JP5519110B2

JP5519110B2 - 過熱蒸気発生装置

Info

Publication number: JP5519110B2
Application number: JP2008013220A
Authority: JP
Inventors: 俊男若松
Original assignee: Nepuree Corp
Current assignee: Nepuree Corp
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2028-01-24
Also published as: JP2009174768A

Description

本発明は、種々な技術分野で利用することのできる過熱蒸気発生装置に関し、幅広い温度域、例えば、１２０℃〜７００℃の過熱蒸気を発生させることができ、炊く，煮る，茹でる，蒸す，焼く，燻培，焙煎，乾燥，殺菌，除菌，溶解，溶融，溶着，洗浄，温風，熱風，加湿，空調などのあらゆる熱加工機器や装置に利用できるものである。

誘導加熱を利用した過熱蒸気発生装置としては、各種のものが提案されているが、誘導加熱槽に導入する原料水を予熱するものとして、下記の特許文献１のものが開示されている。この特許文献１の過熱蒸気発生装置は、内部の下端側を滞水ゾーンとする導電性の筒体の外周囲に誘導コイルが巻回され、上記誘導コイルは金属管製であって、上記滞水ゾーンに水を供給する給水部からの水が、この誘導コイルの中空内部を経由しこの誘導コイルを冷却することによって予熱された状態で上記滞水ゾーンに供給されるようにしたものである。
特開２００３−２９７５３７号公報

しかしながら、上記従来の過熱蒸気発生装置では、単に誘導コイルを冷却することによって得られた熱で原料水を予熱するに過ぎないため、予熱効率がそれほど高くなく、予熱によって温水が得られる程度である。その結果、予熱によって得られた温水から誘導加熱で一気に過熱水蒸気を得るまで加熱せねばならず、誘導加熱には大きな電力を要し、エネルギー効率はそれほど高くない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、極めて高いエネルギー効率で過熱蒸気を発生することができる過熱蒸気発生装置を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の過熱蒸気発生装置は、過熱蒸気の原料を導入する導入口と過熱蒸気を排出する排出口を備えた筒状容器と、上記筒状容器の外周に巻回された誘導加熱コイルと、上記筒状容器内に収容されて上記誘導加熱コイルへの通電による電磁誘導により発熱する発熱体と、過熱蒸気の原料を予熱して上記導入口に供給する予熱管とを備え、
上記予熱管は、上記誘導加熱コイルの外側に巻回されて上記誘導加熱コイルへの通電による電磁誘導により発熱して内部を流通する過熱蒸気の原料を予熱するように構成され、
上記発熱体は、誘導加熱コイルの中心部を貫くように非発熱領域が設けられ、
上記予熱管と誘導加熱コイルとの距離Ｓは、上記発熱体の環状を呈する発熱領域Ｈの仮想中心円Ｏと誘導加熱コイルとの距離Ｔよりも小さく設定されており、
上記誘導加熱コイルの中心部を貫くよう上記発熱体に設けられた非発熱領域に、上記誘導加熱コイルの外側に巻回された予熱管で予熱された過熱蒸気の原料を導入する原料導入管が挿通され、
上記筒状容器には、その底部に、筒状のスペーサが収容され、上記スペーサの上に複数の発熱体が積み重なるように収容され、上記スペーサは多孔質体から構成されるとともに、中央の貫通部が原料導入管の内部通路と連通しており、原料導入管から導入された原料を多孔を通して発熱体に供給することを要旨とする。

過熱蒸気の原料を予熱して導入口に供給する予熱管は、上記誘導加熱コイルの外側に巻回されて上記誘導加熱コイルへの通電による電磁誘導により発熱して内部を流通する過熱蒸気の原料を予熱するようになっている。このように、誘導加熱コイルへの通電による電磁誘導による予熱管の発熱で過熱蒸気の原料を予熱することから、従来に比べて極めて高い熱効率で予熱することができる。また、誘導加熱コイルによって生じるコイル内側の磁界で発熱体を加熱するとともに、従来加熱には利用されることのなかったコイル外側に生じる磁界で予熱管を予熱することから、極めて高いエネルギー効率で過熱蒸気を発生させることができる。また、コイル外側の周囲部分に導電性の予熱管が存在することにより、シールド効果を発揮して誘導加熱コイルのノイズが周囲に与える影響が小さくなり、磁場が外に逃げずにエネルギーロスが極めて少なくなる。

また、上記発熱体は、誘導加熱コイルの中心部を貫くように非発熱領域が設けられ、上記予熱管と誘導加熱コイルとの距離Ｓは、上記発熱体の環状を呈する発熱領域Ｈの仮想中心円Ｏと誘導加熱コイルとの距離Ｔよりも小さく設定されている。このため、コイル内側においてコイルとの距離が遠くて誘導電流による発熱効率が比較的低いコイルの中心部に非発熱領域を設けることにより、上記非発熱領域を流路等に利用でき、スペースの有効活用が図れる。また、誘導加熱コイルの中心部を貫くように非発熱領域が設けられているため、発熱領域の熱容量がそれだけ小さくなるとともに、上記非発熱領域を取り囲む環状の発熱領域に磁束が集中することから、昇温速度が速くなる。さらに、予熱管における熱効率がより良好に確保される。

また、上記誘導加熱コイルの中心部を貫くよう上記発熱体に設けられた非発熱領域に、上記誘導加熱コイルの外側に巻回された予熱管で予熱された過熱蒸気の原料を導入する原料導入管が挿通されている。
さらに、上記筒状容器には、その底部に、筒状のスペーサが収容され、上記スペーサの上に複数の発熱体が積み重なるように収容され、上記スペーサは多孔質体から構成されるとともに、中央の貫通部が原料導入管の内部通路と連通しており、原料導入管から導入された原料を多孔を通して発熱体に供給する。

つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１および図２は、本発明の一実施形態の過熱蒸気発生装置を示す。

この過熱蒸気発生装置は、過熱蒸気の原料を導入する導入口１と過熱蒸気を排出する排出口２を備えた筒状容器３と、上記筒状容器３の外周に巻回された誘導加熱コイル４と、上記筒状容器３内に収容されて上記誘導加熱コイル４への通電による電磁誘導により発熱する発熱体５と、過熱蒸気の原料を予熱して上記導入口１に供給する予熱管６とを備えている。

上記筒状容器３は、有底筒状に形成され、上部開口が蓋部材１１で閉塞されている。上記蓋部材１１には、導入口１を形成する原料導入管１２が接続されるとともに、排出口２を形成する排出管１３が接続されている。上記原料導入管１２は、蓋部材１１を貫通し、その先端開口１４は筒状容器３の底部よりも少し上側まで延びている。

上記発熱体５は、この例では電磁誘導で加熱される材質からなる多孔質体から形成されている。また、上記発熱体５は、中央に上記原料導入管１２が挿通される挿通穴１５が形成された筒状を呈している。さらに、上記発熱体５の挿通穴１５よりも外側の部分には、挿通穴１５に沿うように図において上下に延びる複数の流通路１６が形成されている。

上記筒状容器３には、その底部に、筒状のスペーサ１７が収容され、上記スペーサ１７の上に複数の発熱体５が積み重なるように収容されている。上記スペーサ１７は多孔質体から構成されるとともに、中央の貫通部１８が原料導入管１２の内部通路と連通しており、原料導入管１２から導入された原料を多孔を通して発熱体５に供給するようになっている。

発熱体５に供給された原料は、誘導加熱された発熱体５の熱によって加熱され、過熱蒸気となる。このとき、急激な圧力上昇があるが、発生した過熱蒸気が流通路１６を通過することにより緩和されるようになっている。また、上記筒状容器３内の発熱体５よりも排出口２側の領域には、発熱体５で原料が加熱されて発生した過熱蒸気の圧力を緩和するバッファ空間１９が設けられて、バッファ空間１９を介して排出口２から排出されるようになっている。

上記予熱管６は、上記誘導加熱コイル４の外側に巻回されて上記誘導加熱コイル４への通電による電磁誘導により発熱して内部を流通する過熱蒸気の原料を予熱するように構成されている。すなわち、上記予熱管６は金属等の磁性体から形成され、原料供給部２０から供給された原料が予熱管６を通過する間に加熱されるようになっている。そして予熱された原料が導入口１に供給されるよう、予熱管６の排出部２１が導入管１２に接続されている。

一方、上記発熱体５は、上述したように、中央部に挿通穴１５が形成され、この挿通穴１５が、誘導加熱コイル４の中心部を貫くように形成された非発熱領域Ｃとして機能する。そして、上記予熱管６と誘導加熱コイル４との距離Ｓは、上記発熱体５の環状を呈する発熱領域Ｈの仮想中心円Ｏと誘導加熱コイルとの距離Ｔと略等しくなるよう設定されている。

以上のように、過熱蒸気の原料を予熱して導入口１に供給する予熱管６は、上記誘導加熱コイル４の外側に巻回されて上記誘導加熱コイル４への通電による電磁誘導により発熱して内部を流通する過熱蒸気の原料を予熱するようになっている。このように、誘導加熱コイル４への通電による電磁誘導による予熱管６の発熱で過熱蒸気の原料を予熱することから、従来に比べて極めて高い熱効率で予熱することができる。また、誘導加熱コイル４によって生じるコイル内側の磁界で発熱体５を加熱するとともに、従来加熱には利用されることのなかったコイル外側に生じる磁界で予熱管６を予熱することから、極めて高いエネルギー効率で過熱蒸気を発生させることができる。また、コイル外側の周囲部分に導電性の予熱管６が存在することにより、シールド効果を発揮して誘導加熱コイル４のノイズが周囲に与える影響が小さくなり、磁場が外に逃げずにエネルギーロスが極めて少なくなる。

また、上記発熱体５は、誘導加熱コイル４の中心部を貫くように非発熱領域Ｃが設けられているため、コイル内側においてコイルとの距離が遠くて誘導電流による発熱効率が比較的低いコイルの中心部に非発熱領域Ｃを設けることにより、上記非発熱領域Ｃを流路等に利用でき、スペースの有効活用が図れる。また、誘導加熱コイル４の中心部を貫くように非発熱領域Ｃが設けられているため、発熱領域の熱容量がそれだけ小さくなるとともに、上記非発熱領域Ｃを取り囲む環状の発熱領域に磁束が集中することから、昇温速度が速くなる。

また、上記予熱管６と誘導加熱コイル４との距離Ｓは、誘導加熱コイルの半径よりも小さく設定するのが好ましい。また、上記予熱管６と誘導加熱コイル４との距離Ｓは、上記発熱体５の環状を呈する発熱領域Ｈの仮想中心円Ｏと誘導加熱コイル４との距離Ｔよりも小さく設定するのが好ましい。このようにすることにより、予熱管６における熱効率がより良好に確保される。

図３は、本発明の第２実施形態の過熱蒸気発生装置を示す。

この例では、誘導加熱コイル４ａが管体であり、誘導加熱コイル４ａの一端側に原料を導入し、誘導加熱コイル４ａの他端側が予熱管６の原料供給部２０に接続されている。これにより、誘導加熱コイル４ａに原料を供給してコイルを冷却する際に原料を予熱し、誘導加熱コイル４ａ内で予熱された原料をさらに予熱管６に導入するようになっている。それ以外は、上記第１実施形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。この実施形態でも上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

上記各実施形態では、原料の導入口１と排出口２の双方を筒状容器３の一端側に形成した例を示したが、これに限定するものではなく、原料の導入口１を一端側に設け、他端側に排出口２を設けるようにしてもよい。

また、上記過熱蒸気発生装置において使用する原料として代表的には水をあげることができるが、これに限定するものではなく、各種の原料を使用することができる。

本発明の一実施形態の過熱蒸気発生装置を示す縦断面図である。上記過熱蒸気発生装置の横断面図である。第２実施形態の過熱蒸気発生装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１：導入口
２：排出口
３：筒状容器
４：誘導加熱コイル
４ａ：誘導加熱コイル
５：発熱体
６：予熱管
１１：蓋部材
１２：原料導入管
１３：排出管
１４：先端開口
１５：挿通穴
１６：流通路
１７：スペーサ
１８：貫通部
１９：バッファ空間
２０：原料供給部
２１：排出部

Claims

過熱蒸気の原料を導入する導入口と過熱蒸気を排出する排出口を備えた筒状容器と、上記筒状容器の外周に巻回された誘導加熱コイルと、上記筒状容器内に収容されて上記誘導加熱コイルへの通電による電磁誘導により発熱する発熱体と、過熱蒸気の原料を予熱して上記導入口に供給する予熱管とを備え、
上記予熱管は、上記誘導加熱コイルの外側に巻回されて上記誘導加熱コイルへの通電による電磁誘導により発熱して内部を流通する過熱蒸気の原料を予熱するように構成され、
上記発熱体は、誘導加熱コイルの中心部を貫くように非発熱領域が設けられ、
上記予熱管と誘導加熱コイルとの距離Ｓは、上記発熱体の環状を呈する発熱領域Ｈの仮想中心円Ｏと誘導加熱コイルとの距離Ｔよりも小さく設定されており、
上記誘導加熱コイルの中心部を貫くよう上記発熱体に設けられた非発熱領域に、上記誘導加熱コイルの外側に巻回された予熱管で予熱された過熱蒸気の原料を導入する原料導入管が挿通され、
上記筒状容器には、その底部に、筒状のスペーサが収容され、上記スペーサの上に複数の発熱体が積み重なるように収容され、上記スペーサは多孔質体から構成されるとともに、中央の貫通部が原料導入管の内部通路と連通しており、原料導入管から導入された原料を多孔を通して発熱体に供給することを特徴とする過熱蒸気発生装置。