JP2002343543A - 誘導加熱装置用発熱体 - Google Patents

誘導加熱装置用発熱体

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JP2002343543A
JP2002343543A JP2001142200A JP2001142200A JP2002343543A JP 2002343543 A JP2002343543 A JP 2002343543A JP 2001142200 A JP2001142200 A JP 2001142200A JP 2001142200 A JP2001142200 A JP 2001142200A JP 2002343543 A JP2002343543 A JP 2002343543A
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JP
Japan
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heating element
induction heating
coated
induction
oxidation resistance
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Application number
JP2001142200A
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English (en)
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Susumu Nishikawa
進 西川
Toshihiko Hama
敏彦 濱
Yukinori Echigo
幸憲 越後
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Kogi Corp
Original Assignee
Kogi Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱体の耐酸化性を高め、高温での寿命を延
ばすことを目的とする。 【解決手段】 流体が通るように非誘導加熱体で形成さ
れた通路内に設けられ、誘導加熱されて発熱し前記通路
を通過するように供給される流体を加熱する誘導加熱装
置用発熱体1において、発熱体が、流体の通過する貫通
孔2a、2b、2c…を有し、貫通孔内の表面を含む発
熱体の全表面を耐酸化性材料でコーティングされてい
る。耐酸化性材料が、発熱体の表面にガラスをコーティ
ングすることによって生成した酸化物である。コーティ
ングされた耐酸化性材料が、PVD(物理蒸着)または
CVD(化学蒸着)によりコーティングされたTiN、
TiC、CrN、Al、SiC等の化合物やセラ
ミックスである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体が通る通路内
に設けられ、誘導加熱されて発熱し通路を通過す流体を
加熱する誘導加熱装置用の発熱体に関する。
【0002】
【従来の技術】発熱体は、電磁誘導加熱により発熱して
高温になり且つ形を保持出来る物質で形成されており、
電気比抵抗が800〜3500μΩcm程度の特殊セラ
ミックスである。このような特殊セラミックスとして
は、例えば、電気比抵抗が2400μΩcm、カーボン
約60%、炭化珪素約30%、炭化硼素約10%の炭素
・セラミックス複合材料がある。この発熱体を用いれば
800℃に加熱することが可能であるが、酸化性に問題
がある。また、一般に高温での耐酸化性が良い合金は磁
気変態点がかなり低いため発熱効率が悪く、高温で使用
出来る合金がない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】発熱温度を高くしよう
とすると、高温での耐酸化性の良い合金は磁気変態点が
かなり低く、高温まで高周波加熱による一定で高い発熱
効率が得られず発熱温度の制御が困難である。また、磁
気変態点が高い合金は高温での耐酸化性が悪く高温での
使用は寿命が短く適用に問題があった。発熱体の性質と
しては、磁気変態点が高温にあり、高温まで高周波加熱
による一定の発熱効率を有しており、その上耐酸化性を
有し寿命が長いことが要求される。特殊セラミックを使
用すれば温度は1000℃と高い温度まで良好な発熱効
率を有しているが、耐酸化性に問題があり、寿命が短く
なる欠点があった。本発明は、発熱体の耐酸化性を高
め、高温での寿命を延ばすことを目的とするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の手段は、流体が
通るように非誘導加熱体で形成された通路内に設けら
れ、誘導加熱されて発熱し前記通路を通過するように供
給される流体を加熱する誘導加熱装置用発熱体におい
て、前記発熱体が、前記流体の通過する貫通孔を有し、
前記貫通孔内の表面を含む発熱体の全表面を耐酸化性材
料でコーティングされていることを特徴とする。
【0005】本発明の手段では、発熱体を耐酸化性材料
でコーティングしてあるから、発熱体の耐酸化性が向上
し、発熱体材質が、高温耐酸化性に問題のあるセラミッ
ク、あるいは金属であっても、目的の温度に応じて必要
な磁気変体点を有するものであれば適用可能となる。つ
まり本発明では、耐酸化性には劣るが、磁気変態点の高
い物質であれば、これを発熱体に採用し、その物質に耐
参加性材料をコーティングすることで、その欠点である
高温での耐酸化性を高め、寿命を延ばすことができるの
である。
【0006】前記手段において、前記耐酸化性材料が、
発熱体の表面にガラスをコーティングすることによって
生成した酸化物であるものとするのがよい。また、前記
手段において、前記コーティングされた耐酸化性材料
が、PVD(物理蒸着)またはCVD(化学蒸着)によ
りコーティングされたTiN、TiC、CrN、Al
、SiC等の化合物やセラミックスであるものとす
るのがよい。また、前記手段において、前記耐酸化性材
料をコーティングされている発熱体が、Cを50重量%
以上含む炭素・セラミックスの複合材であるものとする
のがよい。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を、図を用い
て説明する。発熱体1は、例えば、図1(a)、(b)
に示すように、所定の材質で形成された円柱状部材に軸
方向に沿った多数の貫通孔2a、2b、2c、…を穿設
したものである。発熱体1は図1(b)に部分断面拡大
図で示すように表面全体にコーティング層3を設けてあ
る。図2は発熱体1を使用した誘導加熱装置4を示し、
発熱体1は、コイル5に高周波電源6から電力が供給さ
れると、電磁誘導により発熱体1に渦電流が発生し、発
熱体1が発熱する。非誘導加熱体で流体通路7として形
成したボビン内に一端から加熱しようとする流体を適当
な流速で供給すると、流体は、発熱体1の貫通孔2a、
2b、2c、…を通り抜ける間に加熱され、他端より昇
温されて出ていく。図中、8は断熱材である。
【0008】発熱体1の第1実施例は、炭素・セラミッ
クス複合材料を用い、全表面にガラスコーティング処理
を施し、コーティングを施していないもの(比較例1)
と耐酸化性の比較試験を行った。この炭素・セラミック
複合材料は、カーボン約60%、炭化珪素約30%、炭
化硼素約10%、の組成のものである。ガラスコーティ
ングは、大気炉を用い、雰囲気1200℃の温度中に5
時間保持し、円柱外表面及び貫通孔内表面にコーティン
グ層3として酸化物SiOを生成させたものである。
【0009】双方の発熱体を、800℃の大気中におけ
る酸化減耗量を比べた比較試験結果を図3にグラフで示
す。同図において、曲線Aがガラスコーティングを施し
てあるもの、曲線Bがコーティングを施していないもの
を示す。図から明らかなように、ガラスコーティングを
施すことによって、酸化減耗量を少なくできることが判
る。そして、図2に示した流体加熱装置に使用した場合
の発熱体の寿命は、コーティングを施していない発熱体
では100時間使用すると、発熱効率が悪くなり使用で
きなくなったが、ガラスコーティングを施した発熱体で
は250時間使用しても何ら問題はなく、更に継続して
使用が可能な状態である。従って、酸化減耗量が少ない
方が、発熱体の寿命が長くなり、寿命の延長に効果があ
る。
【0010】発熱体1の第2実施例は、Co(Co9
9.98%、その他0.02%)にPVDによりセラミ
ック(SiC)をコーティングしたものである。耐熱性
の試験は前記と同様にコーティングを施していないもの
(比較例2)と比較した。800℃の大気中に放置した
100時間後の酸化減耗量(%)は、コーティングした
ものが17.5%であるのに対して、コーティングして
いないものでは51.6%であり、大幅な改善が認めら
れる。このことはCo合金についても同様のことがいえ
る。
【0011】そして別に、第2実施例の発熱体1と、そ
のコーティングを行っていないものとについて、高周波
電源を用い双方を誘導加熱した場合の発熱体の温度測定
をおこなった結果を図4に示す。曲線CがCoそのま
ま、DがCoにセラミックコーティングしたものであ
る。この結果から、発熱効率が僅かではあるがセラミッ
クコーティングしたもののほうが良好な結果が得られ
た。この発熱効率がよい点は発熱体の利点になる。
【0012】
【発明の効果】請求項1、請求項2、請求項3、又は請
求項4に記載の発明は、高温耐酸化性には劣るが、磁気
変体点は高いという物質を、高温で使用する誘導加熱用
発熱体として適用できるようになり、その寿命を伸ばす
ことができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示し(a)は概略の斜
視図、(b)は(a)の横断面部分拡大図である。
【図2】同実施の形態を流体の電磁誘導過熱装置に使用
した状態を示す概略の構成図である。
【図3】本発明の第1実施例と比較例1の経過時間に対
する酸化減耗量を示すグラフである。
【図4】本発明の第2実施例と比較例2の発熱効率を示
すグラフである。
【符号の説明】
1 発熱体 2a、2b、2c 貫通孔 3 コーティング層 4 誘導加熱装置 5 コイル 6 高周波電源 7 流体通路 8 断熱材
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23C 14/10 C23C 14/10 16/32 16/32 16/34 16/34 16/40 16/40 F24H 1/10 F24H 1/10 J // F27D 11/06 F27D 11/06 Z F28F 19/02 501 F28F 19/02 501A (72)発明者 越後 幸憲 兵庫県姫路市大津区勘兵衛町3丁目12番地 虹技株式会社姫路東工場内 Fターム(参考) 3K059 AB28 AD30 AD34 AD38 4K029 AA04 BA44 BA46 BA56 BA58 BA60 BC01 4K030 BA06 BA18 BA37 BA38 BA43 BA44 LA01 LA11 4K063 AA00 BA00 CA05 FA32 FA46

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体が通るように非誘導加熱体で形成さ
    れた通路内に設けられ、誘導加熱されて発熱し前記通路
    を通過するように供給される流体を加熱する誘導加熱装
    置用発熱体において、前記発熱体が、前記流体の通過す
    る貫通孔を有し、前記貫通孔内の表面を含む発熱体の全
    表面を耐酸化性材料でコーティングされていることを特
    徴とする誘導加熱装置用発熱体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の誘導加熱装置用発熱体
    において、前記耐酸化性材料が、発熱体の表面にガラス
    をコーティングすることによって生成した酸化物である
    ことを特徴とする誘導加熱装置用発熱体。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の誘導加熱装置用発熱体
    において、前記コーティングされた耐酸化性材料が、P
    VD(物理蒸着)またはCVD(化学蒸着)によりコー
    ティングされたTiN、TiC、CrN、Al
    SiC等の化合物やセラミックスであることを特徴とす
    る誘導加熱装置用発熱体。
  4. 【請求項4】 請求項1、請求項2、又は請求項3に記
    載の誘導加熱装置用発熱体において、前記耐酸化性材料
    をコーティングされている発熱体が、Cを50重量%以
    上含む炭素・セラミックスの複合材であることを特徴と
    する誘導加熱装置用発熱体。
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