JP2013058441A - 誘導加熱式液体加熱器と誘導加熱式液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱体の表面積を大きくして加熱効率を高めた誘導加熱式液体加熱器とそれを利用した誘導加熱式液体加熱装置を提供する。
【解決手段】 螺旋状に巻かれた発熱コイルが長尺ホース内に挿入され、長尺ホースと発熱コイルの間に液体通路が形成され、発熱コイル入りの長尺ホースがリング状に一回又は二回以上巻かれ、リング状のホースの外側に誘導コイルが螺旋状に巻かれ、誘導コイルに高周波電流が流れると電磁誘導加熱によりホース内の発熱コイルが発熱し、前記液体通路内の液体が加熱されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は高周波誘導加熱を利用して液体を加熱（加温）する誘導加熱式液体加熱器とそれを利用した誘導加熱式液体加熱装置に関する。

液体の加熱には各種加熱器が使用されており、その一つとして高周波誘導加熱を利用するものが知られている（特許文献１、２）。

特許文献１記載の誘導加熱温水器は、誘導加熱を利用するものではあるが、水用の配管とガス用の配管を必要としたガス温水器の施工上の面倒を改善するものであり、誘導加熱による加熱効率の向上を目的とするものではない（段落番号：０００３、０００４）。

特許文献２の誘導加熱温水器は、誘導加熱を利用するものではあるが、従来は抑制の対象とされていたコイル外側の磁束を熱交換の対象として利用するものである（段落番号：００４０）。

特開平５−３０２７５５号公報 特開平８−９４１７６号公報

本発明の解決課題は、発熱体の表面積を大きくして加熱効率を高めた誘導加熱式液体加熱器とそれを利用した誘導加熱式液体加熱装置を提供することにある。

本発明の誘導加熱式液体加熱器は、誘導コイルに高周波電流を流すと発熱して液体を加熱できるようにした誘導加熱式液体加熱器において、螺旋状に巻かれた発熱コイルが長尺ホース内に挿入され、長尺ホースと発熱コイルの間に液体通路が形成され、発熱コイル入りの長尺ホースがリング状に巻かれ、リング状のホースの外側に加熱コイル（誘導コイル）が螺旋状に巻かれ、誘導コイルに高周波電流が流れると電磁誘導加熱によりホース内の発熱コイルが発熱し、前記液体通路内の液体が加熱されるようにしたものである。この場合巻き回数は一回又は二回以上とすることができる。また、発熱コイル入りのホースを同じ巻き径で巻く、又は異なる巻き径で同心円状に一連に巻くこともできる。

本発明の誘導加熱式液体加熱装置は、誘導コイルに高周波電流を流すと発熱して液体を加熱できるようにした誘導加熱式液体加熱器を用いた誘導加熱式液体加熱装置において、前記誘導加熱式液体加熱器と、誘導加熱式液体加熱器の誘導コイルに高周波電流を供給する高周波発振器を備えたものである。この場合、誘導コイルと高周波発振器の間に両者間のインピーダンス整合用のマッチングトランスを設けることができる。

本発明の誘導加熱式液体加熱器及び誘導加熱式液体加熱装置は次のような効果がある。
（１）螺旋状に巻かれた発熱コイルが長尺ホース内に挿入され、長尺ホースと発熱コイルの間に液体通路が形成され、発熱コイル入りの長尺ホースがリング状に巻かれているので、小型であっても液体通路を長く確保でき、加熱効率を高めることができる。
（２）ホースを数回巻けば液体通路長が長くなり発熱量が多くなる。
（３）誘導コイルが、リング状に巻かれたホースの外側に螺旋状に巻かれ、リングの巻き方向全長又は略全長に巻かれているため、リング状のホース内の発熱コイルが効率良く加熱される。また、数回巻いたリング状のホースの巻きが崩れることもない。

数回巻いたホースの始端側と終端側の交差部分を残して、誘導コイルを巻いた誘導加熱式液体加熱器の平面図。 数回巻いたホースの全周に誘導コイルを巻いた誘導加熱式液体加熱器の平面図。 （ａ）は本発明の誘導加熱式液体加熱器のホースの一部の断面図、（ｂ）は図1の誘導加熱式液体加熱器のＡ−Ａ断面図。

（誘導加熱式液体加熱器の実施形態）
本発明の誘導加熱式液体加熱器の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。図示した誘導加熱式液体加熱器は、螺旋状に巻かれた発熱コイル１が長尺ホース２内に挿入されて、長尺ホース２と発熱コイル１の間に液体通路３が形成され、発熱コイル入りの長尺ホース２がリング状に数回巻かれ、誘導コイル４がリング状のホース２の外側に螺旋状に巻かれ、誘導コイル４に高周波電流が流れると電磁誘導加熱によりホース２内の発熱コイル１が発熱して、前記液体通路３内の液体が加熱されるようにしてある。誘導コイル４は密巻きするのが望ましい。

前記長尺ホース２には、例えば、ゴム、樹脂等の絶縁材製で耐熱性のホースを使用することができる。その長さや直径等は用途に合わせて選択できるが、一例としては、外径φ１２ｍｍ、内径φ９ｍｍ、長さ２００ｍｍのものを使用することができる。

前記発熱コイル１には市販の螺旋状のニクロム線を使用することができるが、螺旋状に巻いた電熱線であれば他の材質のコイルも使用でき、独自に製作することもできる。線径、巻き径等は用途に合わせて設計することができる。材質はステンレス、金、銀、銅、アルミといった熱伝導率の高い他のものとすることもできる。一例としては、線径φ１ｍｍ、コイル径φ８ｍｍの線材を螺旋状に巻いたものを、前記ホース２内に挿入することができる。

前記発熱コイル１を挿入したホース２は、リング状に所望回数巻いてある。巻き数は一回でも、二回以上であれば何回でもよい。リング径はホースの直径や材質、硬さ等により選択することができるが、図１の場合は、リングの直径φ２５０ｍｍ、巻き数５回（５ターン：５Ｔ）としてある。ちなみこの場合の全長は、３．１４（π）×２５０（φ）×５Ｔ=３９２５≒４ｍである。図１、図２では５回巻いた発熱コイル入りホース２を巻き径を全て同じにしてあるが、巻き径を変えて渦巻き状にして一連に巻くこともできる。図１では発熱コイル入りホース２の巻き方向のうち始端側２ａと終端側２ｂの交差部分を残して誘導コイル４を巻いてあるが、図２のように発熱コイル入りホース２の巻き方向全長に巻くこともできる。

前記誘導コイル４には、高周波誘導加熱に適した材質製のものを使用でき、一例としてリッツ線を使用することができる。その線径、巻き数等は用途に合わせて選択することができる。一例として、リッツ線をリング径φ２５０ｍｍのホース２の巻き径方向に数十回（例えば、２０〜３０回）巻くのが適する。

本発明の誘導加熱式液体加熱器では、誘導コイル４に高周波電流を流すことにより、発熱コイル１に磁界が生じ、発熱コイル１に渦電流が流れて発熱する。

（誘導加熱式液体加熱装置の実施形態）
本発明の誘導加熱式液体加熱装置は、図１、図２に示すように、前記実施形態の誘導加熱式液体加熱器を使用し、その誘導コイル４に高周波発振器ＲＦを接続して、ホース２内の液体通路３に液体を流し、高周波発振器ＲＦから誘導コイル４に高周波電流を流すと、発熱コイル２に磁界が生じ、それに渦電流が流れて発熱し、その熱で液体通路３内を流れる液体が加熱されて温水になるようにしてある。液体通路３内の液体は一時的に流れを中断して間欠的に流れるようにすることもできる。高周波発振器ＲＦには各種のものを使用可能であるが、例えば、富士電機株式会社製のＨＦＲ５．０ＣＫ（５ｋＷ、３０ｋＨｚ）を用いることができる。本発明では、必要であれば、誘導コイル４と高周波発振器ＲＦの間にマッチングトランスＭＴを挿入して、誘導コイル４と高周波発振器ＲＦのインピーダンスをマッチングさせるのが望ましい。

本発明の誘導加熱式液体加熱器は、湯沸かし器の熱交換機、温泉の加温、農業用ハウス用の温水といった、あらゆる用途の温水器として使用することができる。

１ 発熱コイル
２ ホース
２ａ （発熱コイル入りホースの巻き方向）始端側
２ｂ （発熱コイル入りホースの巻き方向）終端側
３ 液体通路
４ 加熱（誘導）コイル
ＭＴ マッチングトランス
ＲＦ 高周波発振器

Claims (4)

1. 誘導コイルに高周波電流を流すと発熱して液体を加熱できるようにした誘導加熱式液体加熱器において、
   螺旋状に巻かれた発熱コイルが長尺ホース内に挿入され、長尺ホースと発熱コイルの間に液体通路が形成され、発熱コイル入りの長尺ホースがリング状に巻かれ、リング状ホースの外側に誘導コイルが螺旋状に巻かれ、誘導コイルに高周波電流が流れると電磁誘導加熱によりホース内の発熱コイルが発熱し、前記液体通路内の液体が加熱されることを特徴とする誘導加熱式液体加熱器。
2. 請求項１記載の誘導加熱式液体加熱器において、発熱コイル入りのホースが一回又は二回以上巻かれたことを特徴とする誘導加熱式液体加熱器。
3. 請求項２記載の誘導加熱式液体加熱器において、発熱コイル入りのホースが同じ巻き径で巻かれ、又は異なる巻き径で同心円状に一連に巻かれたことを特徴とする誘導加熱式液体加熱器。
4. 誘導コイルに高周波電流を流すと発熱して液体を加熱できるようにした誘導加熱式液体加熱器を用いた誘導加熱式液体加熱装置において、
   前記誘導加熱式液体加熱器が請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の誘導加熱式液体加熱器であり、
   前記誘導加熱式液体加熱器の誘導コイルに高周波電流を供給する高周波発振器を備えたことを特徴とする誘導加熱式液体加熱装置。

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