JP2019196878A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を小型化しつつ目的温度の流体を効率よく生成できる流体加熱装置を提供する。【解決手段】流体入口１０から流体出口１１に至るまで流体の流路が形成される流路ユニット２と、流路内に配設される抵抗発熱体とを具備してなる流体加熱装置１において、流路ユニット２は、流体入口１０から流路内に流入された被加熱流体を収容した状態で抵抗発熱体としての柱状のセラミックヒータ３にて設定温度Ｔ１まで加熱する第一加熱部２ａと、第一加熱部２ａにて加熱された流体を抵抗発熱体として第一加熱部２ｂとは別の柱状のセラミックヒータ４にて所定温度Ｔ１より高い温度Ｔ２まで加熱して流体出口１１より流路外に排出する第二加熱部２ｂと、が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、流体加熱装置の技術に関し、より詳細には、流体入口から流体出口に至るまで被加熱流体の流路が形成される流路ユニットと、前記流路内に収容される抵抗発熱体とを具備してなる流体加熱装置。

従来、流体を加熱する流体加熱装置として、被加熱流体である低温側の流体を蒸気や熱媒体などの高温側の流体と熱交換する方式の流体加熱装置が公知である。しかしながら、例えば、燃焼ガスの燃焼エネルギを利用したボイラ等の流体加熱装置では、燃料の供給システム等の補機や排気ガスの適正な処理設備が必要になるなど設備が大型化してしまうという問題があった。他方、装置の小型化に適した経済的な方式として、被加熱流体を所望の温度まで比較的素早く加熱することが可能な抵抗発熱体を用いた加熱方式が採用されている。

上述した従来の加熱方式の流体加熱装置としては、例えば、特許文献１に開示されているように、流路内に抵抗発熱体としてのシーズヒータ等の電気ヒータを配設し、抵抗発熱体の熱を被加熱流体に直接供給し、流体入口から流体出口に至るまでに被加熱流体を目的温度まで徐々に昇温させるようにした構成が提案されている。通常、この種の流体加熱装置は、水を加熱して温水を生成する目的や、別途蒸気発生装置で発生された飽和蒸気を再加熱して過熱蒸気を生成する目的に利用されている。

しかしながら、上述した従来の流体加熱装置のように単一の抵抗発熱体にて加熱する構成では、例えば、被加熱流体としての水から高温の過熱蒸気を生成する際には、液体加熱、蒸発潜熱、及び気体加熱に必要なエネルギがそれぞれ異なるため、電気ボイラとして構成した場合に目的とする過熱蒸気の温度（流体の出口温度）の制御が困難であるという問題があった。また、上述した従来の流体加熱装置では、被加熱流体との接触表面積を増大させるためにコイル状に形成された抵抗発熱体が用いられていたため、例えば、常温（〜２０℃）の水を比較的高い温度（９０℃〜）にまで短時間で昇温させて高温水を生成するには、抵抗発熱体の径を大きくするか又は流路ユニット（管体）内に複雑な流路を形成等する必要があり、装置の小型化が困難であるという問題があった。

特開２００４−６９２５６号公報

そこで、本発明では、流体加熱装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、装置を小型化しつつ目的温度の流体を効率よく生成できる流体加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、流体入口から流体出口に至るまで流体の流路が形成される流路ユニットと、前記流路内に配設される抵抗発熱体とを具備してなる流体加熱装置において、前記流路ユニットは、流体入口から前記流路内に流入された被加熱流体を収容した状態で抵抗発熱体としての柱状のセラミックヒータにて設定温度まで加熱する第一加熱部と、前記第一加熱部にて加熱された流体を抵抗発熱体として前記第一加熱部とは別の柱状のセラミックヒータにて前記所定温度より高い温度まで加熱して流体出口より前記流路外に排出する第二加熱部と、が設けられるものである。

請求項２においては、前記流路ユニットは、前記第一加熱部と前記第二加熱部との間に配設され、前記第一加熱部にて加熱された流体を分岐して流体取出口より取り出す流体取出部を有してなるものである。

請求項３においては、前記セラミックヒータは、セラミックヒータ本体の表面が金属体層にて被覆された被覆セラミックヒータが用いられるものである。

請求項４においては、前記セラミックヒータは、内壁より突出して前記流路内に露出されるものである。

本発明の効果として、装置を小型化しつつ目的温度の流体を効率よく生成できる。

本発明の一実施例に係る流体加熱装置の全体的な構成を示した正面図である。 第一加熱部の一部断面図である。 第二加熱部の一部断面図である。 図２のセラミックヒータの固定箇所の拡大断面図である。 図３のセラミックヒータの固定箇所の拡大断面図である。 セラミックヒータの正面図である。 セラミックヒータの縦断面図である。 セラミックヒータの水平断面図である。 別実施例の流体加熱装置の正面図である。 別実施例の流体加熱装置の第一加熱部の水平断面図である。

次に、発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の実施例においては図１の紙面上下方向を流体加熱装置の上下方向とする。

まず、本実施例の流体加熱装置の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例の流体加熱装置１は、流体入口１０から流体出口１１に至るまで流体の流路が形成される流路ユニット２と、流路内に配設される抵抗発熱体としての柱状のセラミックヒータ３・４等とを具備してなり、本実施例では流体入口１０から流入された被加熱流体としての水をセラミックヒータ３・４にて加熱して流体出口１１より過熱蒸気として排出することができる電気ボイラとして構成されている。

図１乃至図５に示すように、流路ユニット２は、流路体２０・２１と、それらの両端側に接続される流体流入管２２、流体排出管２３及び流体取出管２４等とで構成されており、本実施例では、流体入口１０から流路体２０内に流入された被加熱流体を収容した状態でセラミックヒータ３にて設定温度まで加熱する第一加熱部２ａと、第一加熱部２ａにて加熱された流体をセラミックヒータ４にて所定温度より高い温度まで加熱して流体出口１１より流路外に排出する第二加熱部２ｂとが設けられている。

流路体２０・２１は、断面円形状の内部中空の管体として構成され、内部空間に流体が流通する流路が形成されている。流路体２０は、下端側方に流体流入管２２が内部連通状に接続され、上端に流体取出管２４を介して流路体２１が内部連通状に接続されており、流路体２１は、上端側方に流体排出管２３が内部連通状に接続されている。本実施例の流体加熱装置１は、流路体２０及び流路体２１がそれぞれ上下方向に沿って同一直線上に位置するように直列に配設されている。

流路体２０は、下端にセラミックヒータ取付用の固定部材２５が嵌合されており、固定部材２５に固定されたセラミックヒータ３が上方に向けて突出されて流路体２０内に露出されている。固定部材２５は、ケーシング２５ａ内にセラミックヒータ３のフランジ部３１ａを挟むようにして座金２５ｂ及びパッキン２５ｃが収容されており、流路体２０の端部にケーシング２５ａが嵌合されることで、座金２５ｂ及びパッキン２５ｃを介してセラミックヒータ３が流路体２０の端部に上下方向に沿って固定される（図４参照）。

流路体２１は、上端にセラミックヒータ取付用の固定部材２６が嵌合されており、固定部材２６に固定されたセラミックヒータ４が下方に向けて突出されて流路体２１内に露出されている。固定部材２６は、ケーシング２６ａ内にセラミックヒータ４のフランジ部４１ａを挟むようにして座金２６ｂ及びパッキン２６ｃが収容されており、流路体２１の端部にケーシング２６ａが嵌合されることで、座金２６ｂ及びパッキン２６ｃを介してセラミックヒータ４が流路体２１の端部に上下方向に沿って固定される（図５参照）。

流体流入管２２は、側方に向けて流体入口１０が開口されており、図示せぬ流体供給装置より流量が調整されながら供給された被加熱流体が流体入口１０を介して流体流入管２２に流入される。また、流体排出管２３は、側方に向けて流体出口１１が開口されており、流体出口１１を介して流路体２１内にて加熱された流体が図示せぬ接続管へと排出される。

流体取出管２４は、側方に向けて流体取出口１２が開口されており、流体取出口１２を介して流路体２０内にて加熱された流体が図示せぬ接続管へと取り出すことができるように構成されている。具体的には、流体取出管２４は、内部に図示せぬ公知の流路切替弁（三方弁）が設けられており、流体取出口１２を閉止して流路体２０と流路体２１とを連通させて、流路体２０内で加熱された流体を流路体２１へと送給可能な状態と、流路体２０と流路体２１とを切断して流体取出口１２を開口し、流路体２０内で加熱された流体を流体取出口１２へと送給可能な状態とに切り替えることができるように構成されている。

なお、流体流入管２２、流体排出管２３及び流体取出管２４は、逆止弁や流量調整弁等が設けられたものが好ましく用いられる。

図６乃至図８に示すように、セラミックヒータ３は、セラミックヒータ本体３０の表面が金属体層３２にて被覆された被覆セラミックヒータとして構成され、具体的には、セラミックヒータ本体３０が嵌挿された金属又はセラミックス製のケース部材３１と、セラミックヒータ本体３０とケース部材３１との間に金属粉末を焼結及び／又は溶融させて形成される金属体層３２と、を有してなり、金属体層３２にてセラミックヒータ本体３０の外面及び下面が被覆されるとともに、セラミックヒータ本体３０及びケース部材３１が固定されてなるものである。

セラミックヒータ本体３０は、断面円形の円柱状に形成された公知のセラミックス製のヒータとして構成されている。セラミックヒータ本体３０は、図示せぬタングステン等の高融点金属からなる電熱線（発熱体）が埋設されており、電熱線の両端部にリード３３・３３がそれぞれロウ付けにより接続されている。リード３３・３３は、図示せぬ電源装置と接続されており、電源装置と通電されることで上述した熱電線が発熱する。

本実施例のセラミックヒータ３は、セラミックヒータ本体３０の先端部（頂部）に温度センサ３４が埋設されたものが用いられる。温度センサ３４は、セラミックヒータ３の先端部近傍の温度を検出する温度検出手段として構成され、セラミックヒータ本体３０に埋設される図示せぬリード線に接続されている。

セラミックヒータ本体３０の材質としては、公知の材料を用いることができ、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等が挙げられる。本実施例のセラミックヒータ３では、９００℃〜１２００℃での高温使用が可能な高温用セラミックヒータが好ましく用いられる。

ケース部材３１は、一端が閉塞された内部中空の有底円筒状に形成された金属又はセラミックス製の部材として構成され、外周面にフランジ部３１ａが形成されている。ケース部材３１の材質としては、セラミックヒータ本体３０の熱容量や後述する金属体層３２を形成する金属粉末の融点等によって適宜選択することができ、例えば、ステンレス等の鋼系、純銅・青銅・真鍮・洋銀等の銅系、又はこれらの合金等、熱伝導率の高い金属材料やセラミックスを用いることができる。本実施例のセラミックヒータ３では、耐熱性及び耐蝕性の点でステンレス鋼が好ましく用いられ、耐薬品性の点でセラミックスが好ましく用いられる。

ケース部材３１は、内径がセラミックヒータ本体３０の外径よりも大きくなるように形成されており、セラミックヒータ本体３０がケース部材３１に嵌挿されて同一軸心上に位置決めされて配設されている。そして、セラミックヒータ本体３０の外面及び下面とケース部材３１の内面及び内底面との間に形成された隙間に、後述する金属体層３２が形成されている。なお、セラミックヒータ本体３０及びケース部材３１の隙間のクリアランスは、所定の離間を保持してセラミックヒータ本体３０をケース部材３１に嵌挿でき、かつその隙間に金属体層３２を有効に形成できる大きさであればよい。

金属体層３２は、セラミックヒータ本体３０とケース部材３１との間に形成され、所定の金属粉末が部分的又は完全に焼結及び／又は溶融された金属の塊状物として形成される。金属粉末の材質としては、セラミックヒータ３のヒータ通電時に溶融しないものであり、かつケース部材３１の材質より低融点の材質が用いられ、具体的には、純銅・青銅・真鍮・洋銀等の銅系、アルミニウム系、鉄系、又はこれらの合金等を用いることができる。本実施例のセラミックヒータ３では、熱伝導率が高く、また寸法変化も比較的小さく安価であることから、銅及びアルミニウムから選ばれる少なくとも一種を主成分として含むことが好ましい。

金属体層３２の形成方法については特に限定するものではないが、例えば、ケース部材３１の中央にセラミックヒータ本体３０を嵌挿させた状態で、ケース部材３１の隙間に金属粉末を流し込んで充填し、充填された金属粉末をセラミックヒータ本体３０の発熱により焼結及び／又は溶融させることで形成される。

金属体層３２の厚さは、熱伝達効率の観点から装置寸法に合せて適宜好ましく設定される。すなわち、セラミックヒータ３の熱伝達効率を高めるためには薄いほど好ましいが、薄すぎるとセラミックヒータ本体３０とケース部材３１との隙間に金属粉末を均一に充填させることが困難となる。金属粉末の充填が不十分であると、金属体層３２の強度や密度が不均一となって、セラミックヒータ３のヒータ通電時に不均一箇所で熱伝達効率が低下して、セラミックヒータ３の性能が低下するとともに、局所的な熱応力や熱衝撃の発生によりセラミックヒータ本体３０に割れが発生する要因となるからである。他方、金属体層３２が厚くなるほどセラミックヒータ３の熱伝達効率が低下してしまう。

セラミックヒータ４は、上述したセラミックヒータ３と同様にセラミックヒータ本体４０が嵌挿された金属又はセラミックス製のケース部材４１と、セラミックヒータ本体４０とケース部材４１との間に金属粉末を焼結及び／又は溶融させて形成される金属体層４２と、を有してなり、各部材がセラミックヒータ３と同様に形成されるため、詳細な説明は省略する。

ここで、第一加熱部２ａ及び第二加熱部２ｂの構成について、以下に詳述する。
図１及び図２に示したように、第一加熱部２ａでは、流路体２０の固定部材２５に固定されたセラミックヒータ３が流路体２０内に突出され、セラミックヒータ３の表面（ケース部材３１の表面）が露出された状態で配設されており、流路体２０内に流入された被加熱流体としての水を収容した状態でセラミックヒータ３にて加熱して飽和蒸気が生成されるように構成されている。

第一加熱部２ａでは、セラミックヒータ３が流体流入管２２（流体入口１０）の側方に配置されており、流路体２０の内壁に対して所定の離間を有するようにして配設されることで、流路体２０内に被加熱流体の収容空間Ｓ１が形成されている。このようにセラミックヒータ３が配置されることで、流体入口１０より流体流入管２２に流入された被加熱流体としての水がセラミックヒータ３の表面（ケース部材３１の表面）に沿って流路体２０の流路下流側（図２において上方）へと送給されて収容空間Ｓ１に収容される。

また、第一加熱部２ａでは、セラミックヒータ３の先端が流路体２０の上端よりも下方に位置され、上述した流体取出管２４に対して所定の離間を有するようにして配設されることで、流路体２０上方の内部空間に予備空間Ｓ２が形成されている。第一加熱部２ａでは、蒸発に伴う減少分を補うべく流路体２０内に被加熱流体としての水が流入され、セラミックヒータ３の先端部の表面（ケース部材３１の表面）が露呈しないように収容空間Ｓ１から予備空間Ｓ２に至るまで被加熱流体としての水が収容されており、セラミックヒータ３が被加熱流体としての水に常時浸漬されるようにして熱効率が高められている（図２参照）。

このとき、第一加熱部２ａでは、温度センサ３４にてセラミックヒータ３（セラミックヒータ本体３０）の先端部（の近傍）の温度が検出されており、温度センサ３４が第一加熱部２ａに収容された被加熱流体の量（水量）が減少したことを検知する水位検出手段として作用する。第一加熱部２ａの水量が減少して流路体２０内にセラミックヒータ３の先端部の表面が露出すると、かかる先端部のみが空焚きにより温度上昇するため、温度センサ３４にて検出される温度が所定温度以上になると被加熱流体の供給量不足であると検知して、例えば、これと連動して流路体２０内に被加熱流体としての水を流入させるか、流体加熱装置１を緊急停止させる等の制御が行われる。

第一加熱部２ａでは、上述したように収容空間Ｓ１に被加熱流体が収容された状態で、セラミックヒータ３からの入熱にて被加熱流体が設定温度Ｔ１まで加熱される。本実施例における設定温度Ｔ１とは、被加熱流体としての水を沸騰させて飽和蒸気を生成させる温度のことをいう。なお、第一加熱部２ａでの温度制御は、図示せぬ温度センサにてセラミックヒータ３の（表面）温度を検出しながらこれを制御することで行われる。

第一加熱部２ａにて生成された飽和蒸気は、上述した流体取出管２４内の図示せぬ流路切替弁（三方弁）が切り替えられ、流路体２０と流路体２１とが切断されつつ流体取出口１２が開口されることで、流体取出口１２より流路外に排出して取り出すことができる。

図１及び図３に示したように、第二加熱部２ｂでは、流路体２１の固定部材２６に固定されたセラミックヒータ４が流路体２１内に突出され、セラミックヒータ４の表面（ケース部材４１の表面）が露出された状態で配設されており、流路体２１内に流入された飽和蒸気をセラミックヒータ４にて加熱して過熱蒸気が生成されるように構成されている。

第二加熱部２ｂでは、セラミックヒータ４が流体流出管２３（流体出口１１）の側方に配置されており、流路体２１の内壁に対して所定の離間を有するようにして配設されることで、流路体２１内に加熱空間Ｓ３が形成されている。このようにセラミックヒータ４が配置されることで、第一加熱部２ａにて生成された飽和蒸気がセラミックヒータ４の表面（ケース部材４１の表面）に沿って流路体２１の流路下流側（図３において上方）へと送給され、やがて流体排出管２３の流体出口１１より流路外に排出される。

このとき、第二加熱部２ｂでは、温度センサ４４にてセラミックヒータ４（セラミックヒータ本体４０）の先端部（の近傍）の温度が検出されており、温度センサ４４が流路体２１内に飽和蒸気が流入されたことを検知する流入検出手段として作用する。流路体２１に飽和蒸気が流入してセラミックヒータ４の先端部の表面に接触すると、かかる先端部の温度が上昇するため、温度センサ４４にて検出される温度が所定温度以上になると第一加熱部２ａから飽和蒸気の流入が開始されたと検知して、例えば、これと連動してセラミックヒータ４を発熱させて飽和蒸気の加熱を開始するような制御が行われる。

第二加熱部ｂａでは、上述したように加熱空間Ｓ３を飽和蒸気が送給される際に、セラミックヒータ４からの入熱にて飽和蒸気が設定温度Ｔ１より高い温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）まで加熱される。本実施例における温度Ｔ２とは、飽和蒸気から目的温度の過熱蒸気を生成させる温度（〜４００℃）のことをいう。なお、第二加熱部２ｂでの温度制御は、図示せぬ温度センサにて流体出口１１からの過熱蒸気の温度（出口温度）を検出しながら、セラミックヒータ４の（表面）温度を制御することで行われる。

以上のように、本実施例の流体加熱装置１は、流体入口１０から流体出口１１に至るまで流体の流路が形成される流路ユニット２と、流路内に配設される抵抗発熱体とを具備してなる流体加熱装置１において、流路ユニット２は、流体入口１０から流路内に流入された被加熱流体を収容した状態で抵抗発熱体としての柱状のセラミックヒータ３にて設定温度Ｔ１まで加熱する第一加熱部２ａと、第一加熱部２ａにて加熱された流体を抵抗発熱体として第一加熱部２ｂとは別の柱状のセラミックヒータ４にて所定温度Ｔ１より高い温度Ｔ２まで加熱して流体出口１１より流路外に排出する第二加熱部２ｂと、が設けられるため、電気ボイラとして装置を小型化しつつ目的温度の流体を効率よく生成できるのである。

すなわち、本実施例の流体加熱装置１は、抵抗発熱体としてセラミックヒータ３・４を用いるものであり、発熱体を電気にて高温に加熱することができるため、温度を精密に制御することができる。例えば、被加熱流体としての水を加熱して過熱蒸気を生成する場合には、液体（水）を加熱して飽和蒸気を得るために必要なエネルギに比べて、飽和蒸気を加熱して過熱蒸気を得るために必要なエネルギの方が小さいため、本実施例の流体加熱装置１のように、第一加熱部２ａにてまず被加熱流体をセラミックヒータ３にて設定温度Ｔ１まで加熱し、第二加熱部２ｂにて更に異なるセラミックヒータ４にて設定温度Ｔ１より高い温度Ｔ２まで加熱するように構成することで、下流側の第二加熱部２ｂのセラミックヒータ４の出力調整により過熱蒸気の温度制御を良好にすることができ、目的温度の流体を効率よく生成できる。また、セラミックヒータ３・４として高温用のセラミックヒータを用いる等することによって短時間で被加熱流体を目的温度まで昇温させることができ、電気ボイラとして容易に装置を小型することができる。

特に、本実施例の流体加熱装置１は、流路ユニット２にて第一加熱部２ａと第二加熱部２ｂとの間に配設され、第一加熱部２ａにて加熱された流体を分岐して流体取出口１２より取り出す流体取出管２４を有してなるため、第一加熱部２ａにて幾分低い温度である設定温度Ｔ１まで加熱された流体（本実施例では飽和蒸気）を効率よく生成することができ、電気ボイラとして所与の用途に採用することができる。

また、本実施例の流体加熱装置１は、セラミックヒータ３・４としてセラミックヒータ本体３０・４０の表面が金属体層３２・４２にて被覆された被覆セラミックヒータが用いられるため、水垢等が表面（セラミック層）に付着するのを防止して、熱応力や熱衝撃にて表面（セラミック層）にヒビが入ったり、セラミックヒータ自体が割れたりしてしまうのを効果的に防ぐことができる。

また、本実施例の流体加熱装置１は、セラミックヒータ３・４が内壁より突出して流路内に露出されるため、流路ユニット２の流路中にて露出されたセラミックヒータ３・４の表面に沿って被加熱流体が下流側に送給されることで、熱効率よく入熱にて被加熱流体を加熱することができる。

なお、本実施例の流体加熱装置としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

すなわち、上述した実施例（図１等参照）の流体加熱装置１は、流体入口１０から流入された被加熱流体としての水をセラミックヒータ３・４にて加熱して流体出口１１より過熱蒸気として排出することができる加熱装置として構成する場合について説明したが、その他の構成として、例えば、図９に示すように、流体入口１０から流入された被加熱流体としての水（常温）をセラミックヒータ３・４にて加熱して高温水（９０℃〜）として流体出口１１より排出し、流体取出口１２より低温水（〜６０℃）として取り出すことができるように構成してもよい。

図９に示す加熱装置として構成される場合は、第一加熱部２ａでは流路体２０内に流入された被加熱流体としての水を収容してセラミックヒータ３にて設定温度Ｔ１（〜６０℃）まで加熱し、低温水とした状態で収容される。そして、必要に応じてかかる低温水を第一加熱部２ａより第二加熱部２ｂに送給し、セラミックヒータ４にて設定温度Ｔ１より高い温度Ｔ２（９０℃〜）まで加熱して高温水として流体出口１１より経路外に排出する。また、第一加熱部２ａの低温水は、流体取出管２４を介して流体取出口１２より分岐して経路外に取り出される。このように本実施例の流体加熱装置１を用いることで、簡易な構成で、被加熱流体としての水から目的温度の温水も効果的に生成することができる。

また、上述した実施例（図１等参照）の流体加熱装置１は、第一加熱部２ａ及び第二加熱部２ｂにおいて、一つのセラミックヒータ３・４がそれぞれ配設される構成について説明したが、セラミックヒータ３・４の配置構成はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、各加熱部に複数（図１０では３つ）のセラミックヒータが配置されてもよく、かかる場合に複数のセラミックヒータを束状に寄せ集めたヒータ体としたものを用いてもよい。一つの流路体に複数のセラミックヒータが配設される場合には、各セラミックヒータの出力（発熱量やＯＮ／ＯＦＦの切り換え）を制御したり、別途設けるシャッター機構等により各セラミックヒータへの被加熱流体の流入を制御したりするように構成してもよい。

また、上述した実施例（図１等参照）の流体加熱装置１は、流路ユニット２において、流路体２０・２１がそれぞれ上下方向に沿って同一直線上に位置するように直列に配設され、流路体２０・２１の内部空間にセラミックヒータ３・４が上下方向に沿って配設される構成について説明したが、流路ユニット２の構成はこれに限定されない。例えば、水平方向に沿って横向きに配設された流路体２０・２１が上下方向に連結され、流路体２０・２１の内部空間に一つ又は複数のセラミックヒータ３・４が横向きに配設されるように構成されてもよい。かかる場合は、セラミックヒータ３の上面側に温度センサ３４が埋設され、セラミックヒータ４の下面側に温度センサ４４が埋設されるように構成される。また、流路体２０・２１の形状は、断面円形状の管体として形成されるだけでなく被加熱流体の収容タンクとして容器状に形成され、内部に一つ又は複数のセラミックヒータ３・４が横向きに配設されるように構成されてもよい。

また、上述した実施例（図１等参照）の流体加熱装置１は、流路ユニット２において流路体２０及び流路体２１が直列に接続されて構成される場合について説明したが、流路体の配置構成はこれに限定されず、例えば、各加熱部がそれぞれ複数の流路体より構成されてもよく、かかる場合に各流路体を並列に接続させた流路体の束としたものを用いてもよい。

また、上述した実施例（図７等参照）の流体加熱装置１では、セラミックヒータ３として、枠体として内部中空の金属又はセラミックス製のケース部材３１が用いられ、成形品として金属体層３２にて一つのセラミックヒータ本体３０及びケース部材３１が固定される構成について説明したが、セラミックヒータ３の構成についてはこれに限定されず、例えば、金属体層３２にて複数のセラミックヒータ本体３０が固定されるように構成されてもよく、また、ケース部材３１を不要としてセラミックヒータ本体３０が単に金属体層３２のみで被覆されるように構成されてもよい。なお、セラミックヒータ４についても同様である。

１ 流体加熱装置
２ 流路ユニット
２ａ 第一加熱部
２ｂ 第二加熱部
３ セラミックヒータ
４ セラミックヒータ
１０ 流体入口
１１ 流体出口
１２ 流体取出口
２０ 流路体
２１ 流路体
２２ 流体流入管
２３ 流体排出管
２４ 流体取出管（流体取出部）
２５ 固定部材
２６ 固定部材
３０ ヒータ本体
３１ ケース部材
３１ａ フランジ部
３２ 金属体層
３３ リード
３４ 温度センサ
４０ ヒータ本体
４１ ケース部材
４２ 金属体層
４３ リード
４４ 温度センサ

Claims (4)

1. 流体入口から流体出口に至るまで流体の流路が形成される流路ユニットと、前記流路内に配設される抵抗発熱体とを具備してなる流体加熱装置において、
   前記流路ユニットは、
   流体入口から前記流路内に流入された被加熱流体を収容した状態で抵抗発熱体としての柱状のセラミックヒータにて設定温度まで加熱する第一加熱部と、
   前記第一加熱部にて加熱された流体を抵抗発熱体として前記第一加熱部とは別の柱状のセラミックヒータにて前記所定温度より高い温度まで加熱して流体出口より前記流路外に排出する第二加熱部と、
   が設けられることを特徴とする流体加熱装置。
2. 前記流路ユニットは、前記第一加熱部と前記第二加熱部との間に配設され、前記第一加熱部にて加熱された流体を分岐して流体取出口より取り出す流体取出部を有してなる請求項１に記載の流体加熱装置。
3. 前記セラミックヒータは、セラミックヒータ本体の表面が金属体層にて被覆された被覆セラミックヒータが用いられる請求項１又は請求項２に記載の流体加熱装置。
4. 前記セラミックヒータは、内壁より突出して前記流路内に露出される請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の流体加熱装置。

Images