JP2004205146A - 蒸気発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温の過熱蒸気を小型・軽量の装置で安全に得られるようにする。
【解決手段】金属管3をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管1を形成し、その外側に配置した円筒状の加熱コイル2で蒸気発生管1を誘導加熱して、金属管3の一端3aから流入させた水を他端3bから蒸気として取り出すようにするとともに、蒸気発生管1に軸方向に分けた2つの加熱領域1a,1bを設定し、これら各領域の金属管3の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、水入口側3aに近い領域1aでの加熱コイル2の巻き回数を蒸気出口側3bに近い加熱領域1bよりも多くする。誘導加熱により発熱させた金属管3に直に通水するため高い熱効率で瞬時に過熱蒸気が得られるとともに、水の蒸発に多量の熱が必要な領域1aでは発熱量を多く、熱容量の小さい蒸気が多くなる領域1bでは発熱量を少なくするという合理的な熱配分を実現する。
【選択図】 図1
【解決手段】金属管3をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管1を形成し、その外側に配置した円筒状の加熱コイル2で蒸気発生管1を誘導加熱して、金属管3の一端3aから流入させた水を他端3bから蒸気として取り出すようにするとともに、蒸気発生管1に軸方向に分けた2つの加熱領域1a,1bを設定し、これら各領域の金属管3の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、水入口側3aに近い領域1aでの加熱コイル2の巻き回数を蒸気出口側3bに近い加熱領域1bよりも多くする。誘導加熱により発熱させた金属管3に直に通水するため高い熱効率で瞬時に過熱蒸気が得られるとともに、水の蒸発に多量の熱が必要な領域1aでは発熱量を多く、熱容量の小さい蒸気が多くなる領域1bでは発熱量を少なくするという合理的な熱配分を実現する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水を瞬間加熱して水蒸気、特に過熱蒸気を連続的に発生させる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気は発電所や化学工業などでの大・中規模の利用の他、近時は学校や病院、食品工場などでの食品加熱や食器・医療器具の殺菌など、小規模の利用が進められている。蒸気発生装置として、水を入れる容器に電気ヒータを埋め込んだものや、水を通過させるパイプに直接電流を流して発熱させるものなどが従来から知られている。また、重油やガスを熱源とするボイラも古くから用いられている。
【0003】
一方、電熱式の蒸気発生器として、特許文献1に記載されたものがある。これは、円筒形状の絶縁ケースの内部に、多数の空隙を有する導電体からなる発熱体を収容するとともに、この発熱体を絶縁ケースの外部に配置したコイルに通電することにより誘導加熱し、絶縁ケース内に供給した水を発熱体に接触させて蒸発させるものである。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−269101号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電気ヒータを用いたものは容器に与えられる熱により流体を間接的に加熱するため熱効率が悪く、また通電から蒸気発生まで予熱(準備)時間の発生が避けられない。これに対して、直接通電によりパイプを加熱するものは熱効率はよいが、パイプが劣化して破損し流体が漏れ出た場合に、装置本体に電気的な危険が及ぶ問題がある。更に、ボイラは圧力容器であり、高温過熱蒸気を得ようとすると爆発の危険が伴うとともに、小規模の設備には適用し難い。一方、特許文献1に記載のものは、単位体積当りの流体と発熱体との接触面請を増やすことが困難で、例えば250℃以上の高温の過熱蒸気を連続的に得ることが難しい。
そこで、この発明の課題は、小形・軽量で安全な装置を用い、高温の過熱蒸気を連続的に得られるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すものとする(請求項1)。
【0007】
蒸気発生管は金属管を渦巻状に巻いて円盤状とし、これを円盤状の加熱コイルで誘導加熱することも可能である。そこで、この発明は、金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すものとする(請求項2)。
【0008】
この発明は、金属管をらせん状に巻いた蒸気発生管を加熱コイルで誘導加熱し、蒸気発生管を通過する水を加熱蒸発させるものである。金属管をらせん状に巻くことにより大きな伝熱面積が得られるとともに、誘導電流で発熱する金属管に直に水を通すことにより高い熱効率で瞬間的に蒸気を発生させることができる。また、必要に応じて金属管の内径を小さくすることにより、単位流量当りの伝熱面積を増やし、高温の過熱蒸気を容易に得ることができる。一方、加熱コイルは蒸気発生管から電気的に分離しているので、万一、蒸気発生管が破損して水が漏出しても、短絡事故などの危険を装置本体に与える恐れがない。
【0009】
請求項1又は請求項2において、前記金属管の巻き始めと巻き終りとは電気的に接続するのがよい(請求項3)。金属管同士は直に、例えばろう付けにより接続するか、別に用意した導体を介して接続することができる。金属管の巻き始めと巻き終りとを電気的に接続することにより、渦電流を蒸気発生管内で還流させ、金属管各部での発熱を均等にすることができる。
【0010】
また、この発明は、金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を軸方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくするものとする(請求項4)。
【0011】
加熱コイルを粗密巻きにして、蒸気発生管の水入口側で加熱コイルの巻き回数を多く、蒸気出口側で少なくすることにより、低温の水が流入する水入口近くでの発熱量を多くして、蒸発潜熱の大きい水を速やかに蒸発させることができるとともに、熱容量の小さい蒸気が多い蒸気出口近くでは発熱量を少なくして過熱蒸気を正確に温度制御することが可能になる。
【0012】
同様に、この発明は、金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を半径方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくするものとする(請求項5)。
【0013】
請求項4又は請求項5において、前記蒸気発生管に水入口側の蒸発領域と蒸気出口側の過熱領域の2つの前記加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続するとともに、前記蒸発領域での前記加熱コイルの巻き回数を前記過熱領域よりも多くしておき、主として前記蒸発領域で水を蒸発させ、生じた蒸気を主として前記過熱領域で過熱するようにするとよい(請求項6)。このように蒸気発生管の各領域の機能を明確に分けることにより、蒸発領域では水から蒸気を生成する際に必要とする多量の熱量を容易に供給し、過熱領域では少量の熱を調整しながら供給して精密な温度管理を実現することができる。
【0014】
請求項6において、円筒状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルは前記2つの加熱領域別にそれぞれ2つに分割することができる(請求項7)。
【0015】
請求項6において、円盤状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルも前記2つの加熱領域別にそれぞれ2つに分割することができる(請求項8)。
【0016】
請求項8において、円盤状の前記蒸気発生管に代えて、金属管をジグザグ状に屈曲させて形成した平板状の前記蒸気発生管を2つ並べて用いてもよい(請求項9)。
【0017】
請求項6〜請求項9において、前記過熱領域での前記蒸気発生管の巻き回数を前記蒸発領域よりも多くすることができる(請求項10)。蒸気発生管の巻き回数は全領域で同じでもよいが、過熱領域での巻き回数を蒸発領域よりも多くすれば蒸気と金属管内壁との接触時間が増え、水が蒸気になって流速が上がっても蒸気に良好に熱伝達することができる。
【0018】
請求項1〜請求項10において、前記金属管の断面形状を偏平にすれば、単位流量当りの金属管内壁の接触面積が増え急速加熱がより容易になる(請求項11)。
【0019】
請求項1〜請求項11において、前記加熱コイルの巻線に中空線材を用い、この巻線に冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにすれば、加熱コイルの熱損失を回収し、全体としての熱効率を上げることができる(請求項12)。
【0020】
請求項5において、前記加熱コイルの巻線に一般的に多用されているリッツ線を用いることができ、その場合には、この加熱コイルに冷却水パイプを一体に樹脂モールドし、この冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにして熱効率を高めるのがよい(請求項13)。
【0021】
請求項5において、冷却水パイプを熱伝導性の冷却体内に埋め込むとともに、この冷却体に前記加熱コイルを嵌め込み、前記冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにして熱効率を上げることもできる(請求項14)。
【0022】
一方、他の蒸気発生装置で得られた湿り蒸気を用いて加熱蒸気を発生させるには、中空円筒体の内部に迂回通路を設けて蒸気加熱管を形成し、その外側に配置した加熱コイルでこの蒸気加熱管を誘導加熱して、前記迂回通路の一端から流入させた湿り蒸気を他端から過熱蒸気として取り出すようにすることができる(請求項15)。その場合、前記中空円筒体を中心部に貫通穴を有する環状中空体として構成すれば、加熱コイルの磁束を蒸気加熱管の中心部にも通し、貫通穴周壁にも渦電流を生じさせて蒸気への伝熱量を増やすことができる(請求項16)。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。図1において、1は円筒状の蒸気発生管、2はその外側に配置される円筒状の加熱コイルである。なお、加熱コイル2は蒸気発生管1の内側に配置してもよい。蒸気発生管1は、比較的高抵抗で耐腐食性の大きい金属材料、例えばステンレスからなる管材(金属管)3が、らせん状に巻かれることにより形成されている。金属管3は、図1の右端かららせん状に巻かれて左端に達し、そこから円筒体の中を通って右端に引き戻されている。
【0024】
ここで、蒸気発生管1は2点鎖線で示す仮想ラインを境に軸方向に2つの領域1a及び1bに分けられ、右側1aは水を蒸気に変える蒸発領域に、左側1bは発生した蒸気を過熱する過熱領域に設定されている。しかして、各領域1a,1bの金属管3の両端は電気的に互いに接続され、そのために図示P点及びQ点で、金属管3のらせん状部と巻き終り端とがろう付けにより接合されている。図3(A)は図1の蒸気発生管1の電気的な等価回路を示すもので、各領域1a,1bで渦電流の循環回路が独立に形成されている。
【0025】
図1において、加熱コイル2はセラミックスや陶磁器などの無機質高耐熱材からなる図示しない円筒に、巻線4がらせん状に巻かれて形成されている。加熱コイル2は蒸気発生管1からの反射熱により、例えば300℃以上の高温になるため、巻線4には絶縁被覆のない裸銅線が用いられ、巻線間は空隙により絶縁が確保されている。ここで、蒸気発生管1の領域1a,1bに対応し、加熱コイル2も2点鎖線の仮想線を境に軸方向に2つの領域2a及び2bに分けられ、蒸発領域1aに対応するコイル領域2aでは、過熱領域2bに対応するコイル領域2bよりも加熱コイル2の巻き回数が多く(密に)巻かれている。
【0026】
蒸気発生管1を加熱コイル2内に隙間を介して挿入し、加熱コイル2に図示しない電源から数十kHzの高周波電流を通流すると、蒸気発生管1は誘導電流(渦電流)が流れてジュール熱により発熱する。そこで、金属管3の一端の水入口3aから通水すると、金属管3を流れる水は瞬間的に加熱されて蒸発し、他端の蒸気出口3bから噴出する。
【0027】
その際、加熱コイル2が密に巻かれた蒸発領域1aでは大きな渦電流が循環し、水から蒸気への変換に必要な多量の熱が水に与えられる。これにより、水は蒸発領域1aの通過中に、ほぼ全量が蒸気に変換される。この蒸気は過熱領域1bで更に加熱され、例えば250度に過熱される。過熱領域1bでは加熱コイル2が比較的粗に巻かれ、蒸発領域1aに比べ渦電流が小さいが、蒸気は水に比べて熱容量が小さいため少量の熱で必要な温度上昇が得られる一方、緩やかな加熱により精密な温度管理が容易になる。その場合、過熱領域1bでの蒸気発生管1の巻き回数を蒸発領域1bよりも多くすれば、気液変換されて流速が大きくなった蒸気と金属管3との接触時間が長くなり、より少ない熱量で蒸気の過熱が可能になる。
【0028】
図2は、図1に示した蒸気発生装置において、円筒状に形成した蒸気発生管1及び加熱コイル2を蒸気発生管1の2つの加熱領域1a,1b別に、1A及び1B並びに2A及び2Bにそれぞれ2分割し、これらの円筒体1A,1B及び2A,2Bをそれぞれ互いに隣接させて配置した実施の形態を示すものである。蒸気発生管1Aと蒸気発生管1Bとは渡り管3cを介して直列に接続され、各々は金属管3の両端がP点及びQ点でそれぞれ互いにろう付けにより接合されて、渦電流の循環回路がそれぞれ独立に形成されている。図3(B)に蒸気発生管1の電気的な等価回路を示す。
【0029】
図2において、加熱コイル2Aと加熱コイル2Bとは渡り線4aを介して直列に接続され、蒸発領域1a側の加熱コイル2Aの巻き回数は、過熱領域1b側の加熱コイル2Bよりも多く(密に)なっている。加熱コイル2A及び2Bに蒸気発生管1A及び1Bが隙間を介して挿入し、水入口3aから通水しながら加熱コイル2に高周波電流を通流し、蒸気出口3bから過熱蒸気を取り出す。その際、主として蒸気発生管1Aで水の蒸発が行われ、主として蒸気発生管1Bで蒸気の加熱が行われる。その他の構成・作用は図1の装置と実質的に同じである。図2の装置は図1よりも大型の設備に適している。
【0030】
図4は、断面形状を偏平にした金属管3を示す横断面図である。金属管3には円管を用いることももちろん可能であるが、図示のように偏平形状とすることにより、断面積に対する円周の割合が大きくなり、水の単位流量当りの伝熱量が増えて急速加熱が容易になる。
【0031】
図5は、金属管3が渦巻状に巻かれた円盤状の蒸気発生管1を示す平面図である。円盤状の蒸気発生管1は、金属管3が中心から外側に向って渦巻状に巻かれて形成されている。この蒸気発生管1は、2点鎖線で示す仮想ラインを境に半径方向に2つの領域1a及び1bに分けられ、中心側1aは水を蒸気に変える蒸発領域に、外側1bは発生した蒸気を過熱する過熱領域として設定されている。蒸発領域1aの金属管3の両端は循環導体5を介して電気的に互いに接続され、過熱領域1bの金属管3の両端は循環導体6を介して電気的に互いに接続され、各領域1a,1bで独立した渦電流の循環回路が形成されている。
【0032】
図6は、図5の円盤状の蒸気発生管1と重ねて配置される円盤状の加熱コイル2の平面図である。この場合、巻線4には中空線材が用いられ、給水口4aから冷却水が供給されるようになっている。図7は図6における巻線4の断面図で、銅やアルミなどの良導電性のパイプ7に、ステンレスやフッ素樹脂などの耐蝕材8が内貼りされて構成されている。一方、加熱コイル2は、蒸気発生管1の領域1a,1bに対応し、2点鎖線の仮想線を境に半径方向に2つの領域2a及び2bに分けられ、蒸発領域1aに対応するコイル領域2aでは、過熱領域2bに対応するコイル領域2bよりも加熱コイル2の巻き回数が多く(密に)巻かれている。
【0033】
図5の蒸気発生管1と図6の加熱コイル2とは、図8に示すように隙間を介して重ねられ、加熱コイル2の冷却水出口端4bと蒸気発生管1の水入口端3aとは絶縁物のホース9により接続される。この状態で加熱コイル2の冷却水供給端4aから給水しながら加熱コイル2に高周波電流を通流することにより、加熱コイル2を冷却した後の冷却水が蒸気発生管1に流入して蒸気に変換され、蒸気出口3bから過熱蒸気として取り出される。その際、主として蒸発領域1aで水が蒸気に変換され、この蒸気は主として過熱領域1bで過熱されることは先の実施の形態と同じである。この実施の形態では、加熱コイル2を冷却した後の冷却水が蒸気発生管1に供給されるため、加熱コイル2での熱損失が蒸気発生管1への供給水の予熱として回収され熱効率が高まる。
【0034】
図9は、金属管をジグザグ状に屈曲させて平板状の蒸気発生管を形成し、円盤状の加熱コイルに重ねるようにした実施の形態を示す分解平面図である。図9において、蒸気発生管1は金属管3がジグザグ状に屈曲されて形成されるとともに、この蒸気発生管1は2つの加熱領域1a,1b別に、1A及び1Bに2分割され、これらは渡り管3cを介して直列に接続されている。また、加熱コイル2も蒸気発生管1A及び1Bに対応して2A及び2Bに2分割され、これらは渡り線4aを介して直列に接続されている。各蒸気発生管1A,1Bは、渦電流の循環回路を独立して形成するように、両端が循環導体5及び6を介してそれぞれ互いに接続されている。一方、加熱コイル2Aの巻き回数は加熱コイル2Bよりも多く(密に)巻かれている。
【0035】
図9の装置において、蒸気発生管1A及び1Bと加熱コイル2A及び2Bとをそれぞれ隙間を介して重ね、水入口3aから通水しながら加熱コイル2に高周波電流を通流させ、蒸気出口3bから過熱蒸気を取り出す。その際、主として蒸気発生管1Aで水の蒸発が行われ、主として蒸気発生管1Bで発生した蒸気の加熱が行われる点は他の実施の形態と同じである。なお、上記各実施の形態では、蒸気発生管の加熱領域を2つに分けた例を示したが、加熱領域は3つあるいはそれ以上に分け、各領域での加熱コイルの巻き回数を順次変化させることも可能である。
【0036】
図10は、加熱コイルの巻線にリッツ線を用いた実施の形態を示し、図10(A)は平面図、(B)縦断面図である。図10において、加熱コイル2はリッツ線4が渦巻状に巻かれて円盤状に形成され、この加熱コイル2は冷却水パイプ10及び磁束漏れを防止するためのフェライトコア11と一体に、耐熱樹脂12(図10(B))により樹脂モールドされている。冷却水パイプ10に冷却水を通流して加熱コイル2を冷却した後、この冷却水は図示しない蒸気発生管に供給して加熱蒸気を発生させる。
【0037】
図11は図10の樹脂モールドに代えて、冷却水パイプを熱伝導性の冷却体内に埋め込んだ実施の形態を示す縦断面図である。図11において、アルミなどの熱伝導性のよい金属材料などからなる冷却体13に、鋳込みによりに冷却水パイプ10が埋め込まれるとともに、その上面に耐熱性樹脂からなる絶縁体14により形成された渦巻状の溝にリッツ線などの巻線からなる加熱コイル2が嵌め込まれている。冷却水パイプ10を通流した水は冷却体13を介して加熱コイル2を冷却するとともに、図示しない蒸気発生管に供給され過熱蒸気に変換される。
【0038】
図12は、他の蒸気発生装置で生成された湿り蒸気を過熱蒸気に変換する装置の実施の形態を示す斜視図である。図12において、ステンレスの中空円筒体15の中心に、蒸気入口管16が上方から底部まで垂直に挿入され、その外側の環状空間にらせん状に周回する隔壁17により迂回通路18が形成されるとともに、その上端に蒸気出口管19が接続されて蒸気加熱管20が形成されている。中空円筒体15の外側には、円筒状の加熱コイル2が配置されている。図示しない蒸気発生装置で生成された湿り蒸気が蒸気入口管16から蒸気加熱管20に導入されると、この蒸気は破線矢印で示すように、中空円筒体15の底部から迂回通路18をらせん状に上昇し、その間に誘導加熱された蒸気加熱管20により加熱され、蒸気出口管19から過熱蒸気として取り出される。
【0039】
図13は、湿り蒸気を過熱蒸気に変換する装置の別の実施の形態を示す斜視図である。この実施の形態では、中空円筒体15は中心部に貫通穴21を有する環状中空体として構成されるとともに、その周りの環状空間は円筒状の隔壁22により内外二重の環状空間に仕切られるとともに、これら各環状空間には上下方向に千鳥状に配置された垂直な堰板23により、ジグザグ状の迂回通路24が形成されている。内側環状空間の上部には蒸気入口管16が接続され、外側環状空間の上部には蒸気出口管19が接続されるとともに、蒸気出口管19の近傍の隔壁22に連通穴25があけられ、かつ図示しないが連通穴25と蒸気出口管19との間の流れの短絡を止める塞ぎ板が外側環状空間内に垂直に設けられている。
【0040】
湿り蒸気が蒸気入口管16から破線矢印で示すように導入されると、この蒸気は内側環状空間内を左右に分れてジグザグ状に進んだ後、連通穴25を通して外側環状空間に進入し、外側環状空間を一方向にジグザグに進み、その間に加熱コイル2により誘導加熱された蒸気加熱管20で加熱され、過熱蒸気となって蒸気出口管19から取り出される。図13の装置では、加熱コイル2の磁束が実線矢印で示すように貫通穴21を通過するため、貫通穴21の周壁にも渦電流が発生し大きな加熱作用が得られる。
【0041】
上記実施の形態に示した蒸気発生装置は、以下のような利点を有している。
▲1▼ 水を通流させる蒸気発生管を渦電流で直に発熱させるので熱効率が高く、かつ水の瞬間加熱が可能である。
▲2▼ 電磁誘導作用により蒸気発生管を電源から切り離した状態で通電加熱できるので、蒸気発生管が破損した場合にも電気的な危険がなく、また劣化の激しい蒸気発生管部分の交換が簡単である。
▲3▼ 金属管の巻き始めと巻き終りとを電気的に接続することにより、渦電流を蒸気発生管内で還流し、金属管各部の加熱が均等になる。
▲4▼ 加熱コイルの粗密巻きにより、水蒸発部分では発熱量を多く、蒸気過熱部分では発熱量を少なくすることで合理的な熱配分が実現する。
▲5▼ 特に、蒸気発生管を水を蒸発させる蒸発領域と蒸気を過熱する過熱領域とに2分して各領域の機能を明確に区別し、適正な熱配分を行なうことにより、水の確実な蒸発と過熱蒸気の精密な温度管理とを容易に実現することができる。
▲6▼ また、その場合、過熱領域での蒸気発生管の巻き回数を蒸発領域よりも多くすることにより、過熱蒸気の温度管理をより精密に行なうことができる。
▲7▼ ボイラと比べて爆発などの危険がなく、維持管理もきわめて簡便である。
【0042】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、既存の電熱式蒸気発生装置に比べ、高い熱効率でほとんど瞬時に250℃以上の過熱蒸気が得られ、また石油・ガスを燃料とするボイラに比べ小型・安全で維持管理が簡単であり、小規模の設備に容易に分散設置することができる。従って、この発明の装置は、食品工場、学校、病院、ホテルなどでの食品加工や各種器具の殺菌・洗浄等の用途にきわめて簡便に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。
【図2】この発明の異なる実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。
【図3】蒸気発生管の循環電流回路を示し、(A)は図1の実施の形態の場合、(B)は図2の実施の形態の場合である。
【図4】偏平な金属管を示す横断面図である。
【図5】円盤状の蒸気発生管の実施の形態を示す平面図である。
【図6】円盤状の加熱コイルの実施の形態を示す平面図である。
【図7】図6の加熱コイルにおける巻線の横断面図である。
【図8】図5の蒸気発生管と図6の加熱コイルとを重ねて構成した蒸気発生装置を示す縦断面図である。
【図9】円盤状の加熱コイルを用いたこの発明の蒸気発生装置の異なる実施の形態を示す分解平面図である。
【図10】円盤状の加熱コイルの異なる実施の形態を示し、(A)は平面図、(B)は縦断面図である。
【図11】円盤状の加熱コイルの更に異なる実施の形態を示す縦断面図である。
【図12】湿り蒸気を過熱する蒸気発生装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図13】湿り蒸気を過熱する蒸気発生装置の異なる実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 蒸気発生管
1a 蒸発領域
1b 過熱領域
3 金属管
4 巻線
5 循環導体
6 循環導体
10 冷却水パイプ
12 耐熱樹脂
13 冷却体
15 中空円筒体
16 蒸気入口管
17 隔壁
18 迂回通路
19 蒸気出口管
20 蒸気加熱管
22 隔壁
23 堰板
24 迂回通路
【発明の属する技術分野】
この発明は、水を瞬間加熱して水蒸気、特に過熱蒸気を連続的に発生させる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気は発電所や化学工業などでの大・中規模の利用の他、近時は学校や病院、食品工場などでの食品加熱や食器・医療器具の殺菌など、小規模の利用が進められている。蒸気発生装置として、水を入れる容器に電気ヒータを埋め込んだものや、水を通過させるパイプに直接電流を流して発熱させるものなどが従来から知られている。また、重油やガスを熱源とするボイラも古くから用いられている。
【0003】
一方、電熱式の蒸気発生器として、特許文献1に記載されたものがある。これは、円筒形状の絶縁ケースの内部に、多数の空隙を有する導電体からなる発熱体を収容するとともに、この発熱体を絶縁ケースの外部に配置したコイルに通電することにより誘導加熱し、絶縁ケース内に供給した水を発熱体に接触させて蒸発させるものである。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−269101号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電気ヒータを用いたものは容器に与えられる熱により流体を間接的に加熱するため熱効率が悪く、また通電から蒸気発生まで予熱(準備)時間の発生が避けられない。これに対して、直接通電によりパイプを加熱するものは熱効率はよいが、パイプが劣化して破損し流体が漏れ出た場合に、装置本体に電気的な危険が及ぶ問題がある。更に、ボイラは圧力容器であり、高温過熱蒸気を得ようとすると爆発の危険が伴うとともに、小規模の設備には適用し難い。一方、特許文献1に記載のものは、単位体積当りの流体と発熱体との接触面請を増やすことが困難で、例えば250℃以上の高温の過熱蒸気を連続的に得ることが難しい。
そこで、この発明の課題は、小形・軽量で安全な装置を用い、高温の過熱蒸気を連続的に得られるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すものとする(請求項1)。
【0007】
蒸気発生管は金属管を渦巻状に巻いて円盤状とし、これを円盤状の加熱コイルで誘導加熱することも可能である。そこで、この発明は、金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すものとする(請求項2)。
【0008】
この発明は、金属管をらせん状に巻いた蒸気発生管を加熱コイルで誘導加熱し、蒸気発生管を通過する水を加熱蒸発させるものである。金属管をらせん状に巻くことにより大きな伝熱面積が得られるとともに、誘導電流で発熱する金属管に直に水を通すことにより高い熱効率で瞬間的に蒸気を発生させることができる。また、必要に応じて金属管の内径を小さくすることにより、単位流量当りの伝熱面積を増やし、高温の過熱蒸気を容易に得ることができる。一方、加熱コイルは蒸気発生管から電気的に分離しているので、万一、蒸気発生管が破損して水が漏出しても、短絡事故などの危険を装置本体に与える恐れがない。
【0009】
請求項1又は請求項2において、前記金属管の巻き始めと巻き終りとは電気的に接続するのがよい(請求項3)。金属管同士は直に、例えばろう付けにより接続するか、別に用意した導体を介して接続することができる。金属管の巻き始めと巻き終りとを電気的に接続することにより、渦電流を蒸気発生管内で還流させ、金属管各部での発熱を均等にすることができる。
【0010】
また、この発明は、金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を軸方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくするものとする(請求項4)。
【0011】
加熱コイルを粗密巻きにして、蒸気発生管の水入口側で加熱コイルの巻き回数を多く、蒸気出口側で少なくすることにより、低温の水が流入する水入口近くでの発熱量を多くして、蒸発潜熱の大きい水を速やかに蒸発させることができるとともに、熱容量の小さい蒸気が多い蒸気出口近くでは発熱量を少なくして過熱蒸気を正確に温度制御することが可能になる。
【0012】
同様に、この発明は、金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を半径方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくするものとする(請求項5)。
【0013】
請求項4又は請求項5において、前記蒸気発生管に水入口側の蒸発領域と蒸気出口側の過熱領域の2つの前記加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続するとともに、前記蒸発領域での前記加熱コイルの巻き回数を前記過熱領域よりも多くしておき、主として前記蒸発領域で水を蒸発させ、生じた蒸気を主として前記過熱領域で過熱するようにするとよい(請求項6)。このように蒸気発生管の各領域の機能を明確に分けることにより、蒸発領域では水から蒸気を生成する際に必要とする多量の熱量を容易に供給し、過熱領域では少量の熱を調整しながら供給して精密な温度管理を実現することができる。
【0014】
請求項6において、円筒状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルは前記2つの加熱領域別にそれぞれ2つに分割することができる(請求項7)。
【0015】
請求項6において、円盤状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルも前記2つの加熱領域別にそれぞれ2つに分割することができる(請求項8)。
【0016】
請求項8において、円盤状の前記蒸気発生管に代えて、金属管をジグザグ状に屈曲させて形成した平板状の前記蒸気発生管を2つ並べて用いてもよい(請求項9)。
【0017】
請求項6〜請求項9において、前記過熱領域での前記蒸気発生管の巻き回数を前記蒸発領域よりも多くすることができる(請求項10)。蒸気発生管の巻き回数は全領域で同じでもよいが、過熱領域での巻き回数を蒸発領域よりも多くすれば蒸気と金属管内壁との接触時間が増え、水が蒸気になって流速が上がっても蒸気に良好に熱伝達することができる。
【0018】
請求項1〜請求項10において、前記金属管の断面形状を偏平にすれば、単位流量当りの金属管内壁の接触面積が増え急速加熱がより容易になる(請求項11)。
【0019】
請求項1〜請求項11において、前記加熱コイルの巻線に中空線材を用い、この巻線に冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにすれば、加熱コイルの熱損失を回収し、全体としての熱効率を上げることができる(請求項12)。
【0020】
請求項5において、前記加熱コイルの巻線に一般的に多用されているリッツ線を用いることができ、その場合には、この加熱コイルに冷却水パイプを一体に樹脂モールドし、この冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにして熱効率を高めるのがよい(請求項13)。
【0021】
請求項5において、冷却水パイプを熱伝導性の冷却体内に埋め込むとともに、この冷却体に前記加熱コイルを嵌め込み、前記冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにして熱効率を上げることもできる(請求項14)。
【0022】
一方、他の蒸気発生装置で得られた湿り蒸気を用いて加熱蒸気を発生させるには、中空円筒体の内部に迂回通路を設けて蒸気加熱管を形成し、その外側に配置した加熱コイルでこの蒸気加熱管を誘導加熱して、前記迂回通路の一端から流入させた湿り蒸気を他端から過熱蒸気として取り出すようにすることができる(請求項15)。その場合、前記中空円筒体を中心部に貫通穴を有する環状中空体として構成すれば、加熱コイルの磁束を蒸気加熱管の中心部にも通し、貫通穴周壁にも渦電流を生じさせて蒸気への伝熱量を増やすことができる(請求項16)。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。図1において、1は円筒状の蒸気発生管、2はその外側に配置される円筒状の加熱コイルである。なお、加熱コイル2は蒸気発生管1の内側に配置してもよい。蒸気発生管1は、比較的高抵抗で耐腐食性の大きい金属材料、例えばステンレスからなる管材(金属管)3が、らせん状に巻かれることにより形成されている。金属管3は、図1の右端かららせん状に巻かれて左端に達し、そこから円筒体の中を通って右端に引き戻されている。
【0024】
ここで、蒸気発生管1は2点鎖線で示す仮想ラインを境に軸方向に2つの領域1a及び1bに分けられ、右側1aは水を蒸気に変える蒸発領域に、左側1bは発生した蒸気を過熱する過熱領域に設定されている。しかして、各領域1a,1bの金属管3の両端は電気的に互いに接続され、そのために図示P点及びQ点で、金属管3のらせん状部と巻き終り端とがろう付けにより接合されている。図3(A)は図1の蒸気発生管1の電気的な等価回路を示すもので、各領域1a,1bで渦電流の循環回路が独立に形成されている。
【0025】
図1において、加熱コイル2はセラミックスや陶磁器などの無機質高耐熱材からなる図示しない円筒に、巻線4がらせん状に巻かれて形成されている。加熱コイル2は蒸気発生管1からの反射熱により、例えば300℃以上の高温になるため、巻線4には絶縁被覆のない裸銅線が用いられ、巻線間は空隙により絶縁が確保されている。ここで、蒸気発生管1の領域1a,1bに対応し、加熱コイル2も2点鎖線の仮想線を境に軸方向に2つの領域2a及び2bに分けられ、蒸発領域1aに対応するコイル領域2aでは、過熱領域2bに対応するコイル領域2bよりも加熱コイル2の巻き回数が多く(密に)巻かれている。
【0026】
蒸気発生管1を加熱コイル2内に隙間を介して挿入し、加熱コイル2に図示しない電源から数十kHzの高周波電流を通流すると、蒸気発生管1は誘導電流(渦電流)が流れてジュール熱により発熱する。そこで、金属管3の一端の水入口3aから通水すると、金属管3を流れる水は瞬間的に加熱されて蒸発し、他端の蒸気出口3bから噴出する。
【0027】
その際、加熱コイル2が密に巻かれた蒸発領域1aでは大きな渦電流が循環し、水から蒸気への変換に必要な多量の熱が水に与えられる。これにより、水は蒸発領域1aの通過中に、ほぼ全量が蒸気に変換される。この蒸気は過熱領域1bで更に加熱され、例えば250度に過熱される。過熱領域1bでは加熱コイル2が比較的粗に巻かれ、蒸発領域1aに比べ渦電流が小さいが、蒸気は水に比べて熱容量が小さいため少量の熱で必要な温度上昇が得られる一方、緩やかな加熱により精密な温度管理が容易になる。その場合、過熱領域1bでの蒸気発生管1の巻き回数を蒸発領域1bよりも多くすれば、気液変換されて流速が大きくなった蒸気と金属管3との接触時間が長くなり、より少ない熱量で蒸気の過熱が可能になる。
【0028】
図2は、図1に示した蒸気発生装置において、円筒状に形成した蒸気発生管1及び加熱コイル2を蒸気発生管1の2つの加熱領域1a,1b別に、1A及び1B並びに2A及び2Bにそれぞれ2分割し、これらの円筒体1A,1B及び2A,2Bをそれぞれ互いに隣接させて配置した実施の形態を示すものである。蒸気発生管1Aと蒸気発生管1Bとは渡り管3cを介して直列に接続され、各々は金属管3の両端がP点及びQ点でそれぞれ互いにろう付けにより接合されて、渦電流の循環回路がそれぞれ独立に形成されている。図3(B)に蒸気発生管1の電気的な等価回路を示す。
【0029】
図2において、加熱コイル2Aと加熱コイル2Bとは渡り線4aを介して直列に接続され、蒸発領域1a側の加熱コイル2Aの巻き回数は、過熱領域1b側の加熱コイル2Bよりも多く(密に)なっている。加熱コイル2A及び2Bに蒸気発生管1A及び1Bが隙間を介して挿入し、水入口3aから通水しながら加熱コイル2に高周波電流を通流し、蒸気出口3bから過熱蒸気を取り出す。その際、主として蒸気発生管1Aで水の蒸発が行われ、主として蒸気発生管1Bで蒸気の加熱が行われる。その他の構成・作用は図1の装置と実質的に同じである。図2の装置は図1よりも大型の設備に適している。
【0030】
図4は、断面形状を偏平にした金属管3を示す横断面図である。金属管3には円管を用いることももちろん可能であるが、図示のように偏平形状とすることにより、断面積に対する円周の割合が大きくなり、水の単位流量当りの伝熱量が増えて急速加熱が容易になる。
【0031】
図5は、金属管3が渦巻状に巻かれた円盤状の蒸気発生管1を示す平面図である。円盤状の蒸気発生管1は、金属管3が中心から外側に向って渦巻状に巻かれて形成されている。この蒸気発生管1は、2点鎖線で示す仮想ラインを境に半径方向に2つの領域1a及び1bに分けられ、中心側1aは水を蒸気に変える蒸発領域に、外側1bは発生した蒸気を過熱する過熱領域として設定されている。蒸発領域1aの金属管3の両端は循環導体5を介して電気的に互いに接続され、過熱領域1bの金属管3の両端は循環導体6を介して電気的に互いに接続され、各領域1a,1bで独立した渦電流の循環回路が形成されている。
【0032】
図6は、図5の円盤状の蒸気発生管1と重ねて配置される円盤状の加熱コイル2の平面図である。この場合、巻線4には中空線材が用いられ、給水口4aから冷却水が供給されるようになっている。図7は図6における巻線4の断面図で、銅やアルミなどの良導電性のパイプ7に、ステンレスやフッ素樹脂などの耐蝕材8が内貼りされて構成されている。一方、加熱コイル2は、蒸気発生管1の領域1a,1bに対応し、2点鎖線の仮想線を境に半径方向に2つの領域2a及び2bに分けられ、蒸発領域1aに対応するコイル領域2aでは、過熱領域2bに対応するコイル領域2bよりも加熱コイル2の巻き回数が多く(密に)巻かれている。
【0033】
図5の蒸気発生管1と図6の加熱コイル2とは、図8に示すように隙間を介して重ねられ、加熱コイル2の冷却水出口端4bと蒸気発生管1の水入口端3aとは絶縁物のホース9により接続される。この状態で加熱コイル2の冷却水供給端4aから給水しながら加熱コイル2に高周波電流を通流することにより、加熱コイル2を冷却した後の冷却水が蒸気発生管1に流入して蒸気に変換され、蒸気出口3bから過熱蒸気として取り出される。その際、主として蒸発領域1aで水が蒸気に変換され、この蒸気は主として過熱領域1bで過熱されることは先の実施の形態と同じである。この実施の形態では、加熱コイル2を冷却した後の冷却水が蒸気発生管1に供給されるため、加熱コイル2での熱損失が蒸気発生管1への供給水の予熱として回収され熱効率が高まる。
【0034】
図9は、金属管をジグザグ状に屈曲させて平板状の蒸気発生管を形成し、円盤状の加熱コイルに重ねるようにした実施の形態を示す分解平面図である。図9において、蒸気発生管1は金属管3がジグザグ状に屈曲されて形成されるとともに、この蒸気発生管1は2つの加熱領域1a,1b別に、1A及び1Bに2分割され、これらは渡り管3cを介して直列に接続されている。また、加熱コイル2も蒸気発生管1A及び1Bに対応して2A及び2Bに2分割され、これらは渡り線4aを介して直列に接続されている。各蒸気発生管1A,1Bは、渦電流の循環回路を独立して形成するように、両端が循環導体5及び6を介してそれぞれ互いに接続されている。一方、加熱コイル2Aの巻き回数は加熱コイル2Bよりも多く(密に)巻かれている。
【0035】
図9の装置において、蒸気発生管1A及び1Bと加熱コイル2A及び2Bとをそれぞれ隙間を介して重ね、水入口3aから通水しながら加熱コイル2に高周波電流を通流させ、蒸気出口3bから過熱蒸気を取り出す。その際、主として蒸気発生管1Aで水の蒸発が行われ、主として蒸気発生管1Bで発生した蒸気の加熱が行われる点は他の実施の形態と同じである。なお、上記各実施の形態では、蒸気発生管の加熱領域を2つに分けた例を示したが、加熱領域は3つあるいはそれ以上に分け、各領域での加熱コイルの巻き回数を順次変化させることも可能である。
【0036】
図10は、加熱コイルの巻線にリッツ線を用いた実施の形態を示し、図10(A)は平面図、(B)縦断面図である。図10において、加熱コイル2はリッツ線4が渦巻状に巻かれて円盤状に形成され、この加熱コイル2は冷却水パイプ10及び磁束漏れを防止するためのフェライトコア11と一体に、耐熱樹脂12(図10(B))により樹脂モールドされている。冷却水パイプ10に冷却水を通流して加熱コイル2を冷却した後、この冷却水は図示しない蒸気発生管に供給して加熱蒸気を発生させる。
【0037】
図11は図10の樹脂モールドに代えて、冷却水パイプを熱伝導性の冷却体内に埋め込んだ実施の形態を示す縦断面図である。図11において、アルミなどの熱伝導性のよい金属材料などからなる冷却体13に、鋳込みによりに冷却水パイプ10が埋め込まれるとともに、その上面に耐熱性樹脂からなる絶縁体14により形成された渦巻状の溝にリッツ線などの巻線からなる加熱コイル2が嵌め込まれている。冷却水パイプ10を通流した水は冷却体13を介して加熱コイル2を冷却するとともに、図示しない蒸気発生管に供給され過熱蒸気に変換される。
【0038】
図12は、他の蒸気発生装置で生成された湿り蒸気を過熱蒸気に変換する装置の実施の形態を示す斜視図である。図12において、ステンレスの中空円筒体15の中心に、蒸気入口管16が上方から底部まで垂直に挿入され、その外側の環状空間にらせん状に周回する隔壁17により迂回通路18が形成されるとともに、その上端に蒸気出口管19が接続されて蒸気加熱管20が形成されている。中空円筒体15の外側には、円筒状の加熱コイル2が配置されている。図示しない蒸気発生装置で生成された湿り蒸気が蒸気入口管16から蒸気加熱管20に導入されると、この蒸気は破線矢印で示すように、中空円筒体15の底部から迂回通路18をらせん状に上昇し、その間に誘導加熱された蒸気加熱管20により加熱され、蒸気出口管19から過熱蒸気として取り出される。
【0039】
図13は、湿り蒸気を過熱蒸気に変換する装置の別の実施の形態を示す斜視図である。この実施の形態では、中空円筒体15は中心部に貫通穴21を有する環状中空体として構成されるとともに、その周りの環状空間は円筒状の隔壁22により内外二重の環状空間に仕切られるとともに、これら各環状空間には上下方向に千鳥状に配置された垂直な堰板23により、ジグザグ状の迂回通路24が形成されている。内側環状空間の上部には蒸気入口管16が接続され、外側環状空間の上部には蒸気出口管19が接続されるとともに、蒸気出口管19の近傍の隔壁22に連通穴25があけられ、かつ図示しないが連通穴25と蒸気出口管19との間の流れの短絡を止める塞ぎ板が外側環状空間内に垂直に設けられている。
【0040】
湿り蒸気が蒸気入口管16から破線矢印で示すように導入されると、この蒸気は内側環状空間内を左右に分れてジグザグ状に進んだ後、連通穴25を通して外側環状空間に進入し、外側環状空間を一方向にジグザグに進み、その間に加熱コイル2により誘導加熱された蒸気加熱管20で加熱され、過熱蒸気となって蒸気出口管19から取り出される。図13の装置では、加熱コイル2の磁束が実線矢印で示すように貫通穴21を通過するため、貫通穴21の周壁にも渦電流が発生し大きな加熱作用が得られる。
【0041】
上記実施の形態に示した蒸気発生装置は、以下のような利点を有している。
▲1▼ 水を通流させる蒸気発生管を渦電流で直に発熱させるので熱効率が高く、かつ水の瞬間加熱が可能である。
▲2▼ 電磁誘導作用により蒸気発生管を電源から切り離した状態で通電加熱できるので、蒸気発生管が破損した場合にも電気的な危険がなく、また劣化の激しい蒸気発生管部分の交換が簡単である。
▲3▼ 金属管の巻き始めと巻き終りとを電気的に接続することにより、渦電流を蒸気発生管内で還流し、金属管各部の加熱が均等になる。
▲4▼ 加熱コイルの粗密巻きにより、水蒸発部分では発熱量を多く、蒸気過熱部分では発熱量を少なくすることで合理的な熱配分が実現する。
▲5▼ 特に、蒸気発生管を水を蒸発させる蒸発領域と蒸気を過熱する過熱領域とに2分して各領域の機能を明確に区別し、適正な熱配分を行なうことにより、水の確実な蒸発と過熱蒸気の精密な温度管理とを容易に実現することができる。
▲6▼ また、その場合、過熱領域での蒸気発生管の巻き回数を蒸発領域よりも多くすることにより、過熱蒸気の温度管理をより精密に行なうことができる。
▲7▼ ボイラと比べて爆発などの危険がなく、維持管理もきわめて簡便である。
【0042】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、既存の電熱式蒸気発生装置に比べ、高い熱効率でほとんど瞬時に250℃以上の過熱蒸気が得られ、また石油・ガスを燃料とするボイラに比べ小型・安全で維持管理が簡単であり、小規模の設備に容易に分散設置することができる。従って、この発明の装置は、食品工場、学校、病院、ホテルなどでの食品加工や各種器具の殺菌・洗浄等の用途にきわめて簡便に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。
【図2】この発明の異なる実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。
【図3】蒸気発生管の循環電流回路を示し、(A)は図1の実施の形態の場合、(B)は図2の実施の形態の場合である。
【図4】偏平な金属管を示す横断面図である。
【図5】円盤状の蒸気発生管の実施の形態を示す平面図である。
【図6】円盤状の加熱コイルの実施の形態を示す平面図である。
【図7】図6の加熱コイルにおける巻線の横断面図である。
【図8】図5の蒸気発生管と図6の加熱コイルとを重ねて構成した蒸気発生装置を示す縦断面図である。
【図9】円盤状の加熱コイルを用いたこの発明の蒸気発生装置の異なる実施の形態を示す分解平面図である。
【図10】円盤状の加熱コイルの異なる実施の形態を示し、(A)は平面図、(B)は縦断面図である。
【図11】円盤状の加熱コイルの更に異なる実施の形態を示す縦断面図である。
【図12】湿り蒸気を過熱する蒸気発生装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図13】湿り蒸気を過熱する蒸気発生装置の異なる実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 蒸気発生管
1a 蒸発領域
1b 過熱領域
3 金属管
4 巻線
5 循環導体
6 循環導体
10 冷却水パイプ
12 耐熱樹脂
13 冷却体
15 中空円筒体
16 蒸気入口管
17 隔壁
18 迂回通路
19 蒸気出口管
20 蒸気加熱管
22 隔壁
23 堰板
24 迂回通路
Claims (16)
- 金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すことを特徴とする蒸気発生装置。
- 金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すことを特徴とする蒸気発生装置。
- 前記金属管の巻き始めと巻き終りとを電気的に接続したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の蒸気発生装置。
- 金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を軸方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくしたことを特徴とする蒸気発生装置。
- 金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を半径方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくしたことを特徴とする蒸気発生装置。
- 前記蒸気発生管に水入口側の蒸発領域と蒸気出口側の過熱領域の2つの前記加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続するとともに、前記蒸発領域での前記加熱コイルの巻き回数を前記過熱領域よりも多くしておき、主として前記蒸発領域で水を蒸発させ、生じた蒸気を主として前記過熱領域で過熱するようにしたことを特徴とする請求項4又は請求項5記載の蒸気発生装置。
- 円筒状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルを前記2つの加熱領域別にそれぞれ2つに分割したことを特徴とする請求項6記載の蒸気発生装置。
- 円盤状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルを前記2つの加熱領域別にそれぞれ2つに分割したことを特徴とする請求項6記載の蒸気発生装置。
- 円盤状の前記蒸気発生管に代えて、金属管をジグザグ状に屈曲させて形成した平板状の前記蒸気発生管を2つ並べて用いたことを特徴とする請求項8記載の蒸気発生装置。
- 前記過熱領域での前記蒸気発生管の巻き回数を前記蒸発領域よりも多くしたことを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれかに記載の蒸気発生装置。
- 前記金属管の断面形状を偏平にしたことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の蒸気発生装置。
- 前記加熱コイルの巻線に中空線材を用い、この巻線に冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の蒸気発生装置。
- 前記加熱コイルの巻線にリッツ線を用い、この加熱コイルに冷却水パイプを一体に樹脂モールドし、この冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにしたことを特徴とする請求項5に記載の蒸気発生装置。
- 冷却水パイプを熱伝導性の冷却体内に埋め込むとともに、この冷却体に前記加熱コイルを嵌め込み、前記冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにしたことを特徴とする請求項5記載の蒸気発生装置。
- 中空円筒体の内部に迂回通路を設けて蒸気加熱管を形成し、その外側に配置した加熱コイルでこの蒸気加熱管を誘導加熱して、前記迂回通路の一端から流入させた湿り蒸気を他端から過熱蒸気として取り出すようにしたことを特徴とする蒸気発生装置。
- 前記中空円筒体を中心部に貫通穴を有する環状中空体として構成したことを特徴とする請求項15記載の蒸気発生装置。
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Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008082700A (ja) * | 2007-12-13 | 2008-04-10 | Pai Corporation:Kk | 過熱蒸気発生装置 |
WO2008096395A1 (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-14 | Takenouchi, Reiko | 過熱水蒸気暖房機 |
WO2008129663A1 (ja) * | 2007-04-17 | 2008-10-30 | Mitsubishi Electric Corporation | 電気熱変換器 |
WO2008129662A1 (ja) * | 2007-04-17 | 2008-10-30 | Mitsubishi Electric Corporation | 温風発生装置およびこれを用いた手乾燥装置 |
JP2008298392A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Sharp Corp | 流体昇温装置及び加熱調理器 |
JP2009041885A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Omron Corp | 流体加熱装置 |
JP2009052847A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Okura Electric Co Ltd | 加熱および加湿空気送風機 |
JP2010532215A (ja) * | 2007-07-05 | 2010-10-07 | バクスター・インターナショナル・インコーポレイテッド | 透析流体加熱システム |
JP2012100572A (ja) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 殺菌システム |
JP2013200114A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-10-03 | Tokuden Co Ltd | 流体加熱装置 |
US8858488B2 (en) | 2003-11-05 | 2014-10-14 | Baxter International Inc. | Dialysis system including blood and dialysate cassette |
US8882692B2 (en) | 2003-11-05 | 2014-11-11 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system with multiple cassette interference |
WO2015167140A1 (ko) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | 한온시스템 주식회사 | 냉각수 가열식 히터 |
KR20160007086A (ko) * | 2014-07-11 | 2016-01-20 | 한온시스템 주식회사 | 냉각수 가열식 히터 |
CN105805716A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-07-27 | 大庆瑞宏电子技术服务有限公司 | 高频电磁蒸汽清洗机 |
US9764074B1 (en) | 2002-07-19 | 2017-09-19 | Baxter International Inc. | Systems and methods for performing dialysis |
US10232103B1 (en) | 2001-11-13 | 2019-03-19 | Baxter International Inc. | System, method, and composition for removing uremic toxins in dialysis processes |
US11215411B2 (en) | 2016-10-17 | 2022-01-04 | Electric Horsepower Inc. | Induction heater and vaporizer |
-
2002
- 2002-12-26 JP JP2002376491A patent/JP2004205146A/ja active Pending
Cited By (54)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10980931B2 (en) | 2001-11-13 | 2021-04-20 | Baxter International Inc. | System, method, and composition for removing uremic toxins in dialysis processes |
US10232103B1 (en) | 2001-11-13 | 2019-03-19 | Baxter International Inc. | System, method, and composition for removing uremic toxins in dialysis processes |
US9764074B1 (en) | 2002-07-19 | 2017-09-19 | Baxter International Inc. | Systems and methods for performing dialysis |
US9642961B2 (en) | 2003-11-05 | 2017-05-09 | Baxter International Inc. | Renal failure therapy machines and methods including convective and diffusive clearance |
US9872950B2 (en) | 2003-11-05 | 2018-01-23 | Baxter International Inc. | Renal therapy system having pump reversing fluid control |
US9216246B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-12-22 | Baxter International Inc. | Renal failure therapy machines and methods including conductive and convective clearance |
US10426883B2 (en) | 2003-11-05 | 2019-10-01 | Baxter International Inc. | Systems and methods for priming hemodialysis using multiple fluid sources |
US10293096B2 (en) | 2003-11-05 | 2019-05-21 | Baxter International Inc. | Dialysis system including cassette with pumping tubes |
US10245369B2 (en) | 2003-11-05 | 2019-04-02 | Baxter International Inc. | Systems and methods for priming hemodialysis using dialysis fluid |
US10245370B2 (en) | 2003-11-05 | 2019-04-02 | Baxter International Inc. | Renal failure therapy machines and methods including convective and diffusive clearance |
US10183109B2 (en) | 2003-11-05 | 2019-01-22 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system including a disposable cassette |
US10155080B2 (en) | 2003-11-05 | 2018-12-18 | Baxter International Inc. | Renal therapy system with cassette-based blood and dialysate pumping |
US9889243B2 (en) | 2003-11-05 | 2018-02-13 | Baxter International Inc. | Dialysis system including automatic priming |
US9884144B2 (en) | 2003-11-05 | 2018-02-06 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system with cassette-based blood and dialysate pumping |
US9675745B2 (en) | 2003-11-05 | 2017-06-13 | Baxter International Inc. | Dialysis systems including therapy prescription entries |
US8858488B2 (en) | 2003-11-05 | 2014-10-14 | Baxter International Inc. | Dialysis system including blood and dialysate cassette |
US8882692B2 (en) | 2003-11-05 | 2014-11-11 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system with multiple cassette interference |
US8894600B2 (en) | 2003-11-05 | 2014-11-25 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system including on-line dialysate generation |
US8926540B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-01-06 | Baxter Healthcare Inc. | Hemodialysis system with separate dialysate cassette |
US9005152B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-04-14 | Baxter International Inc. | Dialysis system with cassette based balance chambers and volumetric pumps |
US9028436B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-05-12 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system with cassette-based blood and dialyste pumping |
US9155825B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-10-13 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system using sorbent and reservoir |
US9050411B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-06-09 | Baxter International Inc. | Dialysis system including downloaded prescription entry |
US9072843B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-07-07 | Baxter International Inc. | Renal therapy system having pump reversing fluid control |
US9072830B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-07-07 | Baxter International Inc. | Systems and methods for priming sorbent-based hemodialysis |
US9072831B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-07-07 | Baxter International Inc. | Medical fluid pump valve integrity test methods and systems |
US9144641B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-09-29 | Baxter International Inc. | Dialysis system with balance chamber prime and rinseback |
US9039648B2 (en) | 2003-11-05 | 2015-05-26 | Baxter International Inc. | Dialysis system with enhanced features |
US9572919B2 (en) | 2003-11-05 | 2017-02-21 | Baxter International Inc. | Dialysis system with cassette based balance chambers and volumetric pumps |
US9480784B2 (en) | 2003-11-05 | 2016-11-01 | Baxter International Inc. | Dialysis system with balance chamber prime and rinseback |
US9421313B2 (en) | 2003-11-05 | 2016-08-23 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system with horizontal cassette roller pumps |
US9302039B2 (en) | 2003-11-05 | 2016-04-05 | Baxter International Inc. | Hemodialysis system including a disposable cassette |
US9364602B2 (en) | 2003-11-05 | 2016-06-14 | Baxter International Inc. | Systems and methods for priming sorbent-based hemodialysis using dialysis fluid |
US9387286B2 (en) | 2003-11-05 | 2016-07-12 | Baxter International Inc. | Dialysis system including peristaltic tubing pumping cassette |
JP4671076B2 (ja) * | 2007-02-02 | 2011-04-13 | 和男 永山 | 過熱水蒸気暖房機 |
JPWO2008096395A1 (ja) * | 2007-02-02 | 2010-05-20 | 和男 永山 | 過熱水蒸気暖房機 |
WO2008096395A1 (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-14 | Takenouchi, Reiko | 過熱水蒸気暖房機 |
JPWO2008129662A1 (ja) * | 2007-04-17 | 2010-07-22 | 三菱電機株式会社 | 温風発生装置およびこれを用いた手乾燥装置 |
WO2008129663A1 (ja) * | 2007-04-17 | 2008-10-30 | Mitsubishi Electric Corporation | 電気熱変換器 |
JP4995898B2 (ja) * | 2007-04-17 | 2012-08-08 | 三菱電機株式会社 | 温風発生装置およびこれを用いた手乾燥装置 |
WO2008129662A1 (ja) * | 2007-04-17 | 2008-10-30 | Mitsubishi Electric Corporation | 温風発生装置およびこれを用いた手乾燥装置 |
JP2008298392A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Sharp Corp | 流体昇温装置及び加熱調理器 |
JP2010532215A (ja) * | 2007-07-05 | 2010-10-07 | バクスター・インターナショナル・インコーポレイテッド | 透析流体加熱システム |
JP2009041885A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Omron Corp | 流体加熱装置 |
JP2009052847A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Okura Electric Co Ltd | 加熱および加湿空気送風機 |
JP2008082700A (ja) * | 2007-12-13 | 2008-04-10 | Pai Corporation:Kk | 過熱蒸気発生装置 |
JP4495206B2 (ja) * | 2007-12-13 | 2010-06-30 | ネピュレ株式会社 | 過熱蒸気発生装置 |
JP2012100572A (ja) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 殺菌システム |
JP2013200114A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-10-03 | Tokuden Co Ltd | 流体加熱装置 |
WO2015167140A1 (ko) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | 한온시스템 주식회사 | 냉각수 가열식 히터 |
KR102092137B1 (ko) * | 2014-07-11 | 2020-03-23 | 한온시스템 주식회사 | 냉각수 가열식 히터 |
KR20160007086A (ko) * | 2014-07-11 | 2016-01-20 | 한온시스템 주식회사 | 냉각수 가열식 히터 |
CN105805716A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-07-27 | 大庆瑞宏电子技术服务有限公司 | 高频电磁蒸汽清洗机 |
US11215411B2 (en) | 2016-10-17 | 2022-01-04 | Electric Horsepower Inc. | Induction heater and vaporizer |
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