JP2013057482A - 誘導加熱式液体加熱器と誘導加熱式液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱表面積を大きくして加熱効率を高める。
【解決手段】螺旋状に巻かれた発熱コイルをパイプ内に挿入し、パイプと発熱コイルの間に液体通路を設け、パイプの外周に誘導コイルを螺旋状に巻き、誘導コイルに高周波電流を流すと電磁誘導加熱によりパイプ内の発熱コイルが発熱し、液体通路内の液体が加熱されるようにした。発熱コイルは二本以上をパイプ内に同心円状に挿入してもよく、１本の長尺コイルをパイプの軸方向両端部で複数回折り返してパイプ内に設けてもよい。パイプの軸方向一端に液体入口を、他端に液体出口を設け、液体入口と液体出口をパイプ内の液体通路と連通させて、液体入口から供給した液体が液体出口から出る間に加熱されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は高周波誘導加熱を利用して液体を加熱（加温）する誘導加熱式液体加熱器とそれを利用した誘導加熱式液体加熱装置に関する。

液体の加熱には各種加熱器が使用されており、その一つとして高周波誘導加熱を利用するものが知られている（特許文献１、２）。

特許文献１記載の誘導加熱温水器は、誘導加熱を利用するものではあるが、水用の配管とガス用の配管を必要としたガス温水器の施工上の面倒を改善するものであり、誘導加熱による加熱効率の向上を目的とするものではない（段落番号：０００３、０００４）。

特許文献２の誘導加熱温水器は、誘導加熱を利用するものではあるが、従来は抑制の対象とされていたコイル外側の磁束を熱交換の対象として利用するものである（段落番号：００４０）。

特開平５−３０２７５５号公報 特開平８−９４１７６号公報

本発明の解決課題は、発熱体の表面積を大きくして加熱効率を高めた誘導加熱式液体加熱器とそれを利用した誘導加熱式液体加熱装置を提供することにある。

本発明の誘導加熱式液体加熱器は、誘導コイルに高周波電流を流すと発熱して液体を加熱できるようにした誘導加熱式液体加熱器において、螺旋状に巻かれた発熱コイルがパイプ内に挿入され、パイプと発熱コイルの間に液体通路が形成され、パイプの外周に加熱コイル（誘導コイル）が螺旋状に巻かれ、誘導コイルに高周波電流が流れると電磁誘導加熱によりパイプ内の発熱コイルが発熱し、前記液体通路内の液体が加熱されるようにしたものである。発熱コイルは二本以上の任意本数をパイプ内に挿入することができる。この場合、多数本の発熱コイルを同心円状に平行に挿入することも、長尺の１本の発熱コイルをパイプの軸方向両端部で複数回折り返して挿入することもできる。

本発明の誘導加熱式液体加熱器は、パイプの軸方向一端に液体入口が、他端に液体出口が設けられ、それら液体入口と液体出口はパイプ内の液体通路と連通するものである。

本発明の誘導加熱式液体加熱装置は、誘導コイルに高周波電流を流すと発熱して液体を加熱できるようにした誘導加熱式液体加熱器を用いた誘導加熱式液体加熱装置において、前記誘導加熱式液体加熱器と、誘導加熱式液体加熱器の誘導コイルに高周波電流を供給する高周波発振器を備えたものである。この場合必要に応じて、誘導コイルと高周波発振器の間にマッチングトランスを入れて両者のインピーダンスをマッチングさせて発熱効率を高めことができる。

本発明の誘導加熱式液体加熱器及び誘導加熱式液体加熱装置は次のような効果がある。
（１）螺旋状に巻かれた発熱コイルがパイプ内に挿入され、そのパイプの外周に誘導コイルが巻かれているので構成が簡潔であり、パイプとその中に挿入する発熱コイルを長くするだけで発熱面積を広くすることができ、パイプ内で液体を効率よく加熱することができる。
（２）パイプに液体通路と連通する液体入口と液体出口を備えているので、液体を液体入口から供給すれば、パイプ内の液体通路を通過して液体出口から出る間（パイプ内を通過する間）に発熱コイルの発熱により加熱される。
（３）誘導コイルに高周波発振器から高周波電圧を印加すれば、誘導コイルの電磁誘導作用により発熱コイルが加熱され、パイプ内を通過する液体が加熱される。

本発明の誘導加熱式液体加熱器の斜視図。 （ａ）は本発明の誘導加熱式液体加熱器の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。

（誘導加熱式液体加熱器の実施形態）
本発明の誘導加熱式液体加熱器の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。図示した誘導加熱式液体加熱器は、螺旋状に巻かれた発熱コイル１がパイプ２内に挿入され、パイプ２と発熱コイル１の間に液体通路３が形成され、パイプ２の外周に加熱コイル（誘導コイル）４がパイプ２の軸方向に螺旋状に巻かれ、誘導コイル４に高周波電流が流れると電磁誘導加熱によりパイプ２内の発熱コイル１が発熱し、前記液体通路３内の液体が加熱されるようにしてある。パイプ２の軸方向一端に液体入口５が、他端に液体出口６が設けられ、それら液体入口５と液体出口６はパイプ２内の液体通路３と連通している。

パイプ２には、例えば、硬質樹脂製の絶縁性パイプを使用するのが適する。その長さや直径等は用途に合わせて選択できるが、一例としては、外径φ４８ｍｍ、内径φ４０ｍｍ、長さ２００ｍｍのものを使用することができる。

前記発熱コイル１には市販の螺旋状のニクロム線を使用することができるが、螺旋状に巻いた電熱線であれば他の材質、構造のコイルも使用でき、独自に製作することもできる。その線径、巻き径、長さ等は用途に合わせて設計することができる。材質はステンレス、金、銀、銅、アルミといった熱伝導率の高い他のものとすることもできる。一例としては、線径φ１ｍｍ、コイル径φ８ｍｍの線材を螺旋状に巻いたものを二本以上使用し、それらを前記パイプ２内に同心円状に配置してパイプ２の軸方向に挿入してある。

発熱コイル１には長尺の１本の発熱コイルを使用し、それをパイプ２内に挿入し、パイプ２の軸方向両端部で複数回折り返してパイプ内に配置することもできる。

前記発熱コイル１を挿入したパイプ２の軸方向両端開口部はキャップ７、８で閉塞してある。一方のキャップ７には液体入口５が、他方のキャップ８には液体出口６が設けられ、液体入口５、液体出口６はパイプ２内の液体通路３内に連通している。キャップ７、８の寸法も任意とすることができるが、一例として、外径φ６０ｍｍ、液体入口５、液体出口６の内径φ２０ｍｍ、外径φ２６ｍｍのものを使用してある。

前記誘導コイル４には、高周波誘導加熱に適した材質製のものを使用でき、一例としてリッツ線を使用することができる。図１、図２の場合は巻き数２５回（２５ターン：２５Ｔ）としてある。誘導コイル４は他の材質、構造のものであってもよい。誘導コイル４は誘導加熱の効率を高める上で密巻きするのが望ましい。

本発明の誘導加熱式液体加熱器では、誘導コイル４に高周波電流を流すことにより、発熱コイル２に磁界が生じ、渦電流が流れて発熱する。

（誘導加熱式液体加熱装置の実施形態）
本発明の誘導加熱式液体加熱装置は、前記実施形態の誘導加熱式液体加熱器のパイプ２内の液体通路３に液体を流し、高周波発振器ＲＦから誘導コイル４に高周波電流を流すと、発熱コイル１に磁界が生じ、渦電流が流れて発熱し、その熱で液体通路３内を流れる液体が加熱されて温水になるようにしてある。液体通路３内の液体は、一時的に流れを中断して間欠的に流れるようにすることもできる。高周波発振器ＲＦには各種のものを使用可能であるが、例えば、富士電機株式会社製のＨＦＲ５．０ＣＫ（５ｋＷ、３０ｋＨｚ）を用いることができる。高周波発振器ＲＦと誘導コイル４の間にはマッチングトランスＭＴを入れて、両者のインピーダンスをマッチングさせて、高周波発振器ＲＦから出力される高周波電流が効率良く誘導コイル４に流れるようにするのが望ましい。

本発明の誘導加熱式液体加熱器は、湯沸かし器の熱交換機、温泉の加温、農業用ハウス用の温水といった、あらゆる用途の温水器として使用することができる。

１ 発熱コイル
２ ホース
３ 液体通路
４ 加熱（誘導）コイル
５ 液体入口
６ 液体出口
７、８ キャップ
ＭＴ マッチングトランス
ＲＦ 高周波発振器

Claims (5)

1. 誘導コイルに高周波電流を流すと発熱して液体を加熱できるようにした誘導加熱式液体加熱器において、
   螺旋状に巻かれた発熱コイルがパイプ内に挿入され、パイプと発熱コイルの間に液体通路が形成され、パイプの外周に誘導コイルが螺旋状に巻かれ、誘導コイルに高周波電流が流れると電磁誘導加熱によりパイプ内の発熱コイルが発熱し、前記液体通路内の液体が加熱されるようにしたことを特徴とする誘導加熱式液体加熱器。
2. 請求項１記載の誘導加熱式液体加熱器において、二本以上の発熱コイルが、パイプ内に同心円状に挿入されたことを特徴とする誘導加熱式液体加熱器。
3. 請求項１記載の誘導加熱式液体加熱器において、長尺の１本の発熱コイルが、パイプの軸方向両端部で複数回折り返してパイプ内に設けられたことを特徴とする誘導加熱式液体加熱器。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の誘導加熱式液体加熱器において、パイプの軸方向一端に液体入口が、他端に液体出口が設けられ、液体入口と液体出口はパイプ内の液体通路と連通することを特徴とする誘導加熱式液体加熱器。
5. 誘導コイルに高周波電流を流すと発熱して液体を加熱できるようにした誘導加熱式液体加熱器を用いた誘導加熱式液体加熱装置において、
   前記誘導加熱式液体加熱器が請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の誘導加熱式液体加熱器であり、
   前記誘導加熱式液体加熱器の誘導コイルに高周波電流を供給する高周波発振器を備えたことを特徴とする誘導加熱式液体加熱装置。

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