(57)【要約】【課題】高温の過熱蒸気を小型・軽量の装置で安全に得られるようにする。【解決手段】金属管３をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管１を形成し、その外側に配置した円筒状の加熱コイル２で蒸気発生管１を誘導加熱して、金属管３の一端３ａから流入させた水を他端３ｂから蒸気として取り出すようにするとともに、蒸気発生管１に軸方向に分けた２つの加熱領域１ａ，１ｂを設定し、これら各領域の金属管３の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、水入口側３ａに近い領域１ａでの加熱コイル２の巻き回数を蒸気出口側３ｂに近い加熱領域１ｂよりも多くする。誘導加熱により発熱させた金属管３に直に通水するため高い熱効率で瞬時に過熱蒸気が得られるとともに、水の蒸発に多量の熱が必要な領域１ａでは発熱量を多く、熱容量の小さい蒸気が多くなる領域１ｂでは発熱量を少なくするという合理的な熱配分を実現する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項２】
金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項３】
前記金属管の巻き始めと巻き終りとを電気的に接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の蒸気発生装置。
【請求項４】
金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を軸方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくしたことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項５】
金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を半径方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくしたことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項６】
前記蒸気発生管に水入口側の蒸発領域と蒸気出口側の過熱領域の２つの前記加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続するとともに、前記蒸発領域での前記加熱コイルの巻き回数を前記過熱領域よりも多くしておき、主として前記蒸発領域で水を蒸発させ、生じた蒸気を主として前記過熱領域で過熱するようにしたことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の蒸気発生装置。
【請求項７】
円筒状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルを前記２つの加熱領域別にそれぞれ２つに分割したことを特徴とする請求項６記載の蒸気発生装置。
【請求項８】
円盤状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルを前記２つの加熱領域別にそれぞれ２つに分割したことを特徴とする請求項６記載の蒸気発生装置。
【請求項９】
円盤状の前記蒸気発生管に代えて、金属管をジグザグ状に屈曲させて形成した平板状の前記蒸気発生管を２つ並べて用いたことを特徴とする請求項８記載の蒸気発生装置。
【請求項１０】
前記過熱領域での前記蒸気発生管の巻き回数を前記蒸発領域よりも多くしたことを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載の蒸気発生装置。
【請求項１１】
前記金属管の断面形状を偏平にしたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の蒸気発生装置。
【請求項１２】
前記加熱コイルの巻線に中空線材を用い、この巻線に冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の蒸気発生装置。
【請求項１３】
前記加熱コイルの巻線にリッツ線を用い、この加熱コイルに冷却水パイプを一体に樹脂モールドし、この冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の蒸気発生装置。
【請求項１４】
冷却水パイプを熱伝導性の冷却体内に埋め込むとともに、この冷却体に前記加熱コイルを嵌め込み、前記冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにしたことを特徴とする請求項５記載の蒸気発生装置。
【請求項１５】
中空円筒体の内部に迂回通路を設けて蒸気加熱管を形成し、その外側に配置した加熱コイルでこの蒸気加熱管を誘導加熱して、前記迂回通路の一端から流入させた湿り蒸気を他端から過熱蒸気として取り出すようにしたことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項１６】
前記中空円筒体を中心部に貫通穴を有する環状中空体として構成したことを特徴とする請求項１５記載の蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水を瞬間加熱して水蒸気、特に過熱蒸気を連続的に発生させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気は発電所や化学工業などでの大・中規模の利用の他、近時は学校や病院、食品工場などでの食品加熱や食器・医療器具の殺菌など、小規模の利用が進められている。蒸気発生装置として、水を入れる容器に電気ヒータを埋め込んだものや、水を通過させるパイプに直接電流を流して発熱させるものなどが従来から知られている。また、重油やガスを熱源とするボイラも古くから用いられている。
【０００３】
一方、電熱式の蒸気発生器として、特許文献１に記載されたものがある。これは、円筒形状の絶縁ケースの内部に、多数の空隙を有する導電体からなる発熱体を収容するとともに、この発熱体を絶縁ケースの外部に配置したコイルに通電することにより誘導加熱し、絶縁ケース内に供給した水を発熱体に接触させて蒸発させるものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２６９１０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電気ヒータを用いたものは容器に与えられる熱により流体を間接的に加熱するため熱効率が悪く、また通電から蒸気発生まで予熱（準備）時間の発生が避けられない。これに対して、直接通電によりパイプを加熱するものは熱効率はよいが、パイプが劣化して破損し流体が漏れ出た場合に、装置本体に電気的な危険が及ぶ問題がある。更に、ボイラは圧力容器であり、高温過熱蒸気を得ようとすると爆発の危険が伴うとともに、小規模の設備には適用し難い。一方、特許文献１に記載のものは、単位体積当りの流体と発熱体との接触面請を増やすことが困難で、例えば250℃以上の高温の過熱蒸気を連続的に得ることが難しい。
そこで、この発明の課題は、小形・軽量で安全な装置を用い、高温の過熱蒸気を連続的に得られるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すものとする（請求項１）。
【０００７】
蒸気発生管は金属管を渦巻状に巻いて円盤状とし、これを円盤状の加熱コイルで誘導加熱することも可能である。そこで、この発明は、金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すものとする（請求項２）。
【０００８】
この発明は、金属管をらせん状に巻いた蒸気発生管を加熱コイルで誘導加熱し、蒸気発生管を通過する水を加熱蒸発させるものである。金属管をらせん状に巻くことにより大きな伝熱面積が得られるとともに、誘導電流で発熱する金属管に直に水を通すことにより高い熱効率で瞬間的に蒸気を発生させることができる。また、必要に応じて金属管の内径を小さくすることにより、単位流量当りの伝熱面積を増やし、高温の過熱蒸気を容易に得ることができる。一方、加熱コイルは蒸気発生管から電気的に分離しているので、万一、蒸気発生管が破損して水が漏出しても、短絡事故などの危険を装置本体に与える恐れがない。
【０００９】
請求項１又は請求項２において、前記金属管の巻き始めと巻き終りとは電気的に接続するのがよい（請求項３）。金属管同士は直に、例えばろう付けにより接続するか、別に用意した導体を介して接続することができる。金属管の巻き始めと巻き終りとを電気的に接続することにより、渦電流を蒸気発生管内で還流させ、金属管各部での発熱を均等にすることができる。
【００１０】
また、この発明は、金属管をらせん状に巻いて円筒状の蒸気発生管を形成し、その外側又は内側に配置した円筒状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を軸方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくするものとする（請求項４）。
【００１１】
加熱コイルを粗密巻きにして、蒸気発生管の水入口側で加熱コイルの巻き回数を多く、蒸気出口側で少なくすることにより、低温の水が流入する水入口近くでの発熱量を多くして、蒸発潜熱の大きい水を速やかに蒸発させることができるとともに、熱容量の小さい蒸気が多い蒸気出口近くでは発熱量を少なくして過熱蒸気を正確に温度制御することが可能になる。
【００１２】
同様に、この発明は、金属管を渦巻状に巻いて円盤状の蒸気発生管を形成し、これと重ねて配置した円盤状の加熱コイルで前記蒸気発生管を誘導加熱して、前記金属管の一端から流入させた水を他端から蒸気として取り出すようにするとともに、前記蒸気発生管を半径方向に分けて複数の加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続する一方、前記各領域での前記加熱コイルの巻き回数を水入口側に近いほど多く蒸気出口側に近いほど少なくするものとする（請求項５）。
【００１３】
請求項４又は請求項５において、前記蒸気発生管に水入口側の蒸発領域と蒸気出口側の過熱領域の２つの前記加熱領域を設定し、これら各領域の前記金属管の両端をそれぞれ互いに電気的に接続するとともに、前記蒸発領域での前記加熱コイルの巻き回数を前記過熱領域よりも多くしておき、主として前記蒸発領域で水を蒸発させ、生じた蒸気を主として前記過熱領域で過熱するようにするとよい（請求項６）。このように蒸気発生管の各領域の機能を明確に分けることにより、蒸発領域では水から蒸気を生成する際に必要とする多量の熱量を容易に供給し、過熱領域では少量の熱を調整しながら供給して精密な温度管理を実現することができる。
【００１４】
請求項６において、円筒状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルは前記２つの加熱領域別にそれぞれ２つに分割することができる（請求項７）。
【００１５】
請求項６において、円盤状に形成した前記蒸気発生管及び加熱コイルも前記２つの加熱領域別にそれぞれ２つに分割することができる（請求項８）。
【００１６】
請求項８において、円盤状の前記蒸気発生管に代えて、金属管をジグザグ状に屈曲させて形成した平板状の前記蒸気発生管を２つ並べて用いてもよい（請求項９）。
【００１７】
請求項６〜請求項９において、前記過熱領域での前記蒸気発生管の巻き回数を前記蒸発領域よりも多くすることができる（請求項１０）。蒸気発生管の巻き回数は全領域で同じでもよいが、過熱領域での巻き回数を蒸発領域よりも多くすれば蒸気と金属管内壁との接触時間が増え、水が蒸気になって流速が上がっても蒸気に良好に熱伝達することができる。
【００１８】
請求項１〜請求項１０において、前記金属管の断面形状を偏平にすれば、単位流量当りの金属管内壁の接触面積が増え急速加熱がより容易になる（請求項１１）。
【００１９】
請求項１〜請求項１１において、前記加熱コイルの巻線に中空線材を用い、この巻線に冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにすれば、加熱コイルの熱損失を回収し、全体としての熱効率を上げることができる（請求項１２）。
【００２０】
請求項５において、前記加熱コイルの巻線に一般的に多用されているリッツ線を用いることができ、その場合には、この加熱コイルに冷却水パイプを一体に樹脂モールドし、この冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにして熱効率を高めるのがよい（請求項１３）。
【００２１】
請求項５において、冷却水パイプを熱伝導性の冷却体内に埋め込むとともに、この冷却体に前記加熱コイルを嵌め込み、前記冷却水パイプに冷却水を通流して前記加熱コイルを冷却するとともに、この加熱コイルを冷却した後の水を前記蒸気発生管に供給するようにして熱効率を上げることもできる（請求項１４）。
【００２２】
一方、他の蒸気発生装置で得られた湿り蒸気を用いて加熱蒸気を発生させるには、中空円筒体の内部に迂回通路を設けて蒸気加熱管を形成し、その外側に配置した加熱コイルでこの蒸気加熱管を誘導加熱して、前記迂回通路の一端から流入させた湿り蒸気を他端から過熱蒸気として取り出すようにすることができる（請求項１５）。その場合、前記中空円筒体を中心部に貫通穴を有する環状中空体として構成すれば、加熱コイルの磁束を蒸気加熱管の中心部にも通し、貫通穴周壁にも渦電流を生じさせて蒸気への伝熱量を増やすことができる（請求項１６）。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。図１において、１は円筒状の蒸気発生管、２はその外側に配置される円筒状の加熱コイルである。なお、加熱コイル２は蒸気発生管１の内側に配置してもよい。蒸気発生管１は、比較的高抵抗で耐腐食性の大きい金属材料、例えばステンレスからなる管材（金属管）３が、らせん状に巻かれることにより形成されている。金属管３は、図１の右端かららせん状に巻かれて左端に達し、そこから円筒体の中を通って右端に引き戻されている。
【００２４】
ここで、蒸気発生管１は２点鎖線で示す仮想ラインを境に軸方向に２つの領域１ａ及び１ｂに分けられ、右側１ａは水を蒸気に変える蒸発領域に、左側１ｂは発生した蒸気を過熱する過熱領域に設定されている。しかして、各領域１ａ，１ｂの金属管３の両端は電気的に互いに接続され、そのために図示Ｐ点及びＱ点で、金属管３のらせん状部と巻き終り端とがろう付けにより接合されている。図３（Ａ）は図１の蒸気発生管１の電気的な等価回路を示すもので、各領域１ａ，１ｂで渦電流の循環回路が独立に形成されている。
【００２５】
図１において、加熱コイル２はセラミックスや陶磁器などの無機質高耐熱材からなる図示しない円筒に、巻線４がらせん状に巻かれて形成されている。加熱コイル２は蒸気発生管１からの反射熱により、例えば３００℃以上の高温になるため、巻線４には絶縁被覆のない裸銅線が用いられ、巻線間は空隙により絶縁が確保されている。ここで、蒸気発生管１の領域１ａ，１ｂに対応し、加熱コイル２も２点鎖線の仮想線を境に軸方向に２つの領域２ａ及び２ｂに分けられ、蒸発領域１ａに対応するコイル領域２ａでは、過熱領域２ｂに対応するコイル領域２ｂよりも加熱コイル２の巻き回数が多く（密に）巻かれている。
【００２６】
蒸気発生管１を加熱コイル２内に隙間を介して挿入し、加熱コイル２に図示しない電源から数十ｋＨｚの高周波電流を通流すると、蒸気発生管１は誘導電流（渦電流）が流れてジュール熱により発熱する。そこで、金属管３の一端の水入口３ａから通水すると、金属管３を流れる水は瞬間的に加熱されて蒸発し、他端の蒸気出口３ｂから噴出する。
【００２７】
その際、加熱コイル２が密に巻かれた蒸発領域１ａでは大きな渦電流が循環し、水から蒸気への変換に必要な多量の熱が水に与えられる。これにより、水は蒸発領域１ａの通過中に、ほぼ全量が蒸気に変換される。この蒸気は過熱領域１ｂで更に加熱され、例えば２５０度に過熱される。過熱領域１ｂでは加熱コイル２が比較的粗に巻かれ、蒸発領域１ａに比べ渦電流が小さいが、蒸気は水に比べて熱容量が小さいため少量の熱で必要な温度上昇が得られる一方、緩やかな加熱により精密な温度管理が容易になる。その場合、過熱領域１ｂでの蒸気発生管１の巻き回数を蒸発領域１ｂよりも多くすれば、気液変換されて流速が大きくなった蒸気と金属管３との接触時間が長くなり、より少ない熱量で蒸気の過熱が可能になる。
【００２８】
図２は、図１に示した蒸気発生装置において、円筒状に形成した蒸気発生管１及び加熱コイル２を蒸気発生管１の２つの加熱領域１ａ，１ｂ別に、１Ａ及び１Ｂ並びに２Ａ及び２Ｂにそれぞれ２分割し、これらの円筒体１Ａ，１Ｂ及び２Ａ，２Ｂをそれぞれ互いに隣接させて配置した実施の形態を示すものである。蒸気発生管１Ａと蒸気発生管１Ｂとは渡り管３ｃを介して直列に接続され、各々は金属管３の両端がＰ点及びＱ点でそれぞれ互いにろう付けにより接合されて、渦電流の循環回路がそれぞれ独立に形成されている。図３（Ｂ）に蒸気発生管１の電気的な等価回路を示す。
【００２９】
図２において、加熱コイル２Ａと加熱コイル２Ｂとは渡り線４ａを介して直列に接続され、蒸発領域１ａ側の加熱コイル２Ａの巻き回数は、過熱領域１ｂ側の加熱コイル２Ｂよりも多く（密に）なっている。加熱コイル２Ａ及び２Ｂに蒸気発生管１Ａ及び１Ｂが隙間を介して挿入し、水入口３ａから通水しながら加熱コイル２に高周波電流を通流し、蒸気出口３ｂから過熱蒸気を取り出す。その際、主として蒸気発生管１Ａで水の蒸発が行われ、主として蒸気発生管１Ｂで蒸気の加熱が行われる。その他の構成・作用は図１の装置と実質的に同じである。図２の装置は図１よりも大型の設備に適している。
【００３０】
図４は、断面形状を偏平にした金属管３を示す横断面図である。金属管３には円管を用いることももちろん可能であるが、図示のように偏平形状とすることにより、断面積に対する円周の割合が大きくなり、水の単位流量当りの伝熱量が増えて急速加熱が容易になる。
【００３１】
図５は、金属管３が渦巻状に巻かれた円盤状の蒸気発生管１を示す平面図である。円盤状の蒸気発生管１は、金属管３が中心から外側に向って渦巻状に巻かれて形成されている。この蒸気発生管１は、２点鎖線で示す仮想ラインを境に半径方向に２つの領域１ａ及び１ｂに分けられ、中心側１ａは水を蒸気に変える蒸発領域に、外側１ｂは発生した蒸気を過熱する過熱領域として設定されている。蒸発領域１ａの金属管３の両端は循環導体５を介して電気的に互いに接続され、過熱領域１ｂの金属管３の両端は循環導体６を介して電気的に互いに接続され、各領域１ａ，１ｂで独立した渦電流の循環回路が形成されている。
【００３２】
図６は、図５の円盤状の蒸気発生管１と重ねて配置される円盤状の加熱コイル２の平面図である。この場合、巻線４には中空線材が用いられ、給水口４ａから冷却水が供給されるようになっている。図７は図６における巻線４の断面図で、銅やアルミなどの良導電性のパイプ７に、ステンレスやフッ素樹脂などの耐蝕材８が内貼りされて構成されている。一方、加熱コイル２は、蒸気発生管１の領域１ａ，１ｂに対応し、２点鎖線の仮想線を境に半径方向に２つの領域２ａ及び２ｂに分けられ、蒸発領域１ａに対応するコイル領域２ａでは、過熱領域２ｂに対応するコイル領域２ｂよりも加熱コイル２の巻き回数が多く（密に）巻かれている。
【００３３】
図５の蒸気発生管１と図６の加熱コイル２とは、図８に示すように隙間を介して重ねられ、加熱コイル２の冷却水出口端４ｂと蒸気発生管１の水入口端３ａとは絶縁物のホース９により接続される。この状態で加熱コイル２の冷却水供給端４ａから給水しながら加熱コイル２に高周波電流を通流することにより、加熱コイル２を冷却した後の冷却水が蒸気発生管１に流入して蒸気に変換され、蒸気出口３ｂから過熱蒸気として取り出される。その際、主として蒸発領域１ａで水が蒸気に変換され、この蒸気は主として過熱領域１ｂで過熱されることは先の実施の形態と同じである。この実施の形態では、加熱コイル２を冷却した後の冷却水が蒸気発生管１に供給されるため、加熱コイル２での熱損失が蒸気発生管１への供給水の予熱として回収され熱効率が高まる。
【００３４】
図９は、金属管をジグザグ状に屈曲させて平板状の蒸気発生管を形成し、円盤状の加熱コイルに重ねるようにした実施の形態を示す分解平面図である。図９において、蒸気発生管１は金属管３がジグザグ状に屈曲されて形成されるとともに、この蒸気発生管１は２つの加熱領域１ａ，１ｂ別に、１Ａ及び１Ｂに２分割され、これらは渡り管３ｃを介して直列に接続されている。また、加熱コイル２も蒸気発生管１Ａ及び１Ｂに対応して２Ａ及び２Ｂに２分割され、これらは渡り線４ａを介して直列に接続されている。各蒸気発生管１Ａ，１Ｂは、渦電流の循環回路を独立して形成するように、両端が循環導体５及び６を介してそれぞれ互いに接続されている。一方、加熱コイル２Ａの巻き回数は加熱コイル２Ｂよりも多く（密に）巻かれている。
【００３５】
図９の装置において、蒸気発生管１Ａ及び１Ｂと加熱コイル２Ａ及び２Ｂとをそれぞれ隙間を介して重ね、水入口３ａから通水しながら加熱コイル２に高周波電流を通流させ、蒸気出口３ｂから過熱蒸気を取り出す。その際、主として蒸気発生管１Ａで水の蒸発が行われ、主として蒸気発生管１Ｂで発生した蒸気の加熱が行われる点は他の実施の形態と同じである。なお、上記各実施の形態では、蒸気発生管の加熱領域を２つに分けた例を示したが、加熱領域は３つあるいはそれ以上に分け、各領域での加熱コイルの巻き回数を順次変化させることも可能である。
【００３６】
図１０は、加熱コイルの巻線にリッツ線を用いた実施の形態を示し、図１０（Ａ）は平面図、（Ｂ）縦断面図である。図１０において、加熱コイル２はリッツ線４が渦巻状に巻かれて円盤状に形成され、この加熱コイル２は冷却水パイプ１０及び磁束漏れを防止するためのフェライトコア１１と一体に、耐熱樹脂１２（図１０（Ｂ））により樹脂モールドされている。冷却水パイプ１０に冷却水を通流して加熱コイル２を冷却した後、この冷却水は図示しない蒸気発生管に供給して加熱蒸気を発生させる。
【００３７】
図１１は図１０の樹脂モールドに代えて、冷却水パイプを熱伝導性の冷却体内に埋め込んだ実施の形態を示す縦断面図である。図１１において、アルミなどの熱伝導性のよい金属材料などからなる冷却体１３に、鋳込みによりに冷却水パイプ１０が埋め込まれるとともに、その上面に耐熱性樹脂からなる絶縁体１４により形成された渦巻状の溝にリッツ線などの巻線からなる加熱コイル２が嵌め込まれている。冷却水パイプ１０を通流した水は冷却体１３を介して加熱コイル２を冷却するとともに、図示しない蒸気発生管に供給され過熱蒸気に変換される。
【００３８】
図１２は、他の蒸気発生装置で生成された湿り蒸気を過熱蒸気に変換する装置の実施の形態を示す斜視図である。図１２において、ステンレスの中空円筒体１５の中心に、蒸気入口管１６が上方から底部まで垂直に挿入され、その外側の環状空間にらせん状に周回する隔壁１７により迂回通路１８が形成されるとともに、その上端に蒸気出口管１９が接続されて蒸気加熱管２０が形成されている。中空円筒体１５の外側には、円筒状の加熱コイル２が配置されている。図示しない蒸気発生装置で生成された湿り蒸気が蒸気入口管１６から蒸気加熱管２０に導入されると、この蒸気は破線矢印で示すように、中空円筒体１５の底部から迂回通路１８をらせん状に上昇し、その間に誘導加熱された蒸気加熱管２０により加熱され、蒸気出口管１９から過熱蒸気として取り出される。
【００３９】
図１３は、湿り蒸気を過熱蒸気に変換する装置の別の実施の形態を示す斜視図である。この実施の形態では、中空円筒体１５は中心部に貫通穴２１を有する環状中空体として構成されるとともに、その周りの環状空間は円筒状の隔壁２２により内外二重の環状空間に仕切られるとともに、これら各環状空間には上下方向に千鳥状に配置された垂直な堰板２３により、ジグザグ状の迂回通路２４が形成されている。内側環状空間の上部には蒸気入口管１６が接続され、外側環状空間の上部には蒸気出口管１９が接続されるとともに、蒸気出口管１９の近傍の隔壁２２に連通穴２５があけられ、かつ図示しないが連通穴２５と蒸気出口管１９との間の流れの短絡を止める塞ぎ板が外側環状空間内に垂直に設けられている。
【００４０】
湿り蒸気が蒸気入口管１６から破線矢印で示すように導入されると、この蒸気は内側環状空間内を左右に分れてジグザグ状に進んだ後、連通穴２５を通して外側環状空間に進入し、外側環状空間を一方向にジグザグに進み、その間に加熱コイル２により誘導加熱された蒸気加熱管２０で加熱され、過熱蒸気となって蒸気出口管１９から取り出される。図１３の装置では、加熱コイル２の磁束が実線矢印で示すように貫通穴２１を通過するため、貫通穴２１の周壁にも渦電流が発生し大きな加熱作用が得られる。
【００４１】
上記実施の形態に示した蒸気発生装置は、以下のような利点を有している。
▲１▼  水を通流させる蒸気発生管を渦電流で直に発熱させるので熱効率が高く、かつ水の瞬間加熱が可能である。
▲２▼  電磁誘導作用により蒸気発生管を電源から切り離した状態で通電加熱できるので、蒸気発生管が破損した場合にも電気的な危険がなく、また劣化の激しい蒸気発生管部分の交換が簡単である。
▲３▼  金属管の巻き始めと巻き終りとを電気的に接続することにより、渦電流を蒸気発生管内で還流し、金属管各部の加熱が均等になる。
▲４▼  加熱コイルの粗密巻きにより、水蒸発部分では発熱量を多く、蒸気過熱部分では発熱量を少なくすることで合理的な熱配分が実現する。
▲５▼  特に、蒸気発生管を水を蒸発させる蒸発領域と蒸気を過熱する過熱領域とに２分して各領域の機能を明確に区別し、適正な熱配分を行なうことにより、水の確実な蒸発と過熱蒸気の精密な温度管理とを容易に実現することができる。
▲６▼  また、その場合、過熱領域での蒸気発生管の巻き回数を蒸発領域よりも多くすることにより、過熱蒸気の温度管理をより精密に行なうことができる。
▲７▼  ボイラと比べて爆発などの危険がなく、維持管理もきわめて簡便である。
【００４２】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、既存の電熱式蒸気発生装置に比べ、高い熱効率でほとんど瞬時に２５０℃以上の過熱蒸気が得られ、また石油・ガスを燃料とするボイラに比べ小型・安全で維持管理が簡単であり、小規模の設備に容易に分散設置することができる。従って、この発明の装置は、食品工場、学校、病院、ホテルなどでの食品加工や各種器具の殺菌・洗浄等の用途にきわめて簡便に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。
【図２】この発明の異なる実施の形態を示す蒸気発生装置の分解斜視図である。
【図３】蒸気発生管の循環電流回路を示し、（Ａ）は図１の実施の形態の場合、（Ｂ）は図２の実施の形態の場合である。
【図４】偏平な金属管を示す横断面図である。
【図５】円盤状の蒸気発生管の実施の形態を示す平面図である。
【図６】円盤状の加熱コイルの実施の形態を示す平面図である。
【図７】図６の加熱コイルにおける巻線の横断面図である。
【図８】図５の蒸気発生管と図６の加熱コイルとを重ねて構成した蒸気発生装置を示す縦断面図である。
【図９】円盤状の加熱コイルを用いたこの発明の蒸気発生装置の異なる実施の形態を示す分解平面図である。
【図１０】円盤状の加熱コイルの異なる実施の形態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断面図である。
【図１１】円盤状の加熱コイルの更に異なる実施の形態を示す縦断面図である。
【図１２】湿り蒸気を過熱する蒸気発生装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図１３】湿り蒸気を過熱する蒸気発生装置の異なる実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    蒸気発生管
１ａ  蒸発領域
１ｂ  過熱領域
３    金属管
４    巻線
５    循環導体
６    循環導体
１０    冷却水パイプ
１２    耐熱樹脂
１３    冷却体
１５    中空円筒体
１６    蒸気入口管
１７    隔壁
１８    迂回通路
１９    蒸気出口管
２０    蒸気加熱管
２２    隔壁
２３    堰板
２４    迂回通路
【図１】
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【図２】
2004205146.tif 000004
【図３】
2004205146.tif 000005
【図４】
2004205146.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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