电磁感应加热装置及其操作方法制造方法及图纸

一种电磁感应加热装置，其特征是具有流入和流出的非磁性材料管（６或４１）、和在所述管（６或４１）上缠绕的线圈（７）以及由贮存在所述管（６或４１）的所述线圈（７）的电磁感应加热的发热体（８），所述管（６或４１）是氮化硅管。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其涉及以电磁感应加热来加热浸入液体或气体的发热体，通过直接的热移动加热所述流体的感应性优良的。加热液体或气体等流体时，通常使用热交换器。例如，将电源放入吸热器，加热载热油，通过热交换器进行载热体与流体的热交换。使用这样热交换器的间接加热方式，首先需要加热载热体，因此具有加热温度上升时间长、加热装置庞大的倾向。在这方面，如已公开的特开平3-98286号公报提出一种直接加热的电磁感应加热装置，该装置利用绝缘体等非磁性材料构成通过流体的管，通过电磁感应来加热该管内贮存的流体浸湿的发热体。若利用这种直接加热的电磁感应加热装置，则由于使流体浸湿的发热体导热面积变大，而可将由发热体向流体的导热效率提高到90％左右，同时也可提高其感应度。然而，特开平3-98286号公报等所提出的电磁感应加热装置由于是小型的，只可局部加热。因此，在贮存发热体的管中容易发生局部的热应力。尤其，贮存发热体的管必须是非磁性材料，考虑到耐热性或耐药品性，可采用陶瓷管，因此存在着陶瓷管比金属管容易破裂和操作条件对高温加热或瞬时加热容易受到限制的问题。本专利技术就是为解决这个问题而研制的，其目的在于，提出在高温加热或瞬时加热时可防止管破损的。为解决上述问题的本专利技术电磁感应加热装置，其特征是具有流入和流出的非磁性材料管，和在所述管上缠绕的线圈、和由贮存在所述管内的所述线圈的电磁感应加热的发热体，而所述管为氮化硅制品。所述氮化硅的耐热冲击温度为600℃以上，特别理想的是使用耐热冲击温度为800℃以上的氮化硅。氮化硅(Si3N4)是一种非氧化物陶瓷，非磁性材料，有很强的耐酸碱性，与同系的碳化硅相比较，弯曲强度、破坏韧性以及耐热冲击性均优。尤其，耐热冲击性通过成形、烧结、加工等的各种制造工艺管理和一般的组分管理的方法可得到耐400℃以上、800℃以下的高耐热冲击温度。特别是，若注意制造工艺与组分管理，则可得到耐600℃以上、800℃以下的高耐热冲击强度。即使是在这样的温度范围之间，与铝制品相比，也可有约三倍以上的耐热冲击温度，而且若特别精选制造工艺或组分等，则可得到超过800℃或880℃的冲击温度，可耐到相当广泛范围的高温加热或瞬时加热。这里所谓的耐热冲击温度是指使用按JISR1601所规定的3×4×35mm的试样、实施15分钟给定温度加热之后投入20-25℃的水中、与加热前相比投入后的弯曲强度无不良变化时的最大的给定温度。还有，氮化硅(Si3N4)与金属管等热熔化连接是困难的。尤其难于按所希望的形状进行加工成形，将凸缘部在氮化硅管的两端形成整体或将支撑发热体的支撑部在所述氮化硅管内形成整体均需高费用。因此，本专利技术的电磁感应加热装置，例如在化学工厂等金属管道中装入配置时，加有上述构成，且具有与所述氮化硅管的端部接合并在所述氮化硅管的两端直径方向上形成向外侧突出的法兰盘部件，和有凸缘并与所述碳化硅管两端连接的金属管，和将所述氮化硅管两端的法兰盘部件分别与所述金属管法兰盘连接的连接部件。再有，所述金属管的至少一根在所述氮化硅管的轴延长上具有至少沿轴方向伸缩的伸缩部件。还有，所述金属管具有由所述金属管在所述管内支撑所述发热体的支撑部件。在所述的氮化硅管内，由与所述氮化硅管端部接合的法兰盘部件或金属管支撑所述发热体的支持部件，不需要在所述氮化硅管内形成凸缘部或发热体的支撑部，可将所述氮化硅管的形状作成简易型的。因此，所述氮化硅管的成型变得容易，并可控制制作费用。而且，与所述氮化硅管两端部接合的法兰盘部件容易与金属管和所述氮化硅管接合。再有，至少在所述金属管的一根所设置的伸缩部沿轴方向恰当地避免因所述氮化硅管发热而引起的膨胀，能防止氮化硅管因热膨胀而导致的破坏。还有，本专利技术的电磁感应加热装置的操作方法，其特征是使用具有流体流入与流出的非磁性材料管，在所述管上缠绕的线圈，以及由贮存在所述管内的所述线圈的电磁感应加热的发热体，而所述管为氮化硅制品的电磁感应加热装置，在流体流动之前，使所述管内以流体浸湿，通过电磁感应对所述管内的所述发热体预热之后，使流体流动。还有，所述氮化硅的耐热冲击温度为600℃以上，若使用耐热冲击温度为800℃以上，是理想的。向以发热体预热而呈加热状态的管中迅速流入加热前的流体，即使管急剧变冷，但由于管的耐热冲击温度超过600℃，所以耐热冲击。再有，本专利技术的电磁感应加热装置的操作方法适于所述流体为气体的场合，气体的热容量小，因此可迅速地由常温加热到高温。在这种情况下，将发热体预热到高温之后，将常温的气体流入管内，即使如此，由于管是氮化硅的，耐热冲击温度高，因此一开始即可流入高温气体。如上所述，本专利技术的电磁感应加热装置使用耐热冲击性能优良的氮化硅作为管材，所以其效果是产生所谓高感应度的特征，即使进行高温加热或瞬时加热，也不会产生起因于热冲击的操作条件的限制，并可在广泛范围的条件下进行加热。本专利技术的电磁感应加热装置的操作方法利用耐热冲击性的提高，在预先对发热体预热之后使流体流动，流动开始后即可得到给定温度的流体，即所谓的零位开始的效果。尤其，本专利技术的电磁感应加热装置的操作方法，特别是在要求高温加热的气体加热时，能获得所谓可适用零位开始的效果。下面对附图作简单说明。图1为本专利技术一实施例中电磁感应加热装置的垂直剖视图。图2(a)及图2(b)为本专利技术一实施例中用于电磁感应加热装置的发热体的结构图；图2(a)为表示发热体结构的俯视图；图2(b)为表示发热体结构的立体图。图3为本专利技术其他实施例中电磁感应加热装置的垂直剖视图。实施例以上参照附图说明本专利技术的一实施例。图1为电磁感应加热装置的垂直剖视图。图2(a)及图2(b)为用于电磁感应加热装置的发热体的结构图。图1中电磁感应加热装置1主要部分由法兰盘部件2、3和氮化硅管6、线圈7以及发热体8所构成。如图1中流体14由下方向上方流动所示，例如化学工厂等金属管道101、102中组装配置。于是，电磁感应加热装置1的线圈7或多个电磁感应加热装置1的线圈7共同与电力部连接，电力部11与控制部12连接，控制部12与温度传感器13连接而构成加热体系。氮化硅管6是以凸缘部6b、6c位于壳体6a两端的形式而整体制造的，制造工艺由成型、烧结和加工等构成。成型工艺为注射成型、流铸造等；烧结工艺为抑制氮化硅分解，同时可利用高温在氮气压力下的烧结法；加工工艺为放电加工和激光加工等。即是说，利用注射成型作成如图所示的管状，通过烧结烧成硬体，通过放电加工等对接触面等进行加工制成给定形状。此时，对氮化硅的组分与制造工艺进行管理，以便使氮化硅管6的耐热冲击性达到400℃以上、800℃以下，达到600℃以上、800℃以下更为理想。壳体6要制造成具有给定的内径与给定的厚度。两端的凸缘部6b、6c制成圆周直径扩大到所需的最小限度，以便能形成与密封件4、5的接触面6d、6e以及与法兰盘部件2、3相对的挂住部6f、6g。法兰盘部件2、3与所述氮化硅管6的端部接合，并将径向突出的凸缘形成于所述氮化硅管6的两端。这种结构是两个可分割的结构，例如，将半圆形部件以可开闭的形式进行铰接，同时设置可以关闭的状态固定这种半圆形部件的固定手段。此外，法兰盘部件2、3通过螺栓的孔设置在圆周的等分位置上，并且在壳体6a的外周嵌置状态下，可使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：川村泰三，内掘义隆，
申请(专利权)人：株式会社濑田技研，欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：