JP4074741B2 - 流体加熱供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱体により流体を加熱して被加熱物に供給する流体加熱供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、被加熱物の乾燥処理、半田付けを行う前の回路素子等の予熱処理、あるいは、製品をラッピングするための熱収縮性シートの加熱処理等を行うことのできる装置として、エアー等の流体を加熱して被加熱物に供給する流体加熱供給装置が使用されている。
【0003】
このような流体加熱供給装置は、一般的には、エアーを加熱コイル中に通過させることで熱風とし、被加熱物に供給するように構成される。代表例としては、ドライヤや温風ヒータを挙げることができる。しかしながら、これらの流体加熱供給装置は、被加熱物を加工させるほどの高温のエアーを得ることを目的として構成されたものではない。
【0004】
これに対し、エアーを高温加熱できる装置として、例えば、ディーゼル機関等から排出される煤等の可燃性の微粒子であるパティキュレートを燃焼させる排ガス浄化装置がある(特開平11−264313号公報参照)。
【0005】
この排ガス浄化装置は、図1に示すように、ディーゼル機関等の排出口に接続されるガス流入口2を備えた第1筒状部材4の内周部に第2筒状部材6および第3筒状部材8が入れ子状に配設され、ガス流出口10を備えた最内部の第3筒状部材8の中空部にセラミックス等からなるフィルタ12が配設される。第1筒状部材4および第2筒状部材6間、第2筒状部材6および第3筒状部材8間、フィルタ12間には、加熱コイル14が巻装されている。
【0006】
ガス流入口2から流入した排ガスGは、第1筒状部材4および第2筒状部材6間、第2筒状部材6および第3筒状部材8間を流通することで、加熱コイル14によって高温に加熱される。この場合、排ガスG中に含まれるパティキュレートは、加熱コイル14の熱によって燃焼除去される。加熱された排ガスGは、さらに、フィルタ12によって浄化された後、外部に排出される。
【0007】
このように構成される排ガス浄化装置においては、排ガスGの通路が入れ子状に構成された第1筒状部材4、第2筒状部材6および第3筒状部材8によって長尺に構成されており、それらを通過する間に排ガスGが十分に加熱される。
【0008】
しかしながら、前記の排ガス浄化装置の構造では、排ガスGを十分に加熱することはできるが、加熱コイル14から発生した熱が第1筒状部材4を介して当該装置の外周部にも漏洩するおそれがある。そのため、このままの構成では、例えば、回路素子等の予熱処理を行う流体加熱供給装置のように、周囲の回路素子に対して熱的影響を与えることなく加熱を行いたいような場合に適用することはできない。
【0009】
また、感光材料等のように、作業に遮光性を要する材料を使用する環境においては、前記排ガス浄化装置の場合、ガス流出口10から加熱コイル14が露出した状態となっているため、加熱コイル14が加熱された際に生じる赤熱光が感光材料を感光してしまうおそれがある。同様に、装置が相当に高温化されると、第1筒状部材4自体も赤熱化し、それから発する光によって材料を感光してしまうおそれがある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、装置自体の加熱による熱の周囲機構に対する影響のない流体加熱供給装置を提供することを目的とする。
【0011】
また、本発明は、装置自体の加熱による赤熱光の被加熱物を含む周囲機構に対する影響のない流体加熱供給装置を提供することを目的とする。
【0012】
さらに、本発明は、流体を効率的に加熱して被加熱物に供給し、被加熱物を効果的に加熱することのできる流体加熱供給装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明では、流入口から外装体の中空部に流入させた流体を外装体の内周部に沿って流動させた後、外装体に内装される内装体の中空部に流入させ、この中空部に配設した発熱体によって加熱し、内装体の流出口から加熱流体として被加熱物に供給して加熱を行う。
【0014】
この場合、発熱体によって直接的に加熱される以前の低温の流体が外装体の内周部に沿って流動するため、発熱体による熱が外装部から外部に伝達されるおそれが少なく、従って、加熱流体が直接供給される被加熱物以外の部位に対する熱の影響を回避することができる。
【0015】
外装体と内装体との間に、さらに他の内装体を配設することにより、外装体の外部に対する断熱効果をより高めることができる。
【0016】
また、通路をラビリンス状に形成した遮光室を流体の流出口に配設すれば、発熱体の赤熱光による被加工物を含む周囲機構に対する悪影響を回避することができる。すなわち、感光材料等の加工処理を行う装置に対して本発明の装置を適用した場合、材料を光によって損傷することなく、好適な加熱処理を施すことができる。
【0017】
なお、遮光室を第1遮光室および第2遮光室から構成し、これらを介して加熱流体を被加熱物に供給するように構成することにより、遮光性をより高めることができる。また、遮光室の内壁に耐熱性の遮光塗料を塗布し、あるいは、内壁を粗面加工することで赤熱光を乱反射させるように構成してもよい。
【0018】
さらに、装置を外装体と内装体との二重構造とし、発熱体と流体との接触面積が大きくなるように構成することにより、流体を効率的に加熱することができる。
【0019】
さらにまた、コイル状に巻回された発熱体の内周側中空部に金属線を配設することにより、流入した流体をより効率的に加熱することができる。この場合、金属線は、コイル状のものであることが望ましく、さらに望ましくは、接触表面積を確保し、且つ、流体の流れを大きく妨げないものとして、ステンレス鋼等の錆びにくい金属線を小径に巻いてスプリング状とし、これをさらにコイル状として発熱体の内周側中空部に配設すると好適である。
【0020】
また、発熱体の外周部に金属線を巻装し、これによって、発熱体とその外周側に配設される内装体あるいは外装体との接触を回避し、一層高い断熱効果を得ることができる。この場合、金属線としては、単線を発熱体の外周部に巻装させるだけでもよいが、コイルスプリング状としたものを巻装させ、流体を導入可能に構成することが望ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
図2は、本実施形態の流体加熱供給装置が適用されるフイルム製造工程の最終工程を示す。
【0022】
この最終工程において、ロール状に巻回された感光材料Fの端部には、遮光シート20の一端部が連結される。また、遮光シート20の他端部には、貼着シール22a、22bが装着され、遮光シート20の両側部には、所定の熱が加えられると収縮する性質を備えた熱収縮性シート24a、24bが装着される。
【0023】
感光材料Fに対して遮光シート20が巻き付けられた後、貼着シール22a、22bが遮光シート20に貼着される。次いで、ロール状の感光材料Fを回転させながら、その側部に配設された本実施形態の流体加熱供給装置を構成するヒータ本体26a、26bから熱収縮性シート24a、24bに対して加熱エアーを供給する。熱収縮性シート24a、24bは、加熱されることで収縮し、感光材料Fの側部を光密にシールする。
【0024】
次に、前記のフイルム製造工程に適用される流体加熱供給装置の詳細な構成について説明する。
【0025】
図3は、本実施形態の流体加熱供給装置30の構成を示すブロック図である。この流体加熱供給装置30は、ヒータ本体26a、26bと、ヒータ本体26a、26bに電力を供給するヒータ電源32と、ヒータ本体26a、26bにエアーを供給するエアーコンプレッサ34と、供給されるエアーの流量を検出する流量センサ36と、ヒータ本体26a、26bに内装される後述する加熱コイルの温度を検出する加熱コイル温度センサ38と、ヒータ本体26a、26bから吐出されるエアーの温度を検出する吐出エアー温度センサ40と、これらを制御する制御回路42とから基本的に構成される。
【0026】
図4は、ヒータ本体26a、26bの断面構成図である。ヒータ本体26a、26bは、円筒状の外装体44と、外装体44に内装される円筒状の第1内装体46と、第1内装体46にさらに内装される円筒状の第2内装体48とを備える。第2内装体48の中空部には、二重螺旋状に巻回された加熱コイル50が配設される。加熱コイル50に接続されるリード線52は、外装体44の一端部を介してヒータ本体26a、26bの外部に導出され、ヒータ電源32に接続されている。
【0027】
外装体44は、リード線52が導出される一端部側の外周部に、エアーコンプレッサ34からのエアーが流入する流入口54を有するとともに、他端部側の外周部に、加熱コイル温度センサ38を挿入するセンサ挿入孔56を有する。なお、センサ挿入孔56より挿入された加熱コイル温度センサ38の先端部は、第2内装体48を貫通して加熱コイル50に到達する。また、外装体44の内周部と第1内装体46の外周部との間には、外装体44の長手方向に沿ってエアーの流通する第1通路58が形成される。
【0028】
第1内装体46は、流入口54側の一端部側外周部に沿って複数の孔部60を有する。第1内装体46は、外装体44のセンサ挿入孔56の近傍まで延在しており、第1内装体46の内周部と第2内装体48の外周部との間には、第1通路58に連通する第2通路62が形成される。
【0029】
第2内装体48は、外装体44の他端部側内周壁に連結されており、内装される加熱コイル50の加熱コイル温度センサ38寄りの部位には、隔壁64が形成されている。この隔壁64の中央部には、孔部66が形成される。第2内装体48の内周部と加熱コイル50の外周部との間には、第2通路62に連通する第3通路68が形成され、加熱コイル50の中央部には、孔部66に連通する第4通路70が形成される。
【0030】
第2内装体48の隔壁64と外装体44の他端部との間には、第1遮光室72が形成される。この第1遮光室72の中央部には、孔部66の直径よりも大きく、且つ、第2内装体48の内径よりは小さい直径からなる遮光板74がリブ76を介して配設される。
【0031】
さらに、外装体44の他端部中央部には、第1遮光室72に連通する孔部78が形成される。そして、外装体44の他端部には、第2遮光室80が形成される。第2遮光室80は、外装体44に連結される外装体82と、外装体82に内装される内装体84と、内装体84にさらに内装されるノズル部86とから構成される。
【0032】
内装体84は、有底円筒状に構成されており、その底部の直径は、第1遮光室72に連通する孔部78の直径よりも大きく設定される。また、内装体84に内装されるノズル部86は、円筒状に構成される。なお、外装体82の外周部には、センサ挿入孔88が形成される。このセンサ挿入孔88より挿入された吐出エアー温度センサ40の先端部は、内装体84およびノズル部86を貫通して、ノズル部86の中央部に到達する。
【0033】
本実施形態に係る流体加熱供給装置30は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【0034】
制御回路42は、感光材料Fが図2に示すヒータ本体26a、26bの近傍に配置された際、エアーコンプレッサ34を駆動し、エアーをヒータ本体26a、26bに対して供給するとともに、ヒータ電源32を介してヒータ本体26a、26bの加熱コイル50に通電する。
【0035】
エアーコンプレッサ34より供給されたエアーは、流量センサ36によって流量が調整され、外装体44の流入口54からヒータ本体26a、26bの内部に供給される。エアーは、外装体44の内周部と第1内装体46の外周部との間の第1通路58を通り、次いで、第1内装体46の内周部と第2内装体48の外周部との間の第2通路62を通り、第2内装体48の中空部である第3通路68および第4通路70に供給される。なお、流入口54から供給されたエアーの一部は、第1内装体46に形成された孔部60を介して直接第3通路68および第4通路70に供給される。
【0036】
第2内装体48の中空部に供給されたエアーは、第3通路68を通過する間および第4通路70を通過する間、加熱コイル50から発生する熱によって加熱され、加熱エアーとされる。
【0037】
この場合、エアーは、第2通路62を通過する間、第2内装体48を介して供給される輻射熱により予備加熱された後、第3通路68および第4通路70を通過することで効率的に加熱される。また、エアーを加熱するための加熱コイル50は、二重螺旋状に形成されているため、十分な熱量をエアーに与えることができる。従って、ヒータ本体26a、26bを長尺に構成することなく、小型化を図ることができる。
【0038】
さらに、エアーを予備加熱するための第2通路62の外側には、第1通路58が形成されている。従って、加熱コイル50によって発生した熱は、この第1通路58を通過するエアーによって十分に遮断され、ヒータ本体26a、26bの外部に伝達されるおそれは殆どない。このため、外装体44からの熱輻射が感光材料Fやその他の部位に悪影響を与えるおそれがなく、また、ヒータ本体26a、26bに特殊な断熱材を使用する必要もない。なお、外装体44の材質としては、ステンレスやセラミックス等を選択することができる。
【0039】
前記のようにして加熱されたエアーは、隔壁64の中央部に形成された孔部66を介して第1遮光室72に供給される。第1遮光室72に流入した加熱エアーは、遮光板74によって進行方向が略90゜変換された後、この遮光板74を回り込んで孔部78から第2遮光室80に供給される。次いで、内装体84の底部によって、進行方向が再び略90゜変換された後、内装体84内に流入し、ノズル部86を介して外部に導出される。
【0040】
ノズル部86から導出された加熱エアーは、図2に示すように、遮光シート20が巻回された感光材料Fの側部の熱収縮性シート24a、24bに供給される。熱収縮性シート24a、24bは、加熱エアーの熱によって収縮する。この結果、感光材料Fは、遮光シート20および熱収縮性シート24a、24bによって完全な遮光状態のものとして製造される。
【0041】
ここで、熱収縮性シート24a、24bに供給される加熱エアーは、通路がラビリンス状に構成された第1遮光室72および第2遮光室80を介して導出されるので、例えば、加熱された加熱コイル50が発熱光を発する場合であっても、その光がノズル部86から外部に導出されるおそれはない。従って、感光材料Fを製造するための暗室の光密性が十分に確保されることになる。
【0042】
また、ノズル部86の形状を適宜調整することにより、加熱エアーを熱収縮性シート24a、24bのみに集中的に照射することができる。従って、加熱エアーの熱によって感光材料Fの乳剤が加熱され、熱かぶりが生じるような事態を回避することができる。
【0043】
なお、第1遮光室72および第2遮光室80の内壁部には、耐熱性を有した黒いつや消し塗料、例えば、チタンセラミックス樹脂やセラミックコーティングを塗布し、あるいは、ショットピーニングや粗砥石による加工を施すことで粗面を形成することにより、加熱コイル50の赤熱光のノズル部86からの導出を一層効果的に回避することができる。
【0044】
一方、ノズル部86から導出される加熱エアーの温度は、先端部がノズル部86内に配設された吐出エアー温度センサ40により検出され、制御回路42によってヒータ電源32にフィードバックさせることで、正確な温度設定が行われる。また、吐出するエアーの量は、流量センサ36によって常時監視されているので、流量変動に起因する温度変動が生じるおそれもない。このため、一層安定した温度からなる加熱エアーを得ることができる。
【0045】
なお、先端部が加熱コイル50の近傍に配設された加熱コイル温度センサ38は、加熱コイル50の表面温度を監視し、加熱コイル50が過熱状態となったことを検知した際、制御回路42がヒータ電源32による通電を遮断することにより、エアーあるいはヒータ本体26a、26bの過剰過熱を事前に回避することができる。
【0046】
図5は、図4に示すヒータ本体26a、26bの先端部に形成される第2遮光室80の他の実施形態を示す図である。この実施形態における第2遮光室90は、外装体44の端部に装着される外装体92と、外装体92の中央部にリブ94を介して配設される遮光板96とから構成される。また、外装体92の中央部には、センサ挿入孔98を介して吐出エアー温度センサ40が挿入される。
【0047】
このように構成される第2遮光室90では、その内壁部に耐熱性の遮光塗料を塗布し、あるいは、粗面加工を施すことにより、十分な遮光効果を得ることができる。
【0048】
図6は、図4に示すヒータ本体26a、26bの他の実施形態を示す図である。このヒータ本体27は、図4に示すヒータ本体26a、26bを構成する加熱コイル50の内周側中空部である第4通路70にコイル状金属線29を配設するとともに、加熱コイル50の外周部にコイル状金属線31を巻装させたものである。
【0049】
コイル状金属線29は、例えば、SUS等からなる小径のコイルスプリングをさらにコイル状に変形させて第4通路70に配設したものである。この場合、導入されたエアーは、第4通路70をそのまま通過するのではなく、コイル状金属線29から抵抗を受けてその流速を低下させ、その間、加熱コイル50から発生する熱が直接あるいはコイル状金属線29を介して有効にエアーに付与される。この結果、エアーは、高い熱交換率で加熱されることになる。
【0050】
また、コイル状金属線31は、例えば、上述したコイル状金属線29と同様のものが加熱コイル50の外周部に巻装される。この場合、加熱コイル50の外周部が、コイル状金属線31によって邪魔されるために、第2内装体48の内周部に接触することがなく、従って、第2内装体48が過剰加熱される事態を回避することができる。しかも、コイル状金属線31は、エアーが流通する間隙を備えており、導入されたエアーの一部がこの間隙を介して流通し、この間、加熱コイル50からの熱を吸収して加熱されるため、断熱効果および加熱効率の向上をともに実現することができる。
【0051】
図7は、さらに他の実施形態であるヒータ本体100の断面構成を示す。このヒータ本体100は、円筒状の外装体102の一端部側にエアーの流入口104が形成され、略中央部に加熱コイル温度センサ38のセンサ挿入孔106が形成され、他端部側に吐出エアー温度センサ40のセンサ挿入孔108が形成される。外装体102のセンサ挿入孔106および108間の内周壁には、中央部に孔部110が形成された隔壁112が配設される。
【0052】
隔壁112と外装体102の一端部との間の中空部は、加熱室114を構成する。この加熱室114には、有底円筒状の内装体116が配設される。そして、内装体116の外周部と外装体102の内周部との間には、加熱コイル118が配設される。
【0053】
隔壁112と外装体102の他端部との間の中空部は、遮光室120を構成する。この遮光室120には、内装体116の底部に隔壁112の孔部110を介して連結される有底円筒状の内装体122が配設される。また、内装体122には、ノズル部124が内装される。
【0054】
以上のように構成されるヒータ本体100において、流入口104から外装体102の加熱室114に供給されたエアーは、内装体116の中空部に一旦導入されることで予備加熱された後、内装体116と外装体102との間を通過することにより、加熱コイル118によって所定温度まで加熱される。加熱されたエアーは、隔壁112の孔部110を介して遮光室120に導かれ、隔壁112およびノズル部124によって構成されるラビリンス状の通路を介して外部に導出される。
【0055】
この場合、エアーは、内装体116の中空部および内装体116、外装体102間の通路を通過することで十分に加熱され、且つ、遮光室120を介して熱収縮性シート24a、24b側に供給されるため、加熱コイル118の赤熱光の影響を受けることなく、熱収縮性シート24a、24bを効率的に加熱することができる。なお、この実施形態においては、外装体102からの外部への熱輻射の影響が懸念されるが、外装体102を、例えば、セラミックス等の熱伝導率の低い材質とすることにより、その影響を回避することが可能である。
【0056】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、外周部に加熱前の流体が通過する通路を形成しているので、発熱体による熱の外部への伝達を抑制し、断熱効果の高い流体加熱供給装置を提供することができる。この場合、当該装置の周囲に配置される被加熱物以外のものに対する熱による影響を回避することができる。なお、発熱体の外周部に金属線を巻装させ、発熱体を内装体あるいは外装体に接触しないように構成すれば、一層高い断熱効果を得ることができる。
【0057】
また、流体の流出口側にラビリンス構造からなる遮光室を設けることにより、発熱体の赤熱光が被加熱物側に漏洩することがない。従って、被加熱物が感光性のものである場合であっても、この赤熱光の影響を受けることなく加熱処理を遂行することができる。なお、流体加熱供給装置の外周部に加熱前の流体が通過する通路を形成することにより、発熱体による熱によって当該装置の外周部が赤熱して発光することもないため、それによる感光材料に対する影響も生じない。
【0058】
さらに、流体を外装体、内装体間に形成される通路を介して流通させて発熱体に供給することにより、流体を効率的に加熱することができるとともに、装置を小型に構成することが可能となる。
【0059】
さらにまた、コイル状に巻回された発熱体の内周側中空部に金属線を配設することにより、流入した流体を発熱体に積極的に接触させて加熱し、あるいは、発熱体によって加熱された金属線を介して流体をより効率的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術に係る排ガス浄化装置の断面構成図である。
【図2】本実施形態の流体加熱供給装置が適用されるフイルム製造工程の最終工程を示す図である。
【図3】本実施形態の流体加熱供給装置の構成ブロック図である。
【図4】本実施形態の流体加熱供給装置を構成するヒータ本体の断面構成図である。
【図5】本発明の流体加熱供給装置における遮光室の他の実施形態の断面構成図である。
【図6】本発明の流体加熱供給装置の他の実施形態を構成するヒータ本体の断面構成図である。
【図7】本発明の流体加熱供給装置のさらに他の実施形態を構成するヒータ本体の断面構成図である。
【符号の説明】
24a、24b…熱収縮性シート
26a、26b、27、100…ヒータ本体
29、31…コイル状金属線 32…ヒータ電源
34…エアーコンプレッサ 36…流量センサ
38…加熱コイル温度センサ 40…吐出エアー温度センサ
42…制御回路 44、82、92、102…外装体
46…第1内装体 48…第2内装体
50、118…加熱コイル 72…第1遮光室
80、90…第2遮光室 84、116、122…内装体
86、124…ノズル部 114…加熱室
120…遮光室 F…感光材料
Claims (7)
- 発熱体により流体を加熱して感光材料を含む被加熱物に供給する流体加熱供給装置において、
前記流体の流入口を有し、内周部に沿って前記流体の通路が形成される中空状の外装体と、
前記流体の流出口を有し、前記外装体に内装され、中空部が前記通路に連通する中空状の内装体と、
前記内装体に内装され、前記通路を介して前記内装体の中空部に供給される前記流体を加熱する発熱体と、
前記流体の通路がラビリンス状に形成され、前記流出口に連通する遮光室と、
を備え、前記発熱体により加熱された前記流体を前記遮光室を介して外部に導出させて前記被加熱物に供給することを特徴とする流体加熱供給装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記外装体と前記内装体との間には、さらに他の内装体が介挿され、前記外装体と前記他の内装体と前記内装体との間に形成される複数の通路が、前記外装体、前記他の内装体および前記内装体の長手方向に連通されることを特徴とする流体加熱供給装置。 - 請求項1または2記載の装置において、
前記遮光室は、前記流体の通路をラビリンス状に形成して前記流出口に配設される第1遮光室と、前記流体の通路をラビリンス状に形成して前記第1遮光室に連結され、前記流体を外部に導出する第2遮光室とを備えることを特徴とする流体加熱供給装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置において、
前記遮光室の内壁には、耐熱性の遮光塗料が塗布されることを特徴とする流体加熱供給装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置において、
前記遮光室の内壁には、粗面加工が施されることを特徴とする流体加熱供給装置。 - 請求項1または2記載の装置において、
前記発熱体は、円形に巻回された加熱コイルからなり、その内周側中空部には、金属線が配設されることを特徴とする流体加熱供給装置。 - 請求項1または2記載の装置において、
前記発熱体は、円形に巻回された加熱コイルからなり、その外周部には、金属線が巻装されることを特徴とする流体加熱供給装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000265880A JP4074741B2 (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 流体加熱供給装置 |
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