JP2016035811A - 流体加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
これならば、発熱体及び中空導体管を直接接続しているので、発熱体と中空導体管との間に別の中間容器を設ける必要が無く、装置の小型化に寄与することができる。
これならば、誘導コイルにより生じる磁束の磁気抵抗を小さくして、より多くの磁束を発熱体に通過させることができ、発熱体を効率良く発熱させることができる。また、鉄心要素により誘導コイルの外側を覆っているので、発熱体から外部に漏れ出る熱を鉄心要素内に閉じ込めることができ、流体加熱装置の熱的な安全性を向上させることができる。
これならば、2つのフランジ部及び鉄心要素により形成される空間内に誘導コイルが配置される構成となるため、発熱体の外側周面から外部に漏れ出る熱を鉄心要素内に閉じ込めるとともに、その熱を利用して、中空導体管を流れる冷却用流体(被加熱流体)を効率良く予熱することができる。
これならば、発熱体の内部流路が軸方向一端部又は軸方向他端部において折り返す構造となるため、発熱体の内部流路の距離が長くして、発熱体と被加熱流体との接触面積を大きくすることができ、被加熱流体を効率良く加熱することができる。
これならば、複数の第1流路を有しているので、発熱体と被加熱流体との接触面積を大きくして、被加熱流体を効率良く加熱することができる。また、複数の第1流路を流れた被加熱流体を第2流路に合流させているので、第2流路から被加熱流体を取り出すことによって、加熱された被加熱流体を取り出し易くすることができる。
これならば、フランジ部の温度調整が可能となり、例えばフランジ部を冷却することができ、装置の熱的な安全性を向上させることができる。
これならば、例えばフランジ部から外部に漏れ出る熱などのフランジ部の熱を利用して、被加熱流体を予熱することができ、被加熱流体の加熱効率を向上させることができる。
第1コイル要素(中空導体管)の発熱体への接続部分は、第1コイル要素で予熱された被加熱流体が通過するため、当該接続部分又はその近傍に設けられた下流側接続端子が高温となり、内部抵抗が増加してしまう。このため、第2流体流通管を設けることによって、下流側接続端子の温度調整が可能となり、例えば下流側接続端子の温度を低下させることができ、内部抵抗の増加を抑えて、加熱効率を向上させることができる。
これならば、例えば下流側接続端子から外部に漏れ出る熱などの下流側接続端子の熱を利用して、被加熱流体を予熱することができ、被加熱流体の加熱効率を向上させることができる。
本実施形態に係る流体加熱装置100は、被加熱流体である水を加熱して過熱水蒸気を生成するものであり、図1に示すように、電磁誘導により発熱して被加熱流体を加熱する発熱体2と、当該発熱体2に巻回されて設けられ、発熱体2の内部に磁束を発生させる誘導コイル3と、当該誘導コイル3の外側を覆うように設けられ、発熱体2とともに磁路を形成する概略筒形状の鉄心要素4とを備えている。以下、各部を詳述する。
このように構成した流体加熱装置100によれば、誘導コイル3の一部を中空導体管(第1コイル要素31)から形成しているので発熱体2から外部に漏れ出た熱を吸収して冷却効果を発揮するとともに、誘導コイル3の一部を中実導線(第2コイル要素32)から形成しているので誘導コイル3全体を小型化することができる。また、中空導体管(第1コイル要素31)を流れた冷却用流体を被加熱流体としているので、被加熱流体を予熱することができ、被加熱流体の加熱効率を向上させることができる。さらに、内側に第1コイル要素31が巻回されているので、発熱体2から外部に漏れ出た熱を利用して、冷却用流体(被加熱流体)を効率良く予熱することができる。さらに、中空導体管からなる第1コイル要素31が、発熱体2から外部に漏れ出る熱を遮断する機能を発揮するため、流体加熱装置100の熱的安全性を向上させることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
2・・・発熱体
2R・・・内部流路
2R1・・・第1流路
2R2・・・第2流路
21、22・・・フランジ部
3・・・誘導コイル
31・・・第1コイル要素
311・・・下流側接続端子
32・・・第2コイル要素
4・・・鉄心要素
5・・・第1流体流通管
6・・・第2流体流通管
Claims (13)
- 電磁誘導により発熱して被加熱流体を加熱する発熱体と、
前記発熱体に巻回されて設けられ、前記発熱体の内部に磁束を発生させる誘導コイルとを備え、
前記誘導コイルが、冷却用流体が流れる中空導体管からなる第1コイル要素と、当該第1コイル要素に電気的に接続された中実導線からなる第2コイル要素とを有し、
前記中空導体管を流れた冷却用流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成され、
前記第2コイル要素が、前記第1コイル要素の外周に巻回して設けられている流体加熱装置。 - 前記発熱体が、内部に前記被加熱流体を通流させる内部流路を有しており、
前記中空導体管の内部流路が、前記発熱体の内部流路に接続されている請求項1記載の流体加熱装置。 - 前記誘導コイルの外側を覆うように設けられ、前記発熱体とともに磁路を形成する概略筒形状の鉄心要素をさらに備える請求項1又は2記載の流体加熱装置。
- 前記発熱体が、概略柱形状をなし、その軸方向両端部それぞれに外側に延出して形成されたフランジ部を有しており、
前記誘導コイルが、前記発熱体の外周において前記2つのフランジ部の間に巻回して設けられており、
前記鉄心要素が、前記誘導コイルの外側を覆うように前記2つのフランジ部の外側端部に設けられている請求項3記載の流体加熱装置。 - 前記発熱体の内部流路が、軸方向一端部から軸方向他端部に向かって前記被加熱流体が流れる第1流路と、軸方向他端部から軸方向一端部に向かって前記被加熱流体が流れる第2流路とを備え、それら第1流路及び第2流路が互いに連通している請求項1乃至4の何れか一項に記載の流体加熱装置。
- 前記第2流路が、前記発熱体の中心部に軸方向に沿って形成されており、
前記第1流路が、前記第2流路の外側に軸方向に沿って複数形成されており、
複数の前記第1流路を流れた前記被加熱流体が合流して前記第2流路を流れるように構成されている請求項5記載の流体加熱装置。 - 前記発熱体が、非磁性材料から形成された収容体と、当該収容体の内部空間に配置された磁性材料からなる発熱要素とを備える請求項1乃至6の何れか一項に記載の流体加熱装置。
- 前記フランジ部に設けられ、前記フランジ部との間で熱交換を行う流体が流れる第1流体流通管をさらに備える請求項4記載の流体加熱装置。
- 前記第1流体流通管を流れた流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成されている請求項8記載の流体加熱装置。
- 前記第1コイル要素により生じる磁束の向きと前記第2コイル要素により生じる磁束の向きとが同一となるように、前記第1コイル要素及び前記第2コイル要素が直列接続されている請求項1乃至9の何れか一項に記載の流体加熱装置。
- 前記第1コイル要素における前記発熱体への接続部分又はその近傍に、前記第2コイル要素又は交流電源が接続される下流側接続端子が設けられており、
前記下流側接続端子に設けられ、前記下流側接続端子との間で熱交換を行う流体が流れる第2流体流通管をさらに備える請求項10記載の流体加熱装置。 - 前記第2流体流通管を流れた流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成されている請求項11記載の流体加熱装置。
- 前記被加熱流体が水であり、
前記発熱体の誘導発熱により過熱蒸気を生成するものである請求項1乃至12の何れか一項に記載の流体加熱装置。
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