlet / outlet in the cylindrical portion of the outer cylinder 150, the overall length of the fluid heating apparatus 100 can be suppressed, and it is easy to configure a fluid heating apparatus that is more compact.

さらに、流体入り口管５０と、流体出口管６０とがなす角度を自由に選定することができるので、当該流体加熱装置１００を組み込む熱源機や暖房システムの設計の自由度を高め、装置をコンパクトにまとめることが容易となる。これは圧損を低減すると言う利点も有する。 Furthermore, since the angle formed by the fluid inlet pipe 50 and the fluid outlet pipe 60 can be freely selected, the degree of freedom in designing the heat source apparatus and the heating system incorporating the fluid heating apparatus 100 is increased, and the apparatus is made compact. It becomes easy to put together. This also has the advantage of reducing pressure loss.

図８は、流体加熱装置１００を備えた暖房システムの一例を示す図である。図示の床暖房システム７０は、高周波誘導加熱により流体を加熱する流体加熱装置１００と、流体加熱装置１００に高周波電力を供給する高周波誘導加熱回路７２と、システムの温度制御を司る温度制御装置７３と、流体加熱装置１００により発生した熱を室内に供給する放熱器７４と、流体加熱装置１００と放熱器７４とを連結する配管にあって流路の開閉を司る熱動弁７５と、システム内に流体を循環させる循環ポンプ７６とを備えている。システム内には適宜温度センサ７３Ａ〜Ｃが配置され、その情報は温度制御装置７３へと伝えられている。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a heating system including the fluid heating device 100. The illustrated floor heating system 70 includes a fluid heating device 100 that heats a fluid by high-frequency induction heating, a high-frequency induction heating circuit 72 that supplies high-frequency power to the fluid heating device 100, and a temperature control device 73 that controls the temperature of the system. A radiator 74 that supplies heat generated by the fluid heating device 100 to the room, a thermal valve 75 that connects the fluid heating device 100 and the radiator 74 to open and close the flow path, and And a circulation pump 76 for circulating the fluid. Temperature sensors 73 A to 73 C are appropriately arranged in the system, and the information is transmitted to the temperature control device 73.

上述した通り、流体加熱装置１００は、外筒１５０の一部をなし絶縁体よりなる中間部１２０と、中間部１２０の外周に捲線された高周波電流加熱コイル１６０と、外筒１５０の内部に高周波電流加熱コイル１６０により誘導加熱される金属体１７０、及び金属管６００とを備えており、この金属体１７０及び金属管６００が高周波誘導電流により内部に渦電流損を発生し、その損失エネルギーにより発熱する（図１及び２も参照）。
磁束誘導フェライト１６６は、高周波電流による発生磁束をフェライト内に誘導して、磁束がＩＨセル外部に漏洩するのを抑止する。磁束が外部に漏洩すると、周辺金属に誘導加熱を引き起こして好ましくないからである。また、電波ノイズが周辺の電子機器に悪影響を及ぼすことを防止する目的もある。 As described above, the fluid heating apparatus 100 includes the intermediate portion 120 that is a part of the outer cylinder 150 and made of an insulator, the high-frequency current heating coil 160 that is wound around the outer periphery of the intermediate portion 120, and the high-frequency current inside the outer cylinder 150. A metal body 170 that is induction-heated by a current heating coil 160 and a metal tube 600 are provided. The metal body 170 and the metal tube 600 generate eddy current loss inside due to high-frequency induction current, and heat is generated by the loss energy. (See also FIGS. 1 and 2).
The magnetic flux induction ferrite 166 induces the magnetic flux generated by the high-frequency current into the ferrite, and prevents the magnetic flux from leaking outside the IH cell. This is because if the magnetic flux leaks to the outside, induction heating is caused in the surrounding metal, which is not preferable. Another object is to prevent radio noise from adversely affecting peripheral electronic devices.

発熱した金属体１７０及び金属管６００を内部に有する外筒１５０内に流体を通すと熱交換が行われ、流体の温度が上昇することになる。即ち、加熱流体となる。本発明に使用される流体としては特に限定されるものではないが、例えば水、エチレングリコールのような不凍液、鉱油、ポリエステル等の合成油などを使用することができる。 When the fluid is passed through the outer cylinder 150 having the metal body 170 and the metal pipe 600 that have generated heat, heat exchange is performed, and the temperature of the fluid rises. That is, it becomes a heating fluid. Although it does not specifically limit as a fluid used for this invention, For example, synthetic oils, such as water, antifreeze liquids, such as ethylene glycol, mineral oil, polyester, etc. can be used.

温水式床暖房システムの場合、流体は一般的に循環閉回路を流れ、その流れは循環ポンプ７６で作り出される。循環ポンプ７６は、循環閉回路の流路損失に対して適正な流量が確保できる性能のものを選択することが好ましい。また、熱動弁７５は、流路の開閉を行うバルブで放熱器７４への通液制御を行うものである。放熱器７４が１個の場合あまり意味を持たないが、複数個に並列接続されている場合は個別暖房制御の方法として有効に作用する。 In the case of a hot water floor heating system, the fluid generally flows through a closed circuit, which is created by a circulating pump 76. The circulation pump 76 is preferably selected to have a performance capable of ensuring an appropriate flow rate against the flow path loss of the closed circulation circuit. The thermal valve 75 is a valve that opens and closes the flow path, and controls the liquid flow to the radiator 74. When there is only one radiator 74, it does not make much sense, but when a plurality of radiators 74 are connected in parallel, it effectively acts as a method of individual heating control.

循環ポンプ７６によって、循環閉回路に送り込まれた加温された流体は、放熱器７４内を流れることで室内に放熱し、結果として液温が下がる。この冷やされた流体は、循環ポンプ７６により再び流体加熱装置１００内を流れることで再加熱される。このようにして、床暖房システム７０が室内を暖房する装置として機能している。この床暖房システム７０でも明らかなように、本発明の流体加熱装置１００を使用した場合に、システム内にシスターンタンクを設ける必要がないという利点がある。 The heated fluid sent to the closed circulation circuit by the circulation pump 76 dissipates heat into the room by flowing through the radiator 74, and as a result, the liquid temperature decreases. The cooled fluid is reheated by flowing through the fluid heating device 100 again by the circulation pump 76. In this way, the floor heating system 70 functions as a device for heating the room. As is apparent from this floor heating system 70, when the fluid heating apparatus 100 of the present invention is used, there is an advantage that it is not necessary to provide a cistern tank in the system.

一方図９は、シスターンタンクと流体加熱装置とを備えた熱源機の一例を示す図である。この例のように、本発明の流体加熱装置１００は、通常の燃焼型加熱装置のように、シスターンタンクとともに熱源機を構成することもできる。 On the other hand, FIG. 9 is a figure which shows an example of the heat source machine provided with the cistern tank and the fluid heating apparatus. Like this example, the fluid heating apparatus 100 of this invention can also comprise a heat source machine with a cistern tank like the normal combustion type heating apparatus.

図９は、熱源機８０の内部構造を示す正面図である。シスターンタンク８１の上部には注水口８８が設けられている。注水口８８から入れられた水はシスターンタンク８１内に貯水される。シスターンタンク８１は、配管を介して循環ポンプ８２へと通じている。熱源機８０は商用電源から交流電圧の給電を受けて動作する。漏電ブレーカ８３は、商用電源の基幹配線に設けられており、熱源機８０の内部で漏電が発生するとオフ状態となって、熱源機８０を商用電源から電気的に分離する。 FIG. 9 is a front view showing the internal structure of the heat source device 80. A water injection port 88 is provided in the upper part of the cistern tank 81. Water entered from the water injection port 88 is stored in the cistern tank 81. The cistern tank 81 communicates with the circulation pump 82 via a pipe. The heat source unit 80 operates by receiving AC voltage from a commercial power source. The earth leakage breaker 83 is provided in the main wiring of the commercial power supply, and when an electric leakage occurs inside the heat source machine 80, it is turned off to electrically isolate the heat source machine 80 from the commercial power source.

温水は不図示の（戻りヘッダー）→（循環ポンプ８２）→（流体加熱装置１００）→（往きヘッダー）→（放熱器）→（戻りヘッダー）の経路で循環される。 The hot water is circulated through a path (return header) → (circulation pump 82) → (fluid heating device 100) → (forward header) → (heat radiator) → (return header) (not shown).

図１０は、図９に示す熱源機８０を備えた暖房システムの一例を示す図である。この床暖房システム２００は、熱源機８０にて加熱した約６０℃の温水を床下に敷設した温水マット２２０に循環させ、床からの輻射熱で部屋Ａ全体を均一に暖房する。この床暖房システム２００では、熱源機８０に循環ポンプ８２が内蔵されている。この熱源機８０の流体加熱装置１００により、水を所定温度（６０℃）に加熱して、循環ポンプ８２により温水配管２１１に送り出している。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a heating system including the heat source device 80 illustrated in FIG. 9. The floor heating system 200 circulates hot water of about 60 ° C. heated by the heat source unit 80 to a hot water mat 220 laid under the floor, and uniformly heats the entire room A with radiant heat from the floor. In the floor heating system 200, a circulation pump 82 is built in the heat source device 80. Water is heated to a predetermined temperature (60 ° C.) by the fluid heating device 100 of the heat source unit 80 and is sent to the hot water pipe 211 by the circulation pump 82.

床暖房システム２００の制御信号が流れる信号線２１３を含む温水配管２１１、２１２は、熱源機８０から温水マット２２０に向かう温水が流れる往き管２１１と、温水マット２２０内を循環した水が熱源機８０に戻るための戻り管２１２とを有しており、それらはペアチューブ２１５として一本にまとめられている。ペアチューブ２１５の周囲は不図示の断熱材で囲まれている。 The hot water pipes 211 and 212 including the signal line 213 through which the control signal of the floor heating system 200 flows include the forward pipe 211 through which hot water flows from the heat source unit 80 to the hot water mat 220 and the water circulated in the hot water mat 220 through the heat source unit 80. And a return tube 212 for returning to the center, and they are grouped together as a pair tube 215. The periphery of the pair tube 215 is surrounded by a heat insulating material (not shown).

温水マット２２０から熱源機８０への戻りは、戻り管２１２で結ばれている。これらと同様な温水を供給する配管は他のＢ及びＣの部屋にも導かれている。温水マット２２０が設けられた部屋Ａの壁２２１には、部屋Ａの室温を計測して室内の温度調節を行う床暖房コントローラ２２２が取り付けられている。床暖房コントローラ２２２には部屋Ａの居住者が希望する所定の室温を設定することができる。また床暖房コントローラ２２２には、部屋Ａ室内の所定個所に設けられた温度センサ（不図示）からの情報が常時入力されている。 The return from the hot water mat 220 to the heat source unit 80 is connected by a return pipe 212. Pipes for supplying hot water similar to these are also led to the other B and C rooms. On the wall 221 of the room A where the hot water mat 220 is provided, a floor heating controller 222 that measures the room temperature of the room A and adjusts the room temperature is attached. A predetermined room temperature desired by a resident in the room A can be set in the floor heating controller 222. In addition, information from a temperature sensor (not shown) provided at a predetermined location in the room A is constantly input to the floor heating controller 222.

部屋Ａの室温を所望の温度付近に保つように、上記のように構成された床暖房コントローラ２２２から信号線２２３を介し、さらにペアチューブ２１５の信号線２１３を介して熱源機８０（循環ポンプ８２、及び開閉弁（不図示））に対して指令が送出されるように構成されている。熱源機８０（循環ポンプ８２、及び開閉弁）は、床暖房コントローラ２２２からの指令に基づいて温水マット２２０に供給する６０℃の温水の供給を制御して、温水マット２２０からの床を介した輻射熱により部屋Ａを所定の室温に維持している。 The heat source machine 80 (circulation pump 82) is connected via the signal line 223 from the floor heating controller 222 configured as described above and further via the signal line 213 of the pair tube 215 so as to keep the room temperature of the room A in the vicinity of a desired temperature. And an on / off valve (not shown). The heat source device 80 (circulation pump 82 and on-off valve) controls the supply of 60 ° C. hot water supplied to the hot water mat 220 based on a command from the floor heating controller 222 and passes through the floor from the hot water mat 220. The room A is maintained at a predetermined room temperature by radiant heat.

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う流体加熱装置、暖房システムもまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。 While the present invention has been described in connection with embodiments that are presently the most practical and preferred, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. However, the invention can be changed as appropriate without departing from the scope or spirit of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and fluid heating devices and heating systems that involve such changes are also included in the technical scope of the present invention. Must be understood as being.

本発明の流体加熱装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the fluid heating apparatus of this invention. 図１に示した流体加熱装置の正面図である。It is a front view of the fluid heating apparatus shown in FIG. 外筒の第一端部の部位を示す、（Ａ）は一部を破断した正面図、（Ｂ）は側面図である。The site | part of the 1st end part of an outer cylinder is shown, (A) is the front view which fractured | ruptured one part, (B) is a side view. 外筒の中間部を示す、（Ａ）は正面方向からみた断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａ視断面図である。The intermediate part of an outer cylinder is shown, (A) is sectional drawing seen from the front direction, (B) is a side view, (C) is AA sectional view taken on the line of (A). 外筒の第二端部の部位を示す、（Ａ）は長手方向中央付近で切断して、その部分から端部方向に見た図、（Ｂ）は一部を破断した正面図、（Ｃ）は側面図である。The part of the outer cylinder showing the second end part, (A) is a view cut in the vicinity of the center in the longitudinal direction and viewed from the part toward the end part, (B) is a front view with a part broken away, (C ) Is a side view. 金属体と金属管を示す図である。It is a figure which shows a metal body and a metal pipe. 圧損性能を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows pressure loss performance. 流体加熱装置を備えた暖房システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heating system provided with the fluid heating apparatus. 流体加熱装置を備えた熱源機の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat source machine provided with the fluid heating apparatus. 図９に示す熱源機を備えた暖房システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heating system provided with the heat-source equipment shown in FIG.

Explanation of symbols

Ｘ軸心
５０流体入り口管
５１流体入り口
６０流体出口管
６１流体出口
７０床暖房システム
７１Ａ、７１Ｂシール部材
７２Ａ、７２Ｂシール部材
７２高周波誘導加熱回路
７３温度制御装置
７３Ａ〜Ｃ温度センサ
７４放熱器
７５熱動弁
７６循環ポンプ
８０熱源機
８１シスターンタンク
８２循環ポンプ
８３漏電ブレーカ
８８注水口
１００流体加熱装置
１１０第一端部
１１１フランジ
１１２筒状部
１１３端部底板
１１４Ａ〜Ｃ孔
１１５開口部
１１６Ａ〜Ｄ係止フィン
１２０中間部
１２１Ａ第一端部取り付けフランジ
１２１Ｂ共用取り付けフランジ
１２２Ａ、１２２Ｂフェライト取り付けフランジ
１２５筒状部
１２６Ａ〜Ｆ角孔
１２７Ａ、１２７Ｂ装置取り付け孔
１２８Ａ〜Ｆ孔
１２９Ａ〜Ｆ孔
１３０第二端部
１３１フランジ
１３２筒状部
１３３端部底板
１３４Ａ〜Ｃ孔
１３５開口部
１３６Ａ〜Ｄ係止フィン
１４０温度センサ
１５０外筒
１５０Ａ内周面
１６０高周波電流加熱コイル
１６６Ａ〜Ｆ磁束誘導フェライト
１７０金属体
１７０Ａ外周面
１７１Ａ左端部
１７１Ｂ右端部
１７２端面
１７３端面
１８０流体流路
１８１第一流体流路
１８２第二流体流路
１９１Ａ〜Ｃ締結ネジ
１９２Ａ〜Ｃ締結ネジ
２００床暖房システム
２１１温水配管（往き管）
２１２温水配管（戻り管）
２１３信号線
２１５ペアチューブ
２１６温水コンセント
２１７、２１８配管
２１９開閉弁
２２０温水マット
２２１壁
２２２床暖房コントローラ
２２３信号線
６００金属管
６０１外周面
６０２内周面
６５０金属線 X axis 50 fluid inlet pipe 51 fluid inlet 60 fluid outlet pipe 61 fluid outlet 70 floor heating system 71A, 71B seal member 72A, 72B seal member 72 high frequency induction heating circuit 73 temperature control device 73A-C temperature sensor 74 radiator 75 heat Valve 76 76 Circulating pump 80 Heat source device 81 Systurn tank 82 Circulating pump 83 Earth leakage breaker 88 Water injection port 100 Fluid heating device 110 First end portion 111 Flange 112 Cylindrical portion 113 End portion bottom plate 114A to C hole 115 Opening portion 116A to D Stop fin 120 Middle portion 121A First end mounting flange 121B Common mounting flange 122A, 122B Ferrite mounting flange 125 Cylindrical portion 126A-F Square hole 127A, 127B Device mounting hole 128A-F hole 129A-F hole 13 The second end 131 flange 132 cylindrical portion 133 ends the bottom plate 134A~C hole 135 opening 136A~D engaging fins 140 Temperature sensor 150 outer cylinder 150A in the circumferential surface 160 a high-frequency current heating coil 166A~F flux induction ferrite
170 Metal body 170A Outer peripheral surface
171A Left end 171B Right end 172 End face 173 End face 180 Fluid flow path 181 First fluid flow path 182 Second fluid flow path 191A-C Fastening screw 192A-C Fastening screw 200 Floor heating system 211 Hot water piping (outward pipe)
212 Hot water pipe (return pipe)
213 Signal line 215 Pair tube 216 Hot water outlet 217, 218 Piping 219 On-off valve 220 Hot water mat 221 Wall 222 Floor heating controller 223 Signal line 600 Metal pipe 601 Outer peripheral surface 602 Inner peripheral surface 650 Metal wire

Claims

An outer cylinder at least partially made of an insulator;
A high-frequency current heating coil that is wound around the outer periphery of the portion made of the insulator of the outer cylinder;
A columnar metal body disposed inside the outer cylinder;
A fluid heating apparatus comprising: a metal pipe disposed between the inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the metal body and spaced apart from these surfaces.

The fluid heating apparatus according to claim 1, wherein a metal wire is spirally wound on the outer peripheral surface of the metal body.

The fluid heating device according to claim 2, wherein a metal wire that is wound on the outer peripheral surface of the metal body is fixed by being pressed against the inner peripheral surface of the metal tube.

The outer cylinder is provided with a first end portion, an intermediate portion made of an insulator, and a second end portion in order in the axial direction thereof, and a fluid inlet pipe is attached to the cylindrical portion of the first end portion,
The axis of the fluid inlet tube is offset from the axis of the metal body, and the metal body extends at least toward the first end from a position corresponding to the intermediate portion with respect to the axial direction. The fluid heating apparatus according to claim 1, wherein the fluid heating apparatus is provided.

A heating system in which the fluid heating device according to any one of claims 1 to 4 is used as a heat source, and fluid is circulated through a floor surface, a wall surface, or a ceiling surface.