WO2004062320A1 - 流体加熱ヒータ - Google Patents

Abstract

加熱性能に優れ、電気制御が容易で環境にも優しい電磁誘導加熱による流体加熱ヒータを提供する。　そのために、管１の内側に電磁誘導加熱の発熱体２を挿入し、その外側にコイル３を巻回して巻始めと巻終りを高周波交流電源４に接続する。また、管１の両端に配管接合部５を設けて流体の循環経路に連結する。発熱体２は、円筒の側面を長さ方向に沿ってジグザグに折り曲げ、軸心に向けて多数のひだ状突起ａを突設する。このとき、ひだ状突起ａの側面とコイル３から発生する磁力線が交差するように円筒の長さ方向に対してひだ状突起ａを斜めに形成する。

Description

明 細 書

流体加熱ヒータ

技術分野

本発明は、 水や蒸気などの流体の循環経路に設置して流体を加熱する 流体加熱ヒータに関する。

背景技術

流体の循環経路にヒータを設置して流体を加熱する場合、 -クロム線 や半導体セラ ミ ックスなどの発熱体を直接流体に接触させて加熱すると、 熱効率はよく なるが、 配線が困難で、 接触面積も小さいため熱伝導効率 が悪く 、 加熱ムラが発生しやすい。

そのため、 熱交換器に外部よ り過熱蒸気などの熱媒体を供給し、 その 熱で流体を加熱するのが一般的であった。

と ころが、 熱交換器は電気制御が難しく 、 昇温スピー ドも遅いため、 急速加熱などの温度制御に難があった。

また、 ボイラーの輻射熱や燃焼ガスが回り の環境に悪影響を与え、 作 業環境が悪化する という問題があった。

この点、 電磁誘導加熱は、 非接触で発熱体を加熱するので配線が不要 で、 発熱体を大き くすることによ り接触面積を拡張できるので、 流体を 均一に加熱できるよ うになる。

また、 電気制御による温度管理が容易で、 昇温スピー ドも速く 、 輻射 熱や燃焼ガスが出ないので環境に与える影響も少ない。

この電磁誘導加熱を利用して流体を加熱する場合、 流体の流れに沿つ てコイルを卷く のが効率的であるが、 この場合発熱面をコイルから発生 する磁力線の方向に対して直交させる必要がある。

このため、 流体の流れに対向して発熱体を設置しなければならず、 流 体の流れを阻害することになる。

これに対し、 流体の流れに沿って平行に発熱体を設置する と、 発熱面 と磁力線の方向が一致し、 うず電流が発生しないので発熱体が発熱しな く なる。

そこで本発明は、 流体の流れを阻害せずに発熱が可能な発熱体を実現 することによ り、 加熱性能に優れ、 電気制御が容易で環境にも優しい電 磁誘導加熱による流体加熱ヒータを提供することを目的になされたもの である。 発明の開示

かかる 目的を達成するために、 本発明は以下のよ う に構成した。

すなわち、 本発明の流体加熱ヒータは、 流体を通す管の内側に発熱体 を揷入し、 この管の外側には高周波電流を流すコイルを卷回する一方、 前記発熱体を、 管の軸心よ り半径方向に位置し、 かつ流体の流れに沿つ て連続する帯状板で構成し、 さらにこの帯状板をコイルから発生する磁 力線の方向に対して傾斜させることによ り上記目的が達成される。

また、 好ま しく は、 前記帯状板を円筒の側面を長さ方向に沿ってジグ ザグに折り 曲げて形成したひだ状突起とする。

また、 好ま しく は、 前記ひだ状突起の軸心からの距離を交互に遠近さ せる。

また、 好ましく は、 前記帯状板を管の軸心を中心に旋回する螺旋板と する。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明を実施した流体加熱ヒータの一部を切り欠いた側面図 である。 図 2は、 本発明を実施した発熱体の横断面図である。 図 3は、 図 2の変形例である。 図 4は、 本発明を実施した発熱体の変形例の模式 図である。 図 5は、 本発明を実施した発熱体の作用を説明する模式図で ある。 発明を実施するための最良の形態

以下に図面を参照して、 本発明の実施の形態について説明する。

図 1 に、 本発明を実施した流体加熱ヒータの一部を切り欠いた側面図 を示す。 '

流体加熱ヒータは、 管 1 の内側に電磁誘導加熱の発熱体 2を揷入し、 その外側にコイル 3 を卷回して卷始めと卷終り を高周波交流電源 4に接 続する。

また、管 1の両端に配管接合部 5を設けて流体の循環経路に連結する。 図 2に、 本発明を実施した発熱体の横断面図を示す。

発熱体 2は、 円筒の側面を長さ方向に沿ってジグザグに折り 曲げ、 軸 心に向けて多数のひだ状突起 a を突設する。

このとき、， ひだ状突起 a の側面と コイル 3から発生する磁力線が交差 するよ うに円筒の長さ方向に対してひだ状突起 a を斜めに形成する。

図では、 ひだ状突起 a の稜線の高さを同じにしているが、 図 3に示す よ うに、 稜線の高さを交互に異ならせ、 一方の稜線を他方よ り高く して よ り軸心に近づけてもよい。

これによ り、 軸心部に生じていた大きな空間を埋めて流体の流れを均 一化し、 加熱ムラを小さ く できる。

断面の一部に大きな空間があると、 流れやすい部分と流れにく い部分 ができ、 流体の流れが流れやすい部分に集中して均一に流れなく なる。

このため、 中の流体を一様に加熱できなく なる。

発熱体 2の材料は、 電気抵抗が大きく、' うず電流が流れると容易に熱 に変わる例えば SUS 304 (ステンレス）などの鉄系統磁性体が好適である。 発熱体 2は'、 図 4に示すよ うに、 管 1 の軸心を螺旋状に旋回するスク リ ユ ー式の帯状板で形成してもよい。

これによ り、 図 2 〜 3に示す発熱体 2 と同様、 中空の軸心を有し、 か つ流体の流れに沿って連続し、 コイルから発生する磁力線の方向に対し て傾斜する帯状板を形成することができる。

本発明を実施した流体加熱ヒータは以上のよ うな構成で、 管 1 の両端 に設けた配管接合部 5を流体の循環経路に連結し、 外側のコイル 3に高 周波電流を流して内側の発熱体 2を発熱させ、 中を流れる流体を発熱体 2で直接加熱する。

このとき、 図 5に示すよ うに、 磁力線 b とひだ状突起 aの交点にうず 電流 cが流れ、 電気抵抗によって発熱体 2が発熱する。

また、 管 1内を流れる流体は、 ひだ状突起 aの間隙を通り抜けて均一 に加熱される。

なお、 本発明の流体加熱ヒータは、 熱量が不足する場合、 配管接合部 5 を介して多数のヒータを直列接続することによ り、 足し算でヒータの 熱量を増やすことができる。 産業上の利用可能性

以上説明したよ うに、 本発明の流体加熱ヒータは、 発熱体を流体の流 れに沿って連続する帯状板で構成するので、 流体の流れを阻害せずにス ムーズに中の流体を流すことができる。 また、 帯状板をコイルから発生 する磁力線の方向に対して傾斜させるので、 帯状板と磁力線が交差して うず電流が発生し、 発熱体を発熱させることができる。

以上によ り、 直接発熱体を加熱するので熱効率がよく、 輻射熱がなく 燃焼ガスがでないのでまわり の環境を悪化せず、 中毒や爆発などの危険 性がなく 、 制御性が確実で、 加熱力が強く俊敏な電磁誘導加熱を利用し て流体を流しながら連続的に加熱するこ とができる理想的な流体加熱ヒ ータが実現できる。

Claims

請求の範囲

1 . 流体を通す管の内側に発熱体を揷入し、

この管の外側には高周波電流を流すコイルを巻回する一方、

前記発熱体を、

管の軸心よ り半径方向に位置し、

かつ流体の流れに沿って連続する帯状板で構成し、

さ らにこの帯状板をコイルから発生する磁力線の方向に対して傾斜さ せることを特徴とする流体加熱ヒータ。

2 . 前記帯状板を円筒の側面を長さ方向に沿ってジグザグに折り 曲げ て形成したひだ状突起とする請求項 1記載の流体加熱ヒータ。

3 . 前記ひだ状突起の軸心からの距離を交互に遠近させてなる請求項 2記載の流体加熱ヒータ。

4 . 前記帯状板を管の軸心を中心に旋回する螺旋板とする請求項 1記 載の流体加熱ヒータ。