TW202409259A - 流體加熱裝置 - Google Patents

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姜武成
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南韓商Ｌｇ化學股份有限公司
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Abstract

本說明書記載一種流體加熱裝置及其用途。此流體加熱裝置能夠解決傳統流體加熱裝置的問題。例如，此流體加熱裝置能夠有效率地對應於碳中和。例如即使是在加熱大量流體時，此流體加熱裝置能夠在短時間內將經精準控制之熱能傳送至流體。本說明書亦記載一種使用此流體加熱裝置加熱流體的方法。

Description

流體加熱裝置
本申請案係關於一種流體加熱裝置及其應用。 相關申請案之交互參照
本申請案主張基於2022年5月12日之韓國專利申請案10-2022-0058134之優先權權益，在此以參照方式引入其全部內容。
用於加熱流體的裝置可用於多種用途。
例如，裝置可用於生產石油化學品的基本原料(例如烯烴，諸如乙烯、丙烯與丁二烯)的製程。
為了生產烯烴，於高溫裂解爐中進行所謂的裂解製程，其中對藉由精煉原油獲得的原料(例如石油腦、乙烷、丙烷、廢塑膠、與生質柴油)進行熱分解，而流體加熱裝置可用於此製程中。
用於進行熱分解的裂解爐一般上包含輻射部、對流部、與蒸汽生成裝置、等等。在透過流動線例如管線輸送流體(其為用於熱分解的原料)時，其能夠藉由高溫熱而被熱分解。一般上，藉由將大量熱能傳遞至從輻射部輸送的流體而進行熱分解。
傳統流體加熱裝置(例如此裂解爐)通常是大型裝置，並且由於裝置本質為了處理大量流體，已基於整個管線(其為流體流動通過的線路)傳遞熱。此外已透過由燃燒化石燃料產生的火力而進行熱傳遞。
然而在此傳統方法中，不能夠將熱均勻地傳遞至流體流動通過的整個線路，控制施加至線路的各部分的熱態樣，或快速地加熱線路。
再者，由於燃燒化石燃料方法需要使用對流加熱，存在裝置之配置受限的問題。
此外在傳統方法中，在裝置運作期間由於使用化石燃料而排放大量溫室氣體例如二氧化碳。這使得難以達成用於因應氣候變遷的碳中和。
此外在傳統流體加熱裝置的情形中，由於其耗用長時間將加熱區域攜至穩定態，火力的使用變得無效率，並且在製程中額外排放有害氣體例如溫室氣體。 [先前技術文件] [專利文件] (專利文件1) 韓國公開專利公開案號10-2021-0042969。
技術問題
本申請案旨在提供一種能夠解決上述傳統技術之問題的流體加熱裝置及其用途。 技術方案
本說明書記載一種流體加熱裝置。
流體加熱裝置可包含：流體流動線，其包括形成為允許流體流動之內部通道與圍繞內部通道之傳導表面部；以及線圈部，其形成為能夠產生電磁場，此電磁場能夠透過感應加熱對傳導表面部感應出熱生成。
流體加熱裝置可包含：流體流動線，其包括形成為允許流體流動之內部通道與圍繞內部通道之傳導表面部；傳導結構，其存在環繞流體流動線；以及線圈部，其形成為能夠產生電磁場，此電磁場能夠透過感應加熱對傳導結構感應出熱生成，其中可形成流體流動線與傳導結構使得流體流動線中的流體能夠被傳導結構中的熱生成所加熱。
在流體加熱裝置中，流體流動線可具有螺旋結構。
在流體加熱裝置中，在螺旋結構的旋轉軸與流體流動線之間的距離之中，最長距離與最短距離的比可於0.8至1.2之範圍內。
在流體加熱裝置中，一次繞組部件的螺旋結構的高度H與一次繞組部件的旋轉軸與一次繞組部件中的流體流動線之間的最短距離R的比H/R可以是2或更高。
在流體加熱裝置中，螺旋結構可滿足下列方程式1。 [方程式1] L = (H 2+(2πR) 2) 1/2
在方程式1中，L為螺旋結構的一次繞組部件的長度，H為螺旋結構的一次繞組部件的高度H，而R為一次繞組部件的旋轉軸與一次繞組部件中的流體流動線之間的最短距離。
在流體加熱裝置中，傳導結構可存在於流體流動線與線圈部之間。
流體加熱裝置可更包含供電部，其安裝為能夠施加直流電或交流電至線圈部。
在流體加熱裝置中，線圈部可具有螺旋結構，並且在線圈的螺旋結構之旋轉軸與線圈之間的距離之中，最長距離與最短距離的比可於0.8至1.2之範圍內。
在流體加熱裝置中，線圈部可具有螺旋結構，並且線圈部的螺旋結構之旋轉軸與流體流動線的螺旋結構之旋轉軸可彼此重合。
在流體加熱裝置中，線圈部可具有螺旋結構，並且線圈的螺旋結構中的繞組之數量N2與流體流動線的螺旋結構中的繞組之數量N1的比N1/N2可於0.75至1.5之範圍內。
在流體加熱裝置中，線圈部可具有螺旋結構，線圈部的螺旋結構中的繞組之數量N2與流體流動線的螺旋結構中的繞組之數量N1的比N1/N2可於0.75至1.5之範圍內，並且線圈部與流體流動線的螺旋結構可存在於假想線上，此假想線垂直於線圈部的螺旋結構之旋轉軸或流體流動線的螺旋結構之旋轉軸。
在流體加熱裝置中，流體流動線可具有其中U形線重複地連接之形式，傳導結構可以是圓柱狀，並且流體流動線可形成同時圍繞圓柱狀傳導結構的內壁形成。
在流體加熱裝置中，線圈部可包含具有螺旋結構之第一線圈部以及具有螺旋結構之第二線圈部，其中第一線圈部可存在於具有螺旋結構之流體流動線之內，而第二線圈部可存在於具有螺旋結構之流體流動線之外。
在流體加熱裝置中，線圈部可包含具有螺旋結構之第一線圈部以及具有螺旋結構之第二線圈部，其中第一線圈部可存在於流體流動線之內，而第二線圈部可存在於流體流動線之外，並且傳導結構可包含第一與第二傳導結構，其中第一傳導結構可存在於第一線圈部與流體流動線之間，而第二傳導結構可存在於第二線圈部與流體流動線之間。 發明效果
本申請案旨在提供一種能夠解決這些傳統技術之問題的流體加熱裝置及其用途。
在本說明書記載的物理性質中，測量值受測量溫度影響之物理性質是於室溫測量的物理性質，除非另有指明。
本文所用的術語室溫是沒有人為地加熱或冷卻的自然溫度，並可例如是於10℃至30℃範圍內的任何溫度。在另一個例子中，室溫可表示於約15℃或更高、約18℃或更高、約20℃或更高，或約23℃或更高以及約27℃或更低範圍內的溫度，或大約為25℃的溫度。
除非另有指明，本說明書中記載的溫度單位為攝氏度(℃)。
在本說明書記載的物理性質中，測量值受測量壓力影響之物理性質是於常壓測量的物理性質，除非另有指明。
本文所用的術語常壓是沒有人為地加壓或降壓之自然壓力，並可表示通常於約730 mmHg至790 mmHg範圍內的溫度。
在本說明書中，術語流體表示可流動的材料。通常，氣體、液體與電漿被當作流體。
由在此記載的流體加熱裝置所加熱的流體之非限制性例子可以是選自於由水、蒸汽、空氣、與碳氫化合物所組成之群組的一或多者。
在一個例子中，流體可以是作為待加熱物體吸收熱能而被裂解的材料，此流體的非限制性例子為碳氫化合物。碳氫化合物的非限制性例子可包括選自於由石油腦、乙烷、丙烷、甲烷、廢塑膠與生質柴油所組成之群組的一或多者等，並可包括產業中通常知識中的適用材料。
在一個例子中，流體為待加熱物體，其可以是用於進行裂解的材料，此流體的非限制性例子可包括選自於由水、蒸汽、與催化劑所組成之群組的一或多者。
在本說明書中，術語加熱表示將熱傳遞至任何物體(例如，流體)。熱傳遞所至之物體的溫度一般上增加，但在等溫反應或其類似、或經歷相變的情形中，熱傳遞可能沒有溫度上升。
當本說明書記載的流體加熱裝置的流體流動線為以下記載的反應器時，流體可表示反應前的材料或反應後的材料的任一者，或可表示兩者。
在此記載的流體加熱裝置可以是其他設備的一部分。其他設備的非限制性例子可以是選自於由蒸汽裂解器、重組器、與烷烴脫氫器所組成之群組的一或多者。在此記載的流體加熱裝置可配置為於其他設備中進行至少一個製程。
在一個例子中，流體加熱裝置可以是蒸汽裂解器的一部分。蒸汽裂解器是進行蒸汽裂解的裝置，其可以是藉由對具有長碳鏈的碳氫化合物施加熱能而將其轉化為具有短碳鏈的碳氫化合物之設備。在此，具有長碳鏈的碳氫化合物之非限制性例子可包括選自於由石油腦、丙烷、丁烷、與乙烷所組成之群組的一或多者等。透過蒸汽裂解，可生產選自於由氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、與丁二烯所組成之群組的一或多者等。
在一個例子中，流體加熱裝置可以是重組器的一部分。重組器可表示從選自於由天然氣、輕汽油、甲醇、生質氣體、與生物質所組成之群組的一或多種材料等製備選自於由蒸汽與碳氧化物所組成之群組的一或多者的設備。此重組器亦可以是從選自於由甲烷與二氧化碳所組成之群組的一或多者製造氫氣的設備。
在一個例子中，流體加熱裝置可以是烷烴脫氫器的一部分。烷烴脫氫器可以是透過脫氫製程從烷烴製造烯烴的設備。
此後將根據實施例參照圖式更詳細說明流體加熱裝置，但這是為了易於理解，而流體加熱裝置的範疇並不限於此。此外本說明書的圖式等所示的實施例可以是用於具體構成的具體說明，而這些圖式中記載的構成之比例可示為不同於實際比例。
圖1為在此說明之流體加熱裝置(10)的非限制性例子。
流體加熱裝置(10)可包含加熱部(100)。在一個例子中，加熱部(100)可以是待加熱流體受到加熱的區域。
加熱部(100)可包含流體流動線(110)。流體流動線(100)可包含內部通道與圍繞內部通道之表面部。內部通道可由表面部所形成。內部通道可形成為使得流體可流動通過。
流體加熱裝置(10)的加熱部(100)可包含一個或多個流體流動線(110)。
流體流動線(110)可至少包含內部通道與表面部。圖4為具有此表面部(112)與內部通道(111)之流體流動線的截面形狀之例子。表面部可存在為圍繞內部通道的形式，而內部通道可由表面部所形成。
內部通道可形成為允許流體流動。流體可以是將由流體加熱裝置加熱的物體。
表面部可具有傳導性(conductivity)。這意即，表面部可由傳導材料所形成。術語傳導性表示熱及/或電能夠流動的性質。在一個例子中，流體流動線的表面部可以是具有傳導性並在施加電磁場時透過所謂的感應加熱現象而產生熱的材料。感應加熱是在施加電磁場時於特定材料中產生熱的現象。例如，當施加電磁場至具有適當傳導性的材料時，在材料中產生所謂的渦電流，並由渦電流與材料的電阻產生焦耳加熱。在另一個例子中，此流體流動線的表面部可稱為感應加熱表面部。流體流動線可經配置使得表面部是透過感應加熱而產生熱的表面部，而流動通過內部通道之流體係由表面部的熱生成所加熱。
在一個例子中，當藉由加熱而使流體發生化學反應時，流體流動線可稱為反應器，而加熱部可稱為反應部。在此，當流體流動線被稱為反應器時，流體流動線可以是於其內進行化學反應之儀器、機械或設備。化學反應可表示分子與分子之間或分子與元素之間的鍵結被破壞，或分子與分子之間或分子與元素之間形成新鍵結的情形。
藉由綜合性地考量待加熱流體所包括的組分之物理化學性質與混合比，考量加熱目的、流體所需的流速或時間、裝置的操作循環及/或包含裝置之設備或包括於裝置中之設備的種類或大小等，可將流體流動線(110)配置為最適當的形式。
構成表面部的材料種類沒有特別限制，並且可使用已知能夠透過感應加熱現象產生熱的材料。例如，可使用具有適當程度之傳導性，能夠展現上述效果及極佳熱耐久度的材料。此材料的非限制性例子包括選自於由鎳；鉻；以及含鎳與鉻的合金所組成之群組的一或多者，但不限於此。在一個例子中，流體流動線可以是由材料所製成之管線。
如上所述，流體流動線(110)可包含表面部(112)與內部通道(111)。內部通道(111)可以是形成為允許流體流動的中空空間。可配置內部通道(111)使得流體的流動持續進行，或維持流體的流動但在特定時期內於線路的至少一部分發生阻塞。其可經配置使得流體的流動速度亦維持恆定或隨著流動而變化。考量加熱流體之目的，可控制流體流動的形狀以展現最合適的結果。例如，當流體流動線為上述反應器時，流體在流動通過內部通道時亦可經歷化學反應，及/或亦可在引入至內部通道並接著在特定區域中經歷化學反應而停滯之後排出。流體可於連續流中流動，並且在一些情形中，可流入用於化學反應的進流中，接著變為停滯，並在經歷化學反應後流出。
流體流動線(110)的截面形狀並無限制。可考量加熱目的、待加熱流體中所包括組分的種類或混合比適當地設計此形狀。圖4為流體流動線(110)的非限制性截面形狀的例子。當然，流體流動線(110)可具有未示於圖4的截面形狀，舉例而言，例如選自於由三角形、菱形、平行四邊形、與橢圓所組成之群組的一或多者等的多種形狀。
流體加熱裝置(10)的加熱部(100)中的流體流動線(110)之形狀與配置並無特別限制。例如，可考量加熱目的與待加熱流體的組分及/或混合比等設計該形狀與配置。例如，流體流動線(110)可以是管線形式或批量(batch)形式。
在一個例子中，考量位置與形狀(彼等用於透過從將於後續說明之傳導結構(120)及/或線圈部(200)施加的電磁場之熱生成效率)，流體流動線(110)可具有螺旋結構。這意即，流體流動線(110)可具有螺旋式纏繞結構。關於在流體流動線中流動的流體(110)，流體流動線(110)的總長度係考量流體的滯留時間而決定，其中在採用螺旋結構的情形中，即使在相同長度亦可獲得空間效率。具有此螺旋結構之流體流動線(110)的非限制性例子示於圖1。考量適當效果，流體流動線(110)的螺旋結構可以是其中從螺旋結構的旋轉軸至流體流動線(110)之距離係保持實質上恆定的結構。
圖2與3為用於解釋螺旋結構的示例性圖式。圖2與3為具有螺旋結構之流體流動線(110)的非限制性例子。
如圖2中所示，流體流動線(110)的螺旋結構可以是環繞預定旋轉軸(A X1)之螺旋式纏繞結構。於此時，從旋轉軸至流體流動線(110)之距離係維持實質上恆定之事項可表示從流體流動線(110)的任何特定點至旋轉軸(A X1)之最短距離(d11a)與從流體流動線(110)的另一個特定點至旋轉軸(A X1)之最短距離(d11b)的比(d11a/d11b)為1或接近於1。例如，比(d11a/d11b)的下限可以是約0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.2、1.15、1.1、1.05、或1。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。藉由形成此結構，流體流動線(110)的表面部透過從線圈部施加的電磁場能夠有效率地產生熱，或能夠有效率地從將於後續說明的圓柱狀結構接收熱。
在另一個例子中，從旋轉軸至流體流動線(110)之距離係維持實質上恆定之事項可表示在流體流動線(110)的螺旋結構的旋轉軸(A X1)與流體流動線之間的距離之中，最長距離(L)與最短距離(S)的比(L/S)為1或接近於1。在此，旋轉軸(A X1)與流體流動線之間的距離可以是螺旋結構的旋轉軸(A X1)與流體流動線之間的最短距離，其將於後續說明。這意即，在螺旋結構中，流體流動線與旋轉軸之間的數個最短距離係環繞旋轉軸而定義，其中最長距離(L)與最短距離(S)的比(L/S)為1或接近於1之事項可表示從旋轉軸至流體流動線(110)之距離係保持實質上恆定。例如，比(L/S)的下限可以是約0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.2、1.15、1.1、1.05、或1。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。藉由形成此結構，流體流動線(110)的表面部透過從線圈部施加的電磁場能夠有效率地產生熱，或能夠有效率地從將於後續說明的圓柱狀結構接收熱。
圖3為設計流體流動線(110)方式之非限制性例子。流體流動線(110)具有環繞旋轉軸(A X1)螺旋式地纏繞的結構，但從旋轉軸(A X1)至流體流動線(110)的距離可以沒有實質上改變。在此，旋轉軸可以是在沿垂直於螺旋結構的扭轉方向的方向切割流體流動線時所確定的截面(即，在沿著任意水平面(G)切割流體流動線(110)時所確定的截面)中所鑑別之結構的重力中心。例如，如圖3中所示，若在沿垂直於螺旋結構扭轉方向的方向切割時所鑑別的截面(G)為圓形時，旋轉軸(A X1)可以是圓中心。如圖3中所示，旋轉軸的某個點(A X1, P)與流體流動線(110)之間的距離是截面(G)中所鑑別之旋轉軸的某個點(A X1, P)與流動線(110)的任意點(P)之間的距離。由於流體流動線(110)具有實質上預定厚度，旋轉軸的某個點(A X1, P)與流體流動線(110)的任意點(P)之間的距離可以是可從流體流動線(110)的某個點(P)定義之旋轉軸的某個點的距離之中的最短距離。如圖3的例子中所示，當螺旋結構的繞組形狀為圓形時，旋轉軸(A X1)的某個點(A X1, P)與流體流動線(110)的某個點(P)之間的距離(最短距離)可以是圓的半徑(r)。在此情形中，當如上獲得之半徑(r)係個別從流體流動線(110)的所有區域獲取並取彼等的平均值，平均值可以是流體流動線(110)的半徑(R L)。在此情形中，半徑(r)的意涵可相同於上述從流體流動線(110)的任何特定點至旋轉軸(A X1)之最短距離。
圖3亦示出如何定義流體流動線(110)的一次繞組部件。如圖3中所示，流體流動線(110)的一次繞組部件可以是當從截面(G)觀看時流體流動線(110)完成一次轉動處的部分。在圖3中，標出了流體流動線(110)的一次繞組部件的起點(SP)與終點(EP)。由於螺旋結構是在受扭轉的同時行進的結構，一次繞組部件的起點(SP)與終點(EP)之間的最短距離可代表流體流動線(110)的一次繞組部件的上升度(H)。在如圖3中所示的圓形形狀的情形中，上述一次繞組部件的半徑(r)可以是流體流動線(110)的某個點(P)與位於上升度(H)的1/2位置處的旋轉軸(A X1)之間的最短距離。
在流體流動線(110)中，可控制流體流動線(110)的一次繞組部件的上升度(H)以滿足適當的關係式。例如，在流體流動線(110)的一次繞組部件中，可於適當程度內調整包括上升度(H)(即，一次繞組部件的高度)之下列方程式A的比H/R。 [方程式A] H/R
在方程式A中，H為一次繞組部件中的上升度(H)(即，一次繞組部件的高度)。
在方程式A中，R為一次繞組部件的旋轉軸與流體流動線之間的最短距離。
在此，如上所述，當沿著螺旋結構的行進方向(旋轉軸方向)觀察一次繞組部件時，一次繞組部件的旋轉軸為截面結構的重力中心(在圖3的情形中，截面中所鑑別的結構為圓形，使得旋轉軸為圓中心)。
在圖3的情形中，最短距離R為圓的半徑r。
比H/R的下限可以是約2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、3、或4，而其上限可以是約20、18、16、14、12、或10。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。因此藉由控制一次繞組部件的高度，其可設計為使得繞組部件不彼此重疊，並藉此能夠有效率地將熱傳遞至在流體流動線中流動的流體(110)。
可透過一次繞組部件的上升度(H)與上述方程式A的最短距離R判定流體流動線(110)中一次繞組部件的長度(L)。可考量加熱目的與待加熱流體狀態等設計流體流動線(110)的一次繞組部件的長度(L)。
例如，螺旋結構可設計為滿足下列方程式1。 [方程式1] L = (H 2+(2πR) 2) 1/2
在方程式1中，L為螺旋結構的一次繞組部件的長度，而H與R如方程式A所定義。
當上述方程式A的比H/R滿足上述範圍時，螺旋結構的一次繞組部件的長度可滿足以上方程式1。
在此情形中，流體流動線(110)的總長度(T)可定義為方程式1的一次繞組部件的長度(L)與轉數(繞組之數量，N)的乘積。在設計流體流動線(110)時，藉由判定一次繞組部件中的總長度(T)與最短距離R以及考量轉數(繞組之數量，N)，可據此設計流體流動線(110)的一次繞組部件的最短距離及/或流體流動線(110)的半徑(R L)與一次繞組部件的長度(L)。
如圖1中所示，流體加熱裝置(10)可更包含線圈部(200)。於流體加熱裝置(10)中提供線圈部(200)以產生電磁場。具體地，線圈部(200)可施加電磁場至流體流動線(110)的表面部及/或將於後續說明的傳導結構，並可形成為使得藉此可於表面部及/或傳導結構中感應出熱生成。藉此，可提供線圈部(200)以圍繞加熱部(100)或流體流動線(110)。
線圈部(200)可設計為在電流流動時能夠產生電磁場。藉由施加此電磁場至流體流動線及/或將於後續說明的傳導結構，可透過感應電流感應出電阻熱(焦耳熱)的生成。可使用具有此功能的已知線圈形成線圈部(200)。
施加至線圈部(200)以形成電磁場的電流可以是直流電或交流電。在交流電的情形中，可更有效地產生電磁場。直流電可表示於恆定方向流動並且與時間無關的電流，而交流電可表示大小與相位隨著時間週期性地變化的電流。可透過電源(210)供應電流。故此，線圈部(200)可連接至電源。這意即流體加熱裝置可更包含供電部，其安裝為能夠施加直流電或交流電至線圈部。圖5是示出線圈部(200)的非限制性例子之圖式。如圖5中所示，線圈部(200)可電性連接至電源(210)以接收電流，其中若電流為直流電，其可連接至直流電電源，而若電流為交流電，其可連接至交流電電源。在流體加熱裝置(10)中，電源(210)是形成電壓以產生電流的裝置，其可以是供應直流電之直流電電源(其提供不依賴於時間的電壓)或供應交流電之交流電電源(其提供大小與相位週期性地變化的電壓)。可考量加熱目的與待加熱流體適當地選擇所供應電壓的大小或電流的強度。
可藉由綜合性地考量流體流動線(110)的形狀、流體的滯留時間、操作循環、包括裝置之設備的種類與大小來選擇線圈部(200)的最適當形式。
在一個例子中，線圈部(200)可具有螺旋結構或包含螺旋結構，考量後續將說明之流體流動線(110)及/或傳導結構的配置位置與形狀，以及為了有效率地使用線(110)及/或傳導結構中的熱生成。這意即線圈亦可具有螺旋式纏繞結構。
線圈部(200)可包含形成於螺旋式纏繞結構中的繞組部(220)(螺旋結構)。類似於流體流動線(110)，線圈部(200)的螺旋結構亦可具有旋轉軸。於此時，旋轉軸的意涵相同於旋轉軸線(110)。在流體流動線的情形中，即使在線圈部(200)的螺旋結構之情形中，從旋轉軸至繞組部(220)的距離可保持實質上恆定。參照圖5，線圈部(200)的繞組部(220)可具有環繞旋轉軸(A X2)螺旋式地纏繞的結構。在此，從旋轉軸至繞組部(220)的距離係維持實質上恆定的意涵係等同於在流體流動線中從旋轉軸至流體流動線的距離係維持實質上恆定，但藉由將流體流動線改變為繞組部(220)則可應用相同的意涵。這意即，即使在上述情形中，從線圈部(200)的繞組部(220)的任何特定點至旋轉軸(A X2)的最短距離(d22a)與從繞組部(220)的另一個特定點至旋轉軸(A X2)的最短距離(d22b)之比(d22a/d22b)可以是1或可接近於1。例如，比(d22a/d22b)的下限可以是約0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.2、1.15、1.1、1.05、或1。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。在此結構中，有可能有效率地感應出感應加熱現象。
在另一個例子中，從旋轉軸至繞組部(220)的距離係維持實質上恆定之事項可表示在繞組部(220)的螺旋結構的旋轉軸(A X2)與繞組部(220)之間的距離中，最長距離(L)與最短距離(S)的比(L/S)為1或接近於1。在此，螺旋結構的旋轉軸(A X2)與繞組部(220)之間的距離可以是旋轉軸(A X2)與繞組部(220)之間的最短距離，如上述流體流動線(110)的情形。這意即在螺旋結構中，繞組部(220)與旋轉軸之間的數個最短距離係環繞旋轉軸而定義，其中在數個經定義之最短距離之中最長距離(L)與最短距離(S)的比(L/S)為1或接近於1可表示從旋轉軸至繞組部(220)的距離係保持實質上恆定。例如，比(L/S)的下限可以是約0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.2、1.15、1.1、1.05、或1。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。藉由形成此結構，有可能有效率地產生電磁場，並藉此有可能感應出感應加熱現象。
在流體加熱裝置(10)中，當流體流動線與線圈部兩者具有螺旋結構，並且線圈部存在於流體流動線的螺旋結構之外或之內時，流體流動線的螺旋結構的旋轉軸(A X1)與線圈部(200)的繞組部(220)的螺旋結構的旋轉軸(A X2)可彼此重合。在此，旋轉軸的重合包括兩個相關的旋轉軸完全地形成於相同位置的情形，以及即使存在一些差異，此差異是不顯著的並且不影響所欲效果，因此可將其視為實質上重合的情形。當旋轉軸A X1與A X2對齊時，能夠避免流動通過流體流動線之流體不均勻地受到加熱之現象。圖1為如上述之流體流動線(110)的螺旋結構及線圈部(200)的旋轉軸(A X1)與線圈部(200)的繞組部(220)的旋轉軸(A X2)重合之情形的非限制性例子。即使當如圖10之線圈部(1100)存在於流體流動線(1310)內時，線圈部(1100)的旋轉軸與流體流動線(1310)可彼此重合。
雖沒有特別地限制，線圈部(200)的此繞組部(螺旋結構)(220)的設計方式可相同於上述流體流動線(110)的螺旋結構的設計方式。在示例性流體加熱裝置(10)中，當流體流動線(110)與線圈部(200)具有螺旋結構並且同時旋轉軸A X1與A X2重合時，流體流動線(110)與線圈部(200)可具有適當的分隔距離(dB)。分隔距離(dB)可以是從旋轉軸(A X1)至流體流動線(110)的平均距離與從旋轉軸(A X2)至線圈部(200)的繞組部(220)的平均距離之間的差值。當分隔距離(dB)保持在於適當範圍內時，於流體流動線中流動的流體可以更均勻地被加熱。分隔距離(dB)為流體流動線與線圈部的設計事項，可考量加熱目的與待加熱流體而選擇適當的分隔距離。
在示例性流體加熱裝置(10)中，當流體流動線與線圈部兩者具有螺旋結構時，個別螺旋結構的繞組之數量可大約彼此相等。在此，螺旋結構的繞組之數量與在螺旋結構內完成一次旋轉之數量(其可例如為上述螺旋結構的一次繞組部件之數量)大致上重合。在另一個例子中，繞組之數量可以是藉由將透過沿著包括旋轉軸之垂直面切割螺旋結構而獲得之截面中所鑑別的螺旋結構之數量除以2而獲得的值。此截面例如示於圖7中，其中在圖7的情形中，流體流動線的螺旋結構(110)與線圈的螺旋結構(200)各者的繞組之數量為6。例如，流體流動線(110)的螺旋結構的繞組之數量(N1)與線圈部(200)的螺旋結構的繞組之數量(N2)之間的比(N1/N2)的下限可以是約0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、或1。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。透過此設計，有可能進行感應加熱的有效感應以及將熱傳遞至流體。
在流體加熱裝置(10)中，當流體流動線與線圈部兩者具有螺旋結構，並且兩個螺旋結構的任一個存在於其他螺旋結構內部或外部，可調整各螺旋結構的圖案。例如，在上述情形中，螺旋結構的垂直截面中所鑑別的流體流動線(110)的截面(圖7中的S 1)與線圈部的截面(200)(圖7中的S 2)可形成特定圖案(P)。在圖案(P)中，流體流動線(110)的垂直截面之數量(Np)與線圈部(200)的垂直截面之數量(Nq)的比(Np/Nq)係可調整。在此，垂直截面為當螺旋結構係沿著如上述之包括螺旋結構的旋轉軸之垂直面切割所鑑別的截面。例如，如上所述，若流體流動線(110)的螺旋結構的旋轉軸A X1與A X2與線圈部(200)的螺旋結構重合，當螺旋結構係沿著包括任何一個旋轉軸的平面切割時，截面可以是垂直截面。比(Np/Nq)的下限可以是約0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.5、1.4、1.3、1.2、或1.1。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。藉此，從流體流動線的表面部或將於後續說明的傳導結構產生的熱能夠均勻地並有效率地傳遞至流體流動線(110)內的流體。若比(Np/Nq)過大，加熱效率可能下降，同時不均勻地傳遞熱至流體流動線(110)，而若比(Np/Nq)過低，加熱效率增加，但可能沒有均勻地傳遞熱。
圖7為垂直截面的非限制性例子。圖7為示出垂直地沿著AA′截面切割之狀態的圖式，其為沿著圖14所示的流體加熱裝置(10)中的旋轉軸(A X1, A X2)切割之截面。參照圖7，流體流動線(110)的垂直截面(S1)與線圈部(200)的垂直截面(S2)形成預定圖案(P)。流體加熱裝置(10)的垂直截面包括一或多個圖案(P)。在圖案(P)中，流體流動線(110)的垂直截面之數量(Np)與線圈部的垂直截面之數量(Nq)之比(Np/Nq)滿足1。至少一個流體流動線(110)的垂直截面(S1)與至少一個線圈部(200)的垂直截面(S2)係設置為彼此平行。藉由滿足流體流動線(110)的垂直截面之數量(Np)與線圈部的垂直截面之數量(Nq)之比(Np/Nq)為1，流體加熱裝置(10)能夠有效率地將電阻熱傳遞至流體流動線(110)中的流體，並且在沿著垂直截面觀看時形成圖案(P)，並且此外藉由將形成圖案(P)之流體流動線(110)的垂直截面(S1)的至少一者與線圈部(200)的垂直截面(S2)個別設置為彼此平行，能夠有效率地將圓柱狀結構(120)中產生的電阻熱傳遞至流體流動線(110)中的流體。當存在將於後續說明的傳導結構(120)時，此效果可更為強化。圖7最右邊所示的形式是確認為流體流動線(110)的截面中的一者之加熱圖案，並且在此加熱圖案中，達成有效熱傳遞。
圖8示出在與圖7的相同狀態中比(Np/Nq)過大的情形。在圖8的情形中，比(Np/Nq)約為2。圖8中最右邊的圖案是當比(Np/Nq)為2時流體流動線的截面的加熱圖案。在此加熱圖案中，熱僅傳遞至內部通道的一部分，其對應於無效的傳遞。
圖9示出在與圖7的相同狀態中比(Np/Nq)過低的情形。在圖9的情形中，比(Np/Nq)約為0.5。參照圖9的最右邊所示的加熱圖案，確認熱傳遞為不連續。
在如圖7中所示之能夠有效熱傳遞的結構中，其能夠更有效率地達成當線圈部與流體流動線兩者具有螺旋結構，並且線圈部與流體流動線的螺旋結構係同時地存在於假想線上(其垂直於線圈部的螺旋結構之旋轉軸及/或流體流動線的螺旋結構之旋轉軸)，同時線圈部的螺旋結構的繞組之數量N2與流體流動線的螺旋結構的繞組之數量N1的比N1/N2滿足上述範圍。
流體加熱裝置可更包含加熱部中的傳導結構。此傳導結構可例如存在環繞加熱部中的流體流動線。例如，傳導結構可具有圖15的非限制性例子所示的圓柱狀結構(120)。然而傳導結構的形狀不限於此。傳導結構可由因施加從線圈部(200)產生的電磁場而能夠產生電阻熱作為感應電流流動的材料所形成，這意即能夠受到感應加熱的材料。藉此，由於線圈部(200)所產生之電磁場，傳導結構可因而產生熱，並可形成流體流動線與傳導結構使得可藉由傳導結構中的熱生成加熱流體流動線中的流體。於存在傳導結構的一個態樣中，流體流動線的表面部亦可以是一般的表面部，並且可以是上述的感應加熱表面部。再者，於存在傳導結構的另一個態樣中，流體流動線可具有螺旋結構或亦可具有另一個結構。
傳導結構可由相同於感應加熱表面部之材料而製成，其可例如包含選自於由鎳；鉻；以及含鎳與鉻的合金所組成之群組的一或多者。
從傳導結構產生的熱(電阻熱，焦耳熱)可加熱流動進入流體流動線(110)的流體。此外當傳導結構如圓柱狀結構(120)圍繞流體流動線(110)時，能夠供應均勻熱能至流動通過流體流動線(110)的流體。藉此，有可能避免流體流動線(110)受到不均勻加熱的情形。
流體流動線(110)與傳導結構可能沒有彼此接觸。藉此有可能避免因接觸部分的溫度高於其他部分的溫度而造成流體受到不均勻加熱的問題。
在流體加熱裝置(10)中，流體流動線(110)與傳導結構可具有於適當範圍內的分隔距離(dA)。分隔距離(dA)可表示平均分隔距離，並且當流體流動線(110)具有螺旋式纏繞結構時，其亦表示從旋轉軸(A X1)至流體流動線(110)的平均距離與從旋轉軸(A X1)至傳導結構的平均距離之間的差值。藉由將分隔距離(dA)保持於適當範圍內，有可能避免流體受到不均勻加熱的加熱不均勻問題。分隔距離(dA)為流體流動線(110)與傳導結構的設計事項，其可考量加熱目的與待加熱流體的種類而適當地選擇。
如圖15中所示，當提供線圈部(200)以圍繞包括流體流動線(110)與傳導結構(圓柱狀結構(120))之加熱部(100)並具有螺旋式纏繞結構，並且流體加熱裝置(10)的流體流動線(110)具有螺旋結構時，傳導結構(圓柱狀結構(120))中產生的電阻熱能夠有效率地傳遞至流體流動線(110)中的流體。具體地，考量流體的滯留時間，流體流動線(110)採用螺旋式纏繞結構是有利的，其中為了進行有效熱傳遞至在具有螺旋式纏繞結構之流體流動線中流動的流體(110)，線圈部(200)亦包括螺旋式纏繞結構是有利的。
流體加熱裝置(10)可更包含熱絕緣部。熱絕緣部可位於加熱部與線圈部之間。當傳導結構存在時，熱絕緣部可位於傳導結構與線圈部(200)之間。熱絕緣部可避免從流體流動線或傳導結構產生的熱透過感應加熱對線圈部(200)的影響。考量對於熱絕緣部的感應加熱效率，應用不具有電磁屏蔽效能的材料是適當的。熱絕緣部可由產業中已知的適當熱絕緣材料(例如，鋯)所形成，其中材料沒有特別地限制。
圖10示出流體加熱裝置(1000)的另一個非限制性例子。圖10的形狀相似於圖1所示的非限制性例子，但為線圈部(1100)亦存在於流體流動線(1310)之內的情形。在此情形中，上述傳導結構(圖10中的圓柱狀結構(1200))可存在或可不存在於流體流動線(1310)與內線圈部(1100)之間。再者，上述傳導結構(圖10中的圓柱狀結構(1320))可存在於流體流動線(1310)與外線圈部(1400)之間。然而不必然需要存在傳導結構。在圖10的例子中，線圈部(1400，1100)與流體流動線(1310)具有上述螺旋結構。上述說明可等同地應用至螺旋結構。
這意即在本說明書記載之流體加熱裝置的態樣中可包括下列情形，其中線圈部包含具有螺旋結構之第一線圈部以及具有螺旋結構之第二線圈部，其中第一線圈部存在於具有螺旋結構的流體流動線之內，而第二線圈部存在於具有螺旋結構的流體流動線之外。
此外在本說明書記載之流體加熱裝置的態樣中亦可包括下列情形，其中線圈部包含具有螺旋結構之第一線圈部以及具有螺旋結構之第二線圈部，其中第一線圈部存在於流體流動線之內，第二線圈部存在於流體流動線之外，並且傳導結構包含第一與第二傳導結構，其中第一傳導結構存在於第一線圈部與流體流動線之間，而第二傳導結構亦存在於第二線圈部與流體流動線之間。在此情形中，流體流動線可能具有或可能不具有上述螺旋結構。此外流體流動線的表面部可能是或可能不是上述感應加熱表面部。
圖10的流體加熱裝置(1000)係作為上述態樣的一個非限制性例子，例子包含：加熱部(1300)，其包括產生電磁場的第一線圈部(1100)、第一傳導結構(圓柱狀結構(1200))，其提供為圍繞第一線圈部(1100)、流體流動線(1310)，其具有流體能夠流動通過之內部通道、第二傳導結構(圓柱狀結構(1320))，其圍繞流體流動線(1310)並提供為圍繞第一圓柱狀結構(1200)；以及第二線圈部(1400)，其提供為圍繞加熱部(1300)並產生電磁場。
包括流體流動線(1310)與第二圓柱狀結構(1320)之加熱部(1300)可對應於上述圖15之流體加熱裝置(10)的包括流體流動線(110)與圓柱狀結構(120)之加熱部(100)，而第二線圈部(1400)可對應於根據上述圖1與15的例子之流體加熱裝置(10)的線圈部(200)。因此上述的相同說明可應用於線圈部(尤其是第二線圈部)、傳導結構(尤其是第二傳導結構)、與流體流動線。
在上述態樣的流體加熱裝置中，由於電磁場係產生於選自於由第一線圈部與第二線圈部所組成之群組的一或多者，可在選自於由流體流動線的表面部、第一傳導結構、與第二傳導結構所組成之群組的一或多者上由感應電流產生熱。所產生的熱可加熱於流體流動線中流動的流體。
第一與第二線圈部的形成方式可相同於上述能夠產生電磁場以允許感應加熱的線圈部。
第一及/或第二線圈部可形成為允許直流電或交流電流動，並可例如形成為使得交流電流動。可從電源(未示出)供應電流，並且第一及/或第二線圈部可連接至電源以允許電流流動。可根據加熱目的與待加熱流體調整供應至第一及/或第二線圈部的電壓大小或電流強度。
藉由綜合性地考量流體流動線的形狀、流體的滯留時間、操作循環、包括裝置之設備的種類和大小，可將第一及/或第二線圈部設計為最適當的形式。
第一及/或第二線圈部亦可具有上述螺旋結構。在此情形中，有關螺旋結構的具體形狀例如繞組之數量或旋轉軸的形狀，若有需要，可透過適當變形而應用上述內容。
例如，第一與第二線圈部亦可包含形成為如上述螺旋式纏繞結構並具有旋轉軸的繞組部，其中旋轉軸與繞組部之間的距離可維持為實質上恆定。再者，當流體流動線具有螺旋結構時，旋轉軸可與其旋轉軸重合。藉此，透過感應加熱產生的電阻熱能夠有效率地傳遞至流體流動線中的流體。
由於第一及/或第二線圈部中產生的電磁場而感應電流流動時，流體加熱裝置的第一傳導結構可產生電阻熱。傳導結構的形成方式可相同於上述傳導結構。
第一傳導結構中產生的電阻熱可加熱於流體流動線中流動的流體。此外當第一傳導結構受到具有螺旋結構之流體流動線所圍繞時，藉由供應均勻熱能至在流體流動線中流動的流體，有效且均勻的熱傳遞是可能的。在上述情形中，當形成結構其中具有螺旋結構之流體流動線的內部及外部被傳導結構圍繞，傳導結構中產生的電阻熱傳遞至所有方向的流體，使得在避免不均勻加熱的同時能夠有效率地將熱能傳遞至流體。
在此結構中，流體加熱裝置可更包含用於屏蔽第一與第二線圈部之間電磁場干擾的屏蔽部。藉由透過屏蔽部防止待抵消或強化之第一與第二線圈部中產生的電磁場彼此干擾的現象，有可能避免由於熱能僅集中傳遞至流體流動線中的特定位置引起的不均勻加熱。可在無限制下應用屏蔽部，只要使用能夠屏蔽電磁場的材料。此外亦可提供圓柱狀形狀的屏蔽部作為分離的構成，並可以是選自於由第一圓柱狀結構(1200)與第二圓柱狀結構(1320)(彼等為第一與第二傳導結構)所組成之群組的一或多者。選自於由第一圓柱狀結構(1200)與第二圓柱狀結構(1320)所組成之群組的一或多者可作為用於屏蔽電磁場的屏蔽部，並且在此情形中，可選擇並應用一種材料，其中其在屏蔽電磁場同時因電磁場而產生感應電流，並同時因感應電流而產生電阻熱。
流體加熱裝置可更包含熱絕緣部。例如，熱絕緣部可包括在例如選自於由第一傳導結構與第一線圈部(1100)之間的位置以及第二傳導結構與第二線圈部(1400)所組成之群組的一或多者之間的位置。熱絕緣部可避免在第一傳導結構中流動的感應電流所產生的電阻熱影響第一線圈部及/或避免在第二傳導結構中流動的感應電流所產生的電阻熱影響第二線圈部。熱絕緣部不具有電磁屏蔽效能是適當的，因此從第一與第二線圈部產生的電磁場並不防止感應電流於第一及/或第二傳導結構中流動。熱絕緣部可由熱絕緣材料所形成，其中若其為產業中使用的熱絕緣材料，其種類沒有特別地限制，並且熱絕緣材料可包括鋯。
在流體加熱裝置(1000)中，為了有效率地管理從第一與第二傳導結構(1200，1320)產生的熱，所有第一線圈部(1100)、流體流動線(1310)、與第二線圈部(1400)可具有螺旋式纏繞結構。參照圖10，在示例性的流體加熱裝置(1000)中，可見所有第一線圈部(1100)、流體流動線(1310)、與第二線圈部(1400)具有螺旋式纏繞結構。
第一與第二線圈部(1100，1400)各自包含形成為螺旋式纏繞結構的繞組部。在所有第一線圈部(1100)的繞組部、流體流動線(1310)、與第二線圈部(1400)的繞組部中，對於個別旋轉軸，從旋轉軸的距離能夠保持實質上恆定，並藉此能夠有效率地管理在第一與第二圓柱狀結構(1200，1320)中產生的電阻熱。所有個別第一線圈部(1100)的繞組部的旋轉軸、流體流動線(1310)、與第二線圈部(1400)的繞組部可彼此重合。藉由配合旋轉軸，有可能避免第一與第二圓柱狀結構(1200，1320)中產生的電阻熱僅密集地傳遞至流體流動線(1310)的特定位置以造成不均勻加熱。在此，旋轉軸重合的意涵係如上所述。參照圖10，當第一線圈部(1100)、流體流動線(1310)、與第二線圈部(1400)具有螺旋式纏繞結構時，所有個別旋轉軸彼此重合，並且從個別旋轉軸的距離係維持實質上恆定。
在流體加熱裝置(1000)中，流體流動線(1310)與第一傳導結構可能沒有彼此接觸，而在另一個例子中，流體流動線(1310)及第一傳導結構與第二傳導結構之各者可能沒有彼此接觸。藉此有可能避免流體加熱不均勻的問題。
在流體加熱裝置(1000)中，流體流動線(1310)與第一圓柱狀結構(1200)可具有於適當範圍內之分隔距離(dC)。分隔距離(dC)可表示平均分隔距離，並且當流體流動線(1310)具有螺旋結構時，其亦表示從流體流動線(1310)的旋轉軸至流體流動線(1310)的平均距離與從流體流動線(1310)的旋轉軸至第一圓柱狀結構(1200)的平均距離之間的差值。藉由保持分隔距離(dC)於適當範圍內，有可能避免不均勻地加熱流體的問題。再者，在流體加熱裝置(1000)中，流體流動線(1310)與第二圓柱狀結構(1320)可具有於適當範圍內的分隔距離(dD)。分隔距離(dD)可表示平均分隔距離，並且當流體流動線(1310)具有螺旋結構時，其亦表示從流體流動線(1310)的旋轉軸至流體流動線(1310)的平均距離與從流體流動線(1310)的旋轉軸至第二圓柱狀結構(1320)的平均距離之間的差值。藉由保持分隔距離(dD)於適當範圍內，有可能避免不均勻地加熱流體的問題。如上所述，分隔距離(dC)與分隔距離(dD)為流體流動裝置的設計事項，其可經考量加熱目的與待加熱流體的種類而適當地設計。
在流體加熱裝置(1000)中，當流體流動線(1310)與第一線圈部(1100)具有螺旋結構，並同時地流體流動線(1310)的旋轉軸與第一線圈部(1100)的繞組部的旋轉軸彼此重合，流體流動線(1310)與第一線圈部(1100)可具有於適當範圍內的分隔距離(dX)。分隔距離(dX)可表示流體流動線(1310)的旋轉軸與流體流動線(1310)之間的平均距離與第一線圈部(1100)的繞組部的旋轉軸與第一線圈部(1100)之間的平均距離之間的差值。藉由保持分隔距離(dX)於適當範圍內，有可能避免不均勻地加熱流體的問題。再者，在根據本申請案一個例子之流體加熱裝置(1000)中，當流體流動線(1310)與第二線圈部(1400)具有螺旋式纏繞結構，並同時流體流動線(1310)的旋轉軸與第二線圈部(1400)的繞組部的旋轉軸彼此重合時，流體流動線(1310)與第二線圈部(1400)可具有於適當範圍內的分隔距離(dY)。在此，分隔距離(dY)可表示流體流動線(1310)的旋轉軸與流體流動線(1310)之間的平均距離與第二線圈部(1400)的繞組部的旋轉軸第一線圈部(1100)的繞組部之間的平均距離之間的差值。藉由保持分隔距離(dY)於適當範圍內，有可能避免不均勻地加熱流體的問題。如上所述，分隔距離(dX)與分隔距離(dY)為裝置的設計事項，其可經考量加熱目的與加熱標的而適當地選擇。
在流體加熱裝置的結構中，當所有第一線圈部、流體流動線、與第二線圈部具有螺旋式纏繞結構時，可調整流體流動線的繞組之數量(N1)與第一線圈部的繞組之數量(NA)的比(N1/NA)以及流體流動線的繞組之數量(N1)與第二線圈部的繞組之數量(NB)的比(N1/NB)。在此情形中，繞組之數量的意涵係如上所述。例如，比(N1/NA)的下限可以是約0.75、0.755、0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、或1。比(N1/NA)可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。例如，比(N1/NB)的下限可以是約0.75、0.755、0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、或1。比(N1/NB)可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。當所有第一線圈部、流體流動線、與第二線圈部具有螺旋結構，並且比(N1/NA)與比(N1/NB)獨立地滿足上述範圍時，第一與第二圓柱狀結構中產生的電阻熱能夠有效率地且均勻地傳遞至流體流動線中的流體。
在流體加熱裝置(1000)中，當從垂直截面觀看流體加熱裝置(1000)時，第一線圈部(1100)的垂直截面(SA)、流體流動線(1310)的垂直截面(SB)、與第二線圈部(1400)的垂直截面(SC)形成特定圖案(P’)，其中在圖案(P’)中，第一線圈部(1100)的垂直截面(SA)之數量(NX)與流體流動線(1310)的垂直截面(SB)之數量(NY)的比(NX/NY)可位於預定範圍內。再者，在圖案(P’)中，流體流動線(1310)的垂直截面(SB)之數量(NY)與第二線圈部(1400)的垂直截面(SC)之數量(NZ)的比(NY/NZ)可位於預定範圍內。垂直截面的意涵如圖7所說明。例如，比(NX/NY)的下限可以是約0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.5、1.4、1.3、1.2、或1.1。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。例如，比(NY/NZ)的下限可以是約0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、或1，而其上限可以是約1.5、1.4、1.3、1.2、或1.1。比可以是大於或等於、或大於上述下限的任何下限，可以是小於或等於、或小於上述上限的任何上限，或可於大於或等於、或大於上述下限的任何下限之範圍內，並且同時小於或等於、或小於上述上限的任何上限。在比(NX/NY)與比(NY/NZ)各自獨立地位於上述範圍內的情形中，在考量流體流動線(1310)的結構時，第一與第二圓柱狀結構(1200，1320)中產生的電阻熱能夠有效率地傳遞至流體流動線中具有均勻溫度分佈的流體(1310)。
圖11為流體加熱裝置(1000)的垂直截面之非限制性例子。圖11係示出垂直地沿著BB’截面切割之狀態的圖式，其為沿著圖10的流體加熱裝置(1000)中的第一線圈部(1100)、流體流動線(1310)、與第二線圈部(1400)的旋轉軸(所有這些的旋轉軸係為重合)所取的截面。參照圖11，可見第一線圈部(1100)的垂直截面(SA)、流體流動線(1310)的垂直截面(SB)、與第二線圈部(1400)的垂直截面(SC)形成特定圖案(P’)。流體加熱裝置(1000)的垂直截面包含一個或多個圖案(P’)。再者，在圖案(P’)中，第一線圈部(1100)的垂直截面(SA)之數量(NX)與流體流動線(1310)的垂直截面(SB)之數量(NY)的比(NX/NY)以及流體流動線(1310)的垂直截面(SB)之數量(NY)與第二線圈部(1400)的垂直截面(SC)之數量(NZ)的比(NY/NZ)各自滿足1。第一線圈部(1100)的垂直截面(SA)之至少一者、流體流動線(1310)的垂直截面(SB)之至少一者、與第二線圈部(1400)的垂直截面(SC)之至少一者係並排地設置。流體加熱裝置(1000)能夠有效率地將第一與第二圓柱狀結構(1200，1320)中產生的電阻熱 傳遞至流體流動線中的流體(1310)，藉由滿足第一線圈部(1100)的垂直截面(SA)之數量(NX)與流體流動線(1310)的垂直截面(SB)之數量(NY)的比(NX/NY)以及流體流動線(1310)的垂直截面(SB)之數量(NY)與第二線圈部(1400)的垂直截面(SC)之數量(NZ)的比(NY/NZ)各自為1同時當從垂直截面觀看時形成圖案(P’)，並能夠有效率地將第一與第二圓柱狀結構(1200，1320)中產生的電阻熱傳遞至流體流動線中的流體(1310)，藉由分別並排地設置第一線圈部(1100)的垂直截面(SA)、流體流動線(1310)的垂直截面(SB)、與第二線圈部(1400)的垂直截面(SC)中的至少一者，形成圖案(P’)。
圖12為流體加熱裝置(2000)的另一個非限制性例子。
圖12的流體加熱裝置(2000)可包含：加熱部(2100)，其包括具有流體能夠流動通過之內部通道的流體流動線(2110)及圍繞流體流動線(2110)之傳導結構(2120)；以及線圈部(2200)，其提供為圍繞加熱部(2100)並產生電磁場。
有關包括流體流動線(2110)與傳導結構(2120)之加熱部(2100)；以及線圈部(2200)的說明，若有需要，可透過適當變形而應用上述內容。
在圖12的例子中，流體流動線(2110)具有其中U形線重複地連接的結構。此外傳導結構(2120)具有圓柱狀形狀，而流體流動線(2110)形成同時圍繞圓柱狀傳導結構的內壁形成。
在此，如圖13的非限制性例子所示，U形線重複地連接的結構可表示透過連接部(2110b)連接所有複數個直線(2110a)，然而連接部(2110b)為彎曲形狀，從而整體上為曲折形狀的情形。流體流動線(2110)包含多個直線(2110a)，而多個直線(2110a)以深入於各終端部分的狀態連接至連接部(2110b)。某些直線(2110a)可以是引入流體的入口部，而其他部分可以是排出流體的排出部，其中入口部與排出部可以沒有經由連接部(2110b)連接。如圖13中所示，根據本申請案一個例子之流體流動線(2110)可形成為曲折形狀同時透過連接部(2110b)連接所有複數個直線(2110a)。
在流體加熱裝置(2000)中，流體流動線(2110)可沿著圓柱狀結構(2120)的內壁表面設置同時與圓柱狀結構(2120)維持預定距離。如圖12中所示，流體流動線(2110)沿著圓柱狀結構(2120)的內壁表面設置同時形成為重複U形，使得當從頂表面觀看流體加熱裝置(2000)時，流體流動線(2110)與圓柱狀結構(2120)的形狀可為相同。在此，形狀相同的意涵表示彼等的形狀，例如圓形或橢圓為相同，並且大小可以相同或不同。圖14為示意性地示出從頂表面觀看流體加熱裝置(2000)的圖式。如上所述，流體流動線(2110)形成為曲折形狀同時所有複數個直線(2110a)透過連接部(2110b)而連接，並同時地沿著圓柱狀結構(2120)的內壁表面設置，由此流體流動線(2110)的形狀示為與圓柱狀結構(2120)的形狀的相同圓形形狀。
即使在此結構中，有可能有效率地將透過感應加熱生成的熱傳遞至流體。
10:流體加熱裝置 100:加熱部 110:流體流動線 G:截面 AX1:旋轉軸 AX1,P:旋轉軸的某個點 EP:終點 SP:起點 H:上升度 111:內部通道 112:表面部 210:電源 N:繞組之數量 S1:截面 S2:截面 P:圖案 200:線圈部 120:圓柱狀結構 1000:流體加熱裝置 1100:第一線圈部 1200:圓柱狀結構 1300:加熱部 1310:流體流動線 1320:圓柱狀結構 1400:第二線圈部 2000:流體加熱裝置 2100:加熱部 2110:流體流動線 2120:傳導結構 2200:線圈部 2110a:直線 2110b:連接部
[圖1、10、12、14與15]為在此說明之流體加熱裝置的非限制性例子。 [圖2、3、4與13]為流體流動線的形狀之非限制性例子。 [圖5]為線圈部的形狀之非限制性例子。 [圖6]為用於解釋螺旋結構之示例性圖式。 [圖7至9與11]為流體加熱裝置的垂直截面之非限制性例子。
10:流體加熱裝置
100:加熱部
110:流體流動線
200:線圈部

Claims (15)

  1. 一種流體加熱裝置，其包含： 流體流動線；以及 線圈部， 其中該流體流動線包含形成為允許流體流動之內部通道與圍繞該內部通道之傳導表面部， 其中該流體流動線具有螺旋結構；以及 其中該線圈部係配置為產生電磁場，該電磁場係配置為透過感應加熱對該傳導表面部感應出熱生成。
  2. 一種流體加熱裝置，其包含： 流體流動線，其包含形成為允許流體流動之內部通道與圍繞該內部通道之傳導表面部； 傳導結構，其環繞該流體流動線存在；以及 線圈部，其係配置為產生電磁場，該電磁場係配置為透過感應加熱對該傳導結構感應出熱生成， 其中該流體流動線與該傳導結構形成為使得該流體流動線中的流體係由該傳導結構中的該熱生成所加熱。
  3. 如請求項2之流體加熱裝置，其中該流體流動線具有螺旋結構。
  4. 如請求項1或3之流體加熱裝置，其中在該螺旋結構的旋轉軸與該流體流動線之間的距離之中，最長距離與最短距離的比為0.8至1.2。
  5. 如請求項1或3之流體加熱裝置，其中該螺旋結構的一次繞組部件的高度H相對於該一次繞組部件的旋轉軸與該一次繞組部件中的該流體流動線之間的最短距離R的比H/R為2或更高。
  6. 如請求項5之流體加熱裝置，其中該螺旋結構滿足下列方程式1： [方程式1] L = (H 2+(2πR) 2) 1/2其中，L為該螺旋結構的該一次繞組部件的長度，H為該螺旋結構的該一次繞組部件的高度H，而R為該一次繞組部件的該旋轉軸與該一次繞組部件中的該流體流動線之間的該最短距離。
  7. 如請求項2之流體加熱裝置，其中該傳導結構存在於該流體流動線與該線圈部之間。
  8. 如請求項1或2之流體加熱裝置，其更包含供電部，其係配置為施加直流電或交流電至該線圈部。
  9. 如請求項1或2之流體加熱裝置，其中該線圈部具有螺旋結構，並且在該線圈的該螺旋結構之旋轉軸與該線圈之間的距離之中，最長距離與最短距離的比為0.8至1.2。
  10. 如請求項1或3之流體加熱裝置，其中該線圈部具有螺旋結構，並且該線圈部的該螺旋結構之旋轉軸與該流體流動線的該螺旋結構之旋轉軸彼此重合。
  11. 如請求項1或3之流體加熱裝置，其中該線圈部具有螺旋結構，並且該線圈的該螺旋結構中的繞組之數量N2與該流體流動線的該螺旋結構中的繞組之數量N1的比N1/N2為0.75至1.5。
  12. 如請求項1或3之流體加熱裝置，其中該線圈部具有螺旋結構，其中該線圈部的該螺旋結構中的繞組之數量N2與該流體流動線的該螺旋結構中的繞組之數量N1的比N1/N2為0.75至1.5，並且其中該線圈部的該螺旋結構與該流體流動線的該螺旋結構存在於假想線上，該假想線垂直於該線圈部的該螺旋結構之旋轉軸或該流體流動線的該螺旋結構之旋轉軸。
  13. 如請求項2之流體加熱裝置，其中該流體流動線具有其中U形線係重複地連接之形式，其中該傳導結構為圓柱狀，並且其中該流體流動線圍繞該圓柱狀傳導結構的該內壁形成。
  14. 如請求項1之流體加熱裝置，其中該線圈部包含具有螺旋結構之第一線圈部以及具有螺旋結構之第二線圈部，其中該第一線圈部存在於該具有螺旋結構之流體流動線之內，而該第二線圈部存在於該具有螺旋結構之流體流動線之外。
  15. 如請求項2之流體加熱裝置，其中該線圈部包含具有螺旋結構之第一線圈部以及具有螺旋結構之第二線圈部，其中該第一線圈部存在於該流體流動線之內，而該第二線圈部存在於該流體流動線之外，並且其中該傳導結構包含第一與第二傳導結構，其中該第一傳導結構存在於該第一線圈部與該流體流動線之間，而該第二傳導結構存在於該第二線圈部與該流體流動線之間。
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