JP2017150718A

JP2017150718A - 暖房機

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Publication number: JP2017150718A
Application number: JP2016032678A
Authority: JP
Inventors: 岸岡　俊; Takashi Kishioka; 俊岸岡
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Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-08-31
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Also published as: JP6632422B2

Abstract

【課題】過熱水蒸気を利用する暖房機を従来よりも小型化して利便性を向上させる。【解決手段】暖房機１は、コイル１３が巻き回されたコイル支持管１１の内側に一定の空隙を隔てて耐熱管１２が配置されると共に、耐熱管１２の内側に発熱エレメント２１が収容されており、コイル１３に交流電流を流すことにより発熱エレメント２１を加熱し、耐熱管１２の一端から供給される水を過熱水蒸気に変化させて耐熱管１２の他端から吐出する過熱水蒸気モジュール２と、過熱水蒸気モジュール２を内側に収納可能であり、過熱水蒸気モジュール２との間に送風空間Ｒを形成する筒状のモジュールケース３と、送風空間Ｒに対して空気を送り込む送風器４２と、送風空間Ｒから送り出される空気と、過熱水蒸気モジュール２から吐出される過熱水蒸気とを混合して温風を吹き出すノズル４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、過熱水蒸気を利用した暖房機に関する。

従来、過熱水蒸気を利用することにより、室内を適度な湿度に保ちながら暖房できるようにした暖房機が知られている（例えば特許文献１）。従来の過熱水蒸気を利用した暖房機は、環状容器の貯水部に供給される水を、環状容器の内側に配置されたシーズヒータで加熱し、貯水部の上部の吐出孔から過熱水蒸気を吐出させ、貯水部の上部で過熱水蒸気と温風とを混合し、更に上部の送風ファンによって所定の吹き出し方向に過熱水蒸気を含む温風を吹き出すものである。

特開平２０１０−７８２４９号公報

しかしながら、従来の過熱水蒸気を利用した暖房機は、装置が大掛かりであるため、利便性に欠けるという問題がある。

そこで本発明は、従来よりも小型化して利便性を向上させた暖房機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、まず第１に、本発明は、暖房機(1)であって、外周面にコイル(13)が巻き回されたコイル支持管(11)の内側に一定の空隙を隔てて耐熱管(12)が配置されると共に、前記耐熱管(12)の内側に発熱エレメント(21)が収容されており、前記コイル(13)に交流電流を流すことにより前記発熱エレメント(21)を加熱し、前記耐熱管(12)の一端から供給される水を過熱水蒸気に変化させて前記耐熱管(12)の他端から吐出する過熱水蒸気モジュール(2)と、前記過熱水蒸気モジュール(2)を内側に収納可能であり、前記過熱水蒸気モジュール(2)との間に送風空間(R)を形成する筒状のモジュールケース(3)と、前記送風空間(R)に対して空気を送り込む送風器(42)と、前記送風空間(R)から送り出される空気と、前記過熱水蒸気モジュール(2)から吐出される過熱水蒸気とを混合して温風を吹き出すノズル(4)と、を備えることを特徴とする構成である。

このような構成を有する暖房機(1)は、耐熱管(12)の一端から供給した水の流路において過熱水蒸気を発生させることができるため、従来よりも小型化が可能である。

第２に、本発明は、上記第１の構成を有する暖房機(1)において、前記モジュールケース(3)は、前記過熱水蒸気モジュール(2)へ空気を供給する供給管(45)を有し、前記過熱水蒸気モジュール(2)は、前記供給管(45)から供給される空気を前記空隙に導入して加熱し、加熱された空気を前記送風空間(R)へ導出することを特徴とする構成である。

このような構成によれば、ノズル４から吐出する空気を予め加温しておくことができるので暖房効率が向上する。

第３に、本発明は、上記第１又は第２の構成を有する暖房機(1)において、前記発熱エレメント(21)は、前記耐熱管(12)の内部に生じる磁束密度変化によって渦電流を生じさせるリング部(22)と、前記リング部(22)の内側において所定間隔で互いに平行に設けられた複数のフィン(23)とを備えることを特徴とする構成である。

このような構成によれば、複数のフィン(23)の間を水又は水蒸気が通過するときに効率良く熱交換を行うことができるようになる。

本発明の暖房機によれば、従来よりも小型化が可能であり、利便性を向上させることができる。

暖房機の構成を示す分解斜視図である。過熱水蒸気モジュールの構成部材を示す分解斜視図である。発熱エレメントの詳細を示す図である。複数の発熱エレメントの配置例を示す図である。発熱エレメントの発熱原理を示す図である。過熱水蒸気モジュールの断面図である。耐熱ケースの内部に生じる水又は水蒸気の渦流の例を示す図である。暖房機の各構成部材が組み付けられた状態を示す断面図である。

以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態である過熱水蒸気を利用した暖房機１の構成を示す分解斜視図である。この暖房機１は、過熱水蒸気を発生する過熱水蒸気モジュール２と、過熱水蒸気モジュール２を内側に収納可能であり、過熱水蒸気モジュール２の外周面との間に送風空間を形成する筒状のモジュールケース３と、モジュールケース３の外側に取り付けられ、過熱水蒸気モジュール２とモジュールケース３との間の送風空間に対して空気を送り込む送風器４２と、モジュールケース３の一方の端部に装着され、過熱水蒸気を含む温風を吹き出すノズル４と、モジュールケース３の他方の端部に装着されるエンドキャップ５とを備えて構成される。

図２は、過熱水蒸気モジュール２の構成部材を示す分解斜視図である。過熱水蒸気モジュール２は、一端から水を取り込み、他端から過熱水蒸気を吐出する筒状の耐熱ケース１０と、その耐熱ケース１０の外周面に導線を巻き回して構成されるコイル１３と、耐熱ケース１０の内部に設けられる発熱モジュール２０と、耐熱ケース１０の一端に設けられ、耐熱ケース１０の内部に水を供給する供給部１５と、耐熱ケース１０の他端に設けられ、過熱水蒸気を吐出するノズル部１４とを備える。尚、コイル１３の両端は後述するコイル駆動部３１に接続され、コイル駆動部３１によってコイル１３に交流電流が流れる。

耐熱ケース１０は、例えば数十ｃｍ程度の長さを有し、外径数ｃｍ程度に形成された円筒状のケースである。この耐熱ケース１０は、コイル支持管１１と耐熱管１２との２つの部材を有し、耐熱管１２がコイル支持管１１の内側に配置された構成である。コイル支持管１１は、例えばマイカなどの電気絶縁性及び耐熱性に優れた材料によって形成され、その長手方向の両端部にフランジ部１１ａ，１１ｂが設けられた構成である。このコイル支持管１１の外周面にコイル１３が巻き回される。一方、耐熱管１２は、例えば耐熱性及び断熱性に優れたセラミックなどで形成され、コイル支持管１１の内径よりも小さい外径を有する。そして耐熱管１２は、コイル支持管１１の内壁との間に一定の空隙を形成する状態でコイル支持管１１の内側に挿入装着される。

またコイル支持管１１は、その両端近傍２箇所の外周面に空気を内側へ導入する導入口１６を有すると共に、その中央の外周面４箇所にコイル支持管１１の内側の空気を外側へ導出する導出口１７を有している。導入口１６は、コイル支持管１１の内壁と耐熱管１２の外壁との間の空隙に空気を導入するための筒状開口であり、導出口１７は、コイル支持管１１の内壁と耐熱管１２の外壁との間の空隙から空気を外側へ導出するための開口である。

供給部１５は、水を流入させる供給口１５ａと、フランジ部１５ｂとを有する。供給部１５は、フランジ部１５ｂをコイル支持管１１のフランジ部１１ｂと接合させて螺子などで固定されることにより、耐熱ケース１０の一端側に取り付けられる。この供給部１５は内部にメタルガスケット１８ｂ（図６参照）を有している。そしてメタルガスケット１８ｂがコイル支持管１１の内側に設けられる耐熱管１２の一端と接触して耐熱管１２の端部周縁部を封止する。

ノズル部１４は、過熱水蒸気を吐出する吐出口１４ａと、フランジ部１４ｂとを有する。このノズル部１４は、フランジ部１４ｂをコイル支持管１１のフランジ部１１ａと接合させて螺子などで固定されることにより、耐熱ケース１０の他端側に取り付けられる。このノズル部１４も内部にメタルガスケット１８ａ（図６参照）を有しており、そのメタルガスケット１８ａがコイル支持管１１の内側に設けられる耐熱管１２の他端と接触して耐熱管１２の端部周縁部を封止する。

コイル１３は、コイル支持管１１のフランジ部１１ａ，１１ｂの間の外周面に巻き回した状態で配置される。ただし、コイル１３は、コイル支持管１１において導入口１６及び導出口１７が形成された部分を避けたコイル支持管１１の外周面に巻き回される。コイル１３のコイル密度（長手方向単位長さ当たりの巻き数）は、耐熱ケース１０の長手方向中央部分よりも供給口１５ａ側が高くなっており、例えば供給口１５ａの近傍位置ではコイル１３が二重巻き状態で構成され、耐熱ケース１０の中央部分及び中央部分よりもノズル部１４側ではコイル１３が一重巻き状態で構成される。すなわち、耐熱管１２内側の水の通過経路において上流側のコイル密度が下流側のコイル密度よりも高くなっている。

発熱モジュール２０は、耐熱管１２の内部において耐熱管１２の長手方向に沿って互いに密着状態に設けられる複数の発熱エレメント２１を備えている。これら複数の発熱エレメント２１は、例えばステンレス製の針金などによって構成されるガイド部材１９によって互いに密着した状態に保持される。

図３は、発熱エレメント２１の詳細を示す図であり、図３（ａ）が発熱エレメント２１の表面側斜視図を、図３（ｂ）が発熱エレメント２１の裏面側斜視図を、図３（ｃ）が発熱エレメント２１の断面図を示している。尚、図３に示す矢印Ｆは、水又は水蒸気が通る方向を示している。発熱エレメント２１は、例えば耐熱管１２の内径よりも若干小さい外径を有する概略円盤状のステンレス製部材である。この発熱エレメント２１は、例えば直径１０〜２０ミリメートル、厚さ数ミリメートル（１〜３ミリメートル程度）に形成される。図３に示すように、発熱エレメント２１は、円環状のリング部２２と、そのリング部２２の内側において所定間隔で互いに平行に設けられる複数のフィン２３とを有し、複数のフィン２３の間に水や水蒸気を通過させるスリットを形成した構成である。

リング部２２には、表面から裏面に貫通する複数の孔２４が周方向にほぼ等間隔で設けられる。例えば図３では、９個の孔２４がリング部２２に設けられており、それら９個の孔２４はリング部２２の中心軸を基準に４０度ずつ回転した位置に設けられる。これら複数の孔２４は、上述したガイド部材１９を挿通するための孔である。またリング部２２の表面には、複数の突起２５が周方向にほぼ等間隔で設けられる。例えば図３（ａ）では、９個の突起２５が設けられており、それら９個の突起２５はそれぞれ互いに隣接する２つの孔２４の間の位置に設けられる。つまり、これら９個の突起２５もまた、リング部２２の中心軸を基準に４０度ずつ回転した位置に設けられる。更にリング部２２の裏面には、複数の凹部２６が周方向にほぼ等間隔で設けられる。例えば図３（ｂ）では、９個の凹部２６が設けられており、それら９個の凹部２６はそれぞれ互いに隣接する２つの孔２４の間の位置に設けられる。つまり、これら９個の凹部２６もまた、リング部２２の中心軸を基準に４０度ずつ回転した位置に設けられる。

複数のフィン２３のそれぞれは、リング部２２の軸方向の一方側から他方側に向かって隣り合う別のフィン２３との間隔を漸次縮小させるように構成される。すなわち、複数のフィン２３のそれぞれは、図３（ｃ）に示すように、概略三角形の断面形状を有し、その三角形の１つの頂点をリング部２２の軸方向の一方側（水又は水蒸気が流れる方向の上流側）に向けると共に、底辺をリング部２２の軸方向の他方側（水又は水蒸気が流れる方向の下流側）に向けた状態に配置される。水又は水蒸気が流れる方向に沿って複数のフィン２３のそれぞれが隣り合うフィン２３との間隔を漸次縮小させることにより、水又は水蒸気がリング部２２の内側を通過するときには、水又は水蒸気を圧縮した後に膨張させることができると共に、水や水蒸気をフィン２３に対して確実に衝突（接触）させることができる。

このような発熱エレメント２１は、リング部２２の表面に形成された突起２５を、その表面側において隣り合う別の発熱エレメント２１の裏面側に形成された凹部２６に嵌め込むことにより、複数の発熱エレメント２１のリング部２２を互いに密着させることができる。また本実施形態では、複数の発熱エレメント２１のそれぞれを、耐熱ケース１０の内部において耐熱ケース１０の長手方向に沿って隣り合う別の発熱エレメント２１に対して所定角度ずつ回転させた状態に配置して密着させる。

図４は、複数の発熱エレメント２１ａ〜２１ｉの配置例を示す図である。尚、図４に示す矢印Ｆは、水又は水蒸気が通る方向を示している。図４に示すように、複数の発熱エレメント２１ａ〜２１ｉを軸方向に沿って順に装着していくとき、各発熱エレメント２１を例えば４０度ずつ回転させた状態に取り付ける。このとき、各発熱エレメント２１の表面側に設けられた複数の突起２５は、その表面側に隣り合う別の発熱エレメント２１の裏面側に形成されている複数の凹部２６の位置と合致する。そのため、複数の発熱エレメント２１ａ〜２１ｉを順に４０度ずつ回転させた状態に取り付けても、リング部２２の表面に形成された突起２５を、その表面側において隣り合う別の発熱エレメント２１の裏面側に形成された凹部２６に嵌め込むことが可能であり、複数の発熱エレメント２１ａ〜２１ｉのリング部２２を互いに密着させることができる。

また複数の発熱エレメント２１ａ〜２１ｉのそれぞれに設けられた孔２４は、各発熱エレメント２１が４０度回転した状態となっても同じ位置に存在する。そのため、複数の発熱エレメント２１を密着させたとき、複数の発熱エレメント２１ａ〜２１ｉのそれぞれに設けられた孔２４の位置が全て一致するので、ガイド部材１９を複数の発熱エレメント２１に連通する孔２４に挿通させることができ、複数の発熱エレメント２１を密着させた状態に保持することが可能である。ガイド部材１９は、発熱モジュール２０の両端部分で折り曲げておくことにより、各発熱エレメント２１がガイド部材１９から離脱してしまうことを防止することができる。尚、ガイド部材１９は、発熱モジュール２０に対して２，３本程度取り付けられれば良く、必ずしも９個の孔２４の全てにガイド部材１９を取り付けなくても良い。

上記のように複数の発熱エレメント２１を１つずつ所定角度回転させた状態にして装着していくと、発熱モジュール２０においては、水又は水蒸気を通過させるためのスリットが順次回転した状態となる。例えば本実施形態では４０度ずつ回転させていくので、連続的に配置される９個の発熱エレメント２１により、スリットが１回転（３６０度）する。このようなスリットの回転により、耐熱管１２の内側を吐出口１４ａに向かって進行する水又は水蒸気に螺旋状の渦流を形成させることができる。そしてスリットの回転方向は、複数の発熱エレメント２１を所定角度ずつ回転させた状態に配置するときの回転方向によって調整可能である。本実施形態では、上記のようにして構成される発熱モジュール２０が耐熱ケース１０（耐熱管１２）の長手方向のほぼ全域に亘って配置される。

図５は、発熱エレメント２１の発熱原理を示す図である。高周波のコイル電流Ｉcoilがコイル１３に流れると、耐熱ケース１０の内側の磁束密度Ｂが、コイル電流Ｉcoilに応じて変化する。この磁束密度Ｂの変化は、発熱エレメント２１のリング部２２に対して直角方向に作用する。そして磁束密度Ｂの変化によって発熱エレメント２１のリング部２２に渦電流Ｉｅが誘導される。つまり、リング部２２は一種のコイルとして作用するのである。このようなリング部２２は、磁束密度Ｂが変化する方向に対して直角に設けられると共に、耐熱管１２の内壁に沿った円環状に設けられるため、磁束密度Ｂの変化に応じて渦電流Ｉｅを高効率で発生させることができる。すなわち、本実施形態では、コイル１３に高周波のコイル電流Ｉcoilを流すことにより、個々の発熱エレメント２１のリング部２２に比較的大きな渦電流Ｉｅを流すことができるのである。この渦電流Ｉｅは熱エネルギーに変換され、発熱エレメント２１を発熱させる。発熱エレメント２１の発熱量は渦電流Ｉｅによって定まり、本実施形態では、リング部２２に大きな渦電流Ｉｅが流すことができるので、発熱エレメント２１における発熱量を大きくすることができる。その結果、リング部２２だけでなく、複数のフィン２３のそれぞれが高温状態に昇温する。そして複数の発熱エレメント２１のそれぞれが耐熱ケース１０の内側で生じる磁束密度Ｂの変化に応じた発熱作用を示すことにより、水又は水蒸気が通過する耐熱管１２の内部空間が加熱される。

図６は、上記のように構成される各構成部材を組み付けた状態の過熱水蒸気モジュール２の断面図である。図６に示すようにコイル支持管１１の外周面に巻き回されたコイル１３の両端には、導電ケーブル３０が接続されており、その導電ケーブル３０の他端にはコイル１３に高周波の交流電流Ｉcoilを流すコイル駆動部３１が接続される。コイル駆動部３１は、商用電源や家庭用電源などの一般的な交流電源３２に接続され、インバータ回路などを用いて所定周波数の交流電流Ｉcoilを生成し、その交流電流Ｉcoilをコイル１３へ流す。

そして過熱水蒸気モジュール２は、耐熱ケース１０の中央部分よりも供給口１５ａ側のコイル密度を高くした部分を飽和水蒸気発生領域として利用し、その飽和水蒸気発生領域よりも下流側の部分を過熱水蒸気発生領域として利用する。つまり、本実施形態の過熱水蒸気モジュール２は、水を加熱して飽和水蒸気を生成する領域と、飽和水蒸気を更に加熱して過熱水蒸気を生成する領域とを１つのユニットで実現しているのである。このような過熱水蒸気モジュール２は、供給口１５ａから供給する水量を所定の上限値以下に抑えることにより、吐出口１４ａから水滴などが吐出されず、所定の温度まで昇温された過熱水蒸気を良好に吐出させることができるようになる。

コイル密度の高い飽和水蒸気発生領域では、発熱エレメント２１のスリットの回転方向が正逆２方向となるように複数の発熱エレメント２１が組み合わせられる。例えば供給口１５ａ側の端部に配置される９個の発熱エレメント２１は１個ずつ右周り方向に４０度ずつ回転させることによりスリットを右周り方向に一回転させ、次の９個の発熱エレメント２１は１個ずつ左周り方向に４０度ずつ回転させることによりスリットを左周り方向に回転させる。飽和水蒸気発生領域では、このような正逆２方向の回転を繰り返すように複数の発熱エレメント２１が配置される。

図７は、耐熱ケース１０の内部に生じる水又は水蒸気の渦流の例を示す図である。飽和水蒸気発生領域では、上述のように正逆２方向の回転を繰り返すように複数の発熱エレメント２１が配置されることにより、供給口１５ａから供給される水は、耐熱ケース１０の内側を吐出口１４ａに向かって進行するとき、右周りの渦流と左周りの渦流とを交互を生じるようになる。そして水や水蒸気が飽和水蒸気発生領域に設けられた複数の発熱エレメント２１を通過していくときには、右周りの渦流と左周り渦流との切り替え位置に相当する部分が抵抗となり、その部分で水や水蒸気が高温状態に発熱したフィン２３に衝突（接触）してフィン２３から直接熱交換を受ける。尚、図７では、右周りの渦流と左周りの渦流とが１回ずつ生じる場合を例示しているが、右周りの渦流と左周りの渦流とが複数回入れ替わるようにしても良い。

また飽和水蒸気発生領域では、コイル１３のコイル密度が高いため、複数の発熱エレメント２１は、水による冷却作用を受ける場合であっても少なくとも百度〜百数十度程度の温度まで昇温する。そのような飽和水蒸気発生領域を、水又は水蒸気が圧縮、膨張、衝突、回転（渦流回転）を繰り返しながら下流側に向かって進行していくため、供給口１５ａから流入する水を飽和水蒸気発生領域において確実に飽和水蒸気に変化（相転移）させることができる。そのため、飽和水蒸気発生領域よりも下流側の過熱水蒸気発生領域には飽和水蒸気だけを進行させることができ、水の状態で飽和水蒸気発生領域から過熱水蒸気発生領域へ進入することを防止できる。

一方、過熱水蒸気発生領域では、飽和水蒸気発生領域で発生する飽和水蒸気が更に加熱されて過熱水蒸気が生成される。この過熱水蒸気発生領域では、発熱エレメント２１のスリットの回転方向が一方向となるように複数の発熱エレメント２１が組み合わせられる。例えば過熱水蒸気発生領域に設けられる複数の発熱エレメント２１は１個ずつ右周り方向に４０度ずつ回転させることによりスリットを右周り方向に連続回転させる。過熱水蒸気発生領域では、このような一方向の回転を繰り返すように複数の発熱エレメント２１が配置される。これにより、飽和水蒸気発生領域から流入する飽和水蒸気は、耐熱ケースの内側を吐出口１４ａに向かって進行するとき、図６に示すように、常に一方向に回転する渦流を生じるようになる。つまり、過熱水蒸気発生領域では回転方向の切り替わりによる抵抗が存在しないため、過熱水蒸気又は飽和水蒸気が耐熱ケース１０の内側を一定の速度で進行する。ただし、過熱水蒸気又は飽和水蒸気が各発熱エレメント２１に設けられた複数のフィン２３の間のスリットを通過するとき、圧縮、膨張、衝突、回転（渦流回転）を繰り返しながら下流側に向かって進行して行く点は、飽和水蒸気発生領域と同様である。

また過熱水蒸気発生領域では、コイル１３のコイル密度が飽和水蒸気発生領域よりも低くなるため、飽和水蒸気発生領域から過熱水蒸気発生領域に移行した部分（コイル１３の巻き数が少なくなる部分）では、耐熱ケース１０の内側で生じる磁束密度Ｂの変化が飽和水蒸気発生領域よりも小さくなり、発熱エレメント２１のリング部２２に生じる渦電流Ｉｅも比較的小さくなる。したがって、飽和水蒸気発生領域から過熱水蒸気発生領域に移行した部分では、発熱エレメント２１の発熱量が抑えられる。一方、過熱水蒸気発生領域には水が進入しないため、発熱エレメント２１は、水による冷却作用を受けない。そのため、過熱水蒸気発生領域では発熱エレメント２１の発熱量が抑えられるものの、過熱水蒸気発生領域に設けられている発熱エレメント２１は、飽和水蒸気発生領域に設けられている発熱エレメント２１よりも昇温し、例えば四百度程度の高温状態となる。その結果、過熱水蒸気発生領域では、飽和水蒸気が更に加熱され、所定温度（例えば２５０度程度）の過熱水蒸気が生成される。そして最終的に所定の温度まで昇温した過熱水蒸気がノズル部１４の吐出口１４ａから吐出される。

このように本実施形態では、過熱水蒸気発生領域におけるコイル１３のコイル密度を低下させているため、水が飽和水蒸気となった直後の空焚き状態において耐熱ケース１０の内側が極度な高温状態になることを防止でき、耐熱管１２やコイル支持管１１の局所的な部分に過度な温度差が生じることを抑制することができる。したがって、温度差によるヒートショックが耐熱ケース１０の局所的部分に集中することを防止でき、ヒートショックによる耐熱ケース１０の破損を未然に防ぐことができるのである。その結果、過熱水蒸気モジュール２は、１つのモジュールで水から過熱水蒸気を発生させることができ、モジュール全体を小型化することが可能である。

図１に戻り、モジュールケース３は、その一端に、過熱水蒸気モジュール２のノズル部１４と係合して過熱水蒸気モジュール２を内側空間の中心で保持する係合部４３を有している。また係合部４３は、その周縁部に通風口４４を有している。一方、モジュールケース３の他端側は、過熱水蒸気モジュール２を内側へ挿入可能なように全面開放されている。過熱水蒸気モジュール２は、その全面開放されたモジュールケース３の他端側からモジュールケース３の内側に挿入され、ノズル部１４が係合部４３と係合した状態となる。そしてモジュールケース３の内側に過熱水蒸気モジュール２が収納された状態でモジュールケース３の他端にエンドキャップ５が装着される。エンドキャップ５は、過熱水蒸気モジュール２の供給部１５と係合し、過熱水蒸気モジュール２をモジュールケース３の中心に保持するように構成される。またエンドキャップ５の中心位置には供給口１５ａを外部に露出させるための開口５ａが形成されている。したがって、モジュールケース３の他端にエンドキャップ５が装着されると、過熱水蒸気モジュール２の供給口１５ａがエンドキャップ５の開口５ａから外側に露出する。このようにモジュールケース３の内側に過熱水蒸気モジュール２が収納され、モジュールケース３の他端にエンドキャップ５が取り付けられると、過熱水蒸気モジュール２は、モジュールケース３の内側においてモジュールケース３の内壁と接触しない状態で固定される。その結果、モジュールケース３の内壁と、過熱水蒸気モジュール２の外周面との間に送風空間が形成される。

またモジュールケース３の外面には、小型ブロアーなどで構成される送風器４２が取り付けられる。送風器４２は、過熱水蒸気モジュール２とモジュールケース３との間の送風空間に対して空気を送り込むためのものであり、例えばモジュールケース３の長手方向においてエンドキャップ５の近傍側に取り付けられる。

さらにモジュールケース３の外周面には、過熱水蒸気モジュール２に形成された導入口１６に接続される供給管４５が設けられる。この供給管４５は、過熱水蒸気モジュール２のコイル支持管１１と耐熱管１２との間の空隙に対して常温空気を注入するためのものである。

ノズル４は、モジュールケース３の一端側に取り付けられる。このノズル４は、ラバールノズルとして構成される。すなわち、ノズル４は、その両端に大径部５１，５３を有し、中央部分に縮径した小径部５２を有している。このようなノズル４は、大径部５１がモジュールケース３の一端を覆うように装着される。

図８は、暖房機１の各構成部材が組み付けられた状態を示す断面図である。図８に示すように暖房機１は、モジュールケース３と過熱水蒸気モジュール２との間に送風空間Ｒを有している。また供給管４５には、エアポンプ５０が接続される。エアポンプ５０は、供給管４５を介して過熱水蒸気モジュール２の導入口１６からコイル支持管１１と耐熱管１２の間の空隙に対して常温空気を供給する。そしてエアポンプ５０によって供給される空気は、コイル支持管１１と耐熱管１２の間の空隙を通ってコイル支持管１１に形成された導出口１７からモジュールケース３と過熱水蒸気モジュール２との間の送風空間Ｒへ流出する。

過熱水蒸気モジュール２は、上述したように、コイル１３に交流電流が流れることにより、発熱エレメント２１を発熱させ、矢印Ｆ１で示すように供給口１５ａから供給される水が飽和水蒸気となり、更に飽和水蒸気が過熱水蒸気となるまで加熱し、矢印Ｆ２で示すように吐出口１４ａから過熱水蒸気を吐出する。このとき、耐熱管１２は発熱エレメント２１とほぼ同程度の温度まで昇温する。そのため、エアポンプ５０によってコイル支持管１１と耐熱管１２との間の空隙に供給される空気は、耐熱管１２によって例えば百度以上に加熱される。そして加熱された空気が、導出口１７からモジュールケース３と過熱水蒸気モジュール２との間の送風空間Ｒへ流出する。

一方、モジュールケース３と過熱水蒸気モジュール２との間の送風空間Ｒには、送風器４２による気流Ｘ１が形成されている。導出口１７から送風空間Ｒへ流出する加熱された空気は、その気流Ｘ１と混合される。その結果、送風空間Ｒに形成される気流Ｘ１の温度が暖房に適した温度まで加温される。そのようにして加温された空気は、矢印Ｘ２で示すように送風空間Ｒから通風口４４を通ってノズル４の内側に導かれる。この気流Ｘ２は、ノズル４の小径部５２において過熱水蒸気モジュール２の吐出口１４ａから吐出される過熱水蒸気と混合され、小径部５２から大径部５３へ流れるときに膨張して過熱水蒸気を含む温風Ｘ３となってノズル４から放出される。ノズル４から吹き出される温風Ｘ３には、過熱水蒸気が含まれるため、室内を適度な湿度に保ちながら暖房することができる。

以上のように本実施形態の暖房機１は、過熱水蒸気モジュール２と、モジュールケース３と、送風器４２と、ノズル４とを備えている。そして過熱水蒸気モジュール２は、外周面にコイル１３が巻き回されたコイル支持管１１の内側に一定の空隙を隔てて耐熱管１２が配置されると共に、耐熱管１２の内側に発熱エレメント２１が収容されており、コイル１３に交流電流を流すことにより発熱エレメント２１を加熱し、耐熱管１２の一端から供給される水を過熱水蒸気に変化させて耐熱管１２の他端から吐出する構成である。また筒状のモジュールケース３は、過熱水蒸気モジュール２を内側に収納可能であり、過熱水蒸気モジュール２との間に送風空間Ｒを形成する。そして送風器４２がその送風空間Ｒに対して空気を送り込み、ノズル４が送風空間Ｒから送り出される空気と、過熱水蒸気モジュール２から吐出される過熱水蒸気とを混合して温風を吹き出すように構成される。

上記のような暖房機１は、水や飽和水蒸気が流れる過程で水や飽和水蒸気を加熱して過熱水蒸気を発生させる構成であるため、貯水部などを設ける必要がなく、従来の過熱水蒸気を利用した暖房機と比較して小型化が可能である。したがって、上述した暖房機１は、狭小な場所にも設置可能であり、利便性に優れている。

また上述した暖房機１では、モジュールケース３が過熱水蒸気モジュール２へ空気を供給する供給管４５を有している。そして過熱水蒸気モジュール２は、供給管４５から供給される空気をコイル支持管１１と耐熱管１２との間の空隙に導入して加熱し、その加熱された空気を送風空間Ｒへ導出させる構成を有している。このような構成によれば、ノズル４から吹き出される空気を予め送風空間Ｒにおいて加温しておくことができるため、暖房効率を向上させることができるという利点がある。

以上、本発明に関する一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態において説明した内容のものに限られるものではなく、種々の変形例が適用可能である。

例えば上記実施形態では送風器４２をモジュールケース３に取り付けた場合を例示したが、これに限られるものではなく、送風器４２は例えばエンドキャップ５に取り付けられたものであっても構わない。

また上記実施形態では、モジュールケース３に供給管４５を設けてコイル支持管１１と耐熱管１２との間に空気を供給する場合を例示したが、これに限られるものもない。例えば、上述した供給管４５は、エンドキャップ５に設けたものであっても構わない。

１暖房機
２過熱水蒸気モジュール
３モジュールケース
４ノズル
５エンドキャップ
１１コイル支持管
１２耐熱管
１３コイル
２１発熱エレメント
４２送風器
４５供給管
Ｒ送風空間

Claims

外周面にコイルが巻き回されたコイル支持管の内側に一定の空隙を隔てて耐熱管が配置されると共に、前記耐熱管の内側に発熱エレメントが収容されており、前記コイルに交流電流を流すことにより前記発熱エレメントを加熱し、前記耐熱管の一端から供給される水を過熱水蒸気に変化させて前記耐熱管の他端から吐出する過熱水蒸気モジュールと、
前記過熱水蒸気モジュールを内側に収納可能であり、前記過熱水蒸気モジュールとの間に送風空間を形成する筒状のモジュールケースと、
前記送風空間に対して空気を送り込む送風器と、
前記送風空間から送り出される空気と、前記過熱水蒸気モジュールから吐出される過熱水蒸気とを混合して温風を吹き出すノズルと、
を備えることを特徴とする暖房機。
前記モジュールケースは、前記過熱水蒸気モジュールへ空気を供給する供給管を有し、
前記過熱水蒸気モジュールは、前記供給管から供給される空気を前記空隙に導入して加熱し、加熱された空気を前記送風空間へ導出することを特徴とする請求項１に記載の暖房機。
前記発熱エレメントは、前記耐熱管の内部に生じる磁束密度変化によって渦電流を生じさせるリング部と、前記リング部の内側において所定間隔で互いに平行に設けられた複数のフィンとを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の暖房機。