JPH10267415A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体加熱装置において、放熱ロスを低減する
ことが可能で熱交換効率が高く、温度上昇が速く、少な
い熱エネルギーでもって低コストにて多流量の流体を加
熱することを可能とし、小型化を図る。 【解決手段】 加熱殺菌槽１６の熱交換部２０は、流体
が流入される流入路２１と、加熱処理後の流体が流出さ
れる流出路２２とが互いに対向流となり、かつ交互に接
する状態で渦巻き状に巻回され、中心部にヒータ１８が
設けられる。流入路２１を通る流体と、加熱処理された
後に流出路２２を通る流体とが熱交換される。これによ
り、熱回収効率が良く、小容量の加熱源で短時間に高温
まで加熱することができ、また、流入温度と流出温度と
の差を少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流入路を通る流体
と流出路を通る流体とが互いに熱交換されるように構成
された流体加熱装置に関し、例えば、浴槽の湯を循環す
る循環温浴機等に適用される加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流体加熱装置は各種の用
途があるが、例えば、循環温浴機における循環させる温
水を加熱する場合、浴槽に貯留した浴用水を循環ポンプ
を用いて循環させつつ昇温や保温を行い、同時に浴用水
を瀘過して清浄化し、さらには細菌が繁殖するのを防ぐ
ため殺菌することが知られている。この殺菌作用を得る
ためには、浴用水を例えば７０℃の高温に加熱すること
が必要である。そして、このような加熱殺菌機能を呈す
る液体加熱装置として、加熱された液体の熱を回収する
ために、加熱源へ流入される液体と流出される液体とが
互いに熱交換されるようにした熱交換器を付設したもの
が提案されている（例えば、特開平５−３０５１２４公
報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の液体加熱装置における熱交換器では、全体
形状を大きくすることなく、熱回収効率を大きく高める
ことは困難であり、そのため、液体の流量を比較的多く
とり、しかも加熱源のところで短時間に液体を高温まで
加熱しようとすると、大きな熱エネルギーつまり大容量
の加熱源を必要とし、ランニングコストが高くつく。ま
た、熱交換器内での流路抵抗が大きいと、流速を高くで
きないため、流量を大きくすることも難しい。さらに
は、液体加熱装置での放熱ロスをより一層低減すること
が望まれていた。また、循環温浴機に適用されて、液体
加熱により加熱殺菌を行う場合は、夏場等に浴用水の温
度が所定値以上に上がらないようにするため、流入温度
と流出温度との差が少ないものが要求される。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、放熱ロスを大幅に低減すること
が可能で熱交換効率が高く、温度上昇が速く、少ない熱
エネルギーでもって低コストにて多流量の流体を加熱す
ることが可能で、小型化が図れる液体加熱装置を提供す
ることを目的とする。また、流入温度と流出温度との差
が少なくなり、加熱殺菌の機能を持たすことが可能で、
循環温浴機に好適な液体加熱装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、流体が流入される流入路と、加熱
処理後の流体が流出される流出路と、流入路を通して流
入される流体を加熱する加熱源を備え、流入路を通る流
体と流出路を通る加熱された流体とが互いに熱交換され
るように構成された流体加熱装置において、流入路と流
出路とは、互いに対向流となり、かつ交互に接する状態
で渦巻き状に巻回されて熱交換部を成し、流入路の終端
部と流出路の始端部とは渦巻き状の熱交換部の中心部分
に開放され、この部分に加熱源を配置したものである。

【０００６】上記構成においては、流入路より流入され
る流体と、加熱源により加熱処理された後に流出路より
流出される流体とが、互いに対向流となり熱交換され
る。その流入路と流出路とは互いに接して渦巻き状の熱
交換部を成し、流入される流体は熱交換部の中心部分で
加熱源により加熱される。このため、放熱ロスが少なく
なり、小容量の加熱源で短時間にて高温まで加熱するこ
とが可能となる。また、熱交換部の通路が渦巻き状であ
るので、熱交換部の形状を大きくすることなく熱回収量
の増大が図れ、流入温度と流出温度との差を少なくでき
る。また、流路抵抗が少ない形状であるため、流速を乱
流域まで高めることが容易であり、乱流熱伝達による高
い熱通過率で交換熱量を飛躍的に高めることが可能とな
る。

【０００７】また、請求項２の発明は、上記請求項１に
記載の構成において、流入路の流入口と流出路の流出口
とは、渦巻き状の熱交換部の外周部分に設けられている
ものである。この構成においては、外周部の温度が低い
ので、放熱量が少なくなり、熱交換効率が高くなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施
形態に係る流体加熱装置が適用された循環温浴機の配管
構成図、図２は循環温浴機の概略斜視図である。この循
環温浴機１は、浴水１０（温水）を貯留した浴槽１１に
近接して配置され、浴槽１１内の浴水１０を循環ポンプ
１３で循環させながら、流体加熱装置１６により浴水１
０の昇温や保温と浄化を行うものである。循環温浴機１
は、浴水１０を循環させる循環流路に設けられた循環ポ
ンプ１３と、この循環ポンプ１３の吐出側に設けられ循
環される浴用水を清浄化する瀘過材を有した浄化槽１５
と、その下流側に設けられた流体加熱装置１６とを備え
ている。循環流路は、吸入路１４ａと、浄化槽１５から
流体加熱装置１６に至る連結路１４ｂと、流体加熱装置
１６から浴槽１１へ浴水を戻す吐出路１４ｃ等から成
る。

【０００９】図３及び図４は流体加熱装置１６の外観図
及び断面図である。流体加熱装置１６は、流入側の温水
と流出側の温水とを熱交換する熱交換部２０と、流入さ
れた温水を加熱する殺菌槽１７と、この殺菌槽１７内に
設けられたヒータ１８（加熱源）とから構成される。熱
交換部２０は、上記連結路１４ｂに流入口２１ａが連通
された流入路２１（二点鎖線で示す）と、上記吐出路１
４ｃに流出口２２ｂが連通された流出路２２とから成
り、この両者は接触状態で渦巻き状に巻回され、偏平な
形態とされ、流入路２１に流れる温水と流出路２２に流
れる温水とが互いに対向流となり、熱交換されるように
なっている。流入路２１の終端部２１ｂと流出路２２の
始端部２２ａとは、流体加熱装置１６の中心部の空間か
ら成る殺菌槽１７に臨んで開口し、ここにヒータ１８が
配置されている。また、流入路２１の流入口２１ａと流
出路２２の流出口２２ｂとは、渦巻き状の熱交換部２０
の外周部分に設けられている。

【００１０】また、流体加熱装置１６のハウジングは熱
伝導率が低い材質で構成され、熱交換部２０における流
入路２１と流出路２２とは、熱伝導率が高い材質で隣り
合わせに渦巻き状に区画されることにより形成されてい
る。

【００１１】次に、上記実施形態による循環温浴機１の
動作を説明する。循環ポンプ１３の駆動により浴槽１１
内の浴水１０は、循環流路を通して循環される。ヒータ
１８は浴槽１１内の浴水１０の温度が所定値に昇温、保
温されるように温度センサ（図示なし）により検出した
温水温度に基づき制御される。循環される浴水は、浄化
槽１５により瀘過されて浄化される。浄化された浴水
は、連結路１４ｂを通って流体加熱装置１６に入り、熱
交換部２０の流入口２１ａより流入路２１を通って流体
加熱装置１６の中心部の殺菌槽１７に導入される。殺菌
槽１７に導入された温水は、ヒータ１８により殺菌に必
要な温度まで加熱され、熱殺菌され、流出路２２を通っ
て流出口２２ｂより吐出路１４ｃに導出され、浴槽１１
に戻される。熱交換部２０では、流入路２１を通る温水
と流出路２２を通る温水とが互いに対向流となって熱交
換されるので、流入路２１を通って殺菌槽１７に入る時
には、漸次昇温され、また、流出路２２を通って吐出路
１４ｃに導出される時には、浴槽１１に戻すに支障のな
い適度な温度まで降下される。

【００１２】このように熱交換部２０が渦巻き形状とさ
れていることで、小型、省スペースで大きい熱交換面積
が確保され、また、流入側と流出側とが互いに対向流と
なることで、有効にエネルギーが伝達されるので、小電
力のヒータ１８でもって殺菌に必要な温度（例えば７０
℃）まで短時間に加熱することができる。これにより、
ある程度以上の大きい流量で循環させながら浄化し、常
時、温水を清浄に保ちつつ加熱殺菌することができ、し
かも、加熱殺菌を用いているにも拘らず、夏場等でも浴
水１０の温度が上がり過ぎるといったことがなくなる。
また、流体加熱装置１６の熱交換部２０で、流入側と流
出側の温水とが互いに熱交換されるので、少ない熱エネ
ルギーでもって低コストにて加熱殺菌することができ
る。

【００１３】また、流体加熱装置１６の中心部が高温
で、外周部の温度が低いので、放熱ロスが少なくなり、
熱交換効率が高い。また、熱交換部２０が渦巻き形状で
あるため、熱回収量の増大が図れ、流入温度と流出温度
との差を少なくでき、循環温浴機に好適なものとなる。
また、流路抵抗が少ない形状であるため、流速を乱流域
まで高めることが容易であり、乱流熱伝達による高い熱
通過率で交換熱量を飛躍的に高めることが可能となり、
熱交換部２０を小型化するとともに、大容量化を図るこ
とが容易となる。

【００１４】なお、本発明は上記実施形態の構成に限ら
れず種々の変形が可能である。例えば、上記では殺菌機
能を持つ循環温浴機に適用した例を示したが、これに限
られず、水等の液体以外に気体（沸点が低い液体を加熱
すると気体になる）の加熱等にも適用可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
流入路と流出路とが互いに接して渦巻き状の熱交換部を
成し、熱交換部の中心部分で加熱源により加熱されるの
で、放熱ロスが少なく、少ない熱エネルギーでもって低
コストにて短時間に多流量の流体を高温まで加熱するこ
とが可能となる。また、流路抵抗が少ない形状であるた
め、流速を乱流域まで高めることが容易であり、乱流熱
伝達による高い熱通過率で交換熱量を飛躍的に高めるこ
とが可能となり、熱交換部を小型化するとともに、大容
量化を図ることができる。また、高温まで加熱しながら
も、流入温度と流出温度との差を少なくすることができ
るので、加熱殺菌の機能を持つ循環温浴機に好適なもの
となる。

【００１６】また、請求項２の発明によれば、上記効果
に加えて、流入口と流出口とが渦巻き状の熱交換部の外
周部分に設けられているので、外周部の温度が低く、放
熱量が少なくなり、熱効率のより一層の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による流体加熱装置を適用
した循環温浴機の配管構成図である。

【図２】本実施形態による循環温浴機の概略斜視図であ
る。

【図３】本実施形態で用いられた流体加熱装置の外観図
である。

【図４】流体加熱装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 循環温浴機 １０ 浴水（液体） １３ 循環ポンプ １６ 流体加熱装置 １７ 殺菌槽 １８ ヒータ（加熱源） ２０ 熱交換部 ２１ 流入路 ２１ｂ 終端部 ２２ 流出路 ２２ａ 始端部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流入される流入路と、加熱処理後
   の流体が流出される流出路と、前記流入路を通して流入
   される流体を加熱する加熱源を備え、前記流入路を通る
   流体と前記流出路を通る加熱された流体とが互いに熱交
   換されるように構成された流体加熱装置において、 前記流入路と流出路とは、互いに対向流となり、かつ交
   互に接する状態で渦巻き状に巻回されて熱交換部を成
   し、 前記流入路の終端部と流出路の始端部とは前記渦巻き状
   の熱交換部の中心部分に開放され、この部分に前記加熱
   源を配置したことを特徴とする流体加熱装置。
2. 【請求項２】 前記流入路の流入口と前記流出路の流出
   口とは、前記渦巻き状の熱交換部の外周部分に設けられ
   ていることを特徴とする請求項１記載の流体加熱装置。