JP6572517B1 - Heating device and hot air generator - Google Patents

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  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

【課題】高温加熱および急速加熱が可能であり、長時間持続可能で繰り返し加熱が可能な加熱装置および当該加熱装置を用いた熱風発生装置を提供する。【解決手段】シリカを主成分とする微粒子を含有する発熱体20と、発熱体20にマイクロ波を照射するためのマイクロ波発生手段12とを具備する加熱装置であって、微粒子が籾殻の焼却残渣であり、微粒子が炭素を含有することを特徴とする加熱装置である。また、加熱装置と加熱装置に空気を送風するための送風手段4とを具備する熱風発生装置である。【選択図】図1A heating device capable of high-temperature heating and rapid heating, capable of sustaining for a long time and capable of repeated heating, and a hot air generator using the heating device are provided. A heating apparatus including a heating element 20 containing fine particles mainly composed of silica and microwave generation means 12 for irradiating the heating element 20 with microwaves, wherein the fine particles are incinerated in rice husks. It is a heating device characterized in that it is a residue and fine particles contain carbon. Moreover, it is a hot air generator provided with the heating apparatus and the ventilation means 4 for blowing air to a heating apparatus. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、マイクロ波を用いた加熱装置および当該加熱装置を用いた熱風発生装置に関する。  The present invention relates to a heating device using microwaves and a hot air generator using the heating device.

従来から、加熱装置の発熱源としては、ニクロム線等を用いた電気ヒーター、赤外線ランプ、可燃性ガスや可燃性オイルを用いたバーナー等が用いられてきた。これらの発熱源はそれぞれ、長所・短所を有している。例えば、バーナーは、急速加熱が可能ではあるものの、一酸化炭素や二酸化炭素を増加させて空気を汚すものであり、また火気を有するものであり、環境衛生面や安全性の面で問題を有するものであった。  Conventionally, as a heat source of a heating device, an electric heater using a nichrome wire, an infrared lamp, a burner using a combustible gas or combustible oil, and the like have been used. Each of these heat sources has advantages and disadvantages. For example, a burner is capable of rapid heating, but increases carbon monoxide and carbon dioxide and pollutes the air. It also has fire, and has problems in terms of environmental health and safety. It was a thing.

上記以外の発熱源を用いた加熱装置として、マイクロ波を利用した加熱装置が知られている。例えば、特許文献1には、カーボン粉末を主材料としハニカム形状に焼結した発熱体と、該発熱体に電磁マイクロ波を照射するための電磁マイクロ波発生手段と、送風装置とを具備したことを特徴とするマイクロ波利用の加熱装置が開示されている。  As a heating device using a heat source other than the above, a heating device using a microwave is known. For example, Patent Document 1 includes a heating element made of carbon powder as a main material and sintered in a honeycomb shape, electromagnetic microwave generation means for irradiating the heating element with electromagnetic microwaves, and a blower. A heating device using microwaves is disclosed.

特開平6−231880号公報JP-A-6-231880

しかし、特許文献1の加熱装置は、カーボン粉末を主材料としており、カーボン粉末が酸化されると、酸化皮膜が形成されて、耐久性が低下する懸念を有していた。  However, the heating device of Patent Document 1 uses carbon powder as a main material, and when the carbon powder is oxidized, an oxide film is formed, and there is a concern that durability is lowered.

加熱装置には、一般に、短時間に高温まで昇温することが可能であり、エネルギー効率に優れ、装置の耐久性に優れていることが要求される。  Generally, a heating device is required to be able to be heated to a high temperature in a short time, to be excellent in energy efficiency, and to be excellent in durability of the device.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、高温加熱および急速加熱が可能であり、長時間持続可能であり、繰り返し加熱が可能な加熱装置および当該加熱装置を用いた熱風発生装置を提供することである。  The present invention has been made in view of such a situation. That is, an object of the present invention is to provide a heating device that can perform high-temperature heating and rapid heating, can be sustained for a long time, and can be repeatedly heated, and a hot-air generator using the heating device.

本発明者らは、毎年大量に生産されるバイオマスの1つである籾殻の有効利用方法について、検討を積み重ねてきた。籾殻を高温で長時間自己燃焼させると、有機系可燃物はほぼすべて焼却されて、残渣が残る。この残渣の有効利用方法に着目した。  The inventors of the present invention have repeatedly studied a method for effectively using rice husk, which is one of biomass produced in large quantities every year. When the rice husk is self-combusted at a high temperature for a long time, almost all of the organic combustibles are incinerated, leaving a residue. We focused on the effective use of this residue.

籾殻の焼却残渣の主成分はシリカである。また、シリカ以外の成分として、金属や炭素等を微量に含有している。本発明者らは、籾殻の焼却残渣にマイクロ波を照射したところ、驚くべきことに、短時間に急速に数百℃にまで発熱することを見出した。さらに、当該発熱現象はマイクロ波の照射を何度も繰り返す度に繰り返し起こることを見出した。本発明はこのような発見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明は以下のような構成を有している。  The main component of the incineration residue of rice husk is silica. Moreover, as components other than silica, metal, carbon, etc. are contained in trace amounts. The present inventors have surprisingly found that when the incineration residue of rice husk is irradiated with microwaves, heat is rapidly generated up to several hundred degrees Celsius in a short time. Furthermore, it has been found that the exothermic phenomenon repeats every time the microwave irradiation is repeated many times. The present invention has been made based on such findings. That is, the present invention has the following configuration.

(1)シリカを主成分とする微粒子を含有する発熱体と、当該発熱体にマイクロ波を照射するためのマイクロ波発生手段とを具備する加熱装置であって、前記微粒子が籾殻の焼却残渣であり、前記微粒子が炭素を含有することを特徴とする加熱装置。(1) A heating device comprising a heating element containing fine particles mainly composed of silica and microwave generation means for irradiating the heating element with microwaves, wherein the fine particles are incineration residue of rice husks. A heating device, wherein the fine particles contain carbon.

(2)前記微粒子が金属を含有することを特徴とする前記(1)に記載の加熱装置。(2) The heating device according to (1), wherein the fine particles contain a metal.

(3)前記微粒子の炭素含有量が30質量%以下であることを特徴とする前記(1)または前記(2)に記載の加熱装置。(3) The heating apparatus according to (1) or (2), wherein the fine particles have a carbon content of 30% by mass or less.

(4)前記発熱体が、前記微粒子とセラミックス粒子とからなる焼結体であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の加熱装置。(4) The heating device according to any one of (1) to (3), wherein the heating element is a sintered body including the fine particles and ceramic particles.

(5)前記発熱体が、前記微粒子をセラミックスで包み込んだ成形体であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の加熱装置。(5) The heating device according to any one of (1) to (3), wherein the heating element is a molded body in which the fine particles are wrapped with ceramics.

(6)前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の加熱装置と当該加熱装置に空気を送風するための送風手段とを具備する熱風発生装置。(6) A hot air generator comprising the heating device according to any one of (1) to (5) and a blowing unit for blowing air to the heating device.

本発明の加熱装置および熱風発生装置は、高温加熱および急速加熱が可能であり、長時間持続可能であり、繰り返し加熱が可能である。  The heating device and hot air generator of the present invention can be heated at high temperature and rapidly, can be sustained for a long time, and can be repeatedly heated.

本実施形態の加熱装置を用いた熱風発生装置の模式的断面図である。It is a typical sectional view of a hot air generating device using a heating device of this embodiment.

以下、本発明を具体的に説明する。以下に示す実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。  Hereinafter, the present invention will be specifically described. The following embodiments are merely examples, and the present invention should not be construed as being limited to these embodiments.

本実施形態の加熱装置は、シリカを主成分とする微粒子を含有する発熱体と、当該発熱体にマイクロ波を照射するためのマイクロ波発生手段とを具備している。以下、加熱装置を構成する各手段について説明する。  The heating device of the present embodiment includes a heating element containing fine particles mainly composed of silica, and a microwave generation means for irradiating the heating element with microwaves. Hereinafter, each means which comprises a heating apparatus is demonstrated.

(籾殻)
籾殻は、その約70〜90質量%がセルロースを主体とする有機成分であり、残りの約10〜30質量%は無機成分である。その無機成分は主としてシリカであり、微量のミネラル成分を含有している。シリカは、種々の用途に展開できる可能性を有しているため、籾殻を大気圧下の大気中で燃焼させて、有機系可燃物をほぼ完全に除去することを試みた。
(Rice husk)
Rice husk is about 70 to 90% by mass of organic components mainly composed of cellulose, and the remaining about 10 to 30% by mass is inorganic components. The inorganic component is mainly silica and contains a trace amount of mineral components. Silica has the potential to be used in a variety of applications, so we tried to almost completely remove organic combustibles by burning rice husks in the atmosphere under atmospheric pressure.

(籾殻の焼却残渣)
籾殻を大量に連続的に燃焼させるため、連続式焼成炉を制作した。籾殻を空気とともに連続式焼成炉に連続して投入すると、燃焼開始時には外部からの着火源を必要とするが、着火後は自己燃焼によって、大気圧下の大気中で、継続的な燃焼を開始した。籾殻および空気の投入スピードを適宜調整することによって、燃焼温度は1000〜1900℃の範囲となった。また、平均的な燃焼時間は、5〜15時間の範囲となった。
(Incineration residue of rice husk)
A continuous firing furnace was created to burn a large amount of rice husk continuously. When the rice husk is continuously introduced into the continuous firing furnace together with air, an external ignition source is required at the start of combustion, but after ignition, self-combustion causes continuous combustion in the atmosphere under atmospheric pressure. Started. The combustion temperature was in the range of 1000-1900 ° C. by appropriately adjusting the rice husk and air input speed. The average combustion time was in the range of 5 to 15 hours.

得られた焼却残渣は、シリカを主成分とし、炭素、金属等を含有する微粒子であった。ここで、シリカを主成分とするとは、微粒子に対するシリカの含有量が50質量%を超えることを意味する。シリカの含有量は、籾殻の原料の稲の産地や品種等によって異なるが、実質的には、60〜96質量%の範囲である。以下、当該籾殻の焼却残渣の微粒子をシリカ系微粒子と記載することとする。  The obtained incineration residue was fine particles containing silica as a main component and containing carbon, metal and the like. Here, having silica as the main component means that the content of silica with respect to the fine particles exceeds 50% by mass. The content of silica varies depending on the rice production area and variety of rice husk, but is substantially in the range of 60 to 96 mass%. Hereinafter, the incineration residue fine particles of the rice husk will be referred to as silica-based fine particles.

本発明者らは、シリカ系微粒子10gを陶器製の容器に入れ、陶器製の蓋をして、700Wの電子レンジのマイクロ波(2.45GHz)を1分間照射する実験を行ったところ、シリカ系微粒子が約900℃まで急速に発熱することを見出した。また、当該発熱現象は、マイクロ波による照射を繰り返す度に繰り返し発現することを見出した。シリカ系微粒子がこのような特異な発熱現象を示すのは、シリカ系微粒子が含有する炭素、金属等の少量成分がマイクロ波の照射によって誘導加熱や誘電加熱等を引き起こすためと推定される。そこで、シリカ系微粒子の有するこの特異な発熱現象を生かして、シリカ系微粒子を加熱装置の発熱体として利用することを検討した。  The inventors of the present invention conducted an experiment in which 10 g of silica-based fine particles were put into a ceramic container, covered with a ceramic lid, and irradiated with microwaves (2.45 GHz) in a 700 W microwave oven for 1 minute. It was found that the system fine particles rapidly generated heat up to about 900 ° C. Further, the present inventors have found that the exothermic phenomenon is repeatedly manifested every time microwave irradiation is repeated. It is presumed that the silica-based fine particles exhibit such a unique exothermic phenomenon because a small amount of components such as carbon and metal contained in the silica-based fine particles cause induction heating, dielectric heating, and the like by microwave irradiation. Therefore, using this unique heat generation phenomenon of silica-based fine particles, the use of silica-based fine particles as a heating element of a heating device was examined.

(発熱体)
シリカ系微粒子が発熱現象を発現するためには、シリカ系微粒子は炭素を含有することが必要である。シリカ系微粒子が含有する炭素の含有量は、30質量%以下が好ましく、1〜29質量%がより好ましく、3〜28質量%がさらに好ましい。
(Heating element)
In order for the silica-based fine particles to exhibit an exothermic phenomenon, the silica-based fine particles need to contain carbon. 30 mass% or less is preferable, as for content of the carbon which a silica type fine particle contains, 1-29 mass% is more preferable, and 3-28 mass% is further more preferable.

シリカ系微粒子が発熱現象を発現するためには、シリカ系微粒子は金属を含有することが好ましい。シリカ系微粒子が含有する金属の含有量は合計で、10質量%以下が好ましく、0.1〜8質量%がより好ましく、0.3〜7質量%がさらに好ましい。金属としては、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、アルミニウム、ナトリウム、マンガン、亜鉛等が挙げられる。これらの金属は、金属単体であってもよいし、合金、金属酸化物、複合酸化物であってもよい。  In order for the silica-based fine particles to exhibit an exothermic phenomenon, the silica-based fine particles preferably contain a metal. The total content of the metals contained in the silica-based fine particles is preferably 10% by mass or less, more preferably 0.1 to 8% by mass, and further preferably 0.3 to 7% by mass. Examples of the metal include potassium, magnesium, calcium, iron, aluminum, sodium, manganese, and zinc. These metals may be a single metal, an alloy, a metal oxide, or a composite oxide.

発熱体として用いるシリカ系微粒子は、平均粒径が10〜300μm程度である。シリカ系微粒子の形状は特に限定されない。また、シリカは非晶質であっても結晶質であってもよく、限定されない。  Silica-based fine particles used as a heating element have an average particle size of about 10 to 300 μm. The shape of the silica-based fine particles is not particularly limited. Silica may be amorphous or crystalline and is not limited.

シリカ系微粒子を含有する発熱体を伝熱効率や取り扱い性に優れた形態とするため、シリカ系微粒子とセラミックス粒子とからなる焼結体を形成することが好ましい。セラミックス粒子は焼結時に溶融して、シリカ系微粒子同士を結合させるものである。シリカ系微粒子とセラミックス粒子とが混合して互いに結合することによって、焼結体として安定な形態とすることができる。セラミックス粒子としては、具体的に、ソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス、鉛ガラス、石英ガラス等の粒子を用いることができる。セラミックス粒子の種類、平均粒径、シリカ系微粒子とセラミックス粒子との混合比は、必要に応じて適宜調整することができる。  In order to make the heating element containing silica-based fine particles into a form excellent in heat transfer efficiency and handleability, it is preferable to form a sintered body composed of silica-based fine particles and ceramic particles. Ceramic particles are melted at the time of sintering, and silica-based fine particles are bonded together. When the silica-based fine particles and the ceramic particles are mixed and bonded to each other, a stable form can be obtained as the sintered body. Specifically, particles such as soda lime glass, borosilicate glass, lead glass, and quartz glass can be used as the ceramic particles. The kind of ceramic particles, the average particle diameter, and the mixing ratio between the silica-based fine particles and the ceramic particles can be appropriately adjusted as necessary.

また、シリカ系微粒子は、セラミックス粒子とからなる焼結体とすることにより、シリカ系微粒子が含有する炭素、金属等の成分が外界に直接露出することがないように、被覆し保護することができる。このことによって、シリカ系微粒子中の炭素、金属等がマイクロ波の照射によって発熱・冷却を繰り返すときに、酸素によって酸化されて劣化することを防止することができ、耐久性を向上させることができる。  Silica-based fine particles can be coated and protected so that components such as carbon and metal contained in the silica-based fine particles are not directly exposed to the outside world by forming a sintered body composed of ceramic particles. it can. As a result, when carbon, metal, etc. in silica-based fine particles are repeatedly heated and cooled by microwave irradiation, they can be prevented from being oxidized and deteriorated by oxygen, and durability can be improved. .

シリカ系微粒子とセラミックス粒子とからなる焼結体を製造する方法は、公知の方法を用いることができる。すなわち、シリカ系微粒子とセラミックス粒子とを混合した後、金型内に投入し、金型内をセラミックス粒子の融点以上の温度に加熱して、冷却し、シリカ系微粒子とセラミックス粒子とからなる焼結体とする。焼結体の形状は、自由に設計することができる。空気の伝導加熱の効率を高めるためには、焼結体の表面積をできるだけ大きくすることが好ましい。表面積の大きい焼結体の形状としては、例えば、空気の流路に沿って、多数の円筒形や角柱形の孔が平行に並んだ構造が挙げられる。孔の断面積、孔の数、孔の長さ等は、空気の流量に応じて適宜決めることができる。  As a method for producing a sintered body composed of silica-based fine particles and ceramic particles, a known method can be used. That is, after mixing silica-based fine particles and ceramic particles, they are put into a mold, the inside of the mold is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the ceramic particles, cooled, and sintered with silica-based fine particles and ceramic particles. Assume a body. The shape of the sintered body can be freely designed. In order to increase the efficiency of conduction heating of air, it is preferable to increase the surface area of the sintered body as much as possible. Examples of the shape of the sintered body having a large surface area include a structure in which a large number of cylindrical or prismatic holes are arranged in parallel along the air flow path. The cross-sectional area of the holes, the number of holes, the length of the holes, and the like can be appropriately determined according to the air flow rate.

また、シリカ系微粒子を含有する発熱体を伝熱効率や取り扱い性に優れた形態とするため、シリカ系微粒子をセラミックスで包み込んだ成形体を形成することが好ましい。シリカ系微粒子の集合体をセラミックス製の容器内に保持することによって、シリカ系微粒子に直接触れることなく取り扱ったり、装置内に設置し固定することが容易となる。また、シリカ系微粒子をセラミックス製の容器内に封じ込めることによって、シリカ系微粒子が直接大気と接触することが抑制される。その結果、シリカ系微粒子中の炭素、金属等がマイクロ波の照射によって発熱・冷却を繰り返すときに、酸素によって酸化されて劣化することを抑制することができ、耐久性を向上させることができる。  Moreover, in order to make the heating element containing silica-based fine particles into a form excellent in heat transfer efficiency and handleability, it is preferable to form a molded body in which the silica-based fine particles are wrapped with ceramics. By holding the aggregate of silica-based fine particles in a ceramic container, it becomes easy to handle or install in an apparatus without directly touching the silica-based fine particles. Further, by enclosing the silica-based fine particles in a ceramic container, the silica-based fine particles can be prevented from coming into direct contact with the atmosphere. As a result, when carbon, metal, and the like in the silica-based fine particles are repeatedly heated and cooled by microwave irradiation, they can be prevented from being oxidized and deteriorated by oxygen, and durability can be improved.

セラミックスの成形体を作成する方法は、セラミックスの一体成形品、セラミックス板の組み合わせ、セラミックス粒子の焼結体、それらの組み合わせ等、特に限定されない。成形体を構成するセラミックスの種類や形状は、特に限定されず、必要に応じて適宜適切な種類や形状を選択して、自由に設計することができる。成形体の形状は、空気の伝導加熱の効率を高めるために、表面積をできるだけ大きくすることが好ましい。  The method for producing the ceramic molded body is not particularly limited, such as an integrally molded ceramic product, a combination of ceramic plates, a sintered body of ceramic particles, or a combination thereof. The type and shape of the ceramics constituting the formed body are not particularly limited, and can be freely designed by appropriately selecting an appropriate type and shape as necessary. The shape of the molded body is preferably as large as possible in order to increase the efficiency of conduction heating of air.

(マイクロ波発生手段)
発熱体にマイクロ波を照射するためのマイクロ波発生手段としては、マグネトロン、クライストロン、ジャイロトロン、進行波管などのマイクロ波発振機がある。これらの中ではマグネトロンが一般的である。マイクロ波の周波数は、0.3〜30GHzの範囲であるが、通常は、周波数2.45GHzのマイクロ波が使用される。マイクロ波発振機の発振出力(W)を変えることによって発熱エネルギーが変動し、発熱体の発熱温度を制御することができる。
(Microwave generation means)
As the microwave generating means for irradiating the heating element with microwaves, there are microwave oscillators such as a magnetron, a klystron, a gyrotron, and a traveling wave tube. Among these, magnetron is common. The frequency of the microwave is in the range of 0.3 to 30 GHz, but usually a microwave with a frequency of 2.45 GHz is used. By changing the oscillation output (W) of the microwave oscillator, the heat generation energy fluctuates, and the heat generation temperature of the heat generator can be controlled.

(加熱装置)
本実施形態の加熱装置は、発熱体とマイクロ波発生手段とを具備している。照射されるマイクロ波が外部へ漏洩しないようにするため、発熱体は金属製の筐体内に設置される。当該筐体の一部の壁板は、空気の流通を図り、かつマイクロ波が漏洩しないようにするため、金属製のメッシュ板やパンチングメタル板で構成される。また、マイクロ波発振機が発振したマイクロ波を筐体内へ搬送するために、金属からなる導波管が使用される。
(Heating device)
The heating device of this embodiment includes a heating element and a microwave generation means. In order to prevent the irradiated microwave from leaking to the outside, the heating element is installed in a metal casing. A part of the wall plate of the casing is made of a metal mesh plate or a punching metal plate in order to allow air to flow and to prevent leakage of microwaves. In addition, a waveguide made of metal is used to convey the microwave generated by the microwave oscillator into the housing.

(熱風発生装置)
図1は、本実施形態の加熱装置を用いた熱風発生装置の模式的断面図である。熱風発生装置1は、金属(SUS)製の外部筐体2、金属(SUS)製の内部筐体7、送風機(ファン)4、送風筒5、蓄熱整流板14、送風筒6、マグネトロン12、導波管13を具備している。金属製の内部筐体7の内部には、シリカ系微粒子の集合体9、セラミックス粒子焼結体10、セラミックス成形板11から構成される発熱体20が設置されている。
(Hot air generator)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a hot air generator using the heating device of the present embodiment. The hot air generator 1 includes a metal (SUS) external housing 2, a metal (SUS) internal housing 7, a blower (fan) 4, a blower cylinder 5, a heat storage rectifying plate 14, a blower cylinder 6, a magnetron 12, A waveguide 13 is provided. Inside the metallic inner housing 7, a heating element 20 including an aggregate 9 of silica-based fine particles, a ceramic particle sintered body 10, and a ceramic molding plate 11 is installed.

金属製の外部筐体2は、空気の導入側と排出側の壁板は、円形の孔が多数開いた金属板3となっている。また、金属製の内部筐体7は、空気の導入側と排出側の壁板は、マイクロ波が漏洩しないようにするため、パンチングメタル板8となっている。また、外部筐体2内の空気の排出側には、加熱された空気の温度ムラを低減させ、空気の流れを定常的なものとするために、円形の孔が多数開いた銅製の蓄熱整流板14が複数枚設置されている。  In the metal outer casing 2, the air introduction side and discharge side wall plates are metal plates 3 having a large number of circular holes. In addition, in the metal inner housing 7, the air introduction side and discharge side wall plates are punched metal plates 8 so that microwaves do not leak. In addition, on the air discharge side in the external housing 2, a copper heat storage rectifier having a large number of circular holes is provided in order to reduce the temperature unevenness of the heated air and to make the air flow steady. A plurality of plates 14 are installed.

送風手段は、加熱装置に空気を送風するためのものであり、送風機のことである。送風機にはファンやブロワがあり、必要に応じて適宜選択して用いることができる。  The blowing means is for blowing air to the heating device, and is a blower. The blower includes a fan and a blower, and can be appropriately selected and used as necessary.

図1において、加熱の対象となる空気は送風機(ファン)4によって熱風発生装置1内に導入される。導入された空気は、送風筒5を通って外部筐体2内に入る。さらにパンチングメタル板8を通って内部筐体7内に入る。内部筐体7内にはシリカ系微粒子の集合体9を内部に含有する発熱体20が設置されている。内部筐体7内には、マグネトロン12から導波管13を通ってマイクロ波が照射される。その結果、シリカ系微粒子の集合体9が発熱し、発熱体20の表面温度が上昇する。内部筐体7内に入った空気はこの発熱体20によって加熱される。加熱された空気は、パンチングメタル板8を通って、複数枚の蓄熱整流板14を通り、外部筐体2から外部へ排出される。その後、送風筒6を通って、加熱された空気として排出される。  In FIG. 1, air to be heated is introduced into a hot air generator 1 by a blower (fan) 4. The introduced air enters the outer casing 2 through the blower cylinder 5. Furthermore, it passes through the punching metal plate 8 and enters the internal housing 7. A heating element 20 containing an aggregate 9 of silica-based fine particles is installed in the inner casing 7. Microwaves are irradiated from the magnetron 12 through the waveguide 13 into the inner casing 7. As a result, the aggregate 9 of silica-based fine particles generates heat, and the surface temperature of the heating element 20 increases. The air that has entered the internal housing 7 is heated by the heating element 20. The heated air passes through the punching metal plate 8, passes through the plurality of heat storage rectifying plates 14, and is discharged from the external housing 2 to the outside. Then, it passes through the blower cylinder 6 and is discharged as heated air.

本実施形態の加熱装置および熱風発生装置は、発熱体にマイクロ波を照射することによって、発熱体を高温に、かつ急速に加熱することが可能である。発熱体の表面温度は、マイクロ波の発振出力と照射時間を変更することによって、数十℃から約1000℃の広範囲に変更することができる。  The heating device and hot air generator of the present embodiment can heat the heating element to a high temperature and rapidly by irradiating the heating element with microwaves. The surface temperature of the heating element can be changed over a wide range from several tens of degrees Celsius to about 1000 degrees Celsius by changing the microwave oscillation output and irradiation time.

本実施形態の加熱装置および熱風発生装置は、加熱、乾燥、温調、反応等の目的で各種用途に利用することができる。また、本実施形態の加熱装置および熱風発生装置は、食品、化学、ゴム、木材、鋳物、窯業、紙、印刷、塗装、繊維、医療等の種々の技術分野の各種工業用途に用いることができる。  The heating device and hot air generator of the present embodiment can be used for various purposes for the purpose of heating, drying, temperature control, reaction, and the like. Further, the heating device and hot air generating device of the present embodiment can be used for various industrial applications in various technical fields such as food, chemistry, rubber, wood, casting, ceramics, paper, printing, painting, textiles, and medical. .

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。  EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by these.

連続式焼成炉を用いて、燃焼温度約1800℃、燃焼時間約10時間で、籾殻を燃焼させて、有機系可燃物をほぼすべて焼失させて、籾殻の焼却残渣を得た。籾殻としては、埼玉県産の籾殻を用いた。得られた焼却残渣の量は、原料の籾殻に対して約20質量%であった。当該焼却残渣は、黒色の粉末であり、平均粒径は約38μmであった。当該焼却残渣を分析したところ、シリカ77質量%、炭素8.5質量%、金属4.9質量%であった。金属類としては、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、アルミニウム、ナトリウム、マンガン、亜鉛等が含まれていた。尚、金属類の分析装置として、波長分散型蛍光X線分析装置を用いた。  Using a continuous firing furnace, the rice husk was burned at a combustion temperature of about 1800 ° C. and a combustion time of about 10 hours, and almost all of the organic combustibles were burned off to obtain an incineration residue of rice husk. As rice husks, rice husks from Saitama Prefecture were used. The amount of the obtained incineration residue was about 20% by mass with respect to the rice husk of the raw material. The incineration residue was a black powder, and the average particle size was about 38 μm. When the incineration residue was analyzed, it was 77% by mass of silica, 8.5% by mass of carbon, and 4.9% by mass of metal. As metals, potassium, magnesium, calcium, iron, aluminum, sodium, manganese, zinc and the like were included. As a metal analyzer, a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer was used.

得られた焼却残渣(シリカ系微粒子)約10gをソーダ石灰ガラスの微粒子で作成した直径15cmの球状の焼結体の中に封入し、さらにそれを厚さ2mmの陶器製の球状の容器内に封入して、発熱体とした。  About 10 g of the obtained incineration residue (silica-based fine particles) is sealed in a spherical sintered body having a diameter of 15 cm made of fine particles of soda-lime glass, and is further enclosed in a ceramic spherical container having a thickness of 2 mm. Encapsulated to form a heating element.

図1に記載の熱風発生装置1を用いて実験を行った。熱風発生装置1内に得られた発熱体20を設置し、700Wのマグネトロン12を用いて、2.45GHzのマイクロ波を照射した。約25分間の照射で発熱体20の表面温度は約400℃に昇温した、送風機4によって熱風発生装置1内に25℃の空気を導入した。発熱体20の表面が約400℃に加熱されている間に、約70℃の加熱空気を排出することができた。各温度は熱電対を用いて測定した。  An experiment was conducted using the hot air generator 1 shown in FIG. The heating element 20 obtained in the hot-air generator 1 was installed and irradiated with 2.45 GHz microwaves using a 700 W magnetron 12. The surface temperature of the heating element 20 was raised to about 400 ° C. by irradiation for about 25 minutes, and air at 25 ° C. was introduced into the hot air generator 1 by the blower 4. While the surface of the heating element 20 was heated to about 400 ° C., the heated air at about 70 ° C. could be discharged. Each temperature was measured using a thermocouple.

次に、送風機4によって熱風発生装置1内に25℃の空気を導入しつつ、マイクロ波の照射を約5時間継続し、その後照射を止めてから発熱体20の表面温度が約30℃に低下するまで約2時間静置し、その後再び照射を約5時間継続させるという操作を約8日間にわたって繰り返し行った。その結果、照射を行う度に、発熱体20の表面温度が約400℃にまで加熱され、照射中はその温度が維持され、照射を停止すると表面温度が低下していくという挙動を、繰り返し示した。  Next, while air of 25 ° C. is introduced into the hot air generator 1 by the blower 4, microwave irradiation is continued for about 5 hours, and then the surface temperature of the heating element 20 is lowered to about 30 ° C. after the irradiation is stopped. The operation of allowing the mixture to stand for about 2 hours and then continuing the irradiation again for about 5 hours was repeated for about 8 days. As a result, every time irradiation is performed, the surface temperature of the heating element 20 is heated to about 400 ° C., the temperature is maintained during irradiation, and the surface temperature decreases repeatedly when irradiation is stopped. It was.

1 熱風発生装置
2 外部筐体
3 金属板
4 送風機
5、6 送風筒
7 内部筐体
8 パンチングメタル板
9 シリカ系微粒子の集合体
10 セラミックス粒子焼結体
11 セラミックス成形板
12 マグネトロン
13 導波管
14 蓄熱整流板
20 発熱体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot-air generator 2 External housing 3 Metal plate 4 Blower 5, 6 Blower 7 Internal housing 8 Punching metal plate 9 Silica-based fine particle aggregate 10 Ceramic particle sintered body 11 Ceramic molded plate 12 Magnetron 13 Waveguide 14 Heat storage current plate 20 Heating element

Claims (5)

シリカを主成分とする微粒子を含有する発熱体と、
当該発熱体にマイクロ波を照射するためのマイクロ波発生手段とを具備する加熱装置であって、
前記微粒子が籾殻の焼却残渣であり、
前記微粒子が炭素を3〜28質量%、金属を0.3〜7質量%含有し、
前記微粒子はマイクロ波を照射することによって繰り返し発熱することを特徴とする加熱装置。
A heating element containing fine particles mainly composed of silica;
A heating device comprising a microwave generating means for irradiating the heating element with microwaves,
The fine particles are incineration residue of rice husks,
The fine particles contain 3 to 28% by mass of carbon and 0.3 to 7% by mass of metal,
The heating apparatus, wherein the fine particles repeatedly generate heat when irradiated with microwaves .
前記金属がカリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、アルミニウム、ナトリウム、マンガンおよび亜鉛から選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。The heating apparatus according to claim 1, wherein the metal is any one selected from potassium, magnesium, calcium, iron, aluminum, sodium, manganese, and zinc . 前記発熱体が、前記微粒子とセラミックス粒子とからなる焼結体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加熱装置。The heating device according to claim 1 or 2 , wherein the heating element is a sintered body made of the fine particles and ceramic particles. 前記発熱体が、前記微粒子をセラミックスで包み込んだ成形体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加熱装置。The heating element is a heating device according to claim 1 or claim 2 wherein the particulate is characterized in that a molded body wrapped in ceramic. 請求項1〜のいずれか1項に記載の加熱装置と当該加熱装置に空気を送風するための送風手段とを具備する熱風発生装置。A hot air generator comprising the heating device according to any one of claims 1 to 4 and a blowing means for blowing air to the heating device.
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