Water heater and water heater

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、 急速に水を暖めることができる温水装置及び湯沸し器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、温水手段としては、液体例えば水をバーナや電熱線などの熱源によりなべの底部から加熱昇温させているが、効率が低くなおも改良を要する。 即ち、上記従来の温水方法によって従来のなべを加熱すると、所要の温度に達するまでの時間がかなりかかり、燃料や電力の消費になる。
【０００３】
また、上記従来の温水手段においては、水と熱源との間にはなべの金属板底部を介してその熱伝導性により熱交換がなされるが、近年、超熱伝導媒体をさらに前記金属板の間に介在させて、その優れた超熱伝導性により熱対流を促すことが提案された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の加熱手段における問題点及び新規な熱交換の媒体の出現に鑑み、本発明は、優れた加熱効果が得られ、燃料や電力の消費を節約することができる温水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、本発明の温水装置は、縦長の水タンクと、その水タンク内に設けられる熱伝導部とよりなる温水装置において、前記熱伝導部は、水タンクの底部に設けられた中空基台と、その中空基台に植設されて該基台上に立ち上がり各々の下端が該基台に連通し且つ各々の上端が密封された複数の中空熱伝導管とを有していて、それら中空基台及び中空熱伝導管の中空部には超熱伝導媒体が充満、密封され、前記熱伝導部の中空基台は、底面の形状を下へ末広がる円錐形、段階状及び凹曲面のうちの一つの形状をなしており、前記熱伝導部が中空基台下方の熱源部によって加熱されることで、水タンク内の水が加熱されることを特徴とする。
【０００６】
また本発明の湯沸し器は、２重構造により胴部と底部の中空内部が連通し、上部開口には蓋を設けたやかん状本体を含み、やかん状本体の底部と、この底部に植設されて該底部上に立ち上がり各々の下端が該底部の中空内部に連通し且つ各々の上端が密封された多数の中空導熱管と、該底部及び中空導熱管の中空内部に充満、密封される超熱伝導媒体とで熱伝導部が構成され、その熱伝導部が該底部の下方の熱源部によって加熱されることで、やかん状本体内の水が加熱されることを第１の特徴とし、また２重構造により胴部と底部の中空内部が連通し、上部開口には蓋が設けられ、この蓋全体を上部開口から胴部回りにかけて断熱材による覆いで囲んだ釜状本体を含み、釜状本体の底部と、この底部に植設されて該底部上に立ち上がり各々の下端が該底部の中空内部に連通し且つ各々の上端が密封された多数の中空導熱管と、該底部及び中空導熱管の中空内部に充満、密封される超熱伝導媒体とで熱伝導部が構成され、その熱伝導部が該底部の下方の熱源部によって加熱されることで、釜状本体内の水が加熱されることを第２の特徴とする。
【０００７】
本発明において、「超熱伝導媒体」とは、『銅や銀と比べて熱伝導係数が格段に高く熱伝導性に優れ、しかも爆発の危険がなく、無毒な熱伝導媒体』をいう。
【０００８】
本発明の上記温水方法を実現させるための超熱伝導媒体として使用される無機超熱伝導媒体は、その後述するような物理的性質により、速く水を加熱する効果が発揮される。
【０００９】
本発明の熱伝導部は、アルミニウム、銅、その他の熱伝導性のよい材料によって成形される中空の２重層密閉体を備え、その密閉体内に超熱伝導媒体を充満し真空にして熱伝導部としている。
【００１０】
上記超熱伝導媒体は、好ましくは無機超熱伝導媒体であり、それは、すべて無機物により組合される公知の超熱伝導媒体であって、水素、酸素の発生を抑制でき、爆発する危険がない。 そして、熱伝導部の外被をアルミニュウム、銅或いは合金または他の熱伝導性がよい非金属を選択使用すれば、適用温度は−５０℃乃至金属融点の上限（ 約 ７００℃）の範囲に及ぶことができる。 前記超熱伝導媒体の例によっては放射性がなく（無毒、無汚染、無腐食性）、熱伝導係数（単位：ｗ／ｍ・℃）は下記により示すように極めて高い値が期待できる。
【００１１】
記
材料 熱伝導係数（ｗ／ｍ・℃）
空気 ０．０２６７
水 ０．６１
アルミニュウム ２１８．
銅 ４１８．
銀 ４９８．
無機超熱伝導媒体 ２９２６０００．
このような超熱伝導媒体として、本発明では、少なくとも過酸化ナトリウム、酸化ナトリウム、酸化ベリリウム、セスキ酸化マンガン、重クロム酸化アルミニウム、重クロム酸カルシウム、酸化マンガン、重クロム酸イオンのいずれか又はそれらを組み合せた化合物、少なくとも酸化コバルト、セスキ酸化マンガン、酸化ベリリウム、クロム酸ストロンチウム、炭酸ストロンチウム、酸化ロジウム、酸化銅、β−チタン、重クロム酸カリウム、酸化マンガン、重クロム酸カルシウム、重クロム酸マンガン、重クロム酸化イオンのいずれか又はそれらを組合わせた化合物、或いは、少なくとも変性酸化ロジウム、重クロム酸カリウム、変性酸化ラジウム、重クロム酸ナトリウム、重クロム酸銀、単結晶珪素、酸化ベリリウム、クロム酸ストロンチウム、酸化マンガン、ペル酸化ナトリウム、β−チタン、金属重クロム酸塩のいずれか又はそれらを組合わせた化合物が用いられ、前記化合物を適当に配合することによっても超熱伝導媒体が得られる。
【００１２】
上記超熱伝導媒体を充満させる前に、上記中空密閉体内を不活性化処理し、洗浄乾燥後、該中空密閉体の内面を粗面に形成する。 そして、液状の超熱伝導媒体を真空密閉体内に充満させ、該密閉体内を真空引きして密封することによって熱伝導部が得られる。 この熱伝導部内においては、超熱伝導媒体が気化した際、粗面の毛細現象により該密閉体の内表面に密着することにより超熱伝導媒体層を形成するので、効果的に熱を熱伝導部内部の全体に伝導させることができる。 即ち、上記超熱伝導媒体が上記真空密閉体内に充満されると、超熱伝導媒体が自然的に真空密閉体の内壁面に密着することになるので、効果的に熱を熱伝導部内部の全体に伝導させることができ、即ち、周壁表面積の大小に見合った熱の伝導が期待できる。
【００１３】
このように本発明は、上記無機超熱伝導媒体を採用し、これを中空密閉体内に密封することによって熱伝導部を得るようにしたから、該熱伝導部は、爆発する危険がなく、適用温度範囲が広いと共に、放射性を生じなく、環境に優しく（無毒、無汚染、無腐食性）、且つ熱伝導係数は極めて高くなる。
【００１４】
本発明の温水装置及び湯沸し器の上記構成によれば、温水装置及び湯沸し器の熱伝導部が水との接触面積を大きく増やすことができるので、温水効果をさらに向上させる。 そして、上記熱伝導部における熱伝導管の断面形状を、円形や角形を初め、十の字形、Ｙの字形、Ｔの字形などとすることにより、水タンク中の水との接触面積を大きくし、熱交換の効果を向上させる。 また上記温水装置を筒形ハウジングにより被覆収容させ、水タンクに給水及び取湯管をそれぞれ設けて湯沸し器とすることができる。
【００１５】
また特に本発明の温水装置における上記伝導部の中空基台は、 底面の形状が下へ末広がる円錐形、段階状又は凹曲面状であるため、下方の熱源部がガスやオイルバーナである場合、熱源との接触面積を増やし、占有空間のむだを省くことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき、好ましい実施の形態の一例としてのガス湯沸し器を上げ、図面を参照して詳細を述べる。
【００１７】
なお、ここでは、熱源としてガスバーナの例を示したが、環境保全や制御の容易さでは電気ヒータがよく、そして経済性についてはオイルバーナが良い。
【００１８】
図１は、上記湯沸し器の正面図、図２は同縦断面図、及び図３は同図２のIII―III線断面図を示す。
【００１９】
図中、湯沸し器１は、熱伝導部２３を主体とする温水装置２よりなる。 ほぼ筒形のハウジング５が該温水装置２を被い、底面がベース６により塞がれると共に、上記ハウジング５及び上記ベース６にわたって外部より例えば円形状の開口にネットを張った通気も兼ねた覗き窓５５が設けられる。 該温水装置２は、縦長柱状体の水タンク２４と、熱伝導部２３とで構成され、その熱伝導部２３は、水タンク２４底部に設けられた盒状の中空基台２２と、これに植設されて立上る複数の中空熱伝導管２１とを備え、それら中空熱伝導管２１は、その各々の上端面２２０が密封され、また各々の下端２２２が中空基台２２内に連通する。 中空基台２２及び中空熱伝導管２１の中空状内部には超熱伝導媒体２０が充満されて熱伝導部２３が構成され、この熱伝導部２３は、中空基台２２下方の熱源部３によって加熱されるよう構成される。 この例では、熱源部３としてガスバーナを設けている。
【００２０】
図示で明らかなように、温水装置２は、水タンク２４の底部となる中空盒状の基台２２に、上部表面２２０より無数の中空状伝導管２１が一定の間隔をおいて水タンク２４内へ突き出るように立上り植設されて熱伝導部２３をなす。 熱伝導管２１と基台２２は内部で連通しており、無機熱伝導部２３は、給水パイプ５１を経て水を該水タンク２４に入れ、下方に取り付けた熱源部３のガスバーナによって加熱するように構成されている。 なお、この形態において加熱源はガスバーナ３を使用しているが、言うまでもなく電気コンロを使用することもできる。
【００２１】
もちろん、該温水装置２を用い湯沸し器１の形態をとる場合、図２に示す如く、上記熱伝導部２３の中央部において、基台２２の下底２２３から水タンク２４を突き抜けてハウジング５の上面５０に開口し、熱源部３より大気へ連通させる排気管２１６が形成されている。 排気管２１６開口の出口２２６に外部ダストの侵入を防ぐ通気性のあるカバー５７が設けられている。
【００２２】
上記湯沸し器１において、上記温水装置の水タンク２４内の蒸気圧力を調節することができる圧力調節弁５４が、適当な位置例えば温水装置２とハウジング５にわたって設けられる。
【００２３】
当該温水装置２の周囲には、さらに例えば温水装置を囲むほぼハウジング５と水タンク２４の外周面２４５とで形成した予熱手段４が設けられる。 該予熱手段４は、水タンク２４の外周面より逸散する余熱を利用して上記温水装置２に入れる水を前もって温めることができる。 図示例においては、該湯沸し器１の給水パイプ５１が上記ハウジング５の上部に設けられ、給湯パイプ５２が上記温水装置２の水タンク２４上部に設けられる。 そして該給水パイプ５１を介して上記予熱手段４へ水を供給し、上記温水装置２の周りを循環し前もって水を温め、温めた水を該予熱手段４と連結された出水管５３を通して上記温水装置２の水タンク２４に加え、該温水装置２によってお湯に沸かして上記給湯パイプ５２を介して外部へ供給する。
【００２４】
このように、予熱手段４によって、水を加熱する時間を短縮して効率よく湯を沸すことができる。
【００２５】
図示例では、上記ベース６に熱源部例えばガスバーナ３が設けられており、上記基台２２の下底２２３が中央部から周縁部へ下方に円錐状に傾斜するように形成されると共に、上記基台２２の上部表面２２０も傾斜した底部２２３に合せて中央部から周縁へ末広な円錐状に形成されているので、上記水タンク２４の表面積を大きくすると共に、前記熱伝導部２３と水タンク２４や前記ガスバーナ３の間の接触や加熱空間を無駄なく利用することができ、沸す時間を節約し効率よく沸すことができる。
【００２６】
なお、上記熱伝導部２３の各熱伝導管２１，２１、・・・は、断面を図３の十字形、図４のＹ字形、図５のＴ字形、図６のＬ字形などに形成することによって、円形断面より加熱する水との接触面積を増やす役目を増やす役目を果たす場合がある。
【００２７】
また、図７は、該湯沸かし器の他の実施の形態を示す概略縦断面図である。 該湯沸し器１Ａは、図示の如く、予熱手段４Ａが螺旋管状に形成され、水タンク２４Ａの周囲を包囲して配置される。 給水パイプ５１Ａがベース６Ａ辺りより予熱手段４Ａと接続されており、水を給水パイプ５１Ａを経て予熱手段４Ａによって予熱され、予熱手段４Ａの末端と接続された出水管５３Ａを経てタンク２４Ａに入る。 温水装置２Ａによってお湯に沸して上記給湯パイプ５２Ａを介して外部へ供給する。 このように上記形態と同様に予熱を利用する効果を得られる。
【００２８】
さらに、図８は、本発明の装置の他の実施の形態の概略を示す断面図であり、該湯沸し器９は、２重構造によりやかん状本体９１１をして胴部９１と底部９１０の中空内部が連通し、上部開口９１２０には蓋９２が設けられている。 上記底部９１０には、該底部９１０に植設されて立ち上がる多数の中空導熱管９４１を備える。 その中空導熱管９４１の各々の上端面９４１０は密封され、またその各々の下端９４２は前記底部９１０に内部が連通する。 さらに、やかん状本体９１１の中空内部９５には超熱伝導媒体９０が充満されて湯沸し器９０の熱伝導部９４をなす。 該湯沸し器９は、底部９１０の下方に設けられた熱源部例えばガスバーナ９３によって加熱される。
【００２９】
さらに、図９は、本発明の装置の他の実施の形態の概略を示す断面図であり、該湯沸し器１００は、２重構造により胴部１１０２と底部１１０１の中空内部が連通し、上部開口から胴部１１０２回りにかけて断熱材による覆い１０６で囲んだ釜状本体１００１をしている。 上記底部１１０１には、該底部に植設されて立ち上がる多数の中空導熱管１０１Ａを備える。 その中空導熱管１０１Ａの各々の上端面１０１２は密封され、またその各々の下端１０１１は前記底部１１０１に内部が連通する。 さらに、釜状本体１００１の中空内部には超熱伝導媒体１０１３が充満されて湯沸し器１００の熱伝導部１０１をなす。 該湯沸し器１００は、底部１１０１の下方の熱源部例えばガスバーナ１０７によって加熱される。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、内部に超熱伝導媒体を充満、密封し熱が有効に伝達される熱伝導部を加熱することで、該熱伝導部を内部に設けた水タンクの水を急速に加熱することができ、加熱のための消費ガスや電力を大幅に低減できる。 その上、前記熱伝導部が、水タンク（又はやかん状本体、釜状本体）の底部に設けられた中空基台と、その基台上に立ち上がり各々の下端が該基台に連通し且つ各々の上端が密封された複数の中空熱伝導管とを有していて、それら中空基台及び中空熱伝導管の中空部に超熱伝導媒体が充満、密封されるので、熱伝導部が水との接触面積を大きく増やすことができて、加熱効果を更に 向上させることができる。 また特に本発明の温水装置における上記伝導部の中空基台は、底面の形状が下へ末広がる円錐形、段階状又は凹曲面状であるため、下方の熱源部がガスやオイルバーナである場合、熱源との接触面積を増やし、占有空間の無駄を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の熱伝導法による一装置をとった湯沸し器の外観正面図。
【図２】 該湯沸かし器の概略断面図。
【図３】 図２の３−３線横断面図。
【図４】 該湯沸し器の他の熱伝導管使用例を示す概略断面図。
【図５】 同上他の例の概略横断面図。
【図６】 同上他の例の概略横断面図。
【図７】 該湯沸し器の異なる予熱手段の例を示す概略縦断面図。
【図８】 本発明の装置の他の実施の形態の概略を示す断面図。
【図９】 本発明の装置の他の実施の形態の概略を示す断面図。
【符号の説明】
１・・・湯沸し器２・・・温水装置２０・・・超熱伝導媒体２１・・・熱伝導管２１３・・・底部２１６・・・排気管２２・・・基台２２０・・・上部表面２２３・・・下底２２６・・・出口２４・・・水タンク２４５・・・周壁３・・・熱源部（ガスバーナ）
４・・・予熱手段５・・・ハウジング５１・・・給水パイプ５２・・・給湯パイプ５４・・・圧力調節弁５５・・・覗き窓５７・・・カバー６・・・ベース