JP5496641B2

JP5496641B2 - 加温装置

Info

Publication number: JP5496641B2
Application number: JP2009290068A
Authority: JP
Inventors: 真松下; 英雅岩田
Original assignee: Pola Chemical Industries Inc
Current assignee: Pola Orbis Holdings Inc
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: JP2011134450A

Description

本発明は、加温装置に関する。

業務用に供される各種の溶液類は、例えば金属製の１８リットル缶（一斗缶とも呼ばれる）などに入れられて輸送や保管が行われることが多い。このような容器に入っている内容物を加温する技術としては、例えば、特許文献１に挙げられているように誘導加熱によるものがある。また、熱を伝導させるものとしては、例えば、特許文献２に挙げられているようなヒートパイプがある。

特開平９−８１８５１号公報特開２００２−２３５９９０号公報

透磁率の低い非磁性体や弱磁性体で構成される容器の内容物を誘導加熱する方法として、誘導加熱された強磁性体の熱を容器に伝熱する方法が考えられる。この場合、伝熱性能を高めるには、容器を伝熱部材に密着させる必要がある。また、内容物を早く加温するには接触部分を大きくすることが望ましい。ここで、例えば、容器の底面や側面に熱を加えて加温するような場合において、形状や大きさの相違する容器であっても効率的に加温できるようにするには、容器と接触する伝熱部材の密着性が保たれるようにする必要がある。しかしながら、例えば、加熱コイルがそれぞれ配された強磁性体同士で容器を挟み込んで誘導加熱を行なおうとすると、機器の構成が複雑であり容器の形状や大きさの相違に容易に対応可能なようにすることは難しい。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、形状や大きさの相違する容器であっても効率的な誘導加熱を実現できる加温装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、容器を収容する収容部を形成する壁面部材と床面部材とを相対的に移動可能なようにすると共に、壁面部材および床面部材がそれぞれ磁性材料によってその一部が構成されるようにし、これらの磁性材料によって形成される発熱部に形成した磁界で該発熱部を誘導加熱することにした。

詳細には、溶液類が入った容器を加温する加温装置であって、前記容器の底面の少なくとも一部を支持する床面を形成する床面部材と、該床面から立設する壁面を形成する壁面部材とによって形成される、該容器を収容する収容部と、前記容器が前記収容部に収容された状態で、前記壁面部材を該容器に対し相対移動させて前記壁面を該容器の側面に当接させる可動機構部と、前記壁面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料と前記床面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料とによって構成される発熱部に磁界を形成し、該発熱部を誘導加熱する加熱コイルと、を備える。

床面部材と壁面部材は、加熱コイルによって誘導加熱される発熱部の熱を容器の底面や側面へ伝熱するために設けられており、形状や大きさが相違する容器であっても収容部から容器へ直接的に熱伝達されるよう、可動機構部によって相対的に動くようになっている
。収容部に容器が収容されれば容器の底面が床面部材に接触するので、壁面が容器の側面に当接するように可動機構部が壁面部材を床面部材に対して相対移動させることで、容器の床面部材および壁面部材の両方に接触する状態となる。

ここで、可動機構部によって相対的に動く床面部材や壁面部材はそれぞれ少なくとも一部が磁性材料で構成されているため、加熱コイルが形成する磁界の中にこれらの磁性材料が晒されるような範囲内であれば、床面部材と壁面部材との相対的な位置関係を変えても両部材を加熱することができる。

以上のように構成される加温装置であれば、少なくとも一部が磁性材料で構成されている壁面部材と床面部材が容器の側面と底面に接触するようになっているため、形状や大きさの相違する容器であっても効率的に誘導加熱を行うことができる。

なお、前記加熱コイルは、前記収容部よりも下側に配置されており、前記壁面部材の下部の少なくとも一部を構成する磁性材料と前記床面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料とによって形成される発熱部に磁界を形成し、該発熱部を誘導加熱するものであってもよい。このように構成される加温装置であれば、壁面部材と床面部材を加熱する発熱部が収容部の下部に構成されることとなるので、加熱コイルと発熱部を近接させて機器全体を小型化できる。

また、前記壁面部材は、前記可動機構部によって前記容器の側面の少なくとも一部に当接される熱伝導性の板状部材と、該板状部材の下端であって前記床面部材の横に配置される磁性材料とを有するものであってもよい。このように構成される壁面部材であれば材料選択の自由度が増すので、熱伝導性と発熱性の両立を図った最適な機器構成を採る事が出来る。

ここで、例えば、前記発熱部を形成する前記壁面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料および前記床面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料は、一つの加熱コイルが形成する磁界によって誘導加熱される。このように構成される加温装置であれば、複数の加熱コイルを備えたりして複雑な機器構成を採らなくても、形状や大きさの相違する容器を効率的に誘導加熱することができる。

形状や大きさの相違する容器であっても効率的な誘導加熱を実現できる加温装置を提供することが可能となる。

加温装置の外観図である。加温装置の内部構造を示す図である。可動機構部の機構を示す図である。加熱コイル、床面部材、及び各壁面部材の位置関係を示した図である。加温する際の手順を示した図である。床面部材および側面部材と容器、及び加熱コイルの位置関係を示した図である。側面部材や床面部材の内部構造を示す図である。変形例に係る加温装置の側面部材や床面部材の内部構造を示す図である。変形例に係る加温装置の側面部材や床面部材の内部構造を示す図である。

以下、本願発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本願発明の
実施態様を例示的に示すものであり、本願発明はこのような実施形態に限定されるものではない。

本願発明の実施形態に係る加温装置１の外観図を図１に示す。加温装置１は、図１に示すように、１８リットル缶の容器２を収容する収容部３を有しており、この収容部３内で容器２を加温する。容器２には、例えば、化粧料の原料等の溶液類が充填されている。加温装置１には、図１に示すように、収容部３の他に操作パネル４やハンドル５、加温装置１を動かすためのキャスター６が設けられている。

ここで、容器２を構成する１８リットル缶は、溶液類を取引する際に一般的に用いられる規格品であり、市場で流通しているこれらの１８リットル缶は概ね同じ形状および大きさとなっている。しかしながら、その形状や大きさには若干のバラつきがあり、概ね５〜１０ｍｍ程度の公差がある。

図２は、加温装置１の内部構造を示す図である。加温装置１は、図２に示すように、収容部３の壁面を形成する４つの壁面部材７、収容部３の床面を形成する床面部材８、壁面部材７を床面部材８に対して相対的に動かす可動機構部９、容器２を電磁誘導で加熱する加熱コイル１０、加熱コイル１０に流す電流を制御する制御装置１１を備える。

図３は、可動機構部９の機構を示す図である。可動機構部９は、図３に示すように、４つの壁面部材７を取り囲むように配置される４つの駆動シャフト１２と、各駆動シャフト１２に設けられているウォームギア１３と咬みあって該駆動シャフト１２と共に回転する４つの作動シャフト１４を備えている。各駆動シャフト１２は、かさ歯車１５を介して互いに連結されており、駆動力が伝達されるようになっている。４つの駆動シャフト１２のうち一つの軸上には既述したハンドル５が取り付けられており、ユーザがこのハンドル５を回転操作することで各駆動シャフト１２が回転するようになっている。作動シャフト１４は、壁面部材７とネジで係合しており、例えば、ハンドル５が右に回転操作されて作動シャフト１４が回ると、各壁面部材７が図３の矢印に示す方向に動く。ハンドル５を左に回転操作すれば、各壁面部材７も図３の矢印と逆の方向に動く。

図４は、加熱コイル１０、床面部材８、及び各壁面部材７の位置関係を示した図である。ハンドル５が回転操作されると、各壁面部材７は、加熱コイル１０の上に配置された床面部材８に対して相対的に動く。互いに対峙する２つの壁面部材７は、ハンドル５が操作されると互いに近接し或いは離間する方向へ動く。従って、収容部３内に容器２が内置されている場合は対峙する２つの壁面部材７で容器２を挟む状態になる。

図５は、加温装置１に容器２を入れて加温する際の手順を示した図である。加温装置１は、図５（ａ）に示すように収容部３に容器２を入れた後、ハンドル５を回転操作して各壁面部材７を動かし、図５（ｃ）に示すように各壁面部材７が容器２の側面に当接した状態にする。これにより、容器２は、底面が床面部材８によって支持され、側面が各壁面部材７によって支持された状態となる。この状態で操作パネル４を操作して加温を開始すると、制御装置１１が加熱コイル１０に電流を流して高周波磁界を形成し、容器２が温まり始める。

なお、この加温装置１は、床面部材８や各壁面部材７の熱を容器２に伝熱することで容器２を加温する構成を採っているため、本実施形態では容器２の底面や側面が床面部材８や壁面部材７に全面的に接触しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、容器２の底面および壁面のそれぞれについて少なくとも一部が支持されるものであってもよい。

図６は、床面部材８および壁面部材７と容器２、及び加熱コイル１０の位置関係を示した図である。壁面部材７の上部１７は磁性の極めて低い非磁性なＳＵＳ３１６（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）で構成されており、一方、床面部材８および各壁面部材７の下部１８は磁性の高いＳＵＳ４３０で構成されている。そして、制御装置１１によって電流が流された加熱コイル１０によって形成される誘導磁界に、磁性の高いＳＵＳ４３０で構成される床面部材８や各壁面部材７の下部１８で構成される発熱部１６が晒されることで、発熱部１６が発熱する。床面部材８と各壁面部材７との相対的な位置関係は、規格品である容器２の公差の範囲内で相違し得るが、各壁面部材７の下部１８がこの誘導磁界に晒される範囲内であれば、下部１８は発熱する。

ここで、強磁性体材料で構成される発熱部１６は加熱コイル１０によって発熱するものの、各壁面部材７の上部１７は加熱コイル１０による発熱は行なわれない。よって、床面部材８と各壁面部材７とによって形成される収容部３は、発熱部１６がある下の方だけが発熱してしまい得るが、この加温装置１では、床面部材８および壁面部材７の内部を以下のように構成することで、局部的な発熱による容器２への不均一な加熱を防止している。図７は、壁面部材７や床面部材８の内部構造を示す図である。図７（ａ）が壁面部材７の内部構造を示し、図７（ｂ）が床面部材８の内部構造を示している。壁面部材７や床面部材８には、図７に示すように、内部にヒートパイプ１９を配設している。ヒートパイプ１９は、壁面部材７や床面部材８の温度分布が概ね均一になるように、壁面部材７や床面部材８の熱伝導性を補う目的で内蔵されている。ヒートパイプ１９は、周知のように、パイプ中に揮発性の作動液を封入したものであり、パイプ中の一方が加熱されると作動液が蒸発し、パイプ中の他方で作動液の凝縮というサイクルが発生することで、熱を移動させる。壁面部材７や床面部材８がこのように構成されていることにより、発熱部１６で発生した熱が床面部材８や各壁面部材７に均等に伝わり、温度分布が概ね均一になって容器２の効率的な加温を実現する。

以上のように構成される加温装置１であれば、規格品であっても公差によって大きさが若干相違する容器や、形状の互いに異なる容器等についても底面側からのみならず側面側からも伝熱することで加温することが可能である。

なお、上記加温装置１では、４つの壁面部材７が全て動くようにしていたが、例えば、図８に示すように２つの壁面部材７だけが可動機構部９によって動くようにしたり、或いは１つ或いは３の壁面部材７だけが可動機構部９によって動くようにしたりしてもよい。また、各壁面部材７は、１枚板状にしていたが、例えば、図９に示すように上面視Ｌ字形をした２枚板状の部材で容器２を互いに挟み合うようにしてもよい。

また、上記加温装置１では、作動シャフト１４や駆動シャフト１２等の歯車機構で構成される可動機構部９によって各壁面部材７が動く構成を採っていたが、例えば、バネやリンク等で構成される機構でユーザがレバーを上げ下げ等することにより各壁面部材７が動くようにしてもよいし、或いは制御装置１１等によって伸縮が制御される油圧シリンダあるいは空気圧シリンダ等により各壁面部材７が動くようにしたりしてもよい。

また、上記加温装置１では、制御装置１１による温度制御について特筆しなかったが、例えば、壁面部材７や床面部材８に温度センサを内置し、この温度センサの計測値が所望の値になるように制御装置１１が加熱コイル１０の電流調整を行うようにしてもよい。

また、上記加温装置１では、加熱コイル１０を角型としていたが、この加熱コイル１０は少なくとも床面部材８と壁面部材７の下部１８が構成する発熱部１６に誘導磁界を形成可能であればよく、そのようなものであれば例えば丸型としてもよい。

また、上記加温装置１は、方形の容器２を加温していたが、その他の形をした容器、例えば円柱形や三角形、六角形や八角形の形をした容器を収容部３に入れて加温してもよい。この場合、収容部３は上記加温装置１のように方形のままでも良いが、例えば、上面視円柱形、三角形、六角形、八角形の壁面を構成するような壁面部材としてもよい。

また、上記加温装置１では、壁面部材７の下縁部分を構成する下部１８が強磁性体材料で構成されていたが、本発明はこのようなものに限定されるものではない。壁面部材７は、例えば、非磁性体あるいは弱磁性体の板の下縁の中心付近にのみ強磁性体材料が配置されるような構成であってもよいし、非磁性体あるいは弱磁性体の板の中に強磁性体材料が埋め込まれるような構成であってもよい。底面部材８についても同様であり、全体を強磁性体材料で構成するのではなく例えば非磁性体あるいは弱磁性体の板と強磁性体の板とを張り合わせた合板構造、あるいは非磁性体あるいは弱磁性体の板の中に強磁性体が埋め込まれるような構成であってもよい。

１・・加温装置
２・・容器
３・・収容部
７・・壁面部材
８・・床面部材
９・・可動機構部
１０・・加熱コイル
１６・・発熱部
１７・・上部
１８・・下部
１９・・ヒートパイプ

Claims

溶液類が入った容器を加温する加温装置であって、
前記容器の底面の少なくとも一部を支持する床面を形成する床面部材と、該床面から立設する壁面を形成する壁面部材とによって形成される、該容器を収容する収容部と、
前記容器が前記収容部に収容された状態で、前記壁面部材を該容器に対し相対移動させて前記壁面を該容器の側面に当接させる可動機構部と、
前記壁面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料と前記床面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料とによって構成される発熱部に磁界を形成し、該発熱部を誘導加熱する加熱コイルと、を備え、
前記壁面部材は、前記可動機構部によって前記容器の側面の少なくとも一部に当接される熱伝導性の板状部材と、該板状部材の下端であって前記床面部材の横に配置される磁性材料とを有する、
加温装置。
前記加熱コイルは、前記収容部よりも下側に配置されており、前記壁面部材の下部の少なくとも一部を構成する磁性材料と前記床面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料とによって形成される発熱部に磁界を形成し、該発熱部を誘導加熱する、
請求項１に記載の加温装置。
前記発熱部を形成する前記壁面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料および前記床面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料は、一つの加熱コイルが形成する磁界によって誘導加熱される、
請求項１または２に記載の加温装置。