誘導加熱式加熱装置
【課題】効率的に加熱できる誘導加熱式加熱装置を提供する。
【解決手段】誘導加熱式加熱装置１は加熱ロール３及び誘導加熱用コイル５を備える。加熱ロール３は肉厚部１１及び、肉厚部１１により規定されて誘導加熱用コイル５が収容される空間部１３を有する。加熱ロール３は熱放射面４３、過熱水蒸気生成室２７及び過熱水蒸気取出口４５を有する。過熱水蒸気生成室２７は肉厚部１１に形成されており、ジュール熱によって過熱水蒸気が生成される。過熱水蒸気取出口４５は熱放射面４３に形成された開口であって、過熱水蒸気生成室２７の過熱水蒸気が取り出される。
【解決手段】誘導加熱式加熱装置１は加熱ロール３及び誘導加熱用コイル５を備える。加熱ロール３は肉厚部１１及び、肉厚部１１により規定されて誘導加熱用コイル５が収容される空間部１３を有する。加熱ロール３は熱放射面４３、過熱水蒸気生成室２７及び過熱水蒸気取出口４５を有する。過熱水蒸気生成室２７は肉厚部１１に形成されており、ジュール熱によって過熱水蒸気が生成される。過熱水蒸気取出口４５は熱放射面４３に形成された開口であって、過熱水蒸気生成室２７の過熱水蒸気が取り出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導加熱方式によって生成された過熱水蒸気を利用して加熱する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱は誘導加熱用コイルに交流電流を流して交番磁束を発生させ、これにより導電性部材に渦電流を流してジュール熱を発生させ、ジュール熱によって加熱をする。誘導加熱はクリーンかつ安全なので注目されている。誘導加熱を用いた装置としては、例えば、内部を中空としたロールの内部に誘導コイルを設け、誘導コイルに交流電流を流して交番磁束を発生させ、これによりロールの周壁に渦電流を流してジュール熱を発生させるものがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
また、誘導加熱を用いた装置として、磁束が通過することによりジュール熱が発生する加熱器と、加熱器を挟む脚鉄心と、脚鉄心に巻かれたコイル部と、を備える電磁誘導加熱蒸気発生器がある (例えば、特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６８６５３３号明細書
【特許文献２】特開平６−２０８８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
過熱水蒸気は飽和水蒸気(約１００℃)よりも高温(例えば４００〜５００℃)の水蒸気であり、加熱又は乾燥に利用することができる。ガス又は重油を燃焼させて過熱水蒸気を生成する場合、以下の問題がある。(１)水蒸気搬送工程等で生じる熱損失が大きいのでエネルギー効率が低い。(２)排気ガスが生じるので作業環境が悪化する。(３)換気装置及びボイラ等の付帯設備が必要となる。(４)加熱又は乾燥の温度を正確に制御できないので加熱又は乾燥の温度を均一にすることが困難である。
【０００６】
ヒートポンプを用いて過熱水蒸気を生成する場合、上記問題を解決することが可能であるが、ヒートポンプの性質上、温度が比較的高い過熱水蒸気の生成には用いることができない。
【０００７】
誘導加熱式加熱装置を用いて過熱水蒸気を発生させれば、ガス、重油又はヒートポンプを用いて過熱水蒸気を発生させる場合の問題点を解決することが可能であり、その場合においても効率的な加熱が望まれる。
【０００８】
本発明は効率的に加熱することができる誘導加熱式加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の一の局面に係る誘導加熱式加熱装置は、交流電流が流れることによって交番磁束を発生する誘導加熱用導電部材と、肉厚部及び、前記肉厚部により規定されて前記誘導加熱用導電部材が収容される空間部を有しており、前記誘導加熱用導電部材により発生した交番磁束によって渦電流が流れてジュール熱を発生する加熱部材と、を備え、前記加熱部材は、熱放射面と、前記肉厚部に形成されており、ジュール熱によって過熱水蒸気が生成される過熱水蒸気生成室と、前記熱放射面に形成された開口であって、前記過熱水蒸気生成室の過熱水蒸気が取り出される過熱水蒸気取出口と、を有する。
【００１０】
本発明によれば、熱放射面から放射される熱と、熱放射面に形成された過熱水蒸気取出口から取り出される過熱水蒸気とによって、加熱部材が加熱対象物を加熱するので、効率的に加熱することができる。
【００１１】
上記構成において、前記加熱部材を回転させるモータと、前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記モータにより前記加熱部材を回転させる制御をする加熱部材回転制御部と、を備えることができる。
【００１２】
この構成によれば、加熱部材を回転させながら過熱水蒸気生成室で過熱水蒸気を生成するので、過熱水蒸気生成室で生成される過熱水蒸気の温度の均一化を図れる。
【００１３】
上記構成において、前記加熱部材は前記誘導加熱用導電部材に対して独立に回転することができる。
【００１４】
この構成によれば加熱部材を回転させるトルクを小さくできる。
【００１５】
上記構成において、前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記過熱水蒸気生成室へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部を備えることができる。
【００１６】
この構成によれば、過熱水蒸気生成室へ供給されるのは常温の水ではなく飽和水蒸気なので、過熱水蒸気生成室において過熱水蒸気を迅速に生成することができる。
【００１７】
上記構成において、回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する支持体とを含み、前記回転軸と前記支持体を貫通する貫通路を有する回転継手を備えており、前記加熱部材は、前記モータによる回転で軸となる軸部を含み、前記軸部は、前記貫通路と前記過熱水蒸気生成室とをつなぐ軸部通路を有しており、前記飽和水蒸気供給部は、前記貫通路及び前記軸部通路を通して飽和水蒸気を前記過熱水蒸気生成室へ供給することができる。
【００１８】
この構成によれば、回転継手に設けられた貫通路と加熱部材の軸部に設けられた軸部通路とを通して、飽和水蒸気を過熱水蒸気生成室へ供給している。貫通路及び軸部通路は回転移動しないので、回転する加熱部材の過熱水蒸気生成室に飽和水蒸気を供給するのを簡単な構成で実現することができる。
【００１９】
上記構成において、前記熱放射面に接触して前記加熱部材の回転により駆動される回転ベルトを備えることができる。
【００２０】
この構成によれば、加熱部材を回転ベルトの加熱と回転ベルトの駆動とを兼用することができる。
【００２１】
上記構成において、前記過熱水蒸気取出口は複数設けられており、複数の前記過熱水蒸気取出口は前記熱放射面に均一に配置されているようにすることができる。
【００２２】
この構成によれば、熱放射面から均一に過熱水蒸気を取り出すことができる。
【００２３】
上記構成において、前記加熱部材に配置された温度センサと、前記温度センサからの出力に基づいて前記誘導加熱用導電部材に流れる交流電流を調整する加熱水蒸気温度制御部と、を備えることができる。
【００２４】
この構成によれば、加熱部材に配置された温度センサからの出力に基づいて誘導加熱用導電部材に流れる交流電流を調整しているので、過熱水蒸気生成室で生成される過熱水蒸気の温度をフィードバック制御することができ、これにより過熱水蒸気を所望の温度に制御することができる。
【００２５】
上記構成において、前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記過熱水蒸気生成室へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部を備えることができる。
【００２６】
この構成によれば、過熱水蒸気生成室へ供給されるのは常温の水ではなく飽和水蒸気なので、過熱水蒸気生成室において過熱水蒸気を効率的に生成することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る誘導加熱式加熱装置によれば効率的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す加熱ロール及び誘導加熱用コイルにより構成される構造体をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図３】本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の第１の応用例を示す図である。
【図４】本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の第２の応用例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の第３の応用例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の第４の応用例を示す図である。
【図７】本実施形態の変形例に係る加熱ブロックと誘導加熱用コイルを含む構造体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１の全体構成を示す図であり、誘導加熱式加熱装置１を構成する各要素は、構造(断面構造)又は機能ブロックで示されている。図２は加熱ロール３及び誘導加熱用コイル５により構成される構造体をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。誘導加熱式加熱装置１は、加熱ロール３、加熱ロール３にジュール熱を発生させる交番磁束を形成する誘導加熱用コイル５、加熱ロール３を回転させるモータ７及び飽和水蒸気を生成する電気式ボイラ９を備える。
【００３０】
加熱ロール３はロールシェルと称されており、加熱部材の一例である。加熱ロール３は導電性の材料(カーボン又は導電性の金属)を含み、誘導加熱用コイル５により発生した交番磁束の作用により渦電流が流れてジュール熱を発生する。加熱ロール３は厚肉円筒形状を有しており、肉厚部１１及び肉厚部１１により規定される空間部１３によって構成される。加熱ロール３の両端面にはそれぞれ、軸部１５，１７が形成されている。軸部１５，１７はそれぞれ、ベース１９に固定された軸受ブラケット２１，２３に回転自在に支持されている。軸部１５はモータ７の回転軸に固定されている。これにより加熱ロール３をモータ７によって回転させることができる。
【００３１】
空間部１３には誘導加熱用導電部材の一例である誘導加熱用コイル５が収容される。肉厚部１１には過熱水蒸気生成室２７及び肉厚部通路２９が形成されている。肉厚部１１はジャケット構造を有しており、ジャケット室と称される過熱水蒸気生成室２７が設けられている。過熱水蒸気生成室２７は加熱ロール３の軸心と同じ方向に延びる円筒形状を有する。過熱水蒸気生成室２７には電気式ボイラ９で生成された飽和水蒸気が供給され、過熱水蒸気生成室２７内でジュール熱によって飽和水蒸気を加熱することにより過熱水蒸気が生成される。
【００３２】
肉厚部通路２９は軸部１７側に形成されており、過熱水蒸気生成室２７と軸部１７に形成された軸部通路３１とをつないでいる。軸部１７は回転継手３３の回転軸３５に接続されている。回転軸３５は回転継手３３の支持体３７によって回転自在に支持されている。支持体３７及び回転軸３５には貫通路３９が形成されている。貫通路３９の一方は軸部１７の軸部通路３１につながっており、貫通路３９の他方は飽和水蒸気の供給管４１とつながっている。電気式ボイラ９で生成された飽和水蒸気は、供給管４１、貫通路３９、軸部通路３１、肉厚部通路２９を流れて過熱水蒸気生成室２７へ送られる。
【００３３】
加熱ロール３の肉厚部１１の表面は、熱が放射される熱放射面４３である。熱放射面４３の全面に過熱水蒸気取出口４５となる多数の開口が均一に配置されている。過熱水蒸気取出口４５は過熱水蒸気生成室２７と連通しており、過熱水蒸気生成室２７で生成された過熱水蒸気は、過熱水蒸気取出口４５から外部へ流れ出す。なお、過熱水蒸気取出口４５の大きさと数は、必要とする過熱水蒸気の量に合わせて設定する。
【００３４】
加熱ロール３の空間部１３には誘導加熱用コイル５及び鉄心４７が配置されている。誘導加熱用コイル５及び鉄心４７は共に円筒形状を有しており、加熱ロール３の軸心と同じ方向に延びている。誘導加熱用コイル５は交流電流が流れることによって交番磁束を発生する。鉄心４７は交番磁束を強くするために誘導加熱用コイル５内に挿入される。鉄心４７の表面部は絶縁処理した薄いケイソ鋼層を積層した構造を有する。これにより、鉄心４７に渦電流が流れて鉄心４７が誘導加熱されるのを防止している。
【００３５】
誘導加熱用コイル５及び鉄心４７は加熱ロール３と分離されており、加熱ロール３は誘導加熱用コイル５及び鉄心４７に対して独立に回転する。鉄心４７にはホルダ４９の一端が挿入されて、ホルダ４９により支持されている。ホルダ４９は軸部１５に形成された通路及びモータ７の回転軸を通り、ホルダ４９の他端がベース１９に固定されている。
【００３６】
ホルダ４９にはホルダ通路５１が形成されており、誘導加熱用コイル５に接続された導線５３はホルダ通路５１を通り、外部へ導かれる。
【００３７】
誘導加熱式加熱装置１は過熱水蒸気温度制御部５５、加熱ロール回転制御部５７、過熱水蒸気生成量制御部５９及びコントローラ６１を備える。これらはＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)等よって構成される。過熱水蒸気温度制御部５５、加熱ロール回転制御部５７及び過熱水蒸気生成量制御部５９は、それぞれ交流電源と接続されている。
【００３８】
加熱ロール３には温度センサ(図示せず)が配置されている。温度センサは加熱ロール３の肉厚部１１に埋設してもよいし、過熱水蒸気生成室２７に配置してもよい。軸部１５には温度センサから出力された信号が送られる回転トランスのロータトランス(図示せず)が取り付けられている。ホルダ４９には回転トランスのステータトランス(図示せず)が取り付けられている。ホルダ通路５１にはステータトランスからの信号を伝送する配線(図示せず)が形成されており、その配線は過熱水蒸気温度制御部５５に接続されている。これにより、温度センサから出力された信号は過熱水蒸気温度制御部５５へ送られる。
【００３９】
過熱水蒸気温度制御部５５は誘導加熱用コイル５の導線５３と接続されている。過熱水蒸気温度制御部５５は上記温度センサからの出力に基づいて誘導加熱用コイル５に流れる交流電流を調整する。
【００４０】
加熱ロール回転制御部５７は加熱部材回転制御部の一例である。過熱水蒸気生成室２７内での過熱水蒸気の生成において、モータ７の回転数を制御することにより、加熱ロール３の回転数を制御する。
【００４１】
過熱水蒸気生成量制御部５９は電気式ボイラ９から過熱水蒸気生成室２７へ供給する飽和水蒸気量を調整することにより、過熱水蒸気の生成量を制御する。過熱水蒸気生成量制御部５９及び電気式ボイラ９によって、過熱水蒸気生成室２７へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部が構成される。
【００４２】
コントローラ６１は操作画面及び入力キーボード等を備えており、操作者はコントローラ６１を用いて過熱水蒸気温度制御部５５、加熱ロール回転制御部５７及び過熱水蒸気生成量制御部５９に制御指令をする。
【００４３】
誘導加熱式加熱装置１の動作について簡単に説明する。モータ７により加熱ロール３を回転させた状態で、誘導加熱用コイル５に交流電流を流すことにより、交番磁束を発生させる。交番磁束により加熱ロール３に渦電流が流れてジュール熱が発生する。電気式ボイラ９から飽和水蒸気を連続して過熱水蒸気生成室２７へ供給しながら、過熱水蒸気生成室２７において飽和水蒸気を、加熱ロール３で発生したジュール熱で加熱することにより過熱水蒸気が生成される。生成された過熱水蒸気は過熱水蒸気取出口４５から連続的に取り出される。加熱対象物は熱放射面４３から放射される熱及び、過熱水蒸気取出口４５から連続的に取り出される過熱水蒸気によって加熱される。
【００４４】
本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１の主な効果を説明する。
【００４５】
(１)誘導加熱式加熱装置１は、加熱ロール３にジュール熱を発生させ、加熱ロール３の肉厚部１１に形成された過熱水蒸気生成室２７で過熱水蒸気を生成している。加熱ロール３は熱放射面４３から放射される熱と、熱放射面４３に形成された過熱水蒸気取出口４５から取り出される過熱水蒸気とによって、加熱対象物を加熱している。したがって、熱放射面４３から放射される熱だけで加熱対象物を加熱する場合に比べて効率的に加熱することができる。
【００４６】
加熱に必要な熱量を確保するために、熱放射面４３を大きくしたり、加熱ロール３を複数設けたりする必要が生じることがある。本実施形態によれば、熱放射面４３から放射される熱と過熱水蒸気取出口４５から取り出される過熱水蒸気とによって、加熱ロール３が加熱対象物を加熱するので、熱放射面４３の面積を大きくしなくても、また加熱ロール３が少ない個数でも、加熱に必要な熱量を確保することができる。
【００４７】
過熱水蒸気を加熱ロール３と別の場所で生成して加熱ロール３に運搬するのではなく、過熱水蒸気を加熱ロール３の肉厚部１１に形成された過熱水蒸気生成室２７で生成するので、過熱水蒸気の潜熱と顕熱の熱エネルギーを有効に利用して加熱対象物を加熱することができる。
【００４８】
過熱水蒸気は電気を用いて誘導加熱により生成するので、ガス又は重油で過熱水蒸気を生成する場合に比べて、コンパクトで簡素な構成にすることができる。また排気ガスが発生しないので、クリーンな作業環境を確保することができる。
【００４９】
誘導加熱用コイル５に流す交流電流の制御によって、過熱水蒸気の温度を制御できるので、過熱水蒸気の温度制御が容易となり、１００℃〜５００℃及び５００℃以上の過熱水蒸気を生成することができる。
【００５０】
以上を総合すると、本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１によれば、その製造工程を簡素化でき、構成を簡素化でき(設備を簡素化)、エネルギー効率を向上でき、メンテナンスを省力化できる。このような効果を有する本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１は、例えば、製紙、不織布及び繊維の乾燥、各種材料の予熱、菓子及びパン等の食品の両面加熱又は焼き付けに適用可能となる。
【００５１】
(２)本実施形態によれば、加熱ロール３をモータ７によって回転させながら、過熱水蒸気生成室２７で過熱水蒸気を生成するので、過熱水蒸気生成室２７で生成される過熱水蒸気の温度の均一化を図れる。
【００５２】
(３)加熱ロール３の回転時、誘導加熱用コイル５及び鉄心４７は静止しており、すなわち、加熱ロール３は誘導加熱用コイル５及び鉄心４７に対して独立して回転するので、加熱ロール３を回転させるトルクを小さくできる。
【００５３】
(４)過熱水蒸気生成量制御部５９及び電気式ボイラ９によって飽和水蒸気供給部が構成される。飽和水蒸気供給部により、過熱水蒸気生成室２７へ飽和水蒸気を供給している。過熱水蒸気生成室２７へ供給されるのは常温の水ではなく飽和水蒸気なので、過熱水蒸気生成室２７において過熱水蒸気を迅速に生成することができる。
【００５４】
(５)回転継手３３に設けられた貫通路３９と加熱ロール３の軸部１７に設けられた軸部通路３１とを通して、飽和水蒸気を過熱水蒸気生成室２７へ供給している。貫通路３９及び軸部通路３１は回転移動しないので、回転する加熱ロール３の過熱水蒸気生成室２７に飽和水蒸気を供給するのを簡単な構成で実現することができる。
【００５５】
(６)過熱水蒸気取出口４５は熱放射面４３に複数設けられており、複数の過熱水蒸気取出口４５が熱放射面４３に均一に配置されている。したがって、熱放射面４３から均一に過熱水蒸気を取り出すことができる。
【００５６】
(７)過熱水蒸気温度制御部５５によって、加熱ロール３に配置された温度センサ(図示せず)からの出力に基づいて誘導加熱用コイル５に流れる交流電流を調整しているので、過熱水蒸気生成室２７で生成される過熱水蒸気の温度をフィードバック制御することができ、これにより過熱水蒸気を所望の温度に制御することができる。温度センサを加熱ロール３の肉厚部１１に埋設した場合は、加熱ロール３の温度制御をすることにより、過熱水蒸気生成室２７で生成される過熱水蒸気の温度を所望の温度に制御する。また、温度センサを過熱水蒸気生成室２７に配置した場合は、過熱水蒸気生成室２７の温度制御をすることにより、過熱水蒸気生成室２７で生成される過熱水蒸気の温度を所望の温度に制御する。
【００５７】
次に、本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１の第１〜第４の応用例について、図３〜図６を用いて説明する。これらはベルトコンベアに応用したものであり、図１に示す誘導加熱式加熱装置１のうち加熱ロール３を図示している。
【００５８】
図３は第１の応用例を示す図である。回転ベルト６３には回転ベルト６３を駆動する駆動ローラ６５が掛け回されている。回転ベルト６３の上側のベルト６３ａと下側のベルト６３ｂとの間に、加熱ロール３が配置されている。加熱ロール３は回転ベルト６３に接触してもよいし、非接触でもよい。加熱ロール３は熱放射面４３から放射される熱と、過熱水蒸気取出口４５から取り出される過熱水蒸気とによって、回転ベルト６３の片面を加熱している。これにより、回転ベルト６３の乾燥、殺菌及び回転ベルト６３で搬送される物の乾燥、殺菌をすることができる。
【００５９】
図４は第２の応用例を示す図である。第１の応用例との違いは、加熱ロール３が回転ベルト６３を駆動する駆動ローラの機能を有する点である。加熱ロール３は回転ベルト６３に掛け回されており、回転ベルト６３は熱放射面４３に接触して加熱ロール３の回転により駆動される。第２の応用例によれば、加熱ロール３が回転ベルト６３の加熱と回転ベルト６３の駆動を兼用しているので、回転ベルト６３を駆動させる駆動ローラを省くことができる。
【００６０】
図５は第３の応用例を示す図である。加熱ロール３が複数、例えば二つの加熱ロール３ａ，３ｂが配置されている。加熱ロール３ａは回転ベルト６３に掛け回されている。加熱ロール３ｂは加熱ロール３ａの近くに位置し、回転ベルト６３の上側のベルト６３ａと下側のベルト６３ｂと間に配置されている。加熱ロール３ａ，３ｂは回転ベルト６３を駆動する駆動ローラの機能を有している。補助ローラ６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ，６７ｅ，６７ｆは、回転ベルト６３に接触して回転ベルト６３を案内する。
【００６１】
加熱ロール３ａ，３ｂはハウジング６９内に配置されている。回転ベルト６３は外部からハウジング６９内に入り、加熱ロール３ａ，３ｂにより加熱されて乾燥、殺菌された後、外部へ送られる。ハウジング６９内の過熱水蒸気のうち、液化してハウジング６９の底に溜まった水７１はドレイン７３により外部へ抜かれる。
【００６２】
図６は第４の応用例を示す図である。第３の応用例との違いは、加熱ロール３ｂを回転ベルト６３と接触した状態で回転ベルト６３の上側のベルト６３ａ上に配置した点及び加熱ロール３ｂの隣に加熱ロール３ｃが設けられている点である。加熱ロール３ｃは加熱ロール３ｂと同様に、回転ベルト６３と接触した状態で回転ベルト６３の上側のベルト６３ａ上に配置されている。加熱ロール３ａが回転ベルト６３の一方の面に接触し、加熱ロール３ｂ，３ｃが回転ベルト６３の他方の面に接触している。したがって、第４の応用例によれば回転ベルト６３の両面を直接加熱することができる。
【００６３】
次に、本実施形態の変形例を説明する。ここまでは、ジュール熱を発生する加熱部材として、回転する加熱ロール３を説明したが、変形例の加熱部材は回転しない加熱ブロックである。図７は本実施形態の変形例に係る加熱ブロック７５と誘導加熱用コイル５を含む構造体の斜視図である。
【００６４】
加熱ブロック７５は誘導加熱用コイル５により発生した交番磁束によって渦電流が流れてジュール熱を発生する。加熱ブロック７５は加熱ロール３と同様に、肉厚部１１、空間部１３、熱放射面４３、過熱水蒸気生成室２７及び過熱水蒸気取出口４５を有する。図示しない電気式ボイラで生成された飽和水蒸気が、供給管４１から過熱水蒸気生成室２７に供給される。
【００６５】
加熱ブロック７５は断面が四角形である。熱放射面４３は四角形の平面である。熱放射面４３から放射される熱と過熱水蒸気取出口４５から取り出される過熱水蒸気とによって熱放射面４３の上方を矢印方向に移動する回転ベルト６３を加熱する。
【００６６】
誘導加熱用コイル５及び鉄心４７は断面が四角形である。誘導加熱用コイル５が過熱水蒸気生成室２７の底面７７と対向する対向面７９は、底面７７とほぼ同じ面積を有する。これにより、対向面７９の面積が底面７７の面積より小さい場合に比べて、過熱水蒸気生成室２７の底面７７でジュール熱をむらなく発生させることができ、過熱水蒸気の温度の均一化を図れる。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・誘導加熱式加熱装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ・・・加熱ロール(加熱部材の一例)、５・・・誘導加熱用コイル(誘導加熱用導電部材の一例)、７・・・モータ、９・・・電気式ボイラ(飽和水蒸気供給部の一例を構成する要素)、１１・・・肉厚部、１３・・・空間部、１５，１７・・・軸部、１９・・・ベース、２１，２３・・・軸受ブラケット、２７・・・過熱水蒸気生成室、２９・・・肉厚部通路、３１・・・軸部通路、３３・・・回転継手、３５・・・回転軸、３７・・・支持体、３９・・・貫通路、４１・・・供給管、４３・・・熱放射面、４５・・・過熱水蒸気取出口、４７・・・鉄心、４９・・・ホルダ、５１・・・ホルダ通路、５３・・・導線、５７・・・加熱ロール回転制御部(加熱部材回転制御部の一例)、５９・・・過熱水蒸気生成量制御部(飽和水蒸気供給部の一例を構成する要素)、６３・・・回転ベルト、６３ａ・・・上側のベルト、６３ｂ・・・下側のベルト、６５・・・駆動ローラ、６７ａ〜６７ｆ・・・補助ローラ、６９・・・ハウジング、７１・・・水、７３・・・ドレイン、７５・・・加熱ブロック、７７・・・過熱水蒸気生成室の底面、７９・・・誘導加熱用コイルの対向面
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導加熱方式によって生成された過熱水蒸気を利用して加熱する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱は誘導加熱用コイルに交流電流を流して交番磁束を発生させ、これにより導電性部材に渦電流を流してジュール熱を発生させ、ジュール熱によって加熱をする。誘導加熱はクリーンかつ安全なので注目されている。誘導加熱を用いた装置としては、例えば、内部を中空としたロールの内部に誘導コイルを設け、誘導コイルに交流電流を流して交番磁束を発生させ、これによりロールの周壁に渦電流を流してジュール熱を発生させるものがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
また、誘導加熱を用いた装置として、磁束が通過することによりジュール熱が発生する加熱器と、加熱器を挟む脚鉄心と、脚鉄心に巻かれたコイル部と、を備える電磁誘導加熱蒸気発生器がある (例えば、特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６８６５３３号明細書
【特許文献２】特開平６−２０８８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
過熱水蒸気は飽和水蒸気(約１００℃)よりも高温(例えば４００〜５００℃)の水蒸気であり、加熱又は乾燥に利用することができる。ガス又は重油を燃焼させて過熱水蒸気を生成する場合、以下の問題がある。(１)水蒸気搬送工程等で生じる熱損失が大きいのでエネルギー効率が低い。(２)排気ガスが生じるので作業環境が悪化する。(３)換気装置及びボイラ等の付帯設備が必要となる。(４)加熱又は乾燥の温度を正確に制御できないので加熱又は乾燥の温度を均一にすることが困難である。
【０００６】
ヒートポンプを用いて過熱水蒸気を生成する場合、上記問題を解決することが可能であるが、ヒートポンプの性質上、温度が比較的高い過熱水蒸気の生成には用いることができない。
【０００７】
誘導加熱式加熱装置を用いて過熱水蒸気を発生させれば、ガス、重油又はヒートポンプを用いて過熱水蒸気を発生させる場合の問題点を解決することが可能であり、その場合においても効率的な加熱が望まれる。
【０００８】
本発明は効率的に加熱することができる誘導加熱式加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の一の局面に係る誘導加熱式加熱装置は、交流電流が流れることによって交番磁束を発生する誘導加熱用導電部材と、肉厚部及び、前記肉厚部により規定されて前記誘導加熱用導電部材が収容される空間部を有しており、前記誘導加熱用導電部材により発生した交番磁束によって渦電流が流れてジュール熱を発生する加熱部材と、を備え、前記加熱部材は、熱放射面と、前記肉厚部に形成されており、ジュール熱によって過熱水蒸気が生成される過熱水蒸気生成室と、前記熱放射面に形成された開口であって、前記過熱水蒸気生成室の過熱水蒸気が取り出される過熱水蒸気取出口と、を有する。
【００１０】
本発明によれば、熱放射面から放射される熱と、熱放射面に形成された過熱水蒸気取出口から取り出される過熱水蒸気とによって、加熱部材が加熱対象物を加熱するので、効率的に加熱することができる。
【００１１】
上記構成において、前記加熱部材を回転させるモータと、前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記モータにより前記加熱部材を回転させる制御をする加熱部材回転制御部と、を備えることができる。
【００１２】
この構成によれば、加熱部材を回転させながら過熱水蒸気生成室で過熱水蒸気を生成するので、過熱水蒸気生成室で生成される過熱水蒸気の温度の均一化を図れる。
【００１３】
上記構成において、前記加熱部材は前記誘導加熱用導電部材に対して独立に回転することができる。
【００１４】
この構成によれば加熱部材を回転させるトルクを小さくできる。
【００１５】
上記構成において、前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記過熱水蒸気生成室へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部を備えることができる。
【００１６】
この構成によれば、過熱水蒸気生成室へ供給されるのは常温の水ではなく飽和水蒸気なので、過熱水蒸気生成室において過熱水蒸気を迅速に生成することができる。
【００１７】
上記構成において、回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する支持体とを含み、前記回転軸と前記支持体を貫通する貫通路を有する回転継手を備えており、前記加熱部材は、前記モータによる回転で軸となる軸部を含み、前記軸部は、前記貫通路と前記過熱水蒸気生成室とをつなぐ軸部通路を有しており、前記飽和水蒸気供給部は、前記貫通路及び前記軸部通路を通して飽和水蒸気を前記過熱水蒸気生成室へ供給することができる。
【００１８】
この構成によれば、回転継手に設けられた貫通路と加熱部材の軸部に設けられた軸部通路とを通して、飽和水蒸気を過熱水蒸気生成室へ供給している。貫通路及び軸部通路は回転移動しないので、回転する加熱部材の過熱水蒸気生成室に飽和水蒸気を供給するのを簡単な構成で実現することができる。
【００１９】
上記構成において、前記熱放射面に接触して前記加熱部材の回転により駆動される回転ベルトを備えることができる。
【００２０】
この構成によれば、加熱部材を回転ベルトの加熱と回転ベルトの駆動とを兼用することができる。
【００２１】
上記構成において、前記過熱水蒸気取出口は複数設けられており、複数の前記過熱水蒸気取出口は前記熱放射面に均一に配置されているようにすることができる。
【００２２】
この構成によれば、熱放射面から均一に過熱水蒸気を取り出すことができる。
【００２３】
上記構成において、前記加熱部材に配置された温度センサと、前記温度センサからの出力に基づいて前記誘導加熱用導電部材に流れる交流電流を調整する加熱水蒸気温度制御部と、を備えることができる。
【００２４】
この構成によれば、加熱部材に配置された温度センサからの出力に基づいて誘導加熱用導電部材に流れる交流電流を調整しているので、過熱水蒸気生成室で生成される過熱水蒸気の温度をフィードバック制御することができ、これにより過熱水蒸気を所望の温度に制御することができる。
【００２５】
上記構成において、前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記過熱水蒸気生成室へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部を備えることができる。
【００２６】
この構成によれば、過熱水蒸気生成室へ供給されるのは常温の水ではなく飽和水蒸気なので、過熱水蒸気生成室において過熱水蒸気を効率的に生成することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る誘導加熱式加熱装置によれば効率的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す加熱ロール及び誘導加熱用コイルにより構成される構造体をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図３】本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の第１の応用例を示す図である。
【図４】本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の第２の応用例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の第３の応用例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置の第４の応用例を示す図である。
【図７】本実施形態の変形例に係る加熱ブロックと誘導加熱用コイルを含む構造体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１の全体構成を示す図であり、誘導加熱式加熱装置１を構成する各要素は、構造(断面構造)又は機能ブロックで示されている。図２は加熱ロール３及び誘導加熱用コイル５により構成される構造体をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。誘導加熱式加熱装置１は、加熱ロール３、加熱ロール３にジュール熱を発生させる交番磁束を形成する誘導加熱用コイル５、加熱ロール３を回転させるモータ７及び飽和水蒸気を生成する電気式ボイラ９を備える。
【００３０】
加熱ロール３はロールシェルと称されており、加熱部材の一例である。加熱ロール３は導電性の材料(カーボン又は導電性の金属)を含み、誘導加熱用コイル５により発生した交番磁束の作用により渦電流が流れてジュール熱を発生する。加熱ロール３は厚肉円筒形状を有しており、肉厚部１１及び肉厚部１１により規定される空間部１３によって構成される。加熱ロール３の両端面にはそれぞれ、軸部１５，１７が形成されている。軸部１５，１７はそれぞれ、ベース１９に固定された軸受ブラケット２１，２３に回転自在に支持されている。軸部１５はモータ７の回転軸に固定されている。これにより加熱ロール３をモータ７によって回転させることができる。
【００３１】
空間部１３には誘導加熱用導電部材の一例である誘導加熱用コイル５が収容される。肉厚部１１には過熱水蒸気生成室２７及び肉厚部通路２９が形成されている。肉厚部１１はジャケット構造を有しており、ジャケット室と称される過熱水蒸気生成室２７が設けられている。過熱水蒸気生成室２７は加熱ロール３の軸心と同じ方向に延びる円筒形状を有する。過熱水蒸気生成室２７には電気式ボイラ９で生成された飽和水蒸気が供給され、過熱水蒸気生成室２７内でジュール熱によって飽和水蒸気を加熱することにより過熱水蒸気が生成される。
【００３２】
肉厚部通路２９は軸部１７側に形成されており、過熱水蒸気生成室２７と軸部１７に形成された軸部通路３１とをつないでいる。軸部１７は回転継手３３の回転軸３５に接続されている。回転軸３５は回転継手３３の支持体３７によって回転自在に支持されている。支持体３７及び回転軸３５には貫通路３９が形成されている。貫通路３９の一方は軸部１７の軸部通路３１につながっており、貫通路３９の他方は飽和水蒸気の供給管４１とつながっている。電気式ボイラ９で生成された飽和水蒸気は、供給管４１、貫通路３９、軸部通路３１、肉厚部通路２９を流れて過熱水蒸気生成室２７へ送られる。
【００３３】
加熱ロール３の肉厚部１１の表面は、熱が放射される熱放射面４３である。熱放射面４３の全面に過熱水蒸気取出口４５となる多数の開口が均一に配置されている。過熱水蒸気取出口４５は過熱水蒸気生成室２７と連通しており、過熱水蒸気生成室２７で生成された過熱水蒸気は、過熱水蒸気取出口４５から外部へ流れ出す。なお、過熱水蒸気取出口４５の大きさと数は、必要とする過熱水蒸気の量に合わせて設定する。
【００３４】
加熱ロール３の空間部１３には誘導加熱用コイル５及び鉄心４７が配置されている。誘導加熱用コイル５及び鉄心４７は共に円筒形状を有しており、加熱ロール３の軸心と同じ方向に延びている。誘導加熱用コイル５は交流電流が流れることによって交番磁束を発生する。鉄心４７は交番磁束を強くするために誘導加熱用コイル５内に挿入される。鉄心４７の表面部は絶縁処理した薄いケイソ鋼層を積層した構造を有する。これにより、鉄心４７に渦電流が流れて鉄心４７が誘導加熱されるのを防止している。
【００３５】
誘導加熱用コイル５及び鉄心４７は加熱ロール３と分離されており、加熱ロール３は誘導加熱用コイル５及び鉄心４７に対して独立に回転する。鉄心４７にはホルダ４９の一端が挿入されて、ホルダ４９により支持されている。ホルダ４９は軸部１５に形成された通路及びモータ７の回転軸を通り、ホルダ４９の他端がベース１９に固定されている。
【００３６】
ホルダ４９にはホルダ通路５１が形成されており、誘導加熱用コイル５に接続された導線５３はホルダ通路５１を通り、外部へ導かれる。
【００３７】
誘導加熱式加熱装置１は過熱水蒸気温度制御部５５、加熱ロール回転制御部５７、過熱水蒸気生成量制御部５９及びコントローラ６１を備える。これらはＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)等よって構成される。過熱水蒸気温度制御部５５、加熱ロール回転制御部５７及び過熱水蒸気生成量制御部５９は、それぞれ交流電源と接続されている。
【００３８】
加熱ロール３には温度センサ(図示せず)が配置されている。温度センサは加熱ロール３の肉厚部１１に埋設してもよいし、過熱水蒸気生成室２７に配置してもよい。軸部１５には温度センサから出力された信号が送られる回転トランスのロータトランス(図示せず)が取り付けられている。ホルダ４９には回転トランスのステータトランス(図示せず)が取り付けられている。ホルダ通路５１にはステータトランスからの信号を伝送する配線(図示せず)が形成されており、その配線は過熱水蒸気温度制御部５５に接続されている。これにより、温度センサから出力された信号は過熱水蒸気温度制御部５５へ送られる。
【００３９】
過熱水蒸気温度制御部５５は誘導加熱用コイル５の導線５３と接続されている。過熱水蒸気温度制御部５５は上記温度センサからの出力に基づいて誘導加熱用コイル５に流れる交流電流を調整する。
【００４０】
加熱ロール回転制御部５７は加熱部材回転制御部の一例である。過熱水蒸気生成室２７内での過熱水蒸気の生成において、モータ７の回転数を制御することにより、加熱ロール３の回転数を制御する。
【００４１】
過熱水蒸気生成量制御部５９は電気式ボイラ９から過熱水蒸気生成室２７へ供給する飽和水蒸気量を調整することにより、過熱水蒸気の生成量を制御する。過熱水蒸気生成量制御部５９及び電気式ボイラ９によって、過熱水蒸気生成室２７へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部が構成される。
【００４２】
コントローラ６１は操作画面及び入力キーボード等を備えており、操作者はコントローラ６１を用いて過熱水蒸気温度制御部５５、加熱ロール回転制御部５７及び過熱水蒸気生成量制御部５９に制御指令をする。
【００４３】
誘導加熱式加熱装置１の動作について簡単に説明する。モータ７により加熱ロール３を回転させた状態で、誘導加熱用コイル５に交流電流を流すことにより、交番磁束を発生させる。交番磁束により加熱ロール３に渦電流が流れてジュール熱が発生する。電気式ボイラ９から飽和水蒸気を連続して過熱水蒸気生成室２７へ供給しながら、過熱水蒸気生成室２７において飽和水蒸気を、加熱ロール３で発生したジュール熱で加熱することにより過熱水蒸気が生成される。生成された過熱水蒸気は過熱水蒸気取出口４５から連続的に取り出される。加熱対象物は熱放射面４３から放射される熱及び、過熱水蒸気取出口４５から連続的に取り出される過熱水蒸気によって加熱される。
【００４４】
本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１の主な効果を説明する。
【００４５】
(１)誘導加熱式加熱装置１は、加熱ロール３にジュール熱を発生させ、加熱ロール３の肉厚部１１に形成された過熱水蒸気生成室２７で過熱水蒸気を生成している。加熱ロール３は熱放射面４３から放射される熱と、熱放射面４３に形成された過熱水蒸気取出口４５から取り出される過熱水蒸気とによって、加熱対象物を加熱している。したがって、熱放射面４３から放射される熱だけで加熱対象物を加熱する場合に比べて効率的に加熱することができる。
【００４６】
加熱に必要な熱量を確保するために、熱放射面４３を大きくしたり、加熱ロール３を複数設けたりする必要が生じることがある。本実施形態によれば、熱放射面４３から放射される熱と過熱水蒸気取出口４５から取り出される過熱水蒸気とによって、加熱ロール３が加熱対象物を加熱するので、熱放射面４３の面積を大きくしなくても、また加熱ロール３が少ない個数でも、加熱に必要な熱量を確保することができる。
【００４７】
過熱水蒸気を加熱ロール３と別の場所で生成して加熱ロール３に運搬するのではなく、過熱水蒸気を加熱ロール３の肉厚部１１に形成された過熱水蒸気生成室２７で生成するので、過熱水蒸気の潜熱と顕熱の熱エネルギーを有効に利用して加熱対象物を加熱することができる。
【００４８】
過熱水蒸気は電気を用いて誘導加熱により生成するので、ガス又は重油で過熱水蒸気を生成する場合に比べて、コンパクトで簡素な構成にすることができる。また排気ガスが発生しないので、クリーンな作業環境を確保することができる。
【００４９】
誘導加熱用コイル５に流す交流電流の制御によって、過熱水蒸気の温度を制御できるので、過熱水蒸気の温度制御が容易となり、１００℃〜５００℃及び５００℃以上の過熱水蒸気を生成することができる。
【００５０】
以上を総合すると、本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１によれば、その製造工程を簡素化でき、構成を簡素化でき(設備を簡素化)、エネルギー効率を向上でき、メンテナンスを省力化できる。このような効果を有する本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１は、例えば、製紙、不織布及び繊維の乾燥、各種材料の予熱、菓子及びパン等の食品の両面加熱又は焼き付けに適用可能となる。
【００５１】
(２)本実施形態によれば、加熱ロール３をモータ７によって回転させながら、過熱水蒸気生成室２７で過熱水蒸気を生成するので、過熱水蒸気生成室２７で生成される過熱水蒸気の温度の均一化を図れる。
【００５２】
(３)加熱ロール３の回転時、誘導加熱用コイル５及び鉄心４７は静止しており、すなわち、加熱ロール３は誘導加熱用コイル５及び鉄心４７に対して独立して回転するので、加熱ロール３を回転させるトルクを小さくできる。
【００５３】
(４)過熱水蒸気生成量制御部５９及び電気式ボイラ９によって飽和水蒸気供給部が構成される。飽和水蒸気供給部により、過熱水蒸気生成室２７へ飽和水蒸気を供給している。過熱水蒸気生成室２７へ供給されるのは常温の水ではなく飽和水蒸気なので、過熱水蒸気生成室２７において過熱水蒸気を迅速に生成することができる。
【００５４】
(５)回転継手３３に設けられた貫通路３９と加熱ロール３の軸部１７に設けられた軸部通路３１とを通して、飽和水蒸気を過熱水蒸気生成室２７へ供給している。貫通路３９及び軸部通路３１は回転移動しないので、回転する加熱ロール３の過熱水蒸気生成室２７に飽和水蒸気を供給するのを簡単な構成で実現することができる。
【００５５】
(６)過熱水蒸気取出口４５は熱放射面４３に複数設けられており、複数の過熱水蒸気取出口４５が熱放射面４３に均一に配置されている。したがって、熱放射面４３から均一に過熱水蒸気を取り出すことができる。
【００５６】
(７)過熱水蒸気温度制御部５５によって、加熱ロール３に配置された温度センサ(図示せず)からの出力に基づいて誘導加熱用コイル５に流れる交流電流を調整しているので、過熱水蒸気生成室２７で生成される過熱水蒸気の温度をフィードバック制御することができ、これにより過熱水蒸気を所望の温度に制御することができる。温度センサを加熱ロール３の肉厚部１１に埋設した場合は、加熱ロール３の温度制御をすることにより、過熱水蒸気生成室２７で生成される過熱水蒸気の温度を所望の温度に制御する。また、温度センサを過熱水蒸気生成室２７に配置した場合は、過熱水蒸気生成室２７の温度制御をすることにより、過熱水蒸気生成室２７で生成される過熱水蒸気の温度を所望の温度に制御する。
【００５７】
次に、本実施形態に係る誘導加熱式加熱装置１の第１〜第４の応用例について、図３〜図６を用いて説明する。これらはベルトコンベアに応用したものであり、図１に示す誘導加熱式加熱装置１のうち加熱ロール３を図示している。
【００５８】
図３は第１の応用例を示す図である。回転ベルト６３には回転ベルト６３を駆動する駆動ローラ６５が掛け回されている。回転ベルト６３の上側のベルト６３ａと下側のベルト６３ｂとの間に、加熱ロール３が配置されている。加熱ロール３は回転ベルト６３に接触してもよいし、非接触でもよい。加熱ロール３は熱放射面４３から放射される熱と、過熱水蒸気取出口４５から取り出される過熱水蒸気とによって、回転ベルト６３の片面を加熱している。これにより、回転ベルト６３の乾燥、殺菌及び回転ベルト６３で搬送される物の乾燥、殺菌をすることができる。
【００５９】
図４は第２の応用例を示す図である。第１の応用例との違いは、加熱ロール３が回転ベルト６３を駆動する駆動ローラの機能を有する点である。加熱ロール３は回転ベルト６３に掛け回されており、回転ベルト６３は熱放射面４３に接触して加熱ロール３の回転により駆動される。第２の応用例によれば、加熱ロール３が回転ベルト６３の加熱と回転ベルト６３の駆動を兼用しているので、回転ベルト６３を駆動させる駆動ローラを省くことができる。
【００６０】
図５は第３の応用例を示す図である。加熱ロール３が複数、例えば二つの加熱ロール３ａ，３ｂが配置されている。加熱ロール３ａは回転ベルト６３に掛け回されている。加熱ロール３ｂは加熱ロール３ａの近くに位置し、回転ベルト６３の上側のベルト６３ａと下側のベルト６３ｂと間に配置されている。加熱ロール３ａ，３ｂは回転ベルト６３を駆動する駆動ローラの機能を有している。補助ローラ６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ，６７ｅ，６７ｆは、回転ベルト６３に接触して回転ベルト６３を案内する。
【００６１】
加熱ロール３ａ，３ｂはハウジング６９内に配置されている。回転ベルト６３は外部からハウジング６９内に入り、加熱ロール３ａ，３ｂにより加熱されて乾燥、殺菌された後、外部へ送られる。ハウジング６９内の過熱水蒸気のうち、液化してハウジング６９の底に溜まった水７１はドレイン７３により外部へ抜かれる。
【００６２】
図６は第４の応用例を示す図である。第３の応用例との違いは、加熱ロール３ｂを回転ベルト６３と接触した状態で回転ベルト６３の上側のベルト６３ａ上に配置した点及び加熱ロール３ｂの隣に加熱ロール３ｃが設けられている点である。加熱ロール３ｃは加熱ロール３ｂと同様に、回転ベルト６３と接触した状態で回転ベルト６３の上側のベルト６３ａ上に配置されている。加熱ロール３ａが回転ベルト６３の一方の面に接触し、加熱ロール３ｂ，３ｃが回転ベルト６３の他方の面に接触している。したがって、第４の応用例によれば回転ベルト６３の両面を直接加熱することができる。
【００６３】
次に、本実施形態の変形例を説明する。ここまでは、ジュール熱を発生する加熱部材として、回転する加熱ロール３を説明したが、変形例の加熱部材は回転しない加熱ブロックである。図７は本実施形態の変形例に係る加熱ブロック７５と誘導加熱用コイル５を含む構造体の斜視図である。
【００６４】
加熱ブロック７５は誘導加熱用コイル５により発生した交番磁束によって渦電流が流れてジュール熱を発生する。加熱ブロック７５は加熱ロール３と同様に、肉厚部１１、空間部１３、熱放射面４３、過熱水蒸気生成室２７及び過熱水蒸気取出口４５を有する。図示しない電気式ボイラで生成された飽和水蒸気が、供給管４１から過熱水蒸気生成室２７に供給される。
【００６５】
加熱ブロック７５は断面が四角形である。熱放射面４３は四角形の平面である。熱放射面４３から放射される熱と過熱水蒸気取出口４５から取り出される過熱水蒸気とによって熱放射面４３の上方を矢印方向に移動する回転ベルト６３を加熱する。
【００６６】
誘導加熱用コイル５及び鉄心４７は断面が四角形である。誘導加熱用コイル５が過熱水蒸気生成室２７の底面７７と対向する対向面７９は、底面７７とほぼ同じ面積を有する。これにより、対向面７９の面積が底面７７の面積より小さい場合に比べて、過熱水蒸気生成室２７の底面７７でジュール熱をむらなく発生させることができ、過熱水蒸気の温度の均一化を図れる。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・誘導加熱式加熱装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ・・・加熱ロール(加熱部材の一例)、５・・・誘導加熱用コイル(誘導加熱用導電部材の一例)、７・・・モータ、９・・・電気式ボイラ(飽和水蒸気供給部の一例を構成する要素)、１１・・・肉厚部、１３・・・空間部、１５，１７・・・軸部、１９・・・ベース、２１，２３・・・軸受ブラケット、２７・・・過熱水蒸気生成室、２９・・・肉厚部通路、３１・・・軸部通路、３３・・・回転継手、３５・・・回転軸、３７・・・支持体、３９・・・貫通路、４１・・・供給管、４３・・・熱放射面、４５・・・過熱水蒸気取出口、４７・・・鉄心、４９・・・ホルダ、５１・・・ホルダ通路、５３・・・導線、５７・・・加熱ロール回転制御部(加熱部材回転制御部の一例)、５９・・・過熱水蒸気生成量制御部(飽和水蒸気供給部の一例を構成する要素)、６３・・・回転ベルト、６３ａ・・・上側のベルト、６３ｂ・・・下側のベルト、６５・・・駆動ローラ、６７ａ〜６７ｆ・・・補助ローラ、６９・・・ハウジング、７１・・・水、７３・・・ドレイン、７５・・・加熱ブロック、７７・・・過熱水蒸気生成室の底面、７９・・・誘導加熱用コイルの対向面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流が流れることによって交番磁束を発生する誘導加熱用導電部材と、
肉厚部及び、前記肉厚部により規定されて前記誘導加熱用導電部材が収容される空間部を有しており、前記誘導加熱用導電部材により発生した交番磁束によって渦電流が流れてジュール熱を発生する加熱部材と、を備え、
前記加熱部材は、
熱放射面と、
前記肉厚部に形成されており、ジュール熱によって過熱水蒸気が生成される過熱水蒸気生成室と、
前記熱放射面に形成された開口であって、前記過熱水蒸気生成室の過熱水蒸気が取り出される過熱水蒸気取出口と、を有する誘導加熱式加熱装置。
【請求項２】
前記加熱部材を回転させるモータと、
前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記モータにより前記加熱部材を回転させる制御をする加熱部材回転制御部と、を備える請求項１に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項３】
前記加熱部材は前記誘導加熱用導電部材に対して独立に回転する請求項２に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項４】
前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記過熱水蒸気生成室へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部を備える請求項２又は３に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項５】
回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する支持体とを含み、前記回転軸と前記支持体を貫通する貫通路を有する回転継手を備えており、
前記加熱部材は、前記モータによる回転で軸となる軸部を含み、
前記軸部は、前記貫通路と前記過熱水蒸気生成室とをつなぐ軸部通路を有しており、
前記飽和水蒸気供給部は、前記貫通路及び前記軸部通路を通して飽和水蒸気を前記過熱水蒸気生成室へ供給する請求項４に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項６】
前記熱放射面に接触して前記加熱部材の回転により駆動される回転ベルトを備える請求項２〜５のいずれか一項に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項７】
前記過熱水蒸気取出口は複数設けられており、複数の前記過熱水蒸気取出口は前記熱放射面に均一に配置されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項８】
前記加熱部材に配置された温度センサと、
前記温度センサからの出力に基づいて前記誘導加熱用導電部材に流れる交流電流を調整する加熱水蒸気温度制御部と、を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項９】
前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記過熱水蒸気生成室へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部を備える請求項１に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項１】
交流電流が流れることによって交番磁束を発生する誘導加熱用導電部材と、
肉厚部及び、前記肉厚部により規定されて前記誘導加熱用導電部材が収容される空間部を有しており、前記誘導加熱用導電部材により発生した交番磁束によって渦電流が流れてジュール熱を発生する加熱部材と、を備え、
前記加熱部材は、
熱放射面と、
前記肉厚部に形成されており、ジュール熱によって過熱水蒸気が生成される過熱水蒸気生成室と、
前記熱放射面に形成された開口であって、前記過熱水蒸気生成室の過熱水蒸気が取り出される過熱水蒸気取出口と、を有する誘導加熱式加熱装置。
【請求項２】
前記加熱部材を回転させるモータと、
前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記モータにより前記加熱部材を回転させる制御をする加熱部材回転制御部と、を備える請求項１に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項３】
前記加熱部材は前記誘導加熱用導電部材に対して独立に回転する請求項２に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項４】
前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記過熱水蒸気生成室へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部を備える請求項２又は３に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項５】
回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する支持体とを含み、前記回転軸と前記支持体を貫通する貫通路を有する回転継手を備えており、
前記加熱部材は、前記モータによる回転で軸となる軸部を含み、
前記軸部は、前記貫通路と前記過熱水蒸気生成室とをつなぐ軸部通路を有しており、
前記飽和水蒸気供給部は、前記貫通路及び前記軸部通路を通して飽和水蒸気を前記過熱水蒸気生成室へ供給する請求項４に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項６】
前記熱放射面に接触して前記加熱部材の回転により駆動される回転ベルトを備える請求項２〜５のいずれか一項に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項７】
前記過熱水蒸気取出口は複数設けられており、複数の前記過熱水蒸気取出口は前記熱放射面に均一に配置されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項８】
前記加熱部材に配置された温度センサと、
前記温度センサからの出力に基づいて前記誘導加熱用導電部材に流れる交流電流を調整する加熱水蒸気温度制御部と、を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の誘導加熱式加熱装置。
【請求項９】
前記過熱水蒸気生成室での過熱水蒸気の生成において、前記過熱水蒸気生成室へ飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気供給部を備える請求項１に記載の誘導加熱式加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２８２９（Ｐ２０１２−２２８２９Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５８４９９（Ｐ２０１０−１５８４９９）
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００１１０１５８）トクデン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００１１０１５８）トクデン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
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