JP2009002616A

JP2009002616A - 誘導加熱給湯装置

Info

Publication number: JP2009002616A
Application number: JP2007165746A
Authority: JP
Inventors: Kiyoaki Shimotsuma; 清秋下妻; Yoshio Kaneko; 精夫金子; Masaharu Aramaki; 正治荒巻
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】
水道管に接続して誘導加熱で温水を供給できる使い勝手の良い安全な誘導加熱給湯装置を提供する。
【解決手段】
外郭１を構成する本体と、この本体の内部に水が流通される磁性材料からなるパイプ２と、このパイプ２の外周に巻装される加熱コイル１２と、この加熱コイル１２に高周波電流を供給する高周波インバータ回路と、前記加熱コイル１２の周囲に設けられた内部ケース１３と、この内部ケース１３を風路１３ａとして前記加熱コイル１２を冷却するための冷却ファン１４とを備え、前記冷却ファン１４の吸気口１５と排気口１６を前記加熱コイル１２の下方で前記本体の外郭１に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に浴室等の水場で用いられる誘導加熱給湯装置に関するものである。

従来のこの種の誘導加熱給湯装置は、磁性材料であるステンレス管が水道に接続され、このステンレス管の外周に加熱コイルが巻装され、この加熱コイルに高周波電流を通電し、加熱コイルで生成された高周波磁界によりステンレス管自体を誘導加熱して発熱させ、このステンレス管の熱によってステンレス管内の水を加熱して湯を供給するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１７４０５５号公報

しかしながら、上記の従来技術のものにおいては、次のような問題点が上げられる。加熱手段である加熱コイルを冷却する手段が放熱による自然冷却のみであるため、加熱コイル自体の耐熱性を超える恐れがあると共に、加熱コイルの周囲の温度が高くなり、周囲部品への熱による悪影響が考えられるなど安全性への配慮が欠けている。

また、現実的な器体構造としては、加熱コイルの周囲に器体の外郭ケースが設けられ加熱コイル等の電気部品が絶縁される構造が考えられるが、加熱コイルの自然冷却の対流熱は上方へ溜まることとなり、上方へ溜まった熱を器体外へ排気するための排気孔などを器体上方に設けると、水場で使用される誘導加熱給湯装置としては排気口からの水浸入による加熱コイルからの感電等の危険性が推定され、これらについて考慮されていない。

本発明では上記の問題に鑑み、水道に接続して主に水場で使用され、誘導加熱により温水を供給できる安全な誘導加熱給湯装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、外郭を構成する本体と、この本体の内部に水が流通される磁性材料からなるパイプと、このパイプの外周に巻装される加熱コイルと、この加熱コイルに高周波電流を供給する高周波インバータ回路と、前記加熱コイルの周囲に設けられた内部ケースと、この内部ケースを風路として前記加熱コイルを冷却するための冷却ファンとを備え、前記冷却ファンの吸気口と排気口を前記加熱コイルの下方で前記本体の外郭に設けたものである。

また、前記加熱コイルの周囲に設けた内部ケースの内側で前記加熱コイルを中心として対向する面に強磁性体で構成された磁束漏洩防止手段を設けたものである。

また、前記磁束漏洩防止手段は前記冷却ファンの空気抵抗の増大を抑制すべく前記内部ケースに磁束漏洩防止手段が入り込む大きさの凹みを設け、この中に内部ケースの表面と磁束漏洩防止手段の表面が一致するように設けたものである。

また、前記磁束漏洩防止手段は前記冷却ファンの空気抵抗の増大を抑制すべく風上に対しなだらかな面を有する保持板により保持されるものである。

本発明の誘導加熱給湯装置は、上記のように構成したことにより、加熱コイルが高温となることを防ぎ、加熱コイル自体の耐熱性を超える恐れや周囲部品への熱による悪影響を防ぐことができる。

また、本体上部より降り注がれた水滴などが本体内へ浸入することを防ぐことができるため、安全性に優れた誘導加熱給湯装置を提供することができる。

また、本体周囲に漏洩する漏洩磁束を低減することができ、加熱コイルの周囲に設けた内部ケース等の加熱を防ぎ、温水加熱に対する加熱効率の向上を図ることができるとともに、高周波インバータ回路を含む基板ユニットの動作に与える影響を少なくすることができる。

また、冷却風路内の冷却風がスムーズに風路を通過するため加熱コイルの冷却を効率的に行うことができる。

以下、本発明の一実施例を図１〜図８を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例を示す誘導加熱給湯装置の要部縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線横断面図、図３は本発明の一実施例に係るパイプと加熱コイルの構造を説明する断面図、図４は同じく加熱コイルの構造を説明する断面図、図５は本発明の他の一実施例を示す誘導加熱給湯装置の要部縦断面図、図６は本発明の他の一実施例を示す誘導加熱給湯装置の要部縦断面図、図７は図６のＡ−Ａ線断面図、図８は本発明の他の一実施例を示す誘導加熱給湯装置の要部横断面図である。

図において、外郭１を構成する誘導加熱給湯装置本体は、浴室等の壁に設置されて使用される。

パイプ２は、防錆性のある磁性材料からなる磁性体ステンレス等で構成され、外郭１の中に略垂直となるように縦長に配置されている。

パイプ２の下端には接手下３及び接続管４ａを介して水道管５に接続され、上端には接手上６ａと接続管４ｂと接手上６ｂとを介して先端に水栓付き出口７が取り付けられた出口ホース８が接続され、内部に水道管５からの水が流通され水栓付き出口７から放出することができる。また、パイプ２は、その上部と下部を支持部材（図示せず）によって外郭１に固定されている。

接続管４ａには、水流センサー９が設けられていて、接続管４ａに水が流れていることを検知可能としている。

パイプ２の上部には、温度検知センサー１０が設けられていて、パイプ２に流れる水温を検知可能としている。

パイプ２の周囲には、セラミック等の非磁性体よりなる非磁性体円筒１１が一定の間隙を保持して同心状となるように同心板２０により同心度を保って設けられている。

同心板２０は、図３に示すようにパイプ２との当たり部に周方向に沿った欠き部２０ｂと支え部２０ａとを交互に複数個設けてあり、欠き部２０ｂからパイプ２の表面に付着した結露水２ｂが下側に流れ落ちるようにしている。

非磁性体円筒１１は、その直径よりも長さが長くなるように構成されており、また、非磁性体円筒１１の長さはパイプ２の両端が非磁性体円筒１１の両端より上下にはみ出す長さとしている。また、非磁性体円筒１１の外周面にはリッツ線１２ａからなる加熱コイル１２が巻装されていて、この加熱コイル１２に高周波電流を供給してパイプ２を誘導加熱する。

リッツ線１２ａは、図４に示すように、例えば防水性エポキシ樹脂よりなるコーティング材１２ｂで表面に皮膜を作り、リッツ線１２ａ同志を固定して絶縁性を確保して巻かれている。

加熱コイル１２の周囲には加熱コイルを冷却するための風路１３ａを構成する非磁性体の金属で構成された内部ケース１３が設けられている。

内部ケース１３には、加熱コイル１２を冷却する冷却ファン１４が備えられており、冷却ファン１４は加熱コイル１２の下方で、本体の外郭１に設けられた吸気口１５から吸気し、吸気した空気は、内部ケース１３と非磁性体円筒１１の外周面に巻いた加熱コイル１２との間を流れて、加熱コイル１２を冷却した後、加熱コイル１２の下方で、本体の外郭１に設けられた排気口１６を経て本体外へ放出される。また、内部ケース１３は、外郭１に固定されるような固定部材等（図示せず）を介してネジ止め等により外郭１に一体的に接合されて固定している。

内部ケース１３の加熱コイル１２を中心として対向する面には、縦に細長い形状の強磁性体のフェライト等で構成された磁束漏洩防止手段１７が複数個設けられており、これにより加熱コイル１２からの磁束の漏れを防止し、内部ケース１３が加熱コイル１２の漏洩磁束により加熱されて温度上昇するのを防ぐと共に、パイプ２を加熱して温水にする時の加熱効率の向上を図っている。

磁束漏洩防止手段１７は、加熱コイル１２を冷却する冷却ファン１４の送風する風の空気抵抗にならないようにするため、内部ケース１３に磁束漏洩防止手段１７が入り込む大きさの凹みを設け、この中に内部ケース１３の表面と磁束漏洩防止手段１７の表面が一致するように設けられている。

なお、磁束漏洩防止手段１７は、図５に示すように、加熱コイル１２を冷却する冷却ファン１４の空気抵抗が増大しないような風上に対しなだらかな傾斜面を有する流線型の形状をした保持板２１により内部ケース１３の内面に沿った形で取り付けても良い。このようにすることにより、内部ケース１３に磁束漏洩防止手段１７が入り込む大きさの凹みを設ける必要が無く、構造が簡単となり、また、確実に内部ケース１３に磁束漏洩防止手段１７を取り付けることができ、さらに、冷却風がスムーズに風路１３ａを通過して加熱コイル１２の冷却が効率的に行うことができる。

また、磁束漏洩防止手段１７は、図６，図７に示すように加熱コイル１２の直径と略同じ長さのものを加熱コイル１２の円周方向の４つの面に設け、さらに垂直方向に同様の形状の磁束漏洩防止手段１７を複数組み設けるようにして磁束の漏れを防ぐようにしても良い。

また、内部ケース１３は、図８に示すように四角い箱状の形状ではなく、円筒形にしてもよく、このような形状にすることにより、四角い形状のものに比べ内部ケース１３と非磁性体円筒１１の外周面に巻いた加熱コイル１２の間を冷却風がスムーズに流れて、加熱コイルの冷却をより効率的に行うことができる。

加熱コイル１２に高周波電流を供給する高周波インバータ回路を含む基板ユニット１８は、外郭１内の適宜空間位置に配置され、ポッティング等充填材で防水加工が施されており、加熱コイル１２のリッツ線１２ａの両端末１９が接続され、加熱コイル１２に高周波電流が供給される。

基板ユニット１８には、水流センサー９と温度検知センサー１０からの検知信号が入力されており、水流センサー９の検知信号により接続管４ａに水が流れていない場合は加熱コイル１２を通電しないように制御して安全性を確保している。また、温度検知センサー１０の検知信号により湯温が一定になるように加熱コイル１２の通電制御を行う。

本発明は上記の構成よりなり、次にその動作を説明する。

水道管５から接続管４ａに供給された水は、パイプ２の下側からパイプ２内に流入し、パイプ２の外周で非磁性体円筒１１に巻かれた加熱コイル１２によって加熱されたパイプ２の熱により加熱され、パイプ２の上部から出口ホース８に至り、水栓付き出口７から湯となって流出する。

一方、基板ユニット１８により冷却ファン１４が駆動されると、外郭１に設けられた吸気口１５から外気を吸引して風路１３ａを構成する内部ケース１３と非磁性体円筒１１の外周面に巻いた加熱コイル１２の間に流入し、加熱コイル１２を冷却した後、排気口１６を経て外郭１外へ放出される。

湯温を調節する場合には、加熱コイル１２の通電動作を制御する基板ユニット１８から加熱コイル１２に供給される電力量を調節するか、水道管５からの水の流入量や水栓付き出口７からの湯の流出量を調節して好みの湯温を得る。

上記本発明によれば、加熱コイル１２が高温となることを防ぎ、加熱コイル１２自体の耐熱性を超える恐れや周囲部品への熱による悪影響を防ぐことができる。

また、本体周囲に漏洩する漏洩磁束を低減することができ、加熱コイル１２の周囲に設けた内部ケース１３等の加熱を防ぎ、温水加熱に対する加熱効率の向上を図ることができるとともに、高周波インバータ回路を含む基板ユニット１８の動作に与える影響を少なくすることができる。

また、風路１３ａ内の冷却風がスムーズに風路１３ａを通過し加熱コイル１２の冷却を効率的に行うことができる。

本発明の一実施例を示す誘導加熱給湯装置の要部縦断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明の一実施例に係るパイプと加熱コイルの構造を説明する断面図である。同じく加熱コイルの構造を説明する断面図である。本発明の他の一実施例を示す誘導加熱給湯装置の要部縦断面図である。本発明の他の一実施例を示す誘導加熱給湯装置の要部縦断面図である。図６のＡ−Ａ線断面図である。本発明の他の一実施例を示す誘導加熱給湯装置の要部横断面図である。

符号の説明

１外郭
２パイプ
１２加熱コイル
１３内部ケース
１３ａ風路
１４冷却ファン
１５吸気口
１６排気口
１７磁束漏洩防止手段
２１保持板

Claims

外郭を構成する本体と、この本体の内部に水が流通される磁性材料からなるパイプと、このパイプの外周に巻装される加熱コイルと、この加熱コイルに高周波電流を供給する高周波インバータ回路と、前記加熱コイルの周囲に設けられた内部ケースと、この内部ケースを風路として前記加熱コイルを冷却するための冷却ファンとを備え、前記冷却ファンの吸気口と排気口を前記加熱コイルの下方で前記本体の外郭に設けたことを特徴とする誘導加熱給湯装置。
請求項１記載の誘導加熱給湯装置において、前記加熱コイルの周囲に設けた内部ケースの内側で前記加熱コイルを中心として対向する面に強磁性体で構成された磁束漏洩防止手段を設けたことを特徴とする誘導加熱給湯装置。
請求項２記載の誘導加熱給湯装置において、前記磁束漏洩防止手段は前記冷却ファンの空気抵抗の増大を抑制すべく前記内部ケースに磁束漏洩防止手段が入り込む大きさの凹みを設け、この中に内部ケースの表面と磁束漏洩防止手段の表面が一致するように設けたことを特徴とする誘導加熱給湯装置。
請求項２記載の誘導加熱給湯装置において、前記磁束漏洩防止手段は前記冷却ファンの空気抵抗の増大を抑制すべく風上に対しなだらかな面を有する保持板により保持されることを特徴とする誘導加熱給湯装置。