流体加热装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种流体加热装置，对供流体流动的流体配管进行通电加热来加热流体，可以改进电路功率因数并提高设备效率，一种流体加热装置（100），对在内部形成有供被加热流体流动的流道（R）、且由导电性材料构成的流道形成件（2）进行通电加热来加热被加热流体，所述流体加热装置（100）包括：第一供电构件（3），与流道形成件（2）的流道一端（2a）连接；以及第二供电构件（4），与所述流道形成件（2）的流道另一端（2b）连接，所述第二供电构件（4）沿所述流道形成件（2）的流道方向朝向流道一端（2a）配置。
【专利说明】流体加热装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种流体加热装置。
【背景技术】
[0002]如专利文献I所示，具有一种流体加热装置，该流体加热装置对中空导体管进行通电加热，来加热在该导体管的内部流动的流体而产生加热流体。在上述流体加热装置中，通过从设置在导体管两端部上的电极施加交流电压而使交流电流在导体管的侧壁流动，导体管利用由导体管的内部电阻产生的焦耳热而自身发热。利用上述导体管的自身发热来加热在该导体管内流动的流体。
[0003]但是，在向导体管的两端部施加交流电压的装置中，会有如下问题:因导体管所具有的电感而造成电压下降，导致向该导体管施加交流电压的电路的功率因数下降。
[0004]专利文献1:日本专利公开公报特开2011-86443号
【发明内容】
[0005]为了彻底解决上述问题点，本发明主要的预期课题在于在对内部有流体流动的流道形成件进行通电加热的流体加热装置中，改进电路功率因数并提高设备效率。
[0006]S卩，本发明提供一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体，所述流体加热装置的特征在于，向第一供电构件和第二供电构件之间施加交流电压，所述第一供电构件与所述流道形成件的流道一端连接，所述第二供电构件与所述流道形成件的流道另一端连接，所述第二供电构件沿所述流道形成件的流道方向朝向流道一端配置。
[0007]按照这种结构，由于在流道形成件中流动的电流和在第二供电构件中流动的电流朝向相反，所以由各电流产生的磁通相互抵消，从而可以降低流道形成件中产生的电抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。
[0008]为了利用由第二供电构件的电流产生的磁通，充分发挥抵消由流道形成件的电流产生的磁通的效果，优选的是，所述第一供电构件和所述第二供电构件从所述流道形成件的流道一端引出到电源侧。因此，由于第一供电构件和第二供电构件从流道形成件的流道一端引出，所以可以防止由第一供电构件中流动的电流产生的磁通或由在第二供电构件中沿流道形成件配置的部分以外部分流动的电流产生的磁通，妨碍磁通的抵消效果。此外，可以在将第二供电构件配置成从流道形成件的流道另一端到流道一端之后，仅从流道一端直接引出，从而可以使装置结构简单化。
[0009]作为流道形成件的【具体实施方式】，优选的是，所述流道形成件为直管形状。由此，可以使流道形成件的结构简单化。此外，可以容易将第二供电构件沿流道形成件的流道方向配置，从而也可以使第二供电构件的结构简单化。
[0010]优选的是，在所述流道形成件的两端部上设置有用于与其他流道形成件连接的连接部。由此，通过连接多个流道形成件，可以构成具有所希望长度流道的流体加热装置。[0011]作为第一供电构件和第二供电构件的【具体实施方式】，优选的是，所述第一供电构件包括第一电极和第一电线，所述第一电极设置在所述流道形成件的流道一端，所述第一电线与所述第一电极连接，用于向所述第一电极施加交流电压，所述第二供电构件包括第二电极和第二电线，所述第二电极设置在所述流道形成件的流道另一端，所述第二电线与所述第二电极连接，用于向所述第二电极施加交流电压。
[0012]优选的是，在所述第二供电构件中，所述第二电极沿所述流道形成件的流道方向朝向流道一端配置。由此，仅通过使第二电线与第二电极连接，就可以实现使在流道形成件中流动的电流和在第二供电构件中流动的电流朝向相反，从而可以容易地进行电路连接作业。
[0013]优选的是，在所述第二供电构件中，所述第二电线沿所述流道形成件的流道方向朝向流道一端配置。这样，由于可以使第二电线成为沿流道形成件的结构，所以可以使第二电极的结构简单化。
[0014]优选的是，在所述流道形成件的外周设置有绝缘性隔热构件，所述第二电线具有裸电线，所述裸电线与所述绝缘性隔热构件接触，沿所述流道形成件的流道方向朝向流道一端配置。由此，即使流道形成件被通电加热而温度上升，也可以降低从该流道形成件向外部的散热。此外，由于第二电线具有与绝缘性隔热构件接触配置的裸电线，所以可以对第二电线进行冷却并降低电抗。
[0015]优选的是，所述流体加热装置具备η组流体加热单元，所述η组流体加热单元是以两个流道形成件的流道连通并使设置在所述两个流道形成件上的第一供电构件位于内侧的方式、连接所述两个流道形成件，所述η是I以上的整数，向所述各流体加热单元的两个第一供电构件施加相同极性的电源输出，向所述各流体加热单元的两个第二供电构件施加与向所述第一供电构件施加的极性不同、且相互相同或相互不同极性的电源输出。由此，通过选择连接的流体加热单元数量，可以构成具有所希望长度流道的流体加热装置。此外，通过使用所述流体加热单元，可以使斯科特接线变压器与各流体加热单元连接，上述斯科特接线变压器将来自单相交流电源、三相交流电源或三相交流电源的三相交流转换成两个单相交流。
[0016]为了单独控制构成上述流体加热单元的两个流道形成件的温度，优选的是，在向构成所述流体加热单元的两个第二供电构件输入所述电源输出的电路上，设置有电流控制电路。
[0017]优选的是，流体加热装置包括η组流体加热单元，所述η组流体加热单元是以三个流道形成件的流道连通并使设置在所述三个流道形成件上的第一供电构件和第二供电构件朝向同一方向的方式、连接所述三个流道形成件，所述η是I以上的整数，在构成所述各流体加热单元的第一个流道形成件、第二个流道形成件和第三个流道形成件中，三相交流电源的第一相连接于所述第一个流道形成件的第一供电构件和所述第二个流道形成件的第二供电构件，三相交流电源的第二相连接于所述第二个流道形成件的第一供电构件和所述第三个流道形成件的第二供电构件，三相交流的第三相连接于所述第三个流道形成件的第一供电构件和所述第一个流道形成件的第二供电构件。由此，通过选择连接的流体加热单元数量，可以构成具有所希望长度流道的流体加热装置。此外，通过使用所述流体加热单元，可以使三相交流电源直接与各流体加热单元连接。[0018]优选的是，提供一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体，所述流体加热装置的特征在于，在所述流道形成件上具有沿所述流道方向连接于不同位置的3η+ I个供电构件，所述η是I以上的整数，所述3η + I个供电构件以与连续排列的三个所述供电构件连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、交替连接三相交流电源的U相、V相和W相。这样，由于以与连续排列的三个供电构件连接的三相交流电源的极性分别不同的方式，连接三相交流电源的U相、V相和W相，所以由在所述流道形成件中流动的电流产生的磁通相互抵消，可以降低在所述流道形成件中产生的阻抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。
[0019]此外，本发明提供一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体，所述流体加热装置的特征在于，向第一供电构件和第二供电构件之间施加交流电压，所述第一供电构件与所述流道形成件的流道一端连接，所述第二供电构件与所述流道形成件的流道另一端连接，所述第二供电构件具有覆盖件，所述覆盖件覆盖从所述流道形成件的流道另一端到流道一端的外侧周面的大体整个周向，所述覆盖件的流道另一端端部与所述流道形成件电连接。
[0020]按照这种结构，由于在流道形成件中流动的电流和在第二供电构件中、特别是在覆盖件中流动的电流朝向相反，所以由各电流产生的磁通相互抵消，可以降低在流道形成件中产生的电抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。此外，由于从所述流道形成件的流道另一端到流道一端的外侧周面的大体整个周向被所述覆盖件覆盖，所以所述覆盖件也作为保温构件发挥功能，因此，可以防止在所述流道形成件和所述流道形成件的内部流动的被加热流体的温度降低。
[0021]为了在更高温的状态下将被加热流体从所述流道形成件喷出，优选的是，在所述流道形成件上，在比与所述覆盖件连接的连接部更靠向流道另一端的位置设置有流体喷出口。因此，由于可以从设置在所述流道形成件上的流体喷出口直接喷出，所以可以在不降低在所述流道形成件的内部加热后的被加热流体的温度的情况下而将其直接喷出。
[0022]优选的是，所述流体喷出口设置在所述流道形成件的外侧周面上。由于流体喷出口设置在所述流道形成件的外侧周面上，所以可以向所述流道形成件的外周方向喷出加热后的流体。因此，能够向例如有底的深穴或贯通的深孔等的内周面直接喷出所述被加热流体，可以有效地对所述深穴或深孔的内周面进行表面改性。在此，作为进行处理的所述深穴或深孔的开口形状并不限于特定的开口形状，也可以是圆形、椭圆形或多边形等。此外，当使所述开口形状的最大尺寸为山使所述深穴的深度尺寸或所述深孔的长度尺寸为L时，所述深穴或深孔满足d <L的关系。此外，如果所述流体喷出口沿所述流道形成件的周向设置，则可以进一步有效地将加热后的流体向所述流道形成件的外周方向喷出。作为所述流体喷出口沿周向设置时的方式，例如，可以使一个所述流体喷出口沿所述流道形成件的周向延伸，也可以使多个所述流体喷出口沿所述流道形成件的周向排列。
[0023]优选的是，所述流道形成件由导电性材料构成，所述导电性材料的电阻比所述覆盖件的电阻大。这样，由于通电加热时可以进一步有效地对所述流道形成件进行加热，所以可以有效地使被加热流体成为高温状态。[0024]优选的是，所述覆盖件由铜或黄铜构成。由此，通过由电阻小的铜或黄铜形成所述覆盖件，可以防止所述覆盖件因通电而被加热，从而可以有效地对所述流道形成件进行加热。
[0025]优选的是，所述流道形成件和所述覆盖件分别为直管形状，所述流道形成件和所述覆盖件利用焊接电连接。由此，可以使流道形成件的结构简单化。此外，可以容易地沿流道形成件的流道方向配置所述覆盖件，从而也可以使所述覆盖件的结构简单化。
[0026]优选的是，在所述流道形成件和所述覆盖件之间设置有绝缘性构件。由此，可以可靠地使所述流道形成件和所述覆盖件绝缘，从而可以防止在连接部以外的部分发生短路。
[0027]优选的是，所述流体加热装置设置有陶瓷材料构成的绝缘性构件，所述绝缘性构件覆盖从所述流道形成件的流道一端到流道另一端的外侧周面，从所述流道形成件的比所述绝缘性构件更靠向流道另一端的外侧周面到所述绝缘性构件的外侧周面上缠绕金属箔，由此形成所述覆盖件。这样，由于可以由薄的金属箔构成所述覆盖件，所以可以使整个流体加热装置成为较小尺寸。此外，由于所述绝缘性构件由具有耐燃性的陶瓷材料构成，所以即使在生成高温的过热水蒸气时等的高温条件下，也可以确保绝缘性。
[0028]优选的是，所述流体加热装置设置有陶瓷材料构成的外侧绝缘性构件，所述外侧绝缘性构件覆盖所述覆盖件的外侧周面的大体整个周向。由此，即使在设置流体加热装置的设置对象物由导电性构件构成时、或因喷出的被加热流体而变得有导电性时等，都可以防止从所述覆盖件向外部漏电。此外，由于所述绝缘性构件由具有耐热性的陶瓷材料构成，所以即使在生成高温的过热水蒸气时等的高温条件下，也可以确保绝缘性。
[0029]优选的是，流入所述流道形成件的所述被加热流体是饱和水蒸气或过热水蒸气，从所述流道形成件流出的流体是过热水蒸气。
[0030]此外，本发明提供一种流体加热装置，向在内部有流体流动的导体管施加交流电压来通电加热，对在所述导体管内流动的流体进行加热，所述流体加热装置的特征在于，2N根所述导体管配置成相互平行，所述N是I以上的整数，所述2N根导体管的一端部相互电连接，所述2N根导体管的另一端部以与相互邻接的另一端部连接的单相交流电源的极性不同的方式、交替连接单相交流电源的U相和V相。
[0031]按照这种结构，由于相互邻接的导体管中流动的电流朝向相反，所以由各电流产生的磁通相互抵消，可以降低导体管中产生的阻抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。
[0032]优选的是，所述流体加热装置具有分流管，所述分流管具有导电性，所述分流管与所述2N根导体管的一端部连接并且使所述流体分流到所述2N根导体管，利用所述分流管来电连接所述2N根导体管。由此，通过使流体从从分流管向2N根导体管流动，可以使流体流入口的数量少于2N个，从而可以使配管的结构简单化。此外，由于分流管具有导电性，所以可以实现配管结构的简单化并进行电连接。特别是为了使配管的结构简单化，优选的是，使分路为2N根的单一分流管与2N根导体管的一端部连接。
[0033]此外，本发明提供一种流体加热装置，向在内部有流体流动的导体管施加交流电压来通电加热，对在所述导体管内流动的流体进行加热，所述流体加热装置的特征在于，3N根所述导体管配置成相互平行，所述N是I以上的整数，所述3N根导体管的一端部相互电连接，所述3N根导体管的另一端部以与连续排列的三个另一端部连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、交替连接三相交流电源的U相、V相和W相。
[0034]按照这种结构，由于以与连续排列的三个另一端部连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、连接三相交流电源的U相、V相和W相，所以由连续排列的三个导体管中流动的电流产生的磁通相互抵消，可以降低导体管中产生的阻抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。
[0035]优选的是，所述流体加热装置具有分流管，所述分流管具有导电性，所述分流管与所述3N根导体管的一端部连接并且使所述流体分流到所述3N根导体管，利用所述分流管来电连接所述3N根导体管。由此，通过使流体从分流管向3N根导体管流动，可以使流体流入口的数量少于3N个，从而可以使配管的结构简单化。此外，由于分流管具有导电性，所以可以实现配管结构的简单化并进行电连接。特别是为了使配管的结构简单化，优选的是，使分路为3N根的单一分流管与3N根导体管的一端部连接。
[0036]一般来说，由一个热源加热后的流体从一个部位集中排出，但是在利用加热后的流体的情况下大多分散排出。并且，有时以使加热后的流体温度不会下降的方式进行保温或进一步加热。因此，优选的是，所述导体管的另一端部封闭，并且在所述导体管的中途形成有多个流体喷出口，从所述流体喷出口喷出所述流体。
[0037]此外，优选的是，所述导体管插入设置在收容室或处理室内，所述收容室是用于收容加热后的流体的收容容器等的收容室，所述处理室是用于通过加热后的流体处理被处理物的处理容器等的处理室。由此，可以通过将加热后的流体收容在收容室内，进行保温或加热。此外，能够在处理室内处理被处理物。此时，优选的是，连接于所述导体管的单相交流电源或三相交流电源设于与所述收容室或所述处理室不同的空间。在本发明中，由于导体管作为过热水蒸汽发生部起作用，所以可以将导体管插入设置在保温室或处理室，通过设于保温室或处理室的外部的单相交流电源或三相交流电源来供给电力，就能简化配管结构，提高加热效率，在节能上有较大贡献。此外，可以用电线将保温室或处理室与设置单相交流电源或三相交流电源的空间(例如电源室)连接，能够简化流体加热装置的整体结构，并且使得单相交流电源或三相交流电源不受来自导电管的热影响。
[0038]优选的是，与所述导体管另一端部连接的电极是沿所述导体管外侧周面的形状。由此，在将导体管从保温室或处理室的侧壁等围绕壁插入设置时，当将导体管安装到所述保温室或处理室的侧壁等围绕壁时或取出时电极不会产生妨碍。
[0039]优选的是，所述导体管为圆管状，所述电极为部分圆筒形状。由此，可以使流体和导体管的接触面积尽量变大而提高加热效率。此外，电极为部分圆筒形状，当将导体管安装到所述保温室或处理室的侧壁等围绕壁时或取出时电极不会产生妨碍。
[0040]优选的是，在所述导体管的中途设置有一个或多个流体喷嘴，从所述流体喷嘴喷出所述流体。由此，通过在导体管上设置流体喷嘴，可以将加热后的流体向由该流体喷嘴喷出到确定的规定喷射范围。在此，根据用途来选择设置在导体管上的流体喷嘴。
[0041]此外，本发明提供一种流体加热装置，对在内部有被加热流体流动、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道流动的被加热流体，所述流体加热装置的特征在于，所述流道形成件具有形成直线状流道的一个或多个直线部，在所述直线部上设置有多个流体喷出口，所述多个流体喷出口喷出在所述流道内流动的流体，所述直线部的沿所述流道的流道方向上连接有多个电极，以与相互邻接的所述电极连接的单相交流电源的极性不同的方式，交替连接单相交流电源的U相和V相。
[0042]按照这种结构，由于在相互邻接的所述电极之间流动的电流的相位相互逆向，所以由各电流产生的磁通相互抵消，可以降低所述流道形成件中产生的阻抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。此外，由于在所述直线部上设置有多个流体喷出口，所以可以将加热后的被加热流体从流道形成件向外部的规定喷射范围直接喷出。
[0043]优选的是，在将所述直线部沿所述流道方向2η等分的位置上分别连接有所述电极，所述η是I以上的整数。由此，在各电极间产生的磁通量大体相等，可以有效地抵消在所述电极之间产生的磁通。
[0044]此外，本发明提供一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体，所述流体加热装置的特征在于，所述流道形成件具有:2η个直线部，配置成分别相互大体平行，形成直线状的流道；以及2η_1个折返部，连接相互邻接的所述直线部的端部而形成弯折的一个流道，在所述流体形成件上设置有多个流体喷出口，所述η是I以上的整数，所述多个流体喷出口喷出在所述流道内流动的流体，在所述流道形成件中，所述弯折的流道的两端部与电极连接，并且，所述2η-1个折返部的至少一个与电极连接，所述多个电极连接成:形成沿所述流道方向相互邻接的电极之间的流道的所述直线部为偶数个，以与沿所述流道方向相互邻接的电极连接的单相交流电源的极性不同的方式、交替连接单相交流电源的U相和V相。
[0045]按照这种结构，由于相互邻接的所述直线部中流动的电流朝向相反，所以由各电流产生的磁通相互抵消，可以降低所述流道形成件中产生的阻抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。此外，由于在所述直线部上设置有多个流体喷出口，所以可以将加热后的被加热流体从流道形成件向外部的规定喷射范围直接喷出。
[0046]优选的是，与所述折返部连接的电极连接成:形成沿所述流道方向相互邻接的电极之间的流道的所述直线部为两个。
[0047]由此，沿流道方向相互邻接的电极间的直线部各具有两个，可以可靠地抵消因各直线部中流动的电流产生的磁通。由此，可以使降低流道形成件中产生的阻抗的效果更为显著，从而可以提高电路功率因数的改进效果。
[0048]此外，优选的是，本发明提供一种流体加热装置，对在内部有被加热流体流动、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体，所述流道形成件具有形成直线状流道的一个或多个直线部，在所述直线部上设置有多个流体喷出口，所述多个流体喷出口喷出在所述流道内流动的流体，所述直线部的沿所述流道的流道方向连接有多个电极，以与连续排列的三个所述电极连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、交替连接三相交流电源的U相、V相和W相。
[0049]按照这种结构，由于以与连续排列的三个电极连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、连接三相交流电源的U相、V相和W相，所以由连续排列的三个电极中流动的电流产生的磁通相互抵消，可以降低所述流道形成件中产生的阻抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。此外，由于在所述直线部上设置有多个流体喷出口，所以能够向确定的规定喷射范围喷出。[0050]优选的是，在将所述直线部沿所述流道方向3η等分的位置上分别连接有所述电极，所述η是I以上的整数。由此，在各电极间产生的磁通量大体相等，可以有效地抵消在所述电极间产生的磁通。
[0051]此外，优选的是，本发明提供一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体，所述流道形成件具有:3η个直线部，分别配置成相互大体平行，形成直线状的流道；以及3η-1个折返部，连接相互邻接的所述直线部的端部而形成弯折的一个流道，所述η是I以上的整数，在所述流道形成件上设置有多个流体喷出口，所述多个流体喷出口喷出在所述流道内流动的流体，在所述流道形成件中，所述弯折的流道的两端部和所述折返部分别和与三相交流电源连接的电极连接，并且，以与沿所述流道的流道方向连续排列的三个所述电极连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、交替连接三相交流电源的U相、V相和W相。
[0052]按照这种结构，由于以与连续排列的三个电极连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、连接三相交流电源的U相、V相和W相，所以由连续排列的三个电极中流动的电流产生的磁通相互抵消，可以降低所述流道形成件中产生的阻抗并改进电路功率因数。因此，可以提高流体加热装置的设备效率。此外，由于在所述直线部上设置有多个流体喷出口，所以可以将加热后的被加热流体从流道形成件向外部的规定喷射范围直接喷出。
[0053]优选的是，所述流道形成件的电阻比铜的电阻大。这样，由于在布线或电极等使用铜的情况下，通电加热时可以有效地对所述流道形成件进行加热，所以可以有效地使被加热流体成为高温状态。
[0054]优选的是，在每个所述电极之间设置电力控制装置，能够控制向所述电极施加的电力。由此，可以单独控制每个所述电极间的所述流道形成件的温度，从而可以有效地使被加热流体成为所希望的状态。
[0055]优选的是，在所述流体喷出口上安装有流体喷嘴。由此，通过在所述流体喷出口上设置流体喷嘴，可以利用该流体喷嘴将加热后的流体向确定的规定喷射范围喷出。在此，根据用途选择设置在所述流体喷出口上的流体喷嘴。
[0056]优选的是，流入所述流道形成件的所述被加热流体是饱和水蒸气或过热水蒸气，从所述流道形成件流出的流体是过热水蒸气。
[0057]按照上述结构的本发明，在对内部流体流动的流道形成件进行通电加热的流体加热装置中，可以改进电路功率因数并提高设备效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0058]图1是示意性表示第一实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0059]图2是示意性表示第一实施方式的流体加热装置和以往的流体加热装置的图。
[0060]图3是示意性表示第二实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0061]图4是示意性表示第三实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0062]图5是示意性表示第三实施方式的流体加热装置的结构的图和A-A线剖面图。
[0063]图6是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图和B-B线剖面图。
[0064]图7是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图(连接三相交流电源)。
[0065]图8是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图(连接单相交流电源)。
[0066]图9是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图(连接斯科特接线变压器)。
[0067]图10是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0068]图11是示意性表示第四实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0069]图12是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0070]图13是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0071]图14是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0072]图15是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0073]图16是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的图。
[0074]图17是示意性表示第五实施方式的流体加热装置的结构的俯视图、A-A’线剖面图和电路结构图。
[0075]图18是示意性表示第六实施方式的流体加热装置的结构的俯视图、A-A’线剖面图和电路结构图。
[0076]图19是表示第六实施方式的变形例的俯视图、A-A’线剖面图和电路结构图。
[0077]图20是表示第七实施方式`的流体加热装置的结构的俯视图和电路结构图。
[0078]图21是示意性表示第八实施方式的流体加热装置的结构的俯视图和电路结构图。
[0079]图22是表示第八实施方式的变形例的俯视图和电路结构图。
[0080]图23是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的俯视图和电路结构图。
[0081]图24是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的俯视图和电路结构图。
[0082]图25是示意性表示具有收容容器的流体加热装置的结构的主视图。
[0083]图26是示意性表示具有收容容器的流体加热装置的结构的A-A’线剖面图。
[0084]图27是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的俯视图。
[0085]图28是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的俯视图。
[0086]图29是示意性表示变形实施方式的流体加热装置的结构的俯视图、A-A’线剖面图和电路结构图。
[0087]图30是示意性表示第九实施方式的流体加热装置的结构的主视图。
[0088]图31是示意性表示第九实施方式的变形例的结构的仰视图。
[0089]图32是示意性表示第十实施方式的流体加热装置的结构的主视图。
[0090]图33是示意性表示第十实施方式的变形例的结构的仰视图。
[0091]图34是示意性表示第十一实施方式的流体加热装置的结构的仰视图。
[0092]图35是示意性表示第十二实施方式的流体加热装置的结构的仰视图。
[0093]附图标记说明
[0094]100…流体加热装置[0095]2…流道形成件(管)
[0096]R…流道
[0097]3…第一供电构件
[0098]31...第一电极
[0099]32…第一电线
[0100]4…第二供电构件
[0101]41…第二电极
[0102]42…第二电线
[0103]5…电源
[0104]51…斯科特接线变压器
[0105]6…绝缘性隔热构件
[0106]10…流体加热单元
【具体实施方式】
[0107]下面参照附图对本发明的流体加热装置的各实施方式进行说明。
[0108]1.第一实施方式
[0109]如图1所示，第一实施方式的流体加热装置100向在内部形成有供被加热流体流动的流道R、且由导电性材料构成的流道形成件2施加交流电压来直接通电，通过利用由流道形成件2的内部电阻产生的焦耳热来加热流道形成件2，从而对在所述流道R内流动的被加热流体进行加热。
[0110]本实施方式的流道形成件2由大体圆筒直管状的管形成。由此，流道R成为直线状的流道。
[0111]并且，流道形成件2的作为流道一端的流道一端部2a与第一供电构件3连接，流道形成件2的作为流道另一端的流道另一端部2b与第二供电构件4连接。并且，通过使单相交流电源5的输出端子与上述第一供电构件3和第二供电构件4连接，经由第一供电构件3和第二供电构件4向流道形成件2施加单相交流电压。
[0112]第一供电构件3包括:第一电极31，与流道形成件2的流道一端部2a连接；以及第一电线32,与该第一电极31连接且与单相交流电源5的一个输出端子连接。此外,第二供电构件4包括:第二电极41，设置在流道形成件2的流道另一端部2b上；以及第二电线42，与该第二电极41连接且与单相交流电源5的另一个输出端子连接。第一电极31和第二电极41分别缠绕在流道形成件2的外侧周面上并利用焊接等进行连接。
[0113]于是，上述第一供电构件3和第二供电构件4从流道形成件2的流道一端部2a向电源5侧引出。具体地说，第一电极31设置成朝向与流道方向垂直的方向延伸出，第二电极41沿着流道形成件2的流道方向，并且沿流道形成件2的侧周面呈直线状延伸而从流道另一端部2b朝向流道一端部2a配置。本实施方式的第二电极41在流道另一端部2b处弯曲成朝向与第一电极31的延伸方向相同的方向延伸。另外，第一电极31的延伸方向和第二电极41的延伸方向不必相同，例如也可以是在流道另一端部2b在周向上不同的方向。此外，在本实施方式中，在第二电极41和流道形成件2的外周面之间形成有空间，但是也可以在流道形成件2的外周面和与该外周面相对的第二电极41之间设置绝缘构件。[0114]此外，由于第二供电构件4沿流道形成件2的流道方向从流道另一端部2b朝向流道一端部2a配置，并且第一供电构件3和第二供电构件4从流道形成件2的流道一端部2a引出到电源5侧，所以在流道形成件2的第一电极31和第二电极41之间的外周面附近仅设置第二供电构件4 (具体地说是第二电极41)。
[0115]在这种结构的流体加热装置100中，如果从单相交流电源5经由第一供电构件3和第二供电构件4向流道形成件2施加单相交流电压，则在流道形成件2中第一电极31和第二电极41之间流动的电流的朝向和与该流道形成件2外周面相对的第二电极41中流动的电流的朝向相反。由此，由各电流产生的磁通相互抵消，能降低流道形成件2中产生的电抗并改进电路功率因数。因此，能提高流体加热装置100的设备效率。
[0116]接着，对表示改进这种结构的流体加热装置100的功率因数的试验进行说明。另外，在以下试验中，为了显著表示比较倾向，使用频率800Hz的单相交流电源。
[0117]在图2的(I)中表示使用材质SUS304、外径34臟、壁厚1.65mm、长度2200mm，温度20°C的管、将供电构件沿该管配置的本发明的电路结构，在(2)中表示使用与(I)同样的管、将供电构件不沿该管配置的以往的电路结构。
[0118]此时，如以下的表1所示，在电路结构(I)的情况下功率因数为0.251，与此相对，在电路结构(2)的情况下功率因数为0.102。由此，可以认为在图2的电路结构(I)的情况下，由于在流道形成件和第二电极中产生的磁通抵消，所以抑制了电压下降并改进了功率因数。另外，在换算成市电频率60Hz的交流电压的情况下，电路结构(I)的功率因数为
0.961，与此相对，电路结构(2)的功率因数为0.810，可以看出能够得到较大的改善效果。
[0119][表1]
[0120]
【权利要求】
1.一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体， 所述流体加热装置的特征在于， 向第一供电构件和第二供电构件之间施加交流电压，所述第一供电构件与所述流道形成件的流道一端连接，所述第二供电构件与所述流道形成件的流道另一端连接， 所述第二供电构件沿所述流道形成件的流道方向朝向流道一端配置。
2.根据权利要求1所述的流体加热装置，其特征在于，所述第一供电构件和所述第二供电构件从所述流道形成件的流道一端引出到电源侧。
3.根据权利要求1所述的流体加热装置，其特征在于，所述流道形成件为直管形状。
4.根据权利要求1所述的流体加热装置，其特征在于，在所述流道形成件的两端部上设置有用于与其他流道形成件连接的连接部。
5.根据权利要求1所述的流体加热装置，其特征在于， 所述第一供电构件包括第一电极和第一电线，所述第一电极设置在所述流道形成件的流道一端，所述第一电线与所述第一电极连接，用于向所述第一电极施加交流电压， 所述第二供电构件包括第二电极和第二电线，所述第二电极设置在所述流道形成件的流道另一端，所述第二电线与所述第二电极连接，用于向所述第二电极施加交流电压。
6.根据权利要求5所述的流体加热装置，其特征在于，在所述第二供电构件中，所述第二电极沿所述流道形成件的流道方向朝向流道一端配置。
7.根据权利要求5所述的流体加热装置，其特征在于， 在所述流道形成件的外周设置有绝缘性隔热构件， 所述第二电线具有裸电线，所述裸电线与所述绝缘性隔热构件接触并沿所述流道形成件的流道方向朝向流道一端配置。
8.根据权利要求1所述的流体加热装置，其特征在于， 所述流体加热装置具有η组流体加热单元，所述η组流体加热单元是以两个流道形成件的流道连通并使设置在所述两个流道形成件上的第一供电构件位于内侧的方式、连接所述两个流道形成件，所述η是I以上的整数， 向所述各流体加热单元的两个第一供电构件施加相同极性的电源输出， 向所述各流体加热单元的两个第二供电构件施加与向所述第一供电构件施加的极性不同、且相互相同或相互不同的极性的电源输出。
9.根据权利要求8所述的流体加热装置，其特征在于，在向构成所述流体加热单元的两个第二供电构件输入所述电源输出的电路上，设置有电流控制电路。
10.根据权利要求1所述的流体加热装置，其特征在于， 所述流体加热装置包括η组流体加热单元，所述η组流体加热单元是以三个流道形成件的流道连通并使设置在所述三个流道形成件上的第一供电构件和第二供电构件朝向同一方向的方式、连接所述三个流道形成件，所述η是I以上的整数， 在构成所述各流体加热单元的第一个流道形成件、第二个流道形成件和第三个流道形成件中， 三相交流电源的第一相连接于所述第一个流道形成件的第一供电构件和所述第二个流道形成件的第二供电构件，三相交流电源的第二相连接于所述第二个流道形成件的第一供电构件和所述第三个流道形成件的第二供电构件， 三相交流电源的第三相连接于所述第三个流道形成件的第一供电构件和所述第一个流道形成件的第二供电构件。
11.一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体， 所述流体加热装置的特征在于， 在所述流道形成件上具有沿所述流道方向连接于不同位置的3η + I个供电构件，所述η是I以上的整数， 所述3η + I个供电构件以与连续排列的三个所述供电构件连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、交替连接三相交流电源的U相、V相和W相。
12.一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体， 所述流体加热装置的特征在于， 向第一供电构件和第二供电构件之间施加交流电压，所述第一供电构件与所述流道形成件的流道一端连接，所述第二供电构件与所述流道形成件的流道另一端连接， 所述第二供电构件具有覆盖件，所述覆盖件覆盖从所述流道形成件的流道另一端到流道一端的外侧周面的大体整个周向， 所述覆盖件的流道另一端端部与所述流道形成件电连接。`
13.根据权利要求12所述的流体加热装置，其特征在于，在所述流道形成件上，在比与所述覆盖件连接的连接部更靠向流道另一端的位置设置有流体喷出口。
14.根据权利要求13所述的流体加热装置，其特征在于，所述流体喷出口设置在所述流道形成件的外侧周面上。
15.根据权利要求12所述的流体加热装置，其特征在于，所述流道形成件由导电性材料构成，所述导电性材料的电阻比所述覆盖件的电阻大。
16.根据权利要求12所述的流体加热装置，其特征在于，所述覆盖件由铜或黄铜构成。
17.根据权利要求12所述的流体加热装置，其特征在于， 所述流道形成件和所述覆盖件分别为直管形状，所述流道形成件和所述覆盖件利用焊接电连接。
18.根据权利要求12所述的流体加热装置，其特征在于，在所述流道形成件和所述覆盖件之间设置有陶瓷材料构成的绝缘性构件。
19.根据权利要求12所述的流体加热装置，其特征在于， 所述流体加热装置设置有陶瓷材料构成的绝缘性构件，所述绝缘性构件覆盖从所述流道形成件的流道一端到流道另一端的外侧周面， 从所述流道形成件的比所述绝缘性构件更靠向流道另一端的外侧周面到所述绝缘性构件的外侧周面上缠绕金属箔，由此形成所述覆盖件。
20.根据权利要求12所述的流体加热装置，其特征在于，所述流体加热装置设置有外侧绝缘性构件，所述外侧绝缘性构件覆盖所述覆盖件的外侧周面的大体整个周向。
21.根据权利要求12所述的流体加热装置，其特征在于，流入所述流道形成件的所述被加热流体是饱和水蒸气或过热水蒸气，从所述流道形成件流出的流体是过热水蒸气。
22.—种流体加热装置，向在内部有流体流动的导体管施加交流电压来通电加热，对在所述导体管内流动的流体进行加热， 所述流体加热装置的特征在于， 2N根所述导体管配置成相互平行，所述N是I以上的整数， 所述2N根导体管的一端部相互电连接，所述2N根导体管的另一端部以与相互邻接的另一端部连接的单相交流电源的极性不同的方式、交替连接单相交流电源的U相和V相。
23.根据权利要求22所述的流体加热装置，其特征在于，所述流体加热装置具有分流管，所述分流管具有导电性，所述分流管与所述2N根导体管的一端部连接并且使所述流体分流到所述2N根导体管，利用所述分流管来电连接所述2N根导体管。
24.根据权利要求22所述的流体加热装置，其特征在于， 所述导体管的另一端部封闭，并且在所述导体管的中途形成有多个流体喷出口，从所述流体喷出口喷出所述流体。
25.根据权利要求24所述的流体加热装置，其特征在于，所述导体管插入设置在收容室或处理室内，所述收容室用于收容加热后的流体，所述处理室用于通过加热后的流体处理被处理物。
26.根据权利要求25所述的流体加热装置，其特征在于， 连接于所述导体管的单相交流电源设于与所述收容室或所述处理室不同的空间。
27.根据权利要求22所述的流体加热装置，其特征在于，与所述导体管的另一端部连接的电极是沿着所述导体管的外侧周面延伸的形状。
28.根据权利要求27所述的流体加热装置，其特征在于， 所述导体管为圆管状，所述电极为部分圆筒形状。
29.根据权利要求22所述的流体加热装置，其特征在于， 在所述导体管的中途设置有一个或多个流体喷嘴，从所述流体喷嘴喷出所述流体。
30.一种流体加热装置，向在内部有流体流动的导体管施加交流电压来通电加热，对在所述导体管内流动的流体进行加热， 所述流体加热装置的特征在于， 3N根所述导体管配置成相互平行，所述N是I以上的整数， 所述3N根导体管的一端部相互电连接，所述3N根导体管的另一端部以与连续排列的三个另一端部连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、交替连接三相交流电源的U相、V相和W相。
31.根据权利要求30所述的流体加热装置，其特征在于，所述流体加热装置具有分流管，所述分流管具有导电性，所述分流管与所述3N根导体管的一端部连接并且使所述流体分流到所述3N根导体管，利用所述分流管来电连接所述3N根导体管。
32.根据权利要求30所述的流体加热装置，其特征在于， 所述导体管的另一端部封闭，并且在所述导体管的中途形成有多个流体喷出口，从所述流体喷出口喷出所述流体。
33.根据权利要求32所述的流体加热装置，其特征在于，所述导体管插入设置在收容室或处理室内，所述收容室用于收容加热后的流体，所述处理室用于通过加热后的流体处理被处理物。
34.根据权利要求33所述的流体加热装置，其特征在于， 连接于所述导体管的三相交流电源设于与所述收容室或所述处理室不同的空间。
35.根据权利要求30所述的流体加热装置，其特征在于，与所述导体管的另一端部连接的电极是沿着所述导体管的外侧周面延伸的形状。
36.根据权利要求35所述的流体加热装置，其特征在于， 所述导体管为圆管状，所述电极为部分圆筒形状。
37.根据权利要求30所述的流体加热装置，其特征在于， 在所述导体管的中途设置有一个或多个流体喷嘴，从所述流体喷嘴喷出所述流体。
38.一种流体加热装置，对在内部有被加热流体流动、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体， 所述流体加热装置的特征在于， 所述流道形成件具有形成直线状流道的一个或多个直线部， 在所述直线部上设 置有多个流体喷出口，所述多个流体喷出口喷出在所述流道内流动的流体， 所述直线部的沿所述流道的流道方向上连接有多个电极， 以与相互邻接的所述电极连接的单相交流电源的极性不同的方式，交替连接单相交流电源的U相和V相。
39.根据权利要求38所述的流体加热装置，其特征在于，在将所述直线部沿所述流道方向2η等分的位置上分别连接有所述电极，所述η是I以上的整数。
40.一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体， 所述流体加热装置的特征在于， 所述流道形成件具有:2η个直线部，分别配置成相互大体平行，形成直线状的流道；以及2η-1个折返部，连接相互邻接的所述直线部的端部而形成弯折的一个流道，所述η是I以上的整数， 在所述直线部上设置有多个流体喷出口，所述多个流体喷出口喷出在所述流道内流动的流体， 在所述流道形成件中，所述弯折的流道的两端部与电极连接， 所述2η-1个折返部的至少一个与电极连接， 所述多个电极连接成:形成沿所述流道方向相互邻接的电极之间的流道的所述直线部为偶数个， 以与沿所述流道方向相互邻接的电极连接的单相交流电源的极性不同的方式、交替连接单相交流电源的U相和V相。
41.根据权利要求40所述的流体加热装置，其特征在于，与所述折返部连接的电极连接成:形成沿所述流道方向相互邻接的电极之间的流道的所述直线部为2个。
42.一种流体加热装置，对在内部有被加热流体流动、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体， 所述流体加热装置的特征在于，所述流道形成件具有形成直线状流道的一个或多个直线部， 在所述直线部上设置有多个流体喷出口，所述多个流体喷出口喷出在所述流道内流动的流体， 所述直线部的沿所述流道的流道方向上连接有多个电极， 以与连续排列的三个所述电极连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、交替连接三相交流电源的U相、V相和W相。
43.根据权利要求42所述的流体加热装置，其特征在于，在将所述直线部沿所述流道方向3η等分的位置上分别连接有所述电极，所述η是I以上的整数。
44.一种流体加热装置，对在内部形成有供被加热流体流动的流道、且由导电性材料构成的流道形成件进行通电加热，来加热在所述流道内流动的被加热流体， 所述流体加热装置的特征在于， 所述流道形成件具有:3η个直线部，分别配置成相互大体平行，形成直线状的流道；以及3η-1个折返部，连接相互邻接的所述直线部的端部而形成弯折的一个流道，所述η是I以上的整数， 在所述流道形成件上设置有多个流体喷出口，所述多个流体喷出口喷出在所述流道内流动的流体， 在所述流道形成件上，所述弯折的流道的两端部和所述折返部上分别连接有与三相交流电源连接的电极， 以与沿所述流道的流道方向连续排列的三个所述电极连接的三相交流电源的极性分别不同的方式、交替连接三相交流电源的U相、V相和W相。
45.根据权利要求38、40、42或44所述的流体加热装置，其特征在于，所述流道形成件的电阻比铜的电阻大。
46.根据权利要求38、40、42或44所述的流体加热装置，其特征在于，在每个所述电极之间设置有电力控制装置，能够控制向所述电极施加的电力。
47.根据权利要求38、40、42或44所述的流体加热装置， 其特征在于，在所述流体喷出口上安装有流体喷嘴。
48.根据权利要求38、40、42或44所述的流体加热装置，其特征在于，流入所述流道形成件的所述被加热流体是饱和水蒸气或过热水蒸气，从所述流道形成件流出的流体是过热水蒸气。
【文档编号】H05B3/00GK103634950SQ201310363132
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2012年8月21日
【发明者】外村徹, 藤本泰広, 北野良夫 申请人:特电株式会社