JP5912554B2 - ヒートパイプ及び液体加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、水、油等の液体を加熱するためのヒートパイプ及び液体容器に蓄えた水、油等の液体を加熱するフライヤー等の液体加熱装置に関する。

従来、水、油等の液体を加熱するためのヒートパイプは、液体容器内に設けられ、内部に加熱流体を流通させて液体容器内の液体を加熱する。ヒートパイプは、パイプ本体と、パイプ本体の内面に設けられ、パイプ本体内を流れる加熱流体の熱をパイプ本体に伝達する複数のフィンとからなる。また、液体容器に蓄えた水、油等の液体を加熱する液体加熱装置は、液体容器内にヒートパイプが設けられ、容器本体の一側にヒートパイプと連通する燃焼室が設けられている。燃焼室内のバーナーの加熱によって形成された燃焼ガスは、ヒートパイプを通過して、外部に放出される。ヒートパイプは、内部を流れる燃焼ガスによってパイプ本体が加熱され、さらに複数のフィンも加熱されることから、複数のフィンの熱がパイプ本体に伝達されてさらに加熱され、液体容器内の液体を加熱する（例えば、特許文献１）。

特許第４２３６１４０号公報

従来のヒートパイプは、パイプ本体の断面全体に燃焼ガスが流れ、燃焼ガスが接触するパイプ本体の内面とフィンの熱伝達により加熱される。しかし、断面略中心を流れる燃焼ガスは、どこにも接触しないので、この熱が利用されることなく外に排出される。従って、従来のヒートパイプは、熱効率が悪く、不経済であるという問題点があった。また、常温の液体の中にあるヒートパイプに高温の燃焼ガスが流れるので、膨張と収縮を繰り返した時の熱応力が五角形角部に集中して、亀裂が入りやすいという問題点があった。また、従来のヒートパイプは、管体にフィンを一つずつ固着していくため作業性が悪く、全体としてコスト高を招く問題がある。
さらに、近年では、ヒートパイプを取り付けた厨房機器（フライヤー、麺茹で装置）等から発生する熱により、厨房内の温度が上昇し、使用者の作業効率の悪化につながるケースが問題視されており、このため、食品産業では熱効率の良いヒートパイプの開発が求められていた。

本願発明は、上記問題点に鑑み案出したものであって、熱効率が良く、経済的であり、構造が堅牢なヒートパイプと、そのヒートパイプを備えた液体加熱装置を提供することを目的とする。

本願請求項１記載のヒートパイプは、上記目的を達成するため、液体容器内に設けられ、内部に加熱流体を流通させて液体容器内の液体を加熱するヒートパイプであって、パイプ本体と、パイプ本体内に設けられた案内軸筒と、パイプ本体の内面と案内軸筒の外面の間に設けられ、案内軸筒をパイプ本体内で固定すると共に加熱流体の熱をパイプ本体に伝達する複数のフィンとからなり、前記パイプ本体と前記案内軸筒は、円筒状に形成されており、案内軸筒は、加熱流体の流入側開口部に蓋が設けられ、前記蓋には、複数の開口が形成されていることを特徴とする。

本願請求項２記載のヒートパイプは、上記目的を達成するため、前記蓋は、加熱流体の流入側に頂部が突出する略円錐形状に形成され、加熱流体をパイプ本体の内面側に送るように構成されていることを特徴とする。

本願請求項３記載のヒートパイプは、上記目的を達成するため、前記フィンは、当接板
と、当接板の両側に設けられた側面板とで形成され、当接板がパイプ本体の内面に固定さ
れ、側面板の下端が案内軸筒の外面に固定されていることを特徴とする。

本願請求項４記載のヒートパイプは、上記目的を達成するため、前記フィンは、平板状の金属板の折曲によって連続して形成され、側面板の下端同士が連接されていることを特徴とする。

本願請求項５記載の液体加熱装置は、上記目的を達成するため、前記ヒートパイプを備えた液体加熱装置であって、液体容器内に前記ヒートパイプが設けられ、ヒートパイプの両端が液体容器の外部に突出し、ヒートパイプの流入側端部が加熱流体を発生させる加熱手段に接続され、ヒートパイプの排出側端部が外部に開放されていることを特徴とする。

本願請求項６記載の液体加熱装置は、上記目的を達成するため、前記加熱手段はバーナーが設けられた燃焼手段であり、加熱流体は燃焼手段によって発生した燃焼ガスであることを特徴とする。

本願発明に係るヒートパイプは、液体容器内に設けられ、内部に加熱流体を流通させて液体容器内の液体を加熱するヒートパイプであって、パイプ本体と、パイプ本体内に設けられた案内軸筒と、パイプ本体の内面と案内軸筒の外面の間に設けられ、案内軸筒をパイプ本体内で固定すると共に加熱流体の熱をパイプ本体に伝達する複数のフィンとからなる。

本願発明に係るヒートパイプは、パイプ本体内に加熱流体を流通させると、パイプ本体内の中心に案内軸筒が設けられているので、加熱流体がパイプ本体と案内軸筒の間及び案内軸筒内を流れる。本願発明に係るヒートパイプは、加熱流体によって、パイプ本体内面と、パイプ本体と案内軸筒の間に設けられているフィンと、案内軸筒内面及び外面が加熱される。案内軸筒の熱がフィンに伝達され、フィンの熱がパイプ本体内面に伝達されて、パイプ本体全体が加熱し、液体容器内の液体の温度を上昇させる。このように、本願発明に係るヒートパイプは、加熱流体の熱を効率よく利用することができ、経済的であるという効果がある。また、本願発明に係るヒートパイプは、案内軸筒と複数のフィンとでパイプ本体を内面から固定しているので、構造が堅牢であり、熱応力がパイプ本体に作用するが、壊れ難いという効果がある。さらに、本願発明に係るヒートパイプは、案内軸筒が筒状に形成されているので、軽量であり、持ち運び、取付作業が容易であるという効果がある。

本願発明に係るヒートパイプは、前記パイプ本体と前記案内軸筒は、円筒状に形成されており、案内軸筒は、加熱流体の流入側開口部に蓋が設けられている。本願発明に係るヒートパイプは、パイプ本体内に加熱流体を流通させると、パイプ本体内の中心に案内軸筒が設けられ、案内軸筒の開口部に蓋が設けられているので、加熱流体が案内軸筒内を流れることなく、パイプ本体と案内軸筒の間を流れる。本願発明に係るヒートパイプは、加熱流体によって、パイプ本体内面と、パイプ本体と案内軸筒の間に設けられているフィンと、案内軸筒外面が加熱され、案内軸筒の熱がフィンに伝達され、フィンの熱がパイプ本体内面に伝達されて、パイプ本体全体が加熱し、液体容器内の液体の温度を上昇させる。このように、本願発明に係るヒートパイプは、加熱流体をパイプ本体の内面側に集め、加熱流体の熱を効率よく利用することができ、経済的であるという効果がある。

本願発明に係るヒートパイプは、前記蓋が、加熱流体の流入側に頂部が突出する略円錐形状に形成され、加熱流体をパイプ本体の内面側に送るように構成されている。本願発明に係るヒートパイプは、流入する加熱流体の受ける抵抗が少なくなって、加熱流体がスムーズに流れるととともに、加熱流体をパイプ本体の内面側に効率よく送り、熱効率をより一層高めることができるという効果がある。

本願発明に係るヒートパイプは、前記蓋に複数の開口が形成されている。本願発明に係るヒートパイプは、蓋に形成された複数の開口によって、空気の供給率が向上し、不完全燃焼による有害な一酸化炭素の発生を抑えることができるという効果がある。

本願発明に係るヒートパイプは、前記フィンが、当接板と、当接板の両側に設けられた側面板とで形成され、当接板がパイプ本体の内面に固定され、側面板の下端が案内軸筒の外面に固定されている。即ち、本願発明に係るヒートパイプは、前記フィンが、当接板と側面板とで略コ字状に形成されているので、上記効果に加え、強度が一層向上しているという効果がある。

本願発明に係るヒートパイプは、前記フィンが、平板状の金属板の折曲によって連続的して形成され、側面板の下端同士が連接されているので、製造が容易で、案内軸筒への取り付け、パイプ本体内への固定が容易であるという効果がある。

本願発明に係る液体加熱装置は、液体容器内に上記効果を備えたヒートパイプが設けられ、ヒートパイプの両端が液体容器の外部に突出し、ヒートパイプの流入側端部が加熱流体を発生させる加熱手段に接続され、ヒートパイプの排出側端部が外部に開放されているので、効率よく、経済的に液体容器内の液体を加熱することができるという効果がある。

本願発明に係る液体加熱装置は、加熱手段はバーナーが設けられた燃焼手段であり、加熱流体は燃焼手段によって発生した燃焼ガスであるので、案内軸筒によってパイプ本体内面側に効率よく分散することができ、パイプ本体内を流れる燃焼ガスの熱を効率よく利用することができるという効果がある。

本願発明に係るヒートパイプの説明図であって、（ａ）が全体側面図、（ｂ）が正面図である。 図１のヒートパイプの断面説明図であって、（ａ）が全体側面断面図、（ｂ）がＸ−Ｘ断面図である。 図１のヒートパイプの流入側端部側から視た拡大正面図である。 図１のヒートパイプのフィンを説明する説明図であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が部分拡大図である。 図１のヒートパイプの加熱流体の流れを説明する正面図である。 本願発明に係る液体加熱装置の側面方向からの要部の概略断面図である。 図６の液体加熱装置の正面方向からの断面説明図であって、Ｙ−Ｙ断面図である。 図６の液体加熱装置の平面図である。 本願発明に係るヒートパイプの他の説明図であって、（ａ）が全体側面図、（ｂ）が正面図である。 図９の正面拡大図である。 図９のヒートパイプの蓋の説明図であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。 フィンの他の説明図である。

図６に示すように、ヒートパイプ１は、液体容器２３内に設けられ、内部に加熱流体Ｓを流通させて液体容器２３内の液体を加熱するものである。図１，２に示すように、ヒートパイプ１は、パイプ本体２と、パイプ本体２内に設けられた案内軸筒３と、パイプ本体２の内面２ａと案内軸筒３の外面３ａの間に設けられ、案内軸筒３をパイプ本体２内で固定すると共に加熱流体Ｓの熱をパイプ本体２に伝達する複数のフィン１０とからなる。

ヒートパイプ１は、パイプ本体２内に加熱流体Ｓを流通させると、パイプ本体２内の中心に案内軸筒３が設けられているので、加熱流体Ｓがパイプ本体２と案内軸筒３の間及び案内軸筒３内を流れる。ヒートパイプ１は、加熱流体Ｓによって、パイプ本体２内面２ａと、パイプ本体２と案内軸筒３の間に設けられているフィン１０と、案内軸筒３内面３ｄ及び外面３ａが加熱される。案内軸筒３の熱がフィン１０に伝達され、フィン１０の熱がパイプ本体２内面２ａに伝達されて、パイプ本体２全体が加熱し、液体容器２３内の液体の温度を上昇させる。このように、ヒートパイプ１は、加熱流体Ｓの熱を効率よく利用することができ、経済的である。また、ヒートパイプ１は、案内軸筒３と複数のフィン１０とでパイプ本体２を内面２ａから固定しているので、構造が堅牢であり、熱応力がパイプ本体２に作用するが壊れ難い。さらに、ヒートパイプ１は、案内軸筒３が筒状に形成されているので、軽量であり、持ち運び、取付作業が容易である。

ヒートパイプ１は、前記パイプ本体２と前記案内軸筒３が円筒状に形成され、案内軸筒３の加熱流体Ｓの流入側開口部３ｂに蓋４が設けられている。ヒートパイプ１は、パイプ本体２内に加熱流体Ｓを流通させると、パイプ本体２内の中心に案内軸筒３が設けられ、案内軸筒３の開口部３ｂに蓋４が設けられているので、図５に示すように、加熱流体Ｓが案内軸筒３内を流れることなく、パイプ本体２と案内軸筒３の間を流れる。ヒートパイプ１は、加熱流体Ｓによって、パイプ本体２内面２ａと、パイプ本体２と案内軸筒３の間に設けられているフィン１０と、案内軸筒３外面３ａが加熱され、案内軸筒３の熱がフィン１０に伝達され、フィン１０の熱がパイプ本体２内面２ａに伝達されて、パイプ本体２全体が加熱し、液体容器２３内の液体の温度を上昇させる。このように、ヒートパイプ１は、加熱流体Ｓをパイプ本体２の内面２ａ側に集め、加熱流体Ｓの熱を効率よく利用することができ、経済的である。

ヒートパイプ１は、図９，１１に示すように、蓋４４が、加熱流体Ｓの流入側に頂部４５が突出する略円錐形状に形成され、加熱流体Ｓをパイプ本体２の内面２ａ側に送るように構成されている。ヒートパイプ１は、流入する加熱流体Ｓの受ける抵抗が少なくなって、加熱流体Ｓがスムーズに流れるととともに、加熱流体Ｓをパイプ本体２の内面２ａ側に効率よく送り、熱効率をより一層高めることができる。ヒートパイプ１は、前記蓋４４に複数の開口４６が形成されている。ヒートパイプ１は、蓋４４に形成された複数の開口４６によって、空気の供給率が向上し、不完全燃焼による有害な一酸化炭素の発生を抑えることができる。

ヒートパイプ１は、図４に示すように、前記フィン１０が、当接板１１と、当接板１１の両側に設けられた側面板１２とで形成されている。当接板１１はパイプ本体２の内面２ａに固定されている。側面板１２の下端１２ａは案内軸筒３の外面３ａに固定されている。即ち、ヒートパイプ１は、前記フィン１０が、当接板１１と側面板１２とで略コ字状に形成されているので、強度が一層向上している。

ヒートパイプ１は、前記フィン１０が、平板状の金属板の折曲によって連続的して形成され、側面板１２の下端１２ａ同士が連接されているので、製造が容易で、案内軸筒３へのフィン１０の取り付け、パイプ本体２内へのフィン１０の固定が容易である。

液体加熱装置２１は、液体容器２３内に上記ヒートパイプ１が設けられている。図６に示すように、ヒートパイプ１は、両端２ｂ、２ｃが液体容器２３の外部に突出している。ヒートパイプ１の流入側端部２ｂは加熱流体Ｓを発生させる加熱手段３０に接続され、ヒートパイプ１の排出側端部２ｃは外部に開放されている。液体加熱装置２１は、ヒートパイプ１により、効率よく、経済的に液体容器２３内の液体を加熱することができる。

液体加熱装置２１の加熱手段３０は、バーナー３１が設けられた燃焼手段であると、加熱流体Ｓは、燃焼手段３０によって発生した燃焼ガスであるので、案内軸筒３によってパイプ本体２内面２ａ側に効率よく分散することができ、パイプ本体２内を流れる燃焼ガスＳの熱を効率よく利用することができる。

さらにヒートパイプ１について詳細に説明する。図１、２に示すように、ヒートパイプ１は、円筒状のパイプ本体２と、パイプ本体２内に設けられた円筒状の案内軸筒３と、パイプ本体２の内面２ａと案内軸筒３の外面３ａの間に設けられ、案内軸筒３をパイプ本体２内で固定すると共に加熱流体Ｓの熱をパイプ本体２に伝達する複数のフィン１０とからなる。

パイプ本体２は、厚さ約１ｍｍのステンレス鋼で、外径が約８５ｍｍ、長さが約３１０ｍｍの円筒形状に形成されている。案内軸筒３は、厚さ約０．５ｍｍのステンレス鋼で、外径が約４０ｍｍ、長さが約２５０ｍｍの円筒形状に形成されている。パイプ本体２及び案内軸筒３は、平板状のステンレス鋼を円筒状に折り曲げ、両端を溶接により接続して、気密性、水密性が確保されている。また、案内軸筒３の一端開口部（流入側開口部）３ｂは、厚さ約０．５ｍｍのステンレス鋼の円蓋４で気密及び水密に塞がれている。

図４に示すように、フィン１０は、厚さ０．５ｍｍの平板状のステンレス鋼の折曲によって略コ字状に形成され、当接板１１と、当接板１１の両側に設けられた側面板１２とからなる。フィン１０は、他のフィン１０と、側面板１２の下端１２ａ同士が連結されている。従って、平板状のステンレス鋼を折曲することによって、複数のフィン１０が形成され、両端を溶接により接続して、環状のフィン１０の集合体１５を構成する。なお、この溶接は、両端１６，１７を突き合わせて行う場合と、図４（ｂ）に示すように、重ねて行う場合があり、どちらを選択しても構わない。また、図１２に示すように、平板状のステンレス鋼を折曲することによって、複数のフィン１０が形成された半体１５ａ，１５ｂを形成し、半体１５ａ，１５ｂ同士を対向させて両端１６ａ，１７ａを溶接により接続し、環状のフィン１０の集合体１５を構成しても良い。

環状のフィン１０の集合体１５は、当接板１１がパイプ本体２の内面２ａに溶接により固定され、側面板１２の下端１２ａが案内軸筒３の外面３ａに溶接により固定されている。従って、案内軸筒３は、環状のフィン１０の集合体１５により、パイプ本体２の内部で固定される。なお、案内軸筒３は、円蓋４によって塞がれた一端開口３ｂ側が他端開口３ｃ側より奥に押し込まれて、パイプ本体２に取り付けられ、この一端開口３ｂ側のパイプ本体２の開口が流入口２ｂとなり、他端開口３ｃ側のパイプ本体２の開口が排出口２ｃとなる。

上記フィン１０は、１枚の平板状シートの折曲により連続的に接続されているが、個々に製作してから溶接等により連続的に接続しても良い。また、フィン１０は、略コ字状に形成されているが、１枚の板（たとえば、側面板１２のみ）で形成し、上端をパイプ本体２の内面２ａに溶接により固定し、下端を案内軸筒３の外面３ａに溶接により固定しても良い。

図６乃至８に示すように、前記ヒートパイプ１は、フライヤー等の液体加熱装置２１に取り付けられる。液体加熱装置２１は、筐体２２内に液体容器２３と、燃焼室３０と、排気管３５が設けられている。液体容器２３は、水、油等の液体を貯留する構成である。ヒートパイプ１は、この液体容器２３内の下部２カ所に略平行に設けられ、流入口２ｂが液体容器２３の前壁２４に形成された前孔２５から外部に突出し、排出口２ｃが液体容器２３の後壁２６に形成された後孔２７から外部に突出する。即ち、ヒートパイプ１は、液体容器２３の前孔２５と後孔２７に水密に取り付けられている。

液体容器２３の前壁２４側には、バーナー３１を内部に備えた燃焼室３０が設けられている。ヒートパイプ１の流入口２ｂは、燃焼室３０内に連通しており、バーナー３１によって熱せられた燃焼ガス（加熱流体Ｓ）が流入口２ｂからヒートパイプ１内に流入する。液体容器２３の後壁２６側には、排気管３５が設けられている。ヒートパイプ１の排出口２ｃは、排気管３５内に連通しており、ヒートパイプ１内に流入した燃焼ガス（加熱流体Ｓ）が排出口２ｃから排気管３５に流れ、外部に放出される。

液体加熱装置２１は、上記構成を有し、バーナー３１を点火すると、燃焼室３０内に高温の燃焼ガスＳが発生し、燃焼ガスＳが流入口２ｂからヒートパイプ１内に流入し、ヒートパイプ１を加熱しながら、排出口２ｃから排気管３５に流れ、外部に放出される。ヒートパイプ１の加熱により、液体容器２３内の液体の温度が上昇する。

ヒートパイプ１内を流れる燃焼ガスＳは、図５の斜線で示すように、案内軸筒３によってパイプ本体２の内面２ａ側に分散される。燃焼ガスＳは、パイプ本体２の内面２ａ、フィン１０、案内軸筒３の外面３ａに接触しながら排出口２ｃ側に流れる。フィン１０の熱は、フィン１０の当接板１１とパイプ本体２の内面２ａが接続されているので、パイプ本体２の内面２ａに効率よく伝達される。案内軸筒３の外面３ａの熱は、フィン１０の側面板１２の下端１２ａが案内軸筒３の外面３ａに接続されているので、フィン１０を介してパイプ本体２の内面２ａに効率よく伝達される。このように、ヒートパイプ１は、パイプ本体２のみならず、フィン１０及び案内軸筒３からの熱が効率よく伝達されるので、無駄に排出される燃焼ガスＳが少なく、経済的である。

また、ヒートパイプ１は、中心に配した案内軸筒３の周囲をフィン１０によってパイプ本体２の内面２ａに接続したので、強度が向上しており、高熱の燃焼ガスによる円周方向の伸び、及び、液体容器２３内の液体冷却による円周方向の縮みを繰り返しても、パイプ本体２に亀裂が入る可能性が少なく、従来のヒートパイプに比べ、長期間使用することができる。

また、本実施例では蓋４の形状を円形の平板を用いたが、流入側の蓋の形状は円形平板に限定せず、例えば図１１に示すように、円錐形状としてもよい。円錐形状とする場合、蓋４４は、円錐の頂点４５を燃焼ガスの流入側とすることにより、燃焼ガスＳをヒートパイプ１の外周方向へ誘導しやすくなり、より熱が効率良く伝達される。

また、円蓋４４に開口４６を設けても良い。この場合、熱風は案内軸筒３内部を通過することになるが、例えば、図９に示すように円錐形状の蓋４４の外周部側に開口４６を設けることで、案内軸筒３の内側に熱風が当たり易い構造となり、蓋４４を設けない場合と比べて熱効率を向上させ、蓋４４を設けない場合と同様の酸素供給率を維持することができる。

本願発明は、油が収納され、油を高温にしてフライを揚げるフライヤーに利用可能である。

Ｓ 加熱流体（燃焼ガス）
１ ヒートパイプ
２ パイプ本体
２ａ 内面
２ｂ 流入側端部（流入口）
２ｃ 排出側端部（排出口）
３ 案内軸筒
３ａ 外面
３ｂ 一端開口部（流入側開口部）
３ｃ 他端開口部（排出側開口部）
３ｄ 内面
４ 円蓋
１０ フィン
１１ 当接板
１２ 側面板
１２ａ 下端
１５ 集合体
１６ 端部
１６ａ 端部
１７ 端部
１７ａ 端部
２１ 液体加熱装置
２２ 筐体
２３ 液体容器
２４ 前壁
２５ 前孔
２６ 後壁
２７ 後孔
３０ 加熱手段（燃焼手段、燃焼室）
３１ バーナー
３５ 排気管
４４ 蓋
４５ 頂部（頂点）
４６ 開口

Claims (6)

1. 液体容器内に設けられ、内部に加熱流体を流通させて液体容器内の液体を加熱するヒートパイプであって、
   パイプ本体と、
   パイプ本体内に設けられた案内軸筒と、
   パイプ本体の内面と案内軸筒の外面の間に設けられ、案内軸筒をパイプ本体内で固定すると共に加熱流体の熱をパイプ本体に伝達する複数のフィンとからなり、
   前記パイプ本体と前記案内軸筒は、円筒状に形成されており、案内軸筒は、加熱流体の流入側開口部に蓋が設けられ、
   前記蓋には、複数の開口が形成されていることを特徴とするヒートパイプ。
2. 前記蓋は、加熱流体の流入側に頂部が突出する略円錐形状に形成され、加熱流体をパイプ本体の内面側に送るように構成されていることを特徴とする請求項１記載のヒートパイプ。
3. 前記フィンは、当接板と、当接板の両側に設けられた側面板とで形成され、当接板がパイプ本体の内面に固定され、側面板の下端が案内軸筒の外面に固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のヒートパイプ。
4. 前記フィンは、平板状の金属板の折曲によって連続して形成され、側面板の下端同士が連接されていることを特徴とする請求項３記載のヒートパイプ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヒートパイプを備えた液体加熱装置であって、
   液体容器内に前記ヒートパイプが設けられ、
   ヒートパイプの両端が液体容器の外部に突出し、
   ヒートパイプの流入側端部が加熱流体を発生させる加熱手段に接続され、
   ヒートパイプの排出側端部が外部に開放されていることを特徴とする液体加熱装置。
6. 前記加熱手段はバーナーが設けられた燃焼手段であり、加熱流体は燃焼手段によって発生した燃焼ガスであることを特徴とする請求項５記載の液体加熱装置。

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