JP5521133B2 - 暖房装置 - Google Patents
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Description
一方、暖房装置に具備せしめられる加熱装置として、電磁誘導作用により生じた熱で、水を加熱するように構成された電磁誘導加熱装置も提案されている(例えば、特開2001−263810号公報)。
この従来例は、水が流通するパイプの内側に電磁誘導により発熱する鉄板からなる昇温器を配設し、当該パイプの外側にコイルを巻いて通電することによって、パイプ内に設けた当該昇温器を電磁誘導加熱して、パイプ内を通過する水を加熱するように構成されたものであり、前述した燃料を用いた加熱装置に比し、温度設定などの制御面に秀れるのは勿論、コスト面や環境面においても秀れたものとされている。
しかるに、この従来例は、前述のように水が流通するパイプの内側に電磁誘導加熱し得る鉄板からなる昇温器を設けて、パイブの外側に電線を巻き回してワ−クコイル(ソレノイドコイル)を形成して、専らパイプ内を流れる水を加熱する構成であるため、例えぱ、パイプに伝わった熱が外気中に逃げてしまうだけでなく、電線で発生した熱もまた外気中に逃げてしまう為、熱損失が大きく熱効率が低いものであった。
従って、当該電磁誘導加熱の加熱装置を用いた暖房の熱効率も低いものであった。
本発明の他の目的および新規な特徴は以下の明細書及び図面の記載からも明らかになるであろう。
(請求項1) 筒状の発熱体と当該発熱体の内部を貫通する液体の流路と当該発熱体の周面に巻回した励磁コイルと当該コイルが露出しないように当該発熱体を被覆する被覆体とを有してなる液体加熱装置を貯液容体内に該貯液容体内の液体に浸漬するように配設してなり、当該コイルに交番電力を印加することによりその電磁誘導作用で当該発熱体を加熱して前記流路内の液体を加熱することができる電磁誘導液体加熱装置と、暖房用放熱器とを備えてなり、当該電磁誘導液体加熱装置と該暖房用放熱器とを接続して、当該電磁誘導液体加熱装置から循環供給された加熱液体により当該暖房用放熱器で自然対流又は放射により暖房を行うようにしてなることを特徴とする暖房装置。
(請求項2) 筒状の発熱体が、金属製の筒体の内部に加熱により発熱する発熱剤を内蔵させてなることを特徴とする、請求項1に記載の暖房装置。
(請求項3) 液体の流路が、筒状の発熱体の中心部を上下に貫通して設けられてなることを特徴とする、請求項1又は2に記載の暖房装置。
(請求項4) 液体が、不凍液により構成されてなることを特徴とする、請求項1〜3いずれか一項に記載の暖房装置。
(請求項5) 被覆体が、非磁性金属で形成されてなることを特徴とする、請求項1〜4いずれか一項に記載の暖房装置。
(請求項6) 筒状の発熱体と当該発熱体の内部を貫通する液体の流路と当該発熱体の周面に巻回した励磁コイルと当該コイルが露出しないように当該発熱体を被覆する被覆体とを有してなる液体加熱装置を貯液容体内に該貯液容体内の液体に浸漬するように配設してなり、当該コイルに交番電力を印加することによりその電磁誘導作用で当該発熱体を加熱して前記流路内の液体を加熱することができる電磁誘導液体加熱装置と暖房を必要とする部位又は設備とを接続して、当該電磁誘導液体加熱装置から循環供給された加熱液体により該暖房を必要とする部位又は設備の暖房を行うようにしてなることを特徴とする暖房装置。
すなわち、本発明によれば、請求項1に記載の発明において、暖房装置に具備せしめられる液体の加熱装置を上記のような電磁誘導液体加熱装置にて構成し、筒状の発熱体の内部を貫通して液体の流路を設け、当該発熱体の外部ではなく、内部で加熱するようにしたので、その液体の加熱上昇が高速で行われ、液体が短時間に高温になり、当該液体は、その細菌やウイルスを死滅させ易く、又、当該液流路を通過した液体は、その分子レベルが小さくなり、分子レベルの小さいナノレベルのものとなり易い。
本発明の加熱装置は、液体の入った貯液容体に浸漬されており、無駄な熱の散逸は殆どなく、電磁誘導により筒状の発熱体が発生した熱のみならず励磁コイル自体から発生した熱も無駄にすることなく液体の加熱に利用できる。その為、極めて効率的に加熱でき、信頼性に秀れる実用的な電磁誘導液体加熱装置にすることができ、当該電磁誘導加熱装置と接続した暖房用放熱器を介して、当該電磁誘導液体加熱装置により循環供給された加熟液体により、効率的な暖房を行うことができる。
又、本発明の電磁誘導液体加熱装置における加熱装置では、その交番電力が印加される励磁コイルは被覆体で被覆されており、励磁コイルが貯液容体内の液体に曝されるのを防止できることになり、よって、励磁コイルが破損(腐食し断線する等)することを低減でき、信頼性を増すことができる。
請求項2に記載の発明においては、筒状の発熱体を、金属製の筒体の内部に加熱により発熱する発熱剤を内蔵させてなり、電磁誘導により、500℃以上、好ましくは600℃〜900℃といった高温域の所望の温度に発熱させることができる。特に、当該発熱剤として固化した塊状のものを使用すれば、当該発熱剤による液体の加熱効率を向上させることができる。
請求項3に記載の発明においては、液体の流路を、筒状の発熱体の中心部を上下に貫通して設けてなるので、当該発熱剤の発熱と当該発熱剤を内蔵している金属製の筒体の発熱が良好に行われ、より一層液体の加熱上昇が高速で行われ、液体が短時間に高温になり、当該液体は、その細菌やウイルスを死滅させ易く、又、当該液流路を通過した液体は、その分子レベルが小さくなり、分子レベルの小さいナノレベルのものとすることができ、より一層効率的な暖房を行うことができる。
請求項4に記載の発明においては、液体を不凍液で構成するようにしたので、寒冷地での暖房でも、凍結せず、暖房が良好に行われる。
請求項5に記載の発明においては、被覆体を非磁性金属で形成することにより、電磁誘導による発熱を効率的に行うことができると共に、電線の断線や腐食などを低減できて一層信頼性に秀れた電磁誘導液体加熱装置延いては暖房装置となし得る
又、請求項6に記載の発明においては、暖房用放熱器を介さずに、直接、電磁誘導液体加熱装置と暖房を必要とする部位又は設備とを接続して、当該電磁誘導液体加熱装置により循環供給された加熱液体により該暖房を必要とする部位又は設備の暖房を行うので、設備費も安く済み、保守管理も容易な実用的な暖房装置となし得る。
当該液体Wは、当該当該貯液容体2は、筒体、例えば、円筒状に構成されている。当該貯液容体2は、液体Wの温度低下を防止する等の観点から断熱性を有していることが好ましい。
当該液体は、水でもよいが、寒冷地での暖房などを考慮すると、不凍液が好ましい。又、本発明の暖房装置には、不凍液の使用が適している。当該不凍液としては特に限定されず、例えば、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル等が挙げられ、又、当該エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル等を主成分として水で希釈したものに防錆剤等を添加したもの等が挙げられる。
当該筒状の発熱体100は、金属製の筒体1000の内部に、加熱により発熱する発熱剤1001を内蔵させてなる。
当該加熱装置1は、その内側から外方に向かって、液体のパイプ流路101、加熱により発熱する発熱剤層1001、金属製の筒体1000とを有してなる。
当該発熱剤1001は、電磁誘導により、500℃以上、好ましくは600℃〜900℃といった高温域の所望の温度に発熱させることができる電磁誘導型発熱剤が用いられ、例えば、金属やカ−ボン等の磁性材により構成することができ、具体的には、例えば、金属粒子と固形材(ガラス、セラミック、セメントなど)との混練物を固化したもの、若しくは、金属線の線材や金属廃材を裁断して上記と同様の固形材で固化したものが挙げられる。当該発熱剤1001は、固化した塊状で、図示のように、金属製の筒体1000の内部に多数充填される。
当該筒状の発熱体100を構成する金属製の筒体1000は、銅などの反磁性金属若しくはアルミニウムなどの常磁性金属も採用できるが、非磁性系の金属(合金)であることが、電磁誘導発熱性能を劣化させずに錆を防止し得る等の利点があり、好ましい。尚、ここに、非磁性とは、強磁性を含まず、反磁性若しくは常磁性を意味している。
当該金属製の筒体1000例えば非磁性系ステンレスにより構成された筒体1000の周面に、熱伝導を阻害せず、しかも、耐熱性に秀れた電気絶縁体102を巻回し、当該電気絶縁体102の上から励磁コイル(電線)103として例えばエナメル線を螺旋状に巻回してソレノイド体104を形成し、当該ソレノイド体104の両端部から前記励磁コイル103を引き出しする。
図2に示すように、当該コイル103が露出しないように当該発熱体100を被覆体105で被覆する。
当該被覆体105は、上記の金属製の筒体1000と同様に、非磁性系の金属(合金)により構成することが、電磁誘導発熱性能を劣化させずに錆を防止し得る等の利点があり、好ましい。
当該被覆体105は、例えば、筒体に構成され、非磁性系の金属(合金)例えば非磁性系ステンレスにより構成される。
本発明の電磁誘導液体加熱装置Eにおけるその加熱装置1は、図1及び図2に示すように、筒状の発熱体100と当該発熱体100の内部を貫通する液体の流路101と当該発熱体100の周面に巻回した励磁コイル103と当該コイル103が露出しないように当該発熱体100を被覆する被覆体105とを有してなる。
励磁コイル103を有するソレノイド体104は、被覆体105により被覆密閉されて、当該液体加熱装置1を、貯液容体2内に、当該貯液容体2内の液体Wに浸漬するように配設することから保護されている
当該加熱装置1を、液体Wの入った貯液容体2に浸漬することにより、無駄な熱の散逸が防止され、電磁誘導により発生した熱が無駄なく液体Wの加熱に利用できる。
当該貯液容体2の受液口200から供された液体Wは、図示のように、貯液容体2の下部に供され、当該流路101中を流れると共に、当該貯液容体2に貯留する。
当該筒状の発熱体100は、金属製の筒体1000の内部に、加熱により発熱する発熱剤1001を内蔵させてなり、電磁誘導により、500℃以上、好ましくは600℃〜900℃といった高温域の所望の温度に発熱させることができる。当該発熱剤1001として粉粒条の電磁誘導発熱物質(材料)を固化した塊状のものを使用すれば、当該発熱剤1001による液体Wの加熱効率を向上させることができる。
本発明の加熱装置1は、液体Wの入った貯液容体2に浸漬されており、無駄な熱の散逸が殆どなく、電磁誘導により筒状の発熱体100が発生した熱のみならず励磁コイル103自体から発生した熱も無駄にすることなく液体Wの加熱に利用できる。
又、本発明の電磁誘導液体加熱装置Eにおける加熱装置1では、その交番電力が印加される励磁コイル103は被覆体105で被覆されており、励磁コイル103が液体Wに曝されるのを防止できることになり、よって、例えば、励磁コイル103が破損(腐食し断線する等)することを低減でき、信頼性を増すことができる。
本発明の電磁誘導液体加熱装置Eによれば、上記のように、励磁コイル103の自己発熱および筒状の発熱体100の電磁誘導発熱による熱の殆んどが液体Wの加熱に使われ、極めて熱効率が高く、しかも、励磁コイル103の破損を可及的に防止でき極めて信頼性に秀れた加熟装置になる。
更に、例えぱ、当該筒状の発熱体100における筒体1000を非磁性系の金属(合金)により構成すると、電磁誘導発熱性能を劣化させずに錆を防止し得る等の利点がある。
図3に示すように、当該電磁誘導液体加熱装置Eにおける加熱装置1は、筒状の発熱体100と当該発熱体100の内部を貫通する液体の流路101と被覆体105とを有してなり、図示のように、当該筒状の発熱体100の筒体1000と当該発熱体100の内部を貫通する液体の流路101と被覆体105とは、共に円筒形に構成され同心円条に配設されている。当該加熱装置1は、円筒形に構成された貯液容体2に浸漬されている。
図3に示すように、当該電磁誘導液体加熱装置Eは、その内側から外方に向かって、パイプにより構成された液体の流路101、加熱により発熱する発熱剤層1001、金属製の筒体1000、励磁コイル103、被覆体105及び液体Wを有する貯液容体2を備えて構成されている。尚、図3では、電気絶縁体102の図示を省略している。
図4に示すように、当該電磁誘導液体加熱装置Eは、ポンプ装置3aを備え、後述のように、当該電磁誘導液体加熱装置Eから送出されて暖房に使用された加熱液体(熱媒)を、当該ポンプ装置3aにより循環供給することができる。
図4に示すように、当該加熱装置1は、当該貯液容体2の内面の底部に設けたステンレス製の4本の取付脚部202に取付られて、当該貯液容体2の底部に立設するように構成されている。当該貯液容体2は、その底部に脚部203を設けて自立できるようにしている。
図1に示すように、当該電磁誘導液体加熱装置Eと暖房用放熱器4とを配管5a、5bにより接続し、往路管5aにより電磁誘導加熱された液体Wを、暖房用放熱器4に送り込み、当該暖房用放熱器4で自然対流又は放射により暖房を行うようにしてなり、次いで、当該液体Wは、当該暖房用放熱器4から復路管5bに送出されて、再び、当該電磁誘導液体加熱装置Eに帰る。
当該電磁誘導液体加熱装置Eと暖房用放熱器4と往路管5aと復路管5bとの間の液体循環路には、上記のように、ポンプ装置3a、3bを配設して、当該電磁誘導液体加熱装置Eと暖房用放熱器4との間で、循環して加熱液体が供給されるようにし、当該循環供給された加熟液体により当該暖房用放熱器4で、暖房を必要とする部位又は設備6の暖房を行うようにすることができる。
当該暖房装置Hでは、基本的には、当該電磁誘導液体加熱装置Eと暖房用放熱器4と配管5a、5bを備えていれば足りるが、図1に示すように、制御装置7をポンプ装置3a及び液体Wの送液口201に接続し、当該制御装置7により液体Wの受液口200に送り込まれる液体の流量を制御したり、加熱液体の温度を制御したり、或いは前記加熱装置1において励磁コイル103に交番電カを印加する際の電流の制御等を行うようにするとよい。又、室内モニタや室内センサなどの監視装置8を設けて検知・監視などを行うようにするとよい。
又、図5に示すように、当該液量の制御に膨張タンク9を設けたり、液体W中のエアー抜きに空気抜きバルブ10を設けたり、図示していないが、アキュムレ−タやリザ−ブタンクなどを設けるようにしてもよい。
暖房用の他、保温にも使用でき、本発明の暖房装置Hは、当該保温の場合も包含する。 熱源機としての本発明の上記の電磁誘導液体加熱装置Eから供給される液体(熱媒)によって、暖房用放熱器4は温められる。水の場合蒸気の供給によっても温められる。
暖房用放熱器4は、熱を外部に放出する装置で、例えば、加熱液体をパイプなどの内部に通して、フィン表面からの放射によって暖房するラジエタ−や熱交換用のフィン付きコイルを内蔵し、空気の対流を発生させ、室内空気を加熱、循環させるコンベクタ−と称されるものを包含する。温水等の加熱液体が一方の端部から供給され、熱の放出に伴い温水等の加熱液体は冷却され他方の端部から排出される。
図6及び図7に基づいて、当該コンベクタ−(パネルコンベクタ−)の一例を説明する。
当該コンベクタ−4は、内蔵した放熱フィン(ひれ)付きのコイル400と、それを覆うケ−シング401とを有してなる。温水等の加熱液体が液入口402から内蔵した放熱フィン(ひれ)付きのコイル400に供給され、熱の放出に伴い冷却された温水等の加熱液体は液出口403から排出される。
床の暖房のフロアヒ−ティング(床暖房)は、例えば、建設中において、室内の床下全面に配管を設置し、その後コンクリ−トの層で覆うことにより行うことができる。当該床暖房では、通常、温水が各室の全床面の下を循環する。パイプ・配管・配線は床下に埋め込まれ、室内は穏やかに加熱される。
当該暖房には、暖房用放熱器を床下に設置して、床上室と床下を暖房するようにした床下型暖房装置があり、寒冷地の暖房手段として、暖房用放熱器を床下に設置して、当該放熱器で発生する暖気を循環させて床上室と床下を暖房するようにしたものがある。
床下600に暖房用放熱器4を設置し、前記と同様にして、当該床下暖房用放熱器4と前記電磁誘導液体加熱装置Eとを配管5a、5bにより接続し、往路管5aにより当該電磁誘導液体加熱装置Eにより電磁誘導加熱された液体Wを、当該暖房用放熱器4に送り込み、当該暖房用放熱器4で自然対流又は放射により暖房を行うようにし、次いで、当該液体Wを、当該暖房用放熱器4から復路管5bに送出して、再び、当該電磁誘導液体加熱装置Eに帰るようにする。
当該床下600と室内601とを仕切る床602に、暖気を当該室内601に流し込むことができる開口部603と暖気を当該床下600に帰還させる開口部604とを設け、当該床下暖房用放熱器4からの放射・対流を当該開口部603から上昇させて室内を暖め、一方、温度降下した暖気を当該開口部604から戻すようにする。
当該当該暖房装置では、トイレ605に暖房用放熱器4を設置し、前記と同様にして、当該床下暖房用放熱器4と前記電磁誘導液体加熱装置Eとを配管5a、5bにより接続し、往路管5aにより電磁誘導加熱された液体Wを、当該暖房用放熱器4に送り込み、当該暖房用放熱器4で自然対流又は放射により暖房を行うようにし、次いで、当該液体Wを、当該暖房用放熱器4から復路管5bに送出して、再び、当該電磁誘導液体加熱装置Eに帰るようにする。
図10は、当該実施例を示し、床602にパネルパイプ5Cを配設し、前記電磁誘導液体加熱装置Eから往路管5aにより加熱された液体Wを当該パネルパイプ5Cに送り込み、当該パネルパイプ5Cにおける暖気の自然対流又は放射により暖房を行うようにし、次いで、当該液体Wを、当該パネルパイプ5Cから復路管5bに送出して、再び、当該電磁誘導液体加熱装置Eに帰るようにする。
2…貯液容体
4…暖房用放熱器
6…暖房を必要とする部位又は設備
100…筒状の発熱体
101…液体の流路
102…電気絶縁体
103…励磁コイル
105…被覆体
1000…金属製の筒体
1001…加熱により発熱する発熱剤
E…電磁誘導液体加熱装置
H…暖房装置
W…液体
Claims (6)
- 筒状の発熱体と当該発熱体の内部を貫通する液体の流路と当該発熱体の周面に巻回した励磁コイルと当該コイルが露出しないように当該発熱体を被覆する被覆体とを有してなる液体加熱装置を貯液容体内に該貯液容体内の液体に浸漬するように配設してなり、当該コイルに交番電力を印加することによりその電磁誘導作用で当該発熱体を加熱して前記流路内の液体を加熱することができる電磁誘導液体加熱装置と、暖房用放熱器とを備えてなり、当該電磁誘導液体加熱装置と該暖房用放熱器とを接続して、当該電磁誘導液体加熱装置から循環供給された加熱液体により当該暖房用放熱器で自然対流又は放射により暖房を行うようにしてなることを特徴とする暖房装置。
- 筒状の発熱体が、金属製の筒体の内部に加熱により発熱する発熱剤を内蔵させてなることを特徴とする、請求項1に記載の暖房装置。
- 液体の流路が、筒状の発熱体の中心部を上下に貫通して設けられてなることを特徴とする、請求項1又は2に記載の暖房装置。
- 液体が、不凍液により構成されてなることを特徴とする、請求項1〜3いずれか一項に記載の暖房装置。
- 被覆体が、非磁性金属で形成されてなることを特徴とする、請求項1〜4いずれか一項に記載の暖房装置。
- 筒状の発熱体と当該発熱体の内部を貫通する液体の流路と当該発熱体の周面に巻回した励磁コイルと当該コイルが露出しないように当該発熱体を被覆する被覆体とを有してなる液体加熱装置を貯液容体内に該貯液容体内の液体に浸漬するように配設してなり、当該コイルに交番電力を印加することによりその電磁誘導作用で当該発熱体を加熱して前記流路内の液体を加熱することができる電磁誘導液体加熱装置と暖房を必要とする部位又は設備とを接続して、当該電磁誘導液体加熱装置から循環供給された加熱液体により該暖房を必要とする部位又は設備の暖房を行うようにしてなることを特徴とする暖房装置。
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