JPH0131677B2

JPH0131677B2 -

Info

Publication number: JPH0131677B2
Application number: JP56006031A
Authority: JP
Inventors: Puresuton Shinpuson Debitsudo
Original assignee: Electricity Council
Current assignee: Electricity Council
Priority date: 1980-01-21
Filing date: 1981-01-20
Publication date: 1989-06-27
Also published as: DK23281A; US4417132A; GB2067390A; EP0032840B1; GB2067390B; DK161177C; DK161177B; JPS56108037A; EP0032840A1; ATE3608T1; DE3160372D1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は導電性の流動可能の媒質−典型的に液
体−を加熱する装置にかかわる。例えば化学反応
を起こすため、または流動可能の媒質が食料品で
ある場合、食料品を料理または殺菌するために、
流動可能の媒質を高温度に加熱することが一般に
必要である。液体のような流動可能の媒質に熱を
加える在来の方法は、プレート熱交換器、オート
クレーブ、蒸気または温水のジヤケツトを有する
容器、および熱器かまどを含んでいる。そのよう
な在来の方法は、例えば熱い表面から冷たい媒質
への熱伝導の法則により媒質内につくられる不均
一な温度分布からある問題を生ずる。そのうえ、
媒質への入熱率は、媒質に接触する加熱機素の表
面面積と、加熱表面に直接隣接する媒質がなんら
有害な影響を受けずに上げられる最高温度によ
る。例えば、パスツリゼーシヨンすなわち殺菌を
要する酪農製品のような液体食料品の加熱では、
製品は過度に熱い熱交換面でたんぱく質の変性を
生じがちである。そのうえ、熱交換器の表面面積
も制限される。というのは、高表面面積は目の細
かい熱交換構造物にし、それは媒質の流れを制限
し、そして粘性媒質または固体粒子を同伴する媒
質によつて容易に汚されるからである。そのう
え、熱交換面の汚れは熱交換面における過度の温
度によつて生ずることができ、それも汚れた表面
からの熱伝導率を下げ、それはしだいに問題を複
雑にする。汚れはまた、媒質を確実に流すために
熱交換器を横切つて必要な圧力低下を増加する。

肉、野菜、または果物の構成要素を液体の中に
含むかん詰め製品は、殺菌するために一般にオー
トクレーブで処理される。かんの表面を加熱しす
ぎると、組織、かおり、および栄養価を破壊す
る。さらに、例えばヨーグルトまたはでんぷん基
を含むある敏感な食品は、既知の熱い表面の熱交
換器によつては達成困難な、非常に速い加熱速度
を有する殺菌方法から利益を得ることができる。

電極の対の間で直接媒質の中に電流を流すこと
によつて、液体のような流動可能の媒質を加熱す
ることは既知である。媒質のそのような直接の電
気抵抗加熱は、媒質への入熱を高率にして、比較
的速い加熱速度にすることができる。熱い熱交換
器の表面からの伝導による加熱の基礎的問題も除
かれる。液体を抵抗加熱すること、特に牛乳にパ
スツール殺菌を行なうことの提言は、1929年２月
の「ニユージーランド科学技術誌」の275ページ
から291ページまでにF.H.マクドウオールによ
る「電気による牛乳のパスツリゼーシヨン」と題
する記事に述べられている。この記事に述べられ
た「電気によるパスツリゼーシヨン」は、牛乳の
流れている管に沿つて隔置された電極の間に流れ
る電流によつて牛乳を抵抗で加熱する。こうし
て、電流は牛乳の流れの方向に平行に流れる。

上記の種類の流動可能の媒質を電気的に加熱す
る装置のおもな問題は、電極の設計にある。電極
が加熱される媒質を確実に汚さないようにするこ
とは通常重要であり、特に食料品にとつてそうで
ある。電極の、そしてまた電極が取り付けられる
所に直接隣接する管の壁の過度の汚れを防ぐこと
にも、今まで困難であつた。

本発明によれば、導電性の流動可能の媒質を加
熱する装置は、媒質が中に流されることができ、
そして媒質のものより大きくない導電率を有する
材料で作られるか、それで内部を裏打ちされた管
装置、管装置に沿つて間隔を置いた位置にあり、
そしてそれぞれの電極表面を管装置の中に流れる
媒質にさらされる少なくとも二つの電極、および
交流が電極の間で媒質の中に流れることができる
ように前記電極を横切つて交流電力を加えるため
の供給装置を包み、各電極は、使用中ほぼすべて
の電流が媒質と、さらされる電極表面のあらかじ
め決められた表面部分だけの間に流れるように管
装置の中に置かれそして配列され、前記表面部分
は滑らかであり、そして完全にさらされる表面の
へりの内部にある。特に食料品を電気的に加熱す
るとき、焼き付いた材料で電極が汚れる程度は、
さらされる電極表面の電流密度によることがわか
つた。電流密度はその表面の電界分布により、そ
して電流が媒質と電極の間に流れる表面部分を確
実に滑らかにすることによつて、表面の汚れは最
小にされる一方、電極から媒質の中に注入される
電流の量は最大にされる。

好ましくも、電極のさらされる表面の滑らかな
表面部分は、一定の曲率半径を有している。これ
は、さもなければ電極表面の局部的汚れを生ずる
電極表面の電流密度の局部的変化を最小にする最
も便利な方法である。

特に牛乳またはカスタードのような材料を加熱
するとき、汚れは電界の不連続に直接隣接するさ
らされる電極表面の地帯に集中する傾向があるこ
とも認められた。そのような不連続は、加熱され
る比較的導電性の悪い流体の中に浸された電極の
導電性材料が、流体密の機械的シールを通つて電
気的な絶縁するハウジングの中にはいる所に起こ
る。そのため電極表面は、電極表面と電極ハウジ
ングの壁との間の界面で特に汚れることがわかつ
た。しかし本発明の装置では、ほぼすべての電流
は媒質と、さらされた電極表面のあらかじめ決め
られた表面部分だけの間に流れ、そしてこのあら
かじめ決められた表面部分は、完全にさらされた
表面のへりの内部にある。こうして電極と、電極
ハウジングまたは他の不導電性表面の壁に直接隣
接する電極のさらされた表面の地帯では媒質との
間にほとんど電流は流れない。電極表面の汚れ、
すなわち材料の付着は、主として電流によつて起
こされる現象であるから、電極表面と絶縁ハウジ
ングの表面との間の接合部になお生ずる電界の不
連続は、最小の汚れしか生じない。

装置の好ましい一例では、電極の少なくとも一
つは円筒形であつて、円筒の軸線は電極を通る媒
質の流れの方向に対して横であり、そして円筒の
さらされる長さは、円筒の表面の前記表面部分が
円筒の前記さらされる長さより少なく円筒に沿つ
て延びるように、円筒の各端で電極間の管装置の
長さの側壁の外側に延びている。これは円筒形電
極を、電極間の管装置の長さのものより大きな、
媒質の流れの方向に対して横の寸法を有する管装
置の拡大部分の中に置くことによつて都合よく実
施される。電極表面と、拡大部分のあとの管装置
の長さ部分の入口との距離が、電極のさらされる
表面が管装置の長さ部分の幅の外側に延びる量よ
りも非常に大きくなければ、管装置の長さ部分で
媒質の中に流れる電流は、電極の表面へ、または
それから、電極のさらされる全長より少なく占め
るその限られた地帯でのみ流れることがわかるで
あろう。

好ましくも、管装置の拡大部分の内壁は、円筒
形電極の軸線に垂直の平面内に円形に湾曲してい
る。一つの例では、前記拡大部分の内壁は球形に
湾曲している。もう一つの例では、内壁は円筒形
に湾曲して、円筒の軸線は円筒形電極の軸線に平
行である。

都合よく管装置の前記拡大部分は、分離可能の
電気的に絶縁する電極ハウジングを含み、その中
に前記電極が取り付けられている。

ある場合には、各電極を中空にし、そして壁
と、したがつて電極のさらされる表面を冷却する
ために電極を通して冷却流体を流す装置を備える
ことが望ましいこともわかつた。電極の静止した
表面を通つて流れる媒質の粘性抵抗は、電極に直
接隣接する媒質を過度な時間、電流の効果にさら
しておく。これは電極表面に直接隣接する材料を
過熱し、そして電極表面に焼き付けて表面を汚す
ことになる。電極表面を冷却すると、この効果を
うち消すことができる。

一つの例では、端が開いていて、電極の回りに
密封してはまる管装置の壁の中の向かい合つた穴
の間に延びる、中空の円筒形電極が使用される。
その場合、冷却流体を電極に供給するために、管
装置の壁の中の穴を通つて電極の開いた端に通じ
る装置が備えられる。

締めつけ装置が電極を適所に締めつけるために
備えられ、そして締めつけ装置は、流体密のシー
ルをつくるために、管装置の材料を前記向かい合
つた穴の回りで電極の外面に向かつて圧縮するよ
うにされている。

装置の作動中、電極が過度の電気化学的浸食を
受けないことが重要であつて、電極は白金のさら
される表面を有することが好ましい。電極は、さ
らされる表面に白金の被覆を有するチタンで作ら
れる。

次に本発明一例を添付図面について説明する。

第１図は、本発明を実施することのできる、流
動可能の媒質を電気的に加熱する装置の一例を示
す。第１図に、加熱される流動可能の媒質の管
が、全体を２０で示されている。媒質は典型的に
液体、例えば料理または殺菌のために加熱される
流動可能の食料品である。管２０は使用中、管を
通して矢２４の方向に媒質の流れを生ずるための
容積式ポンプのような装置に接続される。そのよ
うな装置は、食料品処理過程で一つの大おけから
もう一つの大おけに食料品を運ぶポンプを含んで
いる。第１図に示すように、管２０は部分２１，
２２および２３を有し、それらは、これらの部分
に内側に流れる材料が管の外側から電気的に絶縁
されるように作られている。これを達成するため
に、管の部分は全く絶縁材料で作られるか、また
は管の部分は絶縁材料で内部を裏打ちされる。使
用される絶縁材料の導電率が管の中に流れる媒質
のものより小さければ装置を作動させることはで
きるが、使用される絶縁材料は「よい」絶縁物、
すなわち非常に低い導電率を有するものであるこ
とが好ましい。

絶縁する管の部分２１，２２および２３は、四
つの電極２５を隔置している。電極２５のおのお
のは、電極表面を管２０の中に流れる媒質にさら
されるように置かれている。三相逓昇変圧器２７
に接続された三相単巻変圧器２６は、可変交流電
圧、例えば主幹線からの440Vの三相電力を供給
するように配列されている。変圧器２７のデルタ
接続された二次巻線は電極２５に接続され、二次
巻線の一端子はアースと、管２０の加熱器部分の
両端の電極、すなわち第１図のいちばん上といち
ばん下の電極２５に接続されている。二次巻線の
他の二端子は、二つの中間の電極２５のそれぞれ
の一つに接続されている。したがつて、交流電圧
の異なる相が電極２５の隣接する各対の間に加え
られるが、各場合とも、電極を横切つて加えられ
るR.M.S.電圧は同じであることがわかる。外方
の二つの電極が接地されているので、電流が管２
０の加熱部分の入口の前または出口のあとの両方
で媒質の中に流れる電流のいかなる危険をも最小
にする。管の部分２１，２２、および２３の内面
は冷却されるようになつている。例えばこれら管
の部分は、壁の間に水冷ジヤケツトを有する二重
壁の管としてつくられている。管の部分を冷却す
ることは、これら管の部分の内面の汚れを減らす
ために好ましいことがわかつた。

次に第２図について述べると、図の上方部分
は、本発明を実施した一つの電極２５の例の略図
である。管２０は、第２図の流路３０によつて全
体的に示されている。電極２５は、管３０の中の
媒質の流れの方向３３を横切つて横に延びる軸線
３２を有する円筒３１としてつくられている。円
筒形電極３１は第２図でわかるように、円筒３１
の表面のさらされる長さ(L)が両端で、電極３１か
ら次の電極に延びる管３０の長さの側壁３５の外
側に延びるように、管３０の拡大部分３４の中に
置かれている。第２図の装置は、管３０の中の媒
質内に流れる電流｛破線と矢３６で示す｝が電極
３１の表面のあらかじめ決められた地帯３７だけ
でこの表面に吸収されるようになつている。その
うえ地帯３７は、管３０の中の媒質にさらされる
電極３１の表面の限界の内部に完全に横たわつて
いる。第２図の例で、管３０の拡大部分３４は、
円筒形電極３１のさらされる表面の限界が第２図
に線３８で示すように電極の回りに円形に延びる
ように、球形の壁面でつくられている。電極３１
の表面における電流密度は、管３０に沿つてその
表面から隣接する電極に至る距離の増加とともに
下がることがわかるであろう。こうして第２図に
示す拡大部分３４と円筒形電極３１の形は、図示
のように電極の表面にかなり大きい電流密度の地
帯３７を局限する。これの重要性は、限界３８に
直接隣接する電極３１の表面における電流密度を
最小にすることにある。そのような限界における
電界の不連続は、これら限界地帯の電流密度が非
常に低く保たれなければ、限界の近くの電極表面
の過度の汚れを生ずることがわかつた。

円筒形電極３１の長さを横切る電流密度の分布
は、曲線３９によつてグラフで示され、そして密
度は管３０の側壁３８の外側のさらされる表面部
分で急に下がることがわかる。

第３図と第４図は、第２図について述べた種類
の電極と電極組立体の特定の例をさらに詳細に示
す。第３図は、円筒形電極の軸線を含む、管の中
の媒質の流れの方向に垂直の平面における電極組
立体の横断面図である。他方第４図は、これも円
筒形電極の軸線を含むが、媒質の流れの方向に平
行の平面における組立体の部分的横断面図であ
る。第４図について述べると、円筒形電極４０は
電極ハウジング４１の中に取り付けられている。
電極ハウジング４１は絶縁材料、好ましくは加熱
装置の中の適当な点の化学的状態と熱状態によく
耐えるように選ばれたP.T.F.E.その他の適当なプ
ラスチツク材料の、全体的に円筒形のブロツクで
ある。管２０が25mmの内径を有するとき、第１図
の加熱装置に使用するためのハウジング４１の適
当な寸法は、長さ120mm、直径100mmである。ハウ
ジング４１の中心線４２に沿つて円筒形の穴４３
があり、それはハウジング４１を装置の中に取り
付ける隣接する管の部分の内径と正確に合う25mm
の直径を有している。ハウジング４１の各端で、
環状フランジ４４は穴４３の入口を囲み、そして
それらは加熱装置の隣接する管の部分と流体密の
シールをつくることができるように設計されてい
る。第３図と第４図に示す電極組立体とともに使
用するための管の部分の好ましい形のさらに詳細
は、本出願人の共願中の出願昭和56年特許願第
6032号に記載され、特許請求されている。この共
願中の出願はまた、どのようにしてハウジング４
１が、フランジ４４に係合する３片の丁番づきつ
かみによつて隣接する管の部分に接続されるかを
示している。

穴４３のまん中の点で穴は外に開いて、ほぼ球
形の壁面を有する拡大部分４５をつくつている。
球形拡大部分４５の直径は、穴４３の直径のほぼ
２倍、すなわちこの場合50mmである。

電極４０は外面を白金で被覆された、好ましく
もチタンで作られた端の開いた中空の円筒を含ん
でいる。電極４０は拡大部分４５でハウジング４
１の中に取り付けられ、そして拡大部分４５の両
側の中心に置かれた二つの向き合つた円形の穴４
６の間でハウジング内に支えられている。穴４６
は、電極４０が穴４６の中にぴつたりはまるよう
に注意深く大きさを決められている。わかりやす
くするために、電極４０の一端だけが第４図に示
されている。電極４０は、円筒の軸線が穴４３の
軸線と、したがつて加熱される媒体の流れの方向
に垂直になるように、穴４６の中に取り付けられ
ている。この例の円筒形電極４０の直径は、穴４
３と、管２０の残部の直径にほぼ等しい。しか
し、電極４０の大きさの選択は、加熱される媒質
の品質を悪化するか、電極表面の過度の汚れを生
ずることなく、電極の表面につくることのできる
最大電流密度によることがわかるであろう。穴４
３の直径とほぼ同じ直径を有する円筒形電極４０
では、電極の表面における電流密度は、穴４３と
介在する管の部分に沿つて流れる媒質の中の電流
密度とほぼ同じに保たれることができる。すなわ
ち、電流が電極に集中することは最小にされる。

次に第３図について述べると、電極４０は、ス
テンレス鋼で都合よく作られた圧力リング４７に
よつて穴４６の中に堅く取り付けられて密封さ
れ、圧力リング４７は、穴４６からハウジング４
１の外側表面に延びる端ぐり４８によつてつくら
れた環状空所の中で電極４０の上に滑りばめされ
ている。圧力リング４７は一つの内側のへりに
45゜の食いつき部４９を有し、それは端ぐり４８
の端面５０の対応する45゜のへりに係合する。食
いつき部４９とへりは、リング４７の前面と、端
ぐりの端５０の間に約１mmのすきまが残されるよ
うな寸法に作られている。

端ぐりの端５０と、ハウジングの内面５２との
間の地帯５１におけるハウジング４１の材料の厚
さを適当に選択することによつて、圧力リング４
７が端ぐり４８の端５０のへりに圧力を加えると
き、その地帯のプラスチツク材料を内方に、そし
て電極４０の軸線に平行に変形させることができ
る。このゆがみは、穴４６が電極４０の表面と会
合する、穴４６に直接隣接する拡大部分４５の内
面５２に流体密のシールをつくることができる。
こうして、本質的に割れ目のないシールをハウジ
ング材料と電極の間につくることができる。これ
は、いまや標準的慣例となりつつある「その場」
浄化法の使用が、食品に接触するすべての表面を
本質的に割れ目のないように接合することを要求
する、食料製品を取り扱うために設計された加熱
装置に特に重要である。直径25mmの電極４０に対
して直径25mmの穴４３と、直径50mmの空所４５を
有するP.T.F.E.のハウジングの場合、電極４０と
協力する地帯５１の円筒形表面の上のランドの長
さの適当な寸法は、約２mmから３mmまでである。
これは、例えば150℃の作用温度で、そして控え
めな密封力だけを圧力リング４７に加えて、７
Kg／cm²ゲージ（100p.s.i.g.）までの内部超過圧力
に対してよいシールをつくるに適することがわか
つた。

密封力は、締めつけリング５４からリング４７
に圧縮力を移すに適する材料、例えばP.T.F.E.で
作られたキヤツプ５３によつて圧力リング４７
に、そしてそこからへりに加えられる。電極４０
に、したがつて圧力リング４７に存在するいかな
る電圧も締めつけリング５４に伝達されないよう
に、キヤツプ５３がよい電気絶縁体であることも
重要である。キヤツプ５３の寸法は、電気的に生
きている構成部分４０および４７と、締めつけリ
ング５４の間に十分なトラツキングの長さを与え
るように選ばれる。

わずかな内部超過圧力を要するか、内部超過圧
力を要しない場合には、圧力リング４７なしに済
ませ、そして延ばされた絶縁キヤツプ５３の使用
によつて密封力を直接へりに移すことができる。
しかし、かなり大きい密封力は、端ぐり４８の端
５０でへりに係合するキヤツプ５３の前面をゆが
ませ、そしてキヤツプ５３のこのゆがみは、ハウ
ジングの地帯５１に所望のゆがみのかわりに生ず
る。

締めつけリング５４は、適当な強さに、例えば
機械加工して溶接されたステンレス鋼から二つの
部分５５と５６に作られ、それら部分は５７で回
動可能に取り付けられて、ちようナツト５９と協
力する締めつけボルト５８によつて、ピボツト５
７と直径方向に反対の点で接合されている。ボル
ト５８とちようナツト５９は、締めつけリング５
４の部分５５と５６に溶接された出張り６０と６
１に作用し、そして部分５５と５６の接合を完全
に離して、締めつけリング５４の二つの部分を電
極組立体から移動させるために外に開くことがで
きるように、ちようナツトとボルトが締めつけリ
ングからはずされるようになつている。これは、
特殊の工具を要せずに電極組立体を急速に、そし
て都合よく分解できるようにする。25mmの穴の装
置では、この簡単な締めつけ装置で有効な圧力の
漏らない密封をすることができ、そしてちようナ
ツトをただ手で締めるだけでよいことがわかつ
た。

端のキヤツプ５３の少なくとも一つは、締めつ
けリング５４の部分５５の中のより大きなオリフ
イス６３と正しく合う軸線方向のオリフイス６２
を有している。オリフイス６２は基準スタツドの
端部ホース接続子６５を受けるように６４で端ぐ
りされて雌ねじを切られ、ホース接続子６５はね
じ込まれたときｏリング６６によつてキヤツプ５
３と流体密のシールをつくる。接続子６５はホー
ス６７の端を支え、ホース６７の端はオリーブ６
８とナツト６９によつて接続子６５の中に密封さ
れている。

ホース６７は電極４０への冷却流体を運び、そ
してホース６７に沿つて通る冷却流体はキヤツプ
５３の中の穴６２を通つて直線電極４０の内部に
はいることがわかる。もう一つの穴７０がもう一
つのキヤツプ５３の中に備えられ、そして穴７０
は締めつけリング５４の部分５６の中の対応する
穴７１と正しく合つている。電極４０にはいる冷
却流体は、穴７０と７１を通つて去ることができ
る。

冷却によつて、さらされる電極表面の汚れの量
を減らすことができるので、このように電極４０
を冷却することが有利なことがわかつた。この汚
れの少なくとも一部は、電極を通つて流れる媒質
に電極が与える粘性抵抗によつて生ずるものと思
われる。その結果、電極の表面に直接隣接する媒
質は、電極をまつすぐに通つて流れる媒質よりも
長く高電流密度の地帯にとどまることができ、そ
のため、電極の表面に直接隣接する媒質は過度に
加熱されて電極表面を汚す。電極を冷却すること
によつて、熱は電極の表面に直接隣接する媒質か
ら除去され、それによつて汚れの量を最小にす
る。冷却流体として空気を使用すれば十分なこと
がわかり、その場合穴７０に別の接続部を設ける
必要はなく、そして電極４０を去る空気を大気に
逃がすことができる。しかし、もし冷却液体が使
用されるならば、処分または再循環のために冷却
液体を外に導くために、明らかに別の液体の接続
部を穴７０に設けねばならない。そのうえある場
合には、ホース６７を通して供給される加熱流体
によつて電極４０を加熱することが望ましいこと
もわかつた。例えば、加熱装置の上流端の電極
は、このようにして有利に加熱することができ
る。

ホース６７は、適当な加熱または冷却流体に使
用するに適するナイロンのような適当な絶縁材料
で都合よく作られる。したがつてホース６７はま
た、ホース６７の内側に含まれる電気供給ケーブ
ル７２の追加保護物として使用することができ
る。電気供給ケーブル７２は、ホース接続子６５
と、キヤツプ５３の中の穴６２を通つて電極４０
の内部に給電し、そこで接触ブロツク７５の中の
穴７４にはまる在来の「バナナ」プラグ７３によ
つて電極に接続される。接触ブロツク７５は、比
較的柔らかい黄銅その他の適当な導電性材料で都
合よく作られる。ブロツク７５は、電極４０とよ
い電気的接触をするように電極４０の壁の中に堅
く摩擦ばめされることが重要である。ブロツク７
５は、冷却または加熱流体が電極４０を通つて、
もう一つのキヤツプ５３の中のオリフイス７０か
ら逃げることができるように、多数のオリフイス
７６を備えている。ケーブル７２とプラグ７３
は、注意して、金属で作られた接続子６５から確
実に安全な距離でのみケーブルの絶縁物から露出
されるようにする。

第３図でわかるように、締めつけリング５４の
部分５５の中で穴６３は、端のキヤツプ５３とそ
れに協働する構成部分を清掃と整備などのために
分解できるようにするために、締めつけリングが
開かれてホース６７に沿つて滑り戻されることが
できるように、ナツト６９とホース接続子６５を
収めることのできる大きさに作られている。締め
つけリングをキヤツプ５３の外端に置くために、
締めつけリングの部分５５と５６の内面に第３図
に示すように端ぐり７７を備えることが有利なこ
ともわかつた。

前記のように、電極４０の好ましい材料は白金
で被覆されたチタンであり、白金は厚さ約10μｍ
である。使用中、汚れはチタンの露出部分に急速
に生ずるので、白金被覆の完全無欠が重要であ
る。白金のみで作られた電極は、高価であるが適
当である。特に、食料品に接触することを許され
る材料の範囲は非常に制限され、そしてこれらの
許される材料のわずかだけが食料品の加熱に使用
されるこの種の装置の中の電極材料として適す
る。可能な代用物は黒鉛または炭素、あるいはプ
ラスチツク材料との炭素を基とする複合品であ
る。炭素またはモリブデンはまた、染料その他の
有機化学物質を加熱するための別の使用に適す
る。

上記に一例として円筒形電極を述べたが、他の
形の電極も、それらが鋭いヘリまたは小さい曲率
半径を有しない、すなわちそれらのさらされる表
面がほぼ滑らかであれば、使用可能である。第５
図に示す一代用装置では、四つの円筒形電極８０
がただ一つの拡大空所８１の中に配列されること
ができ、電極８０は一つの電気供給端子にいつし
よに接続されている。そのような電極の配列を使
用する目的は、第５図に示す四つの電極の対角的
な間隔にほぼ等しい直径のただ一つの円筒形電極
によつてつくられるものに本質的に似た電界輪郭
を得ることである。四つの電極の使用は、かなり
大きい電流密度のある電極の作用表面地帯を増加
し、そしてさらに、加熱される媒質の中の同伴固
体を通すために電極組立体を貫いて比較的広いあ
いた地帯をつくることができる。第５図の例で
は、流れの方向に対して横の電極８０間の距離
は、空所８１の両側の流路８２の直径とほぼ同じ
にすることができる。もし電極の汚れが、なお特
定の媒質で作動する装置の中の問題であることが
わかるならば、種々な別の軽減手段が用いられ
る。例えば、電極の表面が汚れを除去するために
こすられることができるように、上記の例の円筒
形電極を直線方向に動かす装置が備えられる。そ
のかわりに、どの一つの地帯にも汚れのたまるこ
とを遅らせるように円筒形電極をその軸線上に回
転させることによつて、電極の表面の電流のより
広い分布を得ることができる。第６図の装置は、
円筒形電極９０を、電極を通る媒質の流れに応じ
て自動的に回転させるために使用される。空所９
１の非対称の形は電極の上に抵抗差を生じてそれ
を回転させる。電極のもう一つの可能の形は、ト
ロイドの主軸線が加熱される媒質の流れの方向と
一致するトロイドである。トロイドの中心のオリ
フイスは、加熱装置の流路の直径より大きく、ま
たはそれと等しくされ、そしてトロイドは、電極
に電流を送ることのできる小さい直径の支持構造
物によつて流路の中の拡大空所の中に支えられ
る。

都合よく加熱装置の管の部分は、加熱される媒
質の中のいかなる分解したガスも上昇して装置か
ら逃げることができるように、ほぼ垂直に置かれ
ている。管の部分のジグザグの配置は垂直の間隔
を短くするために使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施することのできる、流
動可能の媒質を電気的に加熱する装置を示し、第
２図は、第１図の装置に使用する電極装置の略図
で、それとともに電極表面の電流密度の分布をグ
ラフで示し、第３図は、第１図の装置で加熱され
る媒質の流れの方向に対して横の平面における、
第１図の装置に使用する電極組立体の好ましい一
実施例の横断面図、第４図は、媒質の流れの方向
に平行の平面における、第３図の電極組立体のも
う一つの部分的横断面図、そして第５図と第６図
は、電極組立体の二つの異なる実施例の略図であ
る。図面の符号、２０，２１，２２，２３は管装
置、２５，３１，４０，８０，９０は「電極」、
２６は「三相単巻変圧器」、２７は「三相逓昇変
圧器」、３０，８２は「流路」、３４，４５，８
１，９１は「管装置の拡大部分」、３５は「管の
側壁」、３７は「あらかじめ決められた表面部分」
または「かなり大きい電流密度の地帯」、３８は
「さらされる表面のへり」または「限界」、３９は
「曲線」、４１は「電極ハウジング」、４３は
「穴」、４４は「環状フランジ」、４６は「管装置
の壁の中の向かい合つた穴」、４７は「圧力リン
グ」、４８，６４，７７は「端ぐり」、４９は「食
いつき部」、５０は「端ぐり４８の端」、５１は
「端ぐりの端５０とハウジングの内面の間の地帯」
またはその「管装置の材料」、５２は「ハウジン
グの内面」、５３は「キヤツプ」、５４は「締めつ
けリング」、５５，５６は「締めつけリングの二
つの部分」、５７は「ピボツト」、５８は「締めつ
けボルト」、５９は「ちようナツト」、６０，６１
は「出張り」、６２，６３，７０，７１，７６は
「オリフイス」または「穴」、６５は「ホース接続
子」、６６は「ｏリング」、６７は「ホース」、６
８は「オリーブ」、６９は「ナツト」、７２は「電
気供給ケーブル」、７３は「バナナプラグ」、７５
は「接触ブロツク」を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１媒質が中に流されることができ、そして前記
媒質のものより大きくない導電率を有する材料で
作られるか、それで内部を裏打ちされた管装置２
０，２１，２２，２３、前記管装置に沿つて間隔
を置いた位置にあり、そしてそれぞれの電極表面
を前記管装置の中に流れる媒質にさらされる少な
くとも二つの電極２５、および交流が前記電極の
間で前記媒質の中に流れることができるように前
記電極を横切つて交流電力を加えるための供給装
置２６，２７を包含する、導電性の流動可能の媒
質を加熱する装置にして、各電極３１は、使用中
ほぼすべての電流が前記媒質と、前記さらされる
電極表面のあらかじめ決められた表面部分３７だ
けの間に流れるように前記管装置の中に置かれそ
して配列され、前記表面部分は滑らかであり、そ
して完全に前記さらされる表面のへり３８の内部
にある、ことを特徴とする導電性の流動可能の媒
質を加熱する装置。２特許請求の範囲第１項記載の装置において、
前記滑らかな表面部分は一定の曲率半径を有す
る、ことを特徴とする導電性の流動可能の媒質を
加熱する装置。３特許請求の範囲第２項記載の装置において、
前記電極３１の少なくとも一つは円筒形であつ
て、円筒の軸線は前記電極を通る媒質の流れの方
向に対して横であり、そして前記円筒のさらされ
る長さは、前記円筒の表面の前記表面部分３７が
前記円筒の前記されされる長さより少なく、前記
円筒に沿つて延びるように、前記円筒の各端で前
記電極間の管装置の長さの側壁の外側に延びる、
ことを特徴とする導電性の流動可能の媒質を加熱
する装置。４特許請求の範囲第３項記載の装置において、
前記円筒形電極３１は、前記電極間の前記管装置
の長さのものより大きな、媒質の流れの方向に対
して横の寸法を有する前記管装置の拡大部分３４
の中に置かれる、ことを特徴とする導電性の流動
可能の媒質を加熱する装置。５特許請求の範囲第４項記載の装置において、
前記管装置の前記拡大部分３４の内壁は、前記円
筒形電極の軸線に垂直の平面内に円形に湾曲して
いる、ことを特徴とする導電性の流動可能の媒質
を加熱する装置。６特許請求の範囲第５項記載の装置において、
前記拡大部分３４の内壁は球形に湾曲している、
ことを特徴とする導電性の流動可能の媒質を加熱
する装置。７特許請求の範囲第５項記載の装置において、
前記拡大部分３４の内壁は円筒形に湾曲して、円
筒の軸線は前記円筒形電極の軸線に平行である、
ことを特徴とする導電性の流動可能の媒質を加熱
する装置。８特許請求の範囲第４項から第７項までのいず
れか１つに記載の装置において、前記拡大部分３
４は分離した電気的に絶縁する電極ハウジング４
１を含み、その中に前記電極が取り付けられる、
ことを特徴とする導電性の流動可能の媒質を加熱
する装置。９特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
装置において、各電極４０は中空であり、そして
前記壁と、したがつて前記電極のさらされる表面
を冷却するために前記電極を通して冷却流体を流
す装置６７，６２，７０が備えられる、ことを特
徴とする導電性の流動可能の媒質を加熱する装
置。１０特許請求の範囲第３項から第８項までのい
ずれか１つに記載の装置において、各電極４０は
中空であり、そして前記壁と、したがつて前記電
極のさらされる表面を冷却するために前記電極を
通して冷却流体を流す装置６７，６２，７０が備
えられる、ことを特徴とする導電性の流動可能の
媒質を加熱する装置。１１特許請求の範囲第１０項記載の装置におい
て、前記中空の円筒形電極４０は端が開いてい
て、前記電極の回りに密封してはまる前記管装置
の前記壁の中の向い合つた穴４６の間に延びる、
ことを特徴とする導電性の流動可能の媒質を加熱
する装置。１２特許請求の範囲第１１項記載の装置におい
て、締めつけ装置５４が前記電極を適所に締めつ
けるために備えられ、そして流体密のシールをつ
くるために、前記管装置の材料５１を前記向かい
合つた穴の回りで前記電極の外面に向かつて圧縮
するようにされている、ことを特徴とする導電性
の流動可能の媒質を加熱する装置。１３特許請求の範囲第１項から第１２項までの
いずれか１つに記載の装置において、各電極は白
金のさらされる表面を有する、ことを特徴とする
導電性の流動可能の媒質を加熱する装置。１４特許請求の範囲第１３項記載の装置におい
て、前記電極は、前記さらされる表面に白金の被
覆を有するチタンで作られる、ことを特徴とする
導電性の流動可能の媒質を加熱する装置。