JP2007152651A - Fluid induction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid induction heating device.
樹脂フィルムなどの処理物をローラに掛け、ローラに当接して通過する間に処理物を所定の温度に加熱したり、高温の処理物を所定の温度にまで奪熱することが行われている。加熱処理する場合、ローラは加熱処理に必要な温度に高められ、奪熱処理する場合、処理物からの奪熱作用によってローラ自体の温度が上昇するので、処理物の冷却に適応する温度までローラを冷却する。いずれの場合も熱をローラに移送する熱媒体を必要とし、その熱媒体としてたとえば油などの流体が使用されている場合がある。 A treatment object such as a resin film is placed on a roller, and the treatment object is heated to a predetermined temperature while passing through the roller, or the high temperature treatment object is deprived to a predetermined temperature. . When heat treatment is performed, the roller is heated to a temperature required for the heat treatment. When heat treatment is performed, the temperature of the roller itself increases due to heat removal from the processed material. Cooling. In either case, a heat medium that transfers heat to the roller is required, and a fluid such as oil may be used as the heat medium.
この場合、線状の発熱ヒータを設置した加熱容器内で所定の温度に加熱した流体をポンプによってロールシェル内に送り、ロールシェル内を通流した後、貯油タンクへ排出され、貯油タンク内の流体を加熱容器内に送るように構成されている。
このような線状の発熱ヒータによる流体の加熱では、発熱ヒータの伝熱面積が小さく、また、流体の温度伝達が遅いため、特に流量を低下させた場合には、発熱ヒータと接触する部分の流体が耐熱温度を越えて過熱してしまうという問題や発熱ヒータ自身も過熱を引き起こすといった問題があった。 In the fluid heating by such a linear heating heater, the heat transfer area of the heating heater is small and the temperature transfer of the fluid is slow. Therefore, especially when the flow rate is reduced, the portion in contact with the heating heater There was a problem that the fluid overheated beyond the heat resistance temperature and the heater itself also caused overheating.
本発明が解決しようとする課題は、流体と発熱体の接触面積を大きくして加熱効率を高め、流体や発熱体の過熱をなくし、斯かる問題を解消する点にある。 The problem to be solved by the present invention is to increase the heating efficiency by increasing the contact area between the fluid and the heating element, eliminate the overheating of the fluid and the heating element, and eliminate such problems.
本発明は、流体を通流する螺旋状の通流路を備えた筒状の容器と、誘導コイルとを有し、前記誘導コイルを前記容器の中空内に配置し、前記誘導コイルが発生する交番磁束により前記容器を誘導加熱し、前記容器の螺旋状の通流路を通流する流体を加熱してなることを主な特徴とする。 The present invention includes a cylindrical container having a spiral flow path through which a fluid flows and an induction coil, and the induction coil is disposed in the hollow of the container to generate the induction coil. The main feature is that the container is heated by induction with an alternating magnetic flux, and the fluid flowing through the spiral flow path of the container is heated.
本発明では、流体を通流する螺旋状の通流路を備えた筒状の容器全体が誘導加熱による発熱体となり、螺旋状の通流路の内壁全面で通流する流体を加熱するので、流体と発熱体との伝熱面積が大きく、発熱体の加熱温度を高めることなく、流体を所望の温度に加熱することができる。したがって、容器自身の温度を監視することにより、良好な制御応答性を得て、簡単に流体や発熱体の過熱を避けることが可能になる。 In the present invention, the entire cylindrical container having a spiral flow path through which fluid flows becomes a heating element by induction heating, and heats the fluid flowing through the entire inner wall of the spiral flow path. The heat transfer area between the fluid and the heating element is large, and the fluid can be heated to a desired temperature without increasing the heating temperature of the heating element. Therefore, by monitoring the temperature of the container itself, it is possible to obtain good control response and easily avoid overheating of the fluid and the heating element.
流体と発熱体の接触面積を大きくして加熱効率を高め、流体や発熱体の過熱をなくす目的を、流体を加熱する容器を誘導加熱するとともに、その容器に流体を通流する螺旋状の通流路を形成することにより実現した。 The purpose of increasing the heating efficiency by increasing the contact area between the fluid and the heating element and eliminating the overheating of the fluid and the heating element is to inductively heat the container that heats the fluid, and to pass the fluid through the container. This was realized by forming a flow path.
図1は、本発明の実施例に係る流体誘導加熱装置の組み立て斜視図である。図1において、1は加熱容器、2は誘導加熱コイル、3は絶縁ボビンである。加熱容器1はSUSなどの磁性体からなるパイプを螺旋状に巻回し、両側の端部にフランジ1aを設けて全体として円筒状に形成されており、流体は一方の開口端部から他方の開口端部へ通流する。誘導加熱コイル2は円筒状の絶縁ボビン3に巻回されている。そして円筒状に形成された加熱容器1の中空内部に絶縁ボビン3に巻回された誘導コイル2を挿入して流体誘導加熱装置を完成させる。
FIG. 1 is an assembled perspective view of a fluid induction heating device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a heating container, 2 is an induction heating coil, and 3 is an insulating bobbin. The heating container 1 is formed into a cylindrical shape as a whole by spirally winding a pipe made of a magnetic material such as SUS, and provided with flanges 1a at both ends, and the fluid flows from one opening end to the other opening. Flow to the end. The
このように構成した流体誘導加熱装置は、流体が流れる導管にフランジ1aを介して接続し、導管内を流れる流体を加熱容器1の螺旋状に巻回されたパイプ内に導き、その螺旋状の流路を通流させる。このとき誘導コイル2に交流電圧を印加すると、誘導コイル2が発生する交番磁束により螺旋状に巻回されたパイプすなわち加熱容器1に誘導電流が発生し、この誘導電流で加熱容器1全体がジュール発熱する。この発熱は螺旋状の流路を通流する流体に伝達され、その流体は螺旋状の流路を通流する間に加熱される。
The fluid induction heating apparatus configured as described above is connected to a conduit through which a fluid flows through a flange 1a, and guides the fluid flowing in the conduit into a spirally wound pipe of the heating container 1, Let flow through the channel. At this time, when an AC voltage is applied to the
なお、以上の実施例では、加熱容器1を1本のパイプを螺旋状に巻回して構成しているが、複数本のパイプを並列して螺旋状に巻回してもよい。また、加熱容器を筒状に形成し、その筒状の肉厚内に筒状の内周面に沿う螺旋状の通流孔を形成するようにしてもよい。 In addition, in the above Example, although the heating container 1 is comprised by winding one pipe helically, you may wind a several pipe in parallel and helically. Further, the heating container may be formed in a cylindrical shape, and a spiral flow hole along the cylindrical inner peripheral surface may be formed in the cylindrical thickness.
図2は、以上のように構成された流体誘導加熱装置の使用例を示すもので、この図2において、1は加熱容器、2は誘導コイル、11はローラ本体を構成するロールシェル、12は図示しないモータにより回転してロールシェルを回転する回転駆動軸、13は中子、14はロータリジョイント、15は貯油タンク、16は流体(油などの熱媒体)、17はポンプ、18はサイリスタなどからなる電力制御回路、19はロールシェルの表面温度検出器、20は流体温度検出器、21は加熱容器の温度検出器、22は温度制御回路、23は回転トランスである。 FIG. 2 shows an example of use of the fluid induction heating apparatus configured as described above. In FIG. 2, 1 is a heating container, 2 is an induction coil, 11 is a roll shell constituting the roller body, and 12 is A rotary drive shaft that rotates by a motor (not shown) to rotate the roll shell, 13 is a core, 14 is a rotary joint, 15 is an oil storage tank, 16 is a fluid (heat medium such as oil), 17 is a pump, 18 is a thyristor, etc. A roll shell surface temperature detector, 20 a fluid temperature detector, 21 a heating container temperature detector, 22 a temperature control circuit, and 23 a rotary transformer.
ロールシェル11は円筒状をなし、この例ではその肉厚内部に長手方向に沿う密閉室11aと温度センサ挿入孔11bが形成され、温度センサ挿入孔11bには、ロールシェル1の表面温度を検出する温度センサ19が配置され、密閉室11a内には、潜熱移動によってロールシェル1の表面の温度を均一化する水などの気液二相の熱媒体が封入されている。そして、中空内部に中子13が配置され、中子13の中央部を貫通して熱媒体の通流路13aが形成されている。熱媒体の通流路13aは回転駆動軸12内を経てロータリジョイント4の流入口に連結され、ロールシェル11の内周壁と中子13の外周壁との間で形成された熱媒体の通流路11cは回転駆動軸12内を経てロータリジョイント14の出口に連結されている。なお、熱媒体はロールシェル1の一方の端部から他方の端部へ通流する場合もある。
The roll shell 11 has a cylindrical shape, and in this example, a sealed chamber 11a along the longitudinal direction and a temperature sensor insertion hole 11b are formed inside the wall thickness, and the surface temperature of the roll shell 1 is detected in the temperature sensor insertion hole 11b. A temperature sensor 19 is disposed, and a gas-liquid two-phase heat medium such as water that equalizes the surface temperature of the roll shell 1 by latent heat transfer is enclosed in the sealed chamber 11a. And the core 13 is arrange | positioned in the hollow inside, and the
貯油タンク15の熱媒体16は加熱容器1の螺旋状の通流路を通り、所定の温度に加熱され、その熱媒体16がポンプ17によってロールシェル11内に送られ、熱媒体の通流路13aおよび11cを通流し、貯油タンク5へ排出される。この通流によってロールシェル11は加熱され、ロールシェル11の表面に当接する処理物は加熱処理される。この加熱処理時温度センサ19の検出温度と温度センサ20の検出温度を温度制御回路22に入力し、適宜目標値S1とS2と比較し、その偏差に応じた制御信号を電力制御回路18へ送り、誘導加熱コイル2に流す電流を制御し、加熱容器1の温度を制御する。温度センサ22の検出温度は電力制御回路18に送られ加熱容器1の温度を監視する。
The
この使用例におけるロールシェル11には、気液二相の熱媒体が封入した密閉室11aを備えており、流入口と流出口における熱媒体16の温度差によるロールシェル11の表面温度に与える影響が少なく、ロールシェル11内を通流する熱媒体16の流量を少なくすなわち加熱容器1の熱媒体16の通流路の径を小さくすることができ、加熱容器1の熱は熱媒体16全体に迅速に伝達され、加熱容器1の温度を必要以上に高めることなく熱媒体16の所望の温度に追従させることができるので、上記実施例の流体誘導加熱装置を効果的に利用することができる。
The roll shell 11 in this use example includes a sealed chamber 11a in which a gas-liquid two-phase heat medium is enclosed, and the influence on the surface temperature of the roll shell 11 due to the temperature difference between the
1 加熱容器
2 誘導加熱コイル
3 絶縁ボビン
11 ロールシェル
11a 密閉室
11b 温度センサ挿入孔
12 回転駆動軸
13 中子
13a 熱媒体通流路
14 ロータリジョイント
15 貯油タンク
16 熱媒体(流体)
17 ポンプ
18 電力制御回路
19、20、21 温度検出器
22 温度制御回路
23 回転トランス
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