JPS5836838B2 - 流状体誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は気体，液体或いは粒状体のような流状体の加
熱に用いる加熱装置に関する。

たとえば液体内に含有される溶剤を揮発除去するべく、
その液体を加熱するのに、従来では、その液体をタンク
に入れて抵抗ヒータで加熱するようにしていた。

しかしこれによる供給熱量のワット密度（ Ｗａ ｔ
ｔ／ｃｄ）はせいぜい３〜５Ｗ程度であり、これ以上の
供給熱量はのぞめない。

その場合にはバーナーを用いて燃焼加熱することが行な
われているが、これによると加熱による温度ムラ及びこ
れに伴なう被加熱物の変質はどうしても避けられない。

この発明は供給熱量の増大及び均一加熱を図ることを目
的としている。

この発明は誘導発熱により流状体の加熱を行なうことを
特徴とする。

そのために金属製のシリンダを用意し、その外周に交流
電源によって附勢される誘導コイルを配置する。

そして前記シリンダ内に加熱しようとする流状体を入れ
てそのシリンダを回転する。

前記誘導コイルが附勢されることによってシリンダの周
壁にその円周方向に沿って２次短絡電流が誘起され、そ
の電流によるジュール熱が発生してシリンダの周壁全体
が発熱する。

シリンダの回転によって内部の流状体に遠心力が作用し
てシリンダの内周全面にほぼ均一に偏位した状態で回転
を続ける。

この過程で流状体は加熱されるようになる。

これによればシリンダの内周面における単位面積当りの
供給熱量を極大化でき実際的にはワット密度を数１，Ｏ
Ｗ程度とすることができる。

又流状体はシリンダの内周全面に均一に付着するので、
シリンダ周壁の均一な温度分布によって流状体を温度ム
ラを極力少なくして加熱することができる。

この発明を図面に基いて説明すると、シリンダ１は金属
たとえば炭素鋼によって構成され、その両端にフランジ
部２及び回転軸部３が一体的に形成されてある。

回転軸部３は軸受４によって回転自在に支承され、モー
タその他の回転駆動源によって回転されるようになって
いる。

加熱しようとする流状体５はパイプ状とされた回転軸部
３からシリンダ１内に入れられる。

回転軸部３０入口は開口したままでもよいが、必要によ
っては開閉自在の蓋によって閉塞するようにしてもよい
。

連続的に加熱しようとする場合は、一方の回転軸部３か
ら連続的に流状体を供給し、他方の回転軸部３から、加
熱された流状体を流出或いは回転接手を用いて導出する
ようにしてもよい。

シリンダ１の外周を巻回するように誘導コイル６が、前
記外周に間隙を介して配置される。

誘導コイル６は固定とされてあってシリンダ１とともに
は回転しない。

誘導コイル６の外周にシリンダ１の軸心方向にのびる継
鉄７が配置される。

この継鉄７は後述するようにして発生する磁束の磁気通
路として作用するもので、その両端はシリンダ１の外周
壁に間隙を介して相対している。

継鉄７はシリンダ状に構成してもよいが、図のように棒
状の継鉄７を誘導コイル６０円周方向に沿って複数配置
する構成としてもよい。

継鉄７は誘導コイル６と同様に固定されてある。

したがって誘導コイル６を継鉄７に支持するとともに、
継鉄７を適当に固定するように構成することをも可能で
ある。

上述の構成において、誘導コイル６を交流電源によって
附勢すると、これによって発生する誘導磁束はシリ・ン
ダ１の、その軸心方向に沿う周壁及び継鉄７を磁気通路
として通る。

すなわち第２図において、紙面と直交する方向に向かっ
てシリンダ１及び継鉄７を通るようになる。

ところがシリンダ１は、磁束の通過方向に対して直交す
る平面内において、短絡された１回巻の電気回路つまり
シリンダ１０円周方向に沿う電気回路を形成しているの
で、誘導磁束の交番によってシリンダ１０円周方向に沿
って電流が誘導されることになる。

この電流がいわゆる２次短絡電流である。

この電流がシリンダ１′の円周方向に流れることによっ
てシリンダ１０周壁にジュール熱が発生して発熱するこ
とになる。

前記電流はシリンダ１の軸心方向に沿ってほぼ均一に発
生するので、シリンダ１は全体的に均一に加熱されるこ
とになる。

上記のようにシリンダ１が回転するとき、内部の流状体
５に遠心力が働いてシリンダ１の内周壁の全面にへばり
つくように偏位する。

そして上記のようにシリンダ１が発熱されていることに
より、偏位した流状体５が加熱されるようになる。

この場合シリンダ１は全体的に均一の温度に発熱されて
いるので、流状体５もその全体がほぼ均一に加熱される
ことになる。

シリンダ１の発熱温度は、誘導コイル６の励磁電流，そ
の周波数及びシリンダ１の電気的抵抗値などによって定
まるが、これらの値如何によっては供給熱量を極大化す
ることも可能である。

そして誘導コイル６とシリンダとの間を断熱するととも
に誘導コイル６を強制的に冷却するようにすれば、ワッ
ト密度を数１０Ｗ程度にも得られるようになる。

ここでシリンダ１としては、磁気抵抗の点から炭素鋼な
どの強磁性体が望ましいが、非磁性の金属であっても、
力率が若干低下する程度であって発熱することはいうま
でもない。

又用途によって内面を耐腐食性とする必要があるときは
、第３図に示すように、シリンダ１，フランジ部２，回
転軸部３の内面に耐腐食性材料たとえばステンレス鋼１
１を爆着などによって貼着するなどして被覆する。

或いは第４図に示すように、シリンダ１を炭素鋼とし、
その内面にステンレス鋼１１を貼着するとともに、フラ
ンジ部２，回転軸部３をステンレス鋼によって構成し、
ネジ１２によって一体的に連結するようにしてもよい。

誘導コイル６の励磁電源からみた力率は、シリンダ１の
電気的抵抗の値に応じた分だけ低下することは明らかで
ある。

これを高めるために、シリンダ１の外周面に銅などのシ
リンダ１の抵抗に比較して充分低い導体層１３を形成す
る。

このような導体層１３が存在すると、電気的にみればシ
リンダ１よりなる短絡回路に並列に高導電性の閉回路が
並列に接続されたと等価となり、これによって力率は向
上するようになる。

又この導体層１３の厚み又は材質をシリンダ１の軸心方
向に沿って部分的に変更すれば、その部分における発熱
を変更させることも可能となる。

たとえばシリンダ１０両端部は回転中外気に触れてその
部分の温度が低下することがあるが、これを補正するに
は、両端部近辺の導体層を厚くすれば、その部分の短絡
電流は他の部分のそれより多く流れて発熱温度が高めら
れ、これによってシリンダ全体の温度分布が均一化され
るようになる。

シリンダ１の内面形状は用途に応じて任意に変更するこ
とができる。

たとえば内面にテーパを設けたり、或いは凹凸部を適宜
形成したりしてもよい。

又内部を密閉して真空容器とし、これを回転発熱させた
りすることも可能である。

更にシリンダ１を必ずしも水平に設置する必要はなく、
垂直に或いは傾斜であってもよいし、その傾斜角度を調
整自在とするようにしてもよい。

以上のように、この発明によれば、回転するシリンダを
電磁誘導によって発熱させ、その熱によって内部の流状
体を加熱するようにしたことによって加熱時のワット密
度を抵抗ヒータなどによる場合に比較して格段と向上さ
せることができ、又シリンダはその周壁がほとんど均一
に加熱されるので、内部の流状体が遠心力によって内周
面に均一に偏位することと相まって全流状体をほぼ均一
に加熱させることができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導加熱装置の断面図、第２図は第１図のＡ−
Ａ線断面図、第３図は誘導加熱装置の別の実施態様を示
す上半部断面図、第４図は更に別の実施態様を示す一部
断面図である。 １・・・・・・シリンダ、５・・・・・・流状体、６・
・・・・・誘導コイル、７・・・・・・継鉄、１１・・
・・・・ステンレス鋼、１３・・・・・・高導電層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に加熱しようとする流状体を収納し、その加熱
   時に回転される金属製のシリンダと、前記シリンダの外
   周に前記シリンダを巻回するように固定配置され、交流
   電源によって附勢される誘導コイルと、前記誘導コイル
   が附製されることによって発生し、前記シリンダの周壁
   を、その軸心方向に沿って通る交番磁束の磁気通路を形
   成するため、前記誘導コイルの外側に固定配置した継鉄
   とからなり、前記交番磁束によって前記シリンダの周壁
   にその円周方向に沿って発生する２次短絡電流によって
   前記シリンダを発熱させ、前記シリンダの回転による遠
   心力によって、前記シリンダの周壁内面に偏位した前記
   流状体を加熱するようにした流状体誘導加熱装置。 ２ シリンダの周壁内面を耐腐食性材料で被覆した特許
   請求の範囲第１項記載の流状体誘導加熱装置。 ３ シリンダの周壁外面に高導電層を設けた特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の流状体誘導加熱装置。 ４ シリンダが磁性体である特許請求の範囲第１項，第
   ２項又は第３項記載の流状体誘導加熱装置。