JP2002106801A - 蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】円筒型の電磁誘導コイルの内方はもとより外方
に向かって発生している磁力線をも活用してなるコンパ
クトな蒸気発生装置を提供する。 【解決手段】 高周波電源２に接続された電磁誘導コイ
ル１の内面側および外面側に、それぞれ磁力線によって
発熱する機能を備えた内面側円筒容器４，４Ａおよび外
面側円筒容器５，５Ａを配設して内面側円筒容器４，４
Ａおよび外面側円筒容器５，５Ａとをその上方において
連通させ、一つの円筒型電磁誘導コイル１でもって内面
側円筒容器４，４Ａおよび外面側円筒容器５，５Ａを加
熱して、飽和蒸気７または飽和蒸気７と高温蒸気３５が
生成されるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気発生装置、詳
しくは高周波電源に接続された円筒型の電磁誘導コイル
の内面側と外面側に被加熱容器を配し、円筒型の電磁誘
導コイルの内側と外側から発生する磁力線（磁束）を有
効に活用して一つの円筒型の電磁誘導コイルでもってそ
の内外に配した容器を加熱して飽和蒸気あるいは高温蒸
気（過熱蒸気）を生成することができる蒸気生成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】流体から高温蒸気を得る方法としては、
ランカシヤ、コルニッシュあるいは水管式などのボイラ
ーを、石炭、石油、ガスなどの燃料を燃焼させる方法や
電気ボイラーが従来から広く用いられているが、これら
の蒸気発生装置は、燃料の燃焼型であるため、排煙設備
はもとより排気による環境汚染対策など付加的な設備が
必要となることから、近年、低周波電流や高周波電流に
よる電磁誘加熱手段を利用した蒸気発生装置が注目され
実用化されるに至っている。

【０００３】電磁誘導加熱手段を利用した蒸気発生装置
は、電流によってワークコイルと呼ばれている電磁誘導
コイルに磁力線を発生させ、この電磁誘導コイルから出
る磁力線により起生される渦電流によって容器（釜）を
発熱させ、容器内の流体を加熱して蒸気化するものであ
るから、加熱効率がよくまた加熱温度の調整も容易であ
るという利点を有している。しかし電流が１〜１５ＫＨ
ｚの低周波の場合には、可聴周波数であるため騒音対策
が必要となるばかりでなく、起電力が１／５００〜１／
４００となるため多量の蒸気を生成するには装置の規模
を大きくしなければならない。このことから電磁誘導加
熱手段を利用した蒸気発生装置には２０ＫHz以上の高周
波電流が有効であることが認識され、本発明者は特開平
９−３０３７０２号公報に見られるように、高周波電流
を利用した蒸気発生装置を開発した。

【０００４】上記特開平９−３０３７０２号公報記載の
蒸気発生装置における流体を加熱して飽和蒸気を生成す
る第１蒸気発生装置は、図３に示されているように、タ
ンクの外面に断熱材を介して高周波電源に接続された円
筒状の電磁誘導コイルが設けられ、高周波電流の通電に
よって電磁誘導コイルから発生する磁力線によりタンク
に渦電流を起生させ、そのジュール熱でもってタンクを
発熱させてタンク内の流体を加熱して蒸気化する構造と
なっている。そしてこの飽和蒸気をさらに加熱して１０
０℃以上の高温蒸気を生成するため、同様な電磁誘導加
熱構造をなした第２の加熱タンクに飽和蒸気を導入して
再加熱し、加工機に供給して利用できるようになってい
る。かかる電磁誘導加熱構造をなした蒸気発生装置や蒸
気加熱装置は、火炎がなく排煙設備はもとより排気によ
る環境汚染対策など付加的な設備が不必要であるばかり
でなく、加熱効率がよくまた加熱温度の調整も容易であ
るという利点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記した蒸気
発生装置においては、電磁誘導コイルから内方に出る磁
力線が活用されているに留まり、電磁誘導コイルから外
方に出る磁力線については、如何にして不活性化し漏磁
による発熱障害をなくするかに重点がおかれているのが
実情である。即ち、電磁誘導コイルから外方に出る磁力
線は有害なものとして認識され、その対策が講じられて
いるのが実情である。

【０００６】本発明は、円筒型の電磁誘導コイルから内
方および外方に出る磁力線を有効に活用した画期的な蒸
気発生装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒型の電磁
誘導コイルの内側および外側にそれぞれ加熱容器を位置
させ、円筒型の電磁誘導コイルから内方および外方に出
る磁力線を加熱に活用することによって上記課題を解決
した。即ち、本発明の蒸気発生装置は、高周波電源に接
続された一つの円筒型の電磁誘導コイルの内面側と外面
側に、それぞれ電磁誘導コイルから発生する磁力線によ
り起生される渦電流によって発熱する金属素材からなる
円筒容器、または内部に電磁誘導コイルから発生する磁
力線により起生される渦電流によって発熱する素材が配
設された円筒容器が設けられて内面側円筒容器の上部と
外面側円筒容器の上部とが連通され、上記一つの円筒型
電磁誘導コイルヘの通電によって内面側円筒容器および
外面側円筒容器内が加熱されるように構成されているこ
とを特徴としているものである。

【０００８】またもう一つの発明における蒸気発生装置
においては、高周波電源に接続された一つの円筒型の電
磁誘導コイルの内面側と外面側に、それぞれ電磁誘導コ
イルから発生する磁力線により起生される渦電流によっ
て発熱する金属素材からなる円筒容器、または内部に電
磁誘導コイルから発生する磁力線により起生される渦電
流によって発熱する素材が配設された円筒容器が設けら
れて内面側円筒容器の上部と外面側円筒容器の上部とが
蒸気流路を介して連通され、上記一つの円筒型電磁誘導
コイルへの通電によって外面側円筒容器内の流体が加熱
されて生成された蒸気が上記流路を通って内面側円筒容
器内に導入され、もしくは内面側円筒容器内の流体が加
熱されて生成された蒸気が上記流路を通って外面側円筒
容器内に導入されて再加熱されるように構成されている
ことを特徴としているものである。

【０００９】本発明に適用される高周波電流は、２０Ｋ
Ｈｚ以上、好ましくは２０〜３０ＫＨｚであるが特に限
定を要するものではない。電磁誘導コイル、即ちワーク
コイルには、例えば肉厚が２〜３ｍｍ程度、外径が５〜
８ｍｍ程度の銅管を耐熱性に富んだ絶縁材料によって被
覆したのちコイルバネ状に巻回し、さらにその表裏面を
耐熱性材料でもって被覆してなる円筒型の電磁誘導コイ
ル、もしくは同等の性能を発揮する平板コイルが好適で
ある。

【００１０】円筒型の電磁誘導コイルの内面側および外
面側に配する容器は、磁力線による渦電流によってジュ
ール熱が生じる材料、例えばステンレス鋼板や鋼鉄板で
形成するとよいが、容器が銅、アルミ、あるいはセラミ
ック等の磁力線によって発熱しない、またはし難い材料
で形成する場合には、それぞれの容器内に発熱材料、例
えば鋼板板やカーボンを配してもよい。

【００１１】電磁誘導コイルの大きさやこの電磁誘導コ
イルの内外に配される容器の容量は次工程で必要とする
蒸気の使用量によって決定されるものであり、本発明に
おいては特に限定を要するものではないが、見かけの直
径が２０〜３０ｃｍ、高さ方向の長さが４０〜６０ｃｍ
程度の大きさの円筒型の電磁誘導コイルを用いることに
よって、従来の大型のボイラーに匹敵する量の蒸気を発
生させることができる。また内外の容器は電磁誘導コイ
ルの内外面に直接接触させてもよいが、発熱により高温
状態となる容器側の熱が電磁誘導コイルに直接伝導しな
いように、電磁誘導コイルと容器との間に空間を設けた
り、あるいはセラミックプレートなどの断熱性材料を電
磁誘導コイルと容器との間に介在させることが好まし
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を示した
図面に基づいて説明すると、図１は本発明の蒸気発生装
置の基本的な実施例の主要部を示した縦断面図、そして
図４は飽和蒸気を再加熱して高温蒸気化する装置の縦断
面図を示したものであり、これらの図における１は、イ
ンバータ制御可能な高周波電源２に接続された円筒型の
電磁誘導コイルを示している。

【００１３】図１に示した本発明の実施例における蒸気
発生装置は、ステンレス鋼板でもって形成された容器本
体３が円筒状をなし、容器本体３の下半部分が、図２に
示しているように、容器本体３の中心部に位置する内面
側円筒容器４とこの内面側円筒容器４の外側に位置して
水平方向の断面形状がドーナツ状をなした外面側円筒容
器５とから構成され、内面側円筒容器４の外周面と外面
側円筒容器５の内周面とがリング状の空間６をおいて隔
離され、この空間６に円筒型の電磁誘導コイル１が配設
されていて、高周波電源２から制御された高周波電流が
電磁誘導コイル１に供給されると、前記したように電磁
誘導コイル１から外方と内方に起生する磁力線および渦
電流に起因して発生するジュール熱でもって内面側円筒
容器４および外面側円筒容器５が共に発熱し、内面側円
筒容器４内および外面側円筒容器５内の流体が加熱され
て飽和蒸気７が生成されるようになっている。

【００１４】本実施例においては、内面側円筒容器４お
よび外面側円筒容器５は上部においては容器本体３の上
半部分に合流して一つの液面を形成している。そして容
器本体３に隣接して水位計８が立設され、図１に示して
いるように、この水位計８と容器本体３の内面側円筒容
器４および外面側円筒容器５とがそれぞれ下方において
給水パイプ９で結合連通され、水位計８の上部に設けら
れたレベルスイッチ１０により設定された水位まで、ポ
ンプ１１から送られた流体が水位計８と内面側円筒容器
４内および外面側円筒容器５内に注入され、容器本体３
内の水位が一定に保持されるようになっている。図中１
２および１３は容器本体３の蓋部１４に設けられた安全
弁および圧力計であり、容器本体３内の流体が上記電磁
誘導コイル１の作用によって加熱沸騰されて生成された
飽和蒸気７が所定圧に達すると、容器本体３内の飽和蒸
気７が送出パイプ１５から所望の場所に供給されるよう
になっている。

【００１５】上記実施例の蒸気発生装置において生成さ
れた蒸気の温度は、１００℃前後であるが、この時の供
給流体を液体ではなく気体とし、高温蒸気供給装置とし
て使用することもできる。また、この蒸気発生装置で得
られた飽和蒸気をさらに加熱して１００℃以上の高温蒸
気となし、例えば各種の食品の焼成や加熱殺菌用として
利用に適した高温蒸気を生成するには、次のように構成
するとよい。ただし本件内で使用されている「蒸気」と
いう表記においては、特に記載のない限りにおいて飽和
蒸気および高温蒸気のいずれもをあらわすこととする。

【００１６】即ち、図３に示しているように、例えばチ
ャンバー１６内にコンベア１７を配してなる食品の焼成
や加熱殺菌加工部の上下に、磁力線を受けて発熱する材
料で形成された円筒部の外周に高周波電源に接続された
電磁誘導コイルを備える二次加熱体１８，１８を配設し
て上記した蒸気発生装置の蒸気送出パイプ１５とこの二
次加熱体１８，１８の蒸気送入部１９，１９とをパイプ
２０でもって連結し、蒸気発生装置の蒸気送出パイプ１
５から出た飽和蒸気７を二次加熱体１８、１８内におい
て再加熱することによって１００℃以上の高温蒸気が生
成されるように構成し、二次加熱体１８，１８内におい
て生成された高温蒸気を噴出口２１からチャンバー１６
内に噴出させてコンベア１７上の被処理物２２を加熱処
理するとよい。

【００１７】そして更に図３に示しているように、上記
したチャンバー１６に蒸気回収管路２３を配設するとと
もに、蒸気発生装置の蒸気送出パイプ１５と二次加熱体
１８，１８との連結パイプ２０の送出パイプ１５側にエ
ジェクター装置２４、そして熱源は特に指定はないが好
ましくは電磁誘導コイルによる加熱部２５、を流入部に
設けたエジェクター装置２４を設け、二次加熱体１８，
１８から放出された使用済の高温蒸気の一部をエジェク
ター装置２４に吸入させて再び二次加熱体１８，１８に
導入し、二次加熱体１８，１８でもって再加熱して使用
できるように構成しておけば、使用済として廃棄される
はずの蒸気を再利用することができる。

【００１８】図１に示した本発明の実施例においては、
円筒型の電磁誘導コイル１の内外に配した容器本体３内
の供給液体を蒸気化するいわゆる電磁式ボイラーとして
の態様を示しているが、この時の供給流体を液体ではな
く気体とし、高温蒸気供給装置として使用することもで
きる。また機械構造を次のように構成することによって
一つの電磁誘導コイル１でもって飽和蒸気を生成すると
ともに得られた飽和蒸気を再加熱して高温蒸気を生成す
ることができる。

【００１９】図４は一つの電磁誘導コイル１でもって飽
和蒸気を生成するとともに得られた飽和蒸気を再加熱し
て高温蒸気を生成することができる本発明の実施例を示
しているものである。即ちこの実施例においては、高周
波電源２に接続された一つの円筒型の電磁誘導コイル１
の内面側と外面側に、それぞれセラミックで形成された
内面側円筒容器４Ａおよび水平断面がドーナツ状をなし
た外面側円筒容器５Ａが設けられ、この内面側円筒容器
４Ａおよび外面側円筒容器５Ａ内には、電磁誘導コイル
１から発生する磁力線により起生される渦電流により発
熱するカーボンで形成された発熱体２６，２７が設けら
れ、内面側円筒容器４Ａの上部と外面側円筒容器５Ａの
上部とが蒸気流路２８を介して連通されて蒸気発生装置
が構成されている。図４中の２９は内面側円筒容器４Ａ
および外面側円筒容器５Ａの上下の開口部を閉鎖するフ
ランジ、そして３０はその締めつけロッドである。

【００２０】内面側円筒容器４Ａに内装された発熱体２
６は、図５に示しているように長さ方向に複数の透孔３
１を備えた長い練炭のような形状をなし、また外面側円
筒容器５Ａに内装された発熱体２７は、円周方向に複数
の透孔３２を備えた円筒状をなしていて、外面側円筒容
器５Ａの底部には給水管９が接続されて水位計８で規制
された水位まで流体が満たされ、電磁誘導コイル１の作
用による加熱体２７の発熱により流体が加熱されて飽和
蒸気７が生成されるようになっている。そして外面側円
筒容器５Ａ内で生成された飽和蒸気７は、その上方の蒸
気流路２８を通って内面側円筒容器４Ａの上部から内面
側円筒容器４Ａ内に送入され、加熱体２６の透孔３１内
を通過し、通過中に再加熱され１００℃以上の高温蒸気
３３となって送出口３４から所望の場所に供給されるよ
うに構成されている。

【００２１】続いて上記した図４の実施例に基づき、本
発明の蒸気発生装置の作用について説明すると、まず給
水管９から外面側円筒容器５Ａ内に流体を注入し、水位
計８によって規制される所定量の流体を貯留したのち、
高周波電源２からインバーターによって制御された高周
波電流を電磁誘導コイル１に供給すると、前記したよう
に電磁誘導コイル１から起生する磁力線が内面側円筒容
器４Ａおよび外面側円筒容器５Ａの発熱体２６および２
７に作用して発熱体２６、２７が共に発熱する。この発
熱体２７によって外面側円筒容器５Ａ内の流体が加熱さ
れて沸騰し、蒸発して飽和蒸気７が生成される。そして
この飽和蒸気７は流路２８から内面側円筒容器４Ａ内に
流入し、既に高温状態に加熱されている発熱体２６の透
孔３１を通過中にさらに再加熱されて１００℃以上の高
温蒸気３３となり、下方の送出口３４から加工機、例え
ば食品焼成機や加熱殺菌装置に連続して送り出されるも
のである。

【００２２】内面側円筒容器４Ａ内において再加熱さ
れ、送出口３４から送り出される高温蒸気３３の温度
は、この高温蒸気３３を例えば食品の焼成や各種の包装
食品の加熱殺菌に用いる場合は、約１２０〜３５０℃で
あり、この温度は内面側円筒容器４Ａ内に設置している
温度計（図示せず）とインバーターによる高周波電流を
制御することによって調整できるようにようになってい
る。

【００２３】

【発明の効果】このように本発明の蒸気発生装置は、高
周波電源２に接続された一つの円筒型の電磁誘導コイル
１の内面側と外面側に、それぞれ電磁誘導コイル１から
発生する磁力線により起生される渦電流によって発熱す
る金属素材からなる内面側円筒容器４，５、または内部
に電磁誘導コイル１から発生する磁力線により起生され
る渦電流によって発熱する素材が配設された円筒容器４
Ａ，５Ａが設けられて内面側円筒容器４，４Ａの上部と
外面側円筒容器５，５Ａの上部とが連通され、上記一つ
の円筒型電磁誘導コイル１への通電によって内面側円筒
容器４，４Ａおよび外面側円筒容器５，５Ａが加熱され
るように構成されてなるものであるから、次のような効
果を達成することができる。

【００２４】円筒型電磁誘導コイル１の内面側と外面側
に起生している磁力線が有効に活用され、従来放置され
ていた電磁誘導コイル１の片側への漏洩磁力線を効果的
に熱ェネルギーに変換して加熱作用に寄与し、−つの電
磁誘導コイル１でもって、内面側円筒容器４，４Ａおよ
び外面側円筒容器５，５Ａを加熱することができ、環境
汚染の問題を考慮するとともに、省エネルギー効果も得
られる。

【００２５】そして上記内面側円筒容器４および外面側
円筒容器５が、円筒型の容器本体３の下半部分をリング
状の空間６をおいて隔離することによって形成され、こ
のリング状空間６内に高周波電源に接続された一つの円
筒型の電磁誘導コイル１が配設されてなる請求２記載の
蒸気発生装置においては、一つの円筒型電磁誘導コイル
１でもって両側の容器４，５の同時に加熱することがで
き、効率よく多量の蒸気を生成することができる。

【００２６】また、高周波電源２に接続された一つの円
筒型の電磁誘導コイル１の内面側と外面側に、それぞれ
電磁誘導コイル１から発生する磁力線により起生される
渦電流によって発熱する金属素材からなる円筒容器、ま
たは内部に電磁誘導コイルから発生する磁力線により起
生される渦電流によって発熱する素材が配役された円筒
容器４Ａ，５Ａが設けられて内面側円筒容器４Ａの上部
と外面側円筒容器５Ａの上部とが蒸気流路２８を介して
連通され、上記一つの円筒型電磁誘導コイル１への通電
によって外面側円筒容器５Ａ内の流体が加熱されて生成
された飽和蒸気７が上記流路２８を通って内面側円筒容
器４Ａ内に導入されて再加熱されるように構成されてい
る請求項３記載の蒸気発生装置によれば、外面側円筒容
器５Ａ内の流体が沸騰状態となって生成された飽和蒸気
７が、蒸気流路２８を通って内面側円筒容器４Ａに導入
され、さらに加熱し高温化されて、各種の加工機の焼成
や加熱殺菌等に使用できる高温蒸気３３を得ることがで
き、かかる一次加熱と二次加熱を一つの電磁誘導コイル
１を利用して行えるから、コンパクトな高温蒸気発生装
置となり、装置の下部に車輪を配設しておけば所望の加
工場所に移動させて使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸気発生装置の実施例を示した縦断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１の蒸気発生装置の利用例縦断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示した縦断面図である。

【図５】図４の部分断面平面図である。

【符号の説明】

１．電磁誘導コイル ２．高周波電源 ３．容器本体 ４．内面側円筒容器 ４Ａ．内面側円筒容器 ５．外面側円筒容器 ５Ａ．外面側円筒容器 ６．リング状空間 ７．飽和蒸気 ８．水位計 ９．給水パイプ １０．レベルスイッチ １１．ポンプ １２．安全弁 １３．圧力計 １４．蓋部 １５．蒸気送出パイプ １６．チャンバー １７．コンベア １８．二次加熱体 １９．蒸気送入部 ２０．パイプ ２１．噴出部 ２２．被処理物 ２３．蒸気回収管路 ２４．エジェクター装置 ２５．加熱部 ２６．発熱体 ２７．発熱体 ２８．蒸気流路 ２９．フランジ ３０．締めつけロッド ３１．透孔 ３２．透孔 ３３．高温蒸気 ３４．送出口

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波電源に接続された一つの円筒型の電
   磁誘導コイルの内面側と外面側に、それぞれ電磁誘導コ
   イルから発生する磁力線により起生される渦電流によっ
   て発熱する金属素材からなる円筒容器、または内部に電
   磁誘導コイルから発生する磁力線により起生される渦電
   流によって発熱する素材が配設された円筒容器が設けら
   れて内面側円筒容器の上部と外面側円筒容器の上部とが
   連通され、上計一つの円筒型電磁誘導コイルへの通電に
   よって内面側内筒容器および外面側円筒容器が加熱され
   るように構成されていることを特徴とする蒸気発生装
   置。
2. 【請求項２】上記内面側円筒容器および外面側円筒容器
   が、円筒型の容器本体の下半部分をリング状の空間をお
   いて隔離することによって形成され、このリング状空間
   内に高周波電源に接続された一つの円筒型の電磁誘導コ
   イルが配設されていることを特徴とする請求項１記載の
   蒸気発生装置。
3. 【請求項３】高周波電源に接続された一つの円筒型の電
   磁誘導コイルの内面側と外面側に、それぞれ電磁誘導コ
   イルから発生する磁力線により起生される渦電流によっ
   て発熱する金属素材からなる円筒容器、または内部に電
   磁誘導コイルから発生する磁力線により起生される渦電
   流によって発熱する素材が配設された円筒容器が設けら
   れて内面側円筒容器の上部と外面側円筒容器の上部とが
   蒸気流路を介して連通され、上記一つの円筒型電磁誘導
   コイルへの通電によって外面側円筒容器内の供給流体が
   加熱されて生成された蒸気が上記流路を通って内面側円
   筒容器内に導入されて再加熱されるように構成されてい
   る、もしくは内面側円筒容器内の供給流体が加熱されて
   生成された蒸気が上記流路を通って外面側円筒容器内に
   導入されて再加熱されるように構成されていることを特
   徴とする蒸気発生装置。
4. 【請求項４】内外の円筒容器が電磁誘導コイルから出る
   磁力線によって発熱しない材料でもって形成され、内外
   の円筒容器内に、電磁誘導コイルから出る磁力線によっ
   て発熱する素材が配設されていることをを特徴とする請
   求項１・２または請求項３記載の蒸気発生装置。
5. 【請求項５】電磁誘導コイルから出る磁力線によって発
   熱する素材がカーボンで形成されていることをを特徴と
   する請求項４記載の蒸気発生装置。
6. 【請求項６】排蒸気回収装置を併設し、循環式蒸気再利
   用システムを配した、請求項１・２・３記載の蒸気発生
   装置。
7. 【請求項７】請求項６の循環式蒸気再利用システムの中
   で、回収する排蒸気を新たに生成される蒸気と混合する
   前工程にて加熱し、損失された熱エントロピーを予め補
   う機構を配した請求項１・２・３記載の蒸気発生装置。