JP2004069237A - 流体加熱装置および蒸気発生システム - Google Patents
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Abstract
【課題】手軽かつ容易に高温高圧の蒸気を発生させることができる流体加熱装置および蒸気発生システムを提供すること。
【解決手段】第一流体４を流通させるための貫通穴１１ａが形成された導電性を有する筒状部材１１と、この筒状部材１１の外周面上を覆う断熱材２３や空気層と、筒状部材１１から離隔しながら筒状部材１１の外周面上を周回する導線性管状コイル８とを有し、導電性管状コイル８内には、第二流体２が流通される。
【選択図】 図２
【解決手段】第一流体４を流通させるための貫通穴１１ａが形成された導電性を有する筒状部材１１と、この筒状部材１１の外周面上を覆う断熱材２３や空気層と、筒状部材１１から離隔しながら筒状部材１１の外周面上を周回する導線性管状コイル８とを有し、導電性管状コイル８内には、第二流体２が流通される。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を加熱する流体加熱装置およびこの流体加熱装置を用いて蒸気を発生させるための蒸気発生システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸気を発生させる方法として、水を容器に入れて加熱することで蒸気を発生させる方法が知られている。例えば、炊飯器等が該当する。また、より大がかりな装置としてボイラーが知られている。ボイラーは、その内部が伝熱隔壁によって水部と燃焼室とに区画されており、水部には所定量のボイラー水が充填されている。そして、燃焼室において重油等の燃料を燃焼させると、そのときに発生する熱が伝熱隔壁を介してボイラー水に伝わり、ボイラー水が加熱され、蒸気または温水が発生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボイラーは、高圧気体を容器内に密封するため、ボイラー用鋼材に亀裂が発生し爆発事故を起こす危険性があった。そのため、ボイラーの操作には慎重を期する必要があり、またボイラーの取り扱いには、ボイラー技士免許の資格を取得する必要があり、手間と時間と経費とがかかるという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、手軽かつ容易に高温高圧の蒸気を発生させることができる流体加熱装置および蒸気発生システム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】
請求項１に記載の流体加熱装置は、第一流体を流通させるための貫通穴が形成された導電性を有する筒状部材と、この筒状部材の外周面上を覆う断熱層と、前記筒状部材から離隔しながら前記筒状部材の外周面上を周回する導線性管状コイルとを有し、前記導電性管状コイル内には、第二流体が流通されることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の流体加熱装置は、請求項１に記載の流体加熱装置において、前記筒状部材の一端側に設けられ前記第一流体が流入する流入用開口部が形成された流入側ポート部材と、前記筒状部材の他端側に設けられ前記第一流体が流出する流出用開口部が形成された流出側ポート部材とを有し、前記筒状部材の前記貫通穴には、この貫通穴の中心軸上に配置されたコア部材と、このコア部材を挟持するために前記貫通穴の軸長方向に間隔を置いて配置され、かつ前記貫通穴の中心軸を中心に回転可能に配置され、かつ前記コア部材を前記貫通穴の中心軸上に支持する複数の球体からなるコア支持部材と、が挿入され、前記流入側ポート部材と前記流出側ポート部材とに挟持されて保持されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の流体加熱装置は、請求項１に記載の流体加熱装置において、前記貫通穴の内壁には、前記第一流体の流れを撹拌するためのリブが設けられたことを特徴とする。
請求項４に記載の流体加熱装置は、請求項１に記載の流体加熱装置において、前記筒状部材の前記貫通穴には、開口穴が形成されたプレートを前記貫通穴の横断面方向に沿って配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の蒸気発生システムは、蒸気を発生させる流体加熱装置と、この流体加熱装置に備えられた導電性管状コイルに通電を行わせる電源と、前記導電性管状コイル内を流通し、前記導電性管状コイルを冷却する第二流体と、前記導電性管状コイルにより昇温された前記第二流体が流入する蒸気分離タンクと、この蒸気分離タンクから排出された前記第二流体が流入する温水タンクと、この温水タンクから前記第二流体が流入され、前記流体加熱装置で蒸気を発生させるために霧状の第一流体を噴射するスプレーとを有する蒸気発生システムであって、前記温水タンクから前記導電性管状コイルに前記第二流体を環流させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の蒸気発生システムは、請求項５に記載の蒸気発生システムにおいて、前記蒸気分離タンクの蒸気を、前記流体加熱装置の蒸気発生部に流入させたことを特徴とする。
請求項７に記載の蒸気発生システムは、請求項５または請求項６に記載の蒸気発生システムにおいて、前記スプレーから噴射された前記第一流体のうち、滴状になった前記第一流体を前記温水タンクに回収することを特徴とする。
【００１０】
（作用）
請求項１に記載の流体加熱装置では、第一流体は、筒状部材の一端側から流入し、筒状部材の貫通穴を通り、筒状部材の他端側から流出される。また、筒状部材は導電性を有するので、筒状部材の外周面上を周回する導電性管状コイルが通電されると、筒状部材には渦電流が流れ発熱する。そのため、筒状部材の貫通穴を流れる第一流体は加熱される。また、コイルへの通電量を増加させて第一流体の昇温効果を向上させるために、導電性管状コイル内にコイル冷却用の第二流体が流通される。このとき、筒状部材が冷却されないように、筒状部材の外周面上には断熱層が形成される。
【００１１】
請求項２に記載の流体加熱装置では、筒状部材の一端に設けられるポート部材の開口部から流入した第一流体が、流入側のコア支持部材の隙間を通過して分散され、筒状部材の貫通穴の中心軸上に支持されるコア部材の外周に沿って貫通穴の内壁側に拡散された後、流出側のコア支持部材の隙間を通過して分散される。そして、ポート部材の開口部により一体化されて、混合された状態で流出される。加えて、コア支持部材を筒状部材の貫通穴の中心軸を中心にして回転可能に配置したので、第一流体の流れに応じたコア支持部材の回転により、第一流体の流路が不規則に変化して、第一流体の撹拌効率が向上し、第一流体が確実に混合される。
【００１２】
請求項３に記載の流体加熱装置では、貫通穴の内壁には、第一流体の流れを撹拌するためのリブが設けられ、筒状部材からの熱伝達率が増加する。
請求項４に記載の流体加熱装置では、筒状部材の貫通穴には、開口穴が形成されたプレートが貫通穴の横断面方向に沿って配置され、第一流体の流れが撹拌され、筒状部材からの熱伝達率が増加する。
【００１３】
請求項５に記載の蒸気発生システムでは、第二流体は温水タンクから導電性管状コイル内に環流されるので、第二流体は導電性管状コイルから伝達される熱により幾度にも渡り昇温される。また、この昇温された第二流体は流体加熱装置だけでなく、スプレーへも流入されるので、スプレーからは比較的高温の霧が噴射され、流体加熱装置により発生する蒸気温度は、より高温にされる。
【００１４】
請求項６に記載の蒸気発生システムでは、蒸気分離タンクの蒸気は、大気中に排出されるのではなく、流体加熱装置の蒸気発生部に流入されるので、蒸気は無駄なく利用される。
請求項７に記載の蒸気発生システムでは、スプレーから噴射された霧状の第一流体のうち、滴状になった第一流体は、温水タンクに回収され、スプレーから再び噴射されるか或いはコイルの冷却用に使用される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の蒸気発生システムの一実施形態を示すブロック図である。
蒸気発生システム１は、流体加熱装置３とこの流体加熱装置３で蒸気１２を発生させるために霧状の第一流体４を噴射するスプレー５とを有している。また、蒸気発生システム１は、流体加熱装置３を電磁誘導加熱し、スプレー５から噴射された第一流体４を高温高圧の蒸気１２にするために後述する導電性管状コイル８（図２記載）に通電を行わせるＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ：電磁誘導加熱）電源７を有している。さらに、蒸気発生システム１は、流体加熱装置３での電磁誘導加熱により昇温された導電性管状コイル８を冷却する第二流体２が流入する蒸気分離タンク９と、この蒸気分離タンク９から排出された第二流体２が流入する温水タンク１０とを有している。
【００１６】
蒸気分離タンク９では、第二流体２から蒸気１２が発生するが、この蒸気１２は流体加熱装置３の後述するポート部材１４（図２記載）へ流入し、スプレー５で噴射された第一流体４とともに流体加熱装置３に流入する。また、蒸気分離タンク９の第二流体２は温水タンク１０へ流入し、さらに流体加熱装置３へ流入する。また、温水タンク１０と流体加熱装置３との間には、吸水口６が設けられている。なお、流体加熱装置３において滴状になった水分はスプレー５を介して温水タンク１０に回収される。
【００１７】
次に、図２を用いて流体加熱装置３の詳細について説明する。
導電性を有するステンレス製の筒状部材１１には、蒸気発生部である貫通穴１１ａが形成されている。この貫通穴１１ａは、軸長方向に貫通する円形形状を有している。貫通穴１１ａの表面は、切削加工を行った後、ホーミング加工等の研磨加工により、鏡面状に精度良く仕上げられ、管摩擦抵抗が小さくされている。筒状部材１１の一端側の外縁部には、円環状のフランジ部１１ｂが一体形成されている。
【００１８】
このフランジ部１１ｂの側面には、貫通穴１１ａと同心円上に複数の雌螺子孔１１ｃが形成されている。また、貫通穴１１ａの両端部には、円形状のスリーブ挿入穴１１ｄが拡径形成されている。このスリーブ挿入穴１１ｄには、ステンレス製の円筒状のスリーブ１３が挿入されている。
このスリーブ１３には、テーパ状の支持部材当接部１３ａが形成されている。また、筒状部材１１の一端側には金属製の円環状のポート部材１４が配置されており、他端側には金属製の円環状のポート部材１５が配置されている。
【００１９】
ポート部材１４の側面には、雌螺子孔１１ｃの位置と対応する位置にボルト挿通孔１４ａが貫通して形成されている。このボルト挿通孔１４ａの筒状部材１１と反対側には、座ぐり孔が拡径形成されている。また、ポート部材１４の中心には、スリーブ１３の内径寸法よりも小さな内径寸法の流入側開口部１４ｂが形成されている。この流入側開口部１４ｂの貫通穴１１ａ側は、筒状部材１１側に向けて広がるテーパ状に形成されており、この端部の径寸法は、スリーブ１３の内径寸法と同一に形成されている。
【００２０】
また、ポート部材１４の筒状部材１１側の側面には、側方に突出する円環状の凸部１４ｃが一体形成されている。この凸部１４ｃの外形寸法は、スリーブ挿入穴１１ｄの内径寸法に対応する寸法とされている。そして、ポート部材１４は、凸部１４ｃをスリーブ挿入穴１１ｄに嵌合し、ボルト１７を雌螺子孔１１ｃに螺合することにより筒状部材１１のフランジ部１１ｂに固定されている。
【００２１】
さらに、ポート部材１４の筒状部材１１側と反対側には、スプレー５と連結された連結部１４ｄが形成されている。
また、ポート部材１５の側面には、ボルト挿通孔１５ａが貫通して形成されている。このボルト挿通孔１５ａの筒状部材１１と反対側には、座ぐり孔が拡径形成されている。また、ポート部材１５の中心には、スリーブ１３の内径寸法よりも小さな内径寸法の流出側開口部１５ｂが形成されている。この流出用開口部１５ｂの貫通穴１１ａ側は、筒状部材１１側に向けて広がるテーパ状に形成されており、この端部の径寸法は、スリーブ１３の内径寸法と同一に形成されている。
【００２２】
さらに、ポート部材１５の筒状部材１１側の側面には、側方に突出する円環状の凸部１５ｃが一体形成されている。この凸部１５ｃの外形寸法は、スリーブ挿入穴１１ｄの内径寸法に対応する寸法とされている。そして、ポート部材１５は、凸部１５ｃをスリーブ挿入穴１１ｄに嵌合し、ボルト１７を雌螺子孔１１ｃに螺合することにより筒状部材１１のフランジ部１１ｂに固定されている。
【００２３】
また、筒状部材１１には、貫通穴１１ａの中心軸Ｚ上に金属製のコア部材１９が６個配置されている。このコア部材１９の中心軸Ｚ方向両側には、金属製のコア支持部材２１がコア部材１９を挟持して配置されている。このコア支持部材２１は、貫通穴１１ａの中心軸Ｚを中心にして回転可能とされている。なお、この実施形態では、コア部材１９の側部にそれぞれ４個のコア支持部材２１が配置されている。
【００２４】
また、筒状部材１１の外周面には、軸長方向に沿って円筒状に断熱層である断熱材２３が巻回されている。この断熱材２３の外周には、導電性管状コイル８が筒状部材１１の他端側から挿入されている。そして、この導電性管状コイル８内に第二流体２が流通され、導電性管状コイル８が冷却される。そのため、導電性管状コイル８には銅等の耐食性の良い材料が用いられる。
【００２５】
また、筒状部材１１を覆うようにステンレス製のカバー部材２５が筒状部材１１の他端側から挿入されている。このカバー部材２５は、螺子３０によりポート部材１５に、不図示の螺子によりポート部材１４に固定されている。また、カバー部材２５には、導電性管状コイル８と干渉せずに挿通するためにスリット２５ｂ，２５ｃが形成されている。そして、このカバー部材２５と筒状部材１１とポート部材１５とにより、導電性管状コイル８を収容する収容部２４が形成され、この収容部２４も断熱層としての役割を果たしている。
【００２６】
導電性管状コイル８の一端にはパイプジョイント２７が外嵌され、さらに、このパイプジョイント２７にはホース２８の一端が連結されている。ホース２８の他端はパイプジョイント３２に連結され、このパイプジョイント３２には配管２９が内嵌されている。また、導電性管状コイル８の他端にも、パイプジョイント２７が外嵌され、さらに、このパイプジョイント２７にはホース２８の一端が連結されている。ホース２８の他端はパイプジョイント３２に連結され、このパイプジョイント３２には配管３１が内嵌されている。また、導電性管状コイル８の両端側に設けられたターミナル３４にはそれぞれハーネス３６が半田付けされ、このハーネス３６はＩＨ電源７の両極に接続される。
【００２７】
次に、流体加熱装置３の昇温方法について説明する。
導電性管状コイル８に電流を流すとその周囲に磁力線が発生し、筒状部材１１にうず電流が発生し、筒状部材１１に抵抗熱が発生する。この抵抗熱により、筒状部材１１の貫通穴１１ａを通過する第一流体４が気化され、蒸気１２となる。ここで、導電性管状コイル８に流す電流に関しては、２０ＫＨｚ以上の高周波電流が好ましい。
【００２８】
また、導電性管状コイル８には、電流が通電されるため、導電性管状コイル８自身も発熱する。この発熱した導電性管状コイル８の冷却は、その管内を流れる第二流体２により行われる。この第二流体２は、温水タンク１０または吸水口６等から供給される。また、導電性管状コイル８により昇温された第二流体２は、配管３１より流出し、蒸気分離タンク９へ流入する。
【００２９】
次に、図３および図４を用いて、上述した流体加熱装置３でのスプレー５から噴射された第一流体４の流れについて説明する。ここで、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
図に示すように、スプレー５から噴射された霧状の第一流体４や蒸気分離タンク９から送られてくる蒸気１２は、ポート部材１４の流入側開口部１４ｂから流入し、流入側のコア支持部材２１の外側の隙間と内側の隙間とを通過して分散され、筒状部材１１の貫通穴１１ａの中心軸Ｚ上に支持される球形状のコア部材１９の先端から外周面に沿って貫通穴１１ａの内壁側に拡散され、貫通穴１１ａの内周面とコア部材１９の外周面とにより圧縮された後、再び拡散され、流出側のコア支持部材２１の外側の隙間と内側の隙間とを通過して分散され、そして、ポート部材１５の流出側開口部１５ｂにおいて一体化されて、混合された状態で流出される。
【００３０】
この際に、第一流体４の流れによりコア支持部材２１が貫通穴１１ａの中心軸Ｚを中心にして回転し、第一流体４を分散する流路が不規則に変化する。すなわち、第一流体４は、流路の横断面積が変化することにより、分散・拡散・圧縮・拡散・分散が繰り返され、流体流動により攪拌され、さらに、第一流体４を分散する流路の不規則な変化により、さらに攪拌流動が発生して均一に混合される。
【００３１】
次に、図５を用いて蒸気分離タンク９の詳細について説明する。
蒸気分離タンク９には、螺合管３３が設けられている。この螺合管３３には、耐熱ホース３５の一端が連結され、耐熱ホース３５の他端には、流体加熱装置３に連結された配管３１が連結されている。
また、蒸気分離タンク９の上方には、蒸気分離タンク９内の蒸気１２の圧力を計測する圧力計３７が設けられている。さらに、蒸気分離タンク９の上方には、蒸気温度を測定する温度計３９と、蒸気分離タンク９内の圧力が所定以上に高まったときに、大気中へ蒸気１２を放出するための安全弁４１が設けられている。
【００３２】
また、蒸気分離タンク９の側壁には、蒸気分離タンク９内の蒸気をポート部材１４へ送るための配管４３が設けられている。この配管４３にはストップ弁４５が設けられている。さらに、蒸気分離タンク９の下方には、蒸気分離タンク９内の第二流体２を排出し温水タンク１０へ送るための配管４７が設けられている。
次に、図６を用いて温水タンク１０の詳細について説明する。
【００３３】
温水タンク１０には、蒸気分離タンク９から送られてきた第二流体２が蓄えられている。この第二流体２の量は、温水タンク１０の側壁に設けられた配管５１に吸水口４９から水を流すことで増加させることが可能である。また、配管５１にはストップ弁５３と電磁弁５５とが設けられている。
また、温水タンク１０には、上方からレベル計５７が挿通されている。このレベル計５７には、温水タンク１０の第二流体２の量をデジタルで表示するためのデジタルパネルメータ５９が接続されている。また、デジタルパネルメータ５９はコンピュータ６０に接続され、温水タンク１０内の第二流体２の量が減少すると、コンピュータ６０は電磁弁５５を開き、自動的に配管５１から温水タンク１０内へ給水を行う。なお、自動的に給水を行う場合は、ストップ弁５３は常に開いた状態にしておく必要がある。 一方、手動で給水を行う場合には、電磁弁５５を開いた状態にし、ストップ弁５３の取っ手を回転させる。
【００３４】
さらに、温水タンク１０の上方には、配管４７が挿通されている。この配管４７には、蒸気１２を漏らさずドレンのみを排出するスチームトラップ６１が設けられている。また、配管４７のスチームトラップ６１より上流と下流とには、並列管６３が設けられている。この並列管６３にはストップ弁６５が設けられている。
【００３５】
また、温水タンク１０には、上方から配管６６が挿通されている。この配管６６は、スプレー５からの第一流体４のうち滴状になった第一流体４を温水タンク１０へ回収させる役割を果たしている。
また、温水タンク１０の側壁には、第二流体２の量が増加したときに、第二流体２を排出するための排出管６７が設けられている。この排出管６７には、オーバーフロートトラップ６８が設けられ、このオーバーフロートトラップ６８の上流側と下流側とには並列管６９の一端と他端とが連結されている。また、並列管６９にはストップ弁７１が設けられている。このストップ弁７１を常時開状態にすれば、温水タンク１０内の第二流体２は所定量を超えて蓄えられることはない。一方、ストップ弁７１を常時閉状態にしておけば、温水タンク１０内の圧力は高められ、所定値以上の圧力になったときオーバーフロートラップ６８が開状態になる。従って、温水タンク１０内の圧力は所定値以上には増加せず、温水タンク１０の破裂等の事後が防止される。
【００３６】
また、温水タンク１０の下方には、配管７３が連結されている。この配管７３には、第二流体２の温度を計測する温度計７５が設けられ、温度計７５よりも下流側には、温水タンク１０から第二流体２を吸引するためのメータリングポンプ７７が設けられている。さらに、メータリングポンプ７７よりも下流側には、圧力計７９とストップ弁８１とが設けられている。また、配管７３の圧力計７９とストップ弁８１との間には、スプレー５と連結された配管８３が連結されている。この配管８３には、ストップ弁８５が設けられている。さらに、配管７３のストップ弁８１よりも下流側には配管８７が連結されている。この配管８７の一端には、給水口８９が設けられ、その下流側にはストップ弁９１と流量調整弁９３とが設けられている。
【００３７】
また、配管７３の一端には、耐熱ホース９５の一端が連結され、この耐熱ホース９５の他端は、流体加熱装置３に連結された配管２９の一端と連結されている。
次に、図７を用いてスプレー５について説明する。
スプレー５には、配管８３が連結され、ノズル５ａからスプレー５内に第二流体２が流入する。また、第二流体２が逆流するのを防ぐために配管８３には、逆止弁９７が設けられている。第二流体２はスプレー５にて霧状にされた後、ポート部材１４を通って流体加熱装置３に流入する。この第一流体４は、ポート１４の内壁や流体加熱装置３の筒状部材１１の内壁等に滴状に付着し、重力によりスプレー５へ戻ってくる。そして、スプレー５に連結された配管６６を介して温水タンク１０へ回収される。なお、この配管６６には、スチームトラップ９８が設けられ、蒸気１２を通さず液体のみを温水タンク１０に流入させるように構成されている。また、ポート部材１４には配管４３が連結され、蒸気分離タンク９からの蒸気１２が流体加熱装置３へ流入するように構成されている。なお、配管４３には蒸気１２が逆流するのを防ぐために、逆止弁９９が設けられている。
【００３８】
上述した実施形態の流体加熱装置では、ステンレス製の筒状部材１１は導電性を有するので、筒状部材１１の外周面上を周回する導電性管状コイル８が通電されると、筒状部材１１には渦電流が流れ、筒状部材１１は発熱され、筒状部材１１の貫通穴１１ａを流れる第一流体４を手軽かつ容易に高温高圧の蒸気１２にすることができる。
【００３９】
また、導電性管状コイル８への通電量を増加させて第一流体４の昇温効果を向上させるために、導電性管状コイル８内にコイル冷却用の第二流体２が流通されるので、筒状部材１１をより高温にすることができ、より高温の蒸気１２を発生させることができる。
さらに、筒状部材１１の外周面上は、筒状の断熱材２３により覆われるので、筒状部材１１の外周面からの熱の逃げを少なくすることができる。
【００４０】
また、筒状部材１１の一端側に設けられるポート部材１４の流入側開口部１４ｂから流入した第一流体４が、流入側のコア支持部材２１の隙間を通過して分散され、筒状部材１１の貫通穴１１ａの中心軸Ｚ上に支持されるコア部材１９の外周に沿って貫通穴１１ａの内壁側に拡散された後、流出側のコア支持部材２１の隙間を通過して分散される。そして、ポート部材１５の流出側開口部１５ｂにより一体化されて、混合された状態で流出される。加えて、コア支持部材２１を筒状部材１１の貫通穴１１ａの中心軸Ｚを中心にして回転可能に配置したので、第一流体４の流れに応じたコア支持部材２１の回転により、第一流体４の流路が不規則に変化して、第一流体４の撹拌効率が向上し、第一流体４が確実に混合され確実に蒸気１２に変換することができる。
【００４１】
上述した実施形態の蒸気発生システムでは、流体加熱装置３と、ＩＨ電源７と、導電性管状コイル８を冷却する第二流体２が流入する蒸気分離タンク９と、この蒸気分離タンク９から排出された第二流体２が流入する温水タンク１０と、この温水タンク１０から第二流体２が流入され、流体加熱装置３で蒸気１２を発生させるために霧状の第一流体４を噴射するスプレー５とが設けられ、温水タンク１０から導電性管状コイル８に第二流体２を環流させるようにしたので、水資源の節約をすることができる上、手軽かつ容易に高温高圧の蒸気を発生させることができる。
【００４２】
また、導電性管状コイル８の発熱により昇温された第二流体２をスプレー５から噴射するので、所定の温度圧力の蒸気１２を発生させる場合には、ＩＨ電源７からの供給電力を少なくすることができ、省電力化が図られ、エネルギー効率を向上させることができる。
また、蒸気分離タンク９の蒸気１２は、大気中に排出されるのではなく、流体加熱装置３の筒状部材１１に流入されるので、蒸気１２を無駄なく利用することができる。
【００４３】
さらに、スプレー５から噴射された第一流体４のうち、滴状になった第一流体４は、温水タンク１０に回収され、スプレー５から再び噴射されるか或いは導電性管状コイル８の冷却用に使用されるので、水資源の節約および熱エネルギーの回収を行うことができる。
なお、上述した実施形態では、流体加熱装置３に大小複数の球体を用いて伝熱効率を高め高温高圧蒸気を発生させた例について説明したが、本発明の流体加熱装置は、これに限定されるものではない。要するに、第一流体４を昇温させることができる構成であれば良い。好ましくは、第一流体４への伝熱効率を高めるために、第一流体４の流れをレイノルズ数の高い乱流にする構成にすることが望ましい。例えば、複数の開口穴が形成されたプレートを流れ方向に沿って複数配置するようにしても良いし、貫通穴の内壁にリブを設けても良い。または、スタティックミキサーと同様の構成にしても良い。
【００４４】
また、上述した実施形態では、第一流体４として温水をスプレー５により噴射し流体加熱装置３により加熱した例について説明したが、流体加熱装置３による加熱は、水に限定されない。例えば、空気や油その他の流体であっても良い。
さらに、上述した実施形態では、第二流体２として、吸水口６等からの水を用いたが、本発明はこれに限定されない。要するに導電性管状コイル８を冷却する作用を有する流体であれば良い。
【００４５】
また、上述した実施形態では、流体加熱装置を１機だけ設けた例について説明したが、中心軸Ｚを一にして複数配置しても良い。この構成にすれば、より高温高圧の蒸気を発生させることができる上、蒸気の温度制御をより正確に行うことができる。
さらに、上述した実施形態では、筒状部材１１の材料としてステンレスを用いた例について説明したが、筒状部材１１の材料はこれに限定されない。例えば、アルミニウムでも良い。要するに、導電性を有する材料であれば良い。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に記載の流体加熱装置では、筒状部材は導電性を有するので、筒状部材の外周面上を周回する導電性管状コイルが通電されると、筒状部材には渦電流が流れ、筒状部材は発熱され、筒状部材の貫通穴を流れる第一流体を手軽かつ容易に高温高圧蒸気にすることができる。
【００４７】
また、導電性管状コイルへの通電量を増加させて第一流体の昇温効果を向上させるために、導電性管状コイル内にコイル冷却用の第二流体が流通されるので、筒状部材をより高温にすることができ、より高温の蒸気を発生させることができる。
さらに、筒状部材の外周面上は、断熱層により覆われるので、筒状部材の外周面からの熱の逃げを少なくすることができる。
【００４８】
請求項２に記載の流体加熱装置では、筒状部材の一端側に設けられるポート部材の流入側開口部から流入した霧体が、流入側のコア支持部材の隙間を通過して分散され、筒状部材の貫通穴の中心軸上に支持されるコア部材の外周に沿って貫通穴の内壁側に拡散された後、流出側のコア支持部材の隙間を通過して分散される。そして、ポート部材の流出側開口部により一体化されて、混合された状態で流出される。加えて、コア支持部材を筒状部材の貫通穴の中心軸を中心にして回転可能に配置したので、霧体の流れに応じたコア支持部材の回転により、霧体の流路が不規則に変化して、霧体の撹拌効率が向上し、霧体が確実に混合され確実に霧体を蒸気に変換することができる。
【００４９】
請求項３に記載の流体加熱装置では、貫通穴の内壁には、第一流体の流れを撹拌するためのリブが設けられ、筒状部材からの熱伝達率が増加し、リブがない場合に比べより低電力で蒸気を発生させることができる。
請求項４に記載の流体加熱装置では、筒状部材の貫通穴には、開口穴が形成されたプレートが貫通穴の横断面方向に沿って配置され、第一流体の流れが撹拌され、筒状部材からの熱伝達率が増加し、プレートがない場合に比べより低電力で蒸気を発生させることができる。
【００５０】
請求項５に記載の蒸気発生システムでは、流体加熱装置と、ＩＨ電源と、導電性管状コイルを冷却する第二流体が流入する蒸気分離タンクと、この蒸気分離タンクから排出された第二流体が流入する温水タンクと、この温水タンクから第二流体が流入され流体加熱装置で蒸気を発生させるために霧を噴射するスプレーとが設けられており、温水タンクから導電性管状コイルへは第二流体を流入させ循環させるようにしたので、水資源の節約をすることができる上、手軽かつ容易に高温高圧の蒸気を発生させることができる。また、導電性管状コイルの発熱により昇温された第二流体をスプレーから噴射するので、所定の温度圧力の蒸気を発生させる場合には、ＩＨ電源からの供給電力を少なくすることができ、省電力化が図られ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００５１】
請求項６に記載の蒸気発生システムでは、蒸気分離タンクの蒸気は、大気中に排出されるのではなく、流体加熱装置の蒸気発生部に流入されるので、蒸気を無駄なく利用することができる。
請求項７に記載の蒸気発生システムでは、スプレーから噴射された霧状の第一流体のうち、滴状になった第一流体は、温水タンクに回収され、スプレーから再び噴射されるか或いは導電性管状コイルの冷却用に使用されるので、水資源の節約および熱エネルギーの回収を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体加熱装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の流体混合装置の詳細を示す断面図である。
【図３】図１の流体混合装置内の流体の流れを示す説明図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１の蒸気分離タンクを示す説明図である。
【図６】図１の温水タンクを示す説明図である。
【図７】図１のスプレーを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 蒸気発生システム
２ 第二流体
３ 流体加熱装置
４ 第一流体
５ スプレー
７ ＩＨ電源
８ 導電性管状コイル
９ 蒸気分離タンク
１０ 温水タンク
１１ 筒状部材
１１ａ 貫通穴
１４，１５ ポート部材
１４ｂ 流入用開口部
１５ｂ 流出用開口部
１９ コア部材
２１ コア支持部材
２３ 断熱材
Ｚ 中心軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を加熱する流体加熱装置およびこの流体加熱装置を用いて蒸気を発生させるための蒸気発生システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸気を発生させる方法として、水を容器に入れて加熱することで蒸気を発生させる方法が知られている。例えば、炊飯器等が該当する。また、より大がかりな装置としてボイラーが知られている。ボイラーは、その内部が伝熱隔壁によって水部と燃焼室とに区画されており、水部には所定量のボイラー水が充填されている。そして、燃焼室において重油等の燃料を燃焼させると、そのときに発生する熱が伝熱隔壁を介してボイラー水に伝わり、ボイラー水が加熱され、蒸気または温水が発生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボイラーは、高圧気体を容器内に密封するため、ボイラー用鋼材に亀裂が発生し爆発事故を起こす危険性があった。そのため、ボイラーの操作には慎重を期する必要があり、またボイラーの取り扱いには、ボイラー技士免許の資格を取得する必要があり、手間と時間と経費とがかかるという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、手軽かつ容易に高温高圧の蒸気を発生させることができる流体加熱装置および蒸気発生システム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】
請求項１に記載の流体加熱装置は、第一流体を流通させるための貫通穴が形成された導電性を有する筒状部材と、この筒状部材の外周面上を覆う断熱層と、前記筒状部材から離隔しながら前記筒状部材の外周面上を周回する導線性管状コイルとを有し、前記導電性管状コイル内には、第二流体が流通されることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の流体加熱装置は、請求項１に記載の流体加熱装置において、前記筒状部材の一端側に設けられ前記第一流体が流入する流入用開口部が形成された流入側ポート部材と、前記筒状部材の他端側に設けられ前記第一流体が流出する流出用開口部が形成された流出側ポート部材とを有し、前記筒状部材の前記貫通穴には、この貫通穴の中心軸上に配置されたコア部材と、このコア部材を挟持するために前記貫通穴の軸長方向に間隔を置いて配置され、かつ前記貫通穴の中心軸を中心に回転可能に配置され、かつ前記コア部材を前記貫通穴の中心軸上に支持する複数の球体からなるコア支持部材と、が挿入され、前記流入側ポート部材と前記流出側ポート部材とに挟持されて保持されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の流体加熱装置は、請求項１に記載の流体加熱装置において、前記貫通穴の内壁には、前記第一流体の流れを撹拌するためのリブが設けられたことを特徴とする。
請求項４に記載の流体加熱装置は、請求項１に記載の流体加熱装置において、前記筒状部材の前記貫通穴には、開口穴が形成されたプレートを前記貫通穴の横断面方向に沿って配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の蒸気発生システムは、蒸気を発生させる流体加熱装置と、この流体加熱装置に備えられた導電性管状コイルに通電を行わせる電源と、前記導電性管状コイル内を流通し、前記導電性管状コイルを冷却する第二流体と、前記導電性管状コイルにより昇温された前記第二流体が流入する蒸気分離タンクと、この蒸気分離タンクから排出された前記第二流体が流入する温水タンクと、この温水タンクから前記第二流体が流入され、前記流体加熱装置で蒸気を発生させるために霧状の第一流体を噴射するスプレーとを有する蒸気発生システムであって、前記温水タンクから前記導電性管状コイルに前記第二流体を環流させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の蒸気発生システムは、請求項５に記載の蒸気発生システムにおいて、前記蒸気分離タンクの蒸気を、前記流体加熱装置の蒸気発生部に流入させたことを特徴とする。
請求項７に記載の蒸気発生システムは、請求項５または請求項６に記載の蒸気発生システムにおいて、前記スプレーから噴射された前記第一流体のうち、滴状になった前記第一流体を前記温水タンクに回収することを特徴とする。
【００１０】
（作用）
請求項１に記載の流体加熱装置では、第一流体は、筒状部材の一端側から流入し、筒状部材の貫通穴を通り、筒状部材の他端側から流出される。また、筒状部材は導電性を有するので、筒状部材の外周面上を周回する導電性管状コイルが通電されると、筒状部材には渦電流が流れ発熱する。そのため、筒状部材の貫通穴を流れる第一流体は加熱される。また、コイルへの通電量を増加させて第一流体の昇温効果を向上させるために、導電性管状コイル内にコイル冷却用の第二流体が流通される。このとき、筒状部材が冷却されないように、筒状部材の外周面上には断熱層が形成される。
【００１１】
請求項２に記載の流体加熱装置では、筒状部材の一端に設けられるポート部材の開口部から流入した第一流体が、流入側のコア支持部材の隙間を通過して分散され、筒状部材の貫通穴の中心軸上に支持されるコア部材の外周に沿って貫通穴の内壁側に拡散された後、流出側のコア支持部材の隙間を通過して分散される。そして、ポート部材の開口部により一体化されて、混合された状態で流出される。加えて、コア支持部材を筒状部材の貫通穴の中心軸を中心にして回転可能に配置したので、第一流体の流れに応じたコア支持部材の回転により、第一流体の流路が不規則に変化して、第一流体の撹拌効率が向上し、第一流体が確実に混合される。
【００１２】
請求項３に記載の流体加熱装置では、貫通穴の内壁には、第一流体の流れを撹拌するためのリブが設けられ、筒状部材からの熱伝達率が増加する。
請求項４に記載の流体加熱装置では、筒状部材の貫通穴には、開口穴が形成されたプレートが貫通穴の横断面方向に沿って配置され、第一流体の流れが撹拌され、筒状部材からの熱伝達率が増加する。
【００１３】
請求項５に記載の蒸気発生システムでは、第二流体は温水タンクから導電性管状コイル内に環流されるので、第二流体は導電性管状コイルから伝達される熱により幾度にも渡り昇温される。また、この昇温された第二流体は流体加熱装置だけでなく、スプレーへも流入されるので、スプレーからは比較的高温の霧が噴射され、流体加熱装置により発生する蒸気温度は、より高温にされる。
【００１４】
請求項６に記載の蒸気発生システムでは、蒸気分離タンクの蒸気は、大気中に排出されるのではなく、流体加熱装置の蒸気発生部に流入されるので、蒸気は無駄なく利用される。
請求項７に記載の蒸気発生システムでは、スプレーから噴射された霧状の第一流体のうち、滴状になった第一流体は、温水タンクに回収され、スプレーから再び噴射されるか或いはコイルの冷却用に使用される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の蒸気発生システムの一実施形態を示すブロック図である。
蒸気発生システム１は、流体加熱装置３とこの流体加熱装置３で蒸気１２を発生させるために霧状の第一流体４を噴射するスプレー５とを有している。また、蒸気発生システム１は、流体加熱装置３を電磁誘導加熱し、スプレー５から噴射された第一流体４を高温高圧の蒸気１２にするために後述する導電性管状コイル８（図２記載）に通電を行わせるＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ：電磁誘導加熱）電源７を有している。さらに、蒸気発生システム１は、流体加熱装置３での電磁誘導加熱により昇温された導電性管状コイル８を冷却する第二流体２が流入する蒸気分離タンク９と、この蒸気分離タンク９から排出された第二流体２が流入する温水タンク１０とを有している。
【００１６】
蒸気分離タンク９では、第二流体２から蒸気１２が発生するが、この蒸気１２は流体加熱装置３の後述するポート部材１４（図２記載）へ流入し、スプレー５で噴射された第一流体４とともに流体加熱装置３に流入する。また、蒸気分離タンク９の第二流体２は温水タンク１０へ流入し、さらに流体加熱装置３へ流入する。また、温水タンク１０と流体加熱装置３との間には、吸水口６が設けられている。なお、流体加熱装置３において滴状になった水分はスプレー５を介して温水タンク１０に回収される。
【００１７】
次に、図２を用いて流体加熱装置３の詳細について説明する。
導電性を有するステンレス製の筒状部材１１には、蒸気発生部である貫通穴１１ａが形成されている。この貫通穴１１ａは、軸長方向に貫通する円形形状を有している。貫通穴１１ａの表面は、切削加工を行った後、ホーミング加工等の研磨加工により、鏡面状に精度良く仕上げられ、管摩擦抵抗が小さくされている。筒状部材１１の一端側の外縁部には、円環状のフランジ部１１ｂが一体形成されている。
【００１８】
このフランジ部１１ｂの側面には、貫通穴１１ａと同心円上に複数の雌螺子孔１１ｃが形成されている。また、貫通穴１１ａの両端部には、円形状のスリーブ挿入穴１１ｄが拡径形成されている。このスリーブ挿入穴１１ｄには、ステンレス製の円筒状のスリーブ１３が挿入されている。
このスリーブ１３には、テーパ状の支持部材当接部１３ａが形成されている。また、筒状部材１１の一端側には金属製の円環状のポート部材１４が配置されており、他端側には金属製の円環状のポート部材１５が配置されている。
【００１９】
ポート部材１４の側面には、雌螺子孔１１ｃの位置と対応する位置にボルト挿通孔１４ａが貫通して形成されている。このボルト挿通孔１４ａの筒状部材１１と反対側には、座ぐり孔が拡径形成されている。また、ポート部材１４の中心には、スリーブ１３の内径寸法よりも小さな内径寸法の流入側開口部１４ｂが形成されている。この流入側開口部１４ｂの貫通穴１１ａ側は、筒状部材１１側に向けて広がるテーパ状に形成されており、この端部の径寸法は、スリーブ１３の内径寸法と同一に形成されている。
【００２０】
また、ポート部材１４の筒状部材１１側の側面には、側方に突出する円環状の凸部１４ｃが一体形成されている。この凸部１４ｃの外形寸法は、スリーブ挿入穴１１ｄの内径寸法に対応する寸法とされている。そして、ポート部材１４は、凸部１４ｃをスリーブ挿入穴１１ｄに嵌合し、ボルト１７を雌螺子孔１１ｃに螺合することにより筒状部材１１のフランジ部１１ｂに固定されている。
【００２１】
さらに、ポート部材１４の筒状部材１１側と反対側には、スプレー５と連結された連結部１４ｄが形成されている。
また、ポート部材１５の側面には、ボルト挿通孔１５ａが貫通して形成されている。このボルト挿通孔１５ａの筒状部材１１と反対側には、座ぐり孔が拡径形成されている。また、ポート部材１５の中心には、スリーブ１３の内径寸法よりも小さな内径寸法の流出側開口部１５ｂが形成されている。この流出用開口部１５ｂの貫通穴１１ａ側は、筒状部材１１側に向けて広がるテーパ状に形成されており、この端部の径寸法は、スリーブ１３の内径寸法と同一に形成されている。
【００２２】
さらに、ポート部材１５の筒状部材１１側の側面には、側方に突出する円環状の凸部１５ｃが一体形成されている。この凸部１５ｃの外形寸法は、スリーブ挿入穴１１ｄの内径寸法に対応する寸法とされている。そして、ポート部材１５は、凸部１５ｃをスリーブ挿入穴１１ｄに嵌合し、ボルト１７を雌螺子孔１１ｃに螺合することにより筒状部材１１のフランジ部１１ｂに固定されている。
【００２３】
また、筒状部材１１には、貫通穴１１ａの中心軸Ｚ上に金属製のコア部材１９が６個配置されている。このコア部材１９の中心軸Ｚ方向両側には、金属製のコア支持部材２１がコア部材１９を挟持して配置されている。このコア支持部材２１は、貫通穴１１ａの中心軸Ｚを中心にして回転可能とされている。なお、この実施形態では、コア部材１９の側部にそれぞれ４個のコア支持部材２１が配置されている。
【００２４】
また、筒状部材１１の外周面には、軸長方向に沿って円筒状に断熱層である断熱材２３が巻回されている。この断熱材２３の外周には、導電性管状コイル８が筒状部材１１の他端側から挿入されている。そして、この導電性管状コイル８内に第二流体２が流通され、導電性管状コイル８が冷却される。そのため、導電性管状コイル８には銅等の耐食性の良い材料が用いられる。
【００２５】
また、筒状部材１１を覆うようにステンレス製のカバー部材２５が筒状部材１１の他端側から挿入されている。このカバー部材２５は、螺子３０によりポート部材１５に、不図示の螺子によりポート部材１４に固定されている。また、カバー部材２５には、導電性管状コイル８と干渉せずに挿通するためにスリット２５ｂ，２５ｃが形成されている。そして、このカバー部材２５と筒状部材１１とポート部材１５とにより、導電性管状コイル８を収容する収容部２４が形成され、この収容部２４も断熱層としての役割を果たしている。
【００２６】
導電性管状コイル８の一端にはパイプジョイント２７が外嵌され、さらに、このパイプジョイント２７にはホース２８の一端が連結されている。ホース２８の他端はパイプジョイント３２に連結され、このパイプジョイント３２には配管２９が内嵌されている。また、導電性管状コイル８の他端にも、パイプジョイント２７が外嵌され、さらに、このパイプジョイント２７にはホース２８の一端が連結されている。ホース２８の他端はパイプジョイント３２に連結され、このパイプジョイント３２には配管３１が内嵌されている。また、導電性管状コイル８の両端側に設けられたターミナル３４にはそれぞれハーネス３６が半田付けされ、このハーネス３６はＩＨ電源７の両極に接続される。
【００２７】
次に、流体加熱装置３の昇温方法について説明する。
導電性管状コイル８に電流を流すとその周囲に磁力線が発生し、筒状部材１１にうず電流が発生し、筒状部材１１に抵抗熱が発生する。この抵抗熱により、筒状部材１１の貫通穴１１ａを通過する第一流体４が気化され、蒸気１２となる。ここで、導電性管状コイル８に流す電流に関しては、２０ＫＨｚ以上の高周波電流が好ましい。
【００２８】
また、導電性管状コイル８には、電流が通電されるため、導電性管状コイル８自身も発熱する。この発熱した導電性管状コイル８の冷却は、その管内を流れる第二流体２により行われる。この第二流体２は、温水タンク１０または吸水口６等から供給される。また、導電性管状コイル８により昇温された第二流体２は、配管３１より流出し、蒸気分離タンク９へ流入する。
【００２９】
次に、図３および図４を用いて、上述した流体加熱装置３でのスプレー５から噴射された第一流体４の流れについて説明する。ここで、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
図に示すように、スプレー５から噴射された霧状の第一流体４や蒸気分離タンク９から送られてくる蒸気１２は、ポート部材１４の流入側開口部１４ｂから流入し、流入側のコア支持部材２１の外側の隙間と内側の隙間とを通過して分散され、筒状部材１１の貫通穴１１ａの中心軸Ｚ上に支持される球形状のコア部材１９の先端から外周面に沿って貫通穴１１ａの内壁側に拡散され、貫通穴１１ａの内周面とコア部材１９の外周面とにより圧縮された後、再び拡散され、流出側のコア支持部材２１の外側の隙間と内側の隙間とを通過して分散され、そして、ポート部材１５の流出側開口部１５ｂにおいて一体化されて、混合された状態で流出される。
【００３０】
この際に、第一流体４の流れによりコア支持部材２１が貫通穴１１ａの中心軸Ｚを中心にして回転し、第一流体４を分散する流路が不規則に変化する。すなわち、第一流体４は、流路の横断面積が変化することにより、分散・拡散・圧縮・拡散・分散が繰り返され、流体流動により攪拌され、さらに、第一流体４を分散する流路の不規則な変化により、さらに攪拌流動が発生して均一に混合される。
【００３１】
次に、図５を用いて蒸気分離タンク９の詳細について説明する。
蒸気分離タンク９には、螺合管３３が設けられている。この螺合管３３には、耐熱ホース３５の一端が連結され、耐熱ホース３５の他端には、流体加熱装置３に連結された配管３１が連結されている。
また、蒸気分離タンク９の上方には、蒸気分離タンク９内の蒸気１２の圧力を計測する圧力計３７が設けられている。さらに、蒸気分離タンク９の上方には、蒸気温度を測定する温度計３９と、蒸気分離タンク９内の圧力が所定以上に高まったときに、大気中へ蒸気１２を放出するための安全弁４１が設けられている。
【００３２】
また、蒸気分離タンク９の側壁には、蒸気分離タンク９内の蒸気をポート部材１４へ送るための配管４３が設けられている。この配管４３にはストップ弁４５が設けられている。さらに、蒸気分離タンク９の下方には、蒸気分離タンク９内の第二流体２を排出し温水タンク１０へ送るための配管４７が設けられている。
次に、図６を用いて温水タンク１０の詳細について説明する。
【００３３】
温水タンク１０には、蒸気分離タンク９から送られてきた第二流体２が蓄えられている。この第二流体２の量は、温水タンク１０の側壁に設けられた配管５１に吸水口４９から水を流すことで増加させることが可能である。また、配管５１にはストップ弁５３と電磁弁５５とが設けられている。
また、温水タンク１０には、上方からレベル計５７が挿通されている。このレベル計５７には、温水タンク１０の第二流体２の量をデジタルで表示するためのデジタルパネルメータ５９が接続されている。また、デジタルパネルメータ５９はコンピュータ６０に接続され、温水タンク１０内の第二流体２の量が減少すると、コンピュータ６０は電磁弁５５を開き、自動的に配管５１から温水タンク１０内へ給水を行う。なお、自動的に給水を行う場合は、ストップ弁５３は常に開いた状態にしておく必要がある。 一方、手動で給水を行う場合には、電磁弁５５を開いた状態にし、ストップ弁５３の取っ手を回転させる。
【００３４】
さらに、温水タンク１０の上方には、配管４７が挿通されている。この配管４７には、蒸気１２を漏らさずドレンのみを排出するスチームトラップ６１が設けられている。また、配管４７のスチームトラップ６１より上流と下流とには、並列管６３が設けられている。この並列管６３にはストップ弁６５が設けられている。
【００３５】
また、温水タンク１０には、上方から配管６６が挿通されている。この配管６６は、スプレー５からの第一流体４のうち滴状になった第一流体４を温水タンク１０へ回収させる役割を果たしている。
また、温水タンク１０の側壁には、第二流体２の量が増加したときに、第二流体２を排出するための排出管６７が設けられている。この排出管６７には、オーバーフロートトラップ６８が設けられ、このオーバーフロートトラップ６８の上流側と下流側とには並列管６９の一端と他端とが連結されている。また、並列管６９にはストップ弁７１が設けられている。このストップ弁７１を常時開状態にすれば、温水タンク１０内の第二流体２は所定量を超えて蓄えられることはない。一方、ストップ弁７１を常時閉状態にしておけば、温水タンク１０内の圧力は高められ、所定値以上の圧力になったときオーバーフロートラップ６８が開状態になる。従って、温水タンク１０内の圧力は所定値以上には増加せず、温水タンク１０の破裂等の事後が防止される。
【００３６】
また、温水タンク１０の下方には、配管７３が連結されている。この配管７３には、第二流体２の温度を計測する温度計７５が設けられ、温度計７５よりも下流側には、温水タンク１０から第二流体２を吸引するためのメータリングポンプ７７が設けられている。さらに、メータリングポンプ７７よりも下流側には、圧力計７９とストップ弁８１とが設けられている。また、配管７３の圧力計７９とストップ弁８１との間には、スプレー５と連結された配管８３が連結されている。この配管８３には、ストップ弁８５が設けられている。さらに、配管７３のストップ弁８１よりも下流側には配管８７が連結されている。この配管８７の一端には、給水口８９が設けられ、その下流側にはストップ弁９１と流量調整弁９３とが設けられている。
【００３７】
また、配管７３の一端には、耐熱ホース９５の一端が連結され、この耐熱ホース９５の他端は、流体加熱装置３に連結された配管２９の一端と連結されている。
次に、図７を用いてスプレー５について説明する。
スプレー５には、配管８３が連結され、ノズル５ａからスプレー５内に第二流体２が流入する。また、第二流体２が逆流するのを防ぐために配管８３には、逆止弁９７が設けられている。第二流体２はスプレー５にて霧状にされた後、ポート部材１４を通って流体加熱装置３に流入する。この第一流体４は、ポート１４の内壁や流体加熱装置３の筒状部材１１の内壁等に滴状に付着し、重力によりスプレー５へ戻ってくる。そして、スプレー５に連結された配管６６を介して温水タンク１０へ回収される。なお、この配管６６には、スチームトラップ９８が設けられ、蒸気１２を通さず液体のみを温水タンク１０に流入させるように構成されている。また、ポート部材１４には配管４３が連結され、蒸気分離タンク９からの蒸気１２が流体加熱装置３へ流入するように構成されている。なお、配管４３には蒸気１２が逆流するのを防ぐために、逆止弁９９が設けられている。
【００３８】
上述した実施形態の流体加熱装置では、ステンレス製の筒状部材１１は導電性を有するので、筒状部材１１の外周面上を周回する導電性管状コイル８が通電されると、筒状部材１１には渦電流が流れ、筒状部材１１は発熱され、筒状部材１１の貫通穴１１ａを流れる第一流体４を手軽かつ容易に高温高圧の蒸気１２にすることができる。
【００３９】
また、導電性管状コイル８への通電量を増加させて第一流体４の昇温効果を向上させるために、導電性管状コイル８内にコイル冷却用の第二流体２が流通されるので、筒状部材１１をより高温にすることができ、より高温の蒸気１２を発生させることができる。
さらに、筒状部材１１の外周面上は、筒状の断熱材２３により覆われるので、筒状部材１１の外周面からの熱の逃げを少なくすることができる。
【００４０】
また、筒状部材１１の一端側に設けられるポート部材１４の流入側開口部１４ｂから流入した第一流体４が、流入側のコア支持部材２１の隙間を通過して分散され、筒状部材１１の貫通穴１１ａの中心軸Ｚ上に支持されるコア部材１９の外周に沿って貫通穴１１ａの内壁側に拡散された後、流出側のコア支持部材２１の隙間を通過して分散される。そして、ポート部材１５の流出側開口部１５ｂにより一体化されて、混合された状態で流出される。加えて、コア支持部材２１を筒状部材１１の貫通穴１１ａの中心軸Ｚを中心にして回転可能に配置したので、第一流体４の流れに応じたコア支持部材２１の回転により、第一流体４の流路が不規則に変化して、第一流体４の撹拌効率が向上し、第一流体４が確実に混合され確実に蒸気１２に変換することができる。
【００４１】
上述した実施形態の蒸気発生システムでは、流体加熱装置３と、ＩＨ電源７と、導電性管状コイル８を冷却する第二流体２が流入する蒸気分離タンク９と、この蒸気分離タンク９から排出された第二流体２が流入する温水タンク１０と、この温水タンク１０から第二流体２が流入され、流体加熱装置３で蒸気１２を発生させるために霧状の第一流体４を噴射するスプレー５とが設けられ、温水タンク１０から導電性管状コイル８に第二流体２を環流させるようにしたので、水資源の節約をすることができる上、手軽かつ容易に高温高圧の蒸気を発生させることができる。
【００４２】
また、導電性管状コイル８の発熱により昇温された第二流体２をスプレー５から噴射するので、所定の温度圧力の蒸気１２を発生させる場合には、ＩＨ電源７からの供給電力を少なくすることができ、省電力化が図られ、エネルギー効率を向上させることができる。
また、蒸気分離タンク９の蒸気１２は、大気中に排出されるのではなく、流体加熱装置３の筒状部材１１に流入されるので、蒸気１２を無駄なく利用することができる。
【００４３】
さらに、スプレー５から噴射された第一流体４のうち、滴状になった第一流体４は、温水タンク１０に回収され、スプレー５から再び噴射されるか或いは導電性管状コイル８の冷却用に使用されるので、水資源の節約および熱エネルギーの回収を行うことができる。
なお、上述した実施形態では、流体加熱装置３に大小複数の球体を用いて伝熱効率を高め高温高圧蒸気を発生させた例について説明したが、本発明の流体加熱装置は、これに限定されるものではない。要するに、第一流体４を昇温させることができる構成であれば良い。好ましくは、第一流体４への伝熱効率を高めるために、第一流体４の流れをレイノルズ数の高い乱流にする構成にすることが望ましい。例えば、複数の開口穴が形成されたプレートを流れ方向に沿って複数配置するようにしても良いし、貫通穴の内壁にリブを設けても良い。または、スタティックミキサーと同様の構成にしても良い。
【００４４】
また、上述した実施形態では、第一流体４として温水をスプレー５により噴射し流体加熱装置３により加熱した例について説明したが、流体加熱装置３による加熱は、水に限定されない。例えば、空気や油その他の流体であっても良い。
さらに、上述した実施形態では、第二流体２として、吸水口６等からの水を用いたが、本発明はこれに限定されない。要するに導電性管状コイル８を冷却する作用を有する流体であれば良い。
【００４５】
また、上述した実施形態では、流体加熱装置を１機だけ設けた例について説明したが、中心軸Ｚを一にして複数配置しても良い。この構成にすれば、より高温高圧の蒸気を発生させることができる上、蒸気の温度制御をより正確に行うことができる。
さらに、上述した実施形態では、筒状部材１１の材料としてステンレスを用いた例について説明したが、筒状部材１１の材料はこれに限定されない。例えば、アルミニウムでも良い。要するに、導電性を有する材料であれば良い。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に記載の流体加熱装置では、筒状部材は導電性を有するので、筒状部材の外周面上を周回する導電性管状コイルが通電されると、筒状部材には渦電流が流れ、筒状部材は発熱され、筒状部材の貫通穴を流れる第一流体を手軽かつ容易に高温高圧蒸気にすることができる。
【００４７】
また、導電性管状コイルへの通電量を増加させて第一流体の昇温効果を向上させるために、導電性管状コイル内にコイル冷却用の第二流体が流通されるので、筒状部材をより高温にすることができ、より高温の蒸気を発生させることができる。
さらに、筒状部材の外周面上は、断熱層により覆われるので、筒状部材の外周面からの熱の逃げを少なくすることができる。
【００４８】
請求項２に記載の流体加熱装置では、筒状部材の一端側に設けられるポート部材の流入側開口部から流入した霧体が、流入側のコア支持部材の隙間を通過して分散され、筒状部材の貫通穴の中心軸上に支持されるコア部材の外周に沿って貫通穴の内壁側に拡散された後、流出側のコア支持部材の隙間を通過して分散される。そして、ポート部材の流出側開口部により一体化されて、混合された状態で流出される。加えて、コア支持部材を筒状部材の貫通穴の中心軸を中心にして回転可能に配置したので、霧体の流れに応じたコア支持部材の回転により、霧体の流路が不規則に変化して、霧体の撹拌効率が向上し、霧体が確実に混合され確実に霧体を蒸気に変換することができる。
【００４９】
請求項３に記載の流体加熱装置では、貫通穴の内壁には、第一流体の流れを撹拌するためのリブが設けられ、筒状部材からの熱伝達率が増加し、リブがない場合に比べより低電力で蒸気を発生させることができる。
請求項４に記載の流体加熱装置では、筒状部材の貫通穴には、開口穴が形成されたプレートが貫通穴の横断面方向に沿って配置され、第一流体の流れが撹拌され、筒状部材からの熱伝達率が増加し、プレートがない場合に比べより低電力で蒸気を発生させることができる。
【００５０】
請求項５に記載の蒸気発生システムでは、流体加熱装置と、ＩＨ電源と、導電性管状コイルを冷却する第二流体が流入する蒸気分離タンクと、この蒸気分離タンクから排出された第二流体が流入する温水タンクと、この温水タンクから第二流体が流入され流体加熱装置で蒸気を発生させるために霧を噴射するスプレーとが設けられており、温水タンクから導電性管状コイルへは第二流体を流入させ循環させるようにしたので、水資源の節約をすることができる上、手軽かつ容易に高温高圧の蒸気を発生させることができる。また、導電性管状コイルの発熱により昇温された第二流体をスプレーから噴射するので、所定の温度圧力の蒸気を発生させる場合には、ＩＨ電源からの供給電力を少なくすることができ、省電力化が図られ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００５１】
請求項６に記載の蒸気発生システムでは、蒸気分離タンクの蒸気は、大気中に排出されるのではなく、流体加熱装置の蒸気発生部に流入されるので、蒸気を無駄なく利用することができる。
請求項７に記載の蒸気発生システムでは、スプレーから噴射された霧状の第一流体のうち、滴状になった第一流体は、温水タンクに回収され、スプレーから再び噴射されるか或いは導電性管状コイルの冷却用に使用されるので、水資源の節約および熱エネルギーの回収を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体加熱装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の流体混合装置の詳細を示す断面図である。
【図３】図１の流体混合装置内の流体の流れを示す説明図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１の蒸気分離タンクを示す説明図である。
【図６】図１の温水タンクを示す説明図である。
【図７】図１のスプレーを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 蒸気発生システム
２ 第二流体
３ 流体加熱装置
４ 第一流体
５ スプレー
７ ＩＨ電源
８ 導電性管状コイル
９ 蒸気分離タンク
１０ 温水タンク
１１ 筒状部材
１１ａ 貫通穴
１４，１５ ポート部材
１４ｂ 流入用開口部
１５ｂ 流出用開口部
１９ コア部材
２１ コア支持部材
２３ 断熱材
Ｚ 中心軸
Claims (7)
- 第一流体を流通させるための貫通穴が形成された導電性を有する筒状部材と、
この筒状部材の外周面上を覆う断熱層と、
前記筒状部材から離隔しながら前記筒状部材の外周面上を周回する導線性管状コイルと、
を有し、
前記導電性管状コイル内には、第二流体が流通されることを特徴とする流体加熱装置。 - 請求項１に記載の流体加熱装置において、
前記筒状部材の一端側に設けられ前記第一流体が流入する流入用開口部が形成された流入側ポート部材と、
前記筒状部材の他端側に設けられ前記第一流体が流出する流出用開口部が形成された流出側ポート部材と、
を有し、
前記筒状部材の前記貫通穴には、
この貫通穴の中心軸上に配置されたコア部材と、
このコア部材を挟持するために前記貫通穴の軸長方向に間隔を置いて配置され、かつ前記貫通穴の中心軸を中心に回転可能に配置され、かつ前記コア部材を前記貫通穴の中心軸上に支持する複数の球体からなるコア支持部材と、
が挿入され、前記流入側ポート部材と前記流出側ポート部材とに挟持されて保持されることを特徴とする流体加熱装置。 - 請求項１に記載の流体加熱装置において、
前記貫通穴の内壁には、前記第一流体の流れを撹拌するためのリブが設けられたことを特徴とする流体加熱装置。 - 請求項１に記載の流体加熱装置において、
前記筒状部材の前記貫通穴には、開口穴が形成されたプレートを前記貫通穴の横断面方向に沿って配置したことを特徴とする流体加熱装置。 - 蒸気を発生させる流体加熱装置と、
この流体加熱装置に備えられた導電性管状コイルに通電を行わせる電源と、
前記導電性管状コイル内を流通し、前記導電性管状コイルを冷却する第二流体と、
前記導電性管状コイルにより昇温された前記第二流体が流入する蒸気分離タンクと、
この蒸気分離タンクから排出された前記第二流体が流入する温水タンクと、
この温水タンクから前記第二流体が流入され、前記流体加熱装置で蒸気を発生させるために霧状の第一流体を噴射するスプレーと、
を有する蒸気発生システムであって、
前記温水タンクから前記導電性管状コイルに前記第二流体を環流させたことを特徴とする蒸気発生システム。 - 請求項５に記載の蒸気発生システムにおいて、
前記蒸気分離タンクの蒸気を、前記流体加熱装置の蒸気発生部に流入させたことを特徴とする蒸気発生システム。 - 請求項５または請求項６に記載の蒸気発生システムにおいて、
前記スプレーから噴射された前記第一流体のうち、滴状になった前記第一流体を前記温水タンクに回収することを特徴とする蒸気発生システム。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2011099615A (ja) * | 2009-11-05 | 2011-05-19 | Shigetoshi Tanigawa | 瞬間加熱装置 |
| WO2016170679A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 株式会社長野セラミックス | 混合装置 |
| JPWO2016170679A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2018-02-15 | 株式会社長野セラミックス | 混合装置 |
| KR101839437B1 (ko) * | 2015-09-11 | 2018-03-16 | 김용수 | 보일러 열교환장치 |
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