JP5310832B2 - 流体加熱装置 - Google Patents
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Description
更に、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。
上記第1〜第2の流体加熱装置では、1本の管又は互いに連通する管で、より多くの管を配置したのと同等の発熱量が得られるため、誘導加熱コイルを長く或いは高周波にする必要や管を厚くする必要がない。また、被加熱流体の温度バラつきが抑えられると共に温度制御が容易となる。
<第1実施形態>
図1Aは第1実施形態に係る流体加熱装置を示す断面図であり、図1Bは上記流体加熱装置の管の配置を示す断面図である。
同図に示す非磁性管2a´の外周面には、図1A及び図1Bに示す磁性管2bに代えて磁性体テープ2d(2d−1,2d−2,2d−3)が配置されている。これら磁性体テープ2dは、図1Aに示す磁性管2bと同様に、湾曲部2cを除く位置であって誘導加熱コイル7内およびその近傍に、目的の発熱量に合わせた厚さで非磁性管2a´に巻かれている。
本実施形態では、非磁性管12a及び磁性管12bの配置のみ上記第1実施形態と相違するため、共通する点については、詳細な説明を省略する。
図2Aにおいて、流体加熱装置11は、管としての非磁性管12a、磁性体としての磁性管12b、管支え13,14、内側断熱材15、外側断熱材16、誘導加熱コイル17、流体入口ヘッダ18、流体出口ヘッダ19等を備えている。
同図に示す非磁性管12a´は、図2Aに示す非磁性管12aのように磁性管12bの外周面に接触しているのではなく、磁性管12b´の内周面に接触している。その他の点については図2A及び図2Bに示す第2実施形態の構成と同様であるため、説明を省略する。
図3Aは第3実施形態に係る流体加熱装置の要部を示す断面図である。また、図3Bは図3AのIII−III断面図であり、図3Cは図3AをC方向から見た矢視図である。
本実施形態では、非磁性管32a及び磁性管32bの配置のみ上記第1実施形態と相違するため、共通する点については、詳細な説明を省略する。
同図において、流体加熱装置31は、管としての円筒形状の非磁性管32a、磁性体としての磁性管32b、管支え33,34、内側断熱材35、外側断熱材36、誘導加熱コイル37、流体入口ヘッダ38、流体出口ヘッダ39等を備えている。
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5Aにおいて、流体加熱装置41は、管としての非磁性管42a、磁性体としての磁性管42b、管支え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。
非磁性管42aには例えばSUS304を用いることができ、磁性管42bには例えばSUS430を用いることができるが、非磁性管42a及び磁性管42bはこれらの材料に限定されるものではなく、例えば磁性管42bに鉄材を用いることなども可能である。
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管を厚くする必要がない。したがって、本実施形態によれば、簡素な構成で流体温度の均一化を図ることができる。
図5Cに示すように、磁性管42b´を、非磁性管42a´の湾曲部42cを隔てた3つの部分が各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´を小型且つ軽量にすることができ、したがって、より一層簡素な構成で流体温度の均一化を図ることができる。
本実施形態においても、非磁性管52aと磁性管52bとが互いに面接触する例について説明するが、上述した第5実施形態とは異なり、上述した第1実施形態と同様に、非磁性管52aと磁性管52bとが二重管構造となっている例について説明する。
図6Aにおいて、非磁性管52aには、被加熱流体(矢印A)の流路をU字状に湾曲させる湾曲部52cが、誘導加熱コイル57の外側の2箇所(52c−1,52c−2)に形成されている。非磁性管52aは、各湾曲部52cを経由して反対方向に延び、この湾曲部52cを隔てた両側の部分が互いに平行になっている。
同図に示すように、非磁性管52a´の湾曲部を隔てた3つ(複数)の部分を単一の磁性管52b´の内部に密着して嵌合させることで、非磁性管52a´の湾曲部を隔てた3つの部分と磁性管52b´とを互いに平面で面接触させるようにすることも考えられる。
2a 非磁性管
2b 磁性管
2c 湾曲部
2d 磁性体テープ
3,4 管支え
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
12a 非磁性管
12b 磁性管
12c 湾曲部
13,14 管支え
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
22a 非磁性管
24a 管支え
24b 押さえシール板
24c 止めねじ
24d 凹部
24e 接続部
31 流体加熱装置
32a 非磁性管
32b 磁性管
32c 湾曲部
33,34 管支え
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
42a 非磁性管
42b 磁性管
42c 湾曲部
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
51 流体加熱装置
52a 非磁性管
52b 磁性管
52c 湾曲部
53,54 管支え板
55 内側断熱材
56 外側断熱材
57 誘導加熱コイル
58 流体入口ヘッダ
59 流体出口ヘッダ
Claims (4)
- 被加熱流体が流れる複数の非磁性管と、該複数の非磁性管を誘導加熱する誘導加熱コイルとを備える流体加熱装置において、
前記複数の非磁性管は、前記被加熱流体の流路が互いに連通し、
前記被加熱流体は、前記互いに連通した複数の非磁性管を流れて、前記誘導加熱コイル内を複数回通過し、
前記流体加熱装置は、前記複数の管を互いに連通させる接続部と、
前記誘導加熱コイルによって発熱した熱を、前記非磁性管を介して前記被加熱流体に熱伝導させる磁性体と、を更に備え、
前記複数の非磁性管は、これらの間に位置する単一の前記磁性体の外周面に、又はこれらの外側に位置する単一の前記磁性体の内周面に接触することを特徴とする流体加熱装置。 - 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2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3記載の流体加熱装置。
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