过热水蒸气生成装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种过热水蒸气生成装置，能高速响应且高精度地进行过热水蒸气的温度控制，通过感应线圈对水蒸气所接触的加热金属件进行感应加热，来加热与所述加热金属件接触的水蒸气，由此生成过热水蒸气，与所述感应线圈连接的交流电源的频率为50Hz或60Hz，所述加热金属件的朝向所述感应线圈侧的感应线圈侧的面与和所述水蒸气接触的水蒸气接触面之间的壁厚为10mm以下。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及通过感应加热生成过热水蒸气的过热水蒸气生成装置。
技术介绍
在所述过热水蒸气生成装置中，如专利文献1所示，有下述的装置：通过对缠绕在铁芯上的初级线圈施加交流电压，使感应电流流过缠绕在所述铁芯上的、成为次级线圈的导体管，加热流过所述导体管的饱和水蒸气而生成过热水蒸气。此外，在所述过热水蒸气生成装置中，通过由温度检测器检测从导体管导出的过热水蒸气的温度，并向电压控制元件输入对应于所述检测温度与目标温度的偏差的控制信号，来控制施加到感应线圈上的电压。由此，把从导体管导出的过热水蒸气控制在所希望的温度。可是，在以往的过热水蒸气生成装置中，为了高精度地控制过热水蒸气，只不过是设定反馈控制(PID控制)的PID常数这种程度的控制。现有技术文献专利文献1：日本特许第5641578号
技术实现思路
因此，本技术人正在推进能够不仅仅依赖PID控制的PID常数的设定地、高速响应且高精度地控制过热水蒸气的温度的过热水蒸气生成装置的开发，本技术的主要目的在于高速响应且高精度地进行过热水蒸气的温度控制。即，本技术提供一种过热水蒸气生成装置，其通过感应线圈对水蒸气接触的加热金属件进行感应加热，来加热与所述加热金属件接触的所述水蒸气，由此生成过热水蒸气，与所述感应线圈连接的交流电源 的频率为50Hz或60Hz，所述加热金属件的朝向所述感应线圈侧的感应线圈侧的面与水蒸气接触面之间的壁厚为10mm以下，所述水蒸气接触面与所述水蒸气接触。按照这种过热水蒸气生成装置，由于对感应线圈侧的面与蒸气接触面之间的壁厚为10mm以下的加热金属件施加50Hz或60Hz的交流电压，所以能够减小加热金属件的成为水蒸气加热面的水蒸气接触面与加热金属件的成为温度控制面的感应线圈侧的面的温度差，能够高速响应且高精度地进行加热金属件的水蒸气接触面的温度控制。因此，能够高速响应且高精度地控制由加热金属件加热的过热水蒸气的温度。具体内容将在后面描述。优选的是，所述加热金属件为非磁性金属。通常非磁性金属的电流渗透深度大，不仅适用于温度较高范围的过热蒸气的生成，也适用于温度低的范围的过热蒸气的生成。在磁性体的磁性残余的温度区域中电流渗透深度浅，例如碳钢的300℃·50Hz下的电流渗透深度为8.6mm。另一方面，SUS316L的电流渗透深度为75.4mm，即使是厚度10mm的内表面，相对于加热金属件的外表面，也能够确保90％以上的电流密度。如果是其他的非磁性的奥氏体系不锈钢，由于耐腐蚀性和耐热性高，电流渗透深度也具有类似的深的特性，适于从低温至高温的宽广温度区域的过热水蒸气的生成。优选的是，所述过热水蒸气生成装置具备温度控制部，所述温度控制部对由所述加热金属件加热的过热水蒸气的温度进行反馈控制，使得所述过热水蒸气的温度与目标温度的偏差小于±1℃。按照该结构，通过有效利用对壁厚为10mm以下的加热金属件施加50Hz或60Hz的交流电压的结构，能够容易地高精度地控制过热水蒸气的温度。过热水蒸气的温度控制，例如是对向导体管等加热金属件供给的电 能进行控制，与控制过热水蒸气所具有的能量等价。此外，如果设过热水蒸气具有的能量为Q，则当例如将从饱和水蒸气生成过热水蒸气时其温度上升值设为Θ并将过热水蒸气产生量设为V时，则所述Q可以表示为Q≒ΘV。因此，PID的各控制常数会因Q亦即ΘV的变化而改变。因此，优选的是，所述温度控制部根据目标温度和目标蒸气产生量设定PID常数。优选的是，所述加热金属件的壁厚被设定为：相对于所述加热金属件的所述感应线圈侧的面的电流密度，使所述水蒸气接触面的电流密度成为90％以上。按照该结构，相对于加热金属件的感应线圈侧的面的、水蒸气接触面的发热比成为约80％以上，能够容易地高精度地进行控制。优选的是，所述加热金属件是所述水蒸气流过的导体管，所述导体管的管厚为10mm以下。按照如上所述构成的本技术，由于对感应线圈侧的面与蒸气接触面之间的、壁厚为10mm以下的加热金属件施加50Hz或60Hz的交流电压，所以能够不仅仅依赖PID控制的PID常数的设定地、高速响应且高精度地控制过热水蒸气的温度。附图说明图1是示意性地表示本实施方式的过热水蒸气生成装置的结构的图。图2是表示将SUS316L加热到800℃时的电流渗透深度的图。图3是表示过热水蒸气能量与各控制常数的适当值的关系的图。图4是表示加热金属件的变形例的截面图。附图标记说明100 过热水蒸气生成装置2 加热金属件3 铁芯4 感应线圈5 交流电源6 温度检测器7 电压控制元件8 温度控制部具体实施方式以下参照附图说明本技术的过热水蒸气生成装置的一个实施方式。本实施方式的过热水蒸气生成装置100，通过用加热金属件2加热在外部生成的饱和水蒸气，生成超过100℃(200℃～2000℃)的过热水蒸气。另外，所述过热水蒸气生成装置100可以包括：饱和水蒸气生成部，通过用加热金属件加热水来生成饱和水蒸气；以及过热水蒸气生成部，通过用加热金属件加热由所述饱和水蒸气生成部生成的饱和水蒸气，来生成超过100℃(200℃～2000℃)的过热水蒸气。所述加热金属件2形成有用于流过流体的内部流道，具体地说，所述加热金属件2为导体管。此外，对各加热金属件2进行感应加热的机构，由铁芯3以及沿所述铁芯3缠绕的初级线圈亦即感应线圈4构成。所述加热金属件2沿所述初级线圈4设置在所述感应加热机构的初级线圈4的外周上或初级线圈4的内周上或初级线圈4之间。此外，对感应线圈4施加交流电压的交流电源5的电源频率，是50Hz或60Hz的商用频率。按照这样构成的过热水蒸气生成装置100，通过对感应线圈4施加50Hz或60Hz的交流电压，在加热金属件2中流过感应电流，各加热金属件2产生焦耳热。此外，流过加热金属件2的内部流道的水蒸气，从加热金属件2的内表面接受热量而被加热。作为本实施方式的加热金属件2的导体管，通过将作为非磁性金属的SUS316L等不锈钢管缠绕成螺旋状而形成，导体管的管壁的壁厚(管厚)为10mm以下。即，导体管2的朝向感应线圈4侧的感应线圈侧的面(导体管2的外表面)和与水蒸气接触的水蒸气接触面(导体管2的 内表面)之间的壁厚为10mm以下。另外，在所述管壁的壁厚中，只要所述感应线圈侧的面与所述水蒸气接触面的最短距离为10mm以下即可，此外，所述管壁的壁厚只要为10mm以下且具有能承受过热水蒸气压力和热伸长变形的规定的机械强度的壁厚以上即可。在此，感应加热的被加热体(导体管)的电流渗透深度σ[m]，由金属的电阻率ρ[Ω·m]、相对磁导率μ和电源频率f[Hz]决定，由下述公式表示。σ＝503.3√{ρ/(μf)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过热水蒸气生成装置，其通过感应线圈对水蒸气接触的加热金属件进行感应加热，来加热与所述加热金属件接触的所述水蒸气，由此生成过热水蒸气，所述过热水蒸气生成装置的特征在于，与所述感应线圈连接的交流电源的频率为50Hz或60Hz，所述加热金属件的朝向所述感应线圈侧的感应线圈侧的面与水蒸气接触面之间的壁厚为10mm以下，所述水蒸气接触面与所述水蒸气接触。

【技术特征摘要】
2015.03.18 JP 2015-0551331.一种过热水蒸气生成装置，其通过感应线圈对水蒸气接触的加热金属件进行感应加热，来加热与所述加热金属件接触的所述水蒸气，由此生成过热水蒸气，所述过热水蒸气生成装置的特征在于，与所述感应线圈连接的交流电源的频率为50Hz或60Hz，所述加热金属件的朝向所述感应线圈侧的感应线圈侧的面与水蒸气接触面之间的壁厚为10mm以下，所述水蒸气接触面与所述水蒸气接触。2.根据权利要求1所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，所述加热金属件为非磁性金属。3.根据权利要求1所述的过热水蒸气生成装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：外村徹，木村昌义，藤本泰広，
申请(专利权)人：特电株式会社，
类型：新型
国别省市：日本;JP