CN110024481B - 电磁感应加热装置 - Google Patents

Abstract

用于加热流体的电磁感应加热装置具备供流体在内部流通的筒状绝缘构件(10)，筒状绝缘构件(10)的除了成为该流体的出口的出口侧开口(10e)之外的部位被外壳构件(2、3)围绕。在外壳构件(2、3)中的、与接近成为筒状绝缘构件(10)的流体的入口的入口侧开口(10i)相比更接近出口侧开口(10e)的部位设有供流体流入到外壳构件(2、3)的内侧的流入口(3a)，在筒状绝缘构件(10)的外周卷绕有电磁感应线圈(25)，发热磁性体(20)形成流路并配设在筒状绝缘构件(10)的内侧。由此，提供一种提升流体的加热效率并且也能够加热高压流体的小型的电磁感应加热装置。

Description

电磁感应加热装置

技术领域

本发明涉及一种利用因电磁感应而发热的发热体来加热流体的电磁感应加热装置。流体例如是向轮胎的硫化装置等供给的流体。

背景技术

作为这种电磁感应加热装置，一般来讲已知有这样的装置：在使流体通过其内部的非磁性材料管(圆筒状绝缘构件)的外周卷绕有电磁感应线圈，在供流体通过的管内配置有由磁性体形成的发热体，向电磁感应线圈通入交流电流，使流体向因电磁感应而使发热体发热的部位流动，从而加热该流体(例如参照专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2001－155845号公报

专利文献1所公开的电磁感应加热装置在作为非磁性的绝缘体且耐热性优异的陶瓷制的管的外周卷绕有线圈，在管内配设有呈圆柱状且在轴向上形成有供流体通过的多个贯通孔的、由磁性体形成的发热体。

在从高频电源向线圈通入高频交流电流时，发热体自身因在发热体产生的涡电流而发热，能够加热在管内通过的流体。

作为发热体，除了是形成有多个贯通孔的圆柱状的发热体之外，也可以是将供流体在内部通过的多个管状的构件捆束而成的发热体，但在这种情况下，为了保护线圈，在发热体和线圈之间也需要作为绝热材料的非磁性的筒状绝缘构件。

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1所公开的电磁感应加热装置形成为以上那样的结构，虽然卷绕有线圈的管自身也具有绝热效果，但由于其被内部的发热体加热而温度上升，会向外部散热，因此流体的加热效率下降。

此外，由于专利文献1的管是作为非磁性的绝缘体的陶瓷制的，因此与金属制管等相比易于产生裂纹等破损。

因此，若高压流体流到管的内部，则存在因管的内侧与外侧的压力差而破损的可能性。

本发明即是鉴于这一点而完成的，其目的在于，提供一种提升流体的加热效率并且也能够加热高压流体的小型的电磁感应加热装置。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供一种电磁感应加热装置，该电磁感应加热装置具备筒状绝缘构件，该筒状绝缘构件由非磁性材料形成为筒状，并包括入口侧开口和出口侧开口，该入口侧开口是成为流体的入口的一个端部开口，该出口侧开口是成为流体的出口的另一个端部开口，该电磁感应加热装置具备外壳构件，该外壳构件围绕所述筒状绝缘构件的除了所述出口侧开口之外的部位，在所述外壳构件中的、与接近所述筒状绝缘构件的所述入口侧开口相比更接近所述出口侧开口的部位设有供流体流入到所述外壳构件的内侧的流入口，在所述筒状绝缘构件的外周卷绕有电磁感应线圈，发热磁性体形成流路并配设在所述筒状绝缘构件的内侧。

上述电磁感应加热装置具备筒状绝缘构件，该筒状绝缘构件的一个端部开口是成为流体的入口的入口侧开口，该筒状绝缘构件的另一个端部开口是成为流体的出口的出口侧开口，该筒状绝缘构件除了出口侧开口之外的部位被外壳构件围绕，因此在外壳构件的内侧构成有：处于外壳构件的内侧且是筒状绝缘构件的外周面的外侧的环状空间、筒状绝缘构件的内侧的筒内空间、以及筒状绝缘构件的被外壳构件围绕的入口侧开口所面向的、用于使所述环状空间和所述筒内空间连通的连通空间。

在外壳构件中的、与接近筒状绝缘构件的入口侧开口相比更接近出口侧开口的部位设有流入口，该流入口向筒状绝缘构件的外周面的外侧的环状空间开口，流体从筒状绝缘构件的出口侧开口附近的流入口流入到环状空间，在该环状空间中流动到筒状绝缘构件的入口侧开口侧，从环状空间通过连通空间而从筒状绝缘构件的入口侧开口进入到内侧的筒内空间，通过筒内空间而从筒状绝缘构件的未被外壳构件围绕的出口侧开口流出。

在筒状绝缘构件内的发热磁性体因电磁感应线圈的电磁感应而发热时，筒状绝缘构件被加热而其温度上升，从流入口流入到环状空间的流体因升温了的筒状绝缘构件的散热而在被外壳构件围绕的环状空间中预先被加热，之后，绕进连通空间并通过在筒状绝缘构件的内侧的发热磁性体形成的流路，被发热的发热磁性体直接加热而流出。

因而，从流入口流入到环状空间的流体在环状空间中的第1阶段的加热和在接下来的筒内空间中的第2阶段的加热这两个阶段中被有效率地加热，因此流体的加热效率极高。

此外，在外壳构件的内侧，由于筒状绝缘构件的外侧的环状空间以及筒状绝缘构件的内侧的筒内空间与连通空间一同构成共用的一个空间，因此即使流入的流体为高压，对筒状绝缘构件的外周面和内周面施加的压力也没有差别，在筒状绝缘构件不产生应力，因此不产生裂纹等破损。

并且，由于筒状绝缘构件除了出口侧开口之外的部位被外壳构件围绕，因此筒状绝缘构件能够收纳在外壳构件的内侧，而使电磁感应加热装置小型化。

即便使电磁感应加热装置小型化，流体也依次通过环状空间和筒内空间这两个加热空间，因此能够延长加热的流路长度而充分地加热流体。

在本发明的优选的技术方案中，所述外壳构件由磁性体形成。

采用该结构，由于外壳构件由磁性体形成，因此外壳构件也因配设在外壳构件的内侧的电磁感应线圈的电磁感应而发热，因此从流入口流入到环状空间的流体除了因来自被筒状绝缘构件内的发热磁性体的发热加热而升温的筒状绝缘构件的内侧的散热而被加热之外，还因外壳构件的发热而从外侧被加热，从而有效地进行环状空间中的第1阶段的加热。

根据本发明的优选的技术方案，

所述外壳构件包括：使呈筒状的筒壁部的一端部被底壁部封闭的有底筒状容器和用于堵塞所述有底筒状容器的开口且具备流出口的平板状的底座，所述筒状绝缘构件的所述出口侧开口与所述底座所具备的流出口连结。

采用该结构，由于外壳构件包括有底筒状容器和用于堵塞该有底筒状容器的开口且具备流出口的平板状的底座，筒状绝缘构件的未被外壳构件围绕的出口侧开口与底座所具备的流出口连结，因此是在底座的流出口连结有筒状绝缘构件的出口侧开口并且在底座设有筒状绝缘构件，成为有底筒状容器以将该筒状绝缘构件收纳在其内部的方式覆盖的结构，因而利用从设有筒状绝缘构件的底座拆下有底筒状容器这样的简单的作业，能够使被有底筒状容器覆盖的筒状绝缘构件与电磁感应线圈一同暴露到外部而容易地进行维护。

根据本发明的优选的另一个技术方案，所述流入口设于所述底座。

采用该结构，由于在与接近筒状绝缘构件的入口侧开口相比更接近出口侧开口的部位设置的流入口设于底座，因此从设于底座的流入口流入的流体在筒状绝缘构件的外周面的外侧的环状空间中在轴向全长的范围内流动，并将升温了的筒状绝缘构件的散热几乎全部吸收，而有效率地进行流体的第1阶段的加热。

此外，由于在底座设有流入口和流出管，因此来自外部的配管也汇集在底座，能够简单地从底座拆下有底筒状容器，并能够容易地进行筒状绝缘构件周围的维护。

根据本发明的又一个技术方案，所述有底筒状容器的筒壁部是呈圆筒状的圆筒壁部，所述筒状绝缘构件呈圆筒状，并且该筒状绝缘构件使其与所述有底筒状容器的圆筒中心轴线彼此一致地配置在所述有底筒状容器的所述圆筒壁部的内侧。

采用该结构，由于有底筒状容器的筒壁部是呈圆筒状的圆筒壁部，并且呈圆筒状的筒状绝缘构件与有底筒状容器的圆筒中心轴线彼此一致地配置在有底筒状容器的所述圆筒壁部的内侧，因此处于圆筒壁部的内侧且是圆筒状的筒状绝缘构件的外周面的外侧的环状空间构成圆筒形状的空间，流体能够在该环状空间中没有阻力地顺畅地流动，能够减少流体的压力损失。

在本发明的优选的技术方案中，所述流出口成为贯穿并固定于所述底座的管状的流出管。

采用该结构，由于所述流出口由贯穿并固定于底座的管状的流出管形成，因此成为筒状绝缘构件的外侧的环状空间和内侧的筒内空间利用流出管延长这样的结构，外壳构件的内侧的流体的流路变长，能够进一步加热流体。

在本发明的优选的另一个技术方案中，所述有底筒状容器具有鼓出成圆顶状的底壁部。

采用该结构，通过使所述有底筒状容器的底壁部鼓出成圆顶状，从而自流入口流入到环状空间的流体能够顺畅地绕进连通空间的圆顶状的底面而流入到筒状绝缘构件，从而能够减少流体的压力损失。

在本发明的优选的技术方案中，所述筒状绝缘构件由非磁性的陶瓷形成。

采用该结构，通过使所述筒状绝缘构件由非磁性的陶瓷形成，从而其不会因电磁感应而发热，还具有绝热效果，因此能够保护卷绕在其外周的电磁感应线圈，并且不会热变形，因此能够可靠地保持电磁感应线圈。

在本发明的另一个技术方案中，所述电磁感应线圈具有耐热性结构。

采用该结构，通过使电磁感应线圈具有耐热性结构，从而即使卷绕有电磁感应线圈的筒状绝缘构件的外侧的环状空间变为高温，也能够防止电磁感应线圈的氧化而确保充分的导电率，并防止烧损等。

在本发明的优选的技术方案中，所述发热磁性体具有以从成为所述筒状绝缘构件的流体的入口的入口侧开口朝向所述出口侧开口呈直线延伸的方式排列的多个流路。

采用该结构，由于发热磁性体成为排列有多个从筒状绝缘构件的入口侧开口朝向出口侧开口呈直线延伸的流路的结构，因此能够减少流体的压力损失，并且发热磁性体在电磁感应线圈的磁力线通过的方向(筒状绝缘构件的中心轴线方向)上形成大致均匀的形状，不会引起局部发热就能够有效率地加热流体。

发明的效果

根据本发明，通过从流入口流入到环状空间的流体在环状空间预先被加热了之后，绕进连通空间而流入到筒内空间，被发热磁性体直接加热，从而使高压氮气在环状空间和筒内空间横跨两个阶段地被有效率地加热而流出，因此流体的加热效率上升。

此外，在外壳构件的内侧，由于筒状绝缘构件的外侧的环状空间以及筒状绝缘构件的内侧的筒内空间与连通空间一同构成共用的一个空间，因此即使流入的流体为高压，对筒状绝缘构件的外周面和内周面施加的压力也没有差别，在筒状绝缘构件不产生应力，因此不产生裂纹等破损。

并且，由于筒状绝缘构件除了出口侧开口之外的部位被外壳构件围绕，因此筒状绝缘构件能够收纳在外壳构件的内侧，而使电磁感应加热装置小型化。

即便使电磁感应加热装置小型化，流体也依次通过环状空间和筒内空间这两个加热空间，因此能够延长加热的流路长度而充分地加热流体。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的电磁感应加热装置的纵剖视图。

图2是形成该实施方式的电磁感应加热装置的一部分的发热磁性体的横剖视图。

图3是另一个实施方式的发热磁性体的立体图。

图4是又一个实施方式的发热磁性体的横剖视图。

图5是再一个实施方式的发热磁性体的横剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图1和图2表示本发明的一个实施方式。图1是本发明的一个实施方式的电磁感应加热装置1的纵剖视图。

该电磁感应加热装置1用于加热流体中的特别是气体，是利用电磁感应来加热高压的气体并使其流出的装置。

在本实施方式中，采用作为高压的非活性气体的高压氮气。

电磁感应加热装置1由有底筒状容器2和底座3构成外壳构件，外壳构件中的有底筒状容器2是不锈钢制的具有耐压性的容器，并在圆筒壁部2a的一端具有鼓出成圆顶状的底壁部2b。

在圆筒壁部2a的与底壁部2b相反的开口端部设有安装用凸缘2c。

底座3是圆板状的金属板，其以堵塞有底筒状容器2的开口的方式覆盖有底筒状容器2的开口，并抵接于有底筒状容器2的安装用凸缘2c。

而且，利用贯穿的螺栓4和螺母5的螺纹结合将安装用凸缘2c和底座3紧固，而在底座3上安装有底筒状容器2。底座3在其中央具有流出管35。

呈圆筒状的筒状绝缘构件10以不与有底筒状容器2接触的方式与该有底筒状容器2同轴地***到有底筒状容器2的内侧。

筒状绝缘构件10是作为非磁性材料的非氧化物陶瓷的氮化硅的成形品，其形成具有比有底筒状容器2的圆筒壁部2a的内径小的外径的圆筒状。

氮化硅是非磁性材料，并且其相对于酸、碱而言的耐腐蚀性较强，且耐热冲击性优异。

在该筒状绝缘构件10的两端部形成有凸缘部10a、10b。

凸缘部10a位于有底筒状容器2的底壁部2b侧，凸缘部10b位于有底筒状容器2的开口侧。

在筒状绝缘构件10中，从筒状绝缘构件10内的流体的流动方向来看，在成为流体的入口的入口侧开口10i的开口端部形成有凸缘部10a，在成为流体的出口的出口侧开口10e的开口端部形成有凸缘部10b。

在该筒状绝缘构件10的内部配设有发热磁性体20。

发热磁性体20由不锈钢制的平板状片材21和波板状片材22形成，如图2中横剖视图所示，其是将平坦的平板状片材21与山和谷交替地重复而形成波形状的波板状片材22交替地层叠而成的层叠体。

发热磁性体20整体的轮廓形状呈圆筒状，层叠体的外径稍小于筒状绝缘构件10的内径。

发热磁性体20通过交替地层叠平板状片材21和波板状片材22而成为排列有多个呈直线形成的流路23的结构。

在筒状绝缘构件10的内部配设的发热磁性体20的各流路23从筒状绝缘构件10的入口侧开口10i朝向出口侧开口10e呈直线延伸，该流路23所指向的方向相对于发热磁性体20的轮廓形状的圆筒的中心轴线并不平行而是略微具有角度。

在筒状绝缘构件10的内周面的、偏向一个入口侧开口10i侧的部位，在周向上突出形成有多个突起部10c。

轮廓形状呈圆筒状的发热磁性体20将入口侧开口10i作为前方地***到该筒状绝缘构件10的内部，之后嵌插于筒状绝缘构件10的内部的环状止挡构件10s在其与突起部10c之间带有若干的余量地夹住发热磁性体20，从而配置发热磁性体20。

因而，轮廓形状呈圆筒状的发热磁性体20在其与内周面之间带有若干的余量地***到筒状绝缘构件10的内部，并且在轴向上带有若干的余量地配置在突起部10c与环状止挡构件10s之间，因此即使发热磁性体20发热而热膨胀，也被余量间隙所吸收。

而且，在筒状绝缘构件10的外周的、存在发热磁性体20的轴向位置卷绕有电磁感应线圈25。

电磁感应线圈25具有对导线的外周实施镀镍并在其上绕装玻璃纤维来防止氧化的耐热性结构。

另外，在电磁感应线圈的耐热性结构中存在以线圈结构而具有耐热性的空气冷却和以盘管结构利用液体促进冷却而具有耐热性的液体冷却。

例如，通过将电磁感应线圈设为采用了铜管等的盘管结构，并使冷却水、冷却油在管内部流动而将管冷却，从而能够在防止电磁感应线圈的氧化的同时也防止烧损等。

对这样在内部收纳有发热磁性体20并在外部卷绕有电磁感应线圈25的筒状绝缘构件10而言，在形成于筒状绝缘构件10的两端部的凸缘部10a、10b分别安装有金属制的圆筒端构件11、12。

圆筒端构件11、12呈具有与筒状绝缘构件10相同的内径且在轴向上较短的扁平圆筒状，在其一端安装有凸缘构件11f、12f。

将圆筒端构件11的凸缘构件11f隔着密封件13a地紧靠于筒状绝缘构件10的一端的凸缘部10a，而使一对半环状构件15以将凸缘部10a夹在中间的方式与凸缘构件11f相对，利用将凸缘构件11f和半环状构件15贯穿的螺栓17a与螺母18a的螺纹结合来紧固，而将圆筒端构件11安装在筒状绝缘构件10的一端。

同样，将圆筒端构件12的凸缘构件12f隔着密封件13b地紧靠于筒状绝缘构件10的另一端的凸缘部10b，而使一对半环状构件16以将凸缘部10b夹在中间的方式与凸缘构件12f相对，利用将凸缘构件12f和半环状构件16贯穿的螺栓17b与螺母18b的螺纹结合来紧固，而将圆筒端构件12安装在筒状绝缘构件10的另一端。

这样在内部收纳有发热磁性体20且在外部卷绕有电磁感应线圈25的陶瓷制的筒状绝缘构件10以在两端安装有金属制的圆筒端构件11、12而被单元化了的状态安装于底座3，并***到有底筒状容器2。

底座3在其中央具有贯穿固定的流出管35。

对流出管35的与圆筒端构件12相同直径的大径圆筒部35a的一端同心地进行深冲加工，而形成圆锥部35b和小径圆筒部35c。

该流出管35的大径圆筒部35a固定于底座3，而小径圆筒部35c突出到外部。

在流出管35的外周围的底座3存在与有底筒状容器2内相通的流入口3a，流入管30被从外侧嵌入。

此外，在底座3具有线缆贯穿口31，其供从电磁感应线圈25延伸的电缆32从有底筒状容器2内气密地贯穿到外部。

在流出管35的大径圆筒部35a的端部嵌装有凸缘构件36，另一方面，在安装于筒状绝缘构件10的出口侧开口10e的开口端部的圆筒端构件12也嵌装有凸缘构件14，通过将圆筒端构件12的凸缘构件14抵接于流出管35的凸缘构件36，将螺栓37贯穿并与螺母38螺纹结合来进行连结，从而将圆筒端构件12和流出管35的大径圆筒部35a连结起来，筒状绝缘构件10借助圆筒端构件12安装于在底座3固定的流出管35。

电磁感应加热装置1像以上那样构成，通过将筒状绝缘构件10与有底筒状容器2同轴地***到有底筒状容器2的内侧，并使有底筒状容器2的开口被底座3堵塞，从而利用有底筒状容器2和底座3围绕筒状绝缘构件10的除了该筒状绝缘构件10的出口侧开口10e之外的部位，因此在有底筒状容器2和底座3的内侧，在筒状绝缘构件10的外侧且是有底筒状容器2的圆筒壁部2a的内侧形成环状空间Sa，在筒状绝缘构件10的内侧形成筒内空间Sc，并且在有底筒状容器2的底壁部2b的底面和筒状绝缘构件10的入口侧开口10i之间形成使环状空间Sa和筒内空间Sc连通的连通空间Sb。

在经由电缆32向卷绕于筒状绝缘构件10的电磁感应线圈25供给高频电流时，电磁感应线圈25所产生的高频磁通作用于筒状绝缘构件10内的发热磁性体20，在发热磁性体20中产生涡电流，利用发热磁性体20的固有电阻产生焦耳热，从而使发热磁性体20发热。

此外，与筒状绝缘构件10一同从外侧覆盖电磁感应线圈25的有底筒状容器2也为不锈钢制的，其会因电磁感应线圈25的电磁感应而发热。

由于发热磁性体20的发热，在发热磁性体20中构成的流路23被直接加热，筒状绝缘构件10的内侧的筒内空间Sc也被加热。

此外，筒状绝缘构件10并不会因电磁感应而发热，但其会因内侧的发热磁性体20的发热而被加热，从而温度上升，利用来自升温了的筒状绝缘构件10的散热，被有底筒状容器2所覆盖的环状空间Sa也被间接地加热。

并且，环状空间Sa也被因电磁感应而发热的有底筒状容器2从外侧加热。

高压的氮气从未图示的气体加压供给装置等通过流入管30流入到电磁感应加热装置1的有底筒状容器2内。

高压氮气利用与接近筒状绝缘构件10的入口侧开口10i相比更接近出口侧开口10e的流入管30流入到有底筒状容器2内的环状空间Sa，并在环状空间Sa中从筒状绝缘构件10的出口侧开口10e侧到入口侧开口10i侧在全长的范围内流动，在该期间里，高压氮气在被有底筒状容器2所覆盖的环状空间Sa因升温了的筒状绝缘构件10的散热和有底筒状容器2的发热而预先被有效率地加热。

之后，预先被加热了的高压氮气绕进连通空间Sb，并从筒状绝缘构件10的入口侧开口10i的开口端部的圆筒端构件11流入到筒内空间Sc，通过在筒内空间Sc的发热的发热磁性体20中呈直线形成的多个流路23，从而被发热的发热磁性体20直接加热而从筒状绝缘构件10的出口侧开口10e流出，进入到流出管35并从流出管35流出。

这样，从流入管30流入到环状空间Sa的高压氮气在上游侧的环状空间Sa中被进行第1阶段的加热，接着在下游侧的筒内空间Sc中被进行第2阶段的加热，在两个阶段被有效率地加热，作为高温高压氮气流出。

该加热了的高压氮气被供给到所需要的装置，例如轮胎的硫化装置等。

像以上那样，在该电磁感应加热装置1中，筒状绝缘构件10内的发热磁性体20和筒状绝缘构件10的外侧的有底筒状容器2因电磁感应线圈25所产生的高频磁通而发热时，筒状绝缘构件10被发热磁性体20加热而温度上升，利用流入管30从底座3的流入口3a流入到环状空间Sa的高压氮气因升温了的筒状绝缘构件10的散热和有底筒状容器2的发热而在被有底筒状容器2所覆盖环状空间Sa中预先被加热，之后，预先被加热了的高压氮气绕进连通空间Sb而流入到筒状绝缘构件10的筒内空间Sc，并穿过在筒内空间Sc的发热磁性体20中形成的流路23，被发热的发热磁性体20直接加热而从流出管35流出。

因而，由于该电磁感应加热装置1在环状空间Sa和筒内空间Sc横跨两个阶段地有效率地加热高压氮气，因此氮气的加热效率极高。

此外，在流入有高压氮气的耐压性的有底筒状容器2的内部，由于筒状绝缘构件10的外侧的环状空间Sa以及筒状绝缘构件10的内侧的筒内空间Sc与连通空间Sb一同构成共用的一个空间，因此即使流入的氮气是相当高压，对陶瓷制的筒状绝缘构件10的外周面和内周面施加的压力也没有差别，在筒状绝缘构件10不产生应力，因此不产生裂纹等破损。

由于该电磁感应加热装置1利用与有底筒状容器2同轴地***到有底筒状容器2的内侧的筒状绝缘构件10形成处于筒状绝缘构件10的外侧且是有底筒状容器2的圆筒壁部2a的内侧的环状空间Sa以及筒状绝缘构件10的内侧的筒内空间Sc，并且在有底筒状容器2的底壁部2b的底面和与该底面相对的筒状绝缘构件10的入口侧端部之间形成连通空间Sb，因此能够使流体从外侧的环状空间Sa绕进内侧的筒内空间Sc，延长流路长度而充分地加热流体，并且能够将电磁感应加热装置1的轴向宽度抑制得较小而使其小型化。

由于流入口3a设于底座3，卷绕有电磁感应线圈25的筒状绝缘构件10借助流出管35一体地组装于底座3，因此利用将螺栓4与螺母5之间的连结解除来将以覆盖一体地组装于底座3的筒状绝缘构件10的方式覆盖的有底筒状容器2从底座3拆下来的简单的作业，使一体地组装于底座3的筒状绝缘构件10暴露到外部，因此能够容易地进行电磁感应线圈25、发热磁性体20等的维护。

另外，由于在内部收纳有发热磁性体20且在外部卷绕有电磁感应线圈25的陶瓷制的筒状绝缘构件10在两端安装有金属制的圆筒端构件11、12而被单元化，因此通过将螺栓37与螺母38之间的连结解除来将该单元化的结构从贯穿固定于底座3的流出管35拆下来，从而也能够容易地更换整个单元。

由于在底座3设有在与接近筒状绝缘构件10的入口侧开口10i相比更接近进出口侧开口10e的部位设置的流入管30(流入口3a)，因此从设于底座3的流入管30流入的流体在筒状绝缘构件10的外周面的外侧的环状空间Sa中从筒状绝缘构件10的出口侧开口10e侧到入口侧开口10i侧在轴向全长的范围内流动，在该期间里，高压氮气将升温了的筒状绝缘构件10的散热几乎全部吸收，而有效率地进行高压氮气的第1阶段的加热。

此外，由于在底座3设有流入管30和流出管35，因此来自外部的配管也汇集在底座3，能够更简单地从底座3拆下有底筒状容器2，并能够容易地进行筒状绝缘构件10周围的电磁感应线圈25等的维护。

由于呈圆筒状的筒状绝缘构件10使其与有底筒状容器2的圆筒中心轴线彼此一致地配置在有底筒状容器2的圆筒壁部2a的内侧，因此处于圆筒壁部2a的内侧且是圆筒状的筒状绝缘构件10的外周面的外侧的环状空间Sa构成圆筒形状的空间，流体能够没有阻力地在该环状空间Sa中顺畅地流动，而能够减少流体的压力损失。

由于高压氮气的流出口由贯穿并固定于底座3的管状的流出管35形成，因此成为筒状绝缘构件10的外侧的环状空间Sa和内侧的筒内空间Sc利用流出管35延长这样的结构，能够使有底筒状容器2的内侧的流体的流路变长，而进一步加热流体。

通过使有底筒状容器2的底壁部2b鼓出成圆顶状，从而自流入口3a流入到环状空间Sa的流体能够顺畅地绕进连通空间Sb的圆顶状的底面而流入到筒状绝缘构件10，从而能够减少流体的压力损失。

由于筒状绝缘构件10由作为非氧化物陶瓷的氮化硅形成，因此筒状绝缘构件10自身不会因电磁感应而发热，还具有绝热效果，因此能够保护卷绕在其外周的电磁感应线圈25，并且不会热变形，因此能够可靠地保持电磁感应线圈25。

由于电磁感应线圈25具有对导线的外周实施镀镍并在其上绕装玻璃纤维来防止氧化的耐热性结构，因此即使卷绕有电磁感应线圈25的筒状绝缘构件的外侧的环状空间Sa变为高温，也能够防止电磁感应线圈25的氧化而确保充分的导电率，并防止烧损等。

参照图2，发热磁性体20通过交替地层叠平板状片材21和波板状片材22而成为排列有多个从筒状绝缘构件10的入口侧开口10i朝向出口侧开口10e呈直线延伸的流路23的结构，因此能够减少流体的压力损失，并且由于发热磁性体20在电磁感应线圈25的磁力线通过的方向(筒状绝缘构件10的中心轴线方向)上形成大致均匀的形状，因此不会引起局部发热，能够有效率地加热流体。

由于发热磁性体20的从筒状绝缘构件10的入口侧开口10i朝向出口侧开口10e呈直线延伸的流路23所指向的方向与发热磁性体20的轮廓形状的圆筒的中心轴线不平行而是略微具有角度，因此能够使与中心轴略微具有角度的直线的流路比发热磁性体20的轮廓形状的圆筒的中心轴线方向上的长度(轴向宽度)长，而进一步加热流体且将发热磁性体20的轴向宽度抑制得较小，从而能够减小电磁感应加热装置1的轴向宽度而使电磁感应加热装置1小型化。

在以上的电磁感应加热装置1中，发热磁性体20通过交替地层叠不锈钢制的平板状片材21和波板状片材22，从而成为排列有多个呈直线延伸的流路的结构，但也可以使用将具有磁性的例如不锈钢制的管捆束而成的发热磁性体。

图3是将不锈钢制的管41捆束而成的发热磁性体40的立体图。

将相同直径的多根管41捆束成大致圆形并彼此焊接而构成发热磁性体40。

在该发热磁性体40配设于圆筒状的筒状绝缘构件10的内部时，成为从筒状绝缘构件10的入口侧开口朝向出口侧开口呈直线延伸的各管41所构成的多个流路42排列而成的结构，因此能够减小流体的压力损失，并且由于发热磁性体40在电磁感应线圈25的磁力线通过的方向(筒状绝缘构件10的中心轴线方向)上形成大致均匀的形状，因此不会引起局部发热，能够有效率地加热流体。

此外，图4所示的发热磁性体50将多根不锈钢制的管51的两端分别嵌插于相对的一对凸缘构件53、54，并利用一对凸缘构件53、54支承各管51。

各管51所构成的流路52成为从嵌插于一个凸缘构件53的入口侧端部朝向嵌插于另一个凸缘构件54的出口侧端部呈直线延伸且互相平行地排列的结构，因此能够减少流体的压力损失，并且不会引起局部发热，能够有效率地加热流体。

而且，该发热磁性体50不必将管彼此焊接，能够削减部件件数并使组装作业变得容易。

此外，作为发热磁性体，也可以使用利用粉末冶金法成型并烧结金属粉末而成的材料。

图5是利用粉末冶金法形成的发热磁性体60的横剖视图。

发热磁性体60用钻头对利用粉末冶金法将具有磁性的不锈钢类的金属粉末成型并烧结为圆柱形状而成的材料进行贯通加工而呈直线形成有多个流路61。

将该发热磁性体60配置在筒状绝缘构件10的内侧来替代所述实施方式的发热磁性体20。

与所述实施方式同样，在筒状绝缘构件10内的发热磁性体50因电磁感应线圈25所产生的高频磁通而发热时，筒状绝缘构件10被加热而温度上升，从流入管30(流入口3a)流入到环状空间Sa的流体在因升温了的筒状绝缘构件10的散热而在被有底筒状容器2所覆盖的环状空间Sa预先被加热，之后，穿过在筒状绝缘构件10的内侧的发热磁性体60形成的流路61而被发热的发热磁性体60直接加热，从而在上游侧的环状空间Sa和下游侧的筒内空间Sc这两个阶段中使高压氮气被有效率地加热，因此氮气的加热效率极高。

但是，由于发热磁性体60的多个流路61彼此之间为厚壁地实心，因此对于流体的压力损失，与所述实施方式相比较差。

此外，作为发热磁性体，存在具有磁性的、例如使截面呈蜂窝形状的蜂窝材料、不锈钢制的小球集合而成的材料、或者使不锈钢制的棒材设置间隙地集合而成的材料等。

将小球集合而成的发热磁性体的小球彼此之间的空间构成流路，使棒材集合而成的发热磁性体的棒材之间的间隙构成流路。

此外，在以上的实施方式中，将加热的流体设为氮气，但也可以是空气。

但是，在空气的情况下，与氮气不同，由于加热而进行的氧化作用成为问题，因此需要使筒状绝缘构件由氮化硅等非氧化物陶瓷形成、或者使电磁感应线圈等像所述电磁感应线圈25那样具有防止氧化的耐热性结构。

以上，对本发明的实施方式的电磁感应加热装置进行了说明，但本发明的样态并不限定于上述实施方式，也包含在本发明的主旨的范围内以多种多样的样态实施的方式。

附图标记说明

1、电磁感应加热装置；2、有底筒状容器；2a、圆筒壁部；2b、底壁部；2c、安装用凸缘；3、底座；4、螺栓；5、螺母；10、筒状绝缘构件；10a、10b、凸缘部；10s、环状止挡构件；11、圆筒端构件；11f、凸缘构件；12、圆筒端构件；12f、凸缘构件；13a、13b、密封件；14、凸缘构件；15、半环状构件；16、半环状构件；17a、17b、螺栓；18a、18b、螺母；20、发热磁性体；21、平板状片材；22、波板状片材；23、流路；25、电磁感应线圈；30、流入管；31、线缆贯穿口；32、电缆；35、流出管；35a、大径圆筒部；35b、圆锥部；35c、小径圆筒部；36、凸缘构件；37、螺栓；38、螺母；40、发热磁性体；41、管；42、流路；50、发热磁性体；51、管；52、流路；53、54、凸缘构件；60、发热磁性体；61、流路。

Claims (10)

1.一种电磁感应加热装置，其特征在于，

该电磁感应加热装置具备：

筒状绝缘构件，该筒状绝缘构件由非磁性材料形成为筒状，并包括入口侧开口和出口侧开口，该入口侧开口是成为流体的入口的一个端部开口，该出口侧开口是成为流体的出口的另一个端部开口，

外壳构件，该外壳构件围绕所述筒状绝缘构件的除了所述出口侧开口之外的部位，在所述外壳构件中的、与接近所述筒状绝缘构件的所述入口侧开口相比更接近所述出口侧开口的部位设有供流体流入到所述外壳构件的内侧的流入口，以及

电磁感应线圈，该电磁感应线圈卷绕于所述筒状绝缘构件的外周，

发热磁性体形成流路并配设在所述筒状绝缘构件的内侧，

所述流入口向所述筒状绝缘构件的外周面的外侧与所述外壳构件的内侧之间的环状空间开口，流体从所述流入口流入到所述环状空间而与所述电磁感应线圈直接接触，从所述筒状绝缘构件的入口侧开口进入到所述筒状绝缘构件的筒内空间，而从所述筒状绝缘构件的出口侧开口流出。

2.根据权利要求1所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述外壳构件由磁性体形成。

3.根据权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述外壳构件包括：使呈筒状的筒壁部的一端部被底壁部封闭的有底筒状容器和用于堵塞所述有底筒状容器的开口且具备流出口的平板状的底座，

所述筒状绝缘构件的所述出口侧开口与所述底座所具备的所述流出口连结。

4.根据权利要求3所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述流入口设于所述底座。

5.根据权利要求3所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述有底筒状容器的筒壁部是呈圆筒状的圆筒壁部，

所述筒状绝缘构件呈圆筒状，并且该筒状绝缘构件使其与所述有底筒状容器的圆筒中心轴线彼此一致地配置在所述有底筒状容器的所述圆筒壁部的内侧。

6.根据权利要求3所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述流出口由贯穿并固定于所述底座的管状的流出管形成。

7.根据权利要求4所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述有底筒状容器具有鼓出成圆顶状的底壁部。

8.根据权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述筒状绝缘构件由非磁性的陶瓷形成。

9.根据权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述电磁感应线圈具有耐热性结构。

10.根据权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于，

所述发热磁性体具有以从所述入口侧开口朝向所述出口侧开口呈直线延伸的方式排列的多个流路。

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