JPH10294171A - 液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、容器内で液体を自然循環させるこ
とで、容器内に滞留される液体を均一温度に加熱するこ
とのできる液体加熱装置を提供すること。 【解決手段】 コイル３が巻かれた容器２内の液体に浸
される積層発熱体４を、容器２の内周との間で加熱され
対流する液体を循環させるに足る循環空間８を形成し
た。そして、循環空間８を形成することで、容器２内の
液体を自然循環させて、均一温度に加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の液体を電
磁誘導により湯水に加熱する家庭用のポット等に適用で
き、且つ発生する蒸気を浴室でサウナ等に用いることの
できる液体加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から容器に滞留された（注がれた）
水等の液体を加熱する家庭用ポット等に適用でき、また
発生する蒸気を浴室のサウナとして用いる手段として、
コイルによる電磁誘導で加熱される積層発熱体を用いた
液体加熱装置が知られている。この液体加熱装置は、図
５に示すように、コイル５０が巻かれたコップ状の容器
５１を有し、この容器５１内にはコイル５０による電磁
誘導で加熱される積層発熱体５２を僅かな隙間を有して
装着している。コイル５０には交流電源５３に接続され
所望の高周波電流を印加するインバーター制御回路５４
が接続されている。そして、容器５１内に水等の液体を
注ぎ、液体で積層発熱体５２を浸した後に、交流電源５
３、インバーター制御回路によりコイル５０を高周波電
流で印加して励磁し、コイル５０による電磁誘導で積層
発熱体５２を加熱することで、積層発熱体５２に接触す
る水等の液体を加熱し、容器５１内の液体を所望の温度
まで上昇させるとともに、蒸気を発生させる。

【０００３】この液体加熱装置では、コイル５０による
電磁誘導で積層発熱体５２を加熱すると、この積層発熱
体５２が熱膨張して容器５１との隙間を狭めることにな
る。したがって、容器５１の水面５１ａに向かって対流
する温められた液体が、狭められた容器５１と積層発熱
体５２の隙間を通過して容器５１の底５１ｂ側に循環さ
れずらくなり、積層発熱体５２の下方に位置する容器５
１の底５１ｂ側の液体が温まり難く容器５１の液体を均
一温度に加熱することができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決する手
段として、図６に示すように、容器５１の水面５１ａ側
と底５１ｂ側とを連通する管路５５にポンプ５６を設け
て、このポンプ５６の作動により容器５１の水面５１ａ
近傍の温められた液体を強制的に底５１ｂ側に循環させ
て、液体全体を均一な温度にすることが考えられるが、
ポンプ５６を設ける分だけ液体加熱装置が大型化し、経
済的でない。

【０００５】本発明は、この問題を解決するためになさ
れたもので、容器内で液体を自然循環させることで、容
器に滞留された液体を均一温度に加熱することのできる
液体加熱装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の液体加熱装置は、請求項１では、非磁性体
からなり液体を滞留する容器と、前記容器に巻かれたコ
イルと、前記容器内の液体に浸されて前記コイルによる
電磁誘導で加熱される積層発熱体とを備え、前記積層発
熱体と前記容器の間には、積層発熱体による加熱で対流
する液体を、前記容器内で循環させる空間を形成したも
のである。これにより、積層発熱体で加熱された液体
は、容器に水面に向けて対流した後に、容器と積層発熱
体の間の空間を通して容器内で循環される。したがっ
て、積層発熱体を加熱するだけで液体が容器内を自然循
環して、液全体を均一温度に加熱できるので、従来のよ
うに液体を循環させるポンプ等の循環機器を必要としな
い。

【０００７】請求項２では、請求項１のものにおいて、
前記容器を、コップ状の下容器部と前記下容器部の開口
側を開閉自在とする上蓋とで構成し、前記積層発熱体
は、前記上蓋に設けられた非磁性体のパイプに装着され
て、前記上蓋で前記下容器部の開口端を閉めることで、
この下容器部との間で前記循環空間を形成するようにし
たものである。これにより、上蓋で下容器部を閉めるこ
とで、パイプ内に装着された積層発熱体が下容器内に滞
留する液体に吊り下げ状態で浸されて、積層発熱体と下
容器部との間で循環空間を形成することができる。

【０００８】請求項３では、請求項２のものにおいて、
前記上蓋には、前記下容器部の外側に係合する突部を有
しているものである。これにより、上蓋で下容器部を閉
めることで、突部が下容器部の外側で係合するので、積
層発熱体と下容器部の両側に均等な循環空間を形成でき
る。

【０００９】請求項４では、請求項２又は請求項３のも
のにおいて、前記上蓋には、前記下容器部内と外部とを
連通する複数の孔を形成したものである。これにより、
積層発熱体による液体の加熱で蒸気を外部に取り出すこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る液体加熱装置について、図１乃至図３を参照して説明
する。図１は本発明の液体加熱装置の概念図、図２
（ａ）は本発明の液体加熱装置に用いられる積層発熱体
の構成を示す上面図、図２（ｂ）は本発明の液体加熱装
置に用いられる積層発熱体の構成を示す斜視図、図３は
本発明の液体加熱装置の具体例を示す断面図、図４は本
発明の液体加熱装置の他の具体例を示す断面図である。

【００１１】図１において、液体加熱装置１は、容器２
と、コイル３と、積層発熱体４と、インバーター制御回
路５とを主要部として構成されている。容器２は、ＦＲ
Ｐ、フッ素樹脂やセラミックス等の非磁性体であって耐
熱性と耐腐食性に優れた材料で、一端開口で有底コップ
形状に形成されている。容器２内には積層発熱体４が装
着されており、容器２の外周であって積層発熱体４に対
向する位置にコイル３が巻かれている。コイル３は銅損
の少ないリッツ線を撚り合わせたもの等が用いられ、イ
ンバーター制御回路５を介して交流電源６に接続されて
いる。インバーター制御回路５は交流電源６からの電力
を受けて所望の高周波電流をコイル３に印加する。

【００１２】容器２内に装着される積層発熱体４は、図
２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ジグザグの山形
に折り曲げられた第１金属板２１と平たい第２金属板２
２とを交互に積層し、全体として円柱状の積層体に形成
したものである。この第１金属板２１や第２金属板２２
の材質としては、強磁性体であって耐蝕性も兼ね備えた
ＳＵＳ４４７Ｊ１の如きマルテンサイト系ステンレスが
用いられる。また、第１金属板２１の山（又は谷）は中
心軸２４に対して角度αだけ傾くように配置され、第２
の金属板２２を挟んで隣り合う第１金属板２１の山（又
は谷）が交差するように配置されている。更に、隣り合
う第１金属板２１における山（又は谷）の交差におい
て、第１金属板２１と第２金属板２２がスポット溶接で
溶着されて電気的に導通可能になっている。

【００１３】また、積層発熱体４は、図２（ａ）及び図
２（ｂ）に示すように、最外周に位置する第２金属板２
２と第１金属板２１との間には、角度αだけ傾いた第１
小流路２７が形成され、次の第２金属板２２と第１金属
板２１との間には、角度−αだけ傾いた第１小流路２８
が形成され、これらの小流路２７，２８が交互に形成さ
れるように第２金属板２２と第１金属板２１とを積層し
ている。第１金属板２１や第２金属板２２の表面には、
水等の液体の乱流を生じさせるための第３小流路２６が
設けられている。更に、第１金属板２１や第２金属板２
２の表面には平滑でなく、梨地加工又はエンボス加工に
よって微小凹凸が施されている。この微小凹凸部は第１
金属板２１の山（又は谷）の高さに比較して無視できる
程度に小さい。

【００１４】このように構成される積層発熱体４は、図
１に示すパイプ７内に一体にされて、容器２内に装着さ
れている。パイプ７は、ＦＲＰ、フッ素樹脂やセラミッ
クス等の非磁性体であって耐熱性と耐腐食性に優れた材
料で、所定の外径寸法Ｄを有する円筒状に形成されてい
る。パイプ７は円柱状に形成された積層発熱体４に外嵌
されて積層発熱体４の外周を閉塞している。そして、パ
イプ７内に一体化された積層発熱体４は、この両端開口
４ａ，４ｂのそれぞれが容器２の底２ａと開口端２ｂに
相対するように容器２内に挿入されると共に、開口端４
ｂと容器２の底２ａ及びパイプ７の外周と容器２の内周
に水等の液体が循環するに足る循環空間８を形成するよ
うに装着される。したがって、パイプ７の外径寸法Ｄは
容器２の内周との間に循環空間８を形成できる寸法にさ
れ、且つ積層発熱体４の外径寸法ｄもパイプ７内に一体
化できる寸法にされている。

【００１５】そして、水等の液体を加熱するために、容
器２内に流し込んで滞留させることで積層発熱体４を液
体に浸した後に、交流電源６からの電力供給を受けたイ
ンバーター制御回路５により高周波電流をコイル３に印
加して励磁する。コイル３を励磁すると、このコイル３
による電磁誘導で容器２、パイプ７を介して積層発熱体
４が加熱され、積層発熱体４に接触する水等の液体が温
められて、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す各小流路２
６〜２７を通過しつつ開口端４ａに向かって対流する。
このように積層発熱体４内を対流しつつ加熱される液体
は、積層発熱体４の開口端４ａから容器２の水面４ｃ側
に流れ出し、循環空間８を通して容器２の底２側に向か
って循環され、再び積層発熱体４内に流入する。

【００１６】このように、本発明の液体加熱装置によれ
ば、積層発熱体４で加熱された水等の液体を容器２の水
面４ｃ側から底４ａに向かって循環させる循環空間８を
形成したので、積層発熱体４を加熱するだけで液体が容
器２内を自然循環して、液全体を均一温度に加熱でき、
又従来のように液体を循環させるポンプ等の循環機器を
必要とすることがない。

【００１７】また、積層発熱体４の外周を非磁性体のパ
イプ７で閉塞するようにすると、積層発熱体４で加熱さ
れる液体が、積層発熱体４の外周から直接、循環空間８
内に流れ出すことを防止できて、液体を確実に積層発熱
体４内に対流させて加熱できる。

【００１８】尚、本発明の液体加熱装置では、積層発熱
体４とパイプ７とを一体化したものを用いて容器２内の
液体を加熱するものについて説明したが、これに限定さ
れるものでなく、複数の板部材を格子状に組み上げて、
各金属製の板部材同士を溶接又は金属ろう付けで接合し
たものや、金属製の小径パイプ部材を束ねて溶接又は金
属ろう付けしたもので、これらの部材をパイプ７に一体
化してパイプ７の軸方向に延びる多数の規則的に区切ら
れた小さくて細長いセグメント（流路）を形成するよう
にしてもよい。これにより、液体の圧力損失が少ない割
に、各部材で区切られた小さくて細長いセグメントの壁
に液体が接触する可能性が大となるものである。

【００１９】次に、図３に基づいて、液体加熱装置であ
るポットの具体例を説明する。図３において、図１と同
じ符号は、図１又は図２で説明した構成と同一の構成を
有するので、その説明は省略する。

【００２０】図３において、液体加熱装置であるポット
３０は、一端開口で有底コップ状の下容器部３１と、こ
の下容器部３１の開口端を開閉する上蓋３２とで容器２
を構成している。上蓋３２にはこの軸心と同心にしてパ
イプ７が設けられていると共に、この外周には下容器部
３１側に突出する突部３３が一体形成されている。パイ
プ７の上蓋３２側にはその周方向に所定角度を隔てて内
外を連通する複数の窓口１０が形成されている。パイプ
７内には開口端から積層発熱体４が各窓口１０を塞がな
い程度まで挿入されて一体化されている。

【００２１】そして、液体を加熱するために、ＦＲＰ、
フッ素樹脂やセラミックス等の非磁性体であって耐熱性
と耐腐食性に優れた材料で形成されたコップ１１内に水
等の液体を流し込んで滞留させて、このコップ１１を下
容器部３１内に装着する。次いで、上蓋３２で下容器部
３１を閉じることで、コップ１１内に積層発熱体４が一
体化されたパイプ７を挿入して積層発熱体４、各窓口１
０を液体に浸すと共に、上蓋３２をコップ１１，下容器
部３１上に載置する。これにより、上蓋３２はは突部７
ｃが下容器部３１の外周に当接して、コップ１１の内周
及び底１１ａの間で循環空間８を形成するように下容器
部３２の開口側を閉める。

【００２２】積層発熱体４を上蓋３２によりコップ１１
に装着すると、交流電源６からの電力供給を受けたイン
バーター制御回路５により高周波電流をコイル３に印加
して励磁する。コイル３を励磁すると、このコイル３に
よる電磁誘導で下容器部３１、コップ１１、パイプ７を
介して積層発熱体４が加熱され、積層発熱体４に接触す
る水等の液体が温められて、図２（ａ）及び図２（ｂ）
に示す各小流路２６〜２７を通過しつつパイプ７の底７
ａに向かって対流する。このように積層発熱体４内を対
流しつつ加熱される液体は、積層発熱体４の開口端４
ａ，パイブ７の各窓口１０からコップ１１の水面１１ｃ
に流れ出し、循環空間８を通してコップ１１の底１１ａ
側に向かって循環され、再び積層発熱体４内に流入す
る。

【００２３】このように、図３に示す液体加熱装置であ
るポット３０によれば、積層発熱体４で加熱された水等
の液体をコップ１１の水面１１ｃ側から底１１ａに向か
って循環させる循環空間８を形成したので、積層発熱体
４を加熱するだけで液体がコップ１１内を自然循環し
て、液全体を均一温度に加熱でき、又従来のように液体
を循環させるポンプ等の循環機器を必要とすることがな
い。また、上蓋３をコップ１１、下容器部３１の開口端
に載置して閉じるという簡単な作業で、積層発熱体４を
吊り下げ状態でコップ１１の液体に浸すこができ、且つ
コップ１１とパイプ７の間に循環空間８を形成すること
ができる。更に、上蓋３２に突部３３を形成して、この
突部３３を下容器部３１の外周に当接するようにする
と、積層発熱体４（パイプ７）とコップ１１との間で均
等幅を有する環状の循環空間８を形成できるので、コッ
プ１１内での液体の循環を周方向に亘って均一化して効
率良く液体全体を均一温度に加熱できる。

【００２４】また、図３に示す液体加熱装置３０におい
て、図４のように上蓋３２の閉塞面３２ａに下容器３１
内と外部とを連通する複数の孔３５を形成することで、
積層発熱体４による水等の液体の加熱で蒸気を外部に取
り出すことができ、浴室等で蒸気によるサウナとしての
蒸気発生装置に兼用することも可能となる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の液体加熱装置によれば、請求項
１では、積層発熱体と容器の間に積層発熱体による加熱
で対流する液体を、容器内で循環させる空間を形成した
ので、加熱された液体は、容器に水面に向けて対流した
後に、容器と積層発熱体の間の空間を通して容器内で循
環される。したがって、積層発熱体を加熱するだけで液
体が容器内を自然循環して、液全体を均一温度に加熱で
き、また従来技術のように液体を循環させるポンプ等の
循環機器を設ける必要もなくなり、製品コストの低減と
小型化を図ることが可能となる。

【００２６】請求項２では、請求項１の効果に加えて、
上蓋で下容器部を閉めるという簡単な作業で、パイプ内
に装着された積層発熱体が下容器内に滞留する液体に吊
り下げ状態で浸されて、積層発熱体と下容器部との間で
循環空間を形成することができる。

【００２７】請求項３では、請求項２の効果に加えて、
上蓋で下容器部を閉めることで、突部が下容器部の外側
で係合するので、積層発熱体と下容器部の両側に均等幅
の循環空間を形成でき、下容器部内での液体の循環を均
一化して効率良く液体全体を均一温度に加熱できる。

【００２８】請求項４では、請求項２又は請求項３の効
果に加えて、上蓋に複数の孔を形成したので、積層発熱
体による液体の加熱で各孔を通して蒸気を外部に取り出
すことができ、蒸気発生装置として兼用することも可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体加熱装置を示す概念図である。

【図２】図１の液体加熱装置に用いられる積層発熱体の
構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視
図である。

【図３】本発明の液体加熱装置の具体例を示す断面図で
ある。

【図４】本発明の液体加熱装置の他の具体例を示す断面
図である。

【図５】従来技術における液体加熱装置を示す断面図で
ある。

【図６】従来技術における他の液体加熱装置を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 液体加熱装置 ２ 容器 ３ コイル ４ 積層発熱体 ５ インバーター制御回路 ６ 交流電源 ７ パイプ ８ 循環空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 形山 雅一 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 奥 誓二 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 宮津 多佑 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体からなり液体を滞留する容器
   と、前記容器に巻かれたコイルと、前記容器内の液体に
   浸されて前記コイルによる電磁誘導で加熱される積層発
   熱体とを備え、 前記積層発熱体と前記容器の間には、積層発熱体による
   加熱で対流する液体を、前記容器内で循環させる空間を
   形成したことを特徴とする液体加熱装置。
2. 【請求項２】 前記容器を、コップ状の下容器部と前記
   下容器部の開口側を開閉自在とする上蓋とで構成し、 前記積層発熱体は、前記上蓋に設けられた非磁性体のパ
   イプに装着されて、前記上蓋で前記下容器部の開口端を
   閉めることで、この下容器部との間で前記循環空間を形
   成するようにした請求項１に記載の液体加熱装置。
3. 【請求項３】 前記上蓋には、前記下容器部の外側に係
   合する突部を有していることを特徴とする請求項２に記
   載の液体加熱装置。
4. 【請求項４】 前記上蓋には、前記下容器部内と外部と
   を連通する複数の孔を形成したことを特徴とする請求項
   ２又は請求項３に記載の液体加熱装置。