JP2007080715A

JP2007080715A - 電磁誘導流体加熱装置

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Publication number: JP2007080715A
Application number: JP2005268091A
Authority: JP
Inventors: Junji Nakao; 順次中尾
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】発熱管を流通する被加熱流体に対する熱交換効率に改善の余地がある。
【解決手段】被加熱流体が流通する導電性材料の発熱管２と、発熱管を取り囲むように配置する加熱コイル４と、この加熱コイルに対して高周波電力を供給する高周波電源部５とを有し、加熱コイルに対して高周波電力を供給することで発生する磁束線で発熱管に電磁誘導電力を発生させ、この電磁誘導電力で同発熱管を加熱する電磁誘導流体加熱装置１であって発熱管を第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂで構成し、第１発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第１螺旋状部１１Ａを形成すると共に、第２発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第２螺旋状部１１Ｂを形成し、加熱コイルで発生する磁束線が第１発熱曲管及び第２発熱曲管に鎖交するように、加熱コイルに対して第１発熱曲管及び第２発熱曲管を配置したものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば水やアルコール等の液体や、窒素ガスやアルゴンガス等の気体等の被加熱流体を電磁誘導的に加熱する、例えば半導体製造装置に使用される電磁誘導流体加熱装置に関する。

従来、本出願人は、被加熱流体が流通する導電性材料の発熱管と、螺旋状に巻回して前記発熱管を取り囲むように配置した加熱コイルと、この加熱コイルに対して高周波電力を供給する高周波電源部と、発熱管の両端部を電気的に接続する短絡部とを有し、前記加熱コイルに対して高周波電力を供給することで発生する磁束線で前記発熱管に電磁誘導電力を発生させ、この電磁誘導電力で同発熱管を加熱する電磁誘導流体加熱装置を提案している(例えば特許文献１参照)。

図７は特許文献１の電磁誘導流体加熱装置内部の加熱コイル、発熱管及び短絡部の電気的関係を端的に示す説明図、図８は特許文献１の電磁誘導流体加熱装置内部の加熱コイル、発熱管及び短絡部の電気的関係を直流抵抗見地から端的に示す説明図である。

図７に示す電磁誘導流体加熱装置１００は、高周波電源部１０１と、加熱コイルに相当するコイルＬ１Ａと、発熱管に相当するコイルＬ２Ａと、発熱管の両端同士を電気的に接続する短絡部１０２とを有し、コイルＬ２Ａ及び短絡部１０２で閉回路を形成することになる。

コイルＬ１Ａは、高周波電源部１０１から高周波電力を供給すると、磁束線１２０を発生し、この磁束線１２０でコイルＬ２Ａに電磁誘導電力を発生させることになる。

図８に示す電磁誘導流体加熱装置１００は、高周波電源部１０１と、発熱管に相当する抵抗Ｒ１Ａと、短絡部１０２に相当する短絡抵抗ｒ２Ａとで構成し、これら抵抗Ｒ１Ａ及び短絡抵抗ｒ２Ａで閉回路を形成し、発熱管で発生した電磁誘導電力に応じて抵抗Ｒ１Ａ及び短絡抵抗ｒ１Ａでジュール熱を発生することになる。

従って、特許文献１の電磁誘導流体加熱装置１００によれば、加熱コイルに高周波電力が供給されると、加熱コイルに磁束が発生し、この加熱コイルの内側に配置されている磁界内の発熱管に電磁誘導電力が発生し、発熱管及び短絡部で形成する閉回路に電流が流れてジュール熱が発生し、このジュール熱で発熱管内を流通する被加熱流体を加熱昇温するようにしたので、例えば発熱が無駄にされていた短絡棒を用いる方式(例えば特許文献２参照)に比較して、被加熱流体に対する加熱効率を大幅に向上させることができる。
特開２００３−３１７９１５号公報（要約書及び図１参照）特開２００１−２３５２２８号公報（要約書及び図１参照）

しかしながら、特許文献１の電磁誘導流体加熱装置１００によれば、一本の発熱管の両端部分を電気的に接続する短絡部を備え、加熱コイルへの高周波電力供給に応じて発熱管に電磁誘導電力を発生し、この発熱管及び短絡部で形成する閉回路に電流を流して短絡部との発熱管の接続箇所が主要発熱部分としてジュール熱を発生させるようにしたが、短絡部との発熱管の接続箇所以外の部位は熱交換に直接寄与しないため、発熱管を流通する被加熱流体に対する熱交換効率に改善の余地があった。

そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発熱管を流通する被加熱流体に対して熱交換効率を大幅に向上させることができる電磁誘導流体加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の電磁誘導流体加熱装置は、被加熱流体が流通する導電性材料の発熱管と、螺旋状に巻回して前記発熱管を取り囲むように配置する加熱コイルと、この加熱コイルに対して高周波電力を供給する高周波電源部とを有し、前記加熱コイルに対して高周波電力を供給することで発生する磁束線で前記発熱管に電磁誘導電力を発生させ、この電磁誘導電力で同発熱管を加熱する電磁誘導流体加熱装置であって、前記発熱管を少なくとも２本の発熱曲管で構成し、一方の発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第１螺旋状部を形成すると共に、他方の発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第２螺旋状部を形成し、前記加熱コイルに対して高周波電力を供給すると、前記加熱コイルで発生する磁束線が前記２本の発熱曲管に鎖交するように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したものである。

本発明の電磁誘導流体加熱装置は、前記一方の発熱曲管で発生する電磁誘導電力の電力方向及び、前記他方の発熱曲管で発生する電磁誘導電力の電力方向が同相となるように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したものである。

本発明の電磁誘導流体加熱装置は、前記第１螺旋状部の間に前記第２螺旋状部を介在させるように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したものである。

本発明の電磁誘導流体加熱装置は、前記第１螺旋状部で構成する挿通孔に前記第２螺旋状部を挿通するように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したものである。

本発明の電磁誘導流体加熱装置は、前記発熱管の両端部同士を電気的に接続する短絡部を有するようにした。

本発明の電磁誘導流体加熱装置は、前記短絡部を、前記一方の発熱曲管の両端部同士を電気的に接続する第１短絡部と、前記他方の発熱曲管の両端部同士を電気的に接続する第２短絡部とで構成するようにしたものである。

上記のように構成された本発明の電磁誘導流体加熱装置によれば、前記発熱管を少なくとも２本の発熱曲管で構成し、一方の発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第１螺旋状部を形成すると共に、他方の発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第２螺旋状部を形成し、前記加熱コイルに対して高周波電力を供給すると、前記加熱コイルで発生する磁束線が前記２本の発熱曲管に鎖交するように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置するようにしたので、前記加熱コイルで発生した磁束線で前記一方の発熱曲管及び前記他方の発熱曲管に電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら発熱曲管で発生した磁束線で発熱曲管同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の一方の発熱曲管及び他方の発熱曲管の大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、本発明の電磁誘導流体加熱装置によれば、前記一方の発熱曲管で発生する電磁誘導電力の電力方向及び、前記他方の発熱曲管で発生する電磁誘導電力の電力方向が同相となるように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したので、前記加熱コイルで発生した磁束線で前記一方の発熱曲管及び前記他方の発熱曲管に電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら発熱曲管で発生した磁束線で打ち消しあうことなく、発熱曲管同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の一方の発熱曲管及び他方の発熱曲管の大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、本発明の電磁誘導流体加熱装置によれば、前記第１螺旋状部の間に前記第２螺旋状部を介在させるように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したので、前記加熱コイルで発生した磁束線で前記一方の発熱曲管及び前記他方の発熱曲管に電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら発熱曲管で発生した磁束線で発熱曲管同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の一方の発熱曲管及び他方の発熱曲管の大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、本発明の電磁誘導流体加熱装置によれば、前記第１螺旋状部で構成する挿通孔に前記第２螺旋状部を挿通するように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したので、前記加熱コイルで発生した磁束線で前記一方の発熱曲管及び前記他方の発熱曲管に電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら発熱曲管で発生した磁束線で発熱曲管同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の一方の発熱曲管及び他方の発熱曲管の大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、本発明の電磁誘導流体加熱装置によれば、前記発熱管の両端部同士を電気的に接続する短絡部を有するようにしたので、前記加熱コイルで発生した磁束線で前記一方の発熱曲管及び前記他方の発熱曲管に電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら発熱曲管で発生した磁束線で発熱曲管同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、前記短絡部を通じて磁界内の一方の発熱曲管及び他方の発熱曲管の大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、本発明の電磁誘導流体加熱装置によれば、前記短絡部を、前記一方の発熱曲管の両端部同士を電気的に接続する第１短絡部と、前記他方の発熱曲管の両端部同士を電気的に接続する第２短絡部とで構成するようにしたので、前記加熱コイルで発生した磁束線で前記一方の発熱曲管及び前記他方の発熱曲管に電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら発熱曲管で発生した磁束線で発熱曲管同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、前記第１短絡部及び第２短絡部を通じて磁界内の一方の発熱曲管及び他方の発熱曲管の大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置について説明する。

(実施の形態１)
図１は第１の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置の内部構造を端的に示す説明図、図２は同電磁誘導流体加熱装置の内部構造の一部を断面にした説明図である。

図１及び図２に示す電磁誘導流体加熱装置１は、被加熱流体が一端２Ａ側から他端２Ｂ側に流通する導電性材料の発熱管２と、この発熱管２の外側に配設されて同発熱管２を取り囲む円筒状のコイルボビン３と、このコイルボビン３に螺旋状に巻回された加熱コイル４と、この加熱コイル４に対して高周波電力を供給する高周波電源部５とを有し、加熱コイル４に対して高周波電力を供給することで発生する磁束線で発熱管２に電磁誘導電力を発生させ、この電磁誘導電力で同発熱管２を加熱するものである。

高周波電源部５は、高周波電源５Ａと、高周波電源５Ａから出力する高周波電力を制御する電源制御器５Ｂと、図示せぬ温度センサで得た被加熱流体の現在温度や発熱管２の現在温度等の温度結果に基づき、被加熱流体の現在温度を目標温度に到達させるべく、電源制御器５Ｂを制御するコントローラ５Ｃとを有している。

コイルボビン３は、例えばガラスやセラミック等の電気絶縁材料で円筒状に形成されたものである。

発熱管２は、２本の第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂで構成し、第１発熱曲管１０Ａの略中央部を螺旋状に捩回して第１螺旋状部１１Ａを形成すると共に、第２発熱曲管１０Ｂの略中央部を螺旋状に捩回して第２螺旋状部１１Ｂを形成し、第１発熱曲管１０Ａの第１螺旋状部１１Ａの間に第２発熱曲管１０Ｂの第２螺旋状部１１Ｂを介在させ、加熱コイル４に対して高周波電力を供給すると、加熱コイル４で発生する磁束線が第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ夫々に鎖交するように、これら第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂを、加熱コイル４を巻回したコイルボビン３内に配置したものである。尚、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂは、第１発熱曲管１０Ａで発生する電磁誘導電力の電力方向と、第２発熱曲管１０Ｂで発生する電磁誘導電力の電力方向とが同相となるように配置したものである。

また、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂを形成する導電性材料としては、例えば耐腐食性材料の電磁的誘導加熱に適したフェライト系ステンレス鋼や、電磁的誘導加熱に適したＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼や、電界研磨加工や酸化不動態膜処理を施したものを使用することが望ましい。

また、発熱管２は、その両端部２Ａ，２Ｂ同士を電気的に接続する短絡部６を有し、短絡部６は、第１発熱曲管１０Ａの一端部２Ａ及び他端部２Ｂ同士を電気的に接続する第１短絡部６Ａと、第２発熱曲管１０Ｂの一端部２Ａ及び他端部２Ｂ同士を電気的に接続する第２短絡部６Ｂとで構成し、第１発熱曲管１０Ａ及び第１短絡部６Ａ間、第２発熱曲管１０Ｂ及び第２短絡部２Ｂ間で閉回路を夫々形成することになる。

図３は同電磁誘導流体加熱装置１内部の加熱コイル４、第１発熱曲管１０Ａ、第２発熱曲管１０Ｂ、第１短絡部６Ａ及び第２短絡部６Ｂの電気的関係を端的に示す説明図、図４は同電磁誘導流体加熱装置１内部の第１発熱曲管１０Ａ、第２発熱曲管１０Ｂ、第１短絡部６Ａ及び第２短絡部６Ｂの電気的関係を直流抵抗見地から端的に示す説明図である。

図３に示す電磁誘導流体加熱装置１は、高周波電源部５と、加熱コイル４に相当するコイルＬ１と、第１発熱曲管１０Ａに相当するコイルＬ２と、第２発熱曲管１０Ｂに相当するコイルＬ３と、コイルＬ２の両端部同士を電気的に接続する第１短絡部６Ａと、コイルＬ３の両端部同士を電気的に接続する第２短絡部６Ｂとを有し、コイルＬ２及び第１短絡部６Ａ間、コイルＬ３及び第２短絡部６Ｂ間で閉回路を夫々形成することになる。

コイルＬ１は、高周波電源部５から高周波電力を供給すると、コイルＬ２に鎖交する磁束線２０Ａ及びコイルＬ３に鎖交する磁束線２０Ｂを発生し、これら磁束線２０Ａ及び磁束線２０ＢでコイルＬ２及びコイルＬ３に電磁誘導電力を発生させ、さらにコイルＬ２及びコイルＬ３で発生した磁束線２０ＣでコイルＬ２及びコイルＬ３同士で、さらなる電磁誘導電力を発生させることになる。

図４に示す電磁誘導流体加熱装置１は、高周波電源部５、第１発熱曲管１０Ａに相当する抵抗Ｒ１及び、第１短絡部６Ａに相当する短絡抵抗ｒ１で構成する第１閉回路５０Ａと、高周波電源部５、第２発熱曲管１０Ｂに相当する抵抗Ｒ２及び、第２短絡部６Ｂに相当する短絡抵抗ｒ２で構成する第２閉回路５０Ｂとで構成し、第１発熱曲管１０Ａ、第２発熱曲管１０Ｂで発生した電磁誘導電力に応じて第１閉回路５０Ａ内の抵抗Ｒ１及び短絡抵抗ｒ１、第２閉回路５０Ｂ内の抵抗Ｒ２及び短絡抵抗ｒ２でジュール熱を発生することになる。

従って、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、短絡抵抗ｒ１及び短絡抵抗ｒ２でジュール熱が発生することで、同抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に相当する第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂを流通する被加熱流体が加熱昇温することになる。

尚、請求項記載の電磁誘導流体加熱装置は電磁誘導流体加熱装置１、発熱管は発熱管２、加熱コイルは加熱コイル４、高周波電源部は高周波電源部５、一方の発熱曲管は第１発熱曲管１０Ａ、他方の発熱曲管は第２発熱曲管１０Ｂ、第１螺旋状部は第１螺旋状部１１Ａ、第２螺旋状部は第２螺旋状部１１Ｂ、短絡部は短絡部６、第１短絡部６Ａ、第２短絡部６Ｂに相当するものである。

次に第１の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置１の動作について説明する。

まず、加熱コイル４は、高周波電源５Ａからの高周波電力を供給すると、磁束線を発生し、同加熱コイル４の内側に配置されて磁界２０Ａ内にある第１発熱曲管１０Ａに渦電流の電磁誘導電力が発生し、この電磁誘導電力でジュール熱が発生して第１発熱曲管１０Ａが発熱する。

また、第２発熱曲管１０Ｂも同様に、加熱コイル４の内側に配置されて磁界２０Ｂ内にあるため、渦電流の電磁誘導電力が発生し、この電磁誘導電力でジュール熱が発生することで同第２発熱曲管１０Ｂが発熱する。

さらに、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂは、電磁誘導電力の発生に応じて磁束を発生し、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂの磁界２０Ｃ内にある第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂでも、更なる電磁誘導電力が発生し、さらに、第１短絡部６Ａ及び第１発熱曲管１０Ａ間、第２短絡部２Ｂ及び第２発熱曲管１０Ｂ間で形成される閉回路に電流が流れることで第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂも夫々発熱することになる。

そして、このように発熱した第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ内を被加熱流体が流通することで、同第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂの内壁面から熱伝達で被加熱流体が加熱されることになる。

従って、第１の実施の形態によれば、発熱管２を第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂで構成し、第１発熱曲管１０Ａの略中央部を螺旋状に捩回して第１螺旋状部１１Ａを形成すると共に、第２発熱曲管１０Ｂの略中央部を螺旋状に捩回して第２螺旋状部１１Ｂを形成し、第１発熱曲管１０Ａの第１螺旋状部１１Ａの間に第２発熱曲管１０Ｂの第２螺旋状部１１Ｂを介在させ、加熱コイル４に対して高周波電力を供給すると、加熱コイル４で発生する磁束線が第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ夫々に鎖交するように、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂを、加熱コイル４を巻回したコイルボビン３内に配置するようにしたので、加熱コイル４で発生した磁束線で第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂに電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂで発生した磁束線で第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、第１の実施の形態によれば、第１発熱曲管１０Ａで発生する電磁誘導電力の電力方向及び、第２発熱曲管１０Ｂで発生する電磁誘導電力の電力方向が同相となるように、加熱コイル４に対して第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂを配置したので、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂに電磁誘導電力で発生した磁束線が打ち消しあうことなく、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂの大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、第１の実施の形態によれば、短絡部６を、第１発熱曲管１０Ａの一端部２Ａ及び他端部２Ｂ同士を電気的に接続する第１短絡部６Ａと、第２発熱曲管１０Ｂの一端部２Ａ及び他端部２Ｂ同士を電気的に接続する第２短絡部６Ｂとで構成し、第１発熱曲管１０Ａ及び第１短絡部６Ａ間、第２発熱曲管１０Ｂ及び第２短絡部６Ｂ間で閉回路を夫々形成するようにしたので、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂも夫々発熱することになるため、熱交換効率が大幅に向上させることができる。

(実施の形態２)
次に第２の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置について説明する。図５は第２の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置の内部構造を端的に示す説明図、図６は同電磁誘導流体加熱装置の内部構造の一部を断面にした説明図である。尚、第１の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置１と同一の構成については同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図５及び図６に示す第２の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置１Ａと第１の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置１とが異なるところは、発熱管２の構成が、第１発熱曲管１０Ａの第１螺旋状部１０Ａで構成する挿通孔１２に第２発熱曲管１０Ｂの第２螺旋状部１１Ｂを挿通させるように、加熱コイル４を巻回したコイルボビン３内に第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂを配置した点にある。

尚、請求項記載の電磁誘導流体加熱装置は電磁誘導流体加熱装置１Ａ、挿通孔は挿通孔１２に相当するものである。

次に第２の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置１Ａの動作について説明する。

加熱コイル４は、高周波電源部５から高周波電力を供給すると、磁束線を発生し、同加熱コイル４内側の磁界内ある第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ夫々に渦電流の電磁誘導電力を発生し、この電磁誘導電力でジュール熱を発生させることで第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ夫々が発熱する。

さらに、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂは、電磁誘導電力の発生に応じて磁束を発生し、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂの磁界内にある第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂでも、更なる電磁誘導電力が発生し、第１発熱曲管１０Ａ及び第１短絡部６Ａ間、第２発熱曲管１０Ｂ及び第２短絡部６Ｂ間で夫々形成する閉回路で第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂも夫々発熱することになる。

従って、第２の実施の形態によれば、発熱管２を第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂで構成し、第１発熱曲管１０Ａの略中央部を螺旋状に捩回して第１螺旋状部１１Ａを形成すると共に、第２発熱曲管１０Ｂの略中央部を螺旋状に捩回して第２螺旋状部１１Ｂを形成し、第１発熱曲管１０Ａの第１螺旋状部１１Ａで構成する挿通孔１２に第２発熱曲管１０Ｂの第２螺旋状部１１Ｂを挿通させ、加熱コイル４に対して高周波電力を供給すると、加熱コイル４で発生する磁束線が第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ夫々に鎖交するように、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂを、加熱コイル４を巻回したコイルボビン３内に配置するようにしたので、加熱コイル４で発生した磁束線で第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂに電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂで発生した磁束線で第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、第２の実施の形態によれば、第１発熱曲管１０Ａで発生する電磁誘導電力の電力方向及び、第２発熱曲管１０Ｂで発生する電磁誘導電力の電力方向が同相となるように、加熱コイル４に対して第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂを配置したので、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂに電磁誘導電力で発生した磁束線が打ち消しあうことなく、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂ同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂの大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができる。

また、第２の実施の形態によれば、短絡部６を、第１発熱曲管１０Ａの一端部２Ａ及び他端部２Ｂ同士を電気的に接続する第１短絡部６Ａと、第２発熱曲管１０Ｂの一端部２Ａ及び他端部２Ｂ同士を電気的に接続する第２短絡部６Ｂとで構成し、第１発熱曲管１０Ａ及び第１短絡部６Ａ間、第２発熱曲管１０Ｂ及び第２短絡部６Ｂ間で閉回路を夫々形成するようにしたので、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂも夫々発熱することになるため、熱交換効率が大幅に向上させることができる。

尚、本実施の形態に示す電磁誘導流体加熱装置１（１Ａ）においては、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂに流通する被加熱流体を同一目標温度に加熱維持することを目的とするため、これら第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂに流通する被加熱流体が同一の流体であることが望ましい。

また、上記実施の形態の電磁誘導流体加熱装置１（１Ａ）においては、第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂの一端２Ａ側から他端２Ｂ側へ被加熱流体を流通させることが望ましいが、例えば第１発熱曲管１０Ａでは一端側２Ａから他端２Ｂ側に、第２発熱曲管１０Ｂでは他端２Ｂ側から一端２Ａ側へ被加熱流体を流通させるようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、例えば第１発熱曲管１０Ａの第１螺旋状部１１Ａの間に第２発熱曲管１０Ｂの第２螺旋状部１１Ｂを介在させるように発熱管２を構成し、又は例えば第１発熱曲管１０Ａの第１螺旋状部１１Ａで挿通孔１２を形成し、この挿通孔１２内に第２発熱曲管１０Ｂの第２螺旋状部１１Ｂを挿通するように発熱管２を構成するようにしたが、加熱コイル４で発生する磁束線が第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂで鎖交するのであれば、これら配置構成の限りではなく、様々な配置構成が考えることは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、発熱管２を第１発熱曲管１０Ａ及び第２発熱曲管１０Ｂの２本の発熱曲管で構成するようにしたが、３本以上の発熱曲管で構成するようにしても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明の電磁誘導流体加熱装置によれば、発熱管を少なくとも２本の発熱曲管で構成し、一方の発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第１螺旋状部を形成すると共に、他方の発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第２螺旋状部を形成し、加熱コイルに対して高周波電力を供給すると、前記加熱コイルで発生する磁束線が前記２本の発熱曲管に鎖交するように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置するようにしたので、前記加熱コイルで発生した磁束線で前記一方の発熱曲管及び前記他方の発熱曲管に電磁誘導電力を発生させ、さらに、これら発熱曲管で発生した磁束線で発熱曲管同士に電磁誘導電力を発生させることになるため、磁界内の一方の発熱曲管及び他方の発熱曲管の大部分の部位で熱交換に寄与し、その結果、被加熱流体に対する熱交換効率を大幅に向上させることができるため、例えば窒素ガス等の気体やアルコール等の液体等の被加熱流体を電磁誘導的に加熱する、例えば半導体製造装置に有用である。

本発明の第１の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置の内部構造を端的に示す説明図である。第１の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置の内部構造の一部を断面にした説明図である。第１の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置内部の加熱コイル、第１発熱曲管及び第２発熱曲管、第１短絡部及び第２短絡部の電気的関係を端的に示す説明図である。第１の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置内部の第１発熱曲管、第２発熱曲管、第１短絡部及び第２短絡部の関係を直流抵抗見地から端的に示す説明図である。第２の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置の内部構造を端的に示す説明図である。第２の実施の形態を示す電磁誘導流体加熱装置の内部構造の一部を断面にした説明図である。従来の電磁誘導流体加熱装置内部の加熱コイル、発熱管及び短絡部の電気的関係を端的に示す説明図である。従来の電磁誘導流体加熱装置内部の発熱管及び短絡部の電気的関係を直流抵抗見地から端的に示す説明図である。

符号の説明

１（１Ａ）電磁誘導流体加熱装置
２発熱管
４加熱コイル
５高周波電源部
６短絡部
６Ａ第１短絡部
６Ｂ第２短絡部
１０Ａ第１発熱曲管（一方の発熱曲管）
１０Ｂ第２発熱曲管（他方の発熱曲管）
１１Ａ第１螺旋状部
１１Ｂ第２螺旋状部
１２挿通孔

Claims

被加熱流体が流通する導電性材料の発熱管と、螺旋状に巻回して前記発熱管を取り囲むように配置する加熱コイルと、この加熱コイルに対して高周波電力を供給する高周波電源部とを有し、前記加熱コイルに対して高周波電力を供給することで発生する磁束線で前記発熱管に電磁誘導電力を発生させ、この電磁誘導電力で同発熱管を加熱する電磁誘導流体加熱装置であって、
前記発熱管を少なくとも２本の発熱曲管で構成し、一方の発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第１螺旋状部を形成すると共に、他方の発熱曲管の略中央部を螺旋状に捩回して第２螺旋状部を形成し、前記加熱コイルに対して高周波電力を供給すると、前記加熱コイルで発生する磁束線が前記少なくとも２本の発熱曲管に鎖交するように、前記加熱コイルに対して前記２本の発熱曲管を配置したことを特徴とする電磁誘導流体加熱装置。
前記一方の発熱曲管で発生する電磁誘導電力の電力方向及び、前記他方の発熱曲管で発生する電磁誘導電力の電力方向が同相となるように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導流体加熱装置。
前記第１螺旋状部の間に前記第２螺旋状部を介在させるように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の電磁誘導流体加熱装置。
前記第１螺旋状部で構成する挿通孔に前記第２螺旋状部を挿通するように、前記加熱コイルに対して前記少なくとも２本の発熱曲管を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の電磁誘導流体加熱装置。
前記発熱管の両端部同士を電気的に接続する短絡部を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の電磁誘導流体加熱装置。
前記短絡部は、
前記一方の発熱曲管の両端部同士を電気的に接続する第１短絡部と、
前記他方の発熱曲管の両端部同士を電気的に接続する第２短絡部とで構成することを特徴とする請求項５記載の電磁誘導流体加熱装置。