JP2003203751A - 電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置 - Google Patents
電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置Info
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Abstract
瞬間的に過熱水蒸気を得ることができ、しかもシンプル
にして取り扱い容易な電磁誘導加熱式蒸気発生装置を提
供する。 【解決手段】 本蒸気発生装置1は、誘導加熱コイル7
を有する加熱器2と、この加熱器2の両側面に対向設置さ
れる一対の蒸気発生器3とを備え、前記蒸気発生器3は、
渦巻き状の流体通路21及び平板状の磁性被加熱体8を有
し、前記誘導加熱コイル7は、汽水境界に対応する部位
7bが他の部位7a,7cに比べて大きな値に設定され
ている。本蒸気発生装置1によると、コイル7により被加
熱体8が加熱されて流体通路21内を流通する水が加熱さ
れ、良好な熱効率でもって瞬間的に蒸気を得ることがで
きる。
Description
間蒸気発生装置に関し、更に詳しくは、良好な熱効率で
瞬間的に蒸気を得ることができ、しかもシンプルにして
取り扱いが容易な電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置に関
する。
来から周知であり、その殆どは、水をパイプの中に流通
させている間にそのパイプを電気ヒータで代表される加
熱手段により加熱して水蒸気に変えるとともに、その水
蒸気を前記加熱手段でさらに加熱して過熱水蒸気を発生
させる構造になっている(例えば、特許文献1参
照。)。
を乾燥や殺菌等に利用する蒸気発生装置として相応の効
果を発揮している。しかしながら、過熱水蒸気の利用分
野が料理や有機物分解等の新しい分野にさらに拡がるに
つれて、同装置に水を供給してから過熱水蒸気にするま
で応答時間が短くかつシンプルにして取り扱いが容易な
装置の出現が要望されるようになり、前記構造の装置で
はこの要望に十分に応えられないという問題がある。
加熱手段として電気ヒータよりも被加熱物の昇温速度を
大きくすることが可能な電磁誘導加熱手段を利用して良
好な熱効率で蒸気を得ることができないか検討した結
果、蒸気の発生過程における汽水境界部分(流体通路に
おいて水と蒸気とが混在する部分)での加熱力を高めれ
ばよいという事実を見出し、本発明を完成した。従って
本発明の課題は、良好な熱効率で瞬間的に蒸気を得るこ
とができ、しかもシンプルにして取り扱いが容易な蒸気
発生装置を提供することにある。
の電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置は、平板状の誘導加
熱コイルと、該誘導加熱コイルにより加熱される磁性被
加熱体と、該磁性被加熱体に対して伝熱可能に設けられ
る中心部から外方に延びる渦巻き状の流体通路とを備
え、前記磁性被加熱体の加熱によって前記流体通路の一
端部に供給される水を蒸気に変えて該流体通路の他端部
から排出するようにした電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装
置であって、前記誘導加熱コイルのコイル巻数は、前記
流体通路の途中の通路に対応する部位が両端部寄りの通
路に対応する部位に比べて大きな値とされていることを
特徴とする。
熱体の加熱によって面状に広がる渦巻き状の流体通路内
を流れる水が蒸気に変えられる。また、誘導加熱コイル
のコイル巻数は、流体通路の途中の通路に対応する部位
がその他の部位に比べて大きな値に設定してあるので、
この流体通路における汽水境界部分をより高い加熱力で
加熱することができ、従って良好な熱効率でもって瞬間
的に蒸気を得ることができる。
水通路を備え、該給水通路は、前記誘導加熱コイルを冷
却し得るように該誘導加熱コイルに近接して配置されて
いることができる。これにより、流体通路の一端部に供
給される水を利用して誘導加熱コイルを冷却でき絶縁材
等の過大な温度上昇を防止できる。また、流体通路に供
給される直前の水の温度が多少なりとも上昇され、より
良好な熱効率でもって瞬間的に蒸気を得ることができ
る。
コイルの両面側と対向するように設けられている。これ
により、各磁性被加熱体によって誘導加熱コイルから発
生するノイズを外部に対して遮断することができる。
温度を検出する温度センサと、該供給水の供給量を検出
する水量センサと、前記温度センサ及び前記水量センサ
の夫々の検出値に基づいて前記誘導加熱コイルを駆動す
る制御手段とを備えることができる。これにより、給水
温度及び給水量に基づいて予測演算で正確な誘導加熱コ
イルの加熱力を割り出すことができ、従って、発生蒸気
温度を所定の目標値に保つことができる。即ち、供給さ
れる水の温度と供給量から以下の数式の演算によって誘
導加熱コイルの加熱力が予測演算される。 Pw=Qi×(h'Δt−h'Ti)/860 ΔPw=Qi×(h'To−h'Δt)/860 (P)=Pw+ΔPw ここで、Ti:給水温度(℃)、Qi:給水量(l/H
r)、To:発生蒸気温度(℃)、Δt:設定温度
(℃)、h'Δt:設定温度Δtにおける蒸気のエンタ
ルピ(kcal/kg)、h'Ti:給水温度Tiにおける水のエ
ンタルピ(kcal/kg)、h'To:発生蒸気温度Toにおけ
る蒸気のエンタルピ(kcal/kg)、Pw:必要な加熱力
(kw)、ΔPw:補正すべき加熱力(kw)、(P):補正
後の加熱力(kw)とする。そして、インバータ装置から
誘導加熱コイルに供給する電力を、インバータ装置のも
っているコンピュータ(CPU)により上記式の演算
を実行し、その結果のPwで入力する。その後、数秒
(約1秒)ごとに発生蒸気の温度を検出して上記式を
演算してΔPwを求め、次いで蒸気式を演算して(P)
を求めて誘導加熱コイルへの新たな供給電力とするよう
になっている。また、前記流体通路は、途中の通路が両
端部寄りの通路に比べて縦断面積が大きな値に設定(例
えば、拡径)されていることができる。これにより、そ
の途中の通路部では他の部位より伝熱面積が大きくな
り、さらに良好な熱効率でもって蒸気を得ることができ
ると共に、侵食に対する耐久性をより向上させることが
できる。
渦巻き状の流体溝が刻設される一対の金属板状体を重ね
合わせて形成されていることができる。これにより、流
体通路の内壁を比較的肉厚なものとすることができ、侵
食に対する耐久性を向上させることができる。さらに、
前記流体通路は、深さよりも横幅が大きな長方形断面を
有していることができる。これにより、前記金属板状体
の抱き合わせ面に渦巻き状流体溝を形成するとき切削加
工しやすいし、流体通路中の水に対する伝熱面積を大き
くできる。
た金属管状体により形成されていることができる。これ
により、上述のように、一対の金属板状体を重ね合わせ
て形成するものに比べ、熱容量が小さい分、制御性を向
上させることができる。また、前記流体通路は円形断面
又は楕円形断面を有していることができる。さらに、前
記流体通路は、該流体通路の深さ方向に扁平した楕円形
断面を有していたり、該流体通路の横幅方向に扁平した
楕円形断面を有していたりできる。これにより、制御性
をさらに向上させることができる。
を使用すると、温度制御が容易になり、その結果、所定
の温度及び湿度の蒸気を作り易くなる。
の好ましい実施の形態について説明する。図1に示すよ
うに、本発明に係る電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置1
(以下、蒸気発生装置1とも略記する。)は、加熱器2
と、この加熱器2の加熱制御を行うインバータ装置5
(制御手段として例示する。)と、加熱器2の両側に設
置される一対の蒸気発生器3と、それらの蒸気発生器3
に水を供給する供給手段4とから基本的には構成されて
いる。
るいは耐熱性合成樹脂製)からなる箱状のベース6を備
えている。このベース6内には、熱伝導性の高い絶縁樹
脂9を介して平板状の誘導加熱コイル7が埋設されてい
る。この誘導加熱コイル7のコイル巻数は、後述する流
体通路において汽水境界部分に対応する部位7bが他の
部位7a,7cに比べて大きな値に設定されている。従
って、流体通路における汽水境界部分でより高い加熱力
が生じるようになっている。また、ベース6内には、上
記供給手段4を構成する給水管31と後述する流体通路
とを連繋する給水通路50が形成されている。この給水
通路50は、上記誘導加熱コイル7に沿って隣接配置さ
れており、給水通路50内を流れる水によって自己発熱
する誘導加熱コイル7を冷却するようになっている。
この給水管31内を流れる水の温度を検出可能な温度セ
ンサ51と、水の供給量を検出可能な水量センサ52と
が設けられている。各センサ51,52は、夫々の検出
信号を前記インバータ装置5に出力するようなってい
る。そして、インバータ装置5は、各センサ51,52
からの検出信号に基づいて前記誘導加熱コイル7を駆動
制御して、最終的に得られる蒸気の温度が所定の目標値
に保たれることとなる。詳細には、インバータ装置5か
ら誘導加熱コイル7に供給する電力を、インバータ装置
5のもっているコンピュータ(CPU)により前記式
を演算して得られるPwで入力する。その後、数秒(約
1秒)ごとに発生蒸気の温度を検出して前記式により
ΔPwを求め、次いで前記式により(P)を求めて、こ
れを誘導加熱コイル7への新たな供給電力とするように
なっている。尚、上記インバータ装置5は、周知のよう
に、供給される商用交流電力を整流器で直流電力に変換
し、次いで高周波インバータにより所定周波数の高周波
電力に変換する。そして、この高周波電力によって前記
誘導加熱コイル7に交番磁界が生じ、この交番磁界によ
って後述する磁性被加熱体に渦電流を発生させ、磁性被
加熱体自身が発熱するようになっている。
に示すように、平面が円形をなす熱伝導性が良好で非磁
性金属、例えばアルミ合金からなる2枚の金属板状体1
2が重ねられているとともに、それらを周縁部が複数本
のボルト13とナット14によりボルト締めされた構造
をなしている。そして2枚の前記金属板状体12のうち
一方の金属板12aを他方の金属板12bより厚くする
とともに、金属板12aの下面にはその中心部Cから外
方に延びる1本の渦巻き状流体溝15が深さに比較して
広幅に刻設されている。
12bから延びるボルト16を通すボルト穴17が透設
されている。また、金属板12aの周縁部には周方向に
所定間隔をおいて複数個のボルト穴30aが透設されて
いる。他方、前記金属板12bの一方側の面が平らにな
っており、金属板12a、12b同士を重ね合わせたと
き、金属板12aに形成した渦巻き状流体溝15が金属
板12bによって塞がれ、金属板12a、12bの重ね
合わせ面間には、深さに比較して横幅が大きい直方形を
有する渦巻き状の流体通路21が形成されるようになっ
ている。尚、上記ボルト16を止めて構成してもよい。
部C寄りの部位は、円板状に肉盗みされており、その肉
盗み部22に円盤状の磁性被加熱体8が下方から挿入・
位置決め可能になっている。そして、金属板12bの中
心部Cに前記ボルト16を挿入可能なボルト穴23が透
設されているとともに、周縁部に、図4に示すように、
所定間隔をおいて複数個のボルト穴30bが透設されて
おり、それらにボルト16、13をそれぞれ挿通するこ
とにより、部金属板12a、12bを一体化できるよう
になっている。
中心部C寄りの部位には、組付状態において互いに連通
する連通孔53,54(図1参照)が透設されている。
金属板12bに形成した連通孔53は流体通路21の一
端部に連通し、磁性被加熱体8に形成した連通孔54は
前記給水通路50に連通している。従って、供給手段4
の作用によって水が給水管31、給水通路50及び連通
孔53,54を介して流体通路21の一端部に供給され
るようになっている。
て前記金属板12bの周縁部の一面側には、所定の厚さ
を有するリング状部材28が取り付けられており、前記
磁性被加熱体8の発熱が外部に逃げることを抑制する断
熱空間Sを磁性被加熱体8と加熱器2との間に形成して
いるとともに、前記周縁部には、そのリング状部材28
に金属板12a、12bを一体固定するためのボルト係
止孔29が設けられている。
ず金属板12bの下面に磁性被加熱体8を宛がった後、
それに透設されているボルト穴24及び金属板12bの
ボルト穴23にボルト16を通してそれにナット25を
螺合すると、金属板12a、12b及び磁性被加熱体8
の3部材がそれらの中心部Cでボルト締めされる。なお
このとき、事前に金属板12a、12bのボルト穴30
a、30bにボルト13を挿通可能にそれらの穴の位置
合わせをしておく。
29にボルト13を通してその頭部13aを係止させた
後、そのボルト13の上から前述した金属板12a、1
2b及び磁性被加熱体8の組立て体を降ろし、金属板1
2a、12bのボルト穴30a、30bからボルト13
を突出させる。そしてそのボルト13にナット14を螺
合してボルト締めする。このようにして組み立てられた
蒸気発生器3を一対用意して、これらを加熱器2の両面
側に直接又は架台を介して対向設置し、加熱器2の誘導
加熱コイル7に通電したとき夫々の磁性被加熱体8が発
熱するようにする。なお、前述の組立て手順は、この実
施形態に係る蒸気発生器3の構造を理解し易いように説
明したが、この手順に限定されず任意に変更することが
できる。また、金属板12aと金属板12bとの固定手
段としてボルト、ナットを例示したが、これに限定され
ず、例えば、溶接等の適宜固定手段に変更することがで
きる。
器2とを組付けセットしたら、加熱器2の給水通路50
に対して、図1に示すように供給手段4の供給管31を
接続するとともに、夫々の蒸気発生器3に設けた過熱水
蒸気の排出孔18bに過熱水蒸気の排出管32を接続す
る。
手段4の貯留源33に水を予め貯えておいて、その水を
移送管34及び計量ポンプ35により所定の流量で蒸気
発生器3に送り込む。これと同時に、インバータ装置5
を介して駆動される加熱器2の誘導加熱コイル7によっ
て磁性被加熱体8が加熱される。すると、この磁性被加
熱体8の発熱が蒸気発生器3の流体通路21内を流通す
る水に伝熱され、この水が水蒸気に変化し、さらに水蒸
気が加熱されて過熱水蒸気となる。過熱水蒸気は排出管
32から連続的に排出されて過熱水蒸気が使用される後
続の装置に供給される。
装置1では、流体通路21を加熱する手段として誘導加
熱コイル7を用いた電磁誘導加熱手段が使用されている
ので、平板状の磁性被加熱体8が迅速に所定の温度にま
で発熱する。従って、加熱器2を駆動してから過熱水蒸
気を発生するまでの応答性は、電気ヒータを加熱手段と
する従来技術より、優れている。また、誘導加熱コイル
7のコイル巻数を、流体通路21の汽水境界部分と対応
する部位7bを他の部位7a,7cに比べて増加してあ
るので、汽水境界部分に集中して高い加熱力で加熱する
ことができ、良好な熱効率で瞬間的に蒸気を得ることが
できる。さらに、本実施例では、加熱器2の両側面に一
対の蒸気発生器3を対向設置し、誘導加熱コイル7の両
側面を一対の磁性被過熱体8で挟み込んで覆うように構
成したので、誘導過熱コイル7から発生するノイズを外
部に対して遮断することができる。しかも、蒸気発生装
置1として熱効率を向上させて前記効果を相乗的に高め
ることができるだけでなく、蒸気発生装置1として非常
にコンパクトにしてシンプルな構造物にできる。
前記蒸気発生器3の金属板12aに渦巻き状流体溝15
を刻設して、その渦巻き状流体溝15を金属板12bに
より塞いで断面が水平方向に長い直方形の流体通路21
としたので水に対する加熱面積を大きくできる。この装
置1は蒸気発生器3に対する通水のON−OFFと加熱
器2のON−OFFという簡単な操作で水から一気に過
熱水蒸気を発生させることができる。
例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の
範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即
ち、例えば、図5及び図6に示すように、前記流体通路
21のうち、汽水境界部分に対応する途中の通路21b
を両端部寄りの通路21a、21cより拡径した通路に
できる。この態様においては、拡径された途中の通路2
1bが残りの通路21a、21cより伝熱面積が大きく
なるので、水の水蒸気化及び水蒸気の過熱化を加速する
とともに、流体通路21の内壁面が侵食されるのを緩和
する効果を発揮する。
磁性被加熱体8を固定した態様を例示したが、これに限
定されず、例えば、金属板12b及び/又は金属板12
aを磁性被加熱体8として構成して金属板12b及び/
又は金属板12aが誘導加熱コイル7によって加熱され
るようにしてもよい。また、渦巻き状流体溝15を金属
板12bに形成してもよいし、両者に形成して合体した
とき1本の流体通路21になるようにしてもよい。ま
た、磁性被加熱体8として整磁合金を使用することもで
きる。
a,12bを重ね合わせて蒸気発生器3を構成したが、
これに限定されず、例えば、図7及び図8に示すよう
に、ステンレス製のパイプ管100を所定のピッチ間隔
Pで渦巻き状に巻いて蒸気発生器3を構成してもよい。
この蒸気発生器3において、流体通路21は、円形断面
を有し、中心部から外方に向かって延びる渦巻状に形成
されることとなる。また、上記流体通路21は、図9に
示すように、横幅方向に扁平した楕円形断面を有するこ
とができる。さらに、上記流体通路21は、図10に示
すように、深さ方向に扁平した楕円形断面を有すること
ができる。
効率で瞬間的に蒸気を発生させることができ、かつシン
プルにして取り扱い容易な過熱水蒸気発生装置を提供で
きるという優れた効果を発揮する。
成図である。
ある。
である。
3:蒸気発生器、4:供給手段、8:磁性被加熱体、1
2a,12b:金属板、15:渦巻き状流体溝、21:
流体通路、21a:通路、21b:通路、21c:通
路、50:給水通路、51:温度センサ、52:水量セ
ンサ、100:パイプ管。
Claims (11)
- 【請求項1】 平板状の誘導加熱コイルと、該誘導加熱
コイルにより加熱される磁性被加熱体と、該磁性被加熱
体に対して伝熱可能に設けられる中心部から外方に延び
る渦巻き状の流体通路とを備え、前記流体通路の一端部
に供給される水を蒸気に変えて該流体通路の他端部から
排出するようにした電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置で
あって、 前記誘導加熱コイルのコイル巻数は、前記流体通路の途
中の通路に対応する部位が両端部寄りの通路に対応する
部位に比べて大きな値とされていることを特徴とする電
磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項2】 前記流体通路の一端部に連通する給水通
路を備え、該給水通路は、前記誘導加熱コイルを冷却し
得るように該誘導加熱コイルに近接して配置されている
請求項1記載の電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項3】 前記磁性被加熱体は、前記誘導加熱コイ
ルの両面側と対向するように設けられている請求項1又
は2記載の電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項4】 前記流体通路に供給される供給水の温度
を検出する温度センサと、該供給水の供給量を検出する
水量センサと、該温度センサ及び水量センサの夫々の検
出値に基づいて前記誘導加熱コイルを駆動する制御手段
とを備える請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電磁
誘導加熱式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項5】 前記流体通路は、途中の通路が両端部寄
りの通路に比べて、その縦断面積が大きな値とされてい
る請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電磁誘導加熱
式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項6】 前記流体通路は、少なくとも一方に渦巻
き状の流体溝が刻設される一対の金属板状体を重ね合わ
せて形成されている請求項1乃至5のいずれか一項に記
載の電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項7】 前記流体通路は、深さよりも横幅が大き
な長方形断面を有している請求項6記載の電磁誘導加熱
式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項8】 前記流体通路は、渦巻き状に巻かれた金
属管状体により形成されている請求項1乃至5のいずれ
か一項に記載の電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項9】 前記流体通路は円形断面を有している請
求項8記載の電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項10】 前記流体通路は楕円形断面を有してい
る請求項8記載の電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置。 - 【請求項11】 前記磁性被加熱体は整磁合金からなる
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の電磁誘導加熱
式瞬間蒸気発生装置。
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JP2002307422A JP2003203751A (ja) | 2001-10-29 | 2002-10-22 | 電磁誘導加熱式瞬間蒸気発生装置 |
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