JP2006071180A

JP2006071180A - 過熱水蒸気発生装置

Info

Publication number: JP2006071180A
Application number: JP2004255027A
Authority: JP
Inventors: Masaki Nagato; 正樹長門; Takayuki Fujii; 隆行藤井
Original assignee: Shihen Technical Corp
Current assignee: Shihen Technical Corp
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】構造の簡略化を図ることができると共に、水分を一気に過熱水蒸気に変化させて、高温の過熱水蒸気を容易に得ることが可能な過熱水蒸気発生装置を提供すること。
【解決手段】
水分を供給する被加熱水分供給装置に一端が接続された複数の水分加熱用細管１２ａ〜１２ｄを備え、この複数の水分加熱用細管１２ａ〜１２ｄを並べてらせん状に巻いて被加熱部Ｈを形成すると共に、この被加熱部Ｈを誘導コイル２０の内側に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、水分を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置に関するものである。

従来の過熱水蒸気発生装置としては、金属管をコイル状に巻いて形成された被加熱部を誘導加熱によって加熱すると共に、この被加熱部に飽和水蒸気を通気させて過熱水蒸気を発生させるものが知られている（特許文献１〜特許文献３参照）。
特開２００３−２９７５３７号公報特開２００４−６９１６８号公報特開２００４−１４１４７４号公報

ところで、上述の過熱水蒸気発生装置では、高温の過熱水蒸気を得るために、被加熱部を複数箇所設けたものや、被加熱部に通気させる飽和水蒸気をボイラー等の加熱装置であらかじめ加熱しておくもの等が考えられている。

そのため、構造が複雑になるとともに、熱効率が低下しやすいという問題が生じていた。

そこで、この発明は、構造の簡略化を図ることができると共に、水分を一気に過熱水蒸気に変化させて、高温の過熱水蒸気を容易に得ることが可能な過熱水蒸気発生装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、水分を供給する被加熱水分供給装置に一端が接続された複数の水分加熱用細管を備え、この複数の水分加熱用細管を並べてらせん状に巻いて被加熱部を形成すると共に、この被加熱部を誘導コイルの内側に配置したことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、複数の水分加熱用細管を並べてらせん状に巻くことで誘導コイルの内側に配置する被加熱部を形成したので、誘導コイルによって加熱される被加熱部の管路長を比較的長く形成することが可能となる。

そのため、この水分加熱用細管の内部を通過する水分を加熱する加熱時間を延長することができ、内部を流れる水分を十分に加熱することが可能となる。

これにより、低温の水分を一気に高温の過熱水蒸気に変化させることができ、容易に高温の過熱水蒸気を得ることができる。

また、低温の水分から一気に高温の過熱水蒸気を得ることができるので、被加熱部を複数設けたり、水分をあらかじめ加熱したりする必要がなくなって構造を簡略化することができると共に、熱効率の低下を防止することが可能となる。

次に、図面に基づいて、この発明を実施するための最良の実施の形態の過熱水蒸気発生装置を説明する。

図１に示す過熱水蒸気発生装置１は、被加熱水分供給装置（図示せず）に一端が接続された流入管１０と、この流入管１０に第一接続板１１を介して一端が接続された複数の水分加熱用細管（以下、細管という）１２ａ〜１２ｄと、この複数の細管１２ａ〜１２ｄを並べてらせん状に巻きつけた支持管１３と、細管１２ａ〜１２ｄの他端に第二接続板１４を介して接続された流出管１５と、支持管１３の両端を保持する一対の固定金具１６とを備えている。

そして、複数の細管１２ａ〜１２ｄを並べてらせん状に巻くことによって、誘導コイル２０の内側に配置される被加熱部Ｈを形成している。

また、この被加熱部Ｈは断熱材２１によって囲まれており、断熱材２１も誘導コイル２０の内側に配置されている。

流入管１０は、冷水または飽和水蒸気等の水分を供給する被加熱水分供給装置の図示しない出力口に一端が接続され、被加熱水分供給装置から供給された水分を複数の細管１２ａ〜１２ｄ内に流入させるものである。

なお、被加熱水分供給装置は、ポンプを備えた給水タンク等であり、構造は周知であるのでここでの説明は省略する。

また、流入管１０の他端は、図２（ｂ）に示すように、第一接続板１１に溶着固定されている。

第一接続板１１は、図２（ｂ）に示すように、複数の連通孔１１ａが形成された細管側接続板１１ｂと、流入管１０の開口に対向した通気孔１１ｃが形成された流入管側接続板１１ｄと、細管側接続板１１ｂと流入管側接続板１１ｄとに挟持されたパッキン材１１ｅとを備えている。

そして、細管側接続板１１ｂと流入管側接続板１１ｄとパッキン材１１ｅとは、ネジＮによって固定されている。

また、連通孔１１ａは、流入管１０側から細管１２ａ〜１２ｄ側に向って放射状に延在されている（図２（ｂ）参照）。さらに、図２（ａ）に示すように、連通孔１１ａの一方の開口は、流入管１０の開口の内側に位置している。

なお、パッキン材１１ｅには、通気孔１１ｃとほぼ同じ内径の貫通孔１１ｆが形成されており（図２（ｂ）参照）、連通孔１１ａと通気孔１１ｃとが連通するようになっている。

複数の細管１２ａ〜１２ｄは、例えばステンレスのような導電性を有する金属によって形成され、ここでは図２（ａ）に示すように、第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄによって構成されている。また、この第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄの内径は、流入管１０及び流出管１５の内径よりも十分に小さく（細く）なるように形成されている。

そして、この第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄは、一端がそれぞれ第一接続板１１の連通孔１１ａに接続されており、この第一接続板１１を介して流入管１０と連通している。

さらに、第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄは、支持管１３の端部に形成された複数の切欠部１３ａにそれぞれ嵌合されると共に、互いに重ならず且つ互いに密着した状態で、順に支持管１３の表面に巻きつけられている。これにより、第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄは、並んだ状態でらせん状に巻かれることとなる。

また、この第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄの他端は、図３（ｂ）に示すように、第二接続板１４の後述する連通孔１４ａにそれぞれ接続されている。

支持管１３は、細管１２ａ〜１２ｄの形状を保持するためのものである。そして、この支持管１３の径及び長さは、細管による加熱特性が十分に得られるように、この細管１２ａ〜１２ｄの長さ及び巻き径を確保できるようなものとなっている。

また、この支持管１３の両端部には、長手方向に延びる切欠部１３ａがそれぞれ複数、ここでは第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄに対応して四箇所ずつ形成されている。この複数の切欠部１３ａは、互いに対向する位置に形成されており、第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄを各切欠部１３ａに嵌合させることによって、支持管１３を細管１２ａ〜１２ｄで挟持した状態となる。

第二接続板１４は、図３（ｂ）に示すように、複数の連通孔１４ａが形成されており、各連通孔１４ａは流出管１５の開口に対向している。なお、この連通孔１４ａは、細管１２ａ〜１２ｄ側から流出管１０側に向って収束するように延在されている。

流出管１５は、一端が第二接続板１４に溶着固定されると共に、図示しない他端が開放しており、複数の細管１２ａ〜１２ｄを通過する際に加熱されて発生した過熱水蒸気を出力するものである。

固定金具１６は、支持管１３の一方の端部の内側と第一接続板１１、支持管１３の他方の端部の内側と第二接続板１４とにそれぞれ溶着固定されて、支持管１３を保持している。

この固定金具１６は、支持管１３の内側に固定されるフランジ部１６ａと、第一、第二接続板１１、１４にそれぞれ固定される脚部１６ｂとを備えている。

脚部１６ｂは、図３（ａ）に示すように、第一〜第四細管１２ａ〜１２ｄのほぼ中央に位置している。なお、ここでは、流入管１０側の脚部１６ｂを図示していないが、図３（ａ）に示す流出管１５側と同様の構成となっている。

誘導コイル２０は、コイル状に形成された導電体であり、図示しない高周波電流発生装置に接続されている。なお、この構造については周知であるので、ここでは説明を省略する。

また、断熱材２１は、筒状に形成された難燃性の不織布等によって構成されており、第一接続板１１と第二接続板１４との間に設けられている。なお、ここでは、一方の開口の内側に第一接続板１１が嵌合され、他方の開口の外側に第二接続板１４の細管側接続板１４ｃが密着している。

次に、この過熱水蒸気発生装置１の作用について説明する。

この過熱水蒸気発生装置１によって過熱水蒸気を発生させるには、まず、図示しない被加熱水分供給装置から水分として冷水または飽和水蒸気を供給する。

ここで、冷水とは常温に保温された水であり、飽和水蒸気とは１００℃程度に加熱された空気中に含まれる水蒸気である。なお、供給される飽和水蒸気が含まれる空気の温度は１００℃に限らず、例えば１００℃以上であっても、目標加熱温度より十分に低い温度であればよい。

この冷水または飽和水蒸気（以下、水分という）は、流入管１０から第一接続板１１の連通孔１１ａを介して複数の細管１２ａ〜１２ｄにほぼ等分に分散しながら流入する。

このとき、図示しない高周波電流発生装置によって発生させた交流の高周波電流を誘導コイル２０に通電させる。これにより、誘導コイル２０の内側に交番磁束が生じ、この交番磁束が被加熱部Ｈであるらせん状に巻いた複数の細管１２ａ〜１２ｄに渦電流（誘導電流）を発生させる。そして、この渦電流によって被加熱部Ｈ中にジュール熱が発生し、被加熱部Ｈが加熱される。

このように加熱された被加熱部Ｈである複数の細管１２ａ〜１２ｄの内部を水分が通過するので、この水分が細管１２ａ〜１２ｄを通過する間に十分に加熱されて高温、ここでは３００℃程度以上の過熱水蒸気となる。そして、この過熱水蒸気は、複数の細管１２ａ〜１２ｄから第二接続板１４を介して流出管１５に流出し、出力される。

なお、第一接続板１１は、細管側接続板１１ｂと流入管側接続板１１ｄとの間にパッキン材１１ｅが挟持された構成となっているので、流入管１０から流入する水分を外部に漏らすことなく複数の細管１２ａ〜１２ｄ内に流入させることができる。

そして、この過熱水蒸気発生装置１では、複数の細管１２ａ〜１２ｄの内径を流入管１０及び流出管１５の内径よりも十分に小さくなるように形成すると共に、複数の細管１２ａ〜１２ｄを並べてらせん状に巻いている。

そのため、流入管１０や流出管１５と同程度の内径の管をらせん状に巻いた場合と比較すると、被加熱部Ｈを形成する細管１２ａ〜１２ｄの管路長を大幅に延長することが可能となる。

また、被加熱部Ｈの管路長を比較的長く形成することによって、誘導コイル２０による加熱時間を大幅に延長することができる。そして、この細管１２ａ〜１２ｄの内部を通過する水分を十分に加熱することが可能となる。

そのため、細管１２ａ〜１２ｄの内部に流入する水分が比較的低温の水分であっても、一気に加熱して高温の過熱水蒸気を容易に得ることが可能となる。

また、ここでは、支持管１３の外径が流入管１０及び流出管１５の外径よりも大きくなるように形成されているので、細管１２ａ〜１２ｄの管路長をさらに延長することが可能となり、この細管１２ａ〜１２ｄの内部を通過する水分をさらに十分に加熱することができる。

以上説明したように、この発明の過熱水蒸気発生装置１では、水分を供給する図示しない被加熱水分供給装置に一端が接続された複数の水分加熱用細管１２ａ〜１２ｄを備え、この複数の水分加熱用細管１２ａ〜１２ｄを並べてらせん状に巻いて被加熱部Ｈを形成すると共に、この被加熱部Ｈを誘導コイル２０の内側に配置した。

これにより、誘導コイル２０によって加熱される被加熱部Ｈの管路長を比較的長く形成することが可能となる。

そのため、この水分加熱用細管１２ａ〜１２ｄの内部を通過する水分を加熱する加熱時間を延長することができ、この水分加熱用細管１２ａ〜１２ｄの内部を流れる水分を十分に加熱することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る被過熱水蒸気発生装置を示す一部破断側面図である。（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。（ａ）は、図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）におけるＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

符号の説明

１０過熱水蒸気発生装置
１２ａ〜１２ｄ水分加熱用細管
２０誘導コイル
Ｈ被加熱部

Claims

水分を供給する被加熱水分供給装置に一端が接続された複数の水分加熱用細管を備え、この複数の水分加熱用細管を並べてらせん状に巻いて被加熱部を形成すると共に、この被加熱部を誘導コイルの内側に配置したことを特徴とする過熱水蒸気発生装置。