JP2017009255A - Fluid heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体等の被加熱流体を電気ヒータによって加熱する流体加熱器に関し、特に、被加熱流体を効率よく高温まで加熱可能なものに関する。 The present invention relates to a fluid heater that heats a fluid to be heated, such as a gas, with an electric heater, and particularly relates to a fluid heater that can efficiently heat the fluid to be heated to a high temperature.
例えば気体等の各種流体を電気ヒータで加熱する流体加熱器として、被加熱流体が通過する流路管の外周面部に、シーズヒータをスパイラル状に巻き回したものが知られている。
シーズヒータは、耐熱金属製のチューブであるシース内に、マグネシア（酸化マグネシウム：ＭｇＯ）等の絶縁体粉末を封入するとともに、この絶縁体粉末の中にニクロム線等の発熱線を埋設したものである。
For example, a fluid heater that heats various fluids such as gas with an electric heater is known in which a sheathed heater is spirally wound around an outer peripheral surface portion of a channel pipe through which a fluid to be heated passes.
A sheathed heater is a sheath made of a heat-resistant metal, in which an insulator powder such as magnesia (magnesium oxide: MgO) is enclosed, and a heating wire such as a nichrome wire is embedded in the insulator powder. is there.
上述したような流体加熱器の一例として、例えば特許文献１には、複数の円筒状の筒状部材を同心に配置し、各筒状部材の間隔を外径側から内径側へ被加熱流体が順次流れるよう流路を形成するとともに、内部に配置される筒状部材の外周面部に沿ってスパイラル状にシーズヒータを巻き回して構成された流体加熱器が記載されている。
As an example of the fluid heater as described above, for example, in
上述したような既存の流体加熱器においては、被加熱流体が通過する流路管がシーズヒータのシースの外側に設けられていることから、発熱線が発する熱は、絶縁体粉末及びシース表面を順次経由して流路管の表面に伝わることになる。
この場合、発熱線及び絶縁体粉末の温度に対してシースの表面温度は、外部への放熱（冷却）等によって相対的に低くなってしまう。その上、被加熱流体の出口温度は、シースと流路管との接触箇所における熱抵抗や、流路管から外部への放熱等によって、シースの表面温度よりもさらに低くなってしまう。
一方、発熱線には耐熱温度の制約があるため、発熱部の温度を際限なく高くすることはできず、被加熱流体の出口温度が到達し得る最高温度はこれよりも相当低くならざるを得ないため、高温への加熱が難しい場合があった。
特に、被加熱流体が比較的少量の気体である場合には、被加熱流体の熱容量が小さいため、いわゆる空焚きに近い状態となって発熱線が早期に耐熱温度の限界に到達し、実質的に加熱が不可能となってしまう場合があった。
これに対し、シースの表面と流路管の表面との間に熱伝導材を充填することによって、シースから流路管への熱伝導性を向上することも試みられているが、根本的な解決には至っていない。
また、ガス等の熱伝導率の低い流体を加熱するためには、加熱源が流体温度に対してより高温である必要があり、従来は流体内にニクロム線等の発熱線を露出した状態で設置する手法がとられる場合もあった。しかし、この場合ニクロム線等が使用過程で酸化膜を発生させ、剥離した酸化膜等の不純物が被加熱流体中に混入することが問題となる。さらに、ニクロム線等を露出して用いる場合、電気絶縁性を確保することが難しく、絶縁抵抗が低下しやすく、漏電の発生も懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、被加熱流体を効率よく高温まで加熱可能な流体加熱器を提供することである。
In the existing fluid heater as described above, since the flow path tube through which the fluid to be heated passes is provided outside the sheath of the sheathed heater, the heat generated by the heating wire is applied to the insulator powder and the sheath surface. It will be transmitted to the surface of the channel pipe via the sequential.
In this case, the surface temperature of the sheath is relatively lowered with respect to the temperature of the heating wire and the insulator powder due to heat radiation (cooling) to the outside. In addition, the outlet temperature of the fluid to be heated is further lower than the surface temperature of the sheath due to the thermal resistance at the contact portion between the sheath and the channel tube, heat radiation from the channel tube to the outside, and the like.
On the other hand, because the heat generating wire has a heat-resistant temperature limitation, the temperature of the heat generating part cannot be increased without limit, and the maximum temperature that the outlet temperature of the heated fluid can reach must be considerably lower than this. In some cases, heating to a high temperature is difficult.
In particular, when the fluid to be heated is a relatively small amount of gas, the heat capacity of the fluid to be heated is small. In some cases, heating was impossible.
On the other hand, an attempt has been made to improve the thermal conductivity from the sheath to the flow channel tube by filling a heat conductive material between the surface of the sheath and the surface of the flow channel tube. It has not yet been resolved.
In addition, in order to heat a fluid having low thermal conductivity such as gas, the heating source needs to be higher than the fluid temperature. Conventionally, a heating wire such as a nichrome wire is exposed in the fluid. In some cases, the installation method was taken. However, in this case, there is a problem that nichrome wire or the like generates an oxide film in the course of use, and impurities such as the separated oxide film are mixed into the heated fluid. Furthermore, when the nichrome wire or the like is exposed and used, it is difficult to ensure electrical insulation, the insulation resistance is likely to decrease, and there is a concern about the occurrence of electric leakage.
In view of the problems described above, an object of the present invention is to provide a fluid heater that can efficiently heat a fluid to be heated to a high temperature.
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、被加熱流体が内部を通過する流路管と、前記流路管の外周面に絶縁体粉末が接するように前記絶縁体粉末を保持する絶縁体保持部材と、前記絶縁体粉末の内部に発熱部が埋設された発熱線とを備える流体加熱器である。
これによれば、発熱線が発する熱を、絶縁体粉末を介して流路管の表面に効率よく伝えることが可能であるとともに、流路管から外部への放熱（熱損失）も抑制できることから、被加熱流体を効率よく高温まで加熱することができる。
特に、被加熱流体が比較的少量の気体である場合であっても、その出口温度が発熱線の耐熱限界温度に近い温度となるまで加熱することが可能であり、出口温度を高温とすることができる。
また、発熱線と被加熱流体とが直接接することがないため、発熱線の表面に形成される酸化膜等が剥離して被加熱流体に混入することがなく、被加熱流体をクリーンな状態で取り出すことが可能である。
さらに、発熱線が絶縁体粉末の中に埋設されることから、電気絶縁性が確保され、絶縁抵抗の低下や漏電も防止することができる。
The present invention solves the above-described problems by the following means.
The invention according to
According to this, the heat generated by the heating wire can be efficiently transmitted to the surface of the flow path tube via the insulator powder, and heat radiation (heat loss) from the flow path pipe to the outside can be suppressed. The heated fluid can be efficiently heated to a high temperature.
In particular, even when the fluid to be heated is a relatively small amount of gas, it can be heated until the outlet temperature is close to the heat-resistant limit temperature of the heating wire, and the outlet temperature should be high. Can do.
In addition, since the heating wire and the fluid to be heated are not in direct contact with each other, the oxide film formed on the surface of the heating wire is not peeled off and mixed into the fluid to be heated. It is possible to take it out.
Furthermore, since the heating wire is embedded in the insulator powder, electrical insulation is ensured, and a decrease in insulation resistance and leakage can be prevented.
請求項２に係る発明は、前記絶縁体保持部材の少なくとも一部を収容する外装部材を備え、前記外装部材の内面と前記絶縁体保持部材の外面との間隔を前記流路管に導入される前記被加熱流体が通過することを特徴とする請求項１に記載の流体加熱器である。
これによれば、絶縁体保持部材と外装部材との間に断熱層が形成されることによって、絶縁体保持部材から外部への放熱（熱損失）を抑制することができる。
また、外装部材の内側を通過する被加熱流体を予備加熱することによって、加熱の効率を向上することができる。
さらに、絶縁体保持部材から外部への放熱が抑制されることによって、流体加熱器の外表面の温度を低下させることができ、流体加熱器の外部に設けられる断熱材の量を低減し、あるいは断熱材を省略することによって、機器のコンパクト化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
The invention according to
According to this, by forming a heat insulating layer between the insulator holding member and the exterior member, heat radiation (heat loss) from the insulator holding member to the outside can be suppressed.
Moreover, heating efficiency can be improved by preheating the fluid to be heated that passes through the inside of the exterior member.
Furthermore, by suppressing heat dissipation from the insulator holding member to the outside, the temperature of the outer surface of the fluid heater can be reduced, the amount of heat insulating material provided outside the fluid heater can be reduced, or By omitting the heat insulating material, it is possible to reduce the size, weight, and cost of the device.
請求項３に係る発明は、前記絶縁体保持部材は筒状に形成され、前記流路管は、前記絶縁体保持部材の一方の端部から挿入されるとともに、前記被加熱流体の通過方向が流路途中で反転するよう構成され、前記発熱線と電源とを接続する端子部を、前記絶縁体保持部材における前記流路管が挿入される側とは反対側の端部に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体加熱器である。
これによれば、流路管を筒状に形成された絶縁体保持部材の一方の端部から挿入して途中で反転するよう構成するとともに、端子部を絶縁体保持部材の他方の端部に設けることによって、発熱部から端子部への距離を確保し、端子部が高温となることを防止して熱による損傷や劣化を抑制し、信頼性、耐久性を向上することができる。
According to a third aspect of the present invention, the insulator holding member is formed in a cylindrical shape, the flow passage tube is inserted from one end of the insulator holding member, and the passage direction of the fluid to be heated is It is configured to be reversed in the middle of the flow path, and a terminal portion for connecting the heating wire and the power source is provided at an end of the insulator holding member opposite to the side where the flow path tube is inserted. The fluid heater according to
According to this, the channel tube is configured to be inserted from one end portion of the insulator holding member formed in a cylindrical shape and inverted halfway, and the terminal portion is connected to the other end portion of the insulator holding member. By providing, the distance from the heat generating portion to the terminal portion can be secured, the terminal portion can be prevented from becoming high temperature, damage and deterioration due to heat can be suppressed, and reliability and durability can be improved.
請求項４に係る発明は、前記流路管は、外周面が前記絶縁体粉末と接するよう配置される第１の筒状体と、前記第１の筒状体の内径側に挿入される第２の筒状体とを有し、前記被加熱流体は、前記第１の筒状体の一方の端部側から前記第１の筒状体の内周面と前記第２の筒状体の外周面との間隔に導入されるとともに、前記第１の筒状体の他方の端部近傍で前記第２の筒状体の内部へ流入し、前記第２の筒状体の内部を通過して排出されることを特徴とする請求項３に記載の流体加熱器である。
これによれば、簡単な構成によって上述した効果を確実に得ることができる。
また、第１の筒状体の内周面と第２の筒状体の外周面との間を通過する際に加熱された被加熱流体を第２の筒状体の内部で保温しつつ流体加熱器の外部へ排出することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the flow path pipe includes a first cylindrical body arranged so that an outer peripheral surface thereof is in contact with the insulator powder, and a first cylindrical body inserted into an inner diameter side of the first cylindrical body. And the heated fluid flows from one end side of the first cylindrical body to the inner peripheral surface of the first cylindrical body and the second cylindrical body. Introduced at a distance from the outer peripheral surface, flows into the second cylindrical body in the vicinity of the other end of the first cylindrical body, and passes through the second cylindrical body. The fluid heater according to claim 3, wherein the fluid heater is discharged.
According to this, the effect mentioned above can be acquired reliably with a simple configuration.
Further, the fluid to be heated while passing between the inner peripheral surface of the first cylindrical body and the outer peripheral surface of the second cylindrical body is kept warm inside the second cylindrical body. It can be discharged outside the heater.
以上説明したように、本発明によれば、被加熱流体を効率よく高温まで加熱可能な流体加熱器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a fluid heater that can efficiently heat a fluid to be heated to a high temperature.
本発明は、被加熱流体を効率よく高温まで加熱可能な流体加熱器を提供する課題を、被加熱流体が通過する流路管の少なくとも一部がヒータ筒内に挿入され、発熱線が埋設される絶縁体粉末が、被加熱流体が通過する管路の外周面と直接接触する構成とすることによって解決した。 An object of the present invention is to provide a fluid heater capable of efficiently heating a fluid to be heated to a high temperature. At least a part of a flow path tube through which the fluid to be heated passes is inserted into a heater cylinder, and a heating wire is embedded. Insulator powder has been solved by directly contacting the outer peripheral surface of the pipeline through which the fluid to be heated passes.
以下、本発明を適用した流体加熱器の実施例１について説明する。
図１は、実施例１の流体加熱器の構成を示す図である。
図１は、実施例１の流体加熱器を、ヒータ筒の中心軸を含む平面で切って見た断面を示している。
実施例１の流体加熱器は、例えば空気、飽和水蒸気、過熱水蒸気、その他各種ガス等の被加熱流体を、ニクロム線からなる発熱線の抵抗発熱によって加熱し、例えば５００℃程度の高温まで昇温するものである。
Hereinafter, Example 1 of the fluid heater to which the present invention is applied will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the fluid heater according to the first embodiment.
FIG. 1 shows a cross section of the fluid heater according to the first embodiment as viewed by cutting along a plane including the central axis of the heater cylinder.
The fluid heater of Example 1 heats a fluid to be heated, such as air, saturated steam, superheated steam, and other various gases, by resistance heating of a heating wire made of nichrome wire, and raises the temperature to, for example, about 500 ° C. To do.
図１に示すように、流体加熱器１は、ヒータ筒１０、中間筒２０、内筒３０、外筒４０、絶縁体粉末５０、発熱線６０、熱電対７０等を有して構成されている。
ヒータ筒１０、中間筒２０、内筒３０、外筒４０は、例えばステンレス鋼などの耐熱性、耐食性を有する金属材料によって、その本体部が実質的に円筒状に形成されるとともに、実質的に同心に配置されている。
As shown in FIG. 1, the
The
ヒータ筒１０は、その内径側に絶縁体粉末５０が充填、封入されるとともに、発熱線６０の発熱部６１を収容するものである。
ヒータ筒１０は、本発明における絶縁体保持部材として機能する。
ヒータ筒１０における被加熱流体の出口側（図１における左側。以下、「出口側」と称する。）の端部は、ステンレス鋼製の端面１１によって閉塞されている。
端面１１は、外筒４０の端面４１と軸方向に間隔を隔てて対向して配置されている。
端面１１の中央には、中間筒２０が挿入される円形の開口が形成されている。
ヒータ筒１０における発熱線６０の端子側（図１における右側。以下、「端子側」と称する。）の端部は、封止部材（シール）１２が圧入され実質的に閉塞されている。
封止部材１２には、発熱線６０及び熱電対の配線がそれぞれ通される複数の貫通孔が形成されている。
The
The
An end portion on the outlet side (left side in FIG. 1; hereinafter referred to as “exit side”) of the heated fluid in the
The
A circular opening into which the
The end of the
The sealing
中間筒２０は、ほぼ全体がヒータ筒１０の内径側に挿入され、被加熱流体の流路の一部を構成するものである。
中間筒２０は、内筒３０と協働して、本発明にいう流路管を構成するものである。
中間筒２０の出口側の端部は、ヒータ筒１０の端面１１の開口から突出して配置されている。この端部は、外筒４０の端面４１と軸方向に間隔を隔てて対向して配置されている。
中間筒２０の上記した端部以外の領域は、ヒータ筒１０の内径側に収容されている。
この領域においては、中間筒２０の外周面は、ヒータ筒１０の内周面と間隔を隔てて対向している。
中間筒２０の外周面と、ヒータ筒１０の内周面との間の空間部には、絶縁体粉末５０が充填され、絶縁体粉末５０の中には、発熱線６０が埋設されている。
中間筒２０の端子側の端部は、端面２１によって閉塞されている。
中間筒２０の出口側の端部は、外筒４０の内径側において開口している。
The
The
An end portion on the outlet side of the
A region other than the above-described end portion of the
In this region, the outer peripheral surface of the
The space between the outer peripheral surface of the
The end of the
The end of the
内筒３０は、中間筒２０の内径側に挿入され、被加熱流体の流路の一部を構成するものである。
内筒３０の出口側の端部は、中間筒２０の端部から突出し、さらに、外筒４０の端面４１を貫通して流体加熱器１の外部へ突出している。
内筒３０の出口側の端部は、加熱後の被加熱流体が排出される出口となり、被加熱流体を利用する図示しない外部機器と管路を介して接続される。
内筒３０の主要部分は、中間筒２０の内径側に収容されている。
この領域においては、内筒３０の外周面は、中間筒２０の内周面と間隔を隔てて対向している。
内筒３０の端子側の端部は、中間筒２０の端面２１と軸方向に間隔を隔てて対向して配置されて開口し、中間筒２０の内部と連通している。
The
The end of the
The end portion on the outlet side of the
The main part of the
In this region, the outer peripheral surface of the
An end portion on the terminal side of the
外筒４０は、ヒータ筒１０の外径側に設けられ、流体加熱器１の外表面部を構成する部材である。
外筒４０の出口側の端部は、ヒータ筒１０、中間筒２０の出口側の端部を収容している。
外筒４０の出口側の端部は、端面４１によって実質的に閉塞されている。
外筒４０の端子側の端部には、絞り加工等によって他部に対して減径された縮径部４２が形成されている。
縮径部４２の内周縁部は、ヒータ筒１０の外周面に溶接等によって固定されている。
縮径部４２は、中間筒２０の端面２１よりも端子側に設けられている。
外筒４０における縮径部４２に隣接する領域には、入口管４３が設けられている。
入口管４３は、図示しない外部配管より加熱前の被加熱流体が導入される管路であって、外筒４０の外周面部から突出して形成されている。
外筒４０の内部において、ヒータ筒１０の外周面は、外筒４０の内周面と間隔を隔てて対向して配置されている。
The
The end on the outlet side of the
The end of the
A diameter-reduced
The inner peripheral edge of the reduced
The reduced
An
The
In the
絶縁体粉末５０は、電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性が良好なマグネシア（ＭｇＯ）等からなる粉末であって、ヒータ筒１０の内径側に充填されている。
ヒータ筒１０の内部においては、中間筒２０の外周面及び端面２１は、実質的に全域にわたって絶縁体粉末５０が直接接する状態となっている。
絶縁体粉末５０は、発熱線６０への通電時には、発熱部６１の温度と実質的に同等の温度まで昇温される。
The
Inside the
The
発熱線６０は、例えばニクロム線などの電熱線であって、通電時に抵抗発熱する発熱部６１と、発熱部６１に外部電源からの電力を供給する端子部６２とを有する。
発熱部６１は、ヒータ筒１０の内径側でありかつ中間筒２０の外径側の領域内において、絶縁体粉末５０に埋設され、中間筒２０の外周面との間に実質的に一定の間隔を隔てつつ、実質的に同心にスパイラル状に巻き回されている。
発熱部６１は、中間筒２０の端面２１側の端部よりも出口側の領域に設けられ、発熱線６０のその他の領域は実質的に発熱しない（発熱部６１に対して発熱量が無視し得る程度）非発熱部となっている。
端子部６２は、例えば外部電源に接続されるリード線を有し、ヒータ筒１０の端子側の封止部材１２に形成された開口から外部へ引き出されている。
The
The
The
The
熱電対７０は、絶縁体粉末５０の内部に差し込まれ、絶縁体粉末５０の温度（実質的に発熱線６０の温度と等しい）を検出する温度センサである。
熱電対７０は、ヒータ筒１０の封止部材１２に形成された開口から挿入されている。
The
The
流体加熱器１の使用時においては、外部機器から搬送される例えば空気、水蒸気、その他ガス等の被加熱流体が、入口管４３から外筒４０の内部に導入される。
被加熱流体は、先ず外筒４０の内周面とヒータ筒１０の外周面との間隔を、端子側から出口側へ流れる。
このとき、被加熱流体は、ヒータ筒１０の外周面が発する熱によって熱せられ、予熱される。
When the
First, the fluid to be heated flows from the terminal side to the outlet side through the interval between the inner peripheral surface of the
At this time, the fluid to be heated is heated by the heat generated by the outer peripheral surface of the
被加熱流体の流れ方向は、外筒４０の端面４１近傍において反転する。
被加熱流体は中間筒２０の内部に流入し、中間筒２０の内周面と内筒３０の外周面との間隔を、出口側から端子側へ流れる。
このとき、被加熱流体は、絶縁体粉末５０及び中間筒２０の壁面を介して発熱線６０の発熱部６１によって加熱され、例えば５００℃以上の高温まで昇温される。
The flow direction of the fluid to be heated is reversed in the vicinity of the
The fluid to be heated flows into the
At this time, the fluid to be heated is heated by the
さらに、被加熱流体の流れ方向は、中間筒２０の端面２１近傍において再度反転する。
被加熱流体は、内筒３０の内部に流入し、内筒３０内を端子側から出口側へ流れ、流体加熱器１から排出される。
Further, the flow direction of the fluid to be heated is reversed again in the vicinity of the
The heated fluid flows into the
以上説明したように、実施例１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）発熱線６０の発熱部６１が発する熱を、絶縁体粉末５０を介して中間筒２０の表面に直接効率よく伝えることが可能であるとともに、中間筒２０から流体加熱器１の外部への放熱（熱損失）も抑制できることから、被加熱流体を効率よく高温まで加熱することができる。
特に、被加熱流体が比較的少量の気体である場合であっても、いわゆる空焚き状態となることなく、出口温度が発熱線６０の耐熱限界温度に近い温度となるまで加熱することが可能であり、出口温度を高温とすることができる。
また、シーズヒータを流路管の外周面に巻き回す従来技術のように、シースの外表面と流路管表面との接触状態が問題とならないため、シースを流路管に圧着させたり、これらの間に熱伝導材を充填するなどの工程が不要となり、簡単な製造工程によって良好な性能の流体加熱器を得ることができる。
（２）ヒータ筒１０の外径側に外筒４０を設け、外筒４０とヒータ筒１０の間に加熱前の被加熱流体が通流する空間部を設けたことによって、この空間部が断熱層として機能し、ヒータ筒１０から外部への放熱（熱損失）を抑制するとともに、この空間部内の被加熱流体をヒータ筒１０の外面が発する熱で予備加熱することによって、効率を向上することができる。
また、外部への放熱が抑制されることによって、流体加熱器１の外表面である外筒４０の表面温度を低下させることができ、外筒４０の外側の断熱材を省略し、あるいは、設ける場合であっても量を低減することができる。
さらに、流体加熱器１の外表面の温度が低下することによって、他の機器への熱害や作業者の火傷なども防止することができる。
（３）ヒータ筒１０における中間筒２０及び内筒３０（流路筒）が挿入される側とは反対側の端部に発熱線６０の端子部６２を設けたことによって、端子部６２のリード線等が高温となることを防止して熱による損傷を抑制し、信頼性、耐久性を向上することができる。
さらに、発熱線６０、絶縁体粉末５０からヒータ筒１０に伝わった熱が、縮径部４２を介して外筒４０の本体部側にも伝わることによって、ヒータ筒１０の端子側の端部への伝熱量をさらに低減し、温度を低下させることができる。
（４）発熱線６０と被加熱流体とが直接接することがないため、発熱線６０の発熱部６１の表面に形成される酸化膜等が剥離して被加熱流体に混入することがなく、被加熱流体をクリーンな状態で取り出すことが可能である。
さらに、発熱線６０が絶縁体粉末の中に埋設されることから、電気絶縁性が確保され、絶縁抵抗の低下や漏電も防止することができる。
As described above, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The heat generated by the
In particular, even when the fluid to be heated is a relatively small amount of gas, it can be heated until the outlet temperature is close to the heat-resistance limit temperature of the
In addition, unlike the prior art in which the sheathed heater is wound around the outer peripheral surface of the flow channel tube, the contact state between the outer surface of the sheath and the flow channel surface is not a problem. A process such as filling a heat conductive material during the process becomes unnecessary, and a fluid heater with good performance can be obtained by a simple manufacturing process.
(2) The
Further, by suppressing the heat radiation to the outside, the surface temperature of the
Furthermore, when the temperature of the outer surface of the
(3) By providing the
Further, the heat transmitted from the
(4) Since the
Furthermore, since the
次に、本発明を適用した流体加熱器の実施例２について説明する。
上述した実施例１と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図２は、実施例２の流体加熱器の構成を示す図である。
図２（ａ）は、実施例２の流体加熱器を、ヒータ筒の径方向から見るとともに部分的にヒータ筒の中心軸を含む平面で切って見た部分断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ部矢視断面図である。
Next, a second embodiment of the fluid heater to which the present invention is applied will be described.
Portions that are substantially the same as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences are mainly described.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the fluid heater according to the second embodiment.
FIG. 2A is a partial cross-sectional view of the fluid heater according to the second embodiment as viewed from the radial direction of the heater cylinder and partially cut along a plane including the central axis of the heater cylinder. ) Is a cross-sectional view taken along the line bb in FIG. 2 (a).
実施例２の流体加熱器２は、ヒータ筒１１０、流路管１２０、断熱層１３０等を有して構成されている。
ヒータ筒１１０は、実質的にストレートな円筒状に形成されている。
ヒータ筒１１０の出口側の端部は、金属製のキャップ状の部材である端面１１１によって実質的に閉塞されている。
ヒータ筒１１０の端子側の端部は、図示しない封止部材によって実質的に閉塞されている。
端面１１１及び封止部材には、中央部に流路管１２０が挿入される開口が形成されている。
The
The
The end portion on the outlet side of the
The terminal side end of the
The
流路管１２０は、実質的にストレートな円筒状に形成され、ヒータ筒１１０の内径側に実質的に同心となるように挿入されている。
流路管１２０の全長はヒータ筒１１０よりも長く設定され、両端部はヒータ筒１１０の端面１１１及び封止部材に形成された開口から外部へ突出している。
The
The total length of the
断熱層１３０は、ヒータ筒１１０の外周面に巻き回され、ヒータ筒１１０から外部への放熱を抑制するものである。
断熱層１３０として、例えば、セラミックファイバ等の各種断熱材や、真空断熱層などを用いることができる。
断熱層１３０は、ヒータ筒１１０の長手方向における全長にわたって設けられている。
The
As the
The
ヒータ筒１１０の内周面と、流路管１２０の外周面との間には、間隔が設けられ、この間隔には、絶縁体粉末５０が充填されるとともに、発熱線６０の発熱部６１がスパイラル状に配置されている。
発熱線６０の端子部６２は、ヒータ筒１１０における被加熱流体の上流側の端部から、外部へ引き出されている。
被加熱流体は、流路管１２０の端子部６２側の端部から導入され、ヒータ筒１１０の内径側を通過する際に加熱されて流路管１２０の出口側の端部から排出される。
An interval is provided between the inner peripheral surface of the
The
The fluid to be heated is introduced from the end portion on the
以上説明した実施例２によれば、断熱層１３０を設けるために外径が大型化することにはなるが、管路の構成を簡素化して製造を容易化することができる。
また、流路管１２０が単純な直管形状であることから、不純物や異物をさらに混入しにくくすることができる。
According to Example 2 demonstrated above, although an outer diameter will enlarge in order to provide the
Further, since the
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）流体加熱器を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置等は、上述した実施例に限定されず適宜変更することができる。
（２）各実施例においては、発熱線をヒータ筒の内部でスパイラル状に巻き回しているが、発熱線の配置はこれに限らず適宜変更することができる。
例えば、発熱線の主要部をヒータ筒の長手方向に沿わせてストレートに配置するとともに、両端部において折り返す構成としてもよい。
（３）本発明の流体加熱器は、例えば空気、蒸気、各種ガス等の気体、特に、比較的小流量のものに好適であるが、これに限らず液体や気液二相混合流体など他の流体の加熱にも用いることが可能である。
（４）各実施例においては、絶縁体保持部材は円筒状のヒータ筒として構成されているが、その他の形状の容器内に絶縁体粉末及び発熱線を収容するとともに、容器内に流路管を通す構成としてもよい。また、被加熱気体の流路の構造、形状なども特に限定されない。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the technical scope of the present invention.
(1) The shape, structure, material, manufacturing method, arrangement and the like of each member constituting the fluid heater are not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate.
(2) In each embodiment, the heating wire is spirally wound inside the heater cylinder, but the arrangement of the heating wire is not limited to this and can be changed as appropriate.
For example, the main part of the heating wire may be arranged straight along the longitudinal direction of the heater cylinder and may be folded at both ends.
(3) The fluid heater of the present invention is suitable for gases such as air, steam, and various gases, particularly those having a relatively small flow rate, but is not limited thereto, and is not limited to liquids, gas-liquid two-phase mixed fluids, etc. It can also be used to heat the fluid.
(4) In each embodiment, the insulator holding member is configured as a cylindrical heater cylinder, but the insulator powder and the heating wire are accommodated in a container of another shape, and the flow path pipe is included in the container. It is good also as composition which lets it pass. Further, the structure and shape of the flow path of the heated gas are not particularly limited.
１ 流体加熱器（実施例１） ２ 流体加熱器（実施例２）
１０ ヒータ筒 １１ 端面
１２ 封止部材 ２０ 中間筒
２１ 端面 ３０ 内筒
４０ 外筒 ４１ 端面
４２ 縮径部 ４３ 入口管
５０ 絶縁体粉末 ６０ 発熱線
６１ 発熱部 ６２ 端子部
７０ 熱電対
１１０ ヒータ筒 １１１ 端面
１２０ 流路管 １３０ 断熱層
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記流路管の外周面に絶縁体粉末が接するように前記絶縁体粉末を保持する絶縁体保持部材と、
前記絶縁体粉末の内部に発熱部が埋設された発熱線と
を備える流体加熱器。 A channel tube through which the fluid to be heated passes,
An insulator holding member for holding the insulator powder so that the insulator powder is in contact with the outer peripheral surface of the flow path tube;
A fluid heater comprising: a heating wire having a heating portion embedded in the insulator powder.
前記外装部材の内面と前記絶縁体保持部材の外面との間隔を前記流路管に導入される前記被加熱流体が通過すること
を特徴とする請求項１に記載の流体加熱器。 An exterior member that houses at least a part of the insulator holding member;
2. The fluid heater according to claim 1, wherein the fluid to be heated that is introduced into the flow channel pipe passes through an interval between an inner surface of the exterior member and an outer surface of the insulator holding member.
前記流路管は、前記絶縁体保持部材の一方の端部から挿入されるとともに、前記被加熱流体の通過方向が流路途中で反転するよう構成され、
前記発熱線と電源とを接続する端子部を、前記絶縁体保持部材における前記流路管が挿入される側とは反対側の端部に設けたこと
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体加熱器。 The insulator holding member is formed in a cylindrical shape,
The flow channel tube is inserted from one end of the insulator holding member, and the passage direction of the heated fluid is reversed in the middle of the flow channel,
The terminal part which connects the said heat generating wire and a power supply was provided in the edge part on the opposite side to the side in which the said flow path pipe is inserted in the said insulator holding member. The fluid heater described in 1.
前記被加熱流体は、前記第１の筒状体の一方の端部側から前記第１の筒状体の内周面と前記第２の筒状体の外周面との間隔に導入されるとともに、前記第１の筒状体の他方の端部近傍で前記第２の筒状体の内部へ流入し、前記第２の筒状体の内部を通過して排出されること
を特徴とする請求項３に記載の流体加熱器。 The flow path pipe has a first cylindrical body arranged so that an outer peripheral surface thereof is in contact with the insulator powder, and a second cylindrical body inserted on the inner diameter side of the first cylindrical body. And
The heated fluid is introduced from the one end side of the first cylindrical body into a space between the inner peripheral surface of the first cylindrical body and the outer peripheral surface of the second cylindrical body. The second cylindrical body flows into the second cylindrical body in the vicinity of the other end of the first cylindrical body, passes through the second cylindrical body, and is discharged. Item 4. The fluid heater according to Item 3.
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- 2015-06-26 JP JP2015128311A patent/JP2017009255A/en active Pending
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