特許 6431717 流体加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6431717

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】流体加熱装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/36 20060101AFI20181119BHJP

   H05B 6/42 20060101ALI20181119BHJP

   H05B 6/44 20060101ALI20181119BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/36 D

   H05B6/42

   H05B6/44

【請求項の数】13

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-157548(P2014-157548)

(22)【出願日】2014年8月1日

(65)【公開番号】特開2016-35811(P2016-35811A)

(43)【公開日】2016年3月17日

【審査請求日】2017年7月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000110158

【氏名又は名称】トクデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】水嶋 深

【審査官】 根本 徳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１５６４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２９７５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７４７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４７４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５１−０４１７４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５４−０９４９３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−１０６８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０５５７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０６５４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１３６８９７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／００−６／１０

Ｈ０５Ｂ ６／１４−６／４４

Ａ４７Ｊ ３１／５４

Ｆ２４Ｈ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁誘導により発熱して被加熱流体を加熱する発熱体と、
前記発熱体に巻回されて設けられ、前記発熱体の内部に磁束を発生させる誘導コイルとを備え、
前記誘導コイルが、冷却用流体が流れる中空導体管からなる第１コイル要素と、当該第１コイル要素に電気的に接続された中実導線からなる第２コイル要素とを有し、
前記中空導体管を流れた冷却用流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成され、
前記第２コイル要素が、前記第１コイル要素の外周に巻回して設けられている流体加熱装置。

【請求項2】

前記発熱体が、内部に前記被加熱流体を通流させる内部流路を有しており、
前記中空導体管の内部流路が、前記発熱体の内部流路に接続されている請求項１記載の流体加熱装置。

【請求項3】

前記誘導コイルの外側を覆うように設けられ、前記発熱体とともに磁路を形成する概略筒形状の鉄心要素をさらに備える請求項１又は２記載の流体加熱装置。

【請求項4】

前記発熱体が、概略柱形状をなし、その軸方向両端部それぞれに外側に延出して形成されたフランジ部を有しており、
前記誘導コイルが、前記発熱体の外周において前記２つのフランジ部の間に巻回して設けられており、
前記鉄心要素が、前記誘導コイルの外側を覆うように前記２つのフランジ部の外側端部に設けられている請求項３記載の流体加熱装置。

【請求項5】

前記発熱体の内部流路が、軸方向一端部から軸方向他端部に向かって前記被加熱流体が流れる第１流路と、軸方向他端部から軸方向一端部に向かって前記被加熱流体が流れる第２流路とを備え、それら第１流路及び第２流路が互いに連通している請求項１乃至４の何れか一項に記載の流体加熱装置。

【請求項6】

前記第２流路が、前記発熱体の中心部に軸方向に沿って形成されており、
前記第１流路が、前記第２流路の外側に軸方向に沿って複数形成されており、
複数の前記第１流路を流れた前記被加熱流体が合流して前記第２流路を流れるように構成されている請求項５記載の流体加熱装置。

【請求項7】

前記発熱体が、非磁性材料から形成された収容体と、当該収容体の内部空間に配置された磁性材料からなる発熱要素とを備える請求項１乃至６の何れか一項に記載の流体加熱装置。

【請求項8】

前記フランジ部に設けられ、前記フランジ部との間で熱交換を行う流体が流れる第１流体流通管をさらに備える請求項４記載の流体加熱装置。

【請求項9】

前記第１流体流通管を流れた流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成されている請求項８記載の流体加熱装置。

【請求項10】

前記第１コイル要素により生じる磁束の向きと前記第２コイル要素により生じる磁束の向きとが同一となるように、前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素が直列接続されている請求項１乃至９の何れか一項に記載の流体加熱装置。

【請求項11】

前記第１コイル要素における前記発熱体への接続部分又はその近傍に、前記第２コイル要素又は交流電源が接続される下流側接続端子が設けられており、
前記下流側接続端子に設けられ、前記下流側接続端子との間で熱交換を行う流体が流れる第２流体流通管をさらに備える請求項１０記載の流体加熱装置。

【請求項12】

前記第２流体流通管を流れた流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成されている請求項１１記載の流体加熱装置。

【請求項13】

前記被加熱流体が水であり、
前記発熱体の誘導発熱により過熱蒸気を生成するものである請求項１乃至１２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発熱体を用いて、例えば水等の被加熱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、例えば特許文献１に示すように、絶縁体からなる容器（筒状体）の外周部に巻回された誘導コイルと、前記容器の内部空間に収容されて誘導加熱される金属体とを備えたものがある。この流体加熱装置は、誘導コイルに交流電圧を印加することにより、金属体を誘導加熱する。そして、容器に導入された被加熱流体は、誘導加熱された金属体により加熱されて、容器から導出される。

【0003】

また、従来の流体加熱装置として、例えば特許文献２に示すように、容器の外周部に巻回された誘導コイルと、前記容器の内部空間に収容されて誘導加熱される発熱体と、被加熱流体を予熱して前記容器に導入する予熱管とを備えたものがある。この流体加熱装置は、誘導コイルに交流電圧を印加することにより、発熱体を誘導加熱する。また、この流体加熱装置は、誘導コイルの外側に巻回された予熱管を有しており、誘導コイルへの通電による電磁誘導により予熱管を加熱して、当該予熱管を流れる被加熱流体が予熱されるように構成されている。

【0004】

ここで、上記のような流体加熱装置において、誘導コイルを冷却する構成としては、特許文献３に示すように、誘導コイルに中空導体管を用いて、この中空導体管の内部に冷却用流体を流す構成のものが考えられている。なお、この流体加熱装置は、空中導体管を流れた冷却用流体を被加熱流体として容器内に導入する構成とされている。

【0005】

しかしながら、特許文献３に示すように、中空導体管による巻線は、同断面積の中実導線による巻線と比較して誘導コイルが大型となり、流体加熱装置が大型となってしまうという問題がある。また、中空導体管自体がジュール発熱するため、誘導コイルが高温化してしまい、熱的安全性の面でデメリットとなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−１４７４３１号公報

【特許文献2】特開２００９−１７４７６８号公報

【特許文献3】特開２００６−０６４３６７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、装置全体の小型化を可能にし、被加熱流体を効率良く加熱するだけでなく、熱的安全性を向上させ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、電磁誘導により発熱して被加熱流体を加熱する発熱体と、前記発熱体に巻回されて設けられ、前記発熱体の内部に磁束を発生させる誘導コイルとを備え、前記誘導コイルが、冷却用流体が流れる中空導体管からなる第１コイル要素と、当該第１コイル要素に電気的に接続された中実導線からなる第２コイル要素とを有し、前記中空導体管を流れた冷却用流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成され、前記第２コイル要素が、前記第１コイル要素の外周に巻回して設けられていることを特徴とする。

【0009】

このようなものであれば、誘導コイルの一部を中空導体管から形成しているので、発熱体から外部に漏れ出た熱を吸収して冷却効果を発揮するとともに、誘導コイルの一部を中実導線から形成しているので、誘導コイル全体を小型化することができる。また、中空導体管を流れた冷却用流体を被加熱流体としているので、被加熱流体を予熱することができ、被加熱流体の加熱効率を向上させることができる。さらに、内側に第１コイル要素が巻回されているので、発熱体から外部に漏れ出た熱を利用して、冷却用流体（被加熱流体）を効率良く予熱することができる。さらに、中空導体管からなる第１コイル要素が、発熱体から外部に漏れ出る熱を遮断する機能を発揮するため、流体加熱装置の熱的安全性を向上させることができる。

【0010】

前記発熱体が、内部に前記被加熱流体を通流させる内部流路を有しており、前記中空導体管の内部流路が、前記発熱体の内部流路に接続されていることが望ましい。
これならば、発熱体及び中空導体管を直接接続しているので、発熱体と中空導体管との間に別の中間容器を設ける必要が無く、装置の小型化に寄与することができる。

【0011】

前記誘導コイルの外側を覆うように設けられ、前記発熱体とともに磁路を形成する概略筒形状の鉄心要素をさらに備えることが望ましい。
これならば、誘導コイルにより生じる磁束の磁気抵抗を小さくして、より多くの磁束を発熱体に通過させることができ、発熱体を効率良く発熱させることができる。また、鉄心要素により誘導コイルの外側を覆っているので、発熱体から外部に漏れ出る熱を鉄心要素内に閉じ込めることができ、流体加熱装置の熱的な安全性を向上させることができる。

【0012】

発熱体の具体的な実施の態様としては、前記発熱体が、非磁性材料から形成された収容体と、当該収容体の内部空間に配置された磁性材料からなる発熱要素とを備えることが望ましい。このように非磁性材料からなる収容体の内部に発熱要素を収容しているので、流体加熱装置の熱的な安全性を向上させることができる。

【0013】

前記発熱体が、概略柱形状をなし、その軸方向両端部それぞれに外側に延出して形成されたフランジ部を有しており、前記誘導コイルが、前記発熱体の外周において前記２つのフランジ部の間に巻回して設けられており、前記鉄心要素が、前記誘導コイルの外側を覆うように前記２つのフランジ部の外側端部に設けられていることが望ましい。
これならば、２つのフランジ部及び鉄心要素により形成される空間内に誘導コイルが配置される構成となるため、発熱体の外側周面から外部に漏れ出る熱を鉄心要素内に閉じ込めるとともに、その熱を利用して、中空導体管を流れる冷却用流体（被加熱流体）を効率良く予熱することができる。

【0014】

前記発熱体の内部流路が、軸方向一端部から軸方向他端部に向かって前記被加熱流体が流れる第１流路と、軸方向他端部から軸方向一端部に向かって前記被加熱流体が流れる第２流路とを備え、それら第１流路及び第２流路が互いに連通していることが望ましい。
これならば、発熱体の内部流路が軸方向一端部又は軸方向他端部において折り返す構造となるため、発熱体の内部流路の距離が長くして、発熱体と被加熱流体との接触面積を大きくすることができ、被加熱流体を効率良く加熱することができる。

【0015】

前記第２流路が、前記発熱体の中心部に軸方向に沿って形成されており、前記第１流路が、前記第２流路の外側に軸方向に沿って複数形成されており、複数の前記第１流路を流れた前記被加熱流体が合流して前記第２流路を流れるように構成されていることが望ましい。
これならば、複数の第１流路を有しているので、発熱体と被加熱流体との接触面積を大きくして、被加熱流体を効率良く加熱することができる。また、複数の第１流路を流れた被加熱流体を第２流路に合流させているので、第２流路から被加熱流体を取り出すことによって、加熱された被加熱流体を取り出し易くすることができる。

【0016】

前記流体加熱装置が、前記フランジ部に設けられ、前記フランジ部との間で熱交換を行う流体が流れる第１流体流通管をさらに備えることが望ましい。
これならば、フランジ部の温度調整が可能となり、例えばフランジ部を冷却することができ、装置の熱的な安全性を向上させることができる。

【0017】

前記第１流体流通管を流れた流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成されていることが望ましい。
これならば、例えばフランジ部から外部に漏れ出る熱などのフランジ部の熱を利用して、被加熱流体を予熱することができ、被加熱流体の加熱効率を向上させることができる。

【0018】

誘導コイルの具体的な実施の態様としては、前記第１コイル要素により生じる磁束の向きと前記第２コイル要素により生じる磁束の向きとが同一となるように、前記第１コイル要素及び前記第２コイル要素が直列接続されていることが望ましい。

【0019】

前記第１コイル要素における前記発熱体への接続部分又はその近傍に、前記第２コイル要素又は交流電源が接続される下流側接続端子が設けられており、前記流体加熱装置が、前記下流側接続端子に設けられ、前記下流側接続端子との間で熱交換を行う流体が流れる第２流体流通管をさらに備えることが望ましい。
第１コイル要素（中空導体管）の発熱体への接続部分は、第１コイル要素で予熱された被加熱流体が通過するため、当該接続部分又はその近傍に設けられた下流側接続端子が高温となり、内部抵抗が増加してしまう。このため、第２流体流通管を設けることによって、下流側接続端子の温度調整が可能となり、例えば下流側接続端子の温度を低下させることができ、内部抵抗の増加を抑えて、加熱効率を向上させることができる。

【0020】

前記第２流体流通管を流れた流体が、前記被加熱流体として前記発熱体により加熱されるように構成されていることが望ましい。
これならば、例えば下流側接続端子から外部に漏れ出る熱などの下流側接続端子の熱を利用して、被加熱流体を予熱することができ、被加熱流体の加熱効率を向上させることができる。

【0021】

前記被加熱流体が水であり、前記発熱体の誘導発熱により過熱蒸気を生成するものであることが望ましい。

【発明の効果】

【0022】

このように構成した本発明によれば、装置全体の小型化を可能にし、被加熱流体を効率良く加熱するとともに、流体加熱装置の熱的安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【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図。

【図2】同実施形態におけるＡ−Ａ線断面図。

【図3】変形実施形態に係る流体加熱装置の構成を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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。

【0025】

＜１．装置構成＞
本実施形態に係る流体加熱装置１００は、被加熱流体である水を加熱して過熱水蒸気を生成するものであり、図１に示すように、電磁誘導により発熱して被加熱流体を加熱する発熱体２と、当該発熱体２に巻回されて設けられ、発熱体２の内部に磁束を発生させる誘導コイル３と、当該誘導コイル３の外側を覆うように設けられ、発熱体２とともに磁路を形成する概略筒形状の鉄心要素４とを備えている。以下、各部を詳述する。

【0026】

発熱体２は、Ｓ４５Ｃなどの炭素鋼から形成されたものであり、概略円柱形状をなすものである。具体的に発熱体２は、内部に被加熱流体が流れる内部流路２Ｒを有している。

【0027】

発熱体２の内部流路２Ｒは、軸方向一端部２ａから軸方向他端部２ｂに向かって被加熱流体が流れる第１流路２Ｒ１と、軸方向他端部２ｂから軸方向一端部２ａに向かって被加熱流体が流れる第２流路２Ｒ２と、それら第１流路２Ｒ１及び第２流路２Ｒ２とを互いに連通させる接続流路２Ｒ３とを有する。

【0028】

第１流路２Ｒ１及び第２流路２Ｒ２はそれぞれ、発熱体２の軸方向一端部２ａから軸方向他端部２ｂに亘って直線状に形成された直線状流路である。そして、第２流路２Ｒ２は、発熱体２の中心部に軸方向に沿って１つ形成されており、第１流路２Ｒ１は、第２流路２Ｒ２の径方向外側に軸方向に沿って複数（図２では１２本）形成されている。本実施形態では、第２流路２Ｒ２の流路断面積は、第１流路２Ｒ１の流路断面積よりも大きく形成されている。また、複数の第１流路Ｒ１は、互いに同一の流路断面積を有するとともに、第２流路２Ｒ２の径方向外側において互いに等間隔となるように形成されている。

【0029】

また、接続流路２Ｒ３は、発熱体２の軸方向他端部２ｂに形成されており、当該軸方向他端部２ｂにおいて第１流路２Ｒ１と第２流路２Ｒ２とを連通させるものである。本実施形態の接続流路２Ｒ３は、複数の第１流路２Ｒ１全てを１つの第２流路２Ｒ２に連通させるように形成されている、具体的に接続流路２Ｒ３は、発熱体２の軸方向他端部２ｂの側壁において、複数の第１流路２Ｒ１の他端部開口及び第２流路２Ｒ２の他端部開口を含むように形成された凹部によって構成されている。

【0030】

さらに、本実施形態の発熱体２は、発熱体２の軸方向一端部２ａから導入された被加熱流体を複数の第１流路２Ｒ１に分岐して導入するための分岐流路２Ｒ４を有している。

【0031】

この分岐流路２Ｒ４は、発熱体２の軸方向一端部２ａの側壁に形成された導入ポート２Ｐ１から導入された被加熱流体を複数の第１流路２Ｒ１に分岐して導入するものである。具体的に分岐流路２Ｒ４は、発熱体２の軸方向一端部２ａの側壁において、複数の第１流路２Ｒ１の一端部開口を含むように形成された円環状をなす流路である。

【0032】

このように構成した発熱体２において導入ポート２Ｐ１から導入された被加熱流体は、分岐流路２Ｒ４により複数の第１流路２Ｒ１に分岐して軸方向一端部２ａから軸方向他端部２ｂに向かって流れるとともに、軸方向他端部２ｂにおいて接続流路２Ｒ３により複数の第１流路２Ｒ１を流れた被加熱流体が合流して第２流路２Ｒ２に流れる。そして、第２流路２Ｒ２を軸方向他端部２ｂから軸方向一端部２ａに向かって流れた被加熱流体（過熱水蒸気）は、発熱体２の軸方向一端部２ａの側壁に形成された導出ポート２Ｐ２から装置外部に導出されて熱処理に利用される。なお、本実施形態では、導出ポート２Ｐ２には外部配管Ｈ１が接続されている。

【0033】

誘導コイル３は、冷却用流体が流れる中空導体管からなる第１コイル要素３１と、当該第１コイル要素３１に電気的に接続された中実導線からなる第２コイル要素３２とを有している。

【0034】

この第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２は、第１コイル要素３１により発熱体２に生じる磁束の向きと第２コイル要素３２により発熱体２に生じる磁束の向きとが同一となるように、直列接続されている。

【0035】

具体的には、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２は、発熱体２の外周において、発熱体２の軸方向両端部２ａ、２ｂに形成されたフランジ部２１、２２の間に巻回して設けられている。なお、フランジ部２１、２２は、発熱体２の軸方向両端部２ａ、２ｂそれぞれにおいて、発熱体２の外側周面から径方向外側に延出している。より詳細には、第１コイル要素３１が、発熱体２の外周においてフランジ部２１、２２の間に巻回して設けられており、第２コイル要素３２が、第１コイル要素３１の外周に巻回して概略同心円状に設けられている。なお、図１では、第１コイル要素３１が二層巻きされており、第２コイル要素３２が三層巻きされた状態を示しているが、これに限られず、各コイル要素３１、３２は、一層巻きであっても良いし、前記以外の多層巻きであっても良い。

【0036】

そして、第１コイル要素３１である中空導体管の一端部３１ａが、発熱体２の軸方向一端部２ａの側壁に設けられた導入ポート２Ｐ１に接続されている。これにより、中空導体管の内部流路が、発熱体２の内部流路２Ｒに接続され、中空導体管である第１コイル要素３１を流れた冷却用流体が、被加熱流体として発熱体２により加熱される。

【0037】

また、第１コイル要素３１の発熱体２への接続部分である一端部３１ａ又はその近傍に、交流電源（不図示）の一方の電源端子が接続される下流側接続端子３１１が設けられている。また、第１コイル要素３１の他端部３１ｂには、第２コイル要素３２の一端部又は第２コイル要素３２に接続された中間導線が接続される上流側接続端子３１２が設けられている。なお、第２コイル要素３２の他端部は、交流電源の他方の電源端子が接続される。

【0038】

なお、本実施形態では、軸方向一端部２ａのフランジ部２１には、第１コイル要素３１の一端部３１ａ及び他端部３１ｂをフランジ部２１の外側に延出させるための例えば貫通孔等の取り出し部２１１が形成されている。そして、第１コイル要素３１の一端部３１ａ及び他端部３１ｂにおいて、フランジ部２１の取り出し部２１１から外側に延出した部分に下流側接続端子３１１及び上流側接続端子３１２が設けられている。

【0039】

鉄心要素４は、誘導コイル３の径方向外側の全周を覆うように２つのフランジ部２１、２２の径方向外側端部に設けられている。この鉄心要素４は、概略円筒形状をなすものであり、前記２つのフランジ部２１、２２に設けられることによって、発熱体２と同心円状に配置される。この構成により、誘導コイル３（第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２）は、発熱体２の外側周面、２つのフランジ部２１、２２及び鉄心要素４の内側周面により形成される概略円筒形状をなす空間内に収容された構成となる。

【0040】

本実施形態の鉄心要素４は、幅方向断面が例えばインボリュート曲線状などの湾曲形状をなす湾曲部を有する複数の磁性鋼板４１を、幅方向にずらして積み重ねることにより形成された円筒状鉄心である。なお、図２に示す磁性鋼板４１は、湾曲部の幅方向における内径側端部に連続して、当該湾曲部の湾曲方向と同方向に屈曲して形成された屈曲部を有している。

【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、第１コイル要素３１の下流側接続端子３１１及び第２コイル要素３２の他端部に交流電源により交流電圧を印加することで、発熱体２の内部を軸方向に沿って磁束が通過するとともに、フランジ部２１、２２を介して鉄心要素４に磁束が流れる。当該磁束の通過によって発熱体２に誘導電流が流れて発熱体２がジュール発熱する。これにより、発熱体２の内部流路２Ｒを流れる被加熱流体が加熱される。

【0042】

このとき、第１コイル要素３１である中空導体管は、交流電圧が印加されることによって通電加熱されるとともに、発熱体２の外側周面から伝わる熱によって加熱される。これにより、発熱体２の内部流路２Ｒに導入される被加熱流体は、第１コイル要素３１によって予熱される。また、第１コイル要素３１が発熱体２からの熱を吸収することになり、発熱体２からの熱が第２コイル要素３２に伝わり難くなる。

【0043】

また、本実施形態では、フランジ部２１、２２との間で熱交換を行う流体が流れる第１流体流通管５が設けられている。本実施形態の第１流体流通管５は、フランジ部２１、２２から熱を受け取り、フランジ部２１、２２を冷却するための流体が流れている。なお、第１流体流通管５に流れる流体の温度をコントロールすることで、フランジ部２１、２２を所定温度に保温する構成にもできるし、フランジ部２１、２２を加熱する構成にもできる。

【0044】

この第１流体流通管５は、フランジ部２１、２２の軸方向外側面に、直接接触して又は高熱伝導性を有する部材を介して設けられている。具体的に第１流体流通管５は、フランジ部２１、２２の軸方向外側面において、周方向全体に亘って設けられている。また、第１流体流通管５は、第１コイル要素３１である中空導体管に接続されており、第１流体流通管５を流れた流体が第１コイル要素３１を流れた後に発熱体２に導入されるように構成されている。なお、第１流体流通管５を流れた流体を、直接発熱体２に導入する構成としても良い。また、フランジ部２１、２２の内部に、フランジ部２１、２２と熱交換を行う流体が流れる流路を形成しても良い。

【0045】

さらに、本実施形態では、第１コイル要素３１の下流側接続端子３１１との間で熱交換を行う流体が流れる第２流体流通管６が設けられている。本実施形態の第２流体流通管６は、下流側接続端子３１１から熱を受け取り、下流側接続端子３１１を冷却するための流体が流れている。なお、第２流体流通管６に流れる流体の温度をコントロールすることで、下流側接続端子３１１を所定温度に保温する構成にもできるし、下流側接続端子３１１を加熱する構成にもできる。

【0046】

この第２流体流通管６は、下流側接続端子３１１に、直接接触して又は高熱伝導性を有する部材を介して設けられている。また、第２流体流通管６は、第１コイル要素３１である中空導体管に接続されており、第２流体流通管６を流れた流体が第１コイル要素３１を流れた後に発熱体２に導入されるように構成されている。なお、第２流体流通管６を流れた流体を、直接発熱体２に導入する構成としても良いし、第２流体流通管６を第１流体流通管５に接続した構成としても良い。また、下流側接続端子３１１に第２流体流通管６を一体形成したものであっても良い。

【0047】

＜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、誘導コイル３の一部を中空導体管（第１コイル要素３１）から形成しているので発熱体２から外部に漏れ出た熱を吸収して冷却効果を発揮するとともに、誘導コイル３の一部を中実導線（第２コイル要素３２）から形成しているので誘導コイル３全体を小型化することができる。また、中空導体管（第１コイル要素３１）を流れた冷却用流体を被加熱流体としているので、被加熱流体を予熱することができ、被加熱流体の加熱効率を向上させることができる。さらに、内側に第１コイル要素３１が巻回されているので、発熱体２から外部に漏れ出た熱を利用して、冷却用流体（被加熱流体）を効率良く予熱することができる。さらに、中空導体管からなる第１コイル要素３１が、発熱体２から外部に漏れ出る熱を遮断する機能を発揮するため、流体加熱装置１００の熱的安全性を向上させることができる。

【0048】

また、本実施形態の流体加熱装置１００によれば、鉄心要素４を発熱体２の２つのフランジ部２１、２２に設けているので、誘導コイル３により生じる磁束の磁気抵抗を小さくして、より多くの磁束を発熱体２に通過させることができ、発熱体２を効率良く発熱させることができる。また、２つのフランジ部２１、２２及び鉄心要素４により形成される空間内に誘導コイル３が配置される構成であるので、発熱体２から外部に漏れ出る熱を鉄心要素４内に閉じ込めることができ、流体加熱装置１００の熱的安全性を一層向上させることができる。

【0049】

＜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。

【0050】

例えば、前記実施形態における発熱体の内部流路は、複数の第１流路及び１つの第２流路から構成されていたが、複数の第１流路及び複数の第２流路から構成されたものであっても良い。このとき、１つの第１流路に対して１つの第２流路が連通するように構成しても良いし、１つの第１流路に対して複数の第２流路が連通するように構成しても良いし、複数の第１流路に対して１つの第２流路が連通するように構成しても良い。なお、複数の第２流路を有する場合には、複数の第２流路を合流させて発熱体の導出ポートから被加熱流体（過熱水蒸気）を導出することが望ましい。

【0051】

また、前記実施形態の発熱体の内部流路は、軸方向他端部で一回折り返す構成であったが、軸方向他端部及び軸方向一端部で折り返し、全体として複数回折り返す構成としても良い。

【0052】

さらに、前記実施形態では、発熱体全体が磁性材料からなるものであったが、発熱体の一部が磁性材料からなるものであっても良い。具体的には、図３に示すように、発熱体２が、非磁性材料から形成された収容体２０１と、当該収容体２０１の内部空間に配置された磁性材料からなる発熱要素（鉄心要素）２０２とを備える構成としても良い。図３に示すものでは、収容体２０１が概略円筒形状をなし、当該収容体２０１の側周壁に第１流路２Ｒ１が形成されている。また、収容体２０１に導入ポート２Ｐ１及び導出ポート２Ｐ２が形成されている。そして、収容体２０１の内部空間に中心軸方向に沿って概略円柱形状をなす発熱要素２０２が配置されている。この構成により、収容体２０１と発熱要素２０２の間に形成される概略円筒形状をなす空間が第２流路２Ｒ２となる。

【0053】

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】

【0054】

１００・・・流体加熱装置
２・・・発熱体
２Ｒ・・・内部流路
２Ｒ１・・・第１流路
２Ｒ２・・・第２流路
２１、２２・・・フランジ部
３・・・誘導コイル
３１・・・第１コイル要素
３１１・・・下流側接続端子
３２・・・第２コイル要素
４・・・鉄心要素
５・・・第１流体流通管
６・・・第２流体流通管

【図1】

【図2】

【図3】