流體加熱裝置及使用該裝置的熱介質流通輥子裝置的製作方法
2023-06-25 21:13:26
專利名稱：流體加熱裝置及使用該裝置的熱介質流通輥子裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體加熱裝置及使用該裝置的熱介質流通輥子裝置。
背景技術：
將樹脂薄片等的處理物掛在輥子上，當該處理物與輥子抵接並正通過時將處理物加熱到規定溫度，或對高溫的處理物進行除熱直到規定的溫度。在進行加熱處理的場合，輥子提高到加熱處理所必要的溫度，在除熱處理的場合，由於對處理物的除熱作用輥子自身的溫度上升，故將輥子冷卻到適應處理物冷卻的溫度。無論哪種場合，都必需向輥子移送熱量的熱介質，作為熱介質，有時使用流體例如油。
作為該情況的輥子裝置，開發了如下一種熱介質流通輥子裝置在構成輥子本體的輥子外殼的表面附近的厚壁內，在與軸心方向相同的方向上形成有密閉室，將氣液二相的熱介質封入在該密閉室中，同時在由流體構成的熱介質通過加熱裝置進行循環的循環路徑中配置棍子外殼，使被加熱後的熱介質在該輥子外殼內流通而將輥子外殼維持在規定的溫度。在該輥子裝置中，與通過密閉室的氣液二相的熱介質的潛熱移動相結合，可降低流通在輥子外殼內的熱介質的流量即循環路徑中流動的流量，並減小配管的直徑和泵的容量，可節省能量。
專利文件1日本特開2004-195888號公報專利文件2日本特開2004-116538號公報但是，由於對循環的熱介質進行加熱的加熱源使用了發熱面積小的電阻發熱線，故為了向流體傳遞更多的熱量，必須較高設定電阻發熱線的溫度，即必須增大電阻發熱線的發熱溫度和由該電阻發熱線加熱的流體的溫度之間的差值。但有時存在不能將電阻發熱線的溫度提高到流體的耐熱溫度以上，不能將規定的熱量傳遞給流體的問題。
發明內容
本發明的目的是要解決上述的問題，減少發熱體的發熱溫度和由該發熱體加熱的流體的溫度之間的差值，以在流體的耐熱溫度以下將規定熱量傳遞給流體。
本發明是配置在流體循環路徑上、對在所述流體循環路徑中流動的流體進行加熱的流體加熱裝置，所述流體加熱裝置具有閉磁路鐵心、卷繞在所述鐵心上的1次線圈和將導電體卷繞而成的2次線圈，該導電體形成有循環流體所流通的貫通孔，所述2次線圈的兩端互相之間電氣短路，由流過已短路的2次線圈的電流所產生的熱量被傳遞到流過所述貫通孔的流體上。
在本發明中，將由卷繞在閉磁路鐵心上的1次線圈和2次線圈構成的變壓器結構中的2次線圈卷繞導電體而成，而該導電體形成有循環流體所流通的貫通孔，由於使該2次線圈的兩端互相之間電氣短路，將因該短路而發熱的2次線圈的熱量傳遞到在2次線圈的貫通孔中流動的流體上，故可增大與流體接觸的發熱面積，即使減少了2次線圈的發熱溫度和由該2線圈加熱的流體溫度之間的差值，也可將規定的熱量傳遞給流體。又，由於是具備閉磁路鐵心的變壓器結構，故可利用功率因素高達70％-100％的小型電源高效率地對流體進行加熱，特別適合作為利用在小直徑配管內流通的加熱後的熱介質而加熱的輥子裝置中的熱介質的加熱源。
圖1是表示本發明實施例的流體加熱裝置結構的結構圖，(a)是俯視圖，(b)是側視圖。
圖2是表示圖1所示的流體加熱裝置的線圈的剖視圖。
圖3是表示本發明另一實施例的流體加熱裝置結構的結構圖，(a)是俯視圖，(b)是側視圖。
圖4是表示圖3所示的流體加熱裝置的線圈的剖視圖。
圖5是表示本發明實施例的熱介質流通輥子裝置全體結構的結構圖具體實施方式
通過在由閉磁路鐵心、卷繞在該鐵心上的1次線圈和兩端互相之間電氣短路的2次線圈所構成的變壓器結構中，將構成2次線圈的導電體作為管體，使流體在該管體的中空內部流動，將短路的2次線圈所產生的熱量傳遞給在管內流動的流體，由此實現下述目的可減少發熱體的發熱溫度和由該發熱體加熱的流體溫度之間的差值，可與流體的耐熱溫度無關地將規定的熱量傳遞給流體。
實施例1
圖1是表示本發明實施例的流體加熱裝置結構的結構圖，(a)是俯視圖，(b)是側視圖，圖2是線圈的剖視圖。在圖1及圖2中，1是鐵心，2是1次線圈，3是2次線圈，4是循環流體所流通的母管。鐵心1形成在磁軛鐵心兩端具有鐵心腳的閉磁路，1次線圈2卷繞在鐵心1兩端的各個鐵心腳上。2次線圈3由形成有貫通孔的管狀的SUS(不鏽鋼)等的導電體構成，且沿著各自1次線圈2的外周分別卷繞，在本實施例中如圖2所示，各個2次線圈3的2個線圈3-1、3-2被並列地卷繞，並通過未圖示的短路用的導體將各2次線圈3兩側的端部電氣短路。
如此構成的流體加熱裝置配置在流體循環路徑時，設在每個2次線圈3端部上的凸緣3a、3b與母管4的凸緣4a對準連接。通過該連接，循環的流體經過每個2次線圈3的貫通孔進行循環。在本實施例中，每個1次線圈2並列地連接，若對每個1次線圈2施加單相(U-V)的交流電壓，則短路電流經短路用的導體而在2次線圈3中流動，2次線圈3因該電流而阻抗發熱，且該熱量被傳遞到通過貫通孔的流體上，該流體在通過貫通孔時被加熱。
如圖1所示的實施例是，將2個1次線圈2卷繞在閉磁路鐵心1上，並將兩端短路的2個2次線圈3即2個並列流路分別設置在每個1次線圈2上，但1次線圈2的數量和2次線圈3的數量是任意的。另外，也可將1次線圈的一部分短路作為2次線圈，即作為所謂的自耦。
實施例2圖3是表示本發明另一實施例的流體加熱裝置結構的結構圖，(a)是俯視圖，(b)是側視圖，圖4是線圈的剖視圖。該實施例是使用三相交流電壓的流體加熱裝置，對於與圖1所示的實施例對應的部分附上相同的符號。鐵心1形成在磁軛鐵心的兩端和中央部具有鐵心腳的閉磁路，1次線圈2分別卷繞在各鐵心腳上。2次線圈3由形成有貫通孔的管狀的SUS(不鏽鋼)等的導電體構成，且沿著各自1次線圈2的外周分別卷繞，在本實施例中如圖3所示，各2次線圈被作成1個線圈，每個2次線圈3的兩側端部通過未圖示的短路用的導體而被電氣短路。
如此構成的流體加熱裝置配置在流體循環路徑時，設在每個2次線圈3端部上的凸緣3a、3b與母管4的凸緣4a對準連接。通過該連接，循環流體經每個2次線圈3的貫通孔進行循環。在該實施例中每個1次線圈2被△接線，若對每個1次線圈2分別施加三相(U-V，V-W，W-U)的交流電壓，則短路電流經短路用的導體而在2次線圈3中流動，2次線圈3因該電流而阻抗發熱，且該熱量被傳遞到通過貫通孔的流體上，該流體在通過貫通孔時被加熱。
如圖3所示的實施例是，將3個1次線圈卷繞在閉磁路鐵心1上且每個1次線圈被△接線，但也可將每個1次線圈作成Y接線，並將每個1次線圈的一部分短路作為2次線圈的所謂的自耦。另外，也可將1次線圈作成2個，將1個1次線圈的一端與另1個1次線圈的中間連接，並將另一端及另1個1次線圈的兩端分別與三相交流電源的各相(U、V、W)連接。在該情況下，可構成為每個1次線圈和2次線圈卷繞在2個閉磁路鐵心上。
無論是在以上的實施例1還是在以上的實施例2中，由卷繞在閉磁路鐵心上的1次線圈和2次線圈構成的變壓器結構中的2次線圈都是將導電體卷繞來構成的，該導電體上形成有循環的流體所流通的貫通孔，並使該2次線圈的兩端互相之間電氣短路，將因該短路而發熱的2次線圈的熱量傳遞到在2次線圈的貫通孔中流動的流體上，故可增大與流體接觸的發熱面積，即使減少2次線圈的發熱溫度和由該2次線圈加熱的流體溫度之間的溫差，也可向流體傳遞規定的熱量。又，由於是具備閉磁路鐵心的變壓器結構，故可利用漏洩磁通小的、功率因素高達70％-100％的小型電源高效率地對流體進行加熱。
實施例3圖5表示在熱介質流通輥子裝置中使用以上構成的流體加熱裝置的例子，在圖5中，2是卷繞在未圖示的閉磁路鐵心上的1次線圈，3是管狀的2次線圈，11是構成輥子本體的輥子外殼，12是利用未圖示的電動機進行旋轉以使輥子外殼轉動的旋轉驅動軸，13是芯件，14是旋轉接頭，15是儲油罐，16是油(熱介質)，17是泵，18是由半導體開關元件等構成的電力控制電路。
輥子外殼11呈圓筒狀，在本例子中，在其厚壁內部形成有在與輥子外殼11軸方向相同的方向上延伸的密閉室11a和溫度傳感器插入孔11b，在密閉室11a內，封入有通過潛熱移動而將輥子外殼11的表面溫度均一化的水之類的氣液二相的熱介質，在溫度傳感器插入孔11b中配置有檢測輥子外殼11表面溫度的溫度傳感器19。並且，在輥子外殼11的中空內部配置有芯件13，貫通芯件13的中央部而形成熱介質的流通路徑13a。熱介質的流通路徑13a經旋轉驅動軸12內並與旋轉接頭14的流入口連接，在輥子外殼11的內周壁和芯件13的外周壁之間所形成的熱介質的流通路徑11c經旋轉驅動軸12內並與旋轉接頭14的出口連接。又，熱介質也有從輥子外殼11的一端部向另一端部流通的情況。
儲油罐15的油(熱介質)16通過管狀的2次線圈3被加熱到規定的溫度，該油16利用泵17被輸送到輥子外殼11內，流過熱介質16的流通路徑13a及11c，向儲油罐15排出。21是檢測從管狀的2次線圈3供給到輥子外殼11的熱介質16溫度的溫度傳感器，將該溫度傳感器21的檢測溫度和溫度傳感器19的檢測溫度與適當目標值S1和S2相比較，而該溫度傳感器19是從旋轉體的輥子向固定體外部取出的例如通過旋轉變量器20取出的，並將與該偏差對應的控制信號輸送到電力控制電路中，來控制1次線圈2中流動的電流，控制在2級線圈3內流通的熱介質16的溫度。
在如此構成的熱介質流通輥子裝置中，由於循環的熱介質16在管狀的2次線圈3內流通時被該內壁全個面加熱，故增大了對熱介質16的傳熱面積，易於對輸送到輥子內部的熱介質16進行溫度控制並可高效地加熱。又，可使管狀2次線圈3內的熱介質16的流速上升，並可形成使熱介質難於過熱的構造。
在以上的熱介質流通輥子裝置中，在輥子外殼的厚壁內部具有封入氣液二相的熱介質的密閉室，但即使在不具有如此密閉室的熱介質流通輥子裝置中也能起到同樣的效果。
權利要求
1.一種配置在流體循環路徑上、對在所述流體循環路徑中流動的流體進行加熱的流體加熱裝置，其特徵在於，所述流體加熱裝置具有閉磁路鐵心、卷繞在所述鐵心上的1次線圈和將導電體卷繞而成的2次線圈，該導電體形成有循環流體所流通的貫通孔，所述2次線圈的兩端互相之間電氣短路，由流過已短路的2次線圈的電流所產生的熱量被傳遞到流過所述貫通孔的流體上。
2.一種熱介質流通輥子裝置，該裝置將加熱裝置配置在流體循環路徑上，使由所述加熱裝置加熱的流體在輥子內部流通而加熱輥子，對與所述輥子表面抵接的處理物進行熱處理，其特徵在於，所述加熱裝置為權利要求1所述的加熱裝置。
3.如權利要求2所述的熱介質流通輥子裝置，其特徵在於，在輥子的厚壁部分內形成有沿與所述輥子軸向相同的方向延伸的密閉室，在所述密閉室中封入有氣液二相的熱介質。
全文摘要
本發明的流體加熱裝置配置在熱介質流通輥子裝置等的流體循環路徑上，對在所述流體循環路徑中流動的流體進行加熱，由卷繞在閉磁路鐵心(1)上的1次線圈(2)和2次線圈(3)構成的變壓器結構中的2次線圈(3)是將導電體卷繞而構成的，該導電體是由形成有循環流體所流通的貫通孔的SUS等構成的，使該2次線圈(3)的兩端互相之間電氣短路，因該短路而發熱的2次線圈(3)的熱量被傳遞到在2次線圈的貫通孔中流動的流體上。由此，可增大與流體接觸的發熱面積，即使減少2次線圈的發熱溫度和由該2次線圈加熱的流體溫度之間的差值，也可將規定的熱量傳遞給流體。採用本發明，可減少發熱體的發熱溫度和由該發熱體加熱的流體溫度之間的差值，可將規定的熱量高效率地傳遞給流體。
文檔編號B30B15/34GK1959279SQ20061014456
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月3日 優先權日2005年11月4日
發明者外村徹 申請人:特電株式會社