JP2011099615A - Instant heating device - Google Patents

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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To instantaneously heat water, and to prevent a backflow caused by expansion during heating. <P>SOLUTION: The instant heating device 1 is provided with a hollow tube 4 opened at both ends, and a heat transfer coil 46 provided at an outer circumference of the hollow tube 4, and water injected from a first end 41 of the hollow tube 4 is heated by the heat transfer coil 46 and discharged as water vapor 52 from a second end 42 being the other end side. The water 51 injected from the first end 41 is raised by using a capillary phenomenon in a narrow part 43. A tapered part 45 is provided above the narrow part 43, and evaporation is carried out from a raised portion of the water 51 via the heat transfer coil 46 provided higher than the tapered part 45. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、水を瞬間的に蒸発させることのできる瞬間加熱装置に関するものである。   The present invention relates to an instantaneous heating apparatus capable of instantaneously evaporating water.

近年、水を瞬間的に蒸発させて使用する装置が様々な分野で使用されている。例えば、家庭用調理器具に関する分野では、加熱させた水蒸気を食品に噴射して調理できるようにしたスチームオーブンが使用されており、また、殺菌・洗浄に関する分野では、高温の水蒸気を高圧噴射して対象物を殺菌・洗浄できるようにしたスチームクリーナー、さらには、工業用品の分野においては、蒸気の圧力を利用してタービンなどを駆動できるようにした駆動装置などが使用されておいる。   In recent years, apparatuses that instantaneously evaporate water are used in various fields. For example, in the field related to household cooking utensils, a steam oven is used in which heated steam is sprayed onto food to allow cooking, and in the field related to sterilization and cleaning, high-temperature steam is sprayed at high pressure. In the field of industrial supplies, a steam cleaner that can sterilize and clean an object, and a drive device that can drive a turbine or the like using steam pressure are used.

このような装置は、一般的に、導水通路に水を注入し、その水が導水通路を流通する途中で加熱コイルなどを用いて加熱させるようにしたものであり、その導水通路の出口から高圧の水蒸気を噴出させるようにしたものである。   In general, such an apparatus is one in which water is injected into a water guide passage and heated using a heating coil or the like while the water flows through the water guide passage. The water vapor is jetted out.

ところで、このように導水通路内で水を水蒸気にする場合、その水が約1500倍〜2000倍にまで膨張し、その膨張圧力によって導水通路内の水が逆に押し戻されてしまう。そこで、この膨張による逆流を防止して効率よく水を加熱できるようにした装置も提案されている。   By the way, when water is converted into water vapor in the water guide passage in this way, the water expands to about 1500 times to 2000 times, and the water in the water guide passage is pushed back by the expansion pressure. In view of this, an apparatus has been proposed in which the backflow due to the expansion is prevented so that water can be efficiently heated.

例えば、下記の特許文献1には、水の逆流を防止する瞬間加熱装置として、図7に示すように、内径を約7〜8mm程度に設定した中空管61と、その中空管61の内側に挿入される螺旋状のフィンを備えた挿入体と、その中空管の外周部に巻き付けられる加熱コイルとを備えてなる装置であって、その螺旋状のフィンのピッチを徐々に長くしていくことによって、一方側から注入された水が伝熱コイル64で加熱される際に、水の膨張によって逆流しないようにした装置が提案されている。   For example, in Patent Document 1 below, as an instantaneous heating device that prevents backflow of water, as shown in FIG. 7, a hollow tube 61 having an inner diameter set to about 7 to 8 mm, and the hollow tube 61 An apparatus comprising an insert having a spiral fin inserted inside and a heating coil wound around the outer periphery of the hollow tube, wherein the pitch of the spiral fin is gradually increased. Thus, an apparatus has been proposed in which when water injected from one side is heated by the heat transfer coil 64, it does not flow backward due to the expansion of the water.

特開2004−457695号号公報JP 2004-457695 A

しかしながら、上述の特許文献1に記載されるような装置では次のような問題を有する。すなわち、このような中空管61は、内径が7〜8mm程度であるため、中空管61の内壁に接する部分では瞬時的に加熱されるものの、それよりも内側の中心部分では壁面との距離が遠いために加熱が遅れる。このため、全体が沸点に達するまで100℃以上の水蒸気にならず、効率よく水を高温の水蒸気にすることができない。また、この中心部分での加熱を迅速に行えるようにするために、中空管61の内径を小さくしようとすると、フィン62を有する挿入体63を挿入することができなくなり、膨張による逆流を防止することができなくなる。さらには、螺旋状のフィン62を挿入した状態では、水蒸気を噴出させる際に、管の軸方向に沿った水蒸気の噴出速度が小さくなり、スチームオーブンやスチームクリーナーなどように、噴出速度が要求される分野では使用することができなくなるといった問題もある。   However, the apparatus described in Patent Document 1 has the following problems. That is, since the hollow tube 61 has an inner diameter of about 7 to 8 mm, it is instantaneously heated at the portion in contact with the inner wall of the hollow tube 61, but at the inner central portion, Heating is delayed because the distance is long. For this reason, it does not become 100 degreeC or more water vapor | steam until the whole reaches a boiling point, and water cannot be efficiently made into hot steam. In addition, in order to make it possible to quickly heat the central portion, if the inner diameter of the hollow tube 61 is made small, the insert 63 having the fins 62 cannot be inserted, and backflow due to expansion is prevented. Can not do. Furthermore, in the state where the spiral fins 62 are inserted, when the water vapor is ejected, the water vapor ejection speed along the axial direction of the pipe is reduced, and the ejection speed is required like a steam oven or a steam cleaner. There is also a problem that it cannot be used in certain fields.

そこで、本発明は上記課題を解決するために、瞬間的に水を加熱することができ、また、加熱時における膨張による逆流を防止できるようにした瞬間加熱装置を提供することを目的とする。   Accordingly, in order to solve the above-described problems, the present invention has an object to provide an instantaneous heating apparatus that can instantaneously heat water and prevent backflow due to expansion during heating.

すなわち、本発明の瞬間加熱装置は、上記課題を解決するために、両端を開口させた中空管と、当該中空管の外周に設けられた伝熱手段とを設け、中空管の第一の端部から注入された液体を伝熱手段で加熱して他端側である第二の端部から水蒸気として排出する瞬間加熱装置において、前記第一の端部から注入した液体を毛細管現象によって上昇させる狭小部と、当該狭小部の上端から第二の端部側へ向けて漸次内径を大きくしたテーパー部とを備え、前記伝熱手段を、当該テーパー部から上方に設けるようにしたものである。   That is, in order to solve the above problems, the instantaneous heating device of the present invention includes a hollow tube having both ends opened, and heat transfer means provided on the outer periphery of the hollow tube. In the instantaneous heating device that heats the liquid injected from one end with heat transfer means and discharges it as water vapor from the second end on the other end side, the liquid injected from the first end is capillary action And a tapered portion having an inner diameter that gradually increases from the upper end of the narrowed portion toward the second end, and the heat transfer means is provided above the tapered portion. It is.

このようにすれば、毛細管現象によって上昇した液体をテーパー部で拡げて加熱させることができるため、管の中央部分に存在する面積を小さくして周辺部分から瞬間的に液体を加熱させることができる。しかも、一端側が毛細管と非常に細く、他端側がテーパー部で広がっているため、加熱膨張された場合であっても、液体の逆流を防止することができるようになる。   In this way, the liquid that has risen due to the capillary phenomenon can be heated by being expanded at the tapered portion, so that the area existing in the central portion of the tube can be reduced and the liquid can be instantaneously heated from the peripheral portion. . In addition, since one end side is very thin with a capillary and the other end side is widened with a tapered portion, it is possible to prevent the backflow of liquid even when heated and expanded.

また、このような発明において、好ましくは、中空管として、軸方向と垂直な断面に凹凸部を有するものを用いる。   In such an invention, preferably, a hollow tube having a concavo-convex portion in a cross section perpendicular to the axial direction is used.

このように凹凸部を設ければ、中空管の内壁と液体との接触面積を大きくすることができ、より効率的に壁面から加熱させることができる。   If the uneven portion is provided in this manner, the contact area between the inner wall of the hollow tube and the liquid can be increased, and heating from the wall surface can be performed more efficiently.

さらに、このような外周に伝熱手段を設けた中空管に対し、同様に、狭小部とテーパー部を有する中空管であって、外周に伝熱手段を有しない中空管を隣接して設けるようにする。   Further, for a hollow tube provided with heat transfer means on the outer periphery, similarly, a hollow tube having a narrow portion and a tapered portion, and adjacent to the hollow tube having no heat transfer means on the outer periphery. To be provided.

このようにすれば、隣接して設けられた中空管の伝熱手段から熱を受け取ることができ、すべての中空管に伝熱手段を設けなくても水を加熱させることができるようになる。   In this way, heat can be received from the heat transfer means of the hollow tubes provided adjacent to each other so that water can be heated without providing heat transfer means for all the hollow tubes. Become.

本発明によれば、毛細管現象によって上昇した液体をテーパー部で広げて加熱させることができるので、管の中央部分に存在する面積を小さくして周辺部分から瞬間的に液体を加熱させることができるようになる。しかも、一端側が毛細管と非常に細く、他端側がテーパー部で広がっているため、加熱膨張された場合であっても、液体の逆流を防止することができるようになる。   According to the present invention, the liquid that has risen due to the capillary phenomenon can be heated by being spread at the tapered portion, so that the area existing in the central portion of the tube can be reduced and the liquid can be instantaneously heated from the peripheral portion. It becomes like this. In addition, since one end side is very thin with a capillary and the other end side is widened with a tapered portion, it is possible to prevent the backflow of liquid even when heated and expanded.

本発明の一実施の形態を示す中空管の断面を示す図The figure which shows the cross section of the hollow tube which shows one embodiment of this invention 図1における断面図Sectional view in FIG. 同実施の形態における内壁と液体の状態を示す図The figure which shows the state of the inner wall and the liquid in the embodiment 同形態における中空管を取り付けた瞬間加熱装置の概略図Schematic of instantaneous heating device with hollow tube attached in the same form 同形態における中空管の配置を示す図The figure which shows arrangement | positioning of the hollow tube in the same form 同形態における中空管の配置を示す図The figure which shows arrangement | positioning of the hollow tube in the same form 従来例における瞬間加熱装置を示す図The figure which shows the instantaneous heating apparatus in a prior art example

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。この実施の形態における瞬間加熱装置1は、全体概略図である図4に示すように、水51を貯留することのできるボックス状の貯留部2と、この貯留部2の上部に取り付けられるボックス状の加熱部3とを有してなるものであって、加熱部3の内部に複数の中空管4を設け、その中空管4の第一の端部41を貯留部2の水51に接触させて毛細管現象で水51を吸い上げるようにしたものである。そして、その毛細管現象で吸い上げられた水51をテーパー部45(図1や図3参照)で広げ、その周囲に設けられた伝熱コイル46を設け、吸い上げられた水51を加熱して第二の端部42から水蒸気52として排出できるようにしている。以下、本実施の形態における瞬間加熱装置1について詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 4 which is an overall schematic diagram, the instantaneous heating device 1 in this embodiment has a box-shaped storage unit 2 capable of storing water 51 and a box-like shape attached to the upper part of the storage unit 2. And a plurality of hollow tubes 4 are provided inside the heating unit 3, and the first end 41 of the hollow tube 4 is used as the water 51 of the storage unit 2. The water 51 is sucked up by capillarity by contact. Then, the water 51 sucked up by the capillary action is spread by the taper portion 45 (see FIG. 1 and FIG. 3), the heat transfer coil 46 provided around it is provided, and the sucked-up water 51 is heated to make the second It is made possible to discharge as water vapor 52 from the end portion 42. Hereinafter, the instantaneous heating device 1 in the present embodiment will be described in detail.

まず、この貯留部2は、図4に示されるように、外部に接続された水51道管から水51を注入して、その水51を一定量貯めることができるようにしたものであって、傾斜や転倒した場合であっても水51を外部に排出しないような密閉状態にしている。この貯留部2には、中空管4の下端である第一の端部41を水51に接触させており、水蒸気52として水51を排出した場合には、その排出した分の水を供給する。この水の供給を行う場合には、貯留部2内に水51位センサや圧力センサを設けておき、水51位が基準値を下回った場合や貯留部2内の圧力が下がった場合に、新たに水51を注入して常に第一の端部41を水51に接触させるようにする。   First, as shown in FIG. 4, the storage unit 2 is configured to inject water 51 from an externally connected water 51 pipe and to store a certain amount of the water 51. Even if it is inclined or falls, the water 51 is sealed so as not to be discharged to the outside. The first end 41, which is the lower end of the hollow tube 4, is brought into contact with the water 51, and when the water 51 is discharged as the water vapor 52, water corresponding to the discharged water is supplied to the reservoir 2. To do. In the case of supplying this water, a water 51 level sensor and a pressure sensor are provided in the storage unit 2, and when the water 51 level falls below the reference value or when the pressure in the storage unit 2 decreases, Water 51 is newly injected so that the first end 41 is always in contact with the water 51.

この貯留部2の上方に取り付けられる加熱部3は、図4に示すように、外周に伝熱コイル46を巻き付けた中空管4(以下、有コイル中空管4aと称する)や、伝熱コイル46を巻き付けていない中空管4(以下、無コイル中空管4bと称する)をそれぞれ密着させて複数設けており、中空管4の第一の端部41から水51を汲み上げて、他端側である第二の端部42から水蒸気52を噴出させるようにしている。これらの中空管4をそれぞれ密着させる場合、無コイル中空管4bの周囲に有コイル中空管4aのみを配置し、無コイル中空管4bと無コイル中空管4bを隣接させないようにしている。このような配列方法として、図5に示すように、第一列に有コイル中空管4aのみを配列し、第二列には、有コイル中空管4aと無コイル中空管4bを交互に配列する。そして、この第一列と第二列を交互に繰り返すことによって無コイル中空管4bの周囲8本を有コイル中空管4aとし、その有コイル中空管4aから熱を受け取れるようにする。なお、このとき、無コイル中空管4bに対して斜め対角方向となる伝熱コイル46との隙間が空くことになるため、図6に示すように配列してもよい。この図6の配列は、第一列に有コイル中空管4aのみを設けるとともに、第二列に有コイル中空管4aと無コイル中空管4bを交互に配列し、これを第一列の谷間にそれぞれ配置するようにしている。そして、同様に第一列と第二列を交互に繰り返すことによって、有コイル中空管4aの伝熱コイルをほぼ密着させ、その熱によって水51を水蒸気52に変化させるようにする。   As shown in FIG. 4, the heating unit 3 attached above the storage unit 2 includes a hollow tube 4 (hereinafter referred to as a coiled hollow tube 4a) in which a heat transfer coil 46 is wound around the outer periphery, A plurality of hollow tubes 4 around which coils 46 are not wound (hereinafter referred to as coilless hollow tubes 4b) are provided in close contact with each other, and water 51 is pumped from the first end 41 of the hollow tube 4, The water vapor 52 is ejected from the second end portion 42 which is the other end side. When these hollow tubes 4 are in close contact with each other, only the coiled hollow tube 4a is disposed around the coilless hollow tube 4b, and the coilless hollow tube 4b and the coilless hollow tube 4b are not adjacent to each other. ing. As such an arrangement method, as shown in FIG. 5, only the coiled hollow tubes 4a are arranged in the first row, and the coiled hollow tubes 4a and the coilless hollow tubes 4b are alternately arranged in the second row. Array. Then, by alternately repeating the first row and the second row, the eight surroundings of the coilless hollow tube 4b are made into a coiled hollow tube 4a so that heat can be received from the coiled hollow tube 4a. At this time, since a gap is formed between the coilless hollow tube 4b and the heat transfer coil 46 that is diagonally diagonal, the arrangement may be as shown in FIG. In the arrangement of FIG. 6, only the coiled hollow tubes 4a are provided in the first row, and the coiled hollow tubes 4a and the coilless hollow tubes 4b are alternately arranged in the second row. It is arranged in each valley. Similarly, by alternately repeating the first row and the second row, the heat transfer coils of the coiled hollow tube 4a are brought into close contact with each other, and the water 51 is changed to the water vapor 52 by the heat.

これらの各中空管4の構造を、図1や図3を用いて詳述すると、この中空管4における下端側である第一の端部41は、反対側の第二の端部42よりも内径を小さくしており、その第一の端部41から毛細管現象によって水51を汲み上げることができるようにしている。このような内径としては、例えば、0.1mm〜0.5mm程度に設定する。そして、この第一の端部41から水51を汲み上げる場合、その第一の端部41から連続する内径の小さな狭小部43を設けるとともに、さらに、その毛細管現象の効率を上げるために、狭小部43の内壁部分に図2(a)に示すような凹凸44を設け、これによって水51を高く上昇させるようにする。この凹凸44については、軸方向と垂直な断面に凹部や凸部を交互に形成するように設けてもよく、あるいは、図2(b)に示すように、軸方向に沿った細いフィン44aなどを設けるようにしてもよい。   The structure of each of these hollow tubes 4 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 3. The first end 41 that is the lower end side of the hollow tube 4 is the second end 42 on the opposite side. The inner diameter is made smaller than that of the first end 41 so that the water 51 can be pumped up by capillary action. For example, the inner diameter is set to about 0.1 mm to 0.5 mm. And when pumping up the water 51 from this 1st end part 41, while providing the narrow part 43 with a small internal diameter continuous from the 1st end part 41, Furthermore, in order to raise the efficiency of the capillary phenomenon, a narrow part Asperity 44 as shown in FIG. 2 (a) is provided on the inner wall portion of 43, so that the water 51 is raised higher. About this unevenness | corrugation 44, you may provide so that a recessed part and a convex part may be alternately formed in a cross section perpendicular | vertical to an axial direction, or as shown in FIG.2 (b), the thin fin 44a along an axial direction etc. May be provided.

この第一の端部41や狭小部43の内径は、中空管4を鉛直に起立させた場合に、少なくともその狭小部43の上端であるテーパー部45まで水51を上げることができるような寸法に設定されている。この水51の上昇高さについては、内壁に凹凸44が設けられていないと仮定した場合、次の関係を有している。   The inner diameter of the first end portion 41 and the narrow portion 43 is such that the water 51 can be raised to at least the tapered portion 45 that is the upper end of the narrow portion 43 when the hollow tube 4 is erected vertically. Set to dimensions. About the rising height of this water 51, when it assumes that the unevenness | corrugation 44 is not provided in the inner wall, it has the following relationship.

<数1>
h=2Tcosθ/rgρ
h:液体が上昇する高さ
T:表面張力
r:第一の端部41および狭小部43の内側半径
g:重力加速度
ρ:液体の密度
<Equation 1>
h = 2Tcosθ / rgρ
h: height at which the liquid rises T: surface tension r: inner radius of the first end portion 41 and the narrow portion 43 g: gravitational acceleration ρ: density of the liquid

すなわち、この液体の上昇高さについては、海抜0mの位置でガラス管を用いた場合、次のようになる。
ガラス管の内径(2r)=0.1mm h=約28cm
ガラス管の内径(2r)=0.2mm h=約14cm
ガラス管の内径(2r)=0.3mm h=約9cm
That is, the rising height of the liquid is as follows when the glass tube is used at a position of 0 m above sea level.
Inner diameter of glass tube (2r) = 0.1 mm h = about 28 cm
Inner diameter of glass tube (2r) = 0.2 mm h = about 14 cm
Inner diameter of glass tube (2r) = 0.3 mm h = about 9 cm

これらの値は、狭小部43に凹凸44を有していない場合の値であり、狭小部43に凹凸44を設けている場合は、rの値が小さくなるため、水はさらに高く上昇することになる。   These values are values when the narrow portion 43 does not have the unevenness 44, and when the narrow portion 43 is provided with the unevenness 44, the value of r becomes small, so that the water rises even higher. become.

この狭小部43の上端に設けられるテーパー部45は、上方に向けて内径を漸次大きくするように設定されるものであって、水51の膨張による水蒸気52の流れを第二の端部42側へ導くとともに、狭小部43から汲み上げられた水51と内壁との接触面積を大きくし、図3の右拡大図に示すように、壁面と接触する部分から瞬間的に水51を水蒸気52に変化させられるようにしている。すなわち、このテーパー部45を設けていないと(すなわち、内径がすべて同一であると)、表面張力が働く内壁と接触部分のみが加熱され、水蒸気52へと変化する水51の量が少なくなる。そこで、表面張力の働く部分の面積を大きくすることによって、より多くの水51を水蒸気52に変えられるようにしている。このテーパー部45については、狭小部43と同様に、内壁に狭小部43から連続する凹凸44を設けており、この凹凸44によっても表面張力の働く面積をより大きくする。このようにテーパー部45側にも凹凸44を設けると、表面張力で壁面側へ立ち上がる部分を多くすることができ、これによって、その部分からの蒸発を促進させることができる。   The tapered portion 45 provided at the upper end of the narrow portion 43 is set so as to gradually increase the inner diameter toward the upper side, and the flow of the water vapor 52 due to the expansion of the water 51 is set on the second end portion 42 side. In addition to increasing the contact area between the water 51 pumped up from the narrow portion 43 and the inner wall, the water 51 is instantaneously changed to water vapor 52 from the portion in contact with the wall surface as shown in the right enlarged view of FIG. I am trying to let you. That is, if this tapered portion 45 is not provided (that is, if the inner diameters are all the same), only the inner wall and the contact portion where the surface tension acts are heated, and the amount of water 51 that changes into the water vapor 52 is reduced. Therefore, a larger amount of water 51 can be changed to water vapor 52 by increasing the area of the portion where the surface tension acts. About this taper part 45, similarly to the narrow part 43, the unevenness | corrugation 44 which continues from the narrow part 43 is provided in the inner wall, and the area which surface tension acts also by this unevenness 44 is enlarged. Thus, when the unevenness 44 is provided also on the tapered portion 45 side, the portion rising to the wall surface side by the surface tension can be increased, and thereby evaporation from the portion can be promoted.

このような中空管4を形成する場合、次のような方法で形成する。ここでは、加熱時における絶縁性や耐熱性、熱膨張変化などを考慮してセラミックで中空管4を形成する場合について説明する。   When forming such a hollow tube 4, it forms with the following method. Here, a case where the hollow tube 4 is formed of ceramic in consideration of insulation, heat resistance, thermal expansion change, and the like during heating will be described.

まず、セラミック製の中空管4を形成する場合、セラミック粉を円筒状の型に入れるとともに、その中心軸に沿って図示しない針状部材を取り付ける。この針状部材は、中空管4の中心軸に狭小部43や凹凸44やテーパー部45を形成する針状に構成されるものであり、これを中心軸に挿入した状態で加圧できるようにしている。そして、この針状部材を入れた状態で型全体を加圧した後、その型から針状部材を取り出すとともに、円筒状の型からセラミック原料を取り出し、炉内で高温に加熱する。すると、この加熱によってセラミック粉が融解し、セラミック固体となって全体が収縮する。これにより、内径の小さな中空管4を形成する。次に、このように中空管4を形成した後、外周部を研磨もしくは研削することによって肉厚を薄くし、外形寸法が約0.5mm、内径が0.1mm〜0.5mmの中空管4を形成する。   First, when forming the ceramic hollow tube 4, ceramic powder is put into a cylindrical mold, and a needle-like member (not shown) is attached along the central axis. This needle-shaped member is configured in a needle shape that forms a narrow portion 43, an unevenness 44, and a tapered portion 45 on the central axis of the hollow tube 4, and can be pressurized while being inserted into the central axis. I have to. And after pressurizing the whole type | mold with this acicular member put, while taking out an acicular member from the type | mold, a ceramic raw material is taken out from a cylindrical type | mold, and it heats to high temperature in a furnace. Then, the ceramic powder is melted by this heating and becomes a ceramic solid, and the whole contracts. Thereby, the hollow tube 4 having a small inner diameter is formed. Next, after forming the hollow tube 4 in this way, the outer peripheral portion is polished or ground to reduce the thickness, and the outer dimensions are about 0.5 mm and the inner diameter is 0.1 mm to 0.5 mm. Tube 4 is formed.

このように形成された中空管4には、伝熱コイル46が巻き付けられる。この伝熱コイル46は、電流を流すことによって中空管4の外周部分から熱を供給できるようにしたものであって、図1や図3に示すように、狭小部43を除く部分であるテーパー部45より上方に設けられる。これによって、テーパー部45で広がった水51を瞬間的に蒸発させるとともに、そのテーパー部45の近傍で気化した水蒸気52を第二の端部42側へ噴出させる。なお、伝熱コイル46で中空管4を加熱すると、熱膨張によって中空管4の内径が拡大してしまうが、テーパー部45よりも上方に伝熱コイルを巻き付けているため、狭小部43の内径が広がってしまうことがなくなる。これにより、毛細管現象による水51の上昇高さを確保することができる。なお、この実施の形態では、伝熱コイル46を設けて外周部から加熱しているが、伝熱コイル46である必要はなく、他の発熱体によって中空管4を加熱するようにしてもよい。また、この伝熱コイル46を巻き付ける場合、複数の中空管4に並列もしくは直列で導線を接続するが、好適には、直列で伝熱コイル46を接続し、これによって導線接続本数を少なくして小型化を図るようにする。   A heat transfer coil 46 is wound around the hollow tube 4 thus formed. The heat transfer coil 46 can supply heat from the outer peripheral portion of the hollow tube 4 by flowing an electric current, and is a portion excluding the narrow portion 43 as shown in FIGS. 1 and 3. Provided above the tapered portion 45. As a result, the water 51 spreading at the taper portion 45 is instantaneously evaporated, and the water vapor 52 vaporized in the vicinity of the taper portion 45 is jetted to the second end portion 42 side. When the hollow tube 4 is heated by the heat transfer coil 46, the inner diameter of the hollow tube 4 is expanded due to thermal expansion. However, since the heat transfer coil is wound above the tapered portion 45, the narrow portion 43. The inner diameter of the is no longer spread. Thereby, the rising height of the water 51 by capillary action is securable. In this embodiment, the heat transfer coil 46 is provided and heated from the outer peripheral portion. However, the heat transfer coil 46 is not required, and the hollow tube 4 may be heated by another heating element. Good. Further, when the heat transfer coil 46 is wound, a conductive wire is connected to the plurality of hollow tubes 4 in parallel or in series. Preferably, the heat transfer coil 46 is connected in series, thereby reducing the number of conductive wire connections. To make it smaller.

この伝熱コイル46を巻き付けた複数の中空管4や、伝熱コイル46を巻き付けていない複数の中空管4は、ボックス状の過熱部内に設けられ、その状態でボックス内に不活性ガスを封入するようにしている。このように不活性ガスを封入することによって、伝熱コイルが高温に加熱された場合であっても、伝熱コイル46が破断してしまうことを防止し、長時間にわたって瞬間加熱装置1を使用させられるようにする。   The plurality of hollow tubes 4 around which the heat transfer coil 46 is wound and the plurality of hollow tubes 4 around which the heat transfer coil 46 is not wound are provided in a box-shaped overheating portion, and in this state, an inert gas is contained in the box. Is to be sealed. By enclosing the inert gas in this way, even when the heat transfer coil is heated to a high temperature, the heat transfer coil 46 is prevented from being broken, and the instantaneous heating device 1 is used for a long time. To be allowed to.

次に、このように構成された瞬間加熱装置1を用いて水51を水蒸気52として高温噴射させる場合の作用について説明する。   Next, the operation in the case where the water 51 is jetted as the water vapor 52 at a high temperature using the thus configured instantaneous heating device 1 will be described.

まず、加熱対象である液体として水51を用いる場合、その水51を貯留部2に供給し、中空管4の第一の端部41が水51に接触させるようにする。そして、このように第一の端部41が水51に接触させた後、一定の水51位や圧力になることによって水51の供給を停止する。   First, when water 51 is used as a liquid to be heated, the water 51 is supplied to the reservoir 2 so that the first end 41 of the hollow tube 4 is in contact with the water 51. Then, after the first end portion 41 is brought into contact with the water 51 in this way, the supply of the water 51 is stopped by reaching a constant water 51 level or pressure.

このように第一の端部41を水51に接触させると、第一の端部41から水51が中空管4の内部に浸入し、狭小部43による毛細管現象によって上昇していく。この上昇した水51は、ほぼテーパー部45の内壁近傍で停止し、そこで内壁の凹凸44に沿って表面張力で水51面を立ち上がらせる。   When the first end portion 41 is brought into contact with the water 51 in this way, the water 51 enters the hollow tube 4 from the first end portion 41 and rises due to a capillary phenomenon by the narrow portion 43. The raised water 51 stops almost in the vicinity of the inner wall of the tapered portion 45, and the surface of the water 51 is raised by surface tension along the unevenness 44 of the inner wall.

このような状態で伝熱コイル46に電流を流すと、中空管4の外周部を介してテーパー部45よりも上方部分が加熱され、テーパー部45の内壁で立ち上がった水51面から瞬間的に蒸発していく。この蒸発した水蒸気52は、テーパー部45から上方に向けて噴出され、第二の端部42から外部に噴出される。   When a current is passed through the heat transfer coil 46 in such a state, the upper part of the taper part 45 is heated via the outer peripheral part of the hollow tube 4 and instantaneously from the surface of the water 51 rising on the inner wall of the taper part 45. It will evaporate. The evaporated water vapor 52 is ejected upward from the tapered portion 45 and is ejected to the outside from the second end portion 42.

一方、伝熱コイル46を有していない中空管4については、隣接する中空管4の伝熱コイル46から熱を受け取り、同様に、テーパー部45で水51を蒸発させ、第二の端部42から外部に水蒸気52を噴出させていく。   On the other hand, for the hollow tube 4 that does not have the heat transfer coil 46, heat is received from the heat transfer coil 46 of the adjacent hollow tube 4, and similarly, the water 51 is evaporated by the tapered portion 45, and the second Water vapor 52 is ejected from the end 42 to the outside.

このように水51を吸い上げて水蒸気52として噴射させると、貯留部2内の水51が減っていくことになるが、水51位センサや圧力センサが一定の値を示すように順次水を供給し、以下同様に、毛細管現象による水51の吸い上げと加熱・蒸発を行わせるようにする。   If the water 51 is sucked up and sprayed as the water vapor 52 in this way, the water 51 in the reservoir 2 is reduced, but water is sequentially supplied so that the water 51 level sensor and the pressure sensor show a constant value. Similarly, the water 51 is sucked up and heated / evaporated by capillary action.

このように上記実施の形態によれば、第一の端部41から注入した液体を毛細管現象によって上昇させる狭小部43と、その狭小部43の上端から第二の端部42側へ向けて漸次内径を大きくしたテーパー部45とを備え、伝熱コイル46を、テーパー部45から上方に設けるようにしたので、中空管4の中央部分に存在する面積を小さくして周辺部分から瞬間的に液体を蒸発させることができる。しかも、一端側が毛細管と非常に細く、他端側がテーパー部45と広がっているため、加熱膨張された水蒸気によって、液体の逆流を防止することができるようになる。   Thus, according to the above embodiment, the narrow portion 43 that raises the liquid injected from the first end portion 41 by capillary action, and gradually from the upper end of the narrow portion 43 toward the second end portion 42 side. Since the heat transfer coil 46 is provided above the taper portion 45, the area existing in the central portion of the hollow tube 4 is reduced and instantaneously from the peripheral portion. The liquid can be evaporated. In addition, since the one end side is very thin with a capillary and the other end side is widened with the tapered portion 45, the backflow of the liquid can be prevented by the heat-expanded water vapor.

また、中空管4における狭小部43やテーパー部45に、軸方向と垂直な断面に凹凸44部を設けるようにしたので、中空管4の内壁と液体との接触面積を大きくすることができ、より効率的に壁面から蒸発させることができる。   In addition, since the narrow portion 43 and the tapered portion 45 in the hollow tube 4 are provided with uneven portions 44 in a cross section perpendicular to the axial direction, the contact area between the inner wall of the hollow tube 4 and the liquid can be increased. And can be evaporated more efficiently from the wall surface.

さらには、外周に伝熱コイル46を有する中空管4に隣接して伝熱コイル46を有していない中空管4を設けるようにしたので、他の伝熱コイル46から熱を受け取ることができ、すべての中空管4に伝熱手段を設けなくても中空管4から水蒸気52を生成することができるようになる。   Furthermore, since the hollow tube 4 not having the heat transfer coil 46 is provided adjacent to the hollow tube 4 having the heat transfer coil 46 on the outer periphery, heat is received from other heat transfer coils 46. Thus, the water vapor 52 can be generated from the hollow tubes 4 without providing heat transfer means in all the hollow tubes 4.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in a various aspect.

例えば、上記実施の形態では、蒸発の対象物として水51を使用したが、水51に限らず、どのような液体であってもよい。   For example, in the above embodiment, the water 51 is used as the evaporation target, but the liquid 51 is not limited to the water 51 and any liquid may be used.

また、上記実施の形態では、毛細管現象を利用して水51を上昇させるようにしているが、毛細管現象を利用できるような内径であれば、瞬間加熱装置1を上下逆に使用した場合であっても水51が中空管4から滴り落ちるようなことがなく、いずれの方向で使用してもよい。   In the above embodiment, the water 51 is raised using the capillary phenomenon. However, if the inner diameter is such that the capillary phenomenon can be used, the instantaneous heating device 1 is used upside down. However, the water 51 does not drip from the hollow tube 4 and may be used in any direction.

さらに、上記実施の形態では、中空管4としてセラミックパイプを用いるようにしたが、セラミックパイプである必要はなく、耐熱性、絶縁性、耐久性などの条件を満たすような素材であればどのような素材であってもよい。   Further, in the above embodiment, the ceramic pipe is used as the hollow tube 4, but it is not necessary to be a ceramic pipe, and any material that satisfies the conditions such as heat resistance, insulation, durability, etc. Such a material may be used.

加えて、上記実施の形態では、水51を加熱して水蒸気52として噴出する場合について説明したが、水蒸気52である必要はなく、高温の液体として使用する場合にも適用することができる。   In addition, although the case where the water 51 is heated and ejected as the water vapor 52 has been described in the above embodiment, the water vapor 52 does not need to be used and can be applied to the case where the water 51 is used as a high-temperature liquid.

また、上記実施の形態では、伝熱コイル46をテーパー部45よりも上方に設けるようにしているが、ここで上方とは、狭小部43内の水51を逆流させないような位置をいい、テーパー部45とオーバーラップするような位置であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the heat-transfer coil 46 is provided above the taper part 45, upper means here the position which does not flow the water 51 in the narrow part 43 back, and a taper. The position may overlap with the portion 45.

1・・・瞬間加熱装置
2・・・貯留部
3・・・加熱部
4・・・中空管
41・・・第一の端部
42・・・第二の端部
43・・・狭小部
44・・・凹凸
45・・・テーパー部
46・・・伝熱コイル
51・・・水
52・・・水蒸気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Instantaneous heating apparatus 2 ... Storage part 3 ... Heating part 4 ... Hollow tube 41 ... 1st edge part 42 ... 2nd edge part 43 ... Narrow part 44 ... Concavity and convexity 45 ... Tapered portion 46 ... Heat transfer coil 51 ... Water 52 ... Water vapor

Claims (3)

両端を開口させた中空管と、当該中空管の外周に設けられた伝熱手段とを設け、中空管の第一の端部から注入された液体を伝熱手段で加熱して他端側である第二の端部から水蒸気として排出する瞬間加熱装置において、
前記第一の端部から注入した液体を毛細管現象によって上昇させる狭小部と、
当該狭小部の上端から第二の端部側へ向けて漸次内径を大きくしたテーパー部とを備え、
前記伝熱手段を、当該テーパー部から上方に設けるようにしたことを特徴とする瞬間加熱装置。
A hollow tube having both ends opened and a heat transfer means provided on the outer periphery of the hollow tube are provided, and the liquid injected from the first end of the hollow tube is heated by the heat transfer means. In the instantaneous heating device that discharges as water vapor from the second end which is the end side,
A narrow portion that raises the liquid injected from the first end by capillary action;
A taper portion having a gradually increasing inner diameter from the upper end of the narrow portion toward the second end side,
An instantaneous heating apparatus characterized in that the heat transfer means is provided above the tapered portion.
前記中空管が、軸方向と垂直な断面に凹凸部を有してなるものである請求項1に記載の瞬間加熱装置。 The instantaneous heating device according to claim 1, wherein the hollow tube has an uneven portion in a cross section perpendicular to the axial direction. 前記外周に伝熱手段を設けた中空管に対し、前記狭小部とテーパー部を有し、外周に伝熱手段を設けていない中空管を隣接して設けた請求項1に記載の瞬間加熱装置。 The moment according to claim 1, wherein a hollow tube having the narrow portion and a tapered portion and having no heat transfer means on the outer periphery is provided adjacent to the hollow tube having the heat transfer means on the outer periphery. Heating device.
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