(57)【要約】【課題】  ドライアウト等による問題が生じないように温度制御することで、質が高く安定した飽和蒸気や温度制御された過熱蒸気等の加熱流体を効率良く生成可能な流体加熱装置を提供する。【解決手段】  第１管路上流側温度検知器１７の検知温度に基づき第１加熱ヒータ１６ａを、第１管路下流側温度検知器１８又は第１流体温度検知器１２の検知温度に基づき第２加熱ヒータ１６ｂを、マイコン１３によってそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂを対応させることが可能なので、第１加熱部１１内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂをそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体や液体等の流体を通す第１管路と、該第１管路の上流側を加熱する第１加熱ヒータと、該第１管路の下流側を加熱する第２加熱ヒータと、該第１管路、該第１加熱ヒータ及び該第２加熱ヒータを保持する第１保持部と、該第１管路の上流側の温度を検知する第１管路上流側温度検知手段と、該第１管路の下流側の温度を検知する第１管路下流側温度検知手段と、を備えた第１加熱手段と、
前記第１加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第１流体温度検知手段と、
前記第１管路上流側温度検知手段、前記第１管路下流側温度検知手段、又は前記第１流体温度検知手段のうち少なくとも１つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第１加熱ヒータ又は前記第２加熱ヒータのうち少なくとも一方を制御する制御手段とを有する
流体加熱装置。
【請求項２】
気体や液体等の流体を通す第１管路と、該第１管路の上流側を加熱する第１加熱ヒータと、該第１管路の下流側を加熱する第２加熱ヒータと、該第１管路、該第１加熱ヒータ及び該第２加熱ヒータを保持する第１保持部と、該第１管路の上流側の温度を検知する第１管路上流側温度検知手段と、該第１管路の下流側の温度を検知する第１管路下流側温度検知手段と、を備えた第１加熱手段と、
前記第１管路に連通し、前記第１加熱手段によって加熱された前記流体を通す第２管路と、該第２管路を加熱する第３加熱ヒータと、該第２管路及び該第３加熱ヒータを保持する第２保持部と、該第２管路の温度を検知する第２管路温度検知手段と、を備えた第２加熱手段と、
前記第２加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第２流体温度検知手段と、
前記第１管路上流側温度検知手段、第１管路下流側温度検知手段、第２管路温度検知手段、又は第２流体温度検知手段のうち少なくとも１つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第１加熱ヒータ乃至前記第３加熱ヒータのうち少なくとも１つを制御する制御手段とを有する
流体加熱装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段又は第１流体温度検知手段に基づき制御する
ことを特徴とする請求項１記載の流体加熱装置。
【請求項４】
前記第１管路内には、前記流体が流通可能な状態で金属製の伝熱部材を収納した
ことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の流体加熱装置。
【請求項５】
前記第１加熱ヒータと前記第２加熱ヒータのうち少なくとも一方には、電圧安定器が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の流体加熱装置。
【請求項６】
前記第１管路、前記第１保持部及び前記伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなる
ことを特徴とする請求項４又は請求項５の何れか一項に記載の流体加熱装置。
【請求項７】
前記第１加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第１流体温度検知手段と、前記第１管路上流側温度検知手段、第１管路下流側温度検知手段、第２管路温度検知手段、第１流体温度検知手段、又は第２流体温度検知手段のうち少なくとも１つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第１加熱ヒータ乃至前記第３加熱ヒータのうち少なくとも１つを制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項２記載の流体加熱装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段に基づき制御し、且つ第３加熱ヒータへの通電を第２管路温度検知手段又は第２流体温度検知手段に基づき制御する
ことを特徴とする請求項２記載の流体加熱装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段又は第１流体温度検知手段に基づき制御し、且つ第３加熱ヒータへの通電を第２管路温度検知手段又は第２流体温度検知手段に基づき制御する
ことを特徴とする請求項７記載の流体加熱装置。
【請求項１０】
前記第２管路は、前記第１管路と一体に成形されている
ことを特徴とする請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置。
【請求項１１】
前記第１加熱ヒータ乃至前記第３加熱ヒータのうち少なくとも１つには、電圧安定器が設けられている
ことを特徴とする請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置。
【請求項１２】
前記第１管路内と前記第２管路内のうち少なくとも一方には、前記流体が流通可能な状態で金属製の伝熱部材を収納した
ことを特徴とする請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置。
【請求項１３】
前記第１管路、前記第２管路、前記第１保持部、前記第２保持部及び前記伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなる
ことを特徴とする請求項１２記載の流体加熱装置。
【請求項１４】
前記第２保持部の外周は、断熱材によって覆われている
ことを特徴とする請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置。
【請求項１５】
前記第１管路上流側温度検知手段は、前記第１管路の流体入口付近に配置され、且つ前記第１管路下流側温度検知手段は、前記第１管路の流体出口付近に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の流体加熱装置。
【請求項１６】
前記第１管路上流側温度検知手段及び第１管路下流側温度検知手段は、前記第１保持部に埋設されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載の流体加熱装置。
【請求項１７】
前記第１管路の流体入口付近には、該第１管路内の流体を外部に排出する安全弁が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の流体加熱装置。
【請求項１８】
前記伝熱部材は、焼結金属、発泡金属、金属板、金属鋼球、又は金属ウールのうち少なくとも１つからなる
ことを特徴とする請求項４又は請求項１２記載の流体加熱装置。
【請求項１９】
第１管路内に酸溶媒を供給する酸溶媒供給装置を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の流体加熱装置。
【請求項２０】
第１管路内又は第２管路内のうち少なくとも一方に酸溶媒を供給する酸溶媒供給装置を有する
ことを特徴とする請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置。
【請求項２１】
前記第１保持部の外周は、断熱材によって覆われている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２０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、気体や液体等の流体を加熱する流体加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱コイル等によって加熱された管路に水を通過させて蒸気又は過熱蒸気を発生させる流体加熱装置が知られている（例えば、特許文献１）。この種の流体加熱装置を図１５に示す。流体加熱装置７０は、中空円筒形状の管路７１と、この管路７１内に挿入され、流体を案内する螺旋状構造物７２と、管路７１の外周に巻かれた加熱コイル７３とから構成されている。
【０００３】
この流体加熱装置７０は、以下のようにして過熱蒸気を発生させる。即ち、まず、加熱コイル７３によって加熱された管路７１の上部に、流体である水を供給する。そして、供給された水は、螺旋状構造物７２に案内されて管路７１の上部から下部に向かって流れる（図１５に示す白抜き矢印の方向）。これにより、流体である水が管路７１の上部から下部に向かって流れる過程において、水は熱湯となり、蒸気を生成し、更に加熱されて過熱蒸気を生成する。生成した蒸気又は過熱蒸気は、管路７１の下部から取り出すことができる。
【特許文献１】特開２００４−２５７６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した管路７１は、その全体が加熱コイル７３によって加熱されているので、水から蒸気又は過熱蒸気へと流体の相変化が起こる際に、管路７１内の一部が乾きあがった状態（ドライアウト）を生じてしまうことがある。ドライアウトを生じた管路７１内の箇所は、伝熱量が急激に下がってしまうので、管路７１の温度が急上昇してしまったり、加熱コイル７３からの伝熱量が急減してしまう。このようにドライアウトによって、温度制御が困難となった管路７１からは、質の低い湿り気蒸気しか生成できないおそれがある。また、蒸気の温度を制御することが困難となる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ドライアウト等による問題が生じないように温度制御することで、質が高く安定した飽和蒸気や温度制御された過熱蒸気等の加熱流体を効率良く生成可能な流体加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１は、気体や液体等の流体を通す第１管路と、該第１管路の上流側を加熱する第１加熱ヒータと、該第１管路の下流側を加熱する第２加熱ヒータと、該第１管路、該第１加熱ヒータ及び該第２加熱ヒータを保持する第１保持部と、該第１管路の上流側の温度を検知する第１管路上流側温度検知手段と、該第１管路の下流側の温度を検知する第１管路下流側温度検知手段と、を備えた第１加熱手段と、前記第１加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第１流体温度検知手段と、前記第１管路上流側温度検知手段、前記第１管路下流側温度検知手段、又は前記第１流体温度検知手段のうち少なくとも１つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第１加熱ヒータ又は前記第２加熱ヒータのうち少なくとも一方を制御する制御手段とを有する構成となっている。
【０００７】
請求項１の発明によれば、第１管路上流側温度検知手段によって検知した第１管路の上流側の温度、例えば第１管路の上流側を通る流体の温度や、第１管路下流側温度検知手段によって検知した第１管路の下流側の温度、例えば第１管路の下流側を通る流体の温度や、第１流体温度検知手段によって検知した第１加熱手段で生成された加熱流体の温度に基づき、第１加熱ヒータ又は第２加熱ヒータのうち少なくとも一方を、制御手段によってそれぞれ独立して制御する。
【０００８】
請求項２に記載の流体加熱装置は、気体や液体等の流体を通す第１管路と、該第１管路の上流側を加熱する第１加熱ヒータと、該第１管路の下流側を加熱する第２加熱ヒータと、該第１管路、該第１加熱ヒータ及び該第２加熱ヒータを保持する第１保持部と、該第１管路の上流側の温度を検知する第１管路上流側温度検知手段と、該第１管路の下流側の温度を検知する第１管路下流側温度検知手段と、を備えた第１加熱手段と、前記第１管路に連通し、前記第１加熱手段によって加熱された前記流体を通す第２管路と、該第２管路を加熱する第３加熱ヒータと、該第２管路及び該第３加熱ヒータを保持する第２保持部と、該第２管路の温度を検知する第２管路温度検知手段と、を備えた第２加熱手段と、前記第２加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第２流体温度検知手段と、前記第１管路上流側温度検知手段、第１管路下流側温度検知手段、第２管路温度検知手段、又は第２流体温度検知手段のうち少なくとも１つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第１加熱ヒータ乃至前記第３加熱ヒータのうち少なくとも１つを制御する制御手段とを有する構成となっている。
【０００９】
請求項２の発明によれば、第１管路上流側温度検知手段によって検知した第１管路の上流側の温度、例えば第１管路の上流側を通る流体の温度や、第１管路下流側温度検知手段によって検知した第１管路の下流側の温度、例えば第１管路の下流側を通る流体の温度や、第２管路温度検知手段によって検知した第２管路の温度、例えば第２管路を通る流体の温度や、第２流体温度検知手段によって検知した第２加熱手段で生成された加熱流体の温度に基づき、第１加熱ヒータ乃至第３加熱ヒータのうち少なくとも１つを制御手段によってそれぞれ独立して制御する。
【００１０】
請求項３に記載の流体加熱装置は、請求項１記載の流体加熱装置において、前記制御手段は、前記第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段又は第１流体温度検知手段に基づき制御する構造となっている。
【００１１】
請求項３の発明によれば、請求項１の作用に加え、第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段又は第１流体温度検知手段に基づき制御することにより、第１加熱手段で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第１加熱ヒータへの通電を継続させることにより、第１管路内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第１加熱ヒータの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第１加熱ヒータへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第２加熱ヒータへ供給する電力量を増加することができる。
【００１２】
請求項４に記載の流体加熱装置は、請求項１又は請求項３記載の流体加熱装置において、前記第１管路内には、前記流体が流通可能な状態で金属製の伝熱部材を収納した構造となっている。
【００１３】
請求項４の発明によれば、請求項１又は請求項３の作用に加え、第１管路内に伝熱部材を収納していることにより、流体との接触面積が増加した状態で第１加熱ヒータや第２加熱ヒータからの熱が流体に伝えられる。これにより、第１加熱ヒータや第２加熱ヒータからの熱を一層迅速且つ効率良く、流体に伝熱することができる。
【００１４】
請求項５に記載の流体加熱装置は、請求項１又は請求項３記載の流体加熱装置において、前記第１加熱ヒータと前記第２加熱ヒータのうち少なくとも一方には、電圧安定器が設けられている構造となっている。
【００１５】
請求項５の発明によれば、請求項１又は請求項３の作用に加え、設定した電力を安定して供給することができる。
【００１６】
請求項６に記載の流体加熱装置は、請求項４又は請求項５記載の流体加熱装置において、前記第１管路、前記第１保持部及び前記伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなる構造となっている。
【００１７】
請求項６の発明によれば、請求項４又は請求項５の作用に加え、第１管路、第１保持部及び伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなるので、流体加熱装置のスイッチがオンされると、各加熱ヒータからの熱量が直ちに第１管路、第２管路、保持部材及び伝熱部材に伝熱され、瞬時に加熱される。これにより、各加熱ヒータからの熱が第１管路内を通過する流体に迅速且つ効率良く伝わり、流体を迅速且つ効率良く加熱することができる。
【００１８】
請求項７に記載の流体加熱装置は、請求項２記載の流体加熱装置において、前記第１加熱手段において加熱された前記流体の温度を検知する第１流体温度検知手段と、前記第１管路上流側温度検知手段、第１管路下流側温度検知手段、第２管路温度検知手段、第１流体温度検知手段、又は第２流体温度検知手段のうち少なくとも１つの検知温度に基づき、所定の蒸気、過熱蒸気等の加熱流体を生成するよう前記第１加熱ヒータ乃至前記第３加熱ヒータのうち少なくとも１つを制御する制御手段とを有する構造となっている。
【００１９】
請求項７の発明によれば、請求項２の作用に加え、第１管路上流側温度検知手段によって検知した第１管路の上流側の温度、例えば第１管路の上流側を通る流体の温度や、第１管路下流側温度検知手段によって検知した第１管路の下流側の温度、例えば第１管路の下流側を通る流体の温度や、第２管路温度検知手段によって検知した第２管路の温度、例えば第２管路を通る流体の温度や、第１流体温度検知手段によって検知した第１加熱手段で生成された加熱流体の温度や、第２流体温度検知手段によって検知した第２加熱手段で生成された加熱流体の温度に基づき、第１加熱ヒータ乃至第３加熱ヒータのうち少なくとも１つを制御手段によってそれぞれ独立して制御する。
【００２０】
請求項８に記載の流体加熱装置は、請求項２記載の流体加熱装置において、前記制御手段は、前記第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段に基づき制御し、且つ第３加熱ヒータへの通電を第２管路温度検知手段又は第２流体温度検知手段に基づき制御する構造となっている。
【００２１】
請求項８の発明によれば、請求項２の作用に加え、第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段に基づき制御し、且つ第３加熱ヒータへの通電を第２管路温度検知手段又は第２流体温度検知手段に基づき制御することにより、第１加熱手段及び第２加熱手段で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第１加熱ヒータへの通電を継続させることにより、第１管路内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第１加熱ヒータの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第１加熱ヒータへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第２加熱ヒータや第３加熱ヒータへ供給する電力量を増加することができる。
【００２２】
請求項９に記載の流体加熱装置は、請求項７記載の流体加熱装置において、前記制御手段は、前記第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段又は第１流体温度検知手段に基づき制御し、且つ第３加熱ヒータへの通電を第２管路温度検知手段又は第２流体温度検知手段に基づき制御する構造となっている。
【００２３】
請求項９の発明によれば、請求項７の作用に加え、第１加熱ヒータへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータへの通電を第１管路下流側温度検知手段又は第１流体温度検知手段に基づき制御し、且つ第３加熱ヒータへの通電を第２管路温度検知手段又は第２流体温度検知手段に基づき制御することにより、第１加熱手段及び第２加熱手段で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第１加熱ヒータへの通電を継続させることにより、第１管路内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第１加熱ヒータの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第１加熱ヒータへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第２加熱ヒータや第３加熱ヒータへ供給する電力量を増加することができる。
【００２４】
請求項１０に記載の流体加熱装置は、請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置において、前記第２管路は、前記第１管路と一体に成形されている構造となっている。
【００２５】
請求項１０の発明によれば、請求項２又は請求項７の作用に加え、第１管路と第２管路とを一体成形することにより、継ぎ手等を第１管路と第２管路との間に設ける必要がない。これにより、流体加熱装置を一体型のものとして構成でき、装置全体の小型化が可能となる。また、第１管路と第２管路との間に継ぎ手等を設ける必要がないので、第１加熱手段と第２加熱手段との間を所望の間隔に設定できる。例えば、第１加熱手段と第２加熱手段との間に位置する管路の管路長を短く設定することにより、第１加熱手段と第２加熱手段との間に位置する管路からの放熱が抑制されるので、この管路内を通過する流体の温度が低下してしまうことを防止できる。したがって、第１加熱手段で生成された加熱流体は、質が高い状態を維持したまま第２加熱手段に供給される。
【００２６】
請求項１１に記載の流体加熱装置は、請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置において、前記第１加熱ヒータ乃至前記第３加熱ヒータのうち少なくとも１つには、電圧安定器が設けられている構造となっている。
【００２７】
請求項１１の発明によれば、請求項２又は請求項７の作用に加え、設定した電力を安定して供給することができる。
【００２８】
請求項１２に記載の流体加熱装置は、請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置において、前記第１管路内と前記第２管路内のうち少なくとも一方には、前記流体が流通可能な状態で金属製の伝熱部材を収納した構造となっている。
【００２９】
請求項１２の発明によれば、請求項２又は請求項７の作用に加え、第１管路内と第２管路内のうち少なくとも一方に伝熱部材を収納していることにより、流体との接触面積が増加した状態で第１加熱ヒータや第２加熱ヒータや第３加熱ヒータからの熱が流体に伝えられる。これにより、第１加熱ヒータや第２加熱ヒータや第３加熱ヒータからの熱を一層迅速且つ効率良く、流体に伝熱することができる。
【００３０】
請求項１３に記載の流体加熱装置は、請求項１２記載の流体加熱装置において、前記第１管路、前記第２管路、前記第１保持部、前記第２保持部及び前記伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなる構造となっている。
【００３１】
請求項１３の発明によれば、請求項１２の作用に加え、第１管路、第２管路、第１保持部、第２保持部、及び伝熱部材は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属からなるので、流体加熱装置のスイッチがオンされると、各加熱ヒータからの熱量が直ちに第１管路、第２管路、第１保持部、第２保持部、及び伝熱部材に伝熱され、瞬時に加熱される。これにより、各加熱ヒータからの熱が各管路内を通過する流体に迅速且つ効率良く伝わり、流体を迅速且つ効率良く加熱することができる。
【００３２】
請求項１４に記載の流体加熱装置は、請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置において、前記第２保持部の外周は、断熱材によって覆われている構造となっている。
【００３３】
請求項１４の発明によれば、請求項２又は請求項７の作用に加え、第２保持部の外周を断熱材によって覆うことによって、装置内の熱効率を高めることができる。
【００３４】
請求項１５に記載の流体加熱装置は、請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の流体加熱装置において、前記第１管路上流側温度検知手段は、前記第１管路の流体入口付近に配置され、且つ前記第１管路下流側温度検知手段は、前記第１管路の流体出口付近に配置されている構造となっている。
【００３５】
請求項１５の発明によれば、請求項１乃至請求項１４の何れか一項の作用に加え、第１管路上流側温度検知手段は第１管路の流体入口付近に配置し、第１管路下流側温度検知手段は第１管路の流体出口付近に設置することにより、流体入口付近の異常な温度の低下や、流体出口付近の異常な温度の上昇等を防ぐことができるので、効率良く流体の相変化を行える。
【００３６】
請求項１６に記載の流体加熱装置は、請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載の流体加熱装置において、前記第１管路上流側温度検知手段及び第１管路下流側温度検知手段は、前記第１保持部に埋設されている構造となっている。
【００３７】
請求項１６の発明によれば、請求項１乃至請求項１５の何れか一項の作用に加え、第１管路の壁面に近接して第１管路上流側温度検知手段及び第１管路下流側温度検知手段を埋設することにより、第１管路の温度、例えば第１管路内を通る流体の温度を迅速に検知できるので、第１管路内の流体の温度安定性を向上させることができる。
【００３８】
請求項１７に記載の流体加熱装置は、請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の流体加熱装置において、前記第１管路の流体入口付近には、該第１管路内の流体を外部に排出する安全弁が設けられている構造となっている。
【００３９】
請求項１７の発明によれば、請求項１乃至請求項１６の何れか一項の作用に加え、例えば第１管路内で加熱流体を生成している際に、第１加熱手段上流側に圧力がかかり閉塞してしまった場合において、安全弁が設けられていることにより、第１加熱手段内が高圧になることを防止し、破裂等の問題が生じることを防止できる。
【００４０】
請求項１８に記載の流体加熱装置は、請求項４又は請求項１２に記載の流体加熱装置において、前記伝熱部材は、焼結金属、発泡金属、金属板、金属鋼球、又は金属ウールのうち少なくとも１つからなる構造となっている。
【００４１】
請求項１８の発明によれば、請求項４又は請求項１２の作用に加え、大きな熱容量を有する焼結金属、発泡金属、金属板、金属鋼球、金属ウール等からなる伝熱部材は、熱伝導率が良いので、流体と直接熱交換する際に効率良く流体を加熱し、短時間且つ容易に所望の加熱流体を得ることができる。
【００４２】
請求項１９に記載の流体加熱装置は、請求項１又は請求項３に記載の流体加熱装置において、第１管路内に酸溶媒を供給する酸溶媒供給装置を有する構成となっている。
【００４３】
請求項１９の発明によれば、請求項１又は請求項３の作用に加え、酸洗浄を定期的に行うことによって、水の中に溶けているカルシウム等のスケールが第１管路内に付着することを防止できる。
【００４４】
請求項２０に記載の流体加熱装置は、請求項２又は請求項７記載の流体加熱装置において、第１管路内又は第２管路内のうち少なくとも一方に酸溶媒を供給する酸溶媒供給装置を有する構成となっている。
【００４５】
請求項２０の発明によれば、請求項２又は請求項７の作用に加え、酸洗浄を定期的に行うことによって、水の中に溶けているカルシウム等のスケールが第１管路内又は第２管路内に付着することを防止できる。
【００４６】
請求項２１に記載の流体加熱装置は、請求項１乃至請求項２０の何れか一項に記載の流体加熱装置において、前記第１保持部の外周は、断熱材によって覆われている構造となっている。
【００４７】
請求項２１の発明によれば、請求項１乃至請求項２０の何れか一項の作用に加え、保持部の外周を断熱材によって覆うことによって、装置内の熱効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００４８】
請求項１の発明によれば、第１管路上流側温度検知手段や第１管路下流側温度検知手段や第１流体温度検知手段の各検知温度に基づき、制御手段によって第１加熱ヒータと第２加熱ヒータをそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータを対応させることが可能なので、第１加熱手段内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、第１加熱ヒータと第２加熱ヒータをそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。
【００４９】
請求項２の発明によれば、第１管路上流側温度検知手段や第１管路下流側温度検知手段や第２管路温度検知手段や第２流体温度検知手段の各検知温度に基づき、制御手段によって第１加熱ヒータと第２加熱ヒータと第３加熱ヒータをそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータを対応させることが可能なので、第１加熱手段内や第２加熱手段内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、第１加熱ヒータと第２加熱ヒータと第３加熱ヒータをそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図１乃至図４は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は本発明の第１実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図、図２は図１に示した流体加熱装置のＡ−Ａ線断面図、図３は図１に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図、図４は図１に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャートを示す。
【００５１】
まず、流体加熱装置の全体構造を図１又は図２を参照して説明する。流体加熱装置１は、第１加熱部１１と、第１流体温度検知器１２と、制御手段であるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）１３と、から主に構成されている。
【００５２】
第１加熱部１１は、第１保持部１４と、第１管路１５と、加熱ヒータ１６と、第１管路上流側温度検知器１７と、第１管路下流側温度検知器１８と、から構成されている。
【００５３】
第１保持部１４は、縦長直方体形状のアルミ体で構成され、第１管路１５と、加熱ヒータ１６とを保持している。また、第１保持部１４は、第１管路上流側温度検知器１７及び第１管路下流側温度検知器１８を挿入し保持できるように、挿入孔１１ａを有している。さらに、第１保持部１４の外周は、必要に応じて断熱材（図示しない）によって覆われている。
【００５４】
第１管路１５は、中空円筒形状のアルミ体で構成され、第１管路１５の上流１５ａ側の流体入口は、図１に示すように、給水ポンプ２０を介して水タンク２１と接続している。この水タンク２１には、流体である水が貯められている。また、第１管路１５内は、図１及び図２に示すように、水の流通を許容するＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ  Ｕｓｅ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）製の複数の小球からなる伝熱部材１９が収納されている。
【００５５】
加熱ヒータ１６は、第１管路１５の上流１５ａ側に配された第１加熱ヒータ１６ａと、第１管路１５の下流１５ｂ側に配された第２加熱ヒータ１６ｂとから構成されている。この各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂは、シーズヒータを用いている。また、第１加熱ヒータ１６ａの容量は、第２加熱ヒータ１６ｂの容量よりも小さく設定している。さらに、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂには電圧安定器（図示しない）が設けられている。
【００５６】
第１管路上流側温度検知器１７は第１管路１５の上流１５ａ側の流体入口付近に、第１管路下流側温度検知器１８は第１管路１５の下流１５ｂ側の流体出口付近に、それぞれ配置している。また、第１管路下流側温度検知器１８は、図２に示すように、第１管路１５に向かって第１保持部１４の挿入孔１４ａに挿入する。同様に、第１管路上流側温度検知器１７も第１管路１５に向かって第１保持部１４の挿入孔（図示しない）に挿入する。このように各管路温度検知器１７，１８を配することにより、第１管路１５の上流１５ａ側壁面と下流１５ｂ側壁面の各温度を独立して検知できる。さらに、第１管路上流側温度検知器１７と第１管路下流側温度検知器１８は、サーミスタを用いている。
【００５７】
第１流体温度検知器１２は、第１管路１５に連通し第１加熱部１１の外部に突出した管路１５ａと直交するように設けられた挿入管１２ａに、第１管路１５内を通る流体と接触できる位置まで挿入されている。また、第１流体温度検知器１２は、サーミスタを用いている。
【００５８】
マイコン１３は、図３に示すように、ＣＰＵ１３ａとメモリ１３ｂとを備えている。このＣＰＵ１３ａには、第１流体温度検知器１２及び各管路温度検知器１７，１８からの検出温度、起動スイッチ２２、及びタイマー２３の計測信号からの起動信号が入力されるようになっており、これらの入力信号に基づいて、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂへの通電を制御するようになっている。尚、第２加熱ヒータ１６ｂは、流体加熱装置１が始動状態である場合には第１管路下流側温度検知器１８によって制御され、流体加熱装置１が蒸気生成状態である場合には第１流体温度検知器１２によって制御される。
【００５９】
以下、流体加熱装置１の作用を図４のフローチャートに基づいて説明する。尚、本実施形態の流体は水である。この水は、スケールが管路内に付着することを防ぐために軟水を使用することが好ましい。
【００６０】
マイコン１３には第１管路１５の上流側１５ａ壁面における設定温度Ｔ１，第１管路１５の下流側１５ｂ壁面における設定温度Ｔ２、第１加熱部１１で生成した蒸気の設定温度Ｔ３、及び給水ポンプ２０の設定通電時間ｔ１に基づいた各設定信号が入力される（ステップＳ１）。
【００６１】
ステップＳ１において各設定信号が入力されたときは、起動スイッチ２２がオンしたか否かをマイコン１３が常時監視している（待機状態、ステップＳ２）。
【００６２】
ステップＳ２において起動スイッチ２２がオンしたとマイコン１３が判断したときは、第１管路上流側温度検知器１７によって第１管路１５の上流側１５ａ壁面の温度Ｔａを検知する（ステップＳ３）。
【００６３】
ステップＳ３において第１管路１５の上流側１５ａ壁面の温度Ｔａが設定温度Ｔ１に達しているときは、第１管路１５の下流側１５ｂ壁面の温度Ｔｂを検知する（ステップＳ４）。一方、設定温度Ｔ１に達していないときは、第１加熱ヒータ１６ａに通電したのち（ステップＳ５）、ステップＳ３に戻る。
【００６４】
ステップＳ４において第１管路１５の下流側１５ｂ壁面の温度Ｔｂが設定温度Ｔ２に達しているときは、第１加熱ヒータ１６ａが通電されているか否かを判別する（ステップＳ６）。一方、設定温度Ｔ２に達していないときは、第２加熱ヒータ１６ｂに通電したのち（ステップＳ７）、ステップＳ３に戻る。
【００６５】
ステップＳ６において第１加熱ヒータ１６ａへの通電が停止されているときは、第２加熱ヒータ１６ｂが通電されているか否かを判別する（ステップＳ８）。一方、第１加熱ヒータ１６ａに通電されているときは、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止したのち（ステップＳ９）、ステップＳ８に進む。
【００６６】
ステップＳ８において第２加熱ヒータ１６ｂへの通電が停止されているときは、給水ポンプ２０に通電する（ステップＳ１０）。一方、第２加熱ヒータ１６ｂに通電されているときは、第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を停止したのち（ステップＳ１１）、ステップＳ１０に進む。
【００６７】
ステップＳ１０において給水ポンプ２０に通電されたと同時にタイマー２３に通電し、且つ、第１加熱ヒータ１６ａに通電する（ステップＳ１２及びステップＳ１３）。タイマー２３が通電されることにより、給水ポンプ２０へ通電してからの時間ｔがタイマー２３によって検知される。
【００６８】
ステップＳ１３において第１加熱ヒータ１６ａが通電されたときは、給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達しているか否かを確認する（ステップＳ１４）。
【００６９】
ステップＳ１４において給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達していたときは、給水ポンプ２０及び第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止する（ステップＳ１５）。
【００７０】
ステップＳ１５において給水ポンプ２０及び第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止したときは、第２加熱ヒータ１６ｂが通電されているか否かを判別する（ステップＳ１６）。
【００７１】
ステップＳ１６において第２加熱ヒータ１６ｂへの通電が停止されているときは、ステップＳ２に戻る。一方、第２加熱ヒータ１６ｂに通電されているときは、第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を停止したのち（ステップＳ１７）、ステップＳ２に戻る。
【００７２】
前記ステップＳ１４において給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達していないときは、第１加熱部１１で生成した蒸気の温度Ｔｃを第１流体温度検知器１２によって検知する（ステップＳ１８）。
【００７３】
ステップＳ１８において第１流体温度検知器１２によって検知した蒸気の温度Ｔｃが設定温度Ｔ３に達しているときは、ステップＳ１４に戻る。一方、蒸気の温度Ｔｃが設定温度Ｔ３に達していないときは、第２加熱ヒータ１６ｂに通電し（ステップＳ１９）、ステップＳ１８に戻る。
【００７４】
本実施形態によれば、第１管路上流側温度検知器１７の検知温度に基づき第１加熱ヒータ１６ａを、第１管路下流側温度検知器１８又は第１流体温度検知器１２の検知温度に基づき第２加熱ヒータ１６ｂを、マイコン１３によってそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂを対応させることが可能なので、第１加熱部１１内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂをそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。
【００７５】
また、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を第１流体温度検知器１２に基づき制御することにより、第１加熱部１１で生成される流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を継続させることにより、第１管路１５内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第１加熱ヒータ１６ａの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第１加熱ヒータ１６ａへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第２加熱ヒータ１６ｂへ供給する電力量を増加することができる。
【００７６】
また、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂには、電圧安定器が設けられているので、設定した電力を安定して確実に供給することができる。
【００７７】
また、第１管路１５内に、ＳＵＳ球からなる伝熱部材１９を設けていることにより、流体である水との接触面積が増加するので、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂからの熱が水に伝熱されやすくなり、蒸気生成を促す。
【００７８】
また、第１保持部１４、第１管路１５及び伝熱部材１９は、熱伝導性が良好な金属で構成されているので、流体加熱装置１の起動スイッチ２２がオンされると、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂからの熱量が直ちに伝熱され、瞬時に加熱される。これにより、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂからの熱が第１管路１５内を通過する水に迅速且つ効率良く伝わり、蒸気を迅速且つ効率良く生成することができる。
【００７９】
また、第１保持部１４の外周を断熱材（図示しない）によって覆うことにより、流体加熱装置１の熱効率を高めることができる。
【００８０】
さらに、第１管路上流側温度検知器１７は、第１管路１５の上流１５ａ側の流体入口付近に配置され、且つ第１管路下流側温度検知器１８は、第１管路１５の下流１５ｂ側の流体出口付近に配置されているので、流体入口付近の異常な温度の低下や、流体出口付近の異常な温度の上昇を防ぐことができ、効率良く水の相変化を行える。
【００８１】
図５乃至図９は本発明の第２実施形態を示すもので、図５は本発明の第２実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図、図６は図５に示した流体加熱装置のＢ−Ｂ線断面図、図７は図５に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図、図８は図５に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート、図９は図５に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャートを示す。尚、前記第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
【００８２】
第１実施形態は、第１加熱部１１のみで水から蒸気を生成していたが、本実施形態は、図５に示すように、更に第２加熱部３１を設けている点で異なる。
【００８３】
流体加熱装置２は、図５に示すように、第１加熱部１１と、第２加熱部３１と、第２流体温度検知器３２と、制御手段であるマイコン３３と、から主に構成されている。尚、第１加熱部１１に関しては、前記第１実施形態で説明したので、その説明を省略する。
【００８４】
第２加熱部３１は、第２保持部３４と、第２管路３５と、第３加熱ヒータ３６と、第２管路温度検知器３７と、から構成されている。
【００８５】
第２管路３５は、中空円筒形状のアルミ体で構成され、第２管路３５の上流側は、継ぎ手４０を介して第１管路１５の下流１５ｂと接続している。また、第２管路３５内には、図５及び図６に示すように、水の流通を許容するＳＵＳ製の複数の小球からなる伝熱部材１９が収納されている。
【００８６】
第２保持部３４は、縦長直方体形状のアルミ体で構成され、図５及び図６に示すように、第２管路３５と第３加熱ヒータ３６を保持している。この第３加熱ヒータ３６は、シーズヒータを用いている。また、第２保持部３４は、図６に示すように、第２管路温度検知器３７を挿入し保持できるように、挿入孔３４ａを有している。さらに、第２保持部３４の外周は、必要に応じて断熱材（図示しない）によって覆われている。
【００８７】
第２管路温度検知器３７は、第２管路３５の中央付近に配置している。第２管路３５の中央付近に配置する理由として、第１加熱部１１から第２加熱部３１に供給される蒸気を第２加熱部３１において更に加熱しても相変化は起こらないので、第２管路３５全体の温度を検知すれば良いことが挙げられる。また、第２管路温度検知器３７は、図６に示すように、第２保持部３４の挿入孔３４ａに挿入するようになっている。このように第２管路温度検知器３７を配することにより、第２管路３５の温度を検知できる。
【００８８】
第２流体温度検知器３２は、第２管路３５に連通し第２加熱部３１の外部に突出した管路３５ａと直交するように設けられた挿入管３４ａに、第２管路３５内を通る流体と接触できる位置まで挿入されている。また、第２流体温度検知器３２は、サーミスタを用いている。
【００８９】
マイコン３３は、図７に示すように、ＣＰＵ３３ａとメモリ３３ｂとを備えている。このＣＰＵ３３ａには、第２流体温度検知器３２及び各管路温度検知器１７，１８，３７からの検出温度、起動スイッチ２２、及びタイマー２３の計測信号からの起動信号が入力されるようになっており、これらの入力信号に基づいて、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６への通電を制御するようになっている。尚、第３加熱ヒータ３６は、流体加熱装置２が始動状態である場合には第２管路温度検知器３７によって制御され、過熱蒸気生成状態である場合には第２流体温度検知器３２によって制御される。
【００９０】
以下、流体加熱装置２の作用を図８及び図９のフローチャートに基づいて説明する。尚、本実施形態の流体は水である。この水は、スケールが管路内に付着することを防ぐために軟水を使用することが好ましい。
【００９１】
マイコン３３には第１管路１５の上流側１５ａ壁面における設定温度Ｔ１，第１管路１５の下流側１５ｂ壁面における設定温度Ｔ２、第２管路３５の壁面中央の設定温度Ｔ４、第２加熱部３１で生成した過熱蒸気の設定温度Ｔ５、及び給水ポンプ２０の設定通電時間ｔ１に基づいた設定信号が入力される（ステップＳ２０）。
【００９２】
ステップＳ２０において、設定信号が入力されたときは、起動スイッチ２２がオンしたか否かをマイコン３３が常時監視している（待機状態、ステップＳ２１）。
【００９３】
ステップＳ２１において起動スイッチ２２がオンしたとマイコン３３が判断したときは、第１管路上流側温度検知器１７によって第１管路１５の上流側１５ａ壁面の温度Ｔａを検知する（ステップＳ２２）。
【００９４】
ステップＳ２２において第１管路１５の上流側１５ａ壁面の温度Ｔａが設定温度Ｔ１に達しているときは、第１管路１５の下流側１５ｂ壁面の温度Ｔｂを検知する（ステップＳ２３）。一方、設定温度Ｔ１に達していないときは、第１加熱ヒータ１６ａに通電したのち（ステップＳ２４）、ステップＳ２２に戻る。
【００９５】
ステップＳ２３において第１管路１５の下流側１５ｂ壁面の温度Ｔｂが設定温度Ｔ２に達しているときは、第２管路３５の中央付近の温度Ｔｄを検知する（ステップＳ２６）。一方、設定温度Ｔ２に達していないときは、第２加熱ヒータ１６ｂに通電したのち（ステップＳ２５）、ステップＳ２２に戻る。
【００９６】
ステップＳ２６において第２管路３５の壁面中央の温度Ｔｄが設定温度Ｔ４に達しているときは、第１加熱ヒータ１６ａが通電されているか否かを判別する（ステップＳ２７）。一方、設定温度Ｔ４に達していないときは、第３加熱ヒータ３６に通電したのち（ステップＳ２８）、ステップＳ２２に戻る。
【００９７】
ステップＳ２７において第１加熱ヒータ１６ａへの通電が停止されているときは、第２加熱ヒータ１６ｂが通電されているか否かを判別する（ステップＳ２９）。一方、第１加熱ヒータ１６ａに通電されているときは、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止したのち（ステップＳ３０）、ステップＳ２９に進む。
【００９８】
ステップＳ２９において第２加熱ヒータ１６ｂへの通電が停止されているときは、第３加熱ヒータ３６が通電されているか否かを判別する（ステップＳ３１）。一方、第２加熱ヒータ１６ｂに通電されているときは、第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を停止したのち（ステップＳ３２）、ステップＳ３１に進む。
【００９９】
ステップＳ３１において第３加熱ヒータ３６への通電が停止されているときは、給水ポンプ２０に通電する（ステップＳ３３）。一方、第３加熱ヒータ３６に通電されているときは、第３加熱ヒータ３６への通電を停止したのち（ステップＳ３４）、ステップＳ３３に進む。
【０１００】
ステップＳ３３において給水ポンプ２０に通電されたと同時にタイマー２３に通電し、且つ、第１加熱ヒータ１６ａに通電する（ステップＳ３５及びステップＳ３６）。タイマー２３が通電されることにより、給水ポンプ２０へ通電してからの時間ｔがタイマー２３によって検知される。
【０１０１】
ステップＳ３６において第１加熱ヒータ１６ａが通電されたときは、給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達しているか否かを確認する（ステップＳ３７）。
【０１０２】
ステップＳ３７において給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達していたときは、給水ポンプ２０及び第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止する（ステップＳ３８）。
【０１０３】
ステップＳ３８において給水ポンプ２０及び第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止したときは、第２加熱ヒータ１６ｂが通電されているか否かを判別する（ステップＳ３９）。
【０１０４】
ステップＳ３９において第２加熱ヒータ１６ｂへの通電が停止されているときは、第３加熱ヒータ３６が通電されているか否かを判別する（ステップＳ４１）。一方、第２加熱ヒータ１６ｂに通電されているときは第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を停止したのち（ステップＳ４０）、ステップＳ４１に進む。
【０１０５】
ステップＳ４１において第３加熱ヒータ３６への通電が停止されているときは、ステップＳ２２に戻る。一方、第３加熱ヒータ３６に通電されているときは、第３加熱ヒータ３への通電を停止したのち（ステップＳ４２）、ステップＳ２２に進む。
【０１０６】
前記ステップＳ３７において給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達していないときは、第２管路３５の中央付近の温度Ｔｄを検知する（ステップＳ４３）。
【０１０７】
ステップＳ４３において第２管路３５の壁面中央の温度Ｔｄが設定温度Ｔ４に達しているときは、第２加熱部３１で生成した過熱蒸気の温度Ｔｅを第２流体温度検知器３２によって検知する（ステップＳ４５）。一方、第２管路３５の壁面中央の温度Ｔｄが設定温度Ｔ４に達していないときは、第３加熱ヒータ３６に通電したのち（ステップＳ４４）、ステップＳ４３に戻る。
【０１０８】
ステップＳ４５において第２加熱部３１で生成した過熱蒸気の温度Ｔｅが設定温度Ｔ５に達しているときは、ステップＳ３７に戻る。一方、第２加熱部３１で生成した過熱蒸気の温度Ｔｅが設定温度Ｔ５に達していないときは、第３加熱ヒータ３６に通電したのち（ステップＳ４６）、ステップＳ４５に戻る。
【０１０９】
本実施形態によれば、第１管路上流側温度検知器１７、第１管路下流側温度検知器１８、第２管路温度検知器３７、又は第２流体温度検知器３２の各検知温度に基づき、マイコン３３によって各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６をそれぞれ独立して制御することにより、相変化に伴う流体の比熱・熱伝導等の変化に各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６を対応させることが可能なので、第１加熱部１１内や第２加熱部３１内でドライアウト等による問題が生じることを防止し、効率良く流体の相変化を行うことができる。また、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６をそれぞれ独立して制御することにより、安定した温度や流量の加熱流体を確実に生成することができる。
【０１１０】
また、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を第１管路下流側温度検知器１８に基づき制御し、且つ第３加熱ヒータ３６への通電を第２流体温度検知器３２に基づき制御することにより、第１加熱部１１及び第２加熱部３１で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を継続させることにより、第１管路１５内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第１加熱ヒータ１６ａの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第１加熱ヒータ１６ａへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第２加熱ヒータ１６ｂ及び第３加熱ヒータ３６へ供給する電力量を増加することができる。
【０１１１】
また、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６には、電圧安定器が設けられているので、設定した電力を安定して確実に供給することができる。
【０１１２】
また、第１保持部１４、第１管路１５、第２保持部３４、第２管路３５、及び伝熱部材１９は、熱伝導性が良好な金属で構成されているので、流体加熱装置２の起動スイッチ２２がオンされると、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６からの熱量が直ちに伝熱され、瞬時に加熱される。これにより、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６からの熱が第１管路１５内や第２管路３５内を通過する水又は蒸気に迅速且つ効率良く伝わり、過熱蒸気を迅速且つ効率良く生成することができる。
【０１１３】
また、第１管路１５及び第２管路３５内に、ＳＵＳ球からなる伝熱部材１９を設けていることにより、水との接触面積が増加するので、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６からの熱が水に伝熱されやすくなり、質の高い蒸気や温度制御された過熱蒸気の生成を促すことができる。
【０１１４】
また、第１加熱部１１及び第２加熱部３１の外周を断熱材（図示しない）によって覆うことにより、流体加熱装置２の熱効率を高めることができる。
【０１１５】
さらにまた、通電量が少ない場合においても、第１加熱部１１と第２加熱部３１の２段階によって水を加熱することができるので、確実に質の高い蒸気や温度制御された過熱蒸気を生成することができる。なお、その他の作用、効果は、前記第１実施形態と同様である。
【０１１６】
図１０乃至図１３は本発明の第３実施形態を示すもので、図１０は本発明の第２実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図、図１１は図１０に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図、図１２は図１０に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート、図１３は図１０に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャートを示す。尚、前記第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
【０１１７】
前記第２実施形態の第２管路３５は、継ぎ手４０を介して第１管路１５と接続されていたが、本実施形態は、図１０に示すように、前記第２実施形態において説明した第１管路１５と第２管路３５とを一体に成形した管路４１によって第１管路１５と第２管路３５とが接続されている点で異なる。
【０１１８】
また、前記第２実施形態は、第２加熱ヒータ１６ｂの温度を検知する手段として第１管路下流側温度検知器１８のみを有していたが、本実施形態は、図１０に示すように、第１管路下流側温度検知器１８の他に更に第１流体温度検知器１２を有する点で異なる。
【０１１９】
第２加熱ヒータ１６ｂは、流体加熱装置３が始動状態である場合等には第１管路下流側温度検知器１８によって制御され、蒸気生成状態である場合には第１流体温度検知器１２によって制御される。
【０１２０】
マイコン４３は、図１１に示すように、ＣＰＵ４３ａとメモリ４３ｂとを備えている。このＣＰＵ４３ａには、各流体温度検知器１２，３２及び各管路温度検知器１７，１８，３７からの検出温度、起動スイッチ２２、及びタイマー２３の計測信号からの起動信号が入力されるようになっており、これらの入力信号に基づいて、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６への通電を制御するようになっている。尚、第２加熱ヒータ１６ｂは、流体加熱装置３が始動状態である場合等には第１管路下流側温度検知器１８によって制御され、蒸気生成状態である場合には第１流体温度検知器１２によって制御される。また、第３加熱ヒータ３６は、流体加熱装置３が始動状態である場合等には第２管路温度検知器３７によって制御され、過熱蒸気生成状態である場合には第２流体温度検知器３２によって制御される。
【０１２１】
以下、流体加熱装置３の作用を図１２及び図１３のフローチャートに基づいて説明する。尚、本実施形態の流体は水である。この水は、スケールが管路内に付着することを防ぐために軟水を使用することが好ましい。
【０１２２】
マイコン４３には第１管路１５の上流側１５ａ壁面における設定温度Ｔ１，第１管路１５の下流側１５ｂ壁面における設定温度Ｔ２、第１加熱部１１で生成した蒸気の設定温度Ｔ３、第２管路３５の壁面中央の設定温度Ｔ４、第２加熱部３１で生成した過熱蒸気の設定温度Ｔ５、及び給水ポンプ２０の設定通電時間ｔ１に基づいた設定信号が入力される（ステップＳ５０）。
【０１２３】
ステップＳ５０において、設定信号が入力されたときは、起動スイッチ２２がオンしたか否かをマイコン３３が常時監視している（待機状態、ステップＳ５１）。
【０１２４】
ステップＳ５１において、起動スイッチ２２がオンしたとマイコン３３が判断したときは、第１管路上流側温度検知器１７によって第１管路１５の上流側１５ａ壁面の温度Ｔａを検知する（ステップＳ５２）。
【０１２５】
ステップＳ５２において第１管路１５の上流側１５ａ壁面の温度Ｔａが設定温度Ｔ１に達しているときは、第１管路１５の下流側１５ｂ壁面の温度Ｔｂを検知する（ステップＳ５３）。一方、設定温度Ｔ１に達していないときは、第１加熱ヒータ１６ａに通電したのち（ステップＳ５４）、ステップＳ５２に戻る。
【０１２６】
ステップＳ５３において第１管路１５の下流側１５ｂ壁面の温度Ｔｂが設定温度Ｔ２に達しているときは、第２管路３５の中央付近の温度Ｔｄを検知する（ステップＳ５６）。一方、設定温度Ｔ２に達していないときは、第２加熱ヒータ１６ｂに通電したのち（ステップＳ５５）、ステップＳ５２に戻る。
【０１２７】
ステップＳ５６において第２管路３５の壁面中央の温度Ｔｄが設定温度Ｔ４に達しているときは、第１加熱ヒータ１６ａが通電されているか否かを判別する（ステップＳ５７）。一方、設定温度Ｔ４に達していないときは、第３加熱ヒータ３６に通電したのち（ステップＳ５８）、ステップＳ５２に戻る。
【０１２８】
ステップＳ５７において第１加熱ヒータ１６ａへの通電が停止されているときは、第２加熱ヒータ１６ｂが通電されているか否かを判別する（ステップＳ５９）。一方、第１加熱ヒータ１６ａに通電されているときは、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止したのち（ステップＳ６０）、ステップＳ５９に進む。
【０１２９】
ステップＳ５９において第２加熱ヒータ１６ｂへの通電が停止されているときは、第３加熱ヒータ３６が通電されているか否かを判別する（ステップＳ６１）。一方、第２加熱ヒータ１６ｂに通電されているときは、第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を停止したのち（ステップＳ６２）、ステップＳ６１に進む。
【０１３０】
ステップＳ６１において第３加熱ヒータ３６への通電が停止されているときは、給水ポンプ２０に通電する（ステップＳ６３）。一方、第３加熱ヒータ３６に通電されているときは、第３加熱ヒータ３６への通電を停止したのち（ステップＳ６４）、ステップＳ６３に進む。
【０１３１】
ステップＳ６３において給水ポンプ２０に通電されたと同時にタイマー２３に通電し、且つ、第１加熱ヒータ１６ａに通電する（ステップＳ６５及びステップＳ６６）。タイマー２３が通電されることにより、給水ポンプ２０へ通電してからの時間ｔがタイマー２３によって検知される。
【０１３２】
ステップＳ６６において第１加熱ヒータ１６ａが通電されたときは、給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達しているか否かを確認する（ステップＳ６７）。
【０１３３】
ステップＳ６７において給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達していたときは、給水ポンプ２０及び第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止する（ステップＳ６８）。
【０１３４】
ステップＳ６８において給水ポンプ２０及び第１加熱ヒータ１６ａへの通電を停止したときは、第２加熱ヒータ１６ｂが通電されているか否かを判別する（ステップＳ６９）。
【０１３５】
ステップＳ６９において第２加熱ヒータ１６ｂへの通電が停止されているときは、第３加熱ヒータ３６が通電されているか否かを判別する（ステップＳ７１）。一方、第２加熱ヒータ１６ｂに通電されているときは第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を停止したのち（ステップＳ７０）、ステップＳ７１に進む。
【０１３６】
ステップＳ７１において第３加熱ヒータ３６への通電が停止されているときは、ステップＳ５２に戻る。一方、第３加熱ヒータ３６に通電されているときは、第３加熱ヒータ３への通電を停止したのち（ステップＳ７２）、ステップＳ５２に進む。
【０１３７】
前記ステップＳ６７において給水ポンプ２０に通電してからの時間ｔが設定通電時間ｔ１に達していないときは、第１加熱部１１で生成した蒸気の温度Ｔｃを検知する（ステップＳ７３）。
【０１３８】
ステップＳ７３において第１流体温度検知器１２によって検知した蒸気の温度Ｔｃが設定温度Ｔ３に達しているときは、第２加熱部３１で生成した過熱蒸気の温度Ｔｅを第２流体温度検知器３２によって検知する（ステップＳ７５）。一方、蒸気の温度Ｔｃが設定温度Ｔ３に達していないときは、第２加熱ヒータ１６ｂに通電したのち（ステップＳ７４）、ステップＳ７３に戻る。
【０１３９】
ステップＳ７５において第２加熱部３１で生成した過熱蒸気の温度Ｔｅが設定温度Ｔ５に達しているときは、ステップＳ６７に戻る。一方、第２加熱部３１で生成した過熱蒸気の温度Ｔｅが設定温度Ｔ５に達していないときは、第３加熱ヒータ３６に通電したのち（ステップＳ７６）、ステップＳ７５に戻る。
【０１４０】
本実施形態によれば、流体加熱装置３は管路４１を有することにより、前記第２実施形態において説明した継ぎ手４０を第１管路１５と第２管路３５との間に設ける必要がない。これにより、流体加熱装置３を一体型のものとして構成でき、流体加熱装置３全体の小型化が可能となる。
【０１４１】
また、第１管路１５と第２管路３５との間に継ぎ手等を設ける必要がないので、第１加熱部１１と第２加熱部３１とを所望の間隔に設定できる。例えば、第１加熱部１１と第２加熱部３１との間に位置する管路４１の管路長を短く設定することにより、第１加熱部１１と第２加熱部３１との間に位置する管路４１からの放熱が抑制されるので、この管路４１内を通過する蒸気の温度が低下してしまうことを防止できる。したがって、第１加熱部１１で生成された蒸気は、質が高い状態を維持したまま第２加熱部３１に供給される。
【０１４２】
さらに、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を継続させ、且つ第２加熱ヒータ１６ｂへの通電を第１流体温度検知器１２に基づき制御し、且つ第３加熱ヒータ３６への通電を第２流体温度検知器３２に基づき制御することにより、第１加熱部１１及び第２加熱部３１で生成される加熱流体の温度や流量を確実に安定させることができる。また、第１加熱ヒータ１６ａへの通電を継続させることにより、第１管路１５内の温度安定性を維持できる。さらに、例えば第１加熱ヒータ１６ａの温度を核沸騰が起きる温度に制御することにより、第１加熱ヒータ１６ａへ供給する電力量を低く抑えることができるので、第２加熱ヒータ１６ｂ及び第３加熱ヒータ３６へ供給する電力量を増加することができる。なお、その他の作用、効果は、前記第２実施形態と同様である。
【０１４３】
図１４は本発明の第４実施形態を示すもので、本発明の第１実施形態に係る流体加熱装置の他の一例を示す正面断面図を示す。尚、前記第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
【０１４４】
流体加熱装置４は、図１４に示すように、第１管路１５の上流１５ａ側の流体入口と、給水ポンプ２０との間にＴ字管５１を設け、このＴ字管５１の他方の流体出口に安全弁５６を設けた点で前記第１実施形態と異なる。
【０１４５】
以上のように構成された流体加熱装置４の作用について説明する。尚、本実施形態の流体は水である。この水は、スケールが管路内に付着することを防ぐために軟水を使用することが好ましい。
【０１４６】
流体加熱装置４は、前記第１実施形態と同様に蒸気を生成する。第１管路１５内で蒸気を生成している際に、第１加熱部１１の上流側に圧力がかかり閉塞してしまった場合に、Ｔ字管５１の他方の流体出口に接続された安全弁５６を開く。これにより、第１加熱部１１の上流側への水の供給が停止する。
【０１４７】
本実施形態によれば、第１加熱部１１が閉塞してしまったと同時にＴ字管５１の安全弁５６を開くことによって、第１加熱部１１内が高圧になることを防止し、破裂等の問題が生じることを防止できる。なお、その他の構成、作用は、前記第１実施形態と同様である。
【０１４８】
尚、前記第１実施形態及び前記第４実施形態は、蒸気を生成する流体加熱装置１，４について説明したが、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂへの通電量を上昇させることにより各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂの温度を高く設定して、過熱蒸気を生成するようにしても良い。また、流体として気体を流体加熱装置１，４に供給し、加熱気体を生成するようにしても良い。
【０１４９】
また、前記第２実施形態及び前記第３実施形態は、過熱蒸気を生成する流体加熱装置２，３について説明したが、各加熱ヒータ１６ａ，１６ｂ，３６への通電量を調節して、蒸気を生成するようにしても良い。また、流体として気体を流体加熱装置２，３に供給し、加熱気体を生成するようにしても良い。
【０１５０】
また、前記第４実施形態は、第１加熱部１１に安全弁５６を設けた場合について説明したが、前記第２実施形態及び前記第３実施形態のように、第２加熱部３１を有する流体加熱装置２，３に安全弁５６を設けても良い。これにより、第２加熱部３１に圧力がかかり閉塞してしまった場合に、安全弁５６を開くことによって、第１加熱部１１内及び第２加熱部３１内が高圧になることを防止し、破裂等の問題が生じることを防止できる。
【０１５１】
また、前第１実施形態乃至前記第４実施形態は、第１管路上流側温度検知器１７と第１管路下流側温度検知器１８は、第１保持部１４の挿入孔１１ａに挿入していたが、第１保持部１４に埋設されていても良い。また、第２管路温度検知器３７も同様である。
【０１５２】
また、前第１実施形態乃至前記第４実施形態は、酸溶媒を供給する酸溶媒供給装置を有することにより、使用前又は使用後の装置や各管路１５，３５内をクエン酸等の酸溶媒によって定期的に洗浄しても良い。これにより、水の中に溶けているカルシウム等のスケールが装置内に付着することを防止できる。
【０１５３】
また、前第１実施形態乃至前記第４実施形態は、伝熱部材１９をＳＵＳ球であるとしたが、流体に伝熱できるのであれば、伝熱部材１９は、焼結金属、発泡金属、金属板、金属鋼球、又は金属ウールのうち少なくとも１つであれば良い。
【０１５４】
さらに、前記第１実施形態及び前記第４実施形態では、第１保持部１４及び第１管路１５をアルミ体で構成し、伝熱部材１９をステンレスで構成したが、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属によって構成されていれば良い。
【０１５５】
さらにまた、前記第２実施形態及び前記第３実施形態は、第１保持部１４、第１管路１５、第２保持部３４及び第２管路３５をアルミ体で構成し、伝熱部材１９をステンレスで構成したが、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性が良好な金属によって構成されていれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図
【図２】図１に示した流体加熱装置のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図
【図４】図１に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート
【図５】本発明の第２実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図
【図６】図５に示した流体加熱装置のＢ−Ｂ線断面図
【図７】図５に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図
【図８】図５に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート
【図９】図５に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート
【図１０】本発明の第２実施形態に係る流体加熱装置の正面断面図
【図１１】図１０に示した流体加熱装置の制御回路を示すブロック図
【図１２】図１０に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート
【図１３】図１０に示した流体加熱装置による蒸気生成制御を示すフローチャート
【図１４】本発明の第１実施形態に係る流体加熱装置の他の一例を示す正面断面図
【図１５】本発明の従来例に係る概略正面図
【符号の説明】
【０１５７】
１，２，３，４…流体加熱装置、１１…第１加熱部、１２…第１流体温度検知器、１３…マイクロコンピュータ、１５…第１管路、１６，３６…加熱ヒータ、１７…第１管路上流側温度検知器、１８…第１管路下流側温度検知器、１９…伝熱部材、３１…第２加熱部、３２…第２流体温度検知器、３５…第２管路、３７…第２管路温度検知器。
【図１】
2007046812.tif 000003
【図２】
2007046812.tif 000004
【図３】
2007046812.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007046812.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007046812.tif 000009
【図８】
2007046812.tif 000010
【図９】
2007046812.tif 000011
【図１０】
2007046812.tif 000012
【図１１】
2007046812.tif 000013
【図１２】
2007046812.tif 000014
【図１３】
2007046812.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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