JP2008134041A - 流体加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被加熱流体(矢印A)が流れる非磁性管2aと、この非磁性管2aの外周面の少なくとも一部に接触する磁性体(2b)と、非磁性管2a及び磁性体(2b)を発熱体2として誘導加熱する誘導加熱手段(7)とを備え、磁性体(2b)により発熱した熱が非磁性管2aを介して上記被加熱流体に熱伝導される構成とする。
【選択図】図1A
Description
上記課題を解決するために、本発明の流体加熱装置は、磁性体と、この磁性体の内部に配置され被加熱流体が流れる非磁性管と、上記非磁性管及び上記磁性体を発熱体として誘導加熱する誘導加熱手段とを備え、上記磁性体により発熱した熱が上記非磁性管を介して上記被加熱流体に熱伝達される構成としてもよい。
また、上記発熱体は、単一の上記磁性体の外周面に接触する複数の上記非磁性管を有する構成としてもよい。
また、上記非磁性管と上記磁性体とは、互いに平面で面接触する構成とするとよい。
また、上記非磁性管は、上記被加熱流体の流れ方向と直交する断面において多角形状である構成とするとよい。
食性が向上する。また、非磁性管に比べ発熱性に優れる磁性体をも用いているため、非磁性管のみを用いる場合のように高周波を要することも、管を厚くすることもなく、コストを削減できる。よって、本発明によれば、耐食性向上及びコスト削減を図ることができる。
<第1実施形態>
図1Aは本発明の第1実施形態に係る流体加熱装置を示す横断面図であり、図1Bは上記流体加熱装置の要部縦断面図である。
管支え板3,4にはそれぞれ流体入口ヘッダ8、流体出口ヘッダ9が設けられ、気体又は液体の被加熱流体(矢印A)は、流体入口ヘッダ8から非磁性管2aを通って加熱されて流体出口ヘッダ9へと導かれている。
うに、複数の発熱体2´を、互いに平行に、且つ、被加熱流体の流れ方向と直交する断面(即ち図2に示す断面)において分布して(誘導加熱コイル7内で互いに略均等間隔をもって分布して)配置することで、流体加熱装置1の大型化を抑えながら、有効に被加熱流体を加熱することもできる。
<第2実施形態>
図5A及び図5Bは、本発明の第2実施形態に係る流体加熱装置を示す横断面図及び縦断面図である。
熱材15と外側断熱材16との間に介在している。
図6A及び図6Bは、本発明の第3実施形態に係る流体加熱装置を示す横断面図及び縦断面図である。
管22aの外周面に接触しており、誘導加熱により磁性管22bにおいて生じた熱は磁性管2bから非磁性管22aに、非磁性管22aから被加熱流体に熱伝導している。そのため、非磁性管22aに比べ耐食性に劣る磁性管22bに被加熱流体が接触することがなく、耐食性が向上する。また、非磁性管22aに比べ発熱性に優れる磁性管22bから非磁性管22aに熱伝導させているため、非磁性管22aのみを用いる場合のように高周波を要することも管を厚くすることもなく、コストを削減できる。よって、本実施形態によれば、耐食性向上及びコスト削減を図ることができる。
図7A及び図7Bは、本発明の第4実施形態に係る流体加熱装置を示す横断面図及び縦断面図である。
ト削減を図ることができる。
本実施形態では、非磁性管42aと磁性管42bとが互いに面接触する例について説明する。ここで、面接触とは、点で接触する点接触や、例えば円柱の曲面と平面とが互いに接触する場合のような線接触ではなく、平面と平面とが、或いは、曲面と曲面とが、互いにある程度の面積をもって接触する接触形態をいうものとする。
図9A及び図9Bにおいて、流体加熱装置41は、発熱体42、管支え板43,44、内側断熱材45、外側断熱材46、誘導加熱コイル47、流体入口ヘッダ48、流体出口ヘッダ49等を備えている。
磁性管42bは、被加熱流体の流れ方向(矢印A)と直交する断面(即ち、図9Bに示す断面)において六角形状を呈している。また、各非磁性管42aは、上記断面において四角形状を呈しており、それらの各1面が磁性管42bの6面において互いに隣接することなく(即ち等間隔に)、接触している。これにより、磁性管42bと3本の非磁性管42aとは互いに平面で面接触している。
発熱体42の外側周囲には、図示しない交流電源に接続された誘導加熱手段としての誘導加熱コイル47が配設されている。この誘導加熱コイル47は、共に円筒形状の内側断熱材45と外側断熱材46との間に介在している。
Q=k・S/L×ΔT
ここで、Q[W]は熱移動量を、k[W/(m・℃)]は物体の熱伝導率を、S[m2]は磁性管42bと非磁性管42aとの接触面積を、L[m]は伝熱距離を、ΔT[℃]は磁性管42bと非磁性管42aとの温度差を、それぞれ示している。
この点、本実施形態では、非磁性管42aは、磁性管42bと面接触しているため、接触面積(S[m2])が面接触しない場合(即ち、点接触や線接触)に比較して大きくなる。これにより、磁性管42bから非磁性管42aへと有効に熱伝導させることができるため、誘導加熱コイル47を長く或いは高周波にする必要や、磁性管42bを厚くする必要がなくなり、コストを削減できる。また、上述した第1〜第4実施形態と同様に、非磁性管42aに比べ耐食性に劣る磁性体42bに被加熱流体が接触することがなく、耐食性が向上する。よって、本実施形態によれば、耐食性向上及びコスト削減を図ることができる。
図10Aに示すように、磁性管42b´を、3つの非磁性管42a´が各側面に面接触する断面三角形状とすることも考えられる。この場合、磁性管42a´の形状を断面六角形状とした場合よりも磁性管42b´を小型かつ軽量にすることができ、したがって、より一層コスト削減を図ることができる。
非磁性管42a´を磁性管42b´の内部に密着して嵌合させることで面接触させることも考えられる。
図10Gに示すように、磁性管42bではなく板状の磁性体42b´(ここでは複数)を、非磁性管42a´(ここでは六角形状)の外周面に面接触させることも考えられる。この場合には、磁性体42b´を簡素な構造とすることができる点から、有効にコストダウンを図ることができる。
2 発熱体
2a 非磁性管
2b 磁性管
3,4 管支え板
5 内側断熱材
6 外側断熱材
7 誘導加熱コイル
8 流体入口ヘッダ
9 流体出口ヘッダ
11 流体加熱装置
12 発熱体
12a 非磁性管
12b 磁性管
13,14 管支え板
15 内側断熱材
16 外側断熱材
17 誘導加熱コイル
18 流体入口ヘッダ
19 流体出口ヘッダ
21 流体加熱装置
22 発熱体
22a 非磁性管
22b 磁性管
23,24 管支え板
25 内側断熱材
26 外側断熱材
27 誘導加熱コイル
28 流体入口ヘッダ
29 流体出口ヘッダ
31 流体加熱装置
32 発熱体
32a 非磁性管
32b 磁性体
33,34 管支え板
35 内側断熱材
36 外側断熱材
37 誘導加熱コイル
38 流体入口ヘッダ
39 流体出口ヘッダ
41 流体加熱装置
42 発熱体
42a 非磁性管
42b 磁性管
43,44 管支え板
45 内側断熱材
46 外側断熱材
47 誘導加熱コイル
48 流体入口ヘッダ
49 流体出口ヘッダ
Claims (10)
- 被加熱流体が流れる非磁性管と、
該非磁性管の外周面の少なくとも一部に接触する磁性体と、
前記非磁性管及び前記磁性体を発熱体として誘導加熱する誘導加熱手段とを備え、
前記磁性体により発熱した熱が前記非磁性管を介して前記被加熱流体に熱伝導されることを特徴とする流体加熱装置。 - 前記非磁性管は、前記磁性体の内部に配置されていることを特徴とする請求項1記載の流体加熱装置。
- 磁性体と、
該磁性体の内部に配置され被加熱流体が流れる非磁性管と、
前記非磁性管及び前記磁性体を発熱体として誘導加熱する誘導加熱手段とを備え、
前記磁性体により発熱した熱が前記非磁性管を介して前記被加熱流体に熱伝達されることを特徴とする流体加熱装置。 - 前記非磁性管は、前記磁性体の内部に嵌合していることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の流体加熱装置。
- 前記発熱体を複数備え、
該複数の発熱体は、互いに平行に、且つ、前記被加熱流体の流れ方向と直交する断面において分布して配置されていることを特徴とする請求項4記載の流体加熱装置。 - 前記発熱体は、単一の前記磁性体の内周面に接触する複数の前記非磁性管を有することを特徴とする請求項2又は請求項3記載の流体加熱装置。
- 前記発熱体は、単一の前記磁性体の外周面に接触する複数の前記非磁性管を有することを特徴とする請求項1記載の流体加熱装置。
- 前記非磁性管と前記磁性体とは、互いに面接触することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項記載の流体加熱装置。
- 前記非磁性管と前記磁性体とは、互いに平面で面接触することを特徴とする請求項8記載の流体加熱装置。
- 前記非磁性管は、前記被加熱流体の流れ方向と直交する断面において多角形状であることを特徴とする請求項9記載の流体加熱装置。
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