JPS61116246A - 液中にて使用する赤外線放射体 - Google Patents

液中にて使用する赤外線放射体

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JPS61116246A
JPS61116246A JP59237355A JP23735584A JPS61116246A JP S61116246 A JPS61116246 A JP S61116246A JP 59237355 A JP59237355 A JP 59237355A JP 23735584 A JP23735584 A JP 23735584A JP S61116246 A JPS61116246 A JP S61116246A
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JP
Japan
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infrared rays
liquid
infrared
coated
radiator
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Application number
JP59237355A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Hayakawa
早川 哲夫
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体中に施置して、液体又は液体と共に存在
する物質を赤外線による共振加熱現象を利用して高効率
に加熱するための赤外線放射体である。
水及び多くの有機物質は、赤外線の波長域に大なる吸収
帯を有し赤外線との共振により高効率に加熱されること
は良く知れている。
例えば、IC部品の水切り乾燥、有機塗料の焼付は乾燥
等においては赤外線放射セラミックス焼結管、金属管の
表面にセラミックスを溶着した管にニクロム線を封入し
た放射体を使用して大なる効果をあげている。
併しながら、熱交換器、フライヤー(天プラ、スナック
菓子等の油揚げ装置)等直接に放射体が液体に接する状
態の使用は全く行われていない。此は、放射体を液中に
て使用した場合は、次のような大なる欠陥が有るためと
思われる。
1)、液体中に赤外線放射管を施置すると、加熱のため
に加えられたエネルギーの大部分は液体の対流加熱のた
めに消費されて放射体の表面温度は大幅に低下して放射
される赤外線エネルギーは微少となる。故に赤外線加熱
の効果は殆ど期待しえない。
2)、放射体は、セラミックス焼結体又はセラミックス
を溶着したものである。いづれにしても、セラミックス
放射体は多孔質(ポーラス)であり多数の気孔を有して
いる。
故に此の気孔に液体が浸入して排除が困難であり赤外放
射を妨げ、特に食品機械の場合は、衛生上問題がある。
第1図に示すような天プラ等の場合に鍋の底に敷いて加
熱油により加熱して赤外線を放射する放射体は市販され
ている。
図において、 (1)は天プラ鍋であり底面より(8)により加熱され
ている。底面にセラミック焼結体(2)を敷くと、油に
より加熱されて赤外線(4)を放射して油(6)及び被
加熱物(5)に吸収される。
此の場合、通常の天ブラ作業と比較して多少早く揚り油
の酸化もわずかに少いようであり赤外線の効果は認めら
れる。併しながら、赤外線放射体の表面温度は油と大差
なく放射される赤外線量は微少であり大なる効果は期待
出来ない。
又、放射体は多孔質であり使用中4と油が浸透して比較
的短い期間で性能が低下する。表面の汚れが目立ち食品
衛生上からも適当ではない。
此の現状に鑑で本発明はなされたものである。
第2図より第5図までに液体の赤外線吸収スペクトル分
布を示す。
第2図・・・水 第3図・・・メタノール第4図・・・
トルエン II5図・・・フェノール図に示すごとく水
を始め多くの有機液体は赤外線波長域に大なる吸収帯を
有する。此は赤外線加熱が大なる効果を有することを示
している。
第6図に、本発明の実施例として熱交換器を示す。図に
おいて、 (7)は炭化珪素発熱体であり其の表面温度は1000
゛Cに設定されている。(8)は導電部であり金属を含
浸しである。又(7)、(8)の表面には赤外線放射効
率の高い金属酸化物セラミックスが塗着されており、さ
らに酸化珪素の薄膜(1μm)にて被覆して電気的絶縁
性を与えている。膜の体積抵抗は1018Ω1である。
(8)の両端には端子が取付けてありリード線(10)
を接続している。
(7)、(8)に近接してベローズ(9)を有する金属
薄肉管よりなる金具(11)が設置されている。(11
)の端面は印ろうを形成しており此に石英管(12)を
、又(II)において(8)をそれぞれセラミックス充
填接着剤にて固定している。かくして、(7)、(8)
と(9)、(12)にて形成された空間(14)は真空
状態又はアルゴン等の不活性ガスが封入しである。
ベローズを施した理由は、石英管(12)と放射体(7
)、(8)との線膨張係数、温度、支点間距離が異り石
英管が引張力を受けるために此をベローズにて吸収して
いる。又、放射物質である金属酸化物セラミックスの放
射率は90%位であるから投入されたエネルギーの10
%は放射体に蓄積されて設定温度以上となる。故に此の
熱をベローズを通じて液体に吸収させ熱的平衡を保つた
めである。(11)は熱交換器(15)に対してバッキ
ング(16)を介して(17)にて固定されており(1
8)は保温層である。かくして、(19)より入った被
加熱液体は(20)を通過中に石英管を通過した赤外線
を主として共振加熱をうけ、同時に石英管の吸収した熱
により直接伝導加熱もうけて(21)より取出される。
かくして本発明は、赤外線共振加熱を主として、直接伝
導を従として極で高効率にて液体を加熱する熱交換器を
提供する。
次に、第7図、第8図に液体と共に存在する物質を加、
熱する場合の例としてフライヤーに使用した例を示す。
図においてはテーブルフライヤーを示すが連続式フライ
ヤーに使用しても良い。
第7図は、本発明の赤外線放射体を取付だテーブルフラ
イヤーの全体図を示す。図において、(27)は油槽で
あり赤外線放射体(22)を有する。
(22)は電気配管(28)に接続しており、レバー(
26)により(25)を中心としてスイングアップする
ことが出来る。(24)はコントロールポック人(28
)は油温設定ダイヤルである。
第8図は、赤外線放射体(22)の詳細を示す。
(29)は炭化珪素発熱体、(80)は導電部であり共
に表面には赤外線放射効率の高い金属酸化物セラミック
スが塗着されており、さらに酸化珪素の薄膜にて被覆さ
れて電気的絶縁性を与えている。(29)、(30)は
片持梁であり図において右端のみ支持されている。図に
おいて左端はキャップ(33)にて石英管(34)を包
みセラミックス充填接着剤にて石英管を固定している。
石英管の他端は放熱フィン(31)を有する薄い、金属
管(41)のキャップ(32)にて接着固定されている
。空間部(40)は真空状態又はアルゴン等の不活性ガ
スが封入しである。(41)の他端はフランジ(35)
でありバッキング(37)を介して、配管(88)のフ
ランジ(36)と接続されている。配管の内部には導線
(39)が挿入しである。
次に第7図、第8図における本発明の赤外線放射体の加
熱効果について説明する。
第9図より第18図に、スナック菓子、天ブラ材料、食
用油等の赤外線吸収スペクトル分布を示す。
第9図・・・蛋白質  第10図・・・澱粉第11図・
・・繊維素(セルローズ) 第12図・・・食用油  第13図・・・牛乳カゼイン 前に示した第3図の水を含めて、此等の材料は赤外線領
域において大なる吸収帯を有している。
故に放射された大量の赤外線と此等の物質とは共振加熱
により極めて効率良く加熱される。
次に、本発明の特徴、利点について説明する。
1)1本発明の放射体は、液中において放射する赤外線
の量が極めて大である。
第14図は、本発明の放射体の液中にて有効に放射する
赤外線量を計算したものを示す。図において、 炭化珪素発熱体の表面温度を1000’Cに設定し、赤
外放射物質の放射率を90%としている。
石英管は、真空溶融法により製作されたものであり、高
純度でOH基を含まず赤外線の透過率が極めて高い。第
15図にその透過率分布を示す。
第14図において、 (42)・・・表面温度t o o o ’cの場合の
黒体の放射強度分布 (43)・・・赤外線放射物質の放射率90%の場合の
放射強度分布 (44)・・・石英管を透過して有効に加熱に使用され
る赤外線の放射強度分布 (45)・・・赤外線エネルギーとならず放射体に蓄積
される。此の熱量はベローズ又は放熱フィンにより4体
に吸収される。
(46)・・・此の赤外線は石英管に吸収され、石英管
を加熱する。石英管外面にて直接に液体を加熱する。微
量であるが石英管表面より赤外線二次放射が行なわれる
図より明なごとく、液中に有効に放射される赤外線量は
投入されたエネルギー(電力)の50%以上になる。
かくして本発明の放射体は液中に施置されているにもか
かわらず液を対流加熱することが少く、大量の赤外線を
放射して赤外共振加熱効果が極めて大である。
2)、被加熱物の加熱効果が極で大である。
熱源から物体に熱エネルギーが伝達される場合は、伝導
、対流、放射がある。
伝導、対流では物質に吸収される熱量Qは、Q=Kt・
(T−To)で示される。
T・・・熱源の絶対温度(K) To・・・被加熱物の絶対温度(重) Kl・・・常数 此に対して、放射の場合は Q == K、 (T4− To’) テ示すレル。
K2・・・常数 以上より明なごとく、熱源の温度が高いと、放射加熱が
極で有利となる。
本発明の場合は、放射体は液中に施置されているにかか
わらず液体の対流による放射体表面温度の低下が全く無
<1000’Cの高温を保持できる。故に、加熱効果は
極で大である。
3)、放射体としての寿命が長い。
発熱体である炭化珪素は多孔質であるが、その表面は、
金属酸化物セラミックス及び酸化珪素(SiO2)にて
完全に被覆されており全く無孔である。又石英管との間
を真空状態、又は不活性ガスを充填しているので全く酸
化されることがない。炭化珪素、金属酸化物、酸化珪素
共に其の連続使用温度は1500°C以上であるが、此
を1000°Cにて使用している。かくして、其の寿命
は通常の放射体より非常に長い。
4)0本発明に使用している石英管は、真空溶融法によ
り製作されたものでありOR基を含まず赤外線の透過率
が高いだけでなく、液中にて使用しても表面温度250
°C程度では全く失透することはなく熱衝撃に極で強い
5)0機械的衝撃により石英管が破損しても、放射体は
熱衝撃により破損することは少い。
破損した場合は、液中に電気が洩るが装置した波尾ブレ
ーカ−により直に回路は遮断される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、市膠の放射体を使用した場合を示す。 第2図より第5図までは液体の赤外線吸収スペクトル分
布を示す。 第6図は、本発明になる熱交換器を示す。 第7図は、本発明になるテーブルフライヤーを示す。 第8図は、第7図における放射体の詳細を示す。 第9図より第13図までは各物質の赤外線吸収スペクト
ル分布を示す。 第14図は、本発明の放射体の液中にて放射する赤外線
量を示す。 第15図は、本発明の放射管に使用される石英管の赤外
線透過分布を示す。 −梅、(Jl−=)−=− 一11j二孟−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭化珪素(SiC)からなる発熱体の表面に、赤外線を
    放射する金属酸化物セラミックスを塗着し、さらに酸化
    珪素(SiO_2)の薄膜にて被覆した赤外線放射体を
    ベローズ又は放熱フィンを有する金属薄肉管よりなる金
    具を使用して、石英管中に封入して内部を真空状態又は
    アルゴン等の不活性ガスを封入したことを特徴とする液
    中にて使用する赤外線放射体。
JP59237355A 1984-11-09 1984-11-09 液中にて使用する赤外線放射体 Pending JPS61116246A (ja)

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