JP5576566B2 - 流体加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体加熱装置に関するものである。

従来の流体加熱装置として、熱発生装置の熱を利用して浄水を加熱し蒸気を発生する蒸気式ボイラーが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の蒸気式ボイラーは、熱発生装置と、当該熱発生装置に並設され内部に浄水が供給される熱交換流路とを備えている。

この熱交換流路は、周方向に連通する複数の環状管が上下方向に並列に配置されて構成されている。環状管それぞれには、流入口及び流出口が周方向に互いにずれるように複数形成されている。また、環状管の流入口は、連通管によって他の環状管の流出口と連通されている。浄水は、並列配置された複数の環状管の最下層に位置する環状管に供給され、熱交換されながら連通管を通って上側の隣接する環状管に順次移動する。最終的に、過熱水蒸気が最上層に位置する環状管から放出される。

特開２００１−４１６６８号公報

特許文献１に記載の流体加熱装置にあっては、熱発生装置により発生された熱を有効利用するためには、熱発生装置及び熱交換流路を、断熱機能を有する容器に収容する必要がある。このため、熱交換の効率性の向上と装置の小型化とを両立することが困難である。

そこで、本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、熱交換の効率性向上を図ることができるとともに、装置の小型化を図ることが可能な流体加熱装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る流体加熱装置は、流体の温度を上昇させる流体加熱装置であって、熱を発生する熱発生装置と、流体を供給する供給源に接続され、前記流体を内部に流通させて前記熱発生装置により発生された熱と前記流体とを熱交換させる熱交換流路と、を備え、前記熱交換流路は、周方向に連通されるとともに流体入口及び該流体入口から周方向に半周離間した部位に設けられた流体連絡口を有する環状管が、隣接する環状管の前記流体入口が周方向に半周ずれるように層状に複数並設され、前記環状管の前記流体連絡口と隣接する前記環状管の前記流体入口とが１つの連通管で接続されており、前記熱発生装置は、前記環状管それぞれの内部に収容されて配置されることを特徴として構成される。

本発明の流体加熱装置においては、熱交換流路の環状管内を流れる流体が、環状管内部それぞれに収容された熱発生装置と接触して加熱され温度上昇する。このように、熱発生装置を熱交換流路の内部に収容することで、流体と熱発生装置とを接触させて熱交換を効率的に行うことができる。また、熱発生装置を熱交換流路の内部に収容することで、熱発生装置の配置スペースを個別に設ける必要がなくなるとともに、熱発生装置及び熱交換流路を覆う断熱性の筐体を設ける必要がなくなるため、装置の小型化を図ることが可能となる。また、流体入口から流入した流体は、環状管内で分岐して流体連絡口に向かって約半周旋回し、合流して流体連絡口から連通管を通り隣接する環状管へ流入する。そして、隣接する環状管内に流入した流体は、環状管内で分岐して流体連絡口に向かって約半周旋回し、合流して流体連絡口から流出する。このように、環状管の流体入口が互い違いとなるように配置することで、装置の小型化を図りつつ流体の流通経路をできるだけ長く形成することができる。よって、小型化された装置で温度均一性に優れた流体を大量に生成することが可能となる。

ここで、前記熱交換流路から流出される前記流体の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定された温度を用いて前記熱発生装置により発生される熱量を制御する制御部とを備えてもよい。このように構成することで、例えばＰＩＤ制御により所望の温度の流体を得ることができる。

また、前記熱交換流路は、前記供給源から供給される前記流体として、水蒸気を供給されてもよい。このように構成することで、浄水を供給される場合に比べて少ない熱量で所望の温度の過熱蒸気を得ることができる。

また、前記熱交換流路は、複数の前記環状管が重力方向に沿って重なるように配置されており、最下部に位置する前記環状管の前記流体入口から前記流体を流入し、最上部に位置する前記環状管の前記流体連絡口から前記流体を流出してもよい。このように構成することで、重力方向の最下部に位置する環状管から最上部に位置する環状管に向けて流体が順次移動するため、流体の温度の均一化を一層向上させることができるとともに、下側に位置する環状管からの排熱が上側に位置する環状管を加熱するため、装置全体として保温効果を奏する構成とすることが可能となる。このため、熱効率の向上を図ることができる。

また、前記熱発生装置は、棒状を呈し、前記環状管の内部に周方向に間隔を空けて複数配置されており、前記流体入口及び前記流体連絡口は、前記間隔と対応する領域に形成されてもよい。このように構成することで、隣接する環状管への流体の移動が阻害されない範囲で、流体と熱発生装置とが接触しない無駄な部分を最小限とする構成を実現することができる。このため、装置の小型化を一層図ることが可能となるとともに、温度制御の応答性の向上を一層図ることができる。

また、前記熱発生装置は、１つの前記環状管における前記流体入口と前記流体連絡口とを結ぶ線を基準に対象に配置されてもよい。このように構成することで、温度の均一性を一層向上させることができる。

また、前記熱交換流路の前記環状管は、矩形を呈するように構成されてもよい。また、前記熱発生装置は、直線状を呈する電気ヒータであり、前記環状管の端部から前記環状管内部へ挿入されてもよい。このように構成することで、簡易な構成で流体加熱装置を構成することができる。

さらに、１つの環状管及び当該環状管内部に配置される前記熱発生装置が１ユニットとして構成され、複数のユニットが層状に組み合わされる。このようにユニット単位で構成することができるので、用途に応じた層数の熱交換流路を容易に形成することができる。

本発明によれば、熱交換の効率性向上を図ることができるとともに、装置の小型化を図ることが可能となる。

本実施形態に係る流体加熱装置の構成ブロック図である。 本実施形態に係る流体加熱装置の斜視図である。 本実施形態に係る流体加熱装置の正面図である。 本実施形態に係る流体加熱装置の左側面図である。 電気ヒータの配置を説明する概要図である。 流体温度制御に関する構成を説明する構成ブロック図である。 図２中の熱交換流路における流体の流れを説明する概略図である。 熱交換流路に配置される流体制御部材の斜視図である。 図８に示す流体制御部材の配置を説明する概要図である。 流体制御部材の変形例の斜視図である。 図１０に示す流体制御部材の配置を説明する概要図である。 流体制御部材の変形例の斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図中の寸法比率は必ずしも説明中のものとは一致していない。

本実施形態に係る流体加熱装置は、熱源からの熱を流体に与えて流体の温度を上昇させる流体加熱装置であって、例えば水蒸気を過熱する際に好適に採用されるものである。

最初に、本発明の実施形態に係る流体加熱装置の構成概要を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る流体加熱装置の構成ブロック図である。図１に示すように、流体加熱装置１は、流体を内部に流通させて加熱する熱交換流路２を備えている。熱交換流路２の入力側は、流体供給源３に接続されており、流体供給源３から浄水又は蒸気等の流体が供給される。熱交換流路２の内部には、熱発生装置１０が収容されており、流体と熱発生装置１０とを接触させて熱交換可能に構成されている。熱交換流路２の出力側は、例えば過熱蒸気を利用する装置等に接続される。

また、流体加熱装置１は、出力される流体の温度を調整する機能を有している。上記機能を実現するために、流体加熱装置１は、流体温度を検出可能な温度センサ（温度測定手段）１２、及び熱発生装置１０を制御可能な制御部１１を備えている。温度センサ１２は、流体加熱装置１の出力側の温度を検出する。温度センサ１２として、例えば熱電対やサーミスタ等が用いられる。また、制御部１１は、温度センサ１２及び熱発生装置１０に接続されており、温度センサ１２の測定結果を用いて、熱発生装置１０が発生する熱量を制御する機能を有している。

次に、上述した流体加熱装置１の個々の構成について詳細を説明する。図２は、本実施形態に係る流体加熱装置の斜視図、図３は、図２に示す流体加熱装置の正面図、図４は、図２に示す流体加熱装置の左側面図である。

図２〜４に示すように、流体加熱装置１の熱交換流路２は、円筒状の配管を格子状に接続して構成された環状管を複数有している。ここでは、一例として熱交換流路２が４つの環状管２０〜２３を有する場合を示している。この環状管２０〜２３は、直線状の配管を溶接により連結することで周方向に連通されている。例えば、２つの主配管を略平行に並設し、それらの主配管と略直交する一対の接続用配管とを内部連通させた状態で溶接し連結することで形成される。すなわち環状管２０〜２３は、矩形を呈し、主配管の両端部２０ａ〜２３ａが環状管２０〜２３における端部とほぼ一致する構成とされている。環状管２０〜２３は、それぞれの大きさがほぼ同一とされている。そして環状管２０，２１，２２，２３の順に下から重力方向に沿って層状に重なるように並設されている。なお、配管は、例えばステンレスで形成されている。

最下部に位置する環状管２０には、直線状の流入用配管４０の一端部が環状管外側から連結されており、その連結部分に流体入口２０ｂが形成されている。一方、流入用配管４０の他端部４０ａは、流体供給源３との連結部として機能するようにフランジが設けられている。また、環状管２０には、流体入口２０ｂの対向する位置、すなわち、流体入口２０ｂから周方向に半周離間した部位に、隣接する環状管２１と連通する連通管３０が重力方向（積層方向）に沿って連結されており、その連結部分に流体連絡口２０ｃが形成されている。

環状管２０と隣接する環状管２１には、連通管３０との連結部分に流体入口２１ｂが形成されている。また、環状管２１には、流体入口２１ｂの対向する位置、すなわち、流体入口２１ｂから周方向に半周離間した部位に、隣接する環状管２２と連通する連通管３１が重力方向に沿って連結されており、その連結部分に流体連絡口２１ｃが形成されている。

環状管２１と隣接する環状管２２には、連通管３１との連結部分に流体入口２２ｂが形成されている。また、環状管２２には、流体入口２２ｂの対向する位置、すなわち、流体入口２２ｂから周方向に半周離間した部位に、隣接する環状管２３と連通する連通管３２が重力方向に沿って連結されており、その連結部分に流体連絡口２２ｃが形成されている。

環状管２２と隣接する環状管２３には、連通管３２との連結部分に流体入口２３ｂが形成されている。また、環状管２３には、流体入口２３ｂの対向する位置、すなわち、流体入口２３ｂから周方向に半周離間した部位に、直線状の流出用配管４１の一端部が環状管外側から連結されており、その連結部分に流体連絡口２３ｃが形成されている。なお、流出用配管４１の他端部４１ａは、過熱蒸気を利用する装置との連結部として機能するようにフランジが設けられている。

このように、環状管２０〜２３それぞれは、互いに１つの連通管３０〜３２で接続されている。そして、環状管２０〜２３は、流体入口２０ｂ〜２３ｂ及び該流体入口２０ｂ〜２３ｂから周方向に半周離間した部位に設けられた流体連絡口２０ｃ〜２３ｃを有しており、隣接する環状管の流体入口が周方向に半周ずれるように層状に複数並設された構成とされている。また、最下部に位置する環状管２０の流体入口２０ｂから流体を流入し、最上部に位置する環状管２３の流体連絡口２３ｃから流体を流出可能に構成されている。

また、流入用配管４０には、熱交換流路２内部で発生するドレン（排水）を取り出すための排水用配管４４が設けられている。また、熱交換流路２へ供給される流体の温度を検出するための温度センサ１２ａが流入用配管４０に設けられている。同様に、熱交換流路２から出力される流体の温度を検出するための温度センサ１２ｂが流出用配管４１に設けられている。

次に、環状管２０〜２３の内部に配置される熱発生装置１０について説明する。熱発生装置１０は、抵抗加熱等により熱を発生する装置であって、ここでは電気ヒータが用いられる。電気ヒータ１０は、端子部１０ａと棒状のヒータ発熱部１０ｂとを備えている。電気ヒータ１０のヒータ発熱部１０ｂは、環状管２０〜２３の主配管の両端部２０ａ〜２３ａの開口から主配管の延在方向に沿ってそれぞれ挿入されて、環状管２０〜２３の内部に収容される。また、環状管２０〜２３の主配管の両端部２０ａ〜２３ａの開口は、電気ヒータ１０の端子部１０ａを環状管外部に露出した状態で気密封止されている。なお、ここでは、１つの環状管に４本の電気ヒータ１０のヒータ発熱部１０ｂが挿入されている。すなわち熱交換流路２には、計１６本の電気ヒータ１０が配置されている。

ヒータ発熱部１０ｂの詳細な配置について説明する。なお、環状管２０〜２３におけるヒータ発熱部１０ｂの配置は同様に行われるため、以下では説明理解の容易性を考慮して環状管２２を例に説明する。図５は、環状管２２における電気ヒータ１０のヒータ発熱部１０ｂの配置を説明する概要図である。図５に示すように、ヒータ発熱部１０ｂは、環状管２２の内部に周方向に間隔Ｌを空けて複数配置されている。この間隔Ｌは、例えば流体入口２２ｂの直径もしくは流体連絡口２２ｃの直径、又は連通管３１の直径又は連通管３２の直径とほぼ同一とされる。複数のヒータ発熱部１０ｂは、流体の温度の均一性を向上させるべく環状管２２内部で対称に配置される。例えば、ヒータ発熱部１０ｂは、環状管２２における流体入口２２ｂと流体連絡口２２ｃとを結ぶ線Ｘを基準に対象に配置される。そして、ヒータ発熱部１０ｂは、他のヒータ発熱部１０ｂとの間隔Ｌが流体入口２２ｂ又は流体連絡口２２ｃと重力方向で重なるように配置される。すなわち、ヒータ発熱部１０ｂは、流体入口２２ｂ及び流体連絡口２２ｃと対応する領域（間隔Ｌと重力方向で重なる位置）には配置されず、当該領域を除く領域に配置されている。このため、流体入口２２ｂ及び流体連絡口２２ｃは、間隔Ｌと対応する領域（間隔Ｌと重力方向で重なる領域）に形成されることとなる。

次に、電気ヒータ１０の制御部１１について詳細を説明する。図６は、流体温度制御に関する構成を説明する構成ブロック図である。図６に示すように、電気ヒータ１０は、ブレーカ１４及びＳＳＲ（Solid State Relay）１５を介して一次電源１３に接続されている。ＳＳＲ１５は、制御部１１に接続されており、制御部１１から出力された制御信号に基づいて電流をＯＮＯＦＦするスイッチ機能を有している。すなわち、電気ヒータ１０は、ＳＳＲ１５によって無断階で出力を制御する時間比例制御を実行可能に構成されている。また、制御部１１は、ブレーカ１４を介して一次電源１３に接続されているとともに、ＳＳＲ１５のＯＮＯＦＦを出力信号によって制御可能に構成されている。制御部１１は、目標温度となるようにＰＩＤ制御する機能を有しており、熱交換流路２から出力される流体温度を検出する温度センサ１２ｂの測定結果に基づいて、出力信号を設定する機能を有している。上記構成により、熱交換流路２から出力される流体の温度が温度センサ１２ｂで検出されて制御部１１に出力され、制御部１１により目標温度となるようにＰＩＤ制御されて出力信号がＳＳＲ１５へ出力され、電気ヒータ１５の発熱量が調整される。このように、熱交換流路２から出力される流体の温度は、目標温度となるように制御される。

次に、熱交換流路２を流通する流体の流れを説明する。図７は、熱交換流路２の流体の流れを説明する概略図である。図７では、層状に並設された環状管２０〜２３を線分で概略化して示している。また、環状管２０〜２３における主配管の両端部２０ａ〜２３ａを大きな黒丸、配管接合部を小さな黒丸で示している。また、流出用配管４１に設けられた温度センサ１２ｂについては白丸で示している。

図７に示すように、流体は、流体供給源３から流入用配管４０を介して最下部に位置する環状管２０へ供給される。流体入口２０ｂから流入した流体は、分岐してそれぞれ環状管２０の内部を流体連絡口２０ｃに向かって略半周旋回する。その際、流体は、端部２０ａから環状管２０内部にそれぞれ挿入されたヒータ発熱部１０ｂと接触して加熱される。加熱された流体は、流体連絡口２０ｃで合流し、連通管３０を通って隣接する環状管２１へ流入する。

流体入口２１ｂから流入した流体は、分岐してそれぞれ環状管２１の内部を流体連絡口２１ｃに向かって略半周旋回する。その際、流体は、端部２１ａから環状管２１内部にそれぞれ挿入されたヒータ発熱部１０ｂと接触して加熱される。加熱された流体は、流体連絡口２１ｃで合流し、連通管３１を通って隣接する環状管２２へ流入する。

流体入口２２ｂから流入した流体は、分岐してそれぞれ環状管２２の内部を流体連絡口２２ｃに向かって略半周旋回する。その際、流体は、端部２２ａから環状管２２内部にそれぞれ挿入されたヒータ発熱部１０ｂと接触して加熱される。加熱された流体は、流体連絡口２２ｃで合流し、連通管３２を通って隣接する環状管２３へ流入する。

流体入口２３ｂから流入した流体は、分岐してそれぞれ環状管２３の内部を流体連絡口２３ｃに向かって略半周旋回する。その際、流体は、端部２３ａから環状管２３内部にそれぞれ挿入されたヒータ発熱部１０ｂと接触して加熱される。加熱された流体は、流体連絡口２３ｃで合流し、流出用配管４１を通って流出されるとともに、流出時の流体温度が温度センサ１２ｂによって測定される。

このように、本実施形態に係る流体加熱装置１では、熱交換流路２の環状管２０〜２３内を流れる流体が、環状管２０〜２３内部それぞれに収容されたヒータ発熱部１０ｂと接触して加熱され温度上昇する。ヒータ発熱部１０ｂを熱交換流路２の内部に収容することで、流体とヒータ発熱部１０ｂとを直接接触させて熱交換を効率的に行うことができる。また、環状管２０〜２３内を流れる流体が、分流することで流体の温度のムラがなくなるため、流体の温度均一性を向上させることができる。さらに、流体が流体連絡口２０ｃ〜２３ｃ付近において合流するため、乱流によって流体の温度均一性が向上する。なお、流体供給源３から水蒸気が供給される場合には、浄水が供給される場合に比べて少ない熱量で所望の温度の過熱蒸気を得ることができる。また、ヒータ発熱部１０ｂを熱交換流路２の内部に収容することで、ヒータ発熱部１０ｂの配置スペースを個別に設ける必要がなくなるとともに、ヒータ発熱部１０ｂ及び熱交換流路２を覆う断熱性の筐体を設ける必要がなくなるため、装置の小型化を図ることが可能となる。また、環状管２０〜２３の流体入口２０ｂ〜２３ｂが互い違いとなるように配置することで、装置の小型化を図りつつ流体の流通経路をできるだけ長く形成することができる。よって、小型化された装置で温度均一性に優れた流体を大量に生成することが可能となる。

また、本実施形態に係る流体加熱装置１では、熱交換流路２から流出される流体の温度を測定する温度センサ１２ｂと、温度センサ１２ｂにより測定された温度を用いてヒータ発熱部１０ｂにより発生される熱量を制御する制御部１１とを備えることで、ＰＩＤ制御及び時間比例制御により所望の温度の流体を得ることができる。

また、本実施形態に係る流体加熱装置１では、重力方向の最下部に位置する環状管２０から最上部に位置する環状管２３に向けて流体が順次移動するため、流体の温度の均一化を一層向上させることができるとともに、下側に位置する環状管からの排熱が上側に位置する環状管を加熱するため、装置全体として保温効果を奏する構成とすることが可能となる。このため、熱効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態に係る流体加熱装置１では、ヒータ発熱部１０ｂが環状管２０〜２３の内部に周方向に間隔Ｌを空けて配置されることにより、ヒータ発熱部１０ｂ同士が電気的に接触することを回避することができる。さらに、間隔Ｌと流体入口２０ｂ〜２３ｂ、流体連絡口２０ｃ〜２３ｃとを積層方向からみて重なるようにヒータ発熱部１０ｂを配置することができるので、隣接する環状管への流体の移動が阻害されない範囲で、流体とヒータ発熱部１０ｂとが接触しない無駄な部分を最小限とする構成を実現することができる。このため、装置の小型化を一層図ることが可能となるとともに、温度制御の応答性の向上を一層図ることができる。

また、本実施形態に係る流体加熱装置１では、ヒータ発熱部１０ｂが１つの環状管における流体入口と流体連絡口とを結ぶ線Ｘを基準に対象に配置されるため、温度の均一性を一層向上させることができる。

また、本実施形態に係る流体加熱装置１では、熱交換流路２内部で発生するドレンを取り出すための排水用配管４４が最下部の環状管２０に設けられているので、流体が環状管内部で液化した場合であっても容易に取り出すことができる。このため、メンテナンス性に優れた装置とすることができる。

さらに、本実施形態に係る流体加熱装置１では、熱交換流路２の環状管２０〜２３が、直線状の配管を連結して形成されるとともに、ヒータ発熱部１０ｂを環状管２０〜２３の端部から挿入して環状管２０〜２３内部に配置することができるため、特に複雑な工程を必要とせず簡易な組み立てで流体加熱装置１を製造することが可能となる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る流体加熱装置の一例を示すものである。本発明に係る流体加熱装置は、実施形態に係る流体加熱装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る流体加熱装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述した実施形態に係る流体加熱装置１において、熱交換流路２内の流体の流れを制御するために、流体制御部材を熱交換流路２内部に配置してもよい。以下では、流体制御部材の詳細を説明する。図８は、熱交換流路２に配置される流体制御部材５０の斜視図である。図８に示すように、流体制御部材５０は、略板状を呈し、主面が略半月状とされている。流体制御部材５０の端部側は、環状管２０〜２３内部の形状に沿って湾曲される。流体制御部材５０は、例えば環状管２０〜２３内部の流体連絡口２０ｃ〜２３ｃと対応する位置に配置される。以下では説明理解の容易性を考慮して、環状管２０に配置する場合を例に説明する。図９は、流体制御部材５０の配置を説明する概要図である。図９に示すように、流体制御部材５０は、環状管２０の内部であって流体連絡口２０ｃの下側に、その板幅方向が環状管２０の延在方向と直交する向きとなるように立設される。このように流体制御部材５０を設けることで、環状管２０内部を旋回して合流した流体を、滑らかに連通管３０へと移動させることができる。なお、流体制御部材５０の主面の形状は、半月状に限られるものではなく、三日月状であってもよい。また、流体制御部材５０は板状部材に限られず、環状管内部へ突出する部材であってもよい。図１０〜図１２を用いて、流体制御部材の他の例を説明する。図１０は、熱交換流路２に配置される流体制御部材５１の斜視図である。図１０に示すように、流体制御部材５１は、略錐状を呈し、例えば環状管２０〜２３内部の流体連絡口２０ｃ〜２３ｃと対応する位置に配置される。以下では説明理解の容易性を考慮して、環状管２０に配置する場合を例に説明する。図１１は、流体制御部材５１の配置を説明する概要図である。図１１に示すように、流体制御部材５１は、環状管２０の内部であって流体連絡口２０ｃの下側に、その先端部が流体連絡口２０ｃへ向くように設けられる。このように流体制御部材５１を設けることで、環状管２０内部を旋回して合流した流体を、滑らかに連通管３０へと移動させることができる。図１２は流体制御部材の変形例の斜視図である。図１２に示すように、流体制御部材５２は、略円錐状を呈している。流体制御部材５２の配置位置及びもたらした効果は上述の流体制御部材５１と同様であり、重複説明を省略する。なお、上述の通り、滑らかな流体移動よりも流体温度の均一化を優先させる場合には、乱流の発生を優先させるべく流体制御部材は設けなくてもよい。

また、上述した実施形態では、環状管２０〜２３の両端部２０ａ〜２３ａの全てにヒータ発熱部１０ｂを挿入する例を説明したが、全ての両端部２０ａ〜２３ａにヒータ発熱部１０ｂを挿入しなくてもよい。

また、上述した実施形態では、熱交換流路２の出力側の温度を測定する温度センサ１２ｂの結果を用いて電気ヒータ１０の発熱量を制御する例を説明したが、さらに熱交換流路２の入口側の温度を測定する温度センサ１２ａの結果を用いて電気ヒータ１０の発熱量を制御する場合であってもよい。

また、上述した実施形態では、環状管２０〜２３が直線状の配管からなり、矩形を呈する例を説明したが、例えば湾曲した配管からなり、円形を呈する場合であってもよい。また、上述した実施形態では、環状管２０〜２３が略同一の大きさで構成される例を説明したが、異なる大きさの環状管で構成されていてもよい。

さらに、上述した実施形態において、１つの環状管を１ユニットとして構成し、当該ユニットを層状に組み合わせて熱交換流路２を構成してもよい。このとき、１つの環状管及び当該環状管に挿入される電気ヒータ１０を１ユニットとして構成してもよい。このように構成することで、用途に応じた層数を有する流体加熱装置１を容易に形成することができる。

１…流体加熱装置、２…熱交換流路、３…流体供給源、１０…電気ヒータ（熱発生装置）、１０ａ…端子部、１０ｂ…ヒータ発熱部、１１…制御部、１２，１２ａ，１２ｂ…温度センサ、２０〜２３…環状管、２０ｂ〜２３ｂ…流体入口、２０ｃ〜２３ｃ…流体連絡口、３０〜３２…連通管、Ｌ…間隔。

Claims (10)

1. 流体の温度を上昇させる流体加熱装置であって、
   熱を発生する熱発生装置と、
   前記流体を供給する供給源に接続され、前記流体を内部に流通させて前記熱発生装置により発生された熱と前記流体とを熱交換させる熱交換流路と、
   を備え、
   前記熱交換流路は、周方向に連通されるとともに流体入口及び該流体入口から周方向に半周離間した部位に設けられた流体連絡口を有する環状管が、隣接する環状管の前記流体入口が周方向に半周ずれるように層状に複数並設され、前記環状管の前記流体連絡口と隣接する前記環状管の前記流体入口とが連通管で接続されており、
   前記熱発生装置は、前記環状管それぞれの内部に収容されて配置され、
   隣接する前記環状管同士を接続する前記連通管が１本であること、
   を特徴とする流体加熱装置。
2. 前記環状管の各々において、前記熱発生装置は管内で分岐される前記流体の分流毎に独立して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体加熱装置。
3. 前記熱交換流路から流出される前記流体の温度を測定する温度測定手段と、
   前記温度測定手段により測定された温度を用いて前記熱発生装置により発生される熱量を制御する制御部と、
   を備える請求項１または２に記載の流体加熱装置。
4. 前記熱交換流路は、前記供給源から供給される前記流体として、水蒸気を供給される請求項１〜３の何れか一項に記載の流体加熱装置。
5. 前記熱交換流路は、複数の前記環状管が重力方向に沿って重なるように配置されており、最下部に位置する前記環状管の前記流体入口から前記流体を流入し、最上部に位置する前記環状管の前記流体連絡口から前記流体を流出する請求項１〜４の何れか一項に記載の流体加熱装置。
6. 前記熱発生装置は、棒状を呈し、前記環状管の内部に周方向に間隔を空けて複数配置されており、
   前記流体入口及び前記流体連絡口は、前記間隔と対応する領域に形成される請求項１〜５の何れか一項に記載の流体加熱装置。
7. 前記熱発生装置は、１つの前記環状管における前記流体入口と前記流体連絡口とを結ぶ線を基準に対象に配置される請求項６に記載の流体加熱装置。
8. 前記熱交換流路の前記環状管は、矩形を呈する請求項１〜７の何れか一項に記載の流体加熱装置。
9. 前記熱発生装置は、直線状を呈する電気ヒータであり、前記環状管の端部から前記環状管内部へ挿入される請求項８に記載の流体加熱装置。
10. １つの環状管及び当該環状管内部に配置される前記熱発生装置が１ユニットとして構成され、複数のユニットが層状に組み合わされる請求項１〜９の何れか一項に記載の流体加熱装置。
    

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