JPH1069966A - 加熱装置 - Google Patents
加熱装置Info
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- JPH1069966A JPH1069966A JP22633096A JP22633096A JPH1069966A JP H1069966 A JPH1069966 A JP H1069966A JP 22633096 A JP22633096 A JP 22633096A JP 22633096 A JP22633096 A JP 22633096A JP H1069966 A JPH1069966 A JP H1069966A
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Abstract
で液体等を昇温することができ、熱交換効率も高い瞬間
加熱装置を提供すること。 【解決手段】 流体と熱交換を行うための熱交換素子1
01を誘導加熱するための加熱コイル102に高周波電
力を供給するための高周波電力供給手段103と、前記
熱交換素子101に気体または液体を移送する流体移送
手段104とを備え、前記熱交換素子101として金属
板を渦巻き状に加工し、巻き始めと巻き終わりを電気的
に接続した構造を有するものとする。
Description
加熱する装置に関するものである。
速に気体または液体の昇温を行う場合、ガスによる加熱
方式が用いられていた。
法で水や湯を高速加熱する場合、加熱部ではガスが燃焼
するため、加熱部と水との接点温度は沸点を越えてしま
い局部的な沸騰が発生してしまう。この場合、加熱部が
焦げるなどの問題が発生するため、何らかの手段で流体
加熱部の温度を下げなければならなくなる。よって、ガ
スなどの熱源で加熱を行う場合には、液体を沸点近くの
高温まで昇温することが難しいという問題点と、どうし
ても熱変換効率が低くなるという問題点があった。
装置を提供するものであり、熱交換に供する単位体積当
たりの熱交換面積が広く、均一に加熱を行うことができ
る熱交換素子を用いて流体を加熱することで、液体を加
熱する場合に、小さい体積の熱交換素子で沸点に近い温
度まで昇温することができ、熱交換効率も高い加熱装置
を提供することを目的とする。
に本発明は、気体または液体と熱交換を行うための熱交
換素子と、この熱交換素子の容器と、前記熱交換素子を
前記容器の外側から誘導加熱するための加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電力供給
手段を備え、前記熱交換素子は金属板を全体または一部
が電気的に閉回路となるように形成した加熱装置とした
ものであり、熱交換に供する単位体積当たりの熱交換面
積が広く、均一に加熱を行うことができる熱交換素子を
用いて流体を加熱することで、液体を加熱する場合に、
小さい体積の熱交換素子で沸点に近い温度まで昇温する
ことができ、熱交換効率も高い加熱装置を提供すること
ができる。
は液体と熱交換を行うための熱交換素子と、この熱交換
素子の容器と、前記熱交換素子を前記容器の外側から誘
導加熱するための加熱コイルと、前記加熱コイルに高周
波電力を供給する高周波電力供給手段を備え、前記熱交
換素子は金属板を渦巻き状に形成し巻き始めと巻き終わ
りを電気的に接続した構造を有する加熱装置としたもの
である。
波電力を加熱コイルに与え、誘導加熱の原理により熱交
換素子自体を加熱する。この時の熱交換素子を、巻始め
と終わりが電気的に接続された渦巻き状にすることで、
熱交換に供する単位体積当たりの熱交換面積を広くし、
かつ均一に加熱を行うことができ、液体を加熱する場合
に、小さい体積の熱交換素子で沸点に近い温度まで昇温
することができ、熱交換効率も高くすることができる。
て、隣り合う面に流れる渦電流が反対方向に流れるよう
に金属板を形成した構造を有する加熱装置としたもので
あり、均一加熱性を高めることができ、液体を沸点によ
り近い温度まで昇温することができる。
て、複数の非磁性金属環を同心円状に配置した構造を有
する加熱装置としたものであり、製造が簡単な形状で、
単位体積あたりの熱交換面積を大きくすることができる
ため、液体を沸点に近い温度まで昇温することができ、
熱交換効率も高い加熱装置を安価に製造することができ
る。
て、磁性金属板を星形に屈曲させて形成した構造を有す
る加熱装置としたものであり、製造が簡単な形状で、し
かも誘導加熱を行い易い金属板で、単位体積あたりの熱
交換面積を大きくすることができるため、液体を沸点に
近い温度まで昇温することができ、熱交換効率も高い加
熱装置を安価で簡便に製造することができる。
る金属板として、乱流を発生させ熱交換効率を向上させ
るように穴を開けた構造を有する加熱装置としたもので
あり、乱流を発生させ熱交換効率を向上させることがで
きる。
る容器として、熱交換に供しない部分に気体または液体
を通さないように構成した容器を有する加熱装置とした
ものであり、熱交換効率を向上させると共に、浄水を行
ったり、発熱特性を向上させることができる。
加熱コイルを内側に包含するように閉磁路を設けた加熱
装置としたものであり、閉磁路を設けることで、加熱コ
イルと熱交換素子の磁気的な結合を向上し、加熱を行い
易くすることができる。
付図面を基に説明する。図1において、101は気体ま
たは液体と熱交換を行うための熱交換素子、102は熱
交換素子101を誘導加熱するための加熱コイル、10
3は前記加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電力
供給手段、104は前記熱交換素子に気体または液体を
移送する流体移送手段である。
板、高周波電力供給手段103にはインバータ回路、流
体移送手段104にはポンプを用いることでこの構成を
容易に実現できる。
移送手段104が熱交換素子101に気体または液体を
供給する。同時に高周波電力供給手段103は、加熱コ
イル102により熱交換素子101に電力を供給する。
この時、熱交換素子101のステンレス板内部には、加
熱コイルに流れる高周波電流により生じた磁束が通り、
渦電流が発生する。よって、熱交換素子101にはジュ
ール熱が生じ、発熱したステンレス板と気体または液体
が触れ合い、熱交換が行われる。このように発熱体がそ
のまま熱交換を行うため、高い熱交換効率を得ることが
できる。
す。ここで実線で示されている201はステンレス板に
よる渦巻き構造で、接続構造202により巻始めと終わ
りを電気的に接続されている。接続構造202によりス
テンレス板201は電気的な閉ループを形成するため、
ステンレス板201には均一な渦電流が流れる。よっ
て、ジュール熱も均一になるため、渦巻き構造の間隔を
狭めることにより、単位体積あたりの熱交換面積が大き
い均一熱源を実現できる。このように接続構造202を
用いて電気的な閉ループを作ることで、非磁性ステンレ
スでも大きな渦電流を流せるようになる。
1から与えられる電力の熱量をQ,水路の構成から決ま
る定数である熱伝達率をh,熱交換素子の温度と熱交換
後の流体の温度をΔTとすると、これらの関係は、ΔT
=Q/(A・h)で表せる。よって、与える熱量Qが決
まれば、渦巻き構造の巻数を多くとり、熱交換面積を大
きくすることで熱交換素子の温度と熱交換後の流体の温
度差であるΔTを小さくすることができる。流体が水で
あり、沸点に近い温度である95[℃]の湯を得たい場合
には、ΔTを5[deg]以内になるように熱交換面積Aを
設定すれば局部沸騰が発生しない。
供する単位体積当たりの熱交換面積が広く、均一に加熱
を行うことができる熱交換素子101を用いて流体を加
熱することで、液体を加熱する場合に、小さい体積の熱
交換素子で沸点に近い温度まで昇温することができ、熱
交換効率も高い加熱装置を提供できる。
属板としてステンレスを用いたが、渦電流が発生する金
属板であれば何でもよいことはいうまでもない。また、
流体移送手段104にはポンプを用いたが、加熱対象の
流体が水である場合は、蛇口の開閉による水圧を利用し
ても構わないことはいうまでもない。また、加熱対象の
気体や液体が自然対流などで熱交換素子101に触れる
状態にある場合は、流体移送手段104により送り込む
必要がないことはいうまでもない。
例について添付図面を基に説明する。図3は、第二の発
明の熱交換素子301を示す図である。この図において
実線で示されている熱交換素子301はステンレス板で
構成されており、敢えて述べる部分以外は第一の発明と
同様の機能を果たす。よって全体構成は、第一の発明と
同様であるので説明を省略する。熱交換素子を渦巻き状
に構成し、渦巻き構造の間隔を近づけると、図4(a)
に示すように隣り合う金属板に流れる渦電流により発生
する磁束が打ち消し合うため、渦巻きの内部に行くほど
渦電流が減少し均一ではなくなってしまうが、図3のよ
うに熱交換素子を構成することで、図4(b)のように
隣り合う磁束が強め合う方向になるため渦電流の減少が
生じず均一な渦電流が流れることになる。よって、隣り
合う金属板の距離を小さくでき、単位体積あたりの熱交
換面積をより広くとることができるので、ΔT=Q/
(A・h)の関係から、熱交換素子と熱交換後の温度差
であるΔTを小さくすることができる。
あたりの熱交換面積がより広くとれ、均一加熱性も高い
熱交換素子を構成し、流体を加熱することで、液体を沸
点により近い温度まで昇温することができ、熱交換効率
が高い加熱装置を提供できる。
例について添付図面を基に説明する。図5は、第三の発
明の熱交換素子501を示す図である。この図において
実線で示されている熱交換素子501は非磁性ステンレ
ス板で構成されており、敢えて述べる部分以外は第一の
発明と同様の機能を果たす。よって全体構成は、第一の
発明と同様であるので説明を省略する。
分に長く、理想コイルに近い場合は、コイル内の磁束は
一様になる。この場合、非磁性ステンレスは透磁率が1
であるため、図5に示すような同心円状に非磁性ステン
レス板を構成すれば、非磁性ステンレス板を通る磁束も
一様となる。よって、各円周毎に均一な渦電流が流れる
ことになり均一熱源が実現できる。図5のように熱交換
素子501を構成し、同心円の数を増やすことで熱交換
面積を広くとることができるので、ΔT=Q/(A・
h)の関係から、熱交換素子と熱交換後の温度差である
ΔTを小さくすることができる。
子を、複数の非磁性金属環が同心円状に配置された構造
にすることで、製造が簡単な形状で、単位体積あたりの
熱交換面積を大きくすることができるため、液体を沸点
に近い温度まで昇温することができ、熱交換効率も高い
加熱装置を安価に製造することができる。
場合は、加熱コイル102の形状を理想コイルに近い形
状にする必要がないことはいうまでもない。
例について添付図面を基に説明する。図6は、第三の発
明の熱交換素子601を示す図である。この図において
実線で示されている熱交換素子601は磁性ステンレス
板で構成されており、敢えて述べる部分以外は第一の発
明と同様の機能を果たす。よって全体構成は、第一の発
明と同様であるので説明を省略する。
効果と呼ばれる現象により渦電流の流れる金属板の表面
に集中する。この渦電流が流れる厚さを示す表皮厚さδ
は、体積抵抗率をρ,角周波数をω,透磁率をμとする
と、δ=(2ρ/(ω・μ))^(1/2)で表される。よっ
て、透磁率μが高い磁性ステンレスは、表皮厚さが非磁
性ステンレスに比べ非常に薄くなる。例えば、磁性ステ
ンレスであるSUS430の表皮厚さは20[kHz]で約0.28
[mm],非磁性ステンレスであるSUS304の表皮厚さは20
[kHz]で約3.02[mm]である。なお、この表皮厚さは鋼
種が変わってもほぼ同じくらいである。一般的に入手し
易いステンレスの厚さは0.3[mm]くらいであるので、
磁性ステンレスを使用する場合は薄板ステンレス板一枚
分くらいしか渦電流は流れない。よって、一般的な金属
板の磁性ステンレスを用いて熱交換素子を構成する場
合、表面が一枚の板で構成されている必要がある。よっ
て、図6のように熱交換素子601を構成し、襞の数を
増やすことで熱交換面積を広くとることができるので、
ΔT=Q/(A・h)の関係から、熱交換素子と熱交換
後の温度差であるΔTを小さくすることができる。
を行い易く、入手し易い厚さのを用い、製造しやすい形
状で、単位体積あたりの熱交換面積を大きくした熱交換
素子を構成することで、液体を沸点に近い温度まで昇温
することができ、熱交換効率も高い加熱装置を提供でき
る。
例について添付図面を基に説明する。ここでは、上記第
一,二,三,四の発明の実施例で説明した熱交換素子の
金属板として、図7(a)に示すような翼部を有する穴
が開いた金属板を使用する。これにより、図7(b)に
示すように、流体の流れが複雑になり熱交換表面への接
触が増すため熱交換効率を向上させることができる。ま
た、乱流により流体がよく混合され流体全体の温度も均
一化される。
子に用いる金属板に、乱流を発生させ熱交換効率を向上
させるように穴を開けた金属板を使用することで、熱交
換効率をより向上させた加熱装置を提供できる。
は、どんな構造であっても構わない。 (実施例6)以下、上記第六の発明の実施例について添
付図面を基に説明する。なお、第一の発明と同一部分は
同一符号をつけて説明を省略する。図8(a)におい
て、805は、渦巻き構造の中心のようにステンレスが
なく熱交換に供しない部分に流体を通さないように構成
した容器、806は浄水器、807は強磁性体である。
なお、浄水器806には中空糸膜や活性炭を詰めた容
器、強磁性体807にはフェライトを用いることでこの
構成を容易に実現できる。
交換素子の金属板がない部分に水を通さないようにする
ことで、熱交換素子に触れない流体をなくすことができ
る。これにより熱交換効率を向上させることができる。
また、この中空部分を利用し図8(a)のように浄水器
806を入れることで流体として水を用い給湯器とし照
利用する際に、飲用に適した湯を出湯することができ
る。また、図8(b)のように強磁性体807を中空部
分に入れることにより、漏れ磁束として発熱に寄与して
いなかった磁束を集め、熱交換素子に通すことができる
ため、渦電流量が増え発熱特性が向上する。
供しない部分に流体を通さないように構成した容器を用
い、熱交換効率を向上させると共に、浄水を行ったり、
発熱特性を向上させることができる加熱装置を提供でき
る。
例について添付図面を基に説明する。なお、第一の発明
と同一部分は同一符号をつけて説明を省略する。図9に
おいて、907は熱交換素子101と加熱コイル102
を包含するように構成した閉磁路である。なお、閉磁路
907には、フェライトまたはケイ素鋼板を用いること
で、この構成を容易に実現できる。
交換素子101と加熱コイル102は、同一のコアに巻
かれたトランスのような形になり、閉磁路907内の磁
束が飽和しない範囲内では結合は非常に強くなる。よっ
て、漏れ磁束が殆どなくなるため、高周波電力供給手段
103から加熱コイル102を通して与えられる電力
は、非常に効率よく伝達されることになる。
子101と加熱コイル102を包含するように閉磁路を
設けることで、加熱コイルと熱交換素子の磁気的な結合
を向上し、加熱を行い易くした加熱装置を提供できる。
れば、高周波電力供給手段から高周波電力を加熱コイル
に与え、誘導加熱の原理により熱交換素子自体を加熱す
る。この時の熱交換素子を、巻始めと終わりが電気的に
接続された渦巻き状にすることで、熱交換に供する単位
体積当たりの熱交換面積を広くし、かつ均一に加熱を行
うことができ、液体を加熱する場合に、小さい体積の熱
交換素子で沸点に近い温度まで昇温することができ、熱
交換効率も高くすることができる。
換素子を、隣り合う面に流れる渦電流が反対方向に流れ
るように加工した構造にすることで、均一加熱性を高め
ることができ、液体を沸点により近い温度まで昇温する
ことができる。
換素子を、複数の非磁性金属環が同心円状に配置された
構造にすることで、製造が簡単な形状で、単位体積あた
りの熱交換面積を大きくすることができるため、液体を
沸点に近い温度まで昇温することができ、熱交換効率も
高い加熱装置を安価に製造することができる。
換素子を、誘導加熱し易い磁性金属板が星形に加工され
た構造にすることで、製造が簡単な形状で、しかも誘導
加熱を行い易い金属板で、単位体積あたりの熱交換面積
を大きくすることができるため、液体を沸点に近い温度
まで昇温することができ、熱交換効率も高い加熱装置を
安価で簡便に製造することができる。
換素子に穴を開けた金属板を用いることで、乱流を発生
させ熱交換効率を向上させることができる。
換素子を入れる容器として、熱交換に供しない部分に流
体を通さないように構成した容器を有することで、熱交
換効率を向上させると共に、浄水を行ったり、発熱特性
を向上させることができる。
器の流体を通さない部分を利用し、前記熱交換素子と前
記加熱コイルを内側に包含するように閉磁路を設けるこ
とで、加熱コイルと熱交換素子の磁気的な結合を向上
し、加熱を行い易くすることができる。
の構成図
の構成図
の構成図
明図
Claims (9)
- 【請求項1】 気体または液体と熱交換を行うための熱
交換素子と、この熱交換素子を収納する容器と、前記熱
交換素子を前記容器の外側から誘導加熱するための加熱
コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給する高周
波電力供給手段とを備え、前記熱交換素子は金属板を少
なくとも一部が電気的に閉回路となるように形成した加
熱装置。 - 【請求項2】 熱交換素子は、金属板を渦巻き状に形成
し巻き始めと巻き終わりを電気的に接続した構造を有す
る請求項1記載の加熱装置。 - 【請求項3】 熱交換素子は、隣り合う面に流れる渦電
流が反対方向に流れる構造を有する請求項1記載の加熱
装置。 - 【請求項4】 熱交換素子は、複数の非磁性金属環を同
心円状に配置した構造を有する請求項1記載の加熱装
置。 - 【請求項5】 熱交換素子は、磁性金属板を星形に屈曲
させた構造を有する請求項1記載の加熱装置。 - 【請求項6】 熱交換素子は、金属板に、乱流を発生さ
せ熱交換効率を向上させるように穴を開けた構造を有す
る請求項1〜5のいずれか1項に記載の加熱装置。 - 【請求項7】 金属板に設けた穴には容器内の気体また
は液体が前記金属板に沿って移動する際に、前記金属板
の一方の面から他方の面に前記気体または液体が流入す
るよう翼部を有する請求項6記載の加熱装置。 - 【請求項8】 熱交換素子の容器は、熱交換に供しない
部分に気体または液体を通さないように構成した請求項
1〜7のいずれか1項に記載の加熱装置。 - 【請求項9】 熱交換素子と加熱コイルを内側に包含す
るような閉磁路を設けてなる請求項1〜8のいずれか1
項に記載の加熱装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22633096A JP3743064B2 (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 加熱装置 |
TW87102355A TW477160B (en) | 1996-08-28 | 1998-02-19 | Heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22633096A JP3743064B2 (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 加熱装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1069966A true JPH1069966A (ja) | 1998-03-10 |
JP3743064B2 JP3743064B2 (ja) | 2006-02-08 |
Family
ID=16843488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22633096A Expired - Fee Related JP3743064B2 (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 加熱装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3743064B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004062320A1 (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-22 | Ono Foods Industrial Co.,Ltd. | 流体加熱ヒータ |
JP2006156296A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 発熱装置 |
JP2006300234A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Fujikin Inc | 配管部材 |
-
1996
- 1996-08-28 JP JP22633096A patent/JP3743064B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004062320A1 (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-22 | Ono Foods Industrial Co.,Ltd. | 流体加熱ヒータ |
JP2006156296A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 発熱装置 |
JP4515894B2 (ja) * | 2004-12-01 | 2010-08-04 | 島田理化工業株式会社 | 発熱装置 |
JP2006300234A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Fujikin Inc | 配管部材 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3743064B2 (ja) | 2006-02-08 |
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