JP2012186164A - Quick heating type electric heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は迅速加熱式電気ヒーターに関し、特に多数の加熱セクションに多数の電熱棒を対応させ、液体に対して加熱プロセスを行い、熱転換効率の向上を達成する迅速加熱式電気ヒーターに関する。 The present invention relates to a rapid heating type electric heater, and more particularly, to a rapid heating type electric heater in which a large number of heating rods are made to correspond to a large number of heating sections, a heating process is performed on a liquid, and an improvement in heat conversion efficiency is achieved.
従来の電気ヒーターには、特許文献１の「スポイラー構造を備える電気温水器」がある。その加熱用本体内部には、加熱部品、コイル、熱導管を設置する。加熱部品と熱導管を通して、本体内部の液体を加熱する。しかし、本体内部に大量の液体を収容するため、加熱過程により多くの時間がかかり、しかもより大きなエネルギーを消費しなければ液体を設定温度まで加熱することができない。これでは、熱転換効率が悪い他、加熱時間が長すぎ、エネルギー消費が大きいという大問題が存在する。 As a conventional electric heater, there is an “electric water heater having a spoiler structure” disclosed in Patent Document 1. Heating parts, coils, and heat conduits are installed inside the heating body. The liquid inside the main body is heated through the heating component and the heat conduit. However, since a large amount of liquid is accommodated in the main body, it takes more time for the heating process, and the liquid cannot be heated to the set temperature unless more energy is consumed. In this case, there is a serious problem that the heat conversion efficiency is poor, the heating time is too long, and the energy consumption is large.
特許文献２が開示する「液体加熱器」は加熱管、導電コンポーネント、導電コンポーネントに電気的に連接するコントローラーを備える。加熱管は、導熱性の連続湾曲状管体上を合金電熱層で覆い、導電コンポーネントは、正、負極導電部品により、合金電熱層にそれぞれ接触する。これにより、合金電熱層に通電し発生する熱は、管体上に迅速に分布し、迅速加熱の効果を達成することができる。この他、さらに管体の入水端に、導流ブレードを増設し、或いは管体内管壁に、螺旋導流部を形成する。これにより、水流のスムーズ性を拡大し、水の加熱速度を加速することができる。 The “liquid heater” disclosed in Patent Document 2 includes a heating tube, a conductive component, and a controller that is electrically connected to the conductive component. The heating tube covers the heat conductive continuous curved tubular body with an alloy electrothermal layer, and the conductive component contacts the alloy electrothermal layer with positive and negative electrode conductive parts, respectively. Thereby, the heat generated by energizing the alloy electrothermal layer is quickly distributed on the tube body, and the effect of rapid heating can be achieved. In addition, a flow guide blade is further added to the water inlet end of the tube, or a spiral flow guide portion is formed on the tube wall of the tube. Thereby, the smoothness of a water flow can be expanded and the heating rate of water can be accelerated.
上記した特許文献２は、特許文献１の熱転換効率が悪く、エネルギー消費が大きいという問題を解決することができるが、やはり以下の問題が存在する。
（１）合金電熱層は、連続湾曲状管体上を覆うため、合金電熱層が故障或いは損壊すると、連続湾曲状管体全体を交換しなければならず、非常に不便である。
（２）合金電熱層は、全体が起動するか、全体が起動しないかの作動方式しかないため、エネルギー出力のコントロールにおいて、容易でなく、これによりエネルギーを浪費する恐れがある。
（３）合金電熱層を使用し液体に対して加熱するため、コントローラーが電力出力をコントロールする上で容易でなく、出力される液体温度の安定性に影響を及ぼし、恒温効果が不良である。
（４）合金電熱層が発生する熱エネルギーは、先に、連続湾曲状管体に伝えられ、次に管体内部の液体に伝えられるため、熱転換効率が悪く、熱エネルギーの散逸が速い。
本発明は、従来の電気ヒーターの上記した欠点に鑑みてなされたものである。
Although the above-mentioned Patent Document 2 can solve the problem that the heat conversion efficiency of Patent Document 1 is poor and the energy consumption is large, the following problems still exist.
(1) Since the alloy electrothermal layer covers the continuous curved tubular body, if the alloy electrothermal layer fails or is damaged, the entire continuous curved tubular body must be replaced, which is very inconvenient.
(2) Since the alloy electrothermal layer has only an operation method of starting up or not starting up as a whole, it is not easy to control the energy output, and there is a risk of wasting energy.
(3) Since the alloy electrothermal layer is used to heat the liquid, it is not easy for the controller to control the power output, affects the stability of the output liquid temperature, and the thermostatic effect is poor.
(4) Since the heat energy generated by the alloy electrothermal layer is first transmitted to the continuous curved tubular body and then to the liquid inside the tubular body, the heat conversion efficiency is poor and the heat energy is dissipated quickly.
The present invention has been made in view of the above-described drawbacks of conventional electric heaters.
本発明が解決しようとする課題は、液体加熱装置の熱交換効率とエネルギーの有効利用を高めることができ、従来の液体加熱装置に存在する問題を解決することができる迅速加熱式電気ヒーターを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a rapid heating type electric heater that can increase the heat exchange efficiency and effective use of energy of the liquid heating device and can solve the problems existing in the conventional liquid heating device It is to be.
上記課題を解決するため、本発明の迅速加熱式電気ヒーターは、液体に対して加熱プロセスを行い、加熱ユニット、コントロールユニットを備え、該加熱ユニットは、液体管路を備え、該液体管路には、入口及び出口を設置し、該液体管路の入口と出口の間は、複数の加熱セクションに区分し、該各加熱セクションの内部には、それぞれ電熱棒を収容して設置し、該液体管路は、入口に近い位置に、第一液体温度感知部品を設置し、該コントロールユニットは、コントロール回路板を備え、該コントロール回路板は、複数のコントロール部品に電気的に連接し、該各コントロール部品は、該各電熱棒にそれぞれ対応して電気的に連接し、該電熱棒をそれぞれコントロールし、該各コントロール部品は、散熱管路に密着して設置し、該散熱管路には、両端を設置し、その内の一端は、該液体管路の入口に連接して通じ、もう一端は、流体スイッチに連接し、該流体スイッチは、該コントロール回路板に電気的に連接し、該液体管路の加熱セクションは、並列設置を呈し、該電熱棒も、並列設置を呈し、すべての電熱棒出力の総電力を固定するという条件下で、該各電熱棒が発生する電力値は、該液体管路の入口に近い電熱棒から、該液体管路の出口に近い電熱棒へと減少していき、該液体管路出口に近い位置には、第二液体温度感知部品を設置し、該第二液体温度感知部品は、該コントロールユニットに電気的に連接し、該コントロール部品は、トライアックで、該コントロール部品は、散熱管路に螺合して設置し、該コントロールユニットは、電子式コントロールユニットである。 In order to solve the above problems, a rapid heating electric heater according to the present invention performs a heating process on a liquid and includes a heating unit and a control unit. The heating unit includes a liquid conduit, and the liquid conduit includes Installs an inlet and an outlet, and divides the inlet and outlet of the liquid pipe into a plurality of heating sections, and installs an electric heating rod inside each of the heating sections. The pipe is provided with a first liquid temperature sensing component at a position close to the inlet, the control unit includes a control circuit board, and the control circuit board is electrically connected to a plurality of control parts, The control component is electrically connected to each of the electric heating rods, and controls the electric heating rods. The control components are installed in close contact with the heat dissipation pipes. Are installed at both ends, one end of which is connected to the inlet of the liquid conduit, the other end is connected to a fluid switch, and the fluid switch is electrically connected to the control circuit board. The heating section of the liquid line exhibits a parallel installation, and the heating rod also exhibits a parallel installation, and the power value generated by each heating rod under the condition that the total power of all the heating rod outputs is fixed. Decreases from an electric heating rod near the inlet of the liquid conduit to an electric heating rod near the outlet of the liquid conduit, and a second liquid temperature sensing component is installed at a position near the outlet of the liquid conduit. The second liquid temperature sensing component is electrically connected to the control unit, the control component is a triac, the control component is screwed into the heat dissipation pipe, and the control unit is It is an electronic control unit.
本発明の迅速加熱式電気ヒーターには、以下の効果が存在する。
１．多数の加熱セクションに対応する電熱棒を配置するため、液体管路内の液体は迅速に大量の熱エネルギーを吸収でき、迅速加熱の目的を達成し、熱転換効率が良い。
２．電子式のコントロールユニットを利用するため、より正確、かつ迅速に温度をコントロールでき、恒温の機能にも優れている。
３．コントロール部品が発生する熱エネルギーは、散熱管路内の液体により発散され、コントロール部品が作動過程で高温になりすぎるという問題を回避することができる。
４．散熱管路がコントロール部品が発生する熱エネルギーを吸収することで、液体予熱の効果を達成し、廃熱再利用の効果を実現する。
５．各電熱棒を調整して違った電力を出力させることで、総電力不変の条件下で、より高い熱転換効率を達成し、同時に、エネルギー消費を削減して、液体が設定温度に達するまでの時間を短縮することができる。
６．各電熱棒は対応する加熱セクションにそれぞれ収容して設置するため、電熱棒を単独で交換することができ、メンテナンスコストを削減することができる。
The rapid heating electric heater of the present invention has the following effects.
1. Since electric heating rods corresponding to a large number of heating sections are arranged, the liquid in the liquid pipe can quickly absorb a large amount of heat energy, achieve the purpose of rapid heating, and have good heat conversion efficiency.
2. Since an electronic control unit is used, the temperature can be controlled more accurately and quickly, and the temperature control function is excellent.
3. The heat energy generated by the control component is dissipated by the liquid in the heat dissipating pipe, and the problem that the control component becomes too hot during the operation process can be avoided.
4). The heat dissipating line absorbs the heat energy generated by the control components, thereby achieving the effect of liquid preheating and the effect of reusing waste heat.
5. By adjusting each heating rod to output different power, higher heat conversion efficiency can be achieved under the condition that the total power does not change, and at the same time, energy consumption can be reduced until the liquid reaches the set temperature. Time can be shortened.
6). Since each electric heating rod is housed and installed in the corresponding heating section, the electric heating rod can be replaced independently, and the maintenance cost can be reduced.
以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
先ず、図１、２に示すように、本発明の実施例である迅速加熱式電気ヒーターは、加熱ユニット1、コントロールユニット2を備える。 First, as shown in FIGS. 1 and 2, a rapid heating electric heater according to an embodiment of the present invention includes a heating unit 1 and a control unit 2.
加熱ユニット1は、液体管路11を備え、液体の加熱流道とする。液体管路11には、入口111及び出口112を設置し、これにより液体は、入口111から液体管路11に進入し、加熱プロセスを経て、出口112から流出する。液体管路11の入口111と出口112の間には、複数の加熱セクションAを区分する。 The heating unit 1 includes a liquid pipe 11 and serves as a liquid heating flow path. The liquid pipe 11 is provided with an inlet 111 and an outlet 112, whereby liquid enters the liquid pipe 11 from the inlet 111 and flows out of the outlet 112 through a heating process. A plurality of heating sections A are divided between the inlet 111 and the outlet 112 of the liquid pipe 11.
各加熱セクションAの内部には、それぞれ電熱棒12を収容して設置する。電熱棒12は、熱エネルギーを、加熱セクションAを流れる液体に供給し、これにより液体は熱エネルギーを吸収し温度が上昇する。すなわち、電熱棒12の表面が発熱すると、加熱セクションAを通過する液体は、熱伝導を通じて電熱棒12表面の熱エネルギーを吸収し、液体温度が上昇する。 Inside each heating section A, an electric heating rod 12 is accommodated and installed. The electric heating rod 12 supplies thermal energy to the liquid flowing through the heating section A, whereby the liquid absorbs the thermal energy and the temperature rises. That is, when the surface of the electric heating rod 12 generates heat, the liquid passing through the heating section A absorbs the thermal energy of the surface of the electric heating rod 12 through heat conduction, and the liquid temperature rises.
液体管路11は、入口111に近い位置に、第一液体温度感知部品13を設置し、液体管路11に流入する液体温度を感知する。出口112に近い位置には、第二液体温度感知部品14を設置し、液体管路11から流出する液体温度を感知する。本実施例の加熱セクションAと電熱棒12は、並列設置を呈し、これにより加熱ユニット1の体積を縮小することができる。 The liquid pipe 11 is provided with a first liquid temperature sensing component 13 at a position close to the inlet 111 to sense the temperature of the liquid flowing into the liquid pipe 11. A second liquid temperature sensing component 14 is installed at a position close to the outlet 112 to sense the temperature of the liquid flowing out from the liquid pipe 11. The heating section A and the electric heating rod 12 of the present embodiment exhibit a parallel installation, whereby the volume of the heating unit 1 can be reduced.
コントロールユニット2は、コントロール回路板21を備える。コントロール回路板21は、電子式のコントロール回路板21で、内蔵式の温度コントロールソフトウェアを設置し、電機式のコントロール回路板に比べ、より多段階の温度コントロールを行うことができ、コントロール反応速度もより速い。 The control unit 2 includes a control circuit board 21. The control circuit board 21 is an electronic control circuit board 21 that has built-in temperature control software and can perform more multi-stage temperature control than the electric control circuit board. Faster.
コントロール回路板21は、複数のコントロール部品22に電気的に連接する。コントロール部品22は、トライアック(triac)である。各コントロール部品22は、各電熱棒12にそれぞれ対応して電気的に連接し、各電熱棒12の作動、或いは不作動をそれぞれコントロールする。各コントロール部品22は、散熱管路23に密着して設置する。 The control circuit board 21 is electrically connected to the plurality of control components 22. The control component 22 is a triac. Each control component 22 is electrically connected corresponding to each electric heating rod 12, and controls the operation or non-operation of each electric heating rod 12. Each control component 22 is installed in close contact with the heat dissipation pipe 23.
散熱管路23は、コントロール部品22の散熱装置とし、本実施例中では、コントロール部品22は、散熱管路23に螺合して設置する。散熱管路23には、両端を設置し、その内の一端は、液体管路11の入口111に連接し、通じ、もう一端は、流体スイッチ24に連接する。 The heat dissipating pipe 23 is a heat dissipating device for the control part 22, and in this embodiment, the control part 22 is screwed into the heat dissipating pipe 23 and installed. Both ends of the heat dissipating pipe line 23 are installed, one end of which is connected to the inlet 111 of the liquid pipe line 11, and the other end is connected to the fluid switch 24.
流体スイッチ24は、コントロール回路板21に電気的に連接し、流体が、流体スイッチ24を経過したか否かの信号を伝送する。液体は、流体スイッチ24から進入し、散熱管路23を経て、液体管路11に流入し、コントロールユニット2により、加熱プロセスのコントロールを行う。 The fluid switch 24 is electrically connected to the control circuit board 21 and transmits a signal indicating whether or not the fluid has passed through the fluid switch 24. The liquid enters from the fluid switch 24, flows into the liquid pipe 11 via the heat dissipation pipe 23, and the control unit 2 controls the heating process.
図３に示すように、本実施例中では、加熱セクションAと電熱棒12は、各６個設置する。先ず、コントロールユニット2に対して、温度設定を行う(液体を40℃まで加熱する等)。作動時に、流体スイッチ24が液体の通過を探知すると、信号を、コントロールユニット2のコントロール回路板21まで伝送し、コントロール部品22を執行し、電熱棒12を駆動する。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, six heating sections A and six heating rods 12 are installed. First, the temperature is set for the control unit 2 (eg, the liquid is heated to 40 ° C.). In operation, when the fluid switch 24 detects the passage of liquid, a signal is transmitted to the control circuit board 21 of the control unit 2, the control component 22 is executed, and the electric heating rod 12 is driven.
同時に、第一液体温度感知部品13を通して、加熱前の液体温度(例えば、20℃)を感知し、コントロールユニット2は、内蔵式ソフトウェアを通して、20℃からの上昇に必要な総電力を計算する。並びに、各コントロール部品22により、電熱棒12をそれぞれコントロールし、それぞれ電力を出力する。これにより、それぞれに加えた電力の総和が、必要な総電力となり、こうして液体管路11内の液体を加温する。同時に、設定温度に達するまで、第二液体温度感知部品14を通して、加熱後の液体温度を感知し、信号を、コントロールユニット2のコントロール回路板21に伝送してフィードバックを行う。 At the same time, the temperature of the liquid before heating (for example, 20 ° C.) is sensed through the first liquid temperature sensing component 13, and the control unit 2 calculates the total power required for the increase from 20 ° C. through the built-in software. In addition, each control component 22 controls the electric heating rod 12 and outputs electric power. Thereby, the sum total of the electric power applied to each becomes the necessary total electric power, and thus the liquid in the liquid pipe 11 is heated. At the same time, until the set temperature is reached, the heated liquid temperature is sensed through the second liquid temperature sensing component 14, and a signal is transmitted to the control circuit board 21 of the control unit 2 for feedback.
液体管路11に、多段階の加熱セクションAを設置し、対応する電熱棒12を設置するため、液体管路11内の液体は、大面積の加熱源に接触することができる。こうして、熱エネルギーを迅速に吸収し、迅速に温度を上げる効果を達成する。これを、電気温水器に適用すれば、温度出力が安定し、加熱は迅速になり、温度調整も迅速である等の長所を達成することができる。 Since the multi-stage heating section A is installed in the liquid pipe 11 and the corresponding electric heating rod 12 is installed, the liquid in the liquid pipe 11 can come into contact with a heating source having a large area. Thus, the effect of quickly absorbing the heat energy and quickly raising the temperature is achieved. When this is applied to an electric water heater, advantages such as stable temperature output, rapid heating, and rapid temperature adjustment can be achieved.
図４に示すように、液体の加熱効率を高めるため、出力総電力を固定した条件で、各電熱棒12の出力電力を調整する。すなわち、液体管路11の入口111に近い液体温度は比較的低く、温度を上げるにはより多くの電力が必要であるが、液体管路11の出口112に近い液体温度は比較的高く、温度上昇に必要な電力は比較的少ない。出力総電力を変えないという条件下で、各電熱棒12が発生する電力値は、液体管路11の入口111に近い電熱棒12から、液体管路11の出口112に近い電熱棒12に向かい減少する。こうして、液体の加熱効率はより向上し、同時に、別に電力を増やす必要もないため、省エネの目的を達成することができる。 As shown in FIG. 4, in order to increase the heating efficiency of the liquid, the output power of each heating rod 12 is adjusted under the condition that the total output power is fixed. That is, the liquid temperature near the inlet 111 of the liquid line 11 is relatively low and more power is required to raise the temperature, but the liquid temperature near the outlet 112 of the liquid line 11 is relatively high and the temperature The power required for the rise is relatively small. Under the condition that the total output power is not changed, the power value generated by each heating rod 12 is from the heating rod 12 near the inlet 111 of the liquid conduit 11 to the heating rod 12 near the outlet 112 of the liquid conduit 11. Decrease. Thus, the heating efficiency of the liquid is further improved, and at the same time, it is not necessary to increase the power separately, so that the purpose of energy saving can be achieved.
図５に示すように、コントロール部品22は、電熱棒12をコントロールして作動させ高温を発生させるため、もし、コントロール部品22が受ける温度が高すぎれば、コントロール部品22が損壊し、故障が発生する。この問題を解決するため、本実施例中では、コントロール部品22を、散熱管路23に密着させて固定し、コントロール部品22の散熱装置とする。すなわち、散熱管路23内を流動する液体により、コントロール部品22が発生する熱エネルギーを吸収し、コントロール部品22の作動温度を比較的低温に維持する。 As shown in FIG. 5, the control component 22 is operated by controlling the electric heating rod 12 to generate a high temperature. If the temperature received by the control component 22 is too high, the control component 22 is damaged and a failure occurs. To do. In order to solve this problem, in this embodiment, the control component 22 is fixed in close contact with the heat dissipating pipe 23 to form a heat dissipating device for the control component 22. That is, the liquid flowing in the heat dissipating pipe 23 absorbs the heat energy generated by the control component 22 and maintains the operating temperature of the control component 22 at a relatively low temperature.
この他、液体が、液体管路11に進入する前に、コントロール部品22が発生する熱エネルギーをいくらか吸収することで、液体の温度を高め、これにより後続の加温プロセスを助ける。こうして、上記した手段を通して、コントロール部品22の作動温度を安定させ、廃熱を再利用し、液体を予熱する等の目的を達成することができる。さらに、液体を予熱すると同時に、節電と加熱時間短縮の効果をも達成することができる。 In addition, the liquid absorbs some of the thermal energy generated by the control component 22 before entering the liquid line 11, thereby increasing the temperature of the liquid and thereby assisting the subsequent warming process. Thus, through the above-described means, the operation temperature of the control component 22 can be stabilized, the waste heat can be reused, and the liquid can be preheated. Furthermore, at the same time as preheating the liquid, it is possible to achieve the effect of saving power and shortening the heating time.
上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。 The above-mentioned names and contents of the present invention are only used for explaining the technical contents of the present invention, and do not limit the present invention. All equivalent applications or parts (structures) conversion, replacement and increase / decrease in quantity based on the spirit of the present invention shall be included in the protection scope of the present invention.
本発明は特許の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。 The present invention has the novelty that is a requirement of patents, has sufficiently advanced as compared with conventional similar products, has high practicality, meets the needs of society, and has a great industrial utility value.
1：加熱ユニット
11：液体管路
111：入口
112：出口
12：電熱棒
13：第一液体温度感知部品
14：第二液体温度感知部品
2：コントロールユニット
21：コントロール回路板
22：コントロール部品
23：散熱管路
24：流体スイッチ
A：加熱セクション
1: Heating unit
11: Liquid pipeline
111: Entrance
112: Exit
12: Electric heating rod
13: First liquid temperature sensing component
14: Second liquid temperature sensing component
2: Control unit
21: Control circuit board
22: Control parts
23: Heat dissipation pipe
24: Fluid switch
A: Heating section
Claims (4)
前記加熱ユニットは、液体管路を備え、前記液体管路には、入口及び出口を設置し、前記液体管路の入口と出口の間は、複数の加熱セクションに区分し、各加熱セクションの内部には、それぞれ電熱棒を収容して設置し、前記液体管路は、入口に近い位置に、第一液体温度感知部品を設置し、
前記コントロールユニットは、コントロール回路板を備え、前記コントロール回路板は、複数のコントロール部品に電気的に連接し、前記各コントロール部品は、前記各電熱棒にそれぞれ対応して電気的に連接し、前記電熱棒をそれぞれコントロールし、前記各コントロール部品は、散熱管路に密着して設置し、前記散熱管路には、両端を設置し、その内の一端は、前記液体管路の入口に連接して通じ、もう一端は、流体スイッチに連接し、前記流体スイッチは、前記コントロール回路板に電気的に連接することを特徴とする迅速加熱式電気ヒーター。 A rapid heating electric heater comprising a heating unit and a control unit,
The heating unit includes a liquid pipe, and an inlet and an outlet are installed in the liquid pipe, and the inlet and outlet of the liquid pipe are divided into a plurality of heating sections. Each of which contains an electric heating rod, and the liquid pipe is provided with a first liquid temperature sensing component at a position near the inlet,
The control unit includes a control circuit board, and the control circuit board is electrically connected to a plurality of control components, and each control component is electrically connected to each of the heating rods, The electric control rods are respectively controlled, and each control part is installed in close contact with the heat dissipating pipe, and both ends are installed in the heat dissipating pipe, one end of which is connected to the inlet of the liquid pipe. The other end is connected to a fluid switch, and the fluid switch is electrically connected to the control circuit board.
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