JP2007046812A - Fluid heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体や液体等の流体を加熱する流体加熱装置に関する。 The present invention relates to a fluid heating apparatus that heats a fluid such as gas or liquid.
従来、加熱コイル等によって加熱された管路に水を通過させて蒸気又は過熱蒸気を発生させる流体加熱装置が知られている(例えば、特許文献1)。この種の流体加熱装置を図15に示す。流体加熱装置70は、中空円筒形状の管路71と、この管路71内に挿入され、流体を案内する螺旋状構造物72と、管路71の外周に巻かれた加熱コイル73とから構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a fluid heating apparatus that generates water or superheated steam by passing water through a pipeline heated by a heating coil or the like (for example, Patent Document 1). This type of fluid heating apparatus is shown in FIG. The
この流体加熱装置70は、以下のようにして過熱蒸気を発生させる。即ち、まず、加熱コイル73によって加熱された管路71の上部に、流体である水を供給する。そして、供給された水は、螺旋状構造物72に案内されて管路71の上部から下部に向かって流れる(図15に示す白抜き矢印の方向)。これにより、流体である水が管路71の上部から下部に向かって流れる過程において、水は熱湯となり、蒸気を生成し、更に加熱されて過熱蒸気を生成する。生成した蒸気又は過熱蒸気は、管路71の下部から取り出すことができる。
しかしながら、上述した管路71は、その全体が加熱コイル73によって加熱されているので、水から蒸気又は過熱蒸気へと流体の相変化が起こる際に、管路71内の一部が乾きあがった状態(ドライアウト)を生じてしまうことがある。ドライアウトを生じた管路71内の箇所は、伝熱量が急激に下がってしまうので、管路71の温度が急上昇してしまったり、加熱コイル73からの伝熱量が急減してしまう。このようにドライアウトによって、温度制御が困難となった管路71からは、質の低い湿り気蒸気しか生成できないおそれがある。また、蒸気の温度を制御することが困難となる。
However, since the
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ドライアウト等による問題が生じないように温度制御することで、質が高く安定した飽和蒸気や温度制御された過熱蒸気等の加熱流体を効率良く生成可能な流体加熱装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to control the temperature of the saturated steam that is high in quality and stable so as not to cause problems due to dryout or the like. An object of the present invention is to provide a fluid heating apparatus capable of efficiently generating a heating fluid such as superheated steam.
上記目的を達成するために、請求項1は、気体や液体等の流体を通す第1管路と、該第1管路の上流側を加熱する第1加熱ヒータと、該第1管路の下流側を加熱する第2加熱ヒータと、該第1管路、該第1加熱ヒータ及び該第2加熱ヒータを保持する第1保持部と、該第1管路の上流側の温度を検知する第1管路上流側温度検知手段と、該第1管路の下流側の温度を検知する第1管路下流側温度検知手段と、を備えた第1加熱手段と、前記第1加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第1流体温度検知手段と、前記第1管路上流側温度検知手段、前記第1管路下流側温度検知手段、又は前記第1流体温度検知手段のうち少なくとも1つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第1加熱ヒータ又は前記第2加熱ヒータのうち少なくとも一方を制御する制御手段とを有する構成となっている。 In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides a first conduit for passing a fluid such as gas or liquid, a first heater for heating the upstream side of the first conduit, A second heater for heating the downstream side, the first pipe, the first heater and the first holding part for holding the second heater, and the temperature on the upstream side of the first pipe are detected. In the first heating means, the first heating means comprising: first pipe upstream temperature detection means; and first pipe downstream temperature detection means for detecting the temperature downstream of the first pipe. Of the first fluid temperature detecting means for detecting the temperature of the heated fluid, the first pipe upstream temperature detecting means, the first pipe downstream temperature detecting means, or the first fluid temperature detecting means Based on at least one detected temperature, the first heating heat is generated so as to generate a heating fluid such as a predetermined steam or superheated steam. Or has a configuration and a control means for controlling at least one of said second heater.
請求項1の発明によれば、第1管路上流側温度検知手段によって検知した第1管路の上流側の温度、例えば第1管路の上流側を通る流体の温度や、第1管路下流側温度検知手段によって検知した第1管路の下流側の温度、例えば第1管路の下流側を通る流体の温度や、第1流体温度検知手段によって検知した第1加熱手段で生成された加熱流体の温度に基づき、第1加熱ヒータ又は第2加熱ヒータのうち少なくとも一方を、制御手段によってそれぞれ独立して制御する。
According to the invention of
請求項2に記載の流体加熱装置は、気体や液体等の流体を通す第1管路と、該第1管路の上流側を加熱する第1加熱ヒータと、該第1管路の下流側を加熱する第2加熱ヒータと、該第1管路、該第1加熱ヒータ及び該第2加熱ヒータを保持する第1保持部と、該第1管路の上流側の温度を検知する第1管路上流側温度検知手段と、該第1管路の下流側の温度を検知する第1管路下流側温度検知手段と、を備えた第1加熱手段と、前記第1管路に連通し、前記第1加熱手段によって加熱された前記流体を通す第2管路と、該第2管路を加熱する第3加熱ヒータと、該第2管路及び該第3加熱ヒータを保持する第2保持部と、該第2管路の温度を検知する第2管路温度検知手段と、を備えた第2加熱手段と、前記第2加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第2流体温度検知手段と、前記第1管路上流側温度検知手段、第1管路下流側温度検知手段、第2管路温度検知手段、又は第2流体温度検知手段のうち少なくとも1つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第1加熱ヒータ乃至前記第3加熱ヒータのうち少なくとも1つを制御する制御手段とを有する構成となっている。
The fluid heating device according to
請求項2の発明によれば、第1管路上流側温度検知手段によって検知した第1管路の上流側の温度、例えば第1管路の上流側を通る流体の温度や、第1管路下流側温度検知手段によって検知した第1管路の下流側の温度、例えば第1管路の下流側を通る流体の温度や、第2管路温度検知手段によって検知した第2管路の温度、例えば第2管路を通る流体の温度や、第2流体温度検知手段によって検知した第2加熱手段で生成された加熱流体の温度に基づき、第1加熱ヒータ乃至第3加熱ヒータのうち少なくとも1つを制御手段によってそれぞれ独立して制御する。
According to the invention of
請求項3に記載の流体加熱装置は、請求項1記載の流体加熱装置において、前記制御手段は、前記第1加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータへの通電を第1管路下流側温度検知手段又は第1流体温度検知手段に基づき制御する構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項3の発明によれば、請求項1の作用に加え、第1加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータへの通電を第1管路下流側温度検知手段又は第1流体温度検知手段に基づき制御することにより、第1加熱手段で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第1加熱ヒータへの通電を継続させることにより、第1管路内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第1加熱ヒータの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第1加熱ヒータへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第2加熱ヒータへ供給する電力量を増加することができる。
According to the invention of
請求項4に記載の流体加熱装置は、請求項1又は請求項3記載の流体加熱装置において、前記第1管路内には、前記流体が流通可能な状態で金属製の伝熱部材を収納した構造となっている。
The fluid heating device according to claim 4 is the fluid heating device according to
請求項4の発明によれば、請求項1又は請求項3の作用に加え、第1管路内に伝熱部材を収納していることにより、流体との接触面積が増加した状態で第1加熱ヒータや第2加熱ヒータからの熱が流体に伝えられる。これにより、第1加熱ヒータや第2加熱ヒータからの熱を一層迅速且つ効率良く、流体に伝熱することができる。
According to the invention of claim 4, in addition to the action of
請求項5に記載の流体加熱装置は、請求項1又は請求項3記載の流体加熱装置において、前記第1加熱ヒータと前記第2加熱ヒータのうち少なくとも一方には、電圧安定器が設けられている構造となっている。
The fluid heating device according to claim 5 is the fluid heating device according to
請求項5の発明によれば、請求項1又は請求項3の作用に加え、設定した電力を安定して供給することができる。
According to invention of Claim 5, in addition to the effect | action of
請求項6に記載の流体加熱装置は、請求項4又は請求項5記載の流体加熱装置において、前記第1管路、前記第1保持部及び前記伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなる構造となっている。 The fluid heating device according to claim 6 is the fluid heating device according to claim 4 or 5, wherein the first pipe line, the first holding portion, and the heat transfer member are stainless steel, aluminum, copper, iron. It has a structure made of a metal having good thermal conductivity.
請求項6の発明によれば、請求項4又は請求項5の作用に加え、第1管路、第1保持部及び伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなるので、流体加熱装置のスイッチがオンされると、各加熱ヒータからの熱量が直ちに第1管路、第2管路、保持部材及び伝熱部材に伝熱され、瞬時に加熱される。これにより、各加熱ヒータからの熱が第1管路内を通過する流体に迅速且つ効率良く伝わり、流体を迅速且つ効率良く加熱することができる。 According to the invention of claim 6, in addition to the effects of claim 4 or claim 5, the first conduit, the first holding part and the heat transfer member have good thermal conductivity such as stainless steel, aluminum, copper, iron and the like. When the fluid heating device is turned on, the amount of heat from each heater is immediately transferred to the first pipe, the second pipe, the holding member, and the heat transfer member, and heated instantaneously. The Thereby, the heat from each heater is quickly and efficiently transmitted to the fluid passing through the first conduit, and the fluid can be heated quickly and efficiently.
請求項7に記載の流体加熱装置は、請求項2記載の流体加熱装置において、前記第1加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第1流体温度検知手段と、前記第1管路上流側温度検知手段、第1管路下流側温度検知手段、第2管路温度検知手段、第1流体温度検知手段、又は第2流体温度検知手段のうち少なくとも1つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第1加熱ヒータ乃至前記第3加熱ヒータのうち少なくとも1つを制御する制御手段とを有する構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項7の発明によれば、請求項2の作用に加え、第1管路上流側温度検知手段によって検知した第1管路の上流側の温度、例えば第1管路の上流側を通る流体の温度や、第1管路下流側温度検知手段によって検知した第1管路の下流側の温度、例えば第1管路の下流側を通る流体の温度や、第2管路温度検知手段によって検知した第2管路の温度、例えば第2管路を通る流体の温度や、第1流体温度検知手段によって検知した第1加熱手段で生成された加熱流体の温度や、第2流体温度検知手段によって検知した第2加熱手段で生成された加熱流体の温度に基づき、第1加熱ヒータ乃至第3加熱ヒータのうち少なくとも1つを制御手段によってそれぞれ独立して制御する。
According to the invention of
請求項8に記載の流体加熱装置は、請求項2記載の流体加熱装置において、前記制御手段は、前記第1加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータへの通電を第1管路下流側温度検知手段に基づき制御し、且つ第3加熱ヒータへの通電を第2管路温度検知手段又は第2流体温度検知手段に基づき制御する構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項8の発明によれば、請求項2の作用に加え、第1加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータへの通電を第1管路下流側温度検知手段に基づき制御し、且つ第3加熱ヒータへの通電を第2管路温度検知手段又は第2流体温度検知手段に基づき制御することにより、第1加熱手段及び第2加熱手段で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第1加熱ヒータへの通電を継続させることにより、第1管路内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第1加熱ヒータの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第1加熱ヒータへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第2加熱ヒータや第3加熱ヒータへ供給する電力量を増加することができる。
According to the invention of
請求項9に記載の流体加熱装置は、請求項7記載の流体加熱装置において、前記制御手段は、前記第1加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータへの通電を第1管路下流側温度検知手段又は第1流体温度検知手段に基づき制御し、且つ第3加熱ヒータへの通電を第2管路温度検知手段又は第2流体温度検知手段に基づき制御する構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項9の発明によれば、請求項7の作用に加え、第1加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータへの通電を第1管路下流側温度検知手段又は第1流体温度検知手段に基づき制御し、且つ第3加熱ヒータへの通電を第2管路温度検知手段又は第2流体温度検知手段に基づき制御することにより、第1加熱手段及び第2加熱手段で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第1加熱ヒータへの通電を継続させることにより、第1管路内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第1加熱ヒータの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第1加熱ヒータへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第2加熱ヒータや第3加熱ヒータへ供給する電力量を増加することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the action of the seventh aspect, the energization to the first heater is continued and the energization to the second heater is performed by the first pipe downstream temperature detecting means or the first fluid. It is generated by the first heating means and the second heating means by controlling based on the temperature detecting means and controlling the energization to the third heater based on the second pipe temperature detecting means or the second fluid temperature detecting means. The temperature and flow rate of the heated fluid can be reliably stabilized. Moreover, the temperature stability in a 1st pipe line can be maintained by continuing energization to a 1st heater. Furthermore, for example, by controlling the temperature of the first heater to a temperature at which nucleate boiling occurs, the amount of power supplied to the first heater can be kept low, so that the first heater is supplied to the second heater or the third heater. The amount of power can be increased.
請求項10に記載の流体加熱装置は、請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置において、前記第2管路は、前記第1管路と一体に成形されている構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項10の発明によれば、請求項2又は請求項7の作用に加え、第1管路と第2管路とを一体成形することにより、継ぎ手等を第1管路と第2管路との間に設ける必要がない。これにより、流体加熱装置を一体型のものとして構成でき、装置全体の小型化が可能となる。また、第1管路と第2管路との間に継ぎ手等を設ける必要がないので、第1加熱手段と第2加熱手段との間を所望の間隔に設定できる。例えば、第1加熱手段と第2加熱手段との間に位置する管路の管路長を短く設定することにより、第1加熱手段と第2加熱手段との間に位置する管路からの放熱が抑制されるので、この管路内を通過する流体の温度が低下してしまうことを防止できる。したがって、第1加熱手段で生成された加熱流体は、質が高い状態を維持したまま第2加熱手段に供給される。
According to the invention of
請求項11に記載の流体加熱装置は、請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置において、前記第1加熱ヒータ乃至前記第3加熱ヒータのうち少なくとも1つには、電圧安定器が設けられている構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項11の発明によれば、請求項2又は請求項7の作用に加え、設定した電力を安定して供給することができる。 According to the eleventh aspect of the invention, in addition to the action of the second or seventh aspect, the set power can be stably supplied.
請求項12に記載の流体加熱装置は、請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置において、前記第1管路内と前記第2管路内のうち少なくとも一方には、前記流体が流通可能な状態で金属製の伝熱部材を収納した構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項12の発明によれば、請求項2又は請求項7の作用に加え、第1管路内と第2管路内のうち少なくとも一方に伝熱部材を収納していることにより、流体との接触面積が増加した状態で第1加熱ヒータや第2加熱ヒータや第3加熱ヒータからの熱が流体に伝えられる。これにより、第1加熱ヒータや第2加熱ヒータや第3加熱ヒータからの熱を一層迅速且つ効率良く、流体に伝熱することができる。
According to the invention of
請求項13に記載の流体加熱装置は、請求項12記載の流体加熱装置において、前記第1管路、前記第2管路、前記第1保持部、前記第2保持部及び前記伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなる構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項13の発明によれば、請求項12の作用に加え、第1管路、第2管路、第1保持部、第2保持部、及び伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなるので、流体加熱装置のスイッチがオンされると、各加熱ヒータからの熱量が直ちに第1管路、第2管路、第1保持部、第2保持部、及び伝熱部材に伝熱され、瞬時に加熱される。これにより、各加熱ヒータからの熱が各管路内を通過する流体に迅速且つ効率良く伝わり、流体を迅速且つ効率良く加熱することができる。
According to the invention of
請求項14に記載の流体加熱装置は、請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置において、前記第2保持部の外周は、断熱材によって覆われている構造となっている。 A fluid heating device according to a fourteenth aspect is the fluid heating device according to the second or seventh aspect, wherein an outer periphery of the second holding portion is covered with a heat insulating material.
請求項14の発明によれば、請求項2又は請求項7の作用に加え、第2保持部の外周を断熱材によって覆うことによって、装置内の熱効率を高めることができる。
According to the invention of
請求項15に記載の流体加熱装置は、請求項1乃至請求項14の何れか一項に記載の流体加熱装置において、前記第1管路上流側温度検知手段は、前記第1管路の流体入口付近に配置され、且つ前記第1管路下流側温度検知手段は、前記第1管路の流体出口付近に配置されている構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項15の発明によれば、請求項1乃至請求項14の何れか一項の作用に加え、第1管路上流側温度検知手段は第1管路の流体入口付近に配置し、第1管路下流側温度検知手段は第1管路の流体出口付近に設置することにより、流体入口付近の異常な温度の低下や、流体出口付近の異常な温度の上昇等を防ぐことができるので、効率良く流体の相変化を行える。
According to the invention of
請求項16に記載の流体加熱装置は、請求項1乃至請求項15の何れか一項に記載の流体加熱装置において、前記第1管路上流側温度検知手段及び第1管路下流側温度検知手段は、前記第1保持部に埋設されている構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項16の発明によれば、請求項1乃至請求項15の何れか一項の作用に加え、第1管路の壁面に近接して第1管路上流側温度検知手段及び第1管路下流側温度検知手段を埋設することにより、第1管路の温度、例えば第1管路内を通る流体の温度を迅速に検知できるので、第1管路内の流体の温度安定性を向上させることができる。
According to the invention of
請求項17に記載の流体加熱装置は、請求項1乃至請求項16の何れか一項に記載の流体加熱装置において、前記第1管路の流体入口付近には、該第1管路内の流体を外部に排出する安全弁が設けられている構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項17の発明によれば、請求項1乃至請求項16の何れか一項の作用に加え、例えば第1管路内で加熱流体を生成している際に、第1加熱手段上流側に圧力がかかり閉塞してしまった場合において、安全弁が設けられていることにより、第1加熱手段内が高圧になることを防止し、破裂等の問題が生じることを防止できる。
According to the invention of
請求項18に記載の流体加熱装置は、請求項4又は請求項12に記載の流体加熱装置において、前記伝熱部材は、焼結金属、発泡金属、金属板、金属鋼球、又は金属ウールのうち少なくとも1つからなる構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項18の発明によれば、請求項4又は請求項12の作用に加え、大きな熱容量を有する焼結金属、発泡金属、金属板、金属鋼球、金属ウール等からなる伝熱部材は、熱伝導率が良いので、流体と直接熱交換する際に効率良く流体を加熱し、短時間且つ容易に所望の加熱流体を得ることができる。
According to the invention of
請求項19に記載の流体加熱装置は、請求項1又は請求項3に記載の流体加熱装置において、第1管路内に酸溶媒を供給する酸溶媒供給装置を有する構成となっている。 A fluid heating device according to a nineteenth aspect is the fluid heating device according to the first or third aspect, further comprising an acid solvent supply device that supplies the acid solvent into the first pipe line.
請求項19の発明によれば、請求項1又は請求項3の作用に加え、酸洗浄を定期的に行うことによって、水の中に溶けているカルシウム等のスケールが第1管路内に付着することを防止できる。
According to the invention of
請求項20に記載の流体加熱装置は、請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置において、第1管路内又は第2管路内のうち少なくとも一方に酸溶媒を供給する酸溶媒供給装置を有する構成となっている。
The fluid heating apparatus according to
請求項20の発明によれば、請求項2又は請求項7の作用に加え、酸洗浄を定期的に行うことによって、水の中に溶けているカルシウム等のスケールが第1管路内又は第2管路内に付着することを防止できる。
According to the invention of
請求項21に記載の流体加熱装置は、請求項1乃至請求項20の何れか一項に記載の流体加熱装置において、前記第1保持部の外周は、断熱材によって覆われている構造となっている。
The fluid heating device according to
請求項21の発明によれば、請求項1乃至請求項20の何れか一項の作用に加え、保持部の外周を断熱材によって覆うことによって、装置内の熱効率を高めることができる。
According to the invention of
請求項1の発明によれば、第1管路上流側温度検知手段や第1管路下流側温度検知手段や第1流体温度検知手段の各検知温度に基づき、制御手段によって第1加熱ヒータと第2加熱ヒータをそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータを対応させることが可能なので、第1加熱手段内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、第1加熱ヒータと第2加熱ヒータをそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。 According to the first aspect of the invention, the first heating heater and the first heater are detected by the control means based on the detected temperatures of the first pipe upstream temperature detecting means, the first pipe downstream temperature detecting means, and the first fluid temperature detecting means. By controlling each of the second heaters independently, each heater can be adapted to changes in the specific heat, heat conduction, etc. of the fluid that accompanies the phase change, so problems such as dryout in the first heating means Can be prevented, and the phase change of the fluid can be performed efficiently. Further, by controlling the first heater and the second heater independently, it is possible to reliably generate a heating fluid having a stable temperature and flow rate.
請求項2の発明によれば、第1管路上流側温度検知手段や第1管路下流側温度検知手段や第2管路温度検知手段や第2流体温度検知手段の各検知温度に基づき、制御手段によって第1加熱ヒータと第2加熱ヒータと第3加熱ヒータをそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータを対応させることが可能なので、第1加熱手段内や第2加熱手段内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、第1加熱ヒータと第2加熱ヒータと第3加熱ヒータをそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。
According to the invention of
図1乃至図4は本発明の第1実施形態を示すもので、図1は本発明の第1実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図、図2は図1に示した流体加熱装置のA−A線断面図、図3は図1に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図、図4は図1に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャートを示す。 1 to 4 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a front sectional view of a fluid heating apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of the fluid heating apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a control circuit of the fluid heating device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a flowchart showing steam generation control by the fluid heating device shown in FIG.
まず、流体加熱装置の全体構造を図1又は図2を参照して説明する。流体加熱装置1は、第1加熱部11と、第1流体温度検知器12と、制御手段であるマイクロコンピュータ(以下、マイコンという。)13と、から主に構成されている。
First, the entire structure of the fluid heating apparatus will be described with reference to FIG. 1 or FIG. The
第1加熱部11は、第1保持部14と、第1管路15と、加熱ヒータ16と、第1管路上流側温度検知器17と、第1管路下流側温度検知器18と、から構成されている。
The
第1保持部14は、縦長直方体形状のアルミ体で構成され、第1管路15と、加熱ヒータ16とを保持している。また、第1保持部14は、第1管路上流側温度検知器17及び第1管路下流側温度検知器18を挿入し保持できるように、挿入孔11aを有している。さらに、第1保持部14の外周は、必要に応じて断熱材(図示しない)によって覆われている。
The
第1管路15は、中空円筒形状のアルミ体で構成され、第1管路15の上流15a側の流体入口は、図1に示すように、給水ポンプ20を介して水タンク21と接続している。この水タンク21には、流体である水が貯められている。また、第1管路15内は、図1及び図2に示すように、水の流通を許容するSUS(Steel Use Stainless)製の複数の小球からなる伝熱部材19が収納されている。
The
加熱ヒータ16は、第1管路15の上流15a側に配された第1加熱ヒータ16aと、第1管路15の下流15b側に配された第2加熱ヒータ16bとから構成されている。この各加熱ヒータ16a,16bは、シーズヒータを用いている。また、第1加熱ヒータ16aの容量は、第2加熱ヒータ16bの容量よりも小さく設定している。さらに、各加熱ヒータ16a,16bには電圧安定器(図示しない)が設けられている。
The
第1管路上流側温度検知器17は第1管路15の上流15a側の流体入口付近に、第1管路下流側温度検知器18は第1管路15の下流15b側の流体出口付近に、それぞれ配置している。また、第1管路下流側温度検知器18は、図2に示すように、第1管路15に向かって第1保持部14の挿入孔14aに挿入する。同様に、第1管路上流側温度検知器17も第1管路15に向かって第1保持部14の挿入孔(図示しない)に挿入する。このように各管路温度検知器17,18を配することにより、第1管路15の上流15a側壁面と下流15b側壁面の各温度を独立して検知できる。さらに、第1管路上流側温度検知器17と第1管路下流側温度検知器18は、サーミスタを用いている。
The first pipe
第1流体温度検知器12は、第1管路15に連通し第1加熱部11の外部に突出した管路15aと直交するように設けられた挿入管12aに、第1管路15内を通る流体と接触できる位置まで挿入されている。また、第1流体温度検知器12は、サーミスタを用いている。
The first
マイコン13は、図3に示すように、CPU13aとメモリ13bとを備えている。このCPU13aには、第1流体温度検知器12及び各管路温度検知器17,18からの検出温度、起動スイッチ22、及びタイマー23の計測信号からの起動信号が入力されるようになっており、これらの入力信号に基づいて、各加熱ヒータ16a,16bへの通電を制御するようになっている。尚、第2加熱ヒータ16bは、流体加熱装置1が始動状態である場合には第1管路下流側温度検知器18によって制御され、流体加熱装置1が蒸気生成状態である場合には第1流体温度検知器12によって制御される。
As shown in FIG. 3, the
以下、流体加熱装置1の作用を図4のフローチャートに基づいて説明する。尚、本実施形態の流体は水である。この水は、スケールが管路内に付着することを防ぐために軟水を使用することが好ましい。
Hereinafter, the operation of the
マイコン13には第1管路15の上流側15a壁面における設定温度T1,第1管路15の下流側15b壁面における設定温度T2、第1加熱部11で生成した蒸気の設定温度T3、及び給水ポンプ20の設定通電時間t1に基づいた各設定信号が入力される(ステップS1)。
The
ステップS1において各設定信号が入力されたときは、起動スイッチ22がオンしたか否かをマイコン13が常時監視している(待機状態、ステップS2)。
When each setting signal is input in step S1, the
ステップS2において起動スイッチ22がオンしたとマイコン13が判断したときは、第1管路上流側温度検知器17によって第1管路15の上流側15a壁面の温度Taを検知する(ステップS3)。
When the
ステップS3において第1管路15の上流側15a壁面の温度Taが設定温度T1に達しているときは、第1管路15の下流側15b壁面の温度Tbを検知する(ステップS4)。一方、設定温度T1に達していないときは、第1加熱ヒータ16aに通電したのち(ステップS5)、ステップS3に戻る。
When the temperature Ta of the
ステップS4において第1管路15の下流側15b壁面の温度Tbが設定温度T2に達しているときは、第1加熱ヒータ16aが通電されているか否かを判別する(ステップS6)。一方、設定温度T2に達していないときは、第2加熱ヒータ16bに通電したのち(ステップS7)、ステップS3に戻る。
When the temperature Tb of the
ステップS6において第1加熱ヒータ16aへの通電が停止されているときは、第2加熱ヒータ16bが通電されているか否かを判別する(ステップS8)。一方、第1加熱ヒータ16aに通電されているときは、第1加熱ヒータ16aへの通電を停止したのち(ステップS9)、ステップS8に進む。
When energization to the
ステップS8において第2加熱ヒータ16bへの通電が停止されているときは、給水ポンプ20に通電する(ステップS10)。一方、第2加熱ヒータ16bに通電されているときは、第2加熱ヒータ16bへの通電を停止したのち(ステップS11)、ステップS10に進む。
When energization to the
ステップS10において給水ポンプ20に通電されたと同時にタイマー23に通電し、且つ、第1加熱ヒータ16aに通電する(ステップS12及びステップS13)。タイマー23が通電されることにより、給水ポンプ20へ通電してからの時間tがタイマー23によって検知される。
In step S10, the
ステップS13において第1加熱ヒータ16aが通電されたときは、給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達しているか否かを確認する(ステップS14)。
When the
ステップS14において給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達していたときは、給水ポンプ20及び第1加熱ヒータ16aへの通電を停止する(ステップS15)。
When the time t since the energization of the
ステップS15において給水ポンプ20及び第1加熱ヒータ16aへの通電を停止したときは、第2加熱ヒータ16bが通電されているか否かを判別する(ステップS16)。
When energization of the
ステップS16において第2加熱ヒータ16bへの通電が停止されているときは、ステップS2に戻る。一方、第2加熱ヒータ16bに通電されているときは、第2加熱ヒータ16bへの通電を停止したのち(ステップS17)、ステップS2に戻る。
When energization to the
前記ステップS14において給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達していないときは、第1加熱部11で生成した蒸気の温度Tcを第1流体温度検知器12によって検知する(ステップS18)。
When the time t from when the
ステップS18において第1流体温度検知器12によって検知した蒸気の温度Tcが設定温度T3に達しているときは、ステップS14に戻る。一方、蒸気の温度Tcが設定温度T3に達していないときは、第2加熱ヒータ16bに通電し(ステップS19)、ステップS18に戻る。
When the steam temperature Tc detected by the first
本実施形態によれば、第1管路上流側温度検知器17の検知温度に基づき第1加熱ヒータ16aを、第1管路下流側温度検知器18又は第1流体温度検知器12の検知温度に基づき第2加熱ヒータ16bを、マイコン13によってそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータ16a,16bを対応させることが可能なので、第1加熱部11内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、各加熱ヒータ16a,16bをそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。
According to the present embodiment, the
また、第1加熱ヒータ16aへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータ16bへの通電を第1流体温度検知器12に基づき制御することにより、第1加熱部11で生成される流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第1加熱ヒータ16aへの通電を継続させることにより、第1管路15内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第1加熱ヒータ16aの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第1加熱ヒータ16aへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第2加熱ヒータ16bへ供給する電力量を増加することができる。
Further, the temperature of the fluid generated in the
また、各加熱ヒータ16a,16bには、電圧安定器が設けられているので、設定した電力を安定して確実に供給することができる。
Moreover, since the voltage stabilizer is provided in each
また、第1管路15内に、SUS球からなる伝熱部材19を設けていることにより、流体である水との接触面積が増加するので、各加熱ヒータ16a,16bからの熱が水に伝熱されやすくなり、蒸気生成を促す。
Moreover, since the contact area with the water which is a fluid increases by providing the
また、第1保持部14、第1管路15及び伝熱部材19は、熱伝導性が良好な金属で構成されているので、流体加熱装置1の起動スイッチ22がオンされると、各加熱ヒータ16a,16bからの熱量が直ちに伝熱され、瞬時に加熱される。これにより、各加熱ヒータ16a,16bからの熱が第1管路15内を通過する水に迅速且つ効率良く伝わり、蒸気を迅速且つ効率良く生成することができる。
Moreover, since the 1st holding |
また、第1保持部14の外周を断熱材(図示しない)によって覆うことにより、流体加熱装置1の熱効率を高めることができる。
Moreover, the thermal efficiency of the
さらに、第1管路上流側温度検知器17は、第1管路15の上流15a側の流体入口付近に配置され、且つ第1管路下流側温度検知器18は、第1管路15の下流15b側の流体出口付近に配置されているので、流体入口付近の異常な温度の低下や、流体出口付近の異常な温度の上昇を防ぐことができ、効率良く水の相変化を行える。
Further, the first pipe upstream
図5乃至図9は本発明の第2実施形態を示すもので、図5は本発明の第2実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図、図6は図5に示した流体加熱装置のB−B線断面図、図7は図5に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図、図8は図5に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート、図9は図5に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャートを示す。尚、前記第1実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。 5 to 9 show a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a front sectional view of a fluid heating apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram of the fluid heating apparatus shown in FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a control circuit of the fluid heating apparatus shown in FIG. 5, FIG. 8 is a flowchart showing steam generation control by the fluid heating apparatus shown in FIG. 5, and FIG. The flowchart which shows the vapor | steam production | generation control by the fluid heating apparatus shown in FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第1実施形態は、第1加熱部11のみで水から蒸気を生成していたが、本実施形態は、図5に示すように、更に第2加熱部31を設けている点で異なる。
In the first embodiment, steam is generated from water only by the
流体加熱装置2は、図5に示すように、第1加熱部11と、第2加熱部31と、第2流体温度検知器32と、制御手段であるマイコン33と、から主に構成されている。尚、第1加熱部11に関しては、前記第1実施形態で説明したので、その説明を省略する。
As shown in FIG. 5, the
第2加熱部31は、第2保持部34と、第2管路35と、第3加熱ヒータ36と、第2管路温度検知器37と、から構成されている。
The
第2管路35は、中空円筒形状のアルミ体で構成され、第2管路35の上流側は、継ぎ手40を介して第1管路15の下流15bと接続している。また、第2管路35内には、図5及び図6に示すように、水の流通を許容するSUS製の複数の小球からなる伝熱部材19が収納されている。
The
第2保持部34は、縦長直方体形状のアルミ体で構成され、図5及び図6に示すように、第2管路35と第3加熱ヒータ36を保持している。この第3加熱ヒータ36は、シーズヒータを用いている。また、第2保持部34は、図6に示すように、第2管路温度検知器37を挿入し保持できるように、挿入孔34aを有している。さらに、第2保持部34の外周は、必要に応じて断熱材(図示しない)によって覆われている。
The 2nd holding
第2管路温度検知器37は、第2管路35の中央付近に配置している。第2管路35の中央付近に配置する理由として、第1加熱部11から第2加熱部31に供給される蒸気を第2加熱部31において更に加熱しても相変化は起こらないので、第2管路35全体の温度を検知すれば良いことが挙げられる。また、第2管路温度検知器37は、図6に示すように、第2保持部34の挿入孔34aに挿入するようになっている。このように第2管路温度検知器37を配することにより、第2管路35の温度を検知できる。
The second
第2流体温度検知器32は、第2管路35に連通し第2加熱部31の外部に突出した管路35aと直交するように設けられた挿入管34aに、第2管路35内を通る流体と接触できる位置まで挿入されている。また、第2流体温度検知器32は、サーミスタを用いている。
The second
マイコン33は、図7に示すように、CPU33aとメモリ33bとを備えている。このCPU33aには、第2流体温度検知器32及び各管路温度検知器17,18,37からの検出温度、起動スイッチ22、及びタイマー23の計測信号からの起動信号が入力されるようになっており、これらの入力信号に基づいて、各加熱ヒータ16a,16b,36への通電を制御するようになっている。尚、第3加熱ヒータ36は、流体加熱装置2が始動状態である場合には第2管路温度検知器37によって制御され、過熱蒸気生成状態である場合には第2流体温度検知器32によって制御される。
As shown in FIG. 7, the
以下、流体加熱装置2の作用を図8及び図9のフローチャートに基づいて説明する。尚、本実施形態の流体は水である。この水は、スケールが管路内に付着することを防ぐために軟水を使用することが好ましい。
Hereinafter, the operation of the
マイコン33には第1管路15の上流側15a壁面における設定温度T1,第1管路15の下流側15b壁面における設定温度T2、第2管路35の壁面中央の設定温度T4、第2加熱部31で生成した過熱蒸気の設定温度T5、及び給水ポンプ20の設定通電時間t1に基づいた設定信号が入力される(ステップS20)。
The
ステップS20において、設定信号が入力されたときは、起動スイッチ22がオンしたか否かをマイコン33が常時監視している(待機状態、ステップS21)。
In step S20, when a setting signal is input, the
ステップS21において起動スイッチ22がオンしたとマイコン33が判断したときは、第1管路上流側温度検知器17によって第1管路15の上流側15a壁面の温度Taを検知する(ステップS22)。
When the
ステップS22において第1管路15の上流側15a壁面の温度Taが設定温度T1に達しているときは、第1管路15の下流側15b壁面の温度Tbを検知する(ステップS23)。一方、設定温度T1に達していないときは、第1加熱ヒータ16aに通電したのち(ステップS24)、ステップS22に戻る。
When the temperature Ta of the
ステップS23において第1管路15の下流側15b壁面の温度Tbが設定温度T2に達しているときは、第2管路35の中央付近の温度Tdを検知する(ステップS26)。一方、設定温度T2に達していないときは、第2加熱ヒータ16bに通電したのち(ステップS25)、ステップS22に戻る。
In step S23, when the temperature Tb of the
ステップS26において第2管路35の壁面中央の温度Tdが設定温度T4に達しているときは、第1加熱ヒータ16aが通電されているか否かを判別する(ステップS27)。一方、設定温度T4に達していないときは、第3加熱ヒータ36に通電したのち(ステップS28)、ステップS22に戻る。
When the temperature Td at the center of the wall surface of the
ステップS27において第1加熱ヒータ16aへの通電が停止されているときは、第2加熱ヒータ16bが通電されているか否かを判別する(ステップS29)。一方、第1加熱ヒータ16aに通電されているときは、第1加熱ヒータ16aへの通電を停止したのち(ステップS30)、ステップS29に進む。
When energization to the
ステップS29において第2加熱ヒータ16bへの通電が停止されているときは、第3加熱ヒータ36が通電されているか否かを判別する(ステップS31)。一方、第2加熱ヒータ16bに通電されているときは、第2加熱ヒータ16bへの通電を停止したのち(ステップS32)、ステップS31に進む。
When energization to the
ステップS31において第3加熱ヒータ36への通電が停止されているときは、給水ポンプ20に通電する(ステップS33)。一方、第3加熱ヒータ36に通電されているときは、第3加熱ヒータ36への通電を停止したのち(ステップS34)、ステップS33に進む。
When energization to the
ステップS33において給水ポンプ20に通電されたと同時にタイマー23に通電し、且つ、第1加熱ヒータ16aに通電する(ステップS35及びステップS36)。タイマー23が通電されることにより、給水ポンプ20へ通電してからの時間tがタイマー23によって検知される。
In step S33, the
ステップS36において第1加熱ヒータ16aが通電されたときは、給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達しているか否かを確認する(ステップS37)。
When the
ステップS37において給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達していたときは、給水ポンプ20及び第1加熱ヒータ16aへの通電を停止する(ステップS38)。
When the time t since the energization of the
ステップS38において給水ポンプ20及び第1加熱ヒータ16aへの通電を停止したときは、第2加熱ヒータ16bが通電されているか否かを判別する(ステップS39)。
When energization of the
ステップS39において第2加熱ヒータ16bへの通電が停止されているときは、第3加熱ヒータ36が通電されているか否かを判別する(ステップS41)。一方、第2加熱ヒータ16bに通電されているときは第2加熱ヒータ16bへの通電を停止したのち(ステップS40)、ステップS41に進む。
When energization to the
ステップS41において第3加熱ヒータ36への通電が停止されているときは、ステップS22に戻る。一方、第3加熱ヒータ36に通電されているときは、第3加熱ヒータ3への通電を停止したのち(ステップS42)、ステップS22に進む。
When energization to the
前記ステップS37において給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達していないときは、第2管路35の中央付近の温度Tdを検知する(ステップS43)。
When the time t after energization of the
ステップS43において第2管路35の壁面中央の温度Tdが設定温度T4に達しているときは、第2加熱部31で生成した過熱蒸気の温度Teを第2流体温度検知器32によって検知する(ステップS45)。一方、第2管路35の壁面中央の温度Tdが設定温度T4に達していないときは、第3加熱ヒータ36に通電したのち(ステップS44)、ステップS43に戻る。
When the temperature Td at the center of the wall surface of the
ステップS45において第2加熱部31で生成した過熱蒸気の温度Teが設定温度T5に達しているときは、ステップS37に戻る。一方、第2加熱部31で生成した過熱蒸気の温度Teが設定温度T5に達していないときは、第3加熱ヒータ36に通電したのち(ステップS46)、ステップS45に戻る。
In step S45, when the temperature Te of the superheated steam generated by the
本実施形態によれば、第1管路上流側温度検知器17、第1管路下流側温度検知器18、第2管路温度検知器37、又は第2流体温度検知器32の各検知温度に基づき、マイコン33によって各加熱ヒータ16a,16b,36をそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータ16a,16b,36を対応させることが可能なので、第1加熱部11内や第2加熱部31内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、各加熱ヒータ16a,16b,36をそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。
According to the present embodiment, each detected temperature of the first pipe
また、第1加熱ヒータ16aへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータ16bへの通電を第1管路下流側温度検知器18に基づき制御し、且つ第3加熱ヒータ36への通電を第2流体温度検知器32に基づき制御することにより、第1加熱部11及び第2加熱部31で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第1加熱ヒータ16aへの通電を継続させることにより、第1管路15内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第1加熱ヒータ16aの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第1加熱ヒータ16aへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第2加熱ヒータ16b及び第3加熱ヒータ36へ供給する電力量を増加することができる。
Further, the energization to the
また、各加熱ヒータ16a,16b,36には、電圧安定器が設けられているので、設定した電力を安定して確実に供給することができる。
Moreover, since each voltage heater is provided in each
また、第1保持部14、第1管路15、第2保持部34、第2管路35、及び伝熱部材19は、熱伝導性が良好な金属で構成されているので、流体加熱装置2の起動スイッチ22がオンされると、各加熱ヒータ16a,16b,36からの熱量が直ちに伝熱され、瞬時に加熱される。これにより、各加熱ヒータ16a,16b,36からの熱が第1管路15内や第2管路35内を通過する水又は蒸気に迅速且つ効率良く伝わり、過熱蒸気を迅速且つ効率良く生成することができる。
Moreover, since the 1st holding |
また、第1管路15及び第2管路35内に、SUS球からなる伝熱部材19を設けていることにより、水との接触面積が増加するので、各加熱ヒータ16a,16b,36からの熱が水に伝熱されやすくなり、質の高い蒸気や温度制御された過熱蒸気の生成を促すことができる。
Moreover, since the contact area with water increases by providing the
また、第1加熱部11及び第2加熱部31の外周を断熱材(図示しない)によって覆うことにより、流体加熱装置2の熱効率を高めることができる。
Moreover, the thermal efficiency of the
さらにまた、通電量が少ない場合においても、第1加熱部11と第2加熱部31の2段階によって水を加熱することができるので、確実に質の高い蒸気や温度制御された過熱蒸気を生成することができる。なお、その他の作用、効果は、前記第1実施形態と同様である。
Furthermore, even when the energization amount is small, the water can be heated in two stages of the
図10乃至図13は本発明の第3実施形態を示すもので、図10は本発明の第2実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図、図11は図10に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図、図12は図10に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート、図13は図10に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャートを示す。尚、前記第1実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。 10 to 13 show a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a front sectional view of a fluid heating apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram of the fluid heating apparatus shown in FIG. FIG. 12 is a block diagram showing a control circuit, FIG. 12 is a flowchart showing steam generation control by the fluid heating apparatus shown in FIG. 10, and FIG. 13 is a flowchart showing steam generation control by the fluid heating apparatus shown in FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
前記第2実施形態の第2管路35は、継ぎ手40を介して第1管路15と接続されていたが、本実施形態は、図10に示すように、前記第2実施形態において説明した第1管路15と第2管路35とを一体に成形した管路41によって第1管路15と第2管路35とが接続されている点で異なる。
The
また、前記第2実施形態は、第2加熱ヒータ16bの温度を検知する手段として第1管路下流側温度検知器18のみを有していたが、本実施形態は、図10に示すように、第1管路下流側温度検知器18の他に更に第1流体温度検知器12を有する点で異なる。
Moreover, although the said 2nd Embodiment had only the 1st pipe line
第2加熱ヒータ16bは、流体加熱装置3が始動状態である場合等には第1管路下流側温度検知器18によって制御され、蒸気生成状態である場合には第1流体温度検知器12によって制御される。
The
マイコン43は、図11に示すように、CPU43aとメモリ43bとを備えている。このCPU43aには、各流体温度検知器12,32及び各管路温度検知器17,18,37からの検出温度、起動スイッチ22、及びタイマー23の計測信号からの起動信号が入力されるようになっており、これらの入力信号に基づいて、各加熱ヒータ16a,16b,36への通電を制御するようになっている。尚、第2加熱ヒータ16bは、流体加熱装置3が始動状態である場合等には第1管路下流側温度検知器18によって制御され、蒸気生成状態である場合には第1流体温度検知器12によって制御される。また、第3加熱ヒータ36は、流体加熱装置3が始動状態である場合等には第2管路温度検知器37によって制御され、過熱蒸気生成状態である場合には第2流体温度検知器32によって制御される。
As shown in FIG. 11, the
以下、流体加熱装置3の作用を図12及び図13のフローチャートに基づいて説明する。尚、本実施形態の流体は水である。この水は、スケールが管路内に付着することを防ぐために軟水を使用することが好ましい。
Hereinafter, the operation of the
マイコン43には第1管路15の上流側15a壁面における設定温度T1,第1管路15の下流側15b壁面における設定温度T2、第1加熱部11で生成した蒸気の設定温度T3、第2管路35の壁面中央の設定温度T4、第2加熱部31で生成した過熱蒸気の設定温度T5、及び給水ポンプ20の設定通電時間t1に基づいた設定信号が入力される(ステップS50)。
The
ステップS50において、設定信号が入力されたときは、起動スイッチ22がオンしたか否かをマイコン33が常時監視している(待機状態、ステップS51)。
In step S50, when the setting signal is input, the
ステップS51において、起動スイッチ22がオンしたとマイコン33が判断したときは、第1管路上流側温度検知器17によって第1管路15の上流側15a壁面の温度Taを検知する(ステップS52)。
In step S51, when the
ステップS52において第1管路15の上流側15a壁面の温度Taが設定温度T1に達しているときは、第1管路15の下流側15b壁面の温度Tbを検知する(ステップS53)。一方、設定温度T1に達していないときは、第1加熱ヒータ16aに通電したのち(ステップS54)、ステップS52に戻る。
When the temperature Ta of the
ステップS53において第1管路15の下流側15b壁面の温度Tbが設定温度T2に達しているときは、第2管路35の中央付近の温度Tdを検知する(ステップS56)。一方、設定温度T2に達していないときは、第2加熱ヒータ16bに通電したのち(ステップS55)、ステップS52に戻る。
When the temperature Tb of the
ステップS56において第2管路35の壁面中央の温度Tdが設定温度T4に達しているときは、第1加熱ヒータ16aが通電されているか否かを判別する(ステップS57)。一方、設定温度T4に達していないときは、第3加熱ヒータ36に通電したのち(ステップS58)、ステップS52に戻る。
When the temperature Td at the center of the wall surface of the
ステップS57において第1加熱ヒータ16aへの通電が停止されているときは、第2加熱ヒータ16bが通電されているか否かを判別する(ステップS59)。一方、第1加熱ヒータ16aに通電されているときは、第1加熱ヒータ16aへの通電を停止したのち(ステップS60)、ステップS59に進む。
When energization to the
ステップS59において第2加熱ヒータ16bへの通電が停止されているときは、第3加熱ヒータ36が通電されているか否かを判別する(ステップS61)。一方、第2加熱ヒータ16bに通電されているときは、第2加熱ヒータ16bへの通電を停止したのち(ステップS62)、ステップS61に進む。
When energization to the
ステップS61において第3加熱ヒータ36への通電が停止されているときは、給水ポンプ20に通電する(ステップS63)。一方、第3加熱ヒータ36に通電されているときは、第3加熱ヒータ36への通電を停止したのち(ステップS64)、ステップS63に進む。
When energization to the
ステップS63において給水ポンプ20に通電されたと同時にタイマー23に通電し、且つ、第1加熱ヒータ16aに通電する(ステップS65及びステップS66)。タイマー23が通電されることにより、給水ポンプ20へ通電してからの時間tがタイマー23によって検知される。
In step S63, the
ステップS66において第1加熱ヒータ16aが通電されたときは、給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達しているか否かを確認する(ステップS67)。
When the
ステップS67において給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達していたときは、給水ポンプ20及び第1加熱ヒータ16aへの通電を停止する(ステップS68)。
When the time t since the energization of the
ステップS68において給水ポンプ20及び第1加熱ヒータ16aへの通電を停止したときは、第2加熱ヒータ16bが通電されているか否かを判別する(ステップS69)。
When energization to the
ステップS69において第2加熱ヒータ16bへの通電が停止されているときは、第3加熱ヒータ36が通電されているか否かを判別する(ステップS71)。一方、第2加熱ヒータ16bに通電されているときは第2加熱ヒータ16bへの通電を停止したのち(ステップS70)、ステップS71に進む。
When energization to the
ステップS71において第3加熱ヒータ36への通電が停止されているときは、ステップS52に戻る。一方、第3加熱ヒータ36に通電されているときは、第3加熱ヒータ3への通電を停止したのち(ステップS72)、ステップS52に進む。
When energization to the
前記ステップS67において給水ポンプ20に通電してからの時間tが設定通電時間t1に達していないときは、第1加熱部11で生成した蒸気の温度Tcを検知する(ステップS73)。
When the time t after energizing the
ステップS73において第1流体温度検知器12によって検知した蒸気の温度Tcが設定温度T3に達しているときは、第2加熱部31で生成した過熱蒸気の温度Teを第2流体温度検知器32によって検知する(ステップS75)。一方、蒸気の温度Tcが設定温度T3に達していないときは、第2加熱ヒータ16bに通電したのち(ステップS74)、ステップS73に戻る。
When the steam temperature Tc detected by the first
ステップS75において第2加熱部31で生成した過熱蒸気の温度Teが設定温度T5に達しているときは、ステップS67に戻る。一方、第2加熱部31で生成した過熱蒸気の温度Teが設定温度T5に達していないときは、第3加熱ヒータ36に通電したのち(ステップS76)、ステップS75に戻る。
In step S75, when the temperature Te of the superheated steam generated by the
本実施形態によれば、流体加熱装置3は管路41を有することにより、前記第2実施形態において説明した継ぎ手40を第1管路15と第2管路35との間に設ける必要がない。これにより、流体加熱装置3を一体型のものとして構成でき、流体加熱装置3全体の小型化が可能となる。
According to the present embodiment, the
また、第1管路15と第2管路35との間に継ぎ手等を設ける必要がないので、第1加熱部11と第2加熱部31とを所望の間隔に設定できる。例えば、第1加熱部11と第2加熱部31との間に位置する管路41の管路長を短く設定することにより、第1加熱部11と第2加熱部31との間に位置する管路41からの放熱が抑制されるので、この管路41内を通過する蒸気の温度が低下してしまうことを防止できる。したがって、第1加熱部11で生成された蒸気は、質が高い状態を維持したまま第2加熱部31に供給される。
Moreover, since it is not necessary to provide a joint etc. between the
さらに、第1加熱ヒータ16aへの通電を継続させ、且つ第2加熱ヒータ16bへの通電を第1流体温度検知器12に基づき制御し、且つ第3加熱ヒータ36への通電を第2流体温度検知器32に基づき制御することにより、第1加熱部11及び第2加熱部31で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第1加熱ヒータ16aへの通電を継続させることにより、第1管路15内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第1加熱ヒータ16aの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第1加熱ヒータ16aへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第2加熱ヒータ16b及び第3加熱ヒータ36へ供給する電力量を増加することができる。なお、その他の作用、効果は、前記第2実施形態と同様である。
Furthermore, the energization to the
図14は本発明の第4実施形態を示すもので、本発明の第1実施形態に係る流体加熱装置の他の一例を示す正面断面図を示す。尚、前記第1実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。 FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention, and shows a front sectional view showing another example of the fluid heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
流体加熱装置4は、図14に示すように、第1管路15の上流15a側の流体入口と、給水ポンプ20との間にT字管51を設け、このT字管51の他方の流体出口に安全弁56を設けた点で前記第1実施形態と異なる。
As shown in FIG. 14, the fluid heating device 4 is provided with a T-shaped
以上のように構成された流体加熱装置4の作用について説明する。尚、本実施形態の流体は水である。この水は、スケールが管路内に付着することを防ぐために軟水を使用することが好ましい。 The operation of the fluid heating device 4 configured as described above will be described. In addition, the fluid of this embodiment is water. As this water, it is preferable to use soft water in order to prevent the scale from adhering in the pipeline.
流体加熱装置4は、前記第1実施形態と同様に蒸気を生成する。第1管路15内で蒸気を生成している際に、第1加熱部11の上流側に圧力がかかり閉塞してしまった場合に、T字管51の他方の流体出口に接続された安全弁56を開く。これにより、第1加熱部11の上流側への水の供給が停止する。
The fluid heating device 4 generates steam as in the first embodiment. A safety valve connected to the other fluid outlet of the T-shaped
本実施形態によれば、第1加熱部11が閉塞してしまったと同時にT字管51の安全弁56を開くことによって、第1加熱部11内が高圧になることを防止し、破裂等の問題が生じることを防止できる。なお、その他の構成、作用は、前記第1実施形態と同様である。
According to the present embodiment, by opening the
尚、前記第1実施形態及び前記第4実施形態は、蒸気を生成する流体加熱装置1,4について説明したが、各加熱ヒータ16a,16bへの通電量を上昇させることにより各加熱ヒータ16a,16bの温度を高く設定して、過熱蒸気を生成するようにしても良い。また、流体として気体を流体加熱装置1,4に供給し、加熱気体を生成するようにしても良い。
In addition, although the said 1st Embodiment and the said 4th Embodiment demonstrated the
また、前記第2実施形態及び前記第3実施形態は、過熱蒸気を生成する流体加熱装置2,3について説明したが、各加熱ヒータ16a,16b,36への通電量を調節して、蒸気を生成するようにしても良い。また、流体として気体を流体加熱装置2,3に供給し、加熱気体を生成するようにしても良い。
Moreover, although the said 2nd Embodiment and the said 3rd Embodiment demonstrated the
また、前記第4実施形態は、第1加熱部11に安全弁56を設けた場合について説明したが、前記第2実施形態及び前記第3実施形態のように、第2加熱部31を有する流体加熱装置2,3に安全弁56を設けても良い。これにより、第2加熱部31に圧力がかかり閉塞してしまった場合に、安全弁56を開くことによって、第1加熱部11内及び第2加熱部31内が高圧になることを防止し、破裂等の問題が生じることを防止できる。
Moreover, although the said 4th Embodiment demonstrated the case where the
また、前第1実施形態乃至前記第4実施形態は、第1管路上流側温度検知器17と第1管路下流側温度検知器18は、第1保持部14の挿入孔11aに挿入していたが、第1保持部14に埋設されていても良い。また、第2管路温度検知器37も同様である。
In the previous first to fourth embodiments, the first pipe
また、前第1実施形態乃至前記第4実施形態は、酸溶媒を供給する酸溶媒供給装置を有することにより、使用前又は使用後の装置や各管路15,35内をクエン酸等の酸溶媒によって定期的に洗浄しても良い。これにより、水の中に溶けているカルシウム等のスケールが装置内に付着することを防止できる。
In addition, the first to fourth embodiments have an acid solvent supply device for supplying an acid solvent, so that an acid such as citric acid can be used in the device before and after use and in each of the
また、前第1実施形態乃至前記第4実施形態は、伝熱部材19をSUS球であるとしたが、流体に伝熱できるのであれば、伝熱部材19は、焼結金属、発泡金属、金属板、金属鋼球、又は金属ウールのうち少なくとも1つであれば良い。
In the first to fourth embodiments, the
さらに、前記第1実施形態及び前記第4実施形態では、第1保持部14及び第1管路15をアルミ体で構成し、伝熱部材19をステンレスで構成したが、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属によって構成されていれば良い。
Furthermore, in the said 1st Embodiment and the said 4th Embodiment, although the 1st holding |
さらにまた、前記第2実施形態及び前記第3実施形態は、第1保持部14、第1管路15、第2保持部34及び第2管路35をアルミ体で構成し、伝熱部材19をステンレスで構成したが、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属によって構成されていれば良い。
Furthermore, in the second embodiment and the third embodiment, the first holding
1,2,3,4…流体加熱装置、11…第1加熱部、12…第1流体温度検知器、13…マイクロコンピュータ、15…第1管路、16,36…加熱ヒータ、17…第1管路上流側温度検知器、18…第1管路下流側温度検知器、19…伝熱部材、31…第2加熱部、32…第2流体温度検知器、35…第2管路、37…第2管路温度検知器。
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記第1加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第1流体温度検知手段と、
前記第1管路上流側温度検知手段、前記第1管路下流側温度検知手段、又は前記第1流体温度検知手段のうち少なくとも1つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第1加熱ヒータ又は前記第2加熱ヒータのうち少なくとも一方を制御する制御手段とを有する
流体加熱装置。 A first conduit for passing a fluid such as gas or liquid; a first heater for heating the upstream side of the first conduit; a second heater for heating the downstream side of the first conduit; A first pipe, a first holding unit for holding the first heater and the second heater, first pipe upstream temperature detecting means for detecting a temperature upstream of the first pipe, 1st heating means provided with the 1st pipe line downstream side temperature detection means which detects the temperature of the downstream of 1 pipe line,
First fluid temperature detection means for detecting the temperature of the fluid heated in the first heating means;
A heating fluid such as a predetermined steam or superheated steam based on at least one detected temperature of the first pipe upstream temperature detecting means, the first pipe downstream temperature detecting means, or the first fluid temperature detecting means. And a control means for controlling at least one of the first heater and the second heater so as to generate a fluid heater.
前記第1管路に連通し、前記第1加熱手段によって加熱された前記流体を通す第2管路と、該第2管路を加熱する第3加熱ヒータと、該第2管路及び該第3加熱ヒータを保持する第2保持部と、該第2管路の温度を検知する第2管路温度検知手段と、を備えた第2加熱手段と、
前記第2加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第2流体温度検知手段と、
前記第1管路上流側温度検知手段、第1管路下流側温度検知手段、第2管路温度検知手段、又は第2流体温度検知手段のうち少なくとも1つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第1加熱ヒータ乃至前記第3加熱ヒータのうち少なくとも1つを制御する制御手段とを有する
流体加熱装置。 A first conduit for passing a fluid such as gas or liquid; a first heater for heating the upstream side of the first conduit; a second heater for heating the downstream side of the first conduit; A first pipe, a first holding unit for holding the first heater and the second heater, first pipe upstream temperature detecting means for detecting a temperature upstream of the first pipe, 1st heating means provided with the 1st pipe line downstream side temperature detection means which detects the temperature of the downstream of 1 pipe line,
A second conduit that communicates with the first conduit and passes the fluid heated by the first heating means; a third heater that heats the second conduit; the second conduit and the second conduit; 3 a second heating means comprising a second holding part for holding the heater, and a second pipe temperature detecting means for detecting the temperature of the second pipe line,
Second fluid temperature detection means for detecting the temperature of the fluid heated in the second heating means;
Based on at least one detected temperature of the first pipeline upstream temperature detection means, the first pipeline downstream temperature detection means, the second pipeline temperature detection means, or the second fluid temperature detection means, a predetermined steam, A fluid heating apparatus comprising: control means for controlling at least one of the first to third heaters so as to generate a heating fluid such as superheated steam.
ことを特徴とする請求項1記載の流体加熱装置。 The control means continues energization to the first heater and controls energization to the second heater based on the first pipe downstream temperature detecting means or the first fluid temperature detecting means. The fluid heating apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項3記載の流体加熱装置。 The fluid heating device according to claim 1 or 3, wherein a metal heat transfer member is accommodated in the first pipe line so that the fluid can flow therethrough.
ことを特徴とする請求項1又は請求項3記載の流体加熱装置。 The fluid heating apparatus according to claim 1 or 3, wherein a voltage stabilizer is provided in at least one of the first heater and the second heater.
ことを特徴とする請求項4又は請求項5の何れか一項に記載の流体加熱装置。 The said 1st pipe line, the said 1st holding | maintenance part, and the said heat-transfer member consist of metals with favorable heat conductivity, such as stainless steel, aluminum, copper, iron, etc. Any one of Claim 4 or Claim 5 characterized by the above-mentioned. The fluid heating apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載の流体加熱装置。 A first fluid temperature detecting means for detecting the temperature of the fluid heated in the first heating means; the first pipe upstream temperature detecting means; the first pipe downstream temperature detecting means; and the second pipe temperature. The first heater to the third heater are configured to generate a heating fluid such as predetermined steam or superheated steam based on at least one detection temperature of the detection means, the first fluid temperature detection means, or the second fluid temperature detection means. The fluid heating apparatus according to claim 2, further comprising a control unit that controls at least one of the heaters.
ことを特徴とする請求項2記載の流体加熱装置。 The control means continues energization to the first heater, controls energization to the second heater based on the first pipe downstream temperature detecting means, and energizes the third heater to the first heater. The fluid heating device according to claim 2, wherein the fluid heating device is controlled based on two-pipe temperature detecting means or second fluid temperature detecting means.
ことを特徴とする請求項7記載の流体加熱装置。 The control means continues energization to the first heater, controls energization to the second heater based on the first pipe downstream temperature detecting means or the first fluid temperature detecting means, and the third The fluid heating apparatus according to claim 7, wherein energization of the heater is controlled based on the second pipe temperature detection means or the second fluid temperature detection means.
ことを特徴とする請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置。 The fluid heating device according to claim 2 or 7, wherein the second conduit is formed integrally with the first conduit.
ことを特徴とする請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置。 The fluid heating apparatus according to claim 2 or 7, wherein a voltage stabilizer is provided in at least one of the first heater to the third heater.
ことを特徴とする請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置。 The metal heat transfer member is accommodated in at least one of the first pipe and the second pipe in a state in which the fluid can flow. 8 or 7. Fluid heating device.
ことを特徴とする請求項12記載の流体加熱装置。 The first pipe line, the second pipe line, the first holding part, the second holding part, and the heat transfer member are made of a metal having good thermal conductivity such as stainless steel, aluminum, copper, and iron. The fluid heating apparatus according to claim 12, characterized in that:
ことを特徴とする請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置。 The fluid heating device according to claim 2 or 7, wherein an outer periphery of the second holding part is covered with a heat insulating material.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項14の何れか一項に記載の流体加熱装置。 The first pipe upstream side temperature detecting means is disposed in the vicinity of the fluid inlet of the first pipe line, and the first pipe downstream temperature detecting means is disposed in the vicinity of the fluid outlet of the first pipe line. The fluid heating apparatus according to any one of claims 1 to 14, wherein the fluid heating apparatus is provided.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項15の何れか一項に記載の流体加熱装置。 The first pipe upstream temperature detecting means and the first pipe downstream temperature detecting means are embedded in the first holding portion. The fluid heating apparatus as described.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項16の何れか一項に記載の流体加熱装置。 The safety valve which discharges | emits the fluid in this 1st pipe | tube outside to the fluid inlet_port | entrance vicinity of the said 1st pipe line is provided. The one side of Claim 1 thru | or 16 characterized by the above-mentioned. Fluid heating device.
ことを特徴とする請求項4又は請求項12記載の流体加熱装置。 The fluid heating device according to claim 4 or 12, wherein the heat transfer member is made of at least one of sintered metal, foam metal, metal plate, metal steel ball, or metal wool.
ことを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の流体加熱装置。 The fluid heating device according to claim 1, further comprising an acid solvent supply device that supplies the acid solvent into the first pipe line.
ことを特徴とする請求項2又は請求項7記載の流体加熱装置。 The fluid heating apparatus according to claim 2 or 7, further comprising an acid solvent supply device that supplies an acid solvent to at least one of the first pipe line and the second pipe line.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項20の何れか一項に記載の流体加熱装置。 The fluid heating device according to any one of claims 1 to 20, wherein an outer periphery of the first holding unit is covered with a heat insulating material.
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