JPH02297889A - Low frequency electromagnetic induction heating device - Google Patents

Low frequency electromagnetic induction heating device

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JPH02297889A
JPH02297889A JP3557390A JP3557390A JPH02297889A JP H02297889 A JPH02297889 A JP H02297889A JP 3557390 A JP3557390 A JP 3557390A JP 3557390 A JP3557390 A JP 3557390A JP H02297889 A JPH02297889 A JP H02297889A
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metal pipe
electromagnetic induction
low frequency
pipe
frequency electromagnetic
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Atsu Iguchi
井口 熱
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Nikko KK
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Abstract

PURPOSE:To lessen the temp. difference between a heating part and an object to be heated by interposing resin molding between an induction coil and a metal pipe around it without voids substantially. CONSTITUTION:Resin molding is provided between an induction coil 2 and a metal pipe 3 around it with no voids substantially. The temp. inside the induction coil will rise up to 500 deg.C approximately unless such resin molding is provided, but with the resin molding, on the other hand, temp. rise will remain no higher than approx. 130 deg.C. This lessens the temp. difference between a heating part and an object to be heated, that should accomplish heating with good thermal efficiency, reliability, durability, and long-term stability.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は低周波電磁誘導加熱器に関する。さらに詳しく
は、加熱器と被加熱体との温度差がきわめて低い低周波
電磁誘導加熱器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a low frequency electromagnetic induction heater. More specifically, the present invention relates to a low-frequency electromagnetic induction heater in which the temperature difference between the heater and the heated object is extremely low.

[従来の技術] 発電所や工場などでは、蒸気や温水の熱源としては、石
油、石炭、天然ガスなどを用い、どれを燃焼させること
が一般的に行なわれている。
[Prior Art] In power plants, factories, etc., petroleum, coal, natural gas, or the like is generally used as a heat source for steam or hot water, and any of them is combusted.

これに対し小型小容量のものは、簡便さから電気抵抗ヒ
ーターを熱源に使用しているものもあり、また小型ボイ
ラー等は、石油や天然ガスが用いられている。
On the other hand, some small and small-capacity units use electric resistance heaters as the heat source due to their simplicity, and small boilers and the like use oil or natural gas.

さらに別の加熱方式としては、低周波電磁誘導加熱器が
知られている(実開昭56−86789号公報、特公昭
58−39525号公報など)。
As yet another heating method, a low-frequency electromagnetic induction heater is known (see Utility Model Application Publication No. 56-86789, Japanese Patent Publication No. 58-39525, etc.).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、石油、石炭、天然ガスなどを燃焼させて
ボイラーなどに用いると、加熱部分と被加熱体の水との
温度差が余りに大きいため、いやゆるスケールが付着し
、伝熱係数が低下し、ついには管が割れてしまうという
問題がある。このためボイラーに供給する水は化学薬剤
を用いて脱泡(脱酸素)処理したり、アルカリ性を保つ
などしてあらかじめスケール防止処理をすることが必要
である。また石油、石炭、天然ガスなどを燃焼させて蒸
気をつくり、これを建物全体に循環させて暖房源などに
するシステムはホテルなどでは広く行なわれているが、
エネルギーロスが多く必ずしも効率のよいシステムとは
いえない。
[Problem to be solved by the invention] However, when oil, coal, natural gas, etc. are burned and used in boilers, etc., the temperature difference between the heated part and the water of the heated object is too large, so that no scale is attached. However, there is a problem that the heat transfer coefficient decreases and eventually the tube cracks. For this reason, the water supplied to the boiler must be treated in advance to prevent scale by degassing (deoxidizing) it using chemical agents or keeping it alkaline. Also, systems that burn oil, coal, natural gas, etc. to create steam and circulate it throughout the building to use it as a heating source are widely used in hotels.
It is not necessarily an efficient system as there is a lot of energy loss.

また、水中に電気抵抗ヒーターを入れると、熱源の近く
では水の沸騰点の100℃よりはるかに高い温度で加熱
されるので、十分な境界面伝熱表面積を持たないヒータ
ーを使用すると様々な障害が発生する。すなわち、下記
のような課題があった。
In addition, when an electric resistance heater is placed in water, it is heated to a temperature much higher than the boiling point of water (100°C) near the heat source, so using a heater that does not have sufficient interfacial heat transfer surface area may cause various problems. occurs. In other words, there were the following issues.

■ lal当り2W以下の電力にしないと水への伝熱が
低下し、中に入っているヒーターエレメントが切れてし
まう。
■ If the power is not lower than 2W per lal, the heat transfer to the water will decrease and the heater element inside will burn out.

■ ヒーターにかかる電圧が200v〜400vあるの
で、十分な絶縁をしないければならない。
■ Since the voltage applied to the heater is 200v to 400v, sufficient insulation must be provided.

この電気絶縁物が、逆に温度の断熱材となるので、水へ
の伝熱が阻害されていた。
This electrical insulator acts as a temperature insulator, inhibiting heat transfer to the water.

水の伝熱が悪くなると、ヒーターの表面温度が上がり、
水の分子がヒーターの表面に触れたとき、水蒸気爆発を
起こし、いわゆる「騰屈」現象になる。このような「騰
屈」現象は危険であるばかりでなく、熱効率は極端に低
下するという基本的な課題が発生する。
When the heat transfer of water deteriorates, the surface temperature of the heater increases,
When water molecules touch the surface of the heater, they cause a steam explosion, a phenomenon called ``swelling''. Such a "swelling and bending" phenomenon is not only dangerous, but also poses a fundamental problem in that thermal efficiency is extremely reduced.

そのうえ電気抵抗ヒーターはガスの燃焼などと同じく、
加熱源と水との温度差があまりに大きいため、水の中に
含まれている無機や有機の成分がヒーターの表面に吸着
堆積し、これが断熱材の働きをするので、伝熱性が低下
し、水の沸き方が悪くなる。同時にヒーターの放熱も悪
くなるので、遂にはヒーターが断線してしまう事故につ
ながる。
Moreover, electric resistance heaters, like gas combustion,
Because the temperature difference between the heating source and the water is so large, inorganic and organic components contained in the water are adsorbed and deposited on the surface of the heater, which acts as an insulator and reduces heat transfer. Water boils poorly. At the same time, the heat dissipation of the heater also deteriorates, leading to an accident in which the heater eventually breaks.

この事故を避けるため水用のヒーターは表面積を多く取
らせ、水槽に一杯入れてあり、ヒーター交換の繁雑さと
、信頼性の点で従来から課題になっていた。また水垢な
どが付着することによる洗浄の手間が大きいという課題
も有していた。
In order to avoid this accident, water heaters have a large surface area and are filled with water tanks, which has traditionally been a problem in terms of reliability and the complexity of replacing the heater. Another problem was that it took a lot of effort to clean due to the adhesion of limescale and the like.

さらに基本的に改良できない課題は、湯の正確な温度コ
ントロールを行なうには大きなバッハタンクが必要で小
型化できなかった。
Another problem that could not be fundamentally improved was that a large Bach tank was required to accurately control the temperature of the hot water, and it was not possible to downsize it.

さらに実開昭56−86789号公報、特公昭58−3
9525号公報に提案されている低周波電磁誘導加熱器
は、未だ設計が適正化されておらず加熱源と被加熱体と
の温度差が高く、熱効率は良好とはいえなかった。
Furthermore, Utility Model Publication No. 56-86789, Special Publication No. 58-3
The low frequency electromagnetic induction heater proposed in Publication No. 9525 has not yet been properly designed, has a high temperature difference between the heating source and the heated object, and cannot be said to have good thermal efficiency.

上記従来技術の課題を解決するため、本発明は、低電圧
−大電流の短絡変圧器を応用した電気誘導加熱方式を利
用し、誘導コイルから金属製パイプまでの間の空隙を無
くすことにより、加熱部と被加熱体との温度差を小さく
シ、信頼性、耐久性がよく、長期安定した加熱ができる
装置を提供することを目的とする。
In order to solve the problems of the prior art described above, the present invention utilizes an electric induction heating method that applies a low voltage-high current short circuit transformer, and eliminates the gap between the induction coil and the metal pipe. It is an object of the present invention to provide a device that reduces the temperature difference between a heating part and a heated object, has good reliability and durability, and can perform stable heating over a long period of time.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明は下記の構成からなる
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

(1)鉄心に誘導コイルを巻き付け、その周囲に金属製
パイプを設けた低周波電磁誘導加熱器において、誘導コ
イルとその周囲の金属性パイプとの間には樹脂モールド
が施され、かつ前記金属製パイプの横断面方向から見て
、誘導コイルの表面から金属製パイプの表面までの間に
実質的な空隙を設けないことを特徴とする低周波電磁誘
導加熱器。
(1) In a low frequency electromagnetic induction heater in which an induction coil is wound around an iron core and a metal pipe is provided around it, a resin mold is applied between the induction coil and the metal pipe around it, and the metal A low-frequency electromagnetic induction heater characterized in that there is no substantial gap between the surface of the induction coil and the surface of the metal pipe when viewed from the cross-sectional direction of the pipe.

(2)低周波が、商用周波数である前記第1項の低周波
電磁誘導加熱器。
(2) The low frequency electromagnetic induction heater according to item 1 above, wherein the low frequency is a commercial frequency.

(3)金属製パイプが、少なくとも2層の金属パイプを
一体化したパイプからなる前記第1項の低周波電磁誘導
加熱器。
(3) The low frequency electromagnetic induction heater according to item 1 above, wherein the metal pipe is a pipe formed by integrating at least two layers of metal pipes.

(4)樹脂モールドが耐熱性樹脂からなる前記第1項の
低周波電磁誘導加熱器。
(4) The low frequency electromagnetic induction heater according to item 1 above, wherein the resin mold is made of a heat-resistant resin.

(5)供給電力が金属製パイプの表面積1aIr当たり
3W以上である前記第1項の低周波電磁誘導加熱器。
(5) The low frequency electromagnetic induction heater according to item 1 above, wherein the supplied power is 3 W or more per surface area 1aIr of the metal pipe.

[作用] 前記した本発明の構成によれば、低電圧−大電流の短絡
変圧器を応用した電磁誘導加熱方式を利用し、誘導コイ
ルから金属製パイプまでの間の空隙を無くすことにより
、加熱部と被加熱体との温度差を小さくし、熱効率が良
く、信頼性、耐久性が高く、長期安定した加熱ができる
装置とすることができる。また、加熱面積を大きくでき
、しかも供給電力を大きくかけられる。
[Function] According to the configuration of the present invention described above, heating is achieved by utilizing an electromagnetic induction heating method that applies a low-voltage-high-current short-circuit transformer and eliminating the gap between the induction coil and the metal pipe. It is possible to reduce the temperature difference between the heating element and the heated object, thereby providing a device that has good thermal efficiency, reliability, and durability, and can perform stable heating over a long period of time. Furthermore, the heating area can be increased and a large amount of power can be supplied.

[実施例コ 以下、図面を用いて本発明の一実施例について説明する
[Example 1] An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(A)(B)は本発明の一実施態様を示す断面図
である。第1図(A)はパイプが一層の例、第1図(B
)はパイプが2層の例である。第1図(A)(B)にお
いて、鉄心1に誘導コイル2を巻き付け、その周囲に金
属製パイプ3、又は金属製パイプ4を設けた低周波電磁
誘導加熱器6において、誘導コイル2とその周囲の金属
製パイプ3との間には樹脂モールド5が施され、かつ前
記金属製パイプ3,4の横断面方向から見て、誘導コイ
ル2の表面から金属製パイプ4の表面までの間に実質的
な空隙が存在しない低周波電磁誘導加熱器6である。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing one embodiment of the present invention. Figure 1 (A) shows an example where the pipe is one layer, Figure 1 (B)
) is an example of a two-layer pipe. In Fig. 1 (A) and (B), in a low frequency electromagnetic induction heater 6 in which an induction coil 2 is wound around an iron core 1 and a metal pipe 3 or a metal pipe 4 is provided around it, the induction coil 2 and the A resin mold 5 is provided between the surrounding metal pipes 3, and there is a space between the surface of the induction coil 2 and the surface of the metal pipe 4 when viewed from the cross-sectional direction of the metal pipes 3 and 4. This is a low frequency electromagnetic induction heater 6 in which there are no substantial voids.

本発明において特徴的な要件の第1番目は、誘導コイル
2とその周囲の金属性パイプ3との間には樹脂モールド
5が施されている点である。このようにすると加熱効率
が顕著によくなり、たとえば水を沸騰させることを例に
とると、樹脂モールドがないと誘導コイルの内部は約5
00℃まで上昇してしまうのに対して、樹脂モールドを
施した場合は、約130℃までしか上昇しないようにす
ることができる。したがってこのことが加熱源と被加熱
体との温度差を低くする重要な意義を有する。
The first characteristic feature of the present invention is that a resin mold 5 is provided between the induction coil 2 and the metal pipe 3 surrounding it. In this way, the heating efficiency is significantly improved. For example, when boiling water, the inside of the induction coil without the resin mold is approximately 5.
However, if resin molding is used, the temperature can be kept from increasing to about 130°C. Therefore, this has an important meaning of reducing the temperature difference between the heating source and the heated object.

次に本発明の特徴的な要件の第2番目は、誘導コイル2
の表面から金属製パイプ4の表面までの間に実質的な空
隙を設けないことである。たとえば加熱パイプを2種類
使う場合でもパイプ3と4との間には空隙を設けない。
Next, the second characteristic requirement of the present invention is that the induction coil 2
There should be no substantial gap between the surface of the metal pipe 4 and the surface of the metal pipe 4. For example, even when two types of heating pipes are used, no gap is provided between pipes 3 and 4.

これにより伝熱性を向上させ、熱効率を上げることがで
きる。
This improves heat conductivity and increases thermal efficiency.

前記において樹脂モールドとして使う樹脂は、モールド
用であればいかなるものも使用できる。
In the above, any resin can be used as long as it is suitable for molds.

たとえばエポキシ系、アクリル系、ビニル系、フェノー
ル樹脂系、シリコーン樹脂系、ポリエステル系、その他
の耐熱樹脂などである。このうち好ましいのは耐熱性が
100℃以上の熱硬化樹脂である。また樹脂モールドと
しては、真空注型、圧縮注型、流し込み注型など公知の
いかなる手段も採用できる。
Examples include epoxy resins, acrylic resins, vinyl resins, phenol resins, silicone resins, polyester resins, and other heat-resistant resins. Among these, thermosetting resins having a heat resistance of 100° C. or higher are preferred. Further, as the resin mold, any known means such as vacuum casting, compression casting, and pouring casting can be employed.

また前記モールド樹脂は、伝熱性、絶縁性、耐熱性があ
ればいかなるものでも使用できる。一つの使用方法とし
ては、たとえば前記樹脂にアルミニウム微粒子やシリカ
微粒子を添加してコンパウンドで使用することもできる
Furthermore, any resin can be used as the molding resin as long as it has heat conductivity, insulation, and heat resistance. As one method of use, for example, fine aluminum particles or fine silica particles can be added to the resin and used in a compound.

なお第1図(A)(B)において、誘導コイル2内にも
モールドされた樹脂が存在していることがとくに好まし
い。誘導コイル2内に樹脂が存在していると、コイル内
に発生する熱が有効に除去されるからである。
In addition, in FIGS. 1(A) and 1(B), it is particularly preferable that molded resin also exists inside the induction coil 2. This is because the presence of resin in the induction coil 2 effectively removes the heat generated within the coil.

前記において、鉄心、コイル、パイプからなる加熱器6
は縦型でも、横型でも用いることができる。
In the above, the heater 6 consists of an iron core, a coil, and a pipe.
It can be used either vertically or horizontally.

次に本発明の発熱原理を第2図を用いて説明する。第2
図Aは変圧器の原理を示す図である。すなわちコイルを
100回巻いた1次側に100V。
Next, the heat generation principle of the present invention will be explained using FIG. 2. Second
Figure A is a diagram showing the principle of a transformer. In other words, 100V is applied to the primary side of the coil wound 100 times.

10Aの交流(50H!または60Hりの電流を流すと
、コイルを100回巻いた2次側には理論的には、l0
0V、IOAの交流(50HIまたは60 Hりの電流
が逆向きに付加電流として流れる。
When a current of 10A (50H! or 60H) is passed through the secondary side of the coil wound 100 times, theoretically, 10
0V, IOA alternating current (50HI or 60H current flows in the opposite direction as an additional current.

次に第2図Bのように2次側のコイルを1回巻きにして
同様に1次側に交流電流を流すと、2次側にはIV、1
00OAの誘導電流が逆向きに流れる。すなわち低電圧
大電流の短絡変圧器が達成できる。
Next, as shown in Figure 2B, when the secondary coil is wound once and an alternating current is passed through the primary side in the same way, the secondary side receives IV, 1
An induced current of 00OA flows in the opposite direction. In other words, a low voltage, large current short-circuit transformer can be achieved.

本発明は1次側に誘導コイルを、2次側に金属製パイプ
を配置し、前記した低電圧大電流の短絡変圧器の原理を
応用したものである。本発明の2次側の金属製パイプは
、導電性を有する金属であればいかなるものであっ゛て
もよい。たとえば銅製、鋼製などである。第2図Bに示
すとおり、金属製パイプ(たとえば銅パイプ)に流れる
電流は大きいので、加熱するには極めて有効である。す
なわち大電流の交流電流が流れることにより、短絡電流
によるジュール熱が発生し、これが発熱に有効であると
考えられているからである。この意味から加熱にとって
電圧は有効ではない。
The present invention places an induction coil on the primary side and a metal pipe on the secondary side, and applies the principle of the above-described low voltage, large current short circuit transformer. The metal pipe on the secondary side of the present invention may be made of any metal as long as it has conductivity. For example, it is made of copper or steel. As shown in FIG. 2B, the current flowing through a metal pipe (for example, a copper pipe) is large, so it is extremely effective in heating it. That is, when a large alternating current flows, Joule heat is generated due to short circuit current, and this is considered to be effective in generating heat. In this sense, voltage is not effective for heating.

したがって本発明においては、電力のうち真に加熱に有
効な大電流を取り出したことに意義がある。また2次側
の銅パイプには極めて低い電圧が流れるが、これは人体
が接触しても感電しない程度であるので、安全性も極め
て高い。加えて本発明の原理によれば、加熱面積は必然
的に大きくなる。コイルの外側に金属製パイプを配置さ
せるからである。しかも単位面積当たりの消費電力を大
きくできる。したがって、本加熱器においては金属製パ
イプの表面積1eaf当り3W以上、あるいは1a1当
り4W以上でも良好に動作させることができる。加熱面
積を大きいので、加熱部と被加熱体との温度差△Tを小
さくできる。
Therefore, in the present invention, it is significant that a large current that is truly effective for heating is extracted from the electric power. In addition, although an extremely low voltage flows through the copper pipe on the secondary side, this voltage is low enough to cause an electric shock even if a human body comes into contact with it, so it is extremely safe. In addition, according to the principles of the present invention, the heating area is necessarily large. This is because the metal pipe is placed outside the coil. Furthermore, power consumption per unit area can be increased. Therefore, in this heater, it is possible to operate satisfactorily with 3 W or more per 1 eaf of surface area of the metal pipe, or 4 W or more per 1 a1. Since the heating area is large, the temperature difference ΔT between the heating section and the heated object can be made small.

すなわち、加熱面積を大きくでき、しかも供給電力を大
きくかけられるという相乗効果を発揮することができる
In other words, a synergistic effect can be achieved in that the heating area can be increased and a large amount of power can be supplied.

第3図は、本発明の加熱部のモデルを示したものである
。鉄心1に誘導コイル2を巻き、その周囲に金属製パイ
プ(加熱パイプ)3を配置させたものである。誘導コイ
ル2に商用周波数の電流を流し、金属製パイプ3は加熱
されるので、このパイプの外側にたとえば水などの被加
熱体を存在させれば金属製パイプから熱を奪い加熱され
る。
FIG. 3 shows a model of the heating section of the present invention. An induction coil 2 is wound around an iron core 1, and a metal pipe (heating pipe) 3 is arranged around it. A commercial frequency current is passed through the induction coil 2, and the metal pipe 3 is heated. Therefore, if an object to be heated, such as water, is present outside the pipe, heat will be taken away from the metal pipe and the metal pipe will be heated.

前記第1図の説明では金属製パイプ3,4は2つのもの
を貼り合わせ一体化したパイプを示したが、金属製パイ
プは1種類の単体からなっていてもよく(たとえばステ
ンレス鋼単体のパイプとか、銅の単体のパイプ)、ある
いは空隙がないように2つ以上の数のパイプを一体化し
て用いてもよい。
In the explanation of FIG. 1, the metal pipes 3 and 4 are two pipes bonded together and integrated, but the metal pipes may also be made of one type of single piece (for example, a single piece of stainless steel pipe). or a single copper pipe), or two or more pipes may be used integrally so that there are no voids.

この例としては、伝熱性を向上させるために内面のパイ
プ3は銅を用い、外面のパイプ4は耐久性、耐腐蝕性の
向上からステンレス鋼を用いることもできる。すなわち
目的に応じて使い分けすることができる。またこれら複
数の金属製パイプを一体化(クラツド化)させるには、
爆着法、内側管の拡開法など公知のいかなる方法も採用
でiる。本発明の別の態様としては、金属製パイプの表
面は樹脂ライニングすることもできる。たとえば金属製
パイプとして銅の単体パイプを用い、その表面にフッ素
樹脂(たとえばデュポン社製“テフロン”など)をライ
ニングしたものを用いることもできる。
In this example, the inner pipe 3 may be made of copper to improve heat transfer, and the outer pipe 4 may be made of stainless steel to improve durability and corrosion resistance. In other words, it can be used properly depending on the purpose. In addition, in order to integrate these multiple metal pipes (cladding),
Any known method such as the explosion bonding method or the inner tube expansion method may be used. In another embodiment of the present invention, the surface of the metal pipe may be lined with resin. For example, a single copper pipe may be used as the metal pipe, and its surface may be lined with a fluororesin (for example, "Teflon" manufactured by DuPont).

次に本発明においては、使用する電力は低周波の商用周
波数の交流電源である。実用的に最も使いやすく、経済
的でもあるからである。
Next, in the present invention, the power used is a low frequency commercial frequency AC power source. This is because it is the most practical and economical.

次に本発明のより好ましい態様を説明する。第4図は、
入力100V 〜440V、50/60H21加熱コイ
ル(パイプ)1〜6本とした場合の金属製パイプの数と
入力電源と組み合わせの具体例である。第4図(A)は
単相で金属製パイプ1本の結線例、同図(B)は単相で
金属製パイプ2本の例、同図(C)〜(E)は3相の結
線例である。その他の結線も自由に選択できる。
Next, more preferred embodiments of the present invention will be explained. Figure 4 shows
This is a specific example of the number of metal pipes, the input power source, and the combination when the input is 100V to 440V and 1 to 6 50/60H21 heating coils (pipes). Figure 4 (A) is a single-phase wiring example with one metal pipe, Figure 4 (B) is a single-phase example with two metal pipes, and Figures (C) to (E) are three-phase wiring examples. This is an example. Other connections can also be selected freely.

次に本発明においては、金属製パイプの好ましい直径は
70〜200mm程度である。余りに細くては磁束が外
に出てしまいロスが大きくなって好ましくない。また電
力容量の好ましい1例としては1〜50KW程度である
が、これには限定されない。次に金属製パイプの長さは
10cm〜1m程度であるが、これには限定されない。
Next, in the present invention, the preferred diameter of the metal pipe is about 70 to 200 mm. If it is too thin, the magnetic flux will go out and the loss will increase, which is undesirable. Further, a preferable example of the power capacity is about 1 to 50 KW, but the power capacity is not limited to this. Next, the length of the metal pipe is approximately 10 cm to 1 m, but is not limited to this.

次に温度分布の大きい加熱器に応用する具体例を第5図
に挙げる。第5図(A)はコイルの巻き密度を変え、中
央部を粗に、両端部を密に巻いたものである。このよう
にすれば、放熱が大きいものや、回りから被加熱体が供
給され、周囲の温度が下がりやすい加熱器には有効であ
る。この逆に中央部の温度が下がりやすい加熱器におい
ては、中央部のコイルを密に巻(こともできる。第5図
(B)は、金属製パイプの種類を長さ方向で変えること
により、前記の温度の分布むらを改善する手段である。
Next, a specific example of application to a heater with a large temperature distribution is shown in FIG. In FIG. 5(A), the winding density of the coil is changed, so that the center part is wound loosely and both ends are wound densely. This is effective for heaters that dissipate a large amount of heat, or for heaters that are supplied with heated objects from the surroundings and whose surrounding temperature tends to drop. On the other hand, in a heater where the temperature tends to drop in the center, the coil in the center can be tightly wound. Figure 5 (B) shows that by changing the type of metal pipe in the length direction, This is a means for improving the temperature distribution unevenness mentioned above.

加熱器の周囲をより多く加熱するには、両端に銅を、中
央部に真鍮を使う。
To heat more of the area around the heater, use copper on both ends and brass in the center.

第6図は本発明の別の1実施態様を示す図である。第6
図AXBは単相の例、第6図CSDは3相を用いた例で
ある。加熱器6は第1図に示すとうりである。7は加熱
域、8は流体(たとえば水)の入口、9は同出口、10
はポンプである。第6図では加熱器6は縦型としたが、
横型であってもよい。
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 6th
Figure AXB is a single-phase example, and Figure 6 CSD is a three-phase example. The heater 6 is as shown in FIG. 7 is a heating area, 8 is an inlet of a fluid (for example, water), 9 is an outlet thereof, 10
is a pump. In Fig. 6, the heater 6 is vertical type, but
It may be horizontal.

第7図はジャケット部の流体の入口側に下部センサー1
1、出口側に上部センサー12を設けた例である。これ
らの各々の温度信号と、導入流体の流量検出信号を第8
図、第9図に示すように電力制御器に導き、入口と出口
の温度差と流体の流量の積により供給電力を制御する。
Figure 7 shows the lower sensor 1 on the fluid inlet side of the jacket.
1. This is an example in which an upper sensor 12 is provided on the exit side. Each of these temperature signals and the flow rate detection signal of the introduced fluid are
As shown in FIGS. 9 and 9, it is led to a power controller, and the supplied power is controlled by the product of the temperature difference between the inlet and outlet and the fluid flow rate.

すなわち設定温度に対してどのくらいのKcalが不足
かを演算させ、不足分の電力を電圧で制御するのである
That is, it calculates how much Kcal is in short supply with respect to the set temperature, and the power for the shortfall is controlled by voltage.

以上のような制御系において、演算回路でKca1=K
wを瞬時に求め1次側の電圧を制御するこ・とにより、
精度の高い温度の流体が得られる。ここで流量検出信号
は、たとえばポンプを用いた場合はポンプの回転数など
の流量検出信号であり、流量計を用いた場合はこの流量
検出信号などである。本発明においては、KwとKca
lが直線関係にあるので、制御がきわめて容易である。
In the control system as described above, the arithmetic circuit calculates Kca1=K
By instantly determining w and controlling the voltage on the primary side,
Fluid with highly accurate temperature can be obtained. Here, the flow rate detection signal is, for example, a flow rate detection signal such as the number of rotations of a pump when a pump is used, and this flow rate detection signal when a flowmeter is used. In the present invention, Kw and Kca
Since l is in a linear relationship, control is extremely easy.

本発明の加熱器の金属製パイプに流れる電圧は1vない
し0.3V程度であるので、乾電池の電圧(1,5V)
よりはるかに低く、人体にとっては安全である。また湿
度が高くても問題なく使用できる。さらに誘導コイルは
、銅線、アルミ線等を用いることができるが、樹脂モー
ルドを用いて真空充填すれば耐久性が向上するという利
点もある。また伝熱面積が広いので、加熱部は120〜
130℃で良く、水分中のカルシウムやそのほかの塩や
スケールなどが付着することも防げる。
Since the voltage flowing through the metal pipe of the heater of the present invention is about 1V to 0.3V, the voltage of the dry battery (1.5V)
It is much lower than that and is safe for humans. It can also be used without problems even in high humidity. Further, the induction coil can be made of copper wire, aluminum wire, etc., but if it is vacuum filled using a resin mold, there is also the advantage that the durability will be improved. In addition, since the heat transfer area is wide, the heating section is 120~
A temperature of 130°C is sufficient, and it also prevents calcium, other salts, and scales from adhering to the water.

本発明の加熱器の用途としては、食品加熱用の油脂の加
熱器(フライヤー)、食品加熱用の水の加熱器(蒸気発
生器)、例えば80℃程度の温水が必要な食器洗浄器、
同100℃以下の調理器(とくに煮物などの長時間用調
理器)、有機溶剤の洗浄用加熱器、風呂の加熱器(と(
に追い炊き用)、ガスまたは重油などの加熱器、ボイラ
ー用加熱器(とくにローカル用ボイラー)など、汎用的
な加熱器として使用することができる。そして安全で熱
効率の良いところからその用途は前記したものに限られ
ない。
Applications of the heater of the present invention include an oil heater for heating food (fryer), a water heater for heating food (steam generator), a dishwasher that requires hot water of about 80°C, for example,
100℃ or less (especially long-time cooking devices such as boilers), heaters for cleaning organic solvents, bath heaters (and (
It can be used as a general-purpose heater, such as a heater for gas or heavy oil (for additional cooking), a heater for boilers (especially local boilers), etc. Since it is safe and has good thermal efficiency, its uses are not limited to those mentioned above.

[実施例コ 以下実施例を挙げてより具体的に説明する。[Example code] A more specific explanation will be given below with reference to Examples.

実施例1 断面が第1図(B)に示す通りの加熱器を製作した。鉄
心はケイ素鋼板を多数枚張り合わせたものを用い、誘導
コイルは銅線を用い、金属製パイプとしては内側が銅製
パイプ、外側がステンレス製のパイプを一体化したもの
を用いた。そして誘導コイルと金属製パイプとの間には
、耐熱性エポキシ樹脂を真空充填によりモールドし、空
間をなくした。この加熱器を用いて、1.1.11−リ
クロロエタン溶剤を用いてICなどの洗浄を行うに際し
、従来電気抵抗ヒーターではスタート時20KW、定常
処理時10〜12KW必要であったものが、本発明の加
熱器では、スタート時10KW1定常処理時4KWで操
作できた。しかも本発明の加熱器は従来法のものに比べ
て低温度なので、スケールも付きに<<、上から落ちて
くる洗浄ガスやゴミがパイプの表面に付着しに(<、ヒ
ーター寿命も大幅に延長できた。
Example 1 A heater having a cross section as shown in FIG. 1(B) was manufactured. The iron core was made of a large number of silicon steel plates laminated together, the induction coil was made of copper wire, and the metal pipe was a combination of a copper pipe on the inside and a stainless steel pipe on the outside. Heat-resistant epoxy resin was then vacuum-filled and molded between the induction coil and the metal pipe, eliminating any space. When using this heater to clean ICs, etc. using 1.1.11-lichloroethane solvent, conventional electric resistance heaters required 20KW to start and 10 to 12KW during steady processing; The heater of the invention could be operated at 10 KW at the start and 4 KW during steady processing. Moreover, since the heater of the present invention has a lower temperature than the conventional heater, it also causes scaling, and the cleaning gas and dirt falling from above adheres to the surface of the pipe (<, and the life of the heater is also significantly shortened. I was able to extend it.

実施例2 第6図(C)(D)、第7図に示すように構成し、第1
図(A)の加熱器を内部に配置した。銅パイプ3の太さ
は直径90 m m s長さ260mmのものを槽内に
3本配置した。そして誘導コイルと金属製パイプとの間
には、耐熱性エポキシ樹脂を真空充填によりモールドし
、空間をなくした。
Example 2 The structure was as shown in FIGS. 6(C) and 7, and
The heater shown in Figure (A) was placed inside. Three copper pipes 3 having a diameter of 90 mm and a length of 260 mm were arranged in the tank. Heat-resistant epoxy resin was then vacuum-filled and molded between the induction coil and the metal pipe, eliminating any space.

供給電力は、Icm2当たり約4.5W、すなわち4.
5W/cm2とした。そして毎分15リツトルの水を流
しつつ、コイルに200V、25A。
The supplied power is approximately 4.5W per Icm2, or 4.5W per Icm2.
It was set to 5W/cm2. Then, while flowing 15 liters of water per minute, the coil was connected to 200V and 25A.

60Hzの3相交流電力を通電したところ、80℃±1
℃の温水を連続的に流出させることができた。
When 60Hz 3-phase AC power was applied, the temperature was 80℃±1
It was possible to continuously flow out hot water at ℃.

なお前記において銅パイプには約10000A。In addition, in the above, the copper pipe is about 10,000A.

0.5vの電力が流れていた。A power of 0.5v was flowing.

実施例3 第1図(A)、第8図、第9図に示すように、実施例2
と同様にセンサーと制御系を配置した加熱装置を作った
Example 3 As shown in FIG. 1(A), FIG. 8, and FIG. 9, Example 2
In the same way, we created a heating device equipped with sensors and a control system.

すなわち、銅パイプ3の太さは直径9Qmm。That is, the thickness of the copper pipe 3 is 9Qmm in diameter.

“長さ260mmのものを槽内に3本配置した。そして
誘導コイルと金属製パイプとの間には、耐熱性エポキシ
樹脂を真空充填によりモールドし、空間をなくした。
“Three 260mm long coils were placed in the tank. Heat-resistant epoxy resin was vacuum-filled and molded between the induction coil and the metal pipe to eliminate any space.

供給電力は、ICm2当たり約3.OW、すなわち3 
、  Q W / c m 2とした。そして毎分20
リツトルの水を流しつつ、コイルに200V、2OA、
60H!の3相交流電力を通電し、流出水の温度を65
℃±1℃に設定した。この結果、導入水の温度が変動し
たり、定量ポンプの水量や水温が変動しても、設定温度
の温水が長期化安定して得られた。さらに加熱槽内の洗
浄も容易であった。
The supplied power is approximately 3.5 mm per ICm2. OW, i.e. 3
, QW/cm2. and 20 per minute
While running a little water, connect the coil to 200V, 2OA,
60H! 3-phase AC power is applied, and the temperature of the effluent water is 65%.
The temperature was set at ±1°C. As a result, hot water at the set temperature could be stably obtained over a long period of time even if the temperature of the introduced water fluctuated or the water amount or temperature of the metering pump fluctuated. Furthermore, cleaning inside the heating tank was also easy.

なお前記において銅パイプには約8000A。In addition, in the above, the copper pipe is about 8000A.

0.5vの電力が流れていた。A power of 0.5v was flowing.

〔発明の効果] 本発明は、低電圧−大電流の短絡変圧器を応用した電磁
誘導加熱方式を利用し、誘導コイルから金属製パイプま
での間の空隙を無くすことにより、加熱部と被加熱体と
の温度差を小さくし、熱効率が良く、信頼性、耐久性が
高く、長期安定した加熱ができる装置とすることができ
る。また、加熱面積を大きくでき、しかも供給電力を太
き(かけられるという優れた相乗効果を発揮することが
できる。
[Effects of the Invention] The present invention uses an electromagnetic induction heating method that applies a low-voltage-high-current short-circuit transformer, and eliminates the gap between the induction coil and the metal pipe. The device can reduce the temperature difference with the body, have good thermal efficiency, be highly reliable and durable, and can provide stable heating over a long period of time. Moreover, it is possible to exhibit an excellent synergistic effect in that the heating area can be increased and the power supplied can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)、第1図(B)は本発明の一実施態様を示
す断面図である。第2図、第3図は本発明の詳細な説明
する図である。第4図は本発明の一例の結線図である。 第5図は本発明の一実施態゛様を示す図である。第6図
〜第9図は本発明の他の実施態様を示す図である。 1:鉄心        2:誘導コイル3.4:金属
製パイプ  5:樹脂モールド第1図 (A)    
   40金属製パイプ5;樹脂モールド 第1図(B) 第3図 変圧器 1次側   2次側 100回   100回 第2図(A) 本発明の原理 誘導コイル    鋼パイプ 第2図(B) (A)           (B)        
    CD)(E)               
     (C)第4図 (A)        (B) 第5図 (B)   第6図 12二上部センサー
FIG. 1(A) and FIG. 1(B) are cross-sectional views showing one embodiment of the present invention. FIGS. 2 and 3 are diagrams explaining the present invention in detail. FIG. 4 is a wiring diagram of an example of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing one embodiment of the present invention. 6 to 9 are diagrams showing other embodiments of the present invention. 1: Iron core 2: Induction coil 3.4: Metal pipe 5: Resin mold Figure 1 (A)
40 Metal pipe 5; Resin mold Fig. 1 (B) Fig. 3 Transformer primary side Secondary side 100 times 100 times Fig. 2 (A) Principle of the present invention Induction coil Steel pipe Fig. 2 (B) ( A) (B)
CD) (E)
(C) Fig. 4 (A) (B) Fig. 5 (B) Fig. 6 12 Upper sensor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)鉄心に誘導コイルを巻き付け、その周囲に金属製
パイプを設けた低周波電磁誘導加熱器において、誘導コ
イルとその周囲の金属性パイプとの間には樹脂モールド
が施され、かつ前記金属製パイプの横断面方向から見て
、誘導コイルの表面から金属製パイプの表面までの間に
実質的な空隙を設けないことを特徴とする低周波電磁誘
導加熱器。
(1) In a low frequency electromagnetic induction heater in which an induction coil is wound around an iron core and a metal pipe is provided around it, a resin mold is applied between the induction coil and the metal pipe around it, and the metal A low-frequency electromagnetic induction heater characterized in that there is no substantial gap between the surface of the induction coil and the surface of the metal pipe when viewed from the cross-sectional direction of the pipe.
(2)低周波電源が、商用周波数の電源である請求項1
記載の低周波電磁誘導加熱器。
(2) Claim 1, wherein the low frequency power source is a commercial frequency power source.
Low frequency electromagnetic induction heater as described.
(3)金属製パイプが、1層の金属からなるパイプであ
る請求項1記載の低周波電磁誘導加熱器。
(3) The low frequency electromagnetic induction heater according to claim 1, wherein the metal pipe is a pipe made of a single layer of metal.
(4)金属製パイプが、少なくとも2層の金属パイプを
一体化したパイプからなる請求項1記載の低周波電磁誘
導加熱器。
(4) The low frequency electromagnetic induction heater according to claim 1, wherein the metal pipe is a pipe formed by integrating at least two layers of metal pipes.
(5)樹脂モールドが耐熱性樹脂からなる請求項1記載
の低周波電磁誘導加熱器。
(5) The low frequency electromagnetic induction heater according to claim 1, wherein the resin mold is made of a heat-resistant resin.
(6)供給電力が金属製パイプの表面積1cm^2当た
り3W以上である請求項1記載の低周波電磁誘導加熱器
(6) The low frequency electromagnetic induction heater according to claim 1, wherein the supplied power is 3 W or more per cm^2 of the surface area of the metal pipe.
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