(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に巻廻した導体管を誘導加熱又は通電加熱することによって該導体管内に通流した流体を加熱する流体加熱装置であって、
前記導体管の所要箇所同士を電気的に接続して短絡回路を構成する電気接続部材を具備してなり、該電気接続部材が、前記導体管の温度変化に伴う変形に応じて変形可能なものであり、
取り付けられる箇所毎に前記電気接続部材に流れる電流値に基づいて、前記電気接続部材の断面積及び接続数が設定されていることを特徴とする流体加熱装置。
【請求項２】
前記電気接続部材が、螺旋の軸方向に沿って導体管に取り付けられている請求項１記載の流体加熱装置。
【請求項３】
前記電気接続部材が、金属網を用いて形成したものある請求項１又は２記載の流体加熱装置。
【請求項４】
前記電気接続部材が、その中間領域に折り曲げ加工を施した金属板を用いて形成したものである請求項１又は２記載の流体加熱装置。
【請求項５】
前記導体管が流体を加熱して過熱蒸気を発生するものである請求項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、螺旋状に巻廻した導体管を誘導加熱又は通電加熱することによって該導体管内に通流した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、この種の流体加熱装置において、特許文献１に示すように、二次コイルを形成する螺旋状に巻廻した導体管の複数重を、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接続し、短絡回路を構成して電気的リアクタンスを低減させて加熱効率を向上させたものが知られている。
【０００３】
ところで、螺旋導体管を誘導加熱又は通電加熱すると、外周側に比べ長さが短く電気抵抗値が低い導体管の内周側に、外周側に比べて大きな電流が流れることとなるため、内周側は外周側より高温になる。このことから導体管の内周側は外周側に比べて熱膨張が大きくなって、螺旋管は巻き戻る方向に管の相互配置が変化することになる。
また、流体の出口側は入口側に比べ高温になるので、出口側の巻き直径が大きくなり、螺旋管の正面視形状は台形状に変形する。
【０００４】
しかしながら、従来のように、電気接続部材が導体管の所要箇所間に固定されていると、前述した導体管が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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、この種の流体加熱装置において、導体管の所要箇所間を電気接続部材で電気接続し、短絡回路を構成して電気的リアクタンスを低減させつつ、導体管の加熱による変形が生じても、破損等の可能性が小さい流体加熱装置を提供することをその主たる所期課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る流体加熱装置は、螺旋状に巻廻した導体管を誘導加熱又は通電加熱することによって該導体管内に通流した流体を加熱するものであって、前記導体管の所要箇所同士を電気的に接続して短絡回路を構成する電気接続部材を具備してなり、該電気接続部材が、前記導体管の温度変化に伴う変形に応じて変形可能なものであることを特徴とする。
より具体的には、前記電気接続部材が、螺旋の軸方向に沿って導体管の表面に取り付けられているものを挙げることができる。
【０００８】
取り付けられる箇所毎に前記電気接続部材に流れる電流値に基づいて、前記電気接続部材の断面積及び接続数が設定されていることが望ましい。各電気接続部材に流れる電流値は、入力側巻き線との磁気結合状態やインピーダンスの違いによって大きく異なる。この電流値に応じた接続部材の断面積及び接続数を設定すれば、過度の加熱を防止できるとともに、過剰な断面積及び接続数の選択を避けることができる。
【０００９】
好ましい電気接続部材の態様としては、これを金属網を用いて形成したものを挙げることができる。このようなものであれば、縦方向のみならず横方向にも容易に変形するので、導体管の不測の変形にも十分対応することができる。
【００１０】
好ましい電気接続部材の他の態様としては、前記電気接続部材が、その中間領域に折り曲げ加工を施した金属板を用いて形成したものを挙げることができる。このようなものであれば、可動性を持たせるとともに大きな導電断面積を確保することが容易にできる。
【００１１】
前記導体管が流体を加熱して過熱蒸気を発生するものの場合、流体加熱装置のなかでも、温度上昇が大きく、導体管の変形も大きくなるため、本発明の効果が特に顕著となる。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成した本発明によれば、電気接続部材が、前記導体管の温度変化に伴う変形に応じて変形するため、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、その結果、破損したりすることを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における流体加熱装置の導体管を主として示す正面図。
【図２】同実施形態の導体管を主として示す側面図。
【図３】同実施形態の電気接続部材を示す正面図、底面図及び側面図。
【図４】本発明の他の実施形態における電気接続部材を示す正面図、底面図及び側面図。
【図５】取り付け箇所毎の電気接続部材に流れる電流値の実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明に係る流体加熱装置１００の一実施形態について図面を参照して説明する。
この流体加熱装置１００は、鉄心に沿って巻回された一次コイル（図示しない）と、前記一次コイルの外周又は内周又は一次コイル間に、該一次コイルに沿って巻回された螺旋状の導体管１からなる二次コイル（図１、図２参照）とを有し、前記二次コイルを構成する前記導体管１の内部を通流する流体を、該導体管１の誘導発熱により加熱するようにしたものである。なお、二次コイルを構成する導体管１の一方の端部には、流体を二次コイルに供給するための外部配管が接続される導入ポートが形成され、前記導体管の他方の端部には、加熱された流体を外部に導出するための外部配管が接続される導出ポートが形成されている。
【００１５】
なお、ここでの流体加熱装置１００は、流体として水を加熱するものであり、該水を導体管１で加熱して、１００℃超（２００℃〜２０００℃）の過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置として用いられるが、加熱温度や加熱対象流体がこれに限られるものでない。例えば、外部で生成された飽和水蒸気を導体管１で加熱して、過熱蒸気を発生するものであっても良い。
ところで、この実施形態では、図２に示すように、導体管１の所要箇所同士を電気的に接続して短絡回路を構成する電気接続部材２を設けている。
【００１６】
この電気接続部材２は、図３に示すように、金属製の長尺状をなすもので、導体管１に溶接等により電気的かつ機械的に固着される一対の接続用端子板２１と、これら接続用端子板２１間に架け渡された金属網２２とからなる。なお、一対の接続用端子板２１は、導体管１における二次コイルの外周側部分に溶接等により電気的かつ機械的に固着される。また、金属網２２は、一対の接続用端子板２１の距離の拡縮に応じて伸縮するものであり、本実施形態では、途中で屈曲させた帯状をなすものであり、接続用端子板２１間に複数本（図３では３本）が架け渡されている。
【００１７】
そして、このような電気接続部材２が、その延伸方向を螺旋の軸方向と平行にした姿勢で、導体管１の表面に複数（ここでは３つ以上）取り付けられている。なお、複数の電気接続部材２は、二次コイルの外周全体に亘って互いに間隔を空けて離散的に取り付けられることが望ましい。図２では、螺旋の軸方向に沿って、２つ又は３つの電気接続部材２が直線状に取り付けられている。また、各電気接続部材２の接続用端子板２１は、隣接する導体管要素（導体管１において螺旋の一周分を構成する部分）ではなく、１つおき以上に離れた導体管要素の所要箇所に取り付けられてこれらを電気的に接続するようにしてある。
【００１８】
接続用端子板２１や金属網２２の素材としては、耐熱性があり酸化しにくいＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレスおよびＩＮＣＯＮＥＬ−ａｌｌｏｙ（ＪＩＳ合金番号ＮＣＦ６０１等）などが適している。
【００１９】
しかして、このようなものであれば、電気接続部材２が、前記導体管１の温度変化に伴う変形に応じて変形するため、導体管１や電気接続部材２自身、あるいは導体管１と電気接続部材２との固定箇所等に大きな応力が発生することはなく、疲労が蓄積したり、その結果、破損したりすることを未然に防止することができる。
【００２０】
また、電気接続部材２として、縦方向のみならず横方向にも容易に変形可能な金属網２２を用いているので、導体管１の不測の変形にも十分対応することが可能になる。
さらに、この実施形態では、過熱蒸気を発生するため加熱温度が高く、導体管１の変形も大きくなるため、上述した効果が特に顕著となる。
なお、本発明は前記実施形態に限られない。
【００２１】
例えば、前記電気接続部材２として、図４に示すように、接続用端子板２１間に折り曲げ加工を施した金属板２３を用いて形成したものでも構わない。なお、折り曲げ加工を施した金属板としては、屈曲加工を施した金属板や湾曲加工を施した金属板等が考えられる。このようなものであれば、変形性を持たせるとともに大きな導電断面積を確保することができるようになる。その素材としては、前記金属網と同様のものが好ましい。
【００２２】
また、取り付けられる箇所毎に電気接続部材に流れる電流値に基づいて、各電気接続部材の断面積及びそれらの接続数が設定されていることが望ましい。図５に、図２に示した電気接続部材（ａ〜ｋ）ごとの定格電圧値印加時における電流値例を示す。各電気接続部材に流れる電流値は、入力側巻き線との磁気結合状態やインピーダンスの違いによって、値が図５に示すように大きく異なっている。その電流値に応じた接続部材の断面積および接続数を設定すれば、過度の加熱を防止できるとともに、過剰な断面積および接続数の選択を避けることができる。
【００２３】
さらに、前記実施形態の電気接続部材は、その延伸方向を螺旋の軸方向と平行にした姿勢で、つまり、螺旋の軸方向に沿って取り付けられるものであったが、電気接続部材は、その延伸方向が螺旋の軸方向からずれた姿勢で取り付けられるものであっても良い。例えば、電気接続部材は、その延伸方向が螺旋の軸方向となす角度が例えば±４５度の範囲内（より好ましくは±１０度の範囲内）で傾いて取り付けられるものであっても良い。
【００２４】
さらに、流体加熱装置の加熱方式としては、前記実施形態のように誘導加熱方式の他、螺旋状に巻廻した導体管に直接電流を流すことによりジュール発熱させる誘電加熱方式のものであっても良い。
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】
【００２５】
１００・・・流体加熱装置
１・・・導体管
２・・・電気接続部材
２２・・・金属網
２３・・・金属板
【図１】
0006290067.tif 000002
【図２】
0006290067.tif 000003
【図３】
0006290067.tif 000004
【図４】
0006290067.tif 000005
【図５】
0006290067.tif 000006