(57)【要約】      （修正有）【課題】螺旋状に巻回された導体管を短絡させるための電気接続部材を不要にしつつ、導体管と流体との接触面積を大きくする。【解決手段】導体管３を電磁誘導により発熱させて導体管３を流れる流体を加熱する流体加熱装置であって、軸方向に沿って並列となるように螺旋状に巻回された２本の第１導体管３１ａ、３１ｂと、軸方向に沿って並列となるように螺旋状に巻回された２本の第２導体管３２ａ、３２ｂとを備え、第１導体管３１ａ、３１ｂ及び第２導体管３２ａ、３２ｂの巻径が互いに異なることにより２層構造とされており、第１導体管３１ａ、３１ｂ及び第２導体管３２ａ、３２ｂの巻回方向が互いに異なり、一方の第１導体管３１ａ及び一方の第２導体管３２ａと、他方の第１導体管３１ｂ及び他方の第２導体管３２ｂとがそれぞれ、両端部３１ｍ、３１ｎにおいて電気的に接続されるとともに流体が通流可能に接続されている。【選択図】図２
2018045804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体管を電磁誘導により発熱させて当該導体管を流れる流体を加熱する流体加熱装置であって、
軸方向に沿って並列となるように螺旋状に巻回された２本の第１導体管と、
軸方向に沿って並列となるように螺旋状に巻回された２本の第２導体管とを備え、
前記第１導体管及び前記第２導体管の巻径が互いに異なることにより２層構造とされており、
前記第１導体管及び前記第２導体管の巻回方向が互いに異なり、
一方の前記第１導体管及び一方の前記第２導体管と、他方の前記第１導体管及び他方の前記第２導体管とがそれぞれ、両端部において電気的に接続されるとともに前記流体が通流可能に接続されている流体加熱装置。
【請求項２】
前記第１導体管と前記第２導体管との導体管長が略同一となるように構成されている、請求項１記載の流体加熱装置。
【請求項３】
前記第１導体管の巻き数が前記第２導体管の巻き数よりも多いことにより、それら導体管長が略同一とされている、請求項２記載の流体加熱装置。
【請求項４】
一方の前記第１導体管の一端部及び一方の前記第２導体管の一端部の接続部と、他方の前記第１導体管の一端部及び他方の前記第２導体管の一端部の接続部とが前記流体が通流可能に接続されており、
一方の前記第１導体管の他端部及び一方の前記第２導体管の他端部の接続部と、他方の前記第１導体管の他端部及び他方の前記第２導体管の他端部の接続部とが前記流体が通流可能に接続されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の流体加熱装置。
【請求項５】
円筒状鉄心と、
前記円筒状鉄心の外部に設けられ、前記円筒状鉄心とともに閉磁路を形成する磁路形成部と、
前記円筒状鉄心及び前記磁路形成部の間に設けられ、前記円筒状鉄心の内部に磁束を発生させる誘導コイルとをさらに備え、
前記第１導体管及び前記第２導体管が、前記円筒状鉄心及び前記磁路形成部の間に設けられている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の流体加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導により発熱する導体管を用いて、例えば水等の流体を加熱する流体加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体加熱装置としては、例えば特許文献１に示すように、閉磁路鉄心に一次コイルを巻回するとともに、流体が流れる導体管を二次コイルとして螺旋状に巻回したものがある。ここで、導体管は、電気的リアクタンスを低減させて加熱効率を向上させるべく、導体管の外側周面において全ターン部分を、螺旋の軸方向に延びる電気接続部材で溶接等により電気的に接続し、導体管内で短絡回路を形成するように構成されている。そして、この流体加熱装置は、前記一次コイルに交流電圧を印加して、導体管内に短絡電流を流すことにより、導体管をジュール発熱させて流体を加熱している。
【０００３】
しかしながら、導体管に電気接続部材が固定されていると、ジュール発熱する導体管が熱変形しようとした際に、大きな応力が発生し、導体管や電気接続部材、あるいは導体管と電気接続部材との固定箇所等に疲労が蓄積したりや破損したりするおそれが生じる。
【０００４】
一方、流体の加熱効率をさらに向上させることが求められており、そのためには導体管と流体との接触面積を大きくすることが考えられる。導体管の外側周面に電気接続部材を固定する構成であることから、接触面積を簡単に大きくするには、螺旋の軸方向に巻き数を増やす構成が考えられる。
【０００５】
ところが、導体管の巻き数を増やすことによって、導体管の軸方向寸法が大きくなってしまい、それに伴って流体加熱装置全体の大型化を招いてしまう。また、導体管の巻き数を増やすことによって、導体管と電気接続部材との固定箇所が増えてしまい、導体管や電気接続部材、あるいは導体管と電気接続部材との固定箇所等に疲労が蓄積したりや破損したりするおそれが生じやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、螺旋状に巻回された導体管を短絡させるための電気接続部材を不要にしつつ、導体管と流体との接触面積を大きくすることをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る流体加熱装置は、導体管を電磁誘導により発熱させて当該導体管を流れる流体を加熱する流体加熱装置であって、軸方向に沿って並列となるように螺旋状に巻回された２本の第１導体管と、軸方向に沿って並列となるように螺旋状に巻回された２本の第２導体管とを備え、前記第１導体管及び前記第２導体管の巻径が互いに異なることにより２層構造とされており、前記第１導体管及び前記第２導体管の巻回方向が互いに異なり、一方の前記第１導体管及び一方の前記第２導体管と、他方の前記第１導体管及び他方の前記第２導体管とがそれぞれ、両端部において電気的に接続されるとともに前記流体が通流可能に接続されていることを特徴とする。本発明では、第１導体管の一方及び第２導体管の一方の間で１つの短絡回路が形成され、第１導体管の他方及び第２導体管の他方の間で１つの短絡回路が形成される。
【０００９】
この流体加熱装置であれば、巻回方向が互いに逆向きの第１導体管及び第２導体管の一端部同士及び他端部同士を接続しているので、当該第１導体管及び第２導体管の間で短絡回路が形成されるため、電気接続部材を不要にすることができる。
また、２本の第１導体管及び２本の第２導体管からなる２層構造とし、それらの第１導体管及び第２導体管に流体が通流するように構成されているので、導体管を螺旋の軸方向に巻き数を増やすことなく、導体管と流体との接触面積を大きくすることができる。
さらに、二次コイルである導体管の巻き数により、短絡電流及び容量（流体の処理量）の調整が可能となる。
【００１０】
第１導体管により加熱される流体の温度、及び第２導体管により加熱される流体の温度を同一にするためには、前記第１導体管と前記第２導体管との導体管長が略同一となるように構成されていることが望ましい。この構成を簡単に実現するためには、前記第１導体管の巻き数が前記第２導体管の巻き数よりも多くすることが考えられる。
【００１１】
流体を導入する導入ポート及び導体管から流体を導出する導出ポートと導体管との配管構造を容易にするためには、一方の前記第１導体管の一端部及び一方の前記第２導体管の一端部の接続部と、他方の前記第１導体管の一端部及び他方の前記第２導体管の一端部の接続部とが前記流体が通流可能に接続されており、一方の前記第１導体管の他端部及び一方の前記第２導体管の他端部の接続部と、他方の前記第１導体管の他端部及び他方の前記第２導体管の他端部の接続部とが前記流体が通流可能に接続されていることが望ましい。
この構成であれば、一端部に設けられた２つの接続部が接続されており、他端部に設けられた２つの接続部が接続されているので、一端部の２つの接続部に導入ポートを接続し、他端部の２つの接続部に導出ポートを接続することにより、配管構造を容易にすることができる。
【００１２】
流体加熱装置が、円筒状鉄心と、前記円筒状鉄心の外部に設けられ、前記円筒状鉄心とともに閉磁路を形成する磁路形成部と、前記円筒状鉄心及び前記磁路形成部の間に設けられ、前記円筒状鉄心の内部に磁束を発生させる誘導コイルとをさらに備え、前記第１導体管及び前記第２導体管が、前記円筒状鉄心及び前記磁路形成部の間に設けられていることが望ましい。
この構成であれば、円筒状鉄心及び磁路形成部の間に、熱源である第１導体管及び第２導体管を配置する構成としているので、第１導体管及び第２導体管から外部に漏れ出る熱を、磁路形成部の内側に閉じ込めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成した本発明によれば、螺旋状に巻回された導体管を短絡させるための電気接続部材を不要にしつつ、導体管と流体との接触面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体加熱装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】同実施形態の第１導体管及び第２導体管の構成を示す側面図である。
【図３】同実施形態の第１導体管の構成を示す側面図である。
【図４】同実施形態の第２導体管の構成を示す側面図である。
【図５】同実施形態の一方の第１導体管及び一方の第２導体管の接続態様を示す側面図である。
【図６】同実施形態の他方の第１導体管及び他方の第２導体管の接続態様を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明に係る流体加熱装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
＜１．装置構成＞
本実施形態に係る流体加熱装置１００は、流体である水を加熱して飽和水蒸気又は過熱水蒸気を生成するものであり、図１に示すように、円筒状鉄心２１と、円筒状鉄心２１の径方向外側に設けられた円筒状をなす外側磁路形成部２２と、円筒状鉄心２１及び外側磁路形成部２２の軸方向一端部を連結する第１径方向磁路形成部２３と、円筒状鉄心２１及び前記外側磁路形成部２２の軸方向他端部を連結する第２径方向磁路形成部２４とを有する閉磁路鉄心要素２を備えている。この閉磁路鉄心要素２は、概略円筒形状をなすものであり、その側周壁内部に概略円筒状の空間を形成するものである。
【００１７】
なお、前記円筒状鉄心２１及び前記外側磁路形成部２２はともに、いわゆるインボリュート鉄心であり、幅方向断面がインボリュート曲線状に湾曲した湾曲部を有する複数の珪素鋼板を円周方向に放射状に積み重ねて円筒状に形成したものである。
【００１８】
そして、この流体加熱装置１００は、円筒状鉄心２１及び外側磁路形成部２２の間に設けられ、電磁誘導により発熱して内部を流れる流体を加熱する導体管３と、円筒状鉄心２１及び外側磁路形成部２２の間に設けられ、円筒状鉄心２１の内部に磁束を発生させる誘導コイル４と、第１径方向磁路形成部２３に設けられ、導体管３に流入する流体が流れる第１流路Ｓ１を形成する第１流路形成部５と、第２径方向磁路形成部２４に設けられ、導体管３に流入する流体が流れる第２流路Ｓ２を形成する第２流路形成部６とを備えている。
【００１９】
なお、閉磁路鉄心要素２の内部空間において、導体管３及び誘導コイル４以外の部分は断熱材１０が充填されている。また、閉磁路鉄心要素２は、導体管３、誘導コイル４及び断熱材１０を収容した状態で、軸方向に貫通する締結ボルト等の締結機構１３により軸方向から第１径方向磁路形成部２３及び第２径方向磁路形成部２４を締結して一体化される。
【００２０】
導体管３は、図２に示すように、円筒状鉄心２１の外周に沿って螺旋状（コイル状）に巻回されたものである。この導体管３は、円筒状鉄心２１と同軸上に配置されている。
【００２１】
具体的に導体管３は、図３に示すように、軸方向に沿って並列となるように螺旋状に巻回された２本の第１導体管３１（両者を区別する場合は、３１ａ、３１ｂ）と、図４に示すように、軸方向に沿って並列となるように螺旋状に巻回された２本の第２導体管３２（両者を区別する場合は、３２ａ、３２ｂ）とを備えており、第１導体管３１及び第２導体管３２の巻径が互いに異なることにより２層構造とされている。本実施形態では第１導体管３１の巻径が、第２導体管３２の巻径よりも大きく、第１導体管３１と第２導体管３２とは互いに接触しないように構成されている。また、第１導体管３１及び第２導体管３２の巻回方向は互いに異なる（逆向き）となるように構成されている。さらに、第１導体管３１と第２導体管３２とは、管径（内径及び外径）が略同一であり、第１導体管３１の巻き数が第２導体管３２の巻き数よりも多いことにより、それらの導体管長が略同一となるように構成されている。
【００２２】
そして、２本の第１導体管３１ａ、３１ｂのうちの一方及び２本の第２導体管３２ａ、３２ｂのうちの一方は、それらの両端部が電気的に接続されるとともに流体が通流可能に接続されている。また、２本の第１導体管３１ａ、３１ｂのうちの他方及び２本の第２導体管３２ａ、３２ｂのうちの他方は、それらの両端部が電気的に接続されるとともに流体が通流可能に接続されている。これらの構成のために、２本の第１導体管３１ａ、３１ｂ及び２本の第２導体管３２ａ、３２ｂはそれぞれ、螺旋部分３１ｘ、３２ｘの他に、当該螺旋部分３１ｘ、３２ｘの巻き始め部分及び巻き終わり部分に後述する接続部３３、３４に接続される接続管部３１ｙ、３２ｙを有する（図３及び図４参照）。
【００２３】
詳細には、図５及び図６に示すように、第１導体管３１の一端部３１ｍ及び第２導体管３２の一端部３２ｍが導電性を有する接続配管等の一端側接続部３３（両者を区別する場合は、３３ａ、３３ｂ）により電気的に接続されるとともに流体的に接続されている。第１導体管３１の他端部３１ｎ及び第２導体管３２の他端部３２ｎが導電性を有する接続配管等の他端側接続部３４（両者を区別する場合は、３４ａ、３４ｂ）により電気的に接続されるとともに流体的に接続されている。これらの接続部３３、３４は、流体を第１導体管３１及び第２導体管３２に分流させるための分岐路又は第１導体管３１及び第２導体管３２を流れた流体を合流させるための合流路を内部に有するものである。
【００２４】
図５に示すように、一方の第１導体管３１ａの一端部３１ｍ及び一方の第２導体管３２ａの一端部３２ｍの接続部３３である一方の一端側接続部３３ａと、他方の第１導体管３１ｂの一端部３１ｍ及び他方の第２導体管３２ｂの一端部３２ｍの接続部３３である他方の一端側接続部３３ｂとは、互いに流体が通流可能に接続されている。
【００２５】
また、図６に示すように、一方の第１導体管３１ａの他端部３１ｎ及び一方の第２導体管３２ａの他端部３２ｎの接続部３４である一方の他端側接続部３４ａと、他方の第１導体管３１ｂの他端部３１ｎ及び他方の第２導体管３２ｂの他端部３２ｎの接続部３４である他方の他端側接続部３４ｂとは、互いに流体が通流可能に接続されている。本実施形態では、図２に示すように、一方の一端側接続部３３ａと他方の一端側接続部３３ｂとが中間配管３５によって接続されることにより、また、一方の他端側接続部３４ａと他方の他端側接続部３４ｂとが中間配管３６によって接続されることにより、互いに流体が通流可能に接続されている。
【００２６】
そして、本実施形態では、一方の一端側接続部３３ａから流体が導入され、中間配管３５を通じて他方の一端側接続部３３ｂに流入する。なお、一方の一端側接続部３３ａには、内側中空コイル要素４２の下流側端部が接続されている。
【００２７】
一方の一端側接続部３３ａに流入した流体は、一方の第１導体管３１ａ及び一方の第２導体管３２ａに分岐して流れる。他方の一端側接続部３３ｂに流入した流体は、他方の第１導体管３１ｂ及び他方の第２導体管３２ｂに分岐して流れる。
【００２８】
一方の第１導体管３１ａ及び一方の第２導体管３２ａを流れた流体は、一方の他端側接続部３４ａで合流して流体を導出する。他方の第１導体管３１ｂ及び他方の第２導体管３２ｂを流れた流体は、他方の他端側接続部３４ｂで合流して、中間配管３６を通じて一方の他端側接続部３４ａに流れる。一方の他端側接続部３４ａには、導出ポート１２が接続されている。
【００２９】
誘導コイル４は、図１に示すように、導体管３に流入する流体が流れる中空導体管からなる外側中空コイル要素４１及び内側中空コイル要素４２と、中実導線からなる中実コイル要素４３とを有している。なお、これらコイル要素４１〜４３は、円筒状鉄心２１と同軸上に配置されている。
【００３０】
外側中空コイル要素４１は、外側磁路形成部２２及び導体管３の間、つまり、導体管３の径方向外側に配置されている。また、外側中空コイル要素４１は、閉磁路鉄心要素２内の配管構成の簡単化のため、導体管３の軸方向両端部よりも内側に位置する範囲内で中空導体管を巻回して構成されている。なお、図１において、外側中空コイル要素は、単層巻きのものであったが、二層巻き以上のものであっても良い。ここで、外側中空コイル要素４１及び導体管３の間には絶縁材１１ａが設けられている。具体的に絶縁材１１ａは、外側中空コイル要素４１の内側周面に沿って設けられている。
【００３１】
内側中空コイル要素４２は、導体管３及び円筒状鉄心２１の間、つまり、導体管３（第２導体管３２ａ、３２ｂ）の径方向内側に配置されている。また、内側中空コイル要素４２は、円筒状鉄心２１の軸方向両端部全体に亘って、つまり、導体管３の軸方向両端部よりも外側に位置する範囲内で中空導体管を巻回して構成されている。なお、図１において、内側中空コイル要素４２は、単層巻きのものであったが、二層巻き以上のものであっても良い。ここで、内側中空コイル要素４２及び導体管３の間には絶縁材１１ｂが設けられている（図１参照）。具体的に絶縁材１１ｂは、導体管３の内側周面に沿って設けられている。また、内側中空コイル要素４２及び円筒状鉄心２１の間には絶縁材１１ｃが設けられている。具体的に絶縁材１１ｃは、内側中空コイル要素４２の内側周面に沿って設けられている。
【００３２】
中実コイル要素４３は、外側中空コイル要素４１の外周に巻回して設けられている。また、中実コイル要素４３は、外側中空コイル要素４１と同様に、導体管３の軸方向両端部よりも内側に位置する範囲内で中空導体管を巻回して構成されている。ここで、中実コイル要素４３及び外側磁路形成部２２の間には絶縁材１１ｄが設けられ、中実コイル要素４３及び外側中空コイル要素４１の間には絶縁材１１ｅが設けられている（図１参照）。具体的に絶縁材１１ｄは、中実コイル要素４３の外側周面に沿って設けられており、絶縁材１１ｅは、中実コイル要素４３の内側周面及び外側中空コイル要素４１の外側周面に沿って設けられている。
【００３３】
そして、外側中空コイル要素４１の上流側端部（右側端部）と中実誘導コイル要素４３の右側端部とが電気的に接続されている。中実誘導コイル要素４３の左側端部には、交流電源の一方の電源端子が接続される外部端子Ｔ１が設けられている。
【００３４】
また、外側中空コイル要素４１の下流側端部（左側端部）と内側中空コイル要素４２の上流側端部（左側端部）とが接続されており、外側中空コイル要素４１を流れた流体が内側中空コイル要素４２に流れるように構成されている。この内側中空コイル要素４２の下流側端部には、交流電源の他方の電源端子が接続される外部端子Ｔ２が設けられている。
【００３５】
さらに、内側中空コイル要素４２の下流側端部（右側端部）と、導体管３の上流側端部（右側端部、一方の一端側接続部３３ａ）とが接続されており、内側中空コイル要素４２を流れた流体が導体管３に流れるように構成されている。
【００３６】
なお、本実施形態では、内側中空コイル要素４２の下流側端部は、第２径方向磁路形成部２４の内面に沿って渦巻状に巻き回されている。その他、内側中空コイル要素４２の上流側端部を、第１径方向磁路形成部２３の内面に沿って渦巻状に巻き回しても良い。
【００３７】
前記第１流路形成部５は、前記第１径方向磁路形成部２３の外面に沿って円環状の第１流路Ｓ１を形成するものであり、外部から第１流路Ｓ１に流体を導入する導入ポート７が接続されている。本実施形態では、環状の凹溝を有する第１流路形成部５を第１径方向磁路形成部２３の外面に溶接することにより、第１流路Ｓ１を形成している。
【００３８】
第２流路形成部６は、第２径方向磁路形成部２４の外面に沿って円環状の第２流路Ｓ２を形成するものである。本実施形態では、環状の凹溝を有する第２流路形成部６を第２径方向磁路形成部２４の外面に溶接することにより、第２流路Ｓ２を形成している。
【００３９】
そして、第１流路形成部５と第２流路形成部６とは、第１接続配管８により接続されている。具体的に第１接続配管８は、一端（上流端）が第１流路形成部５に接続され、他端（下流端）が第２流路形成部６に接続されている。この第１接続配管８は、円筒状をなす閉磁路鉄心要素２の内部、つまり円筒状鉄心２１の内部を通って設けられている。
【００４０】
また、第２流路形成部６と前記外側中空コイル要素４１とは、第２接続配管９により接続されている。具体的に第２接続配管９は、一端（上流端）が第２流路形成部６に接続され、他端（下流端）が外側中空コイル要素４１の上流端に接続されている。本実施形態では、第２接続配管９は、外側磁路形成部２２の側壁（第２径方向磁路形成部２４側の端部）を貫通して、閉磁路鉄心要素２の内部に導入されて外側中空コイル要素４１に接続されている。なお、第２接続配管９は、第２径方向磁路形成部２４を貫通して、閉磁路鉄心要素２の内部に導入されて外側中空コイル要素４１に接続されても良い。
【００４１】
このように構成した本実施形態の流体加熱装置１００において、中実コイル要素４３の外部端子Ｔ１及び内側中空コイル要素４２の外部端子Ｔ２に交流電源により交流電圧を印加することで、中実コイル要素４３、外側中空コイル要素４１及び内側中空コイル要素４２に電流が流れて閉磁路鉄心要素２に磁束が流れる。当該磁束によって導体管３に短絡電流が流れて、導体管３がジュール発熱する。これにより、導体管３を流れる流体が導体管３によって加熱される。
【００４２】
具体的には、一方の第１導体管３１ａ及び一方の第２導体管３２ａが互いに逆向きに巻回されているため、一方の第１導体管３１ａに流れる誘導電流と一方の第２導体管３２ａに流れる誘導電流とが逆向きとなり、両端部の接続部３３ａ、３４ａで短絡して、第１導体管３１ａ及び第２導体管３２ａに短絡電流が流れる。また、他方の第１導体管３１ｂ及び他方の第２導体管３２ｂが互いに逆向きに巻回されているため、他方の第１導体管３１ｂに流れる誘導電流と他方の第２導体管３２ｂに流れる誘導電流とが逆向きとなり、両端部の接続部３３ｂ、３４ｂで短絡して、第１導体管３１ｂ及び第２導体管３２ｂに短絡電流が流れる。このように導体管３には、２つの短絡回路が形成される。
【００４３】
次に、流体加熱装置１００の流体の流れとともに流体の加熱態様について説明する。
【００４４】
第１流路形成部５に接続された導入ポート７から、流体である水が導入される。そして、流体は、導入ポート７から第1流路Ｓ１内に流入して、第１径方向磁路形成部２３を冷却するとともに、第１径方向磁路形成部２３により予熱される。その後、流体は、第１接続配管８を流れて、第２流路Ｓ２内に流入して、第２径方向磁路形成部２４を冷却するとともに、第２径方向磁路形成部２４により予熱される。なお、第１径方向磁路形成部２３及び第２径方向磁路形成部２４は、導体管３からの伝熱により加熱されている。
【００４５】
このように第１流路Ｓ１及び第２流路Ｓ２を流れた流体は、第２接続配管９を流れて、外側中空コイル要素４１に流入する。このとき、流体は、外側中空コイル要素４１を冷却するとともに、外側中空コイル要素４１により予熱される。なお、外側中空コイル要素４１は、通電により生じる熱とともに、導体管３からの伝熱により加熱されている。
【００４６】
また、この外側中空コイル要素４１を流れた流体は、内側中空コイル要素４２に流入する。このとき、流体は、内側中空コイル要素４２を冷却するとともに、内側中空コイル要素４２により予熱される。なお、内側中空コイル要素４２は、通電により生じる熱とともに、導体管３からの伝熱により加熱されている。
【００４７】
そして、第１径方向磁路形成部２３、第２径方向磁路形成部２４、外側中空コイル要素４１及び内側中空コイル要素４２により予熱された流体が、導体管３に流入する。そして、導体管３を流れる流体は、誘導加熱された導体管３により加熱されて飽和水蒸気又は過熱水蒸気となり、導体管３の下流端（一方の他端側接続部３４ａ）に接続された導出ポート１２から外部又は外部配管に導出される。なお、導体管３は、外側磁路形成部２２の側壁（第１径方向磁路形成部２３側の端部）を貫通して、閉磁路鉄心要素２の外部に導出されている。なお、導体管３は、第１径方向磁路形成部２３を貫通して、閉磁路鉄心要素２の外部に導出されても良い。
【００４８】
＜２．本実施形態の効果＞
このように構成した流体加熱装置１００によれば、巻回方向が互いに逆向きの第１導体管３１及び第２導体管３２の一端部３１ｍ、３２ｍ同士及び他端部３１ｎ、３２ｎ同士を接続しているので、当該第１導体管３１及び第２導体管３２の間で短絡回路が形成されるため、電気接続部材を不要にすることができる。また、２本の第１導体管３１ａ、３１ｂ及び２本の第２導体管３２ａ、３２ｂからなる２層構造とし、それらの第１導体管３１ａ、３１ｂ及び第２導体管３２ａ、３２ｂに流体が通流するように構成されているので、導体管３を螺旋の軸方向に巻き数を増やすことなく、導体管３と流体との接触面積を大きくすることができる。さらに、二次コイルである導体管３の巻き数により、短絡電流及び容量（流体の処理量）の調整が可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、円筒状鉄心２１、外側磁路形成部２２、第１及び第２径方向磁路形成部２３、２４により形成された空間内に、熱源である導体管３を配置する構成とし、導体管３の周囲を流体により冷却する構成としているので、導体管３から外部に漏れ出る熱を、閉磁路鉄心要素２の内部に閉じ込めることができる。
【００５０】
具体的には、導体管３を取り囲むように、第１及び第２流路Ｓ１、Ｓ２、外側中空コイル要素４１及び内側中空コイル要素４２を配置して、流体が、第１流路Ｓ１、第２流路Ｓ２、外側中空コイル要素４１及び内側中空コイル要素４２を流れた後に、導体管３に流入するように構成されているので、導体管３から径方向両側及び軸方向両側に漏れ出た熱を利用して流体を予熱することができる。つまり、導体管３からの放熱による損失を低減して流体を効率良く加熱することができる。
【００５１】
また、第１流路Ｓ１、第２流路Ｓ２、外側中空コイル要素４１及び内側中空コイル要素４２が、導体管３から径方向両側及び軸方向両側に漏れ出た熱を遮断する機能を発揮するため、断熱材の使用量を削減しつつ流体加熱装置の熱的安全性を向上させることができる。
【００５２】
さらに、流体が外側中空コイル要素４１を流れた後に内側中空コイル要素４２に流れるので、外側中空コイル要素４１を流れる流体が、内側中空コイル要素４２を流れる流体よりも低い温度となるため、流体加熱装置１００の熱的安全性をより一層向上させることができる。
【００５３】
＜３．本発明の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５４】
例えば、前記実施形態では誘導コイル４が内側中空コイル要素４２を有するものであったが、内側中空コイル要素４２を有さないものであっても良い。この場合、外側中空コイル要素４１が導体管３に接続されて、外側中空コイル要素４１を流れた流体が導体管３に流入する。
【００５５】
また、内側中空コイル要素４２を流れた流体が外側中空コイル要素４１を流れるように構成しても良い。この場合、第２接続配管９が第２流路形成部６と内側中空コイル要素４２を接続しており、第２流路Ｓ２を流れた流体が内側中空コイル要素４２に流入する。
【００５６】
さらに、中実コイル要素４３を外側中空コイル要素４１の径方向内側又は内側中空コイル要素４２の径方向内側に配置しても良い。
【００５７】
その上、第１流路形成部５及び第２流路形成部６は、前記実施形態のように、第１径方向磁路形成部２３及び第２磁路形成部２４の外面との間で流路を形成するものの他、流体が流れる配管により構成しても良い。この場合、第１流路形成部５及び第２流路形成部６となる配管を、第１径方向磁路形成部２３及び第２磁路形成部２４の外面に接触して設けることが考えられる。
【００５８】
前記実施形態では、内側中空コイル要素４２を流れた流体が導体管３に流れるように構成されていたが、第１流路Ｓ１又は第２流路Ｓ２を流れた流体が直接導体管３に流れるようにしても良いし、導入ポート７から直接導体管３に流れるようにしても良い。
【００５９】
前記実施形態では、第１導体管及び第２導体管を導電性を有する接続配管等の単一の接続部により接続して電気的及び流体的に接続するように構成しているが、電気的に接続する構成と、流体的に接続する構成を別体としても良い。例えば、第１導体管及び第２導体管を導電性を有さない接続配管により接続するとともに、第１導体管及び第２導体管の端部同士を導電性部材で互いに接続する構成としても良い。
【００６０】
前記実施形態では、第１導体管３１ａ及び第２導体管３２ａを電気的かつ流体的に接続し、第１導体管３１ｂ及び第２導体管３２ｂを電気的かつ流体的に接続したものであったが、第１導体管３１ａ及び第２導体管３２ｂを電気的かつ流体的に接続し、第１導体管３１ｂ及び第２導体管３２ａを電気的かつ流体的に接続したものであっても良い。
【００６１】
前記実施形態では、２本の第１導体管及び２本の第２導体管を用いて構成しているが、３本以上の第１導体管及び３本以上の第２導体管を用いて構成しても良い。この場合も、前記実施形態と同様に、巻回方向が互いに逆向きの第１導体管及び第２導体管の一端部同士及び他端部同士を接続する。これにより、導体管の本数に対応した３つ以上の短絡回路が形成される。
【００６２】
前記実施形態では、導体管を２層構造としていたが、前記実施形態の第１導体管及び第２導体管からなる組を複数用いて２ｎ（ｎは２以上）層の多層構造としても良い。
【００６３】
前記実施形態の流体加熱装置を複数直列に接続しても良い。この場合、前段の流体加熱装置を水から飽和水蒸気を生成する飽和水蒸気生成部とし、後段の流体加熱装置を前記飽和水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部として機能させることが考えられる。
【００６４】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１００・・・流体加熱装置
２１  ・・・円筒状鉄心
２２  ・・・外側磁路形成部
２３  ・・・第１径方向磁路形成部
２４  ・・・第２径方向磁路形成部
３１（３１ａ、３１ｂ）・・・第１導体管
３１ｍ・・・一端部
３１ｎ・・・他端部
３２（３２ａ、３２ｂ）・・・第２導体管
３２ｍ・・・一端部
３２ｎ・・・他端部
３３（３３ａ、３３ｂ）・・・一端側接続部
３４（３４ａ、３４ｂ）・・・他端側接続部
４    ・・・誘導コイル
【図１】
2018045804.tif 000003
【図２】
2018045804.tif 000004
【図３】
2018045804.tif 000005
【図４】
2018045804.tif 000006
【図５】
2018045804.tif 000007
【図６】
2018045804.tif 000008