JP7498469B1 - 電気抵抗電磁誘導加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電磁誘導加熱部の耐熱金属棒コア40に、磁性金属線コイル41が螺旋状に巻回された電磁誘導加熱部Bを形成することにより、電気抵抗電磁誘導加熱装置は、電気抵抗加熱部と併せて、トータル熱効率の向上を図る。
【選択図】図2
Description
電気抵抗加熱部Aは、金属筒10と、ボビン20と、電気発熱線21と耐熱耐火性で電気絶縁性の粉粒状酸化マグネシウム22とからなり、
金属筒10はステンレス製で内筒11と外筒12とからなり、ボビン20は、耐熱耐火性の酸化マグネシウム製で、ニクロム線等の公知の電気発熱線21がコイル状に巻回されており、電気発熱線を巻回したボビン20は、外筒12との間、内筒11との間に挿入されて、耐熱耐火性及び電気絶縁性の粉粒状酸化マグネシウム22(黒点々で示される)が強圧縮されて充填されており、
ボビン20の内部には、電気発熱線の引出し線23が折り返してボビンに平行に直線状に差し込まれ、同様にボビンに平行直線状に差し込まれている添え線24と密に線接触し、添え線24は電源に接続していて、添え線24は軸対照的に電気抵抗加熱部の同じ側(流体入口側)から出て、電源に接続しており、
電磁誘導加熱部Bは、ステンレス製ノズル管30と、ノズル管30内に嵌入された耐熱性磁性金属製丸棒状コア40とを備え、耐熱性磁性金属製丸棒状コア40には耐熱性磁性金属線コイル41が螺旋状に巻回されて、前記電気発熱線21を電磁コイルとする電磁誘導加熱部を形成しており、
ノズル管30に嵌入された丸棒状コア40は、そこに巻回された金属線コイル41がノズル管30の管壁と接触することによる接触反発力によって、ノズル管中心部に保持されて、ノズル管30の内壁と丸棒状コア40との間にドーナツ状断面の流体流路が形成されおり、
ノズル管30は、管後部の流体流入孔31から加圧流体を流入させてノズル先端32から高温高圧流体が流出できるように形成されており、
流体の流れは黒矢印で示される様に、流体流入孔31から内筒11内に流入し、ノズル管30の内壁と丸棒状コア40との間に形成されたドーナツ状断面の流路を通過して高温高圧の流体となってノズル32から、液状及び/又は気体状として噴出され、
かくして、本発明実施例1の水、空気等の加圧流体の電気抵抗電磁誘導加熱装置は、加圧流体の熱効率を飛躍的に向上させてノズル32から短時間に高温噴出させる。
電気抵抗加熱部Aは、金属筒10と、電気発熱線21と、耐熱耐火性で電気絶縁性の粉粒状酸化マグネシウム22とからなり、
前記金属筒10は、ステンレス製で内筒11と外筒12とからなり、前記内筒11の周囲にはニクロム線等の公知の電気発熱線21がコイル状に巻回されており、前記外筒12と前記内筒11との間に巻回された前記電気発熱線21周囲には、耐熱耐火性及び電気絶縁性の粉粒状酸化マグネシウム(図中、黒点々で示される)が、強圧縮充填されており、
前記電気発熱線21のリード線23は、本加熱装置の後端(加圧流体の入口)と先端(出口ノズル)から出て、それぞれ電源部へと接続しており、ここで、先端から出たリード線23は直ちに折り返して前記電気発熱線21がコイル状に巻回されている前記粉粒状酸化マグネシウム充填部22に入り、前記電気発熱線21に接触することなくその直近をすり抜けて後端部から出て、電源部へと接続しており、
電磁誘導加熱部Bは、ステンレス製ノズル管30と、その内部に嵌入された耐熱性磁性金属製丸棒状コア40とを備え、前記丸棒状コア40には耐熱性磁性金属線コイル41が螺旋状に巻回されて、前記電気発熱線21を電磁コイルとする電磁誘導加熱部を形成しており、
前記丸棒状コア40は、そこに螺旋状に巻回されている前記金属線コイル41と前記ノズル管30の内壁面間との接触反発力によってノズル管内中央に保持されて、前記ノズル管30の内壁と前記丸棒状コア40との間にドーナツ状断面の流体流路を形成し、
前記ノズル管30は、管後部の流体流入孔31から加圧流体を流入させてノズル32から高温高圧流体が流出できるように形成されており、
流体の流れは黒矢印で示され、前記流体流入孔31から前記内筒11内に流入し、前記ノズル管30の内壁と前記丸棒状コア40との間に形成されたドーナツ状断面の流路を通過して高温高圧の流体となって前記ノズル32から、液状及び/又は気体状として噴出され、
かくして、本発明実施例2の水、空気等の加圧流体の電気抵抗電磁誘導加熱装置は、加圧流体の熱効率を飛躍的に向上させて前記ノズル32から短時間に高温噴出させる。
本発明に係る電気抵抗電磁誘導加熱装置を、前記実施例2の原理説明図2に従って製造した(試験機)。この試験機を用いて、流入水(水道水:水温29.2℃)の流入速度を1000ml/min.、測定時間1.0min.での流入量=1000ml、交流電源(実測値:95.6V)、電流実測値:15.2A、流出水受け器はSUS製容器を使い、流入水温度29.2℃と加熱処理後の流出水到達温度49.2℃の差から獲得熱量を算出し、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換効率ηを計算した。ここで、流入水(29.2℃)の比熱は30℃での比熱≒4.18(J/g・℃)、流出水(49.2℃)の比熱は50℃での比熱≒4.20(J/g・℃)とした。(水比熱の温度変化データは、(株) 熱学技術のHPより引用:(https://www.netugakugijutu.com/tech/sh_liquid/))。
加熱処理熱量(供給熱量)=95.6V×15.2A×1.0min.
=1,453.1W×1.0min.×60sec.=87,187J
流出水温度=49.2℃;
流出水の比熱=4.20J/g・℃
獲得熱量=(4.20×49.2-4.18×29.2)×1,000g=(206.64-122.06)×1,000g=84,580J
よって、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換効率η=(84,580/87,187)×100=97.01%であった。
試験1で用いた試験機を用いて、水道水(水温29.2℃)の流入量を1000ml/min.に調節し、交流電源(実測値:96.7V)、電流実測値:11.8A、流出水受け器はポリ容器を使い、流入水温度29.2℃と加熱処理後の到達温度47.1℃の差から獲得熱量を算出し、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換効率ηを計算した。ここで、流入水(29.2℃)の比熱は30℃の比熱≒4.18(J/g・℃)、流出水(47.1℃)の比熱は50℃の比熱≒4.20(J/g・℃)とした。(水比熱の温度変化データは、(株) 熱学技術のHP(https://www.netugakugijutu.com/tech/sh_liquid/))より引用(単位はJ/g・℃):30℃で4.18;40℃で4.19;50℃で4.20)。
加熱処理熱量(供給熱量)=96.7V×11.8A×1.0min.=1,141.06×60sec.=68,464J
流出水温度=47.1℃;
流出水の比熱=4.20J/g・℃
獲得熱量=(4.20×47.1-4.18×29.2)×1,000g=(197.82-122.06)×1,000g=75,760J
よって、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換効率η=(75,760/68,464)×100=110.7%であった。
試験1で用いた試験機を用いて、水道水(水温27.3℃)の流入量を2000ml/min.に倍増し、交流電源(実測値:110V)、電流実測値:13.9A、流出水受け器はポリ容器を使い、流入水温度27.3℃と加熱処理後の到達温度38.3℃の差から獲得熱量を算出し、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換効率ηを計算した。ここで、流入水(27.3℃)の比熱は30℃の比熱≒4.18(J/g・℃)とし、流出水(38.3℃)の比熱は40℃の比熱≒4.19(J/g・℃)とした。(水比熱の温度変化データは、(株) 熱学技術のHP(https://www.netugakugijutu.com/tech/sh_liquid/))より引用(単位はJ/g・℃):30℃で4.18;40℃で4.19;50℃で4.20)。
加熱処理熱量(供給熱量)=110V×13.9A×1.0min.=1,529×60sec.=91,740J
流出水温度=38.3℃;
流出水の比熱=4.19J/g・℃
獲得熱量=(4.19×38.3-4.18×27.3)×2,000g=(160.48-114.11)×2,000g=92,740J
よって、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換効率η=(92,740/91,740)×100=101.1%であった。
11 内筒
12 外筒
20 ボビン
21 電気発熱線
22 粉粒状耐熱耐火材
23 リード線
24 添え線
A 電気抵抗加熱部
30 ノズル管
31 流体流入孔
32 ノズル(流体出口)
40 磁性金属製丸棒状コア
41 磁性金属製コイル
B 電磁誘導加熱部
黒矢印 流体の流れ
Claims (3)
- 電気抵抗加熱部と電磁誘導加熱部とから構成された、加圧流体の電気抵抗電磁誘導加熱装置であって、
電気抵抗加熱部は、金属筒と、ボビンと、電気発熱線と、粉粒状耐熱耐火材とからなり、
前記金属筒はステンレス製で内筒と外筒とからなり、前記ボビンは耐熱耐火性電気絶縁性の酸化マグネシウム製ボビンで電気発熱線がコイル状に巻回されており、前記電気発熱線を巻回したボビンには、外筒との間、内筒との間に、耐熱耐火性及び電気絶縁性の粉粒状耐熱耐火材としての酸化マグネシウムが強圧縮されて充填されており、
前記ボビンの内部には、前記電気発熱線の引出し線が折り返してボビンに平行直線状に差し込まれ、同様にボビンに平行直線状に差し込まれている添え線と密に線接触し、当該添え線は軸対称的に電気発熱線の入力側と同じ側から出て、電源に接続しており、
電磁誘導加熱部は、ステンレス製ノズル管と、当該ノズル管内に嵌入された耐熱性磁性金属製丸棒状コアとを備え、前記丸棒状コアには耐熱性磁性金属線コイルが螺旋状に巻回されて、前記電気発熱線を電磁コイルとする電磁誘導加熱部を形成しており、
前記ノズル管内に嵌入された前記丸棒状コアは、そこに巻回された耐熱性磁性金属線コイルがノズル管の管壁と接触することによる接触反発力によってノズル管中心部に保持されて、ノズル管の内壁と丸棒状コアとの間にドーナツ状断面の流体流路が形成されおり、
ノズル管後部の流体流入孔から前記内筒内に流入した加圧流体は、前記ドーナツ状断面の流体流路を通ってノズル先端から高温高圧の流体となって、液状及び/又は気体状として噴出される、電気抵抗電磁誘導加熱装置。 - 前記丸棒状コアの耐熱性磁性金属がニッケル又はその合金であり、前記丸棒状コアに巻回されたコイルの耐熱性磁性金属線がニッケル又はその合金である、請求項1に記載の電気抵抗電磁誘導加熱装置。
- 電気抵抗加熱部と電磁誘導加熱部とから構成された、加圧流体の電気抵抗電磁誘導加熱装置であって、
前記電気抵抗加熱部は、金属筒と、電気発熱線と、粉粒状酸化マグネシウムとからなり、
前記電気発熱線は外筒と内筒との間に巻回されており、その周囲には、耐熱耐火性及び電気絶縁性の前記粉粒状酸化マグネシウムが強圧縮充填されており、
前記金属筒はステンレス製で内筒と外筒とからなり、前記内筒の周囲には電気発熱線がコイル状に巻回されており、前記電気発熱線のリード線は、本加熱装置の後端(加圧流体の入口側)と先端(加圧流体の出口側)から出て、それぞれ電源部へと接続しており、
ここで、前記先端(加圧流体の出口側)から出たリード線は直ちに折り返して前記電気発熱線がコイル状に巻回している前記粉粒状酸化マグネシウム充填部に入り、前記電気発熱線に接触することなくその直近を通って前記後端(加圧流体の入口側)から出て、電源部へと接続しており、
前記電磁誘導加熱部は、ステンレス製ノズル管と、その内部に嵌入された耐熱性磁性金属製丸棒状コアとを備え、当該丸棒状コアには耐熱性磁性金属線コイルが螺旋状に巻回されて、前記電気発熱線を電磁コイルとする電磁誘導加熱部を形成しており、
ノズル管内に嵌入された前記丸棒状コアは、そこに巻回された金属線コイルがノズル管の管壁と接触することによる接触反発力によってノズル管中心部に保持されて、ノズル管の内壁と丸棒状コアとの間にドーナツ状断面の流体流路が形成されおり、
ノズル管後部の流体流入孔から内筒内に流入した加圧流体は、前記ドーナツ状断面の流体流路を通ってノズル先端から高温高圧の流体となって、液状及び/又は気体状として噴出される、電気抵抗電磁誘導加熱装置。
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