(57)【要約】【課題】発生させた水蒸気を案内する導管の途中に過熱タンクを配置しその外側に高周波交流電源に接続したコイルを配置した電磁誘導式の過熱蒸気発生装置において、タンク内の温度の昇降を緩慢に行なわせるようにすること。【解決手段】過熱タンク内に磁性体からなる部材を配置し、蒸気がこれに接触しながら過熱タンク内を通過するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発生させた水蒸気を案内する導管の途中に過熱タンクを配置しその外側に高周波交流電源に接続したコイルを配置した電磁誘導式の過熱蒸気発生装置において、過熱タンク内に磁性体からなる部材を配置し、蒸気がこの部材と接触しながら通過するようにした過熱蒸気発生装置。
【請求項２】
磁性体からなる部材が網体、粒状体又は透孔を穿設した板材である請求項１に記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁性体からなる部材を、透孔を穿設し蒸気の進行方向に間隔を設けて配置した複数の磁性板と、この板の間に充填した磁性粒状物とで構成した過熱蒸気発生装置。
【請求項４】
粒状物が透孔を備え又は備えない球体である請求項２又は３に記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項５】
磁性板の両面を凹球面状に形成した請求項３又は４に記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項６】
磁性板を軸体に貫通させ、粒状物を挟持させた状態で軸体に固定した請求項３、４又は５に記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項７】
磁性体からなる部材が、磁性網状ケースと、その中に充填させた磁性粒状物とで構成した請求項１に記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項８】
請求項１に記載の過熱タンクと磁性体からなる部材とを一体に構成したものであって、タンク内にその軸芯と直角に多数の隔壁を設けて区画室を直列に配置すると共に、区画室を連通するための透孔を隔壁に多数穿設した過熱蒸気発生装置。
【請求項９】
請求項１に記載の過熱タンクと磁性体からなる部材とを一体に構成したものであって、タンク内にその軸芯と直角に多数の隔壁を設けて区画室を直列に配置すると共に、区画室を連通するための透孔を隔壁に穿設し、透孔と透孔との間に磁性体からなる衝突板を配置した過熱蒸気発生装置。
【請求項１０】
多数の透孔を隔壁の周縁部に穿設し、衝突板をその中央に透孔を設けてドーナツ状とした請求項９に記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の過熱タンクと磁性体からなる部材とを一体に構成したものであって、タンク内にその軸芯と直角に多数の隔壁を設けた区画室を複数列配置し、これを順次連結させて往復路を形成し、区画室を連通するための透孔を隔壁に穿設した過熱蒸気発生装置。
【請求項１２】
隣り合った隔壁の透孔の開口位置を互いに変位させた請求項８乃至１１のいずれかに記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項１３】
磁性体の磁性が弱磁性である請求項１乃至１２のいずれかに記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項１４】
高周波交流電源に接続させたコイルを過熱タンクに沿って進退させるようにした請求項１乃至１３のいずれかに記載の過熱蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、発生させた水蒸気を案内する導管の途中に過熱タンクを配置しその外側に高周波交流電源に接続したコイルを配置した電磁誘導式の過熱蒸気発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
この種の過熱蒸気発生装置としては、特開平９−３０３７０２号公報において開示されたものが知られており、一旦発生させた水蒸気をさらに過熱して５００  ℃程度の水蒸気が得られるようにしている。
この装置は、発生した水蒸気を通過させる金属製タンクの外側にセラミック製の断熱体を設け、その外側に高周波交流電源に接続したコイルを配置すると共に、このコイルを冷却水循環用配管に内装させた構成のものである。電源を入れるとコイルに発生した磁力線がタンク内を通過し、タンク内にうず電流が生じてジュール熱が発生し、タンク内を通過する水蒸気がこの熱によってさらに加熱され、１００℃を越える過熱蒸気が発生するようになっている。
【０００３】
この装置によって発生した過熱蒸気を利用して解凍、焼成、蒸し煮、脱油等の食品加工、あるいは殺菌、乾燥等の分野において使用する場合には、その用途に応じた温度設定が必要となる。
上記の過熱蒸気発生装置では、磁力線の発生がもたらすジュール熱による加熱がタンク内の急激な温度の上昇をもたらすため、電源を開閉するだけでは温度のコントロールが極めて困難となり、過熱蒸気発生装置の用途に柔軟性を持たせられない不都合があった。
また、この装置では、高温蒸気の発生は可能であるものの、蒸気に対する加熱効率が低いために、食品の加熱消毒やその他の用途においても十分な量の蒸気を発生させることが困難であった。
【０００４】
【技術的課題】
本発明は、発生させた水蒸気を案内する導管の途中に過熱タンクを配置しその外側に高周波交流電源に接続したコイルを配置した電磁誘導式の過熱蒸気発生装置において、タンク内の温度の昇降を緩慢に行なわせるようにすることを課題としたものである。
【０００５】
【技術的手段】
この技術的課題を解決するための技術的手段は、（イ）過熱タンク内に磁性体からなる部材を配置し、（ロ）蒸気がこの部材と接触しながら通過するようにしたこと、である。
【０００６】
電磁誘導過熱タンク内には磁性体からなる部材（以下単に磁性部材という）が配置されているから、高周波交流電源を入れて発生する磁力線はこの磁性部材の磁力に影響され、うず電流は若干弱いものとなる。このうず電流によって発生するジュール熱は、タンク内に配置されている磁性部材をも加熱してしまうため、タンク内の温度の上昇がゆっくりと行なわれることになる。
蒸気は、タンク内を通過する際に加熱された磁性部材に接触し、さらに加熱されて過熱蒸気となり、徐々に膨張させられ、高温高圧の状態でタンクの排出側へ臨ませられることになる。
タンク内の温度が上昇してコイルの電源を切っても、磁性部材が高温状態にあり、これが冷えることによってタンク内の温度が下がるため、冷却にも時間を要することになる。
したがって、タンク内の温度の上昇及び下降の双方を緩慢に行なわせることができる。
【０００７】
磁性部材として、弱磁性のものを使用すると、温度の上昇及び下降をより緩慢に行わせることができる。
本発明に係る装置では、５００  ℃程度の過熱蒸気を容易に得ることができる。この温度は、誘導電流の強さの他、供給する蒸気量とも関係している。誘導電流を同じ強さにして蒸気量を増やすと低温域で温度制御され、蒸気量を減らすと高温域で温度制御することができる。また、流量を一定とし、出口側の圧力を調整することによっても、温度制御は可能である。
なお、磁力線を発生させるための高周波交流電源の周波数を適宜選択することによって過熱効率を変化させることができる。この周波数は、５０〜６０，０００Ｈｚの範囲で選択することが望ましい。
【０００８】
高温の過熱蒸気を得るためには、過熱タンク及び磁性部材がそれに応じた耐熱性を備えていることが求められ、耐熱性を備えている限り、５００  ℃をはるかに超える過熱蒸気をえることも可能となる。
過熱タンクは、金属製やセラミック製のものを使用することができる。
また、磁性部材としては、鉄などの強い磁性の金属、ステンレススチール  ４３０・  ４０３・３０４  、ニッケル、チタン等の弱い磁性の金属の他、カーボンセラミックを使用することができる。
磁性部材は、タンク内において蒸気を円滑に通過させる必要があり、粒状物や網体、多数の透孔を穿設した板材を使用することが望ましい。この粒状物としては、球体やその他の形態の小物体を使用することができる。この粒状物に透孔を穿設しておいても良い。これらの部材は、タンク内に充填ないし装填するだけであるから、手軽に装置することができる。
【０００９】
磁性部材を、透孔を穿設し蒸気の進行方向に間隔を設けて配置した複数の磁性板と、この板の間に充填した磁性粒状物とを組み合わせた構成とした場合には、蒸気が球面に沿って移動させられるから、接触面積を広くして熱効率を高めることができる。
透孔の数は、タンクの大きさ、通過させる蒸気量などを勘案して１又は２以上設けることになる。
板材の両面を凹球面状に形成しておくと、粒状物を安定した状態で充填したり挟持したりすることができる他、中央の薄肉部分は外側の厚肉部分よりも誘導加熱によって加熱され易くなるから、蒸気の過熱効果をさらに向上させることができる。
また、板材を軸体に貫通させて粒状物を挟持させ、その状態で軸体に固定する構成を採用すると、板材と粒状物とを一体化することができ、タンク内へ装置する作業が容易となる。
なお、磁性網状ケース内に磁性粒状物を充填した構成を採用することによっても磁性部材を一体化させ、同様の手軽さを得ることができる。
【００１０】
過熱蒸気発生装置は、過熱タンクと磁性体からなる部材とを一体に構成することができる。タンク内にその軸芯と直角に多数の隔壁を設けて区画室を直列に配置すると共に、区画室を連通するための透孔を隔壁に穿設しておくと、熱効率を高められると共に、蒸気が各区画室を順次通過して効率よく膨張させられ、排出側から過熱蒸気を勢いよく噴出させることになる。
また、過熱タンクと磁性体からなる部材とを一体に構成し、タンク内にその軸芯と直角に多数の隔壁を設けた区画室を複数列配置し、これらを順次連結させて往復路を形成し、区画室を連通するための透孔を隔壁に穿設しておくと、蒸気のタンク内での移動距離が大きくなるから、それだけ過熱効率がよくなり、高い温度の過熱蒸気を得られることになる。
このとき、隣り合った隔壁の透孔の開口位置を互いに変位させておくと、区画室内に臨んだ蒸気は確実に隣の隔壁に衝突して空隙内で乱流状態におかれ、その後透孔を通過することになるから、一層熱効率よく過熱蒸気を形成することができる。
【００１１】
また、過熱タンクと磁性体からなる部材とを一体に構成し、タンク内にその軸芯と直角に多数の隔壁を設けて区画室を直列に配置すると共に、区画室を連通するための透孔を隔壁に多数穿設し、透孔と透孔との間に磁性体からなる衝突板を配置しておくと、透孔を通過した蒸気が過熱状態にある衝突板に衝突し、同時に区画室内で蒸気が一旦乱流状態におかれることになる。このとき、衝突板は隔壁より薄肉となっているために、隔壁よりも高温状態におかれているために、蒸気は高温状態にさせられて区画室内で混合され、その後となりの透孔から次の区画室へ移行させられるから、区画室を通過するたびに温度が上昇し、熱効率よく過熱蒸気を形成することができる。
【００１２】
この場合、透孔を通過した蒸気が衝突板に衝突できる限り、隣り合った隔壁の透孔の開口位置は同じであってもよいし、互いに変位させた位置にしておいてもよい。
また、多数の透孔を隔壁の周縁部に穿設し、衝突板をドーナツ状に構成すると、衝突板を高い温度に加熱でき、蒸気の熱効率はより一層高くなる。
なお、上記の一体型の装置においても、透孔の数は、タンクの大きさ、通過させる蒸気量などを勘案して設ければよい。
【００１３】
上記の実施形態において、過熱タンクと磁性体からなる部材とを溶接等によって一体化しておくと、熱伝導が円滑に行われるから、蒸気の過熱効率をより一層高められる利点がある。
高周波交流電源に接続させたコイルを過熱タンクに沿って進退させる構成を採用すると、タンク内でジュール熱が発生する部分を移動させることができるから、タンク内における磁性部材が過加熱の状態となってキュリー点を超えないように調節することができる。したがって、磁性部材が過加熱の状態になって磁性を失うこともないため、安定した温度制御が可能となる。
【００１４】
【本発明の効果】
蒸気は、ジュール熱によって過熱された磁性体からなる部材によって過熱されることになるから、５００  ℃以上の高温で高圧の過熱蒸気が連続して発生させられることになる。
タンク内の温度の昇降を緩慢に行える結果、温度を制御する余裕が生まれ、電源を開閉することによって、精度の高い温度制御が可能となり、用途に応じた温度の過熱蒸気が得られる利点がある。
【００１５】
【実施の形態】
図１は、本発明に係る加熱蒸気発生装置におけるタンク１の一部を切り欠いた正面図である。このタンク１は、図示しない水蒸気発生装置に接続してあって、発生した蒸気は、右から左へ矢印方向に流れるようになっている。
タンク１は、本実施の形態ではセラミックからなる筒体２の端部に、蒸気供給管３と過熱蒸気排出管５とを耐熱性のパッキン７、７を介して接続し、フランジ４、６で固定させている。この筒体は、その外径が１２０ｍｍ
、長さ２５０ｍｍ  の大きさであって、極めてコンパクトなものとなっている。
この排出管５の先端は、この過熱蒸気発生装置と一体化させた食品加工装置（図示せず）に臨ませて蒸気の温度が低下しないようにしてあり、ベルトコンベア等によって搬送される食品を加熱調理するようにしている。
なお、耐熱性のパッキンとしては、耐熱ゴムパッキンやメタルパッキンを使用すれば良い。
【００１６】
タンク１の内側には、両面を凹球面状に形成したステンレススチール４３０  からなる金属板１１、１１  が間隔を設けて配置してあって、タンク１内にその中心軸と同軸に位置させた軸体１４に固定させている。
この金属板１１には多数の透孔１２、１２を穿設している。また、金属板１１、１１の間には多数の同じ金属からなる球体１３、１３を介在させてあって、金属板１１、１１はこれを挟持した状態で軸体１４に固定されている。
したがって、タンク１内においては、金属板の透孔１２並びに球体１３、１３間の空隙によって、蒸気が通過する空隙が確保されている。
この実施形態では、金属板１１、球体１３および軸体１４は、いずれも筒体２と異なる素材で形成している。
また、筒体はセラミック製のものを使用しているが、金属製のものを使用しても良い。
【００１７】
この実施形態では、金属板に穿設した透孔１２は、図２に示したように、その両端開口縁１６、１６がテーパー状に形成してあり、また、球体１３、１３は、その直径の大きさが異なるものを取り混ぜて充填させている。したがって、蒸気との接触面積の確保と通過する空隙の確保との調和を図っている。
【００１８】
筒体２の外側にはセラミックからなる断熱壁８が設けてあり、その外側には、可動車２２が配置してあって、コロ２３、２３を利用して、タンクの筒体２の外壁に沿って進退させている。
可動車２２の内側には、断熱壁８との間に隙間を設けてセラミックからなる筒体２５を配置し、その外側に交流電源に接続したコイル２１が固定してあって、高周波交流電源を入れると、コイル２１が発生する磁力線によってタンク１内にジュール熱が発生するようになっている。このセラミックからなる筒体２５はコイル２１を熱から保護する機能を果たしている。
コイルを固定式にしておくと同じ箇所が加熱されるが、この実施形態では、この車２２を常時移動させることによって、その発熱部分も移動させ広範囲にタンク内を発熱できるようにしている
なお、筒体の断熱壁８は、セラミックのものを使用しているが、ガラス繊維その他の耐熱性の断熱材を使用しても良い。
【００１９】
タンク１内には、図示しない温度センサーが固定してあって、このセンサーが所定の温度を検知した信号によって高周波電流のスイッチを動作させ、温度の昇降を制御できるようにしている。したがって、高周波の出力を維持しながら温度の緩慢な昇降を行なわせ、精度の高い温度制御を行なうことができる。
この装置１において、供給管３側より飽和蒸気２００  Ｋｇ／ｈを供給したところ、排出管５側から約４５０  ℃の過熱蒸気が連続して排出された。
【００２０】
可動車２２にはファン２４が取り付けてあって、可動車２２内を適度に放熱できるようにしている。
この実施形態では、可動車の上部にファン２４を取り付けると共に、可動車２２の一端側の断熱壁８との間に隙間を設けて通気口２６とする構成を採用していて、この通気口２６から流入する空気を移動させて（矢印参照）コイル２１を冷却するようにしている。なお、ファン２４は、コイル２１自体の発熱状態を勘案して、適宜その数を増やすようにすれば良い。
なお、コイル２１を放熱するための手段は、上記の空冷式の他、冒頭の公知技術が採用しているような水冷式のものを採用してもよい。
この実施の形態では、可動車２２の内側に電磁シールド材２９を取り付けてあり、作業者を電磁波から保護している。
【００２１】
図３は、弱磁性を備えたステンレススチール４３０  からなる筒体の両端に、上記供給管３と排出管５とを一体化させた過熱タンク３１と磁性体部材からなる隔壁３２とで構成した過熱蒸気発生装置の要部を断面で示したものである。この隔壁３２はタンク３１と同じ金属で形成してあって、両者は溶接されて一体となっている。
タンク３１内にその軸芯と直角に設けた多数の隔壁３２、３２によって区画室３４を直列に配置すると共に、区画室３４、３４を連通するための透孔３３、３３を隔壁３２に多数穿設している。この実施形態では、隣り合った隔壁の透孔３３、３３の開口位置を互いに変位させ、通過した蒸気が一旦隔壁３２に衝突するようにしている。
それ以外は、上記実施形態と同じ構成を採用した。上記の実施形態と同様に供給管３側より飽和蒸気２００  Ｋｇ／ｈを供給したところ、排出管５側から約５２０  ℃の過熱蒸気が連続して排出された。
【００２２】
図４は、他の実施形態における過熱蒸気発生装置の要部を断面で示したものであり、衝突による加熱のより一層の効率化を目指したものである。なお、この実施形態においても、過熱タンクと磁性体からなる部材とを上記の実施形態で用いた金属と同一の金属で一体に構成している。
タンク４１内にその軸芯と直角に多数の隔壁４２、４２を設けて区画室４４を直列に配置すると共に、区画室４４、４４を連通するための透孔４３、４３を隔壁４２の周縁部に多数穿設している。
【００２３】
各区画室４４、４４内には隔壁４２と同一の材質で形成した薄肉のドーナツ板４５を配置して隔壁４２と溶接して一体化させている。ドーナツ板４５の中央の孔は、最も中心部よりの透孔４３より内側に位置させてあり、透孔４３を通過して区画室４４内に臨んだ蒸気はすべてこのドーナツ板４５と衝突するようにしている。
それ以外は、上記実施形態と同じ構成を採用した。
【００２４】
図５は、さらに他の実施の形態を示したもので、過熱タンク５１内の中心軸上に蒸気供給管３と連通させた中心管５０を配置し、その外側に、タンク５１の軸芯と直角に設けた複数の隔壁５２によって区画された区画室５４、５４層を同心状に二列配置し、蒸気排出側で区画室層と中心管５０とを、蒸気供給側で区画室層５４同志を連結させて往復路を形成する一方、隔壁に区画室５４、５４を連通するための透孔５３を隔壁に穿設した装置を示している。なお、それ以外は、上記実施形態と同じ構成を採用した。
蒸気供給管３から送り込まれた蒸気は、タンク５１の中心管５０を通過して一旦排出側へ送られ、そこで方向転換させられて中心管５０の外側に位置する区画室５４層へ移動させられる。透孔５３と区画室５４とを通過した後供給側へ移動させられ、そこで再び方向転換させられて外側の区画室層へ移動させられる。
蒸気は、中心管５０及び内外二層の区画室５４、５４層を通過する間に過熱、圧縮が繰り返され、効率よく過熱されることになる。
【００２５】
なお、図４、５に示した装置に対し、前記と同様に供給管３側より飽和蒸気２００  Ｋｇ／ｈを供給したところ、排出管５側から排出された過熱蒸気の温度はおよそ５３０  ℃であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る過熱蒸気発生装置の要部を断面で示した正面図
【図２】磁性体板の断面図
【図３】他の実施形態における過熱蒸気発生装置の要部を断面で示した正面図
【図４】衝突板を用いた実施形態の過熱蒸気発生装置の要部を断面で示した正面図
【図５】同心二列の区画室層を有する過熱蒸気発生装置の要部を断面で示した正面図
【符号の説明】
１、３１、４１、５１過熱蒸気発生装置のタンク、  ２タンクの筒体、  ３蒸気供給管、５過熱蒸気排出管、  ４、６  フランジ、  ７耐熱性パッキン、  ８タンクの断熱層、  １１磁性体板、  １２金属板の透孔、  １３磁性球体、  ２１高周波コイル、  ２２可動車、  ２３コロ、  ２４ファン、  ２５セラミック製筒体、  ２６可動車の通気口、２９シールド材、  ３２、４２、５２隔壁、  ３３、４３、５３透孔、  ３４、４４、５４区画室  ４５ドーナツ状の衝突板、  ５０中心管
【図１】
2004251605.tif 000003
【図２】
2004251605.tif 000004
【図３】
2004251605.tif 000005
【図４】
2004251605.tif 000006
【図５】
2004251605.tif 000007