EP0660645A1 - Induction heating apparatus for a fluid - Google Patents

Induction heating apparatus for a fluid Download PDF

Info

Publication number
EP0660645A1
EP0660645A1 EP19930403149 EP93403149A EP0660645A1 EP 0660645 A1 EP0660645 A1 EP 0660645A1 EP 19930403149 EP19930403149 EP 19930403149 EP 93403149 A EP93403149 A EP 93403149A EP 0660645 A1 EP0660645 A1 EP 0660645A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic circuit
inductor
fluid
characterized
device according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19930403149
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philippe Faché
Georges Ferry
Olivier Halna Du Fretay
Joseph Roussel
Jany Petit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Areva NC
Electricite de France SA
Original Assignee
Areva NC
Electricite de France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Areva NC, Electricite de France SA filed Critical Areva NC
Priority to EP19930403149 priority Critical patent/EP0660645A1/en
Publication of EP0660645A1 publication Critical patent/EP0660645A1/en
Application status is Withdrawn legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT GENERATING MEANS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters having heat generating means, e.g. boiler, flow- heater, water-storage heater
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water storage heaters, e.g. water-heaters for central heating
    • F24H1/225Water heaters other than continuous-flow or water storage heaters, e.g. water-heaters for central heating electrical central heating boilers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/16Furnaces having endless cores

Abstract

The invention relates to a device for heating by induction of an electrically conductive fluid (10). According to the invention, the said device comprises: - a closed magnetic circuit (100), - at least one inductor consisting of a winding (200), arranged around the magnetic circuit and supplied with an alternating electric voltage, in such a way that the said inductor generates a magnetic flux in the magnetic circuit, - at least one chamber (300), made of insulating material, containing the fluid to be heated and surrounding each inductor, - a medium-frequency converter supplying each inductor, and - means for causing the converter to resonate. Application to heating fluids of corrosive nature having a conductivity greater than 1 siemens/metre. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de chauffage par induction d'un fluide conducteur d'électricité. The present invention relates to a heating device by induction of an electrically conductive fluid.
  • L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la métallurgie, de la sidérurgie, de la chimie, ou encore de l'industrie agro-alimentaire, pour le chauffage de fluides de nature corrosive. The invention finds a particularly advantageous application in the field of metallurgy, steel, chemical, or agro-food industry, for heating corrosive nature of fluids.
  • Dans le domaine de la métallurgie et de la sidérurgie, on utilise notamment des acides ou des mélanges d'acides pour décaper des pièces de métal. In the field of metallurgy and steel industry, in particular using acids or mixtures of acids for stripping metal parts. Afin d'augmenter l'efficacité des produits décapants à base d'acides ou de mélange d'acides, on est amené à chauffer ces produits à des températures généralement comprises entre 35 et 95° C. De même, dans le domaine de la chimie, on utilise très souvent des solutions acides ou basiques à des températures supérieures à la température ambiante. In order to increase the effectiveness of products based strippers acid or acid mixture, it is necessary to heat these products at temperatures between 35 and 95 ° C. Similarly, in the field of chemistry is used very often acidic or basic solutions at temperatures above room temperature. Par exemple, la distillation d'un mélange de constituants chimiques en solution est obtenue par chauffage dudit mélange jusqu'à la température d'ébullition du mélange. For instance, distillation of a mixture of chemical constituents in solution is obtained by heating said mixture up to the boiling temperature of the mixture. Enfin, dans le domaine de l'agro-alimentaire, on est amené à chauffer des solutions lors d'opérations de cuisson et/ou de pasteurisation et de stérilisation. Finally, in the area of ​​food, it is necessary to heat solutions during cooking operations and / or pasteurization and sterilization.
  • On connait déjà différents dispositifs de chauffage par induction dont aucun n'est satisfaisant dans l'application envisagée. already known various heating devices induction none of which is satisfactory in the application.
  • On connait en particulier un dispositif de chauffage par voie électromagnétique permettant de chauffer des fluides présentant une très forte conductivité électrique. in particular is known a heater by electromagnetic means for heating fluid having a very high electrical conductivity. Ce dispositif connu comporte un solénoïde alimenté par un courant périodique à très haute fréquence et entourant une cuve contenant le fluide à chauffer. This known device comprises a solenoid powered by a periodic current at very high frequency and surrounding a tank containing the fluid to be heated. Ce fluide est alors le siège de courants induits qui provoquent l'échauffement dudit fluide. This fluid is then the seat of induced currents that cause the heating of said fluid. L'inconvénient majeur d'un tel dispositif est qu'il est très peu performant. The major drawback of such a device is that it is very inefficient.
  • En effet, les fluides très conducteurs présentent une faible conductivité électrique par rapport aux métaux, et l'intensité des courants induits doit être très importante pour chauffer lesdits fluides. Indeed, the highly conductive fluids exhibit a low electrical conductivity compared to metals, and the intensity of the induced currents must be very important to heat said fluid. Sachant que l'intensité du courant induit est d'autant plus importante que les variations du courant inducteur sont plus rapides, ledit dispositif doit mettre en oeuvre des courants inducteurs à des fréquences très élevées de l'ordre de 0,1 à 10 MHZ obtenues en faisant appel à des convertisseurs haute fréquence qui présentent de faibles rendements de l'ordre de 50 à 60 %. Knowing the intensity of the induced current is particularly important that variations in the inductor current are faster, said device must implement drive currents at very high frequencies of the order of 0.1 to 10 MHZ obtained by using high-frequency converters which have low yields of about 50 to 60%. De plus, les courants électriques inducteurs circulant dans le solénoïde étant importants, ils entraînent des pertes importantes. In addition, the electric drive currents flowing through the solenoid being important, they cause significant losses. En définitive, ce dispositif de chauffage connu doit mettre en oeuvre une grande énergie électromagnétique pour générer une énergie de chauffage active très faible. Ultimately, this known heating device is to implement a high electromagnetic energy to generate an energy of very low active heating.
  • On connaît des documents FR-A-1 600 320 et FR-A-516 444, des fours à induction électrique qui ne sont pas adaptés pour chauffer des fluides et notamment des fluides de nature corrosive. There are known documents FR-A-1600320 and FR-A-516 444, of electric induction furnaces are not adapted to heat fluid and in particular fluids corrosive nature.
  • Enfin, on connaît du document DE-C-318 484 un dispositif comprenant un transformateur, un primaire formé par un bobinage alimenté en courant alternatif et entourant une branche du transformateur, et un secondaire formé par une conduite de circulation d'eau sous la forme d'une spirale enroulée autour d'une autre branche parallèle du transformateur. Finally, it is known from document DE-C-318 484 a device comprising a transformer, a primary winding formed by an AC powered and surrounding a branch of the transformer, and a secondary formed by a pipe circulating water in the form a wound coil around another parallel branch of the transformer. La conduite en spirale est réalisée en un matériau isolant et est refermée sur elle-même. The spiral pipe is made of an insulating material and is closed on itself.
  • Ce dispositif présente plusieurs inconvénients. This device has several drawbacks.
  • Tout d'abord, un tel dispositif n'est pas adapté pour fonctionner à une échelle industrielle où les cadences sont élevées dans la mesure où la quantité d'eau qu'il permet de chauffer au cours d'un cycle de chauffage est relativement faible car elle est limitée aux dimensions de la conduite de circulation d'eau en spirale. First, such a device is not suitable for use on an industrial scale where the rates are high since the amount of water that can be heated in a heating cycle is relatively low because it is limited to water circulation pipe sizes spiral. De plus, les dimensions du transformateur ne permettent pas un fonctionnement à des fréquences de l'ordre de plusieurs centaines d'Hertz. In addition, the transformer dimensions do not allow operation at frequencies on the order of several hundred Hertz. Enfin, ce dispositif entraîne des pertes électriques importantes. Finally, this device has significant electrical losses.
  • Aussi, l'invention propose un dispositif de chauffage par induction qui permet de chauffer une quantité importante d'un fluide conducteur de courant. Also, the invention provides an induction heater which can heat a large amount of a current-conducting fluid. Ce dispositif fonctionne à moyenne fréquence, c'est-à-dire quelques centaines d'Hertz et met en oeuvre un convertisseur de fréquence plus performant, ce qui permet de diminuer l'intensité et les pertes de courant, ainsi que la proportion de l'énergie magnétique nécessaire par rapport à l'énergie de chauffage obtenue. This device operates at medium frequency, that is to say, a few hundred Hertz and implement a more efficient frequency converter, which reduces the intensity and power losses, and the proportion of magnetic energy necessary compared to the heating energy obtained.
  • Plus précisément, l'invention propose un dispositif de chauffage qui comprend : Specifically, the invention provides a heating device comprising:
    • un circuit magnétique, a magnetic circuit,
    • au moins un inducteur constitué par un bobinage disposé autour du circuit magnétique et alimenté par une tension électrique alternative de telle sorte que ledit inducteur engendre un flux magnétique dans le circuit magnétique, at least one inductor comprises a coil disposed around the magnetic circuit and supplied with an alternating electrical voltage such that said inductor generates a magnetic flux in the magnetic circuit,
    • au moins une cuve réalisée en matériau isolant, contenant le fluide à chauffer et entourant chaque inducteur, at least one tank made of an insulating material, containing the fluid to be heated and surrounding each inductor,
    • un convertisseur de moyenne fréquence alimentant chaque inducteur, et des moyens de mise en résonance du convertisseur. a medium-frequency converter supplying each inductor, and the resonance converter formatting means.
  • Ainsi, selon l'invention, ledit dispositif comporte un circuit magnétique qui permet de canaliser et de transporter le flux magnétique créé dans l'inducteur. Thus, according to the invention, said device comprises a magnetic circuit that channels and carry the magnetic flux generated in the inductor. De ce fait, il permet de renforcer l'effet de l'inducteur et d'engendrer une fem (force électromotrice) induite assez importante dans ledit fluide pour le chauffer. Therefore, it enables to enhance the effect of the inductor and generate an emf (electromotive force) sizeable induced in said fluid to heat it. En concentrant les lignes de champ magnétique créées par l'inducteur dans ledit circuit magnétique fermé, on diminue considérablement les pertes de courant et donc l'intensité du courant inducteur nécessaire. By concentrating the magnetic field lines created by the inductor in said closed magnetic circuit is considerably reduced current leakage and thus the intensity of the required inductor current. De ce fait, ledit dispositif de chauffage selon l'invention fonctionne à moyenne fréquence en utilisant un convertisseur de fréquence performant présentant un rendement de l'ordre de 85 à 95 %. Thereby said heater according to the invention operates at medium frequency using an effective frequency converter having a yield of the order of 85 to 95%. En outre, le dispositif selon l'invention est plus compact. In addition, the device according to the invention is more compact. Enfin, la cuve en matériau isolant permet de chauffer de grande quantité d'eau à la fois. Finally, the vessel of insulating material allows to heat large amounts of water at a time.
  • Il est intéressant de noter que le circuit magnétique et l'inducteur baignent directement dans le fluide à chauffer et que la cuve ne participe pas du tout au chauffage. It is interesting to note that the magnetic circuit and the inductor are immersed directly into the fluid to be heated and that the tank is not involved at all heating.
  • Il s'agit là d'un concept complétement différent de celui du document DE-C-318 484 qui n'envisageait que le circuit de transformateur et faisait passer le fluide à chauffer dans le bobinage secondaire du transformateur. This is a completely different concept of DE-C-318 484, which envisaged only the transformer circuit and was passing the fluid to be heated in the secondary winding of the transformer.
  • La cuve peut avantageusement être constituée par un matériau inerte du point de vue magnétique, tel que le PTFE (Polytétrafluoroéthylène) ou le PVDF (Polyvinyldifluoré) ou encore le verre. The vessel may advantageously be constituted by an inert material of the magnetic point of view, such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or PVDF (polyvinylidene fluoride) or glass.
  • Selon un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, le circuit magnétique est en forme de cadre comportant des parties séparables dont une tête et les moyens de mise en résonance du convertisseur sont des cales interposées entre la tête et les autres parties portant chaque inducteur du circuit magnétique. According to an embodiment of the device according to the invention, the magnetic circuit is in the form of frame having separable parts including a head and the resonance converter means are shims interposed between the head and other parts bearing each inducing the magnetic circuit.
  • Selon une variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention, les moyens de mise en résonance du convertisseur sont constitués par une inductance placée à l'extérieur du circuit magnétique, en parallèle avec le convertisseur auquel elle est reliée. According to a variant embodiment of the device according to the invention, the resonance formatting means of the converter are formed by an inductor placed outside the magnetic circuit, in parallel with the converter to which it is connected.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit circuit magnétique est en forme de cadre présentant deux colonnes de chauffage sensiblement parallèles, autour desquelles sont placés respectivement deux inducteurs et deux cuves. According to one embodiment of the invention, said magnetic circuit is frame-shaped having two substantially parallel heating columns around which are placed two respective inductors and two tanks.
  • En outre, selon l'invention, afin de canaliser avec une meilleure efficacité le flux magnétique créé par le bobinage, il y a avantage à ce que le circuit magnétique fermé en forme de cadre présentant trois colonnes, deux colonnes latérales de section S et une colonne centrale de section double de ladite section S, parmi lesquelles se trouve au moins une colonne autour de laquelle sont placés un bobinage et une cuve. In addition, according to the invention, in order to channel with better efficiency the magnetic flux created by the winding, it is advantageous that the frame-shaped closed magnetic circuit having three columns, two lateral vertical section S and double central column section S of said section, among which is at least one column around which are placed a coil and a tank.
  • De même, selon un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le circuit magnétique comprenant une colonne centrale présentant une section S₁ et une pluralité de n colonnes périphériques disposées radialement et présentant une section n fois plus faible que ladite section S₁, ledit circuit magnétique comportant parmi lesdites colonnes au moins une colonne autour de laquelle sont placés un bobinage et une cuve. Similarly, according to another embodiment of the device according to the invention, the magnetic circuit comprising a central column having a section S₁ and a plurality of n columns disposed radially devices and having a smaller section than said n times S₁ section, said magnetic circuit of said columns comprising at least one column around which are placed a coil and a tank.
  • La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. The following description in the accompanying drawings, given by way of non-limiting example, explains in what the invention is and how it can be achieved.
    • La figure 1 est un schéma en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Figure 1 is a perspective diagram of a first embodiment of a device according to the invention.
    • La figure 2 est une vue en coupe selon le plan AA du dispositif de la figure 1. Figure 2 is a sectional view along the plane AA of the device of Figure 1.
    • La figure 3 est un schéma en perspective d'un circuit magnétique muni d'un bobinage d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Figure 3 is a perspective diagram of a magnetic circuit with a winding of a second embodiment of a device according to the invention.
    • La figure 4 est une vue en coupe selon le plan BB du dispositif de la figure 1. Figure 4 is a sectional view along plane BB of the device of Figure 1.
    • La figure 5 est une vue partielle de dessus d'un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Figure 5 is a partial top view of a third embodiment of the device according to the invention.
    • La figure 6 est une vue en coupe selon le plan CC du dispositif de la figure 5. Figure 6 is a sectional view along plane CC of the device of Figure 5.
    • La figure 7 est un schéma en perspective d'un quatrième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Figure 7 is a perspective diagram of a fourth embodiment of the device according to the invention.
    • La figure 8 est une vue en coupe selon le plan DD du dispositif de la figure 7. Figure 8 is a sectional view according to the plane DD of the Figure 7 device.
    • La figure 9 est une vue partielle de dessus d'un cinquième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Figure 9 is a partial top view of a fifth embodiment of the device according to the invention.
    • La figure 10 est une vue partielle de dessus d'un sixième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Figure 10 is a partial top view of a sixth embodiment of the device according to the invention.
  • Sur la figure 1, on a représenté un dispositif de chauffage d'un fluide 10 conducteur d'électricité présentant une conductivité supérieure à 1 Siemens/mètre. In Figure 1, there is shown a device for heating a fluid 10 electrical conductor having a conductivity greater than 1 Siemens / meter. Ce dispositif de chauffage comprend un circuit magnétique 100 fermé en forme de cadre, ici un cadre carré de section S, comprenant deux colonnes 101, 102 sensiblement parallèles. This heating device 100 includes a magnetic circuit closed in frame shape, here a square frame section S comprising two columns 101, 102 substantially parallel. En outre, le dispositif de chauffage comporte deux inducteurs constitués par deux bobinages 200, disposés respectivement autour des deux colonnes 101, 102 du circuit magnétique. In addition, the heating device comprises two inductors constituted by two coils 200 arranged respectively around the two columns 101, 102 of the magnetic circuit. Les bobinages 200 comportant N spires, sont alimentés par un convertisseur de fréquence non représenté délivrant une tension d'amplitude U variant de façon périodique dans le temps à une pulsation The windings 200 comprising N turns, are powered by an unrepresented frequency converter delivering a voltage U amplitude periodically varying in time to a pulse ω =2π f ω = 2π f
    Figure imgb0001
    (où f est la fréquence), de telle sorte que ledit inducteur engendre un champ magnétique (Where f is the frequency), so that said inductor generates a magnetic field
    Figure imgb0002
    dans ledit circuit magnétique 100, le flux magnétique résultant s'exprimant comme le produit scalaire φ = NBS (où S est la section de la colonne, ici la section du cadre magnétique). in said magnetic circuit 100, the resulting magnetic flux is expressed as the scalar product φ = NBS (where S is the section of the column, here the magnetic frame section).
  • Les paramètres précités N, U, ω, B, et S satisfont à la relation s'exprimant comme suit : The aforementioned parameters N, U, ω, B, and S satisfy the relationship expressed as follows:
    Figure imgb0003

    Ainsi, on peut ajuster en conséquence le circuit magnétique 100 aux caractéristiques du convertisseur de fréquence et du fluide à chauffer, et réciproquement. Thus, one can adjust accordingly the magnetic circuit 100 to the characteristics of the frequency converter and the fluid to be heated, and vice versa.
  • Par ailleurs, le dispositif comporte deux cuves ici de forme parallélipipèdique, en un matériau isolant, tel que le PTFE ou le verre, contenant le fluide 10 à chauffer. Furthermore, the device includes two tanks here parallelepiped shape by an insulating material, such as PTFE or glass, containing the fluid 10 to be heated. Les deux cuves entourent respectivement les deux colonnes 101, 102 du circuit magnétique de telle façon que le circuit magnétique chauffe le fluide en créant dans le fluide 10 des courants induits. The two tanks respectively surround the two columns 101, 102 of the magnetic circuit so that the magnetic circuit heats the fluid by creating in the fluid 10 of the induced currents. Le circuit magnétique canalise le flux magnétique créé dans chaque inducteur, et engendre une fem induite dans le fluide 10. Le fluide 10 conducteur de courant, dans lequel est plongée chaque colonne 101, 102 se comporte comme une résistance. The magnetic circuit channels the magnetic flux created in each inductor, and generates an emf induced in the fluid 10. The fluid 10 current conductor, wherein each column is immersed 101, 102 acts as a resistor. Lorsque ledit fluide 10 est traversé par les courants induits, il chauffe par effet Joule. When said fluid 10 is crossed by the currents induced, it heats up by Joule effect.
  • Comme on peut le voir sur la figure 1, les colonnes 101, 102 sont séparables des autres parties du cadre fermé et plus particulièrement de la partie supérieure 103, appelée la tête. As can be seen in Figure 1, the columns 101, 102 are separable from the other parts of the closed frame, and more particularly the upper portion 103, called the head. Ainsi, un tel montage permet d'introduire, sans difficulté, les bobinages 200 et les cuves 300 contenant le fluide 10, respectivement autour des deux colonnes 101, 102. De plus, le convertisseur de fréquence fonctionnant à des conditions de résonance, ce montage permet d'interposer des cales, non représentées sur la figure 1, entre la tête 103 et le reste du circuit magnétique. Thus, such a mounting can be introduced without difficulty, the coils 200 and the tanks 300 containing the fluid 10, respectively around the two columns 101, 102. In addition, the frequency converter operating at resonance conditions, this assembly allows to interpose spacers, not shown in Figure 1, between the head 103 and the remainder of the magnetic circuit. Ces cales représentent des moyens de mise en résonance dudit convertisseur de fréquence. These blocks represent means for setting into resonance of said frequency converter. En effet, l'ensemble constitué par les inducteurs, le circuit magnétique et le fluide se comporte comme un circuit électrique composé d'une inductance L en série avec une résistance R, et le convertisseur de fréquence est constitué par une source de tension mise en parallèle avec un condensateur C. Le schéma électrique représentatif du dispositif montré par la figure 1, se compose de la source de tension mise en parallèle simultanément avec le condensateur C et l'inductance L en série avec la résistance R. Indeed, the assembly constituted by the inductors, the magnetic circuit and the fluid behaves as an electric circuit composed of an inductor L in series with a resistor R, and the frequency converter consists of a voltage source setting parallel with a capacitor C. the representative circuit diagram of the device shown in Figure 1, consists of a parallel connection of voltage source simultaneously with the capacitor C and the inductor L in series with the resistor R.
  • Ainsi, les conditions de résonance du convertisseur de fréquence s'exprime comme Thus, the resonance conditions of the frequency converter is expressed as LCω²= 1 LCω² = 1
    Figure imgb0004
    ou encore or Lω / R > 2 Lω / R> 2
    Figure imgb0005
    , où le produit Lω est appelé la réactance. Where the product Lω is called reactance. Dans le cas où le rapport Lω / R est inférieur à 2, lesdites cales permettent alors d'ajuster la réactance Lω dudit dispositif pour retrouver la condition de résonance In the case where the Lω / R ratio is less than 2, said wedges then possible to adjust the reactance of said Lω device to find the resonance condition Lω / R > 2 Lω / R> 2
    Figure imgb0006
    et assurer le fonctionnement dudit convertisseur de fréquence. and the operation of said frequency converter.
  • Par ailleurs, ledit convertisseur de fréquence est un convertisseur moyenne fréquence performant à thyristors ou transistors, présentant un rendement compris environ entre 85 et 95 %. Furthermore, said frequency converter is a medium-performance frequency converter thyristors or transistors, with an efficiency between about 85 and 95%.
  • Selon une variante de réalisation, on peut envisager comme moyens de mise en résonance du convertisseur, une autre inductance placée à l'extérieur du circuit magnétique en parallèle avec le convertisseur auquel elle est reliée. According to an alternative embodiment, may be considered as resonance formatting means of the converter, another inductor placed outside the magnetic circuit in parallel with the converter to which it is connected.
  • Pour utiliser le dispositif de la figure 1 à des basses fréquences comprises entre environ 250 HZ et 6 kHZ, le circuit magnétique 100 est constitué par des tôles magnétiques, telles que des tôles de silicium, présentant de préférence des faibles épaisseurs comprises entre 0,1 et 0,35 millimètre, de manière à minimiser les échauffements dudit transformateur. To use the device of Figure 1 at low frequencies between about 250 Hz and 6 kHz, the magnetic circuit 100 is made up of laminations, such as silicon sheets, preferably having small thicknesses of 0.1 and 0.35 mm, to minimize overheating of said transformer. Pour les fréquences plus élevées, par exemple supérieures à 3 kHZ, ledit circuit magnétique est constitué par des ferrites. For higher frequencies, e.g., greater than 3 kHz, said magnetic circuit is constituted by ferrites. Dans les deux cas, afin d'éviter que le circuit magnétique 100 s'échauffe, celui-ci comporte un circuit de refroidissement. In both cases, in order to prevent the magnetic circuit 100 heats up, it comprises a cooling circuit.
  • Comme le montre mieux la figure 2, ledit circuit de refroidissement comporte des "tire -chaleur" constitués par des plaques de cuivre 110 refroidies sur les rives à l'aide de canalisations de cuivre 111 parcourues par de l'eau 112. Pour un circuit magnétique constitué par des tôles magnétiques, ces "tire -chaleur" sont disposés parallèlement auxdites tôles magnétiques. As best shown in Figure 2, said cooling circuit includes "tire -Heat" consist of copper plates 110 on the banks cooled using copper pipes 111 traversed by water 112. For a circuit consisting of magnetic laminations, these "tire -Heat" are arranged parallel to said laminations.
  • Sur la figure 3, on a représenté un deuxième mode de réalisation d'un circuit magnétique 100' faisant partie d'un dispositif de chauffage selon l'invention. In Figure 3, a second embodiment is shown for producing a magnetic circuit 100 'forming part of a heating device according to the invention. Ce circuit magnétique 100' fermé en forme de cadre, présente trois colonnes 101', 102', 103', deux colonnes latérales 101', 103' de section S et une colonne centrale 102' présentant une section 2S double de ladite section S. Parmi les trois colonnes 101', 102', 103' se trouve une colonne 102' portant un bobinage 200. Ce circuit à trois colonnes permet de canaliser avec une meilleure efficacité le flux magnétique créé par le bobinage 200. This magnetic circuit 100 'closed frame-shaped, has three columns 101', 102 ', 103', two side columns 101 ', 103' of section S and a central column 102 'having a double 2S section of said section S. of the three columns 101 ', 102', 103 'is a column 102' carrying a coil 200. This circuit provides three columns channel with greater efficiency the magnetic flux created by the winding 200.
  • Comme on le verra en détail ultérieurement, on peut envisager selon un autre mode de réalisation, un dispositif de chauffage électrique par induction comportant un circuit magnétique comprenant une colonne centrale de section S₁ et une pluralité de n colonnes périphériques disposées radialement et présentant une section n fois plus faible que la section S₁. As discussed in detail later, it is conceivable according to another embodiment, an electric heater by induction comprising a magnetic circuit comprising a central column S₁ section and a plurality of n radially arranged peripheral columns and having a section n times lower than the S₁ section. Ce circuit magnétique comporte plusieurs colonnes portant chacune un inducteur et il faut prendre soin à ce que les flux magnétiques créés par les inducteurs s'additionnent bien. This magnetic circuit has multiple columns, each carrying an inductor and care must be taken that the magnetic flux created by the inductors are additive well.
  • Sur la figure 4, on a représenté en détail un exemple d'écoulement du fluide 10 à chauffer, autour de la colonne 102 dudit dispositif de chauffage de la figure 1. A partir d'une canalisation d'alimentation en fluide non représentée, on crée, à l'aide d'une nourrice 130 placée dans la cuve 300, deux veines d'écoulement 10 a , 10 b dudit fluide 10 autour de ladite colonne 102, sensiblement perpendiculaires à ladite colonne. In Figure 4, there is shown a detailed flow example of the fluid 10 to be heated, around the column 102 of said heater of Figure 1. From a not shown fluid supply duct, there creates, by using a nurse 130 placed in the vessel 300, two flow paths 10 a, 10 b of said fluid 10 around said column 102, substantially perpendicular to said column. Ces deux veines d'écoulement en parallèle, convergent à la sortie 120 de ladite cuve 300 vers un collecteur non représenté. These two flow paths in parallel, convergent exit 120 of said tank 300 to a not shown collector.
  • Comme on peut le voir sur la figure 4, les courants induits circulent dans ledit fluide suivant la flèche i, dans la direction de l'écoulement dudit fluide. As can be seen in Figure 4, the induced currents flow in said fluid along the arrow i in the direction of flow of said fluid.
  • Sur les figures 5 et 6, on a représenté l'écoulement du fluide 10 autour des colonnes 101, 102 du circuit magnétique de la figure 1. De même, l'écoulement du fluide est sensiblement perpendiculaire auxdites colonnes et comporte une distribution en trois veines d'écoulement de fluide 10 a , 10 b , 10 c en parallèle, perpendiculaires auxdites colonnes. Figures 5 and 6, there is shown the flow of the fluid 10 around the columns 101, 102 of the magnetic circuit of Figure 1. Similarly, fluid flow is substantially perpendicular to said columns and has a distribution in three veins fluid flow 10 a, 10 b, 10 c in parallel, perpendicular to said columns. Dans ce cas, la distribution est réalisée à l'aide d'un réservoir 20. In this case, the distribution is performed using a tank 20.
  • Par ailleurs, comme on peut le voir également sur les figures 5 et 6, les courants induits circulent dans le fluide suivant les flèches i représentant la direction de l'écoulement du fluide 10. Furthermore, as can be seen also in Figures 5 and 6, the induced currents circulating in the fluid following the i arrows representing the direction of flow of the fluid 10.
  • Sur les figures 7 et 8, on a représenté une variante de réalisation selon laquelle chaque cuve 300 présente une forme cylindrique et comporte en partie basse une entrée 301 du fluide 10 et en partie haute une sortie 302 dudit fluide 10, de manière à créer une veine d'écoulement cylindrique du fluide sensiblement parallèle à chaque colonne 101, 102. Figures 7 and 8, there is shown a variant embodiment in which each vessel 300 has a cylindrical shape and comprises at the bottom an inlet 301 of the fluid 10 and the upper part an outlet 302 of the fluid 10, so as to create a cylindrical flow flow stream substantially parallel to each column 101, 102.
  • De même , sur la figure 9, on a représenté une autre variante du mode de réalisation du dispositif de la figure 7. Similarly, in Figure 9, there is shown another alternative embodiment of the Figure 7 device.
  • Comme on peut le voir sur la figure 9, la cuve 300 présente une forme sensiblement cylindrique, comportant deux évidements de manière à entourer les deux colonnes 101, 102. As can be seen in Figure 9, the tank 300 has a substantially cylindrical shape, having two recesses so as to surround the two columns 101, 102.
  • Suivant la variante de réalisation présentée sur la figure 9, la cuve comporte, en outre, des moyens d'entrée et de sortie du fluide 10, non représentés, de sorte que le fluide 10 s'écoule suivant deux veines d'écoulement cylindriques sensiblement parallèles respectivement auxdites colonnes 101, 102. According to the embodiment shown in Figure 9, the tank comprises further inlet and outlet means of the fluid 10, not shown, so that the fluid 10 flows along two cylindrical flow paths substantially respectively parallel to said columns 101, 102.
  • Il convient de noter que les dispositifs des figures 7, 8 et 9 présentent un rendement de chauffage qui peut atteindre 85 %. It should be noted that the devices of Figures 7, 8 and 9 show a heating efficiency can reach 85%.
  • La figure 10 montre un autre mode de réalisation du dispositif de chauffage, comportant une colonne centrale 104 a et trois colonnes périphériques 101 a , 102 a , 103 a , disposées radialement. 10 shows another embodiment of the heating device, comprising a central column 104 and three peripheral columns 101, 102, 103, arranged radially. Lesdites colonnes périphériques présentent une section S, et la colonne centrale présente alors une section égale au triple de ladite section S. Toutes les colonnes portent un bobinage. Said peripheral columns have a cross section S, and the central column then has a section equal to three times said section S. All the columns have a coil.
  • En outre, ledit dispositif comporte une cuve comprenant quatre évidements entourant les quatre colonnes et contenant le fluide 10. In addition, said device comprises a tank comprising four recesses surrounding the four columns and containing the fluid 10.
  • Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et représentée, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. Of course, the present invention is not limited to the embodiment described and shown, but the art can apply any variant within its spirit.

Claims (9)

  1. Dispositif de chauffage par induction d'un fluide (10) conducteur d'électricité, caractérisé en ce qu'il comprend : heater by induction of a fluid (10) electrical conductor, characterized in that it comprises:
    - un circuit magnétique (100) fermé, - a magnetic circuit (100) closed,
    - au moins un inducteur constitué par un bobinage (200) disposé autour du circuit magnétique (100) et alimenté par une tension électrique alternative, de telle sorte que ledit inducteur engendre un flux magnétique dans le circuit magnétique (100), - at least one inductor comprises a coil (200) disposed around the magnetic circuit (100) and fed by an alternating electrical voltage, such that said inductor generates a magnetic flux in the magnetic circuit (100),
    - au moins une cuve (300) réalisée en matériau isolant, contenant le fluide (10) à chauffer et entourant chaque inducteur (200), - at least one tank (300) made of insulating material, containing the fluid (10) to be heated and surrounding each inductor (200),
    - un convertisseur de moyenne fréquence alimentant chaque inducteur, et - a medium-frequency converter supplying each inductor, and
    - des moyens de mise en résonance du convertisseur. - resonance formatting means of the converter.
  2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit magnétique (100) est en forme de cadre comportant des parties (101, 102, 103, 104) séparables dont une tête (103), et en ce que les moyens de mise en résonance du convertisseur sont des cales interposées entre la tête (103) et les autres parties (101, 102) portant chaque inducteur (200) du circuit magnétique (100). Heating device according to claim 1, characterized in that the magnetic circuit (100) is frame-shaped having portions (101, 102, 103, 104) separated with a head (103), and in that the means of setting resonance converter shims are interposed between the head (103) and other parts (101, 102) on each inductor (200) of the magnetic circuit (100).
  3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mise en résonance du convertisseur sont constitués par une inductance placée à l'extérieur du circuit magnétique (100), en parallèle avec le convertisseur auquel elle est reliée. Heating device according to claim 1, characterized in that the resonance formatting means of the converter are formed by an inductor placed outside the magnetic circuit (100) in parallel with the converter to which it is connected.
  4. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de refroidissement (110, 111, 112) dudit circuit magnétique (100). Heating device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a cooling circuit (110, 111, 112) of said magnetic circuit (100).
  5. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque cuve (300) comporte des moyens d'entrée et de sortie dudit fluide (10) dans ladite cuve (300) de manière à créer un écoulement autour de chaque inducteur (200). Heating device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each vessel (300) has inlet and outlet means of said fluid (10) in said vessel (300) so as to create a flow around of each inductor (200).
  6. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit magnétique est en forme de cadre présentant deux colonnes de chauffage (101, 102) sensiblement parallèles autour desquelles sont placés respectivement deux inducteurs (200) et deux cuves (300). Heating device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic circuit is frame-shaped having two heating columns (101, 102) substantially parallel around which are placed two respective inductors (200) and two tanks (300).
  7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit magnétique (100') fermé en forme de cadre présente trois colonnes (101', 102', 103'), deux colonnes latérales (101', 103') de section S et une colonne centrale (102') de section double de ladite section S, parmi lesquelles se trouve au moins une colonne autour de laquelle sont placés un inducteur (200) et une cuve (300). Heating device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic circuit (100 ') closed in the form of three columns present frame (101', 102 ', 103'), two lateral columns (101 ' , 103 ') of section S and a central column (102') of said dual section S section, among which is at least one column around which are disposed an inductor (200) and a tank (300).
  8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit circuit magnétique comprenant une colonne centrale présentant une section S₁ et une pluralité n de colonnes de chauffage périphériques disposées radialement et présentant une section n fois plus faible que ladite section S₁ ledit circuit magnétique comportant parmi lesdites colonnes au moins une colonne autour de laquelle sont placés un bobinage et une cuve. Heating device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said magnetic circuit comprising a central column having a section S₁ and a plurality n of peripheral heating columns disposed radially and having a lower section after said n S₁ section having said magnetic circuit of said columns at least one column around which are placed a coil and a tank.
  9. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement est constitué par des plaques de cuivre (110) refroidies sur les rives à l'aide de canalisations (111) parcourues par de l'eau (112). Heating device according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the cooling circuit consists of copper plates (110) cooled on the banks using pipes (111) traversed by the water (112).
EP19930403149 1993-12-23 1993-12-23 Induction heating apparatus for a fluid Withdrawn EP0660645A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19930403149 EP0660645A1 (en) 1993-12-23 1993-12-23 Induction heating apparatus for a fluid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19930403149 EP0660645A1 (en) 1993-12-23 1993-12-23 Induction heating apparatus for a fluid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0660645A1 true EP0660645A1 (en) 1995-06-28

Family

ID=8214781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19930403149 Withdrawn EP0660645A1 (en) 1993-12-23 1993-12-23 Induction heating apparatus for a fluid

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP0660645A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19728763A1 (en) * 1997-07-07 1999-01-14 Reitter & Schefenacker Gmbh Circuit means for the protection of current-driven light sources, particularly LEDs to signal or lighting purposes
US7731689B2 (en) 2007-02-15 2010-06-08 Baxter International Inc. Dialysis system having inductive heating
US8803044B2 (en) 2003-11-05 2014-08-12 Baxter International Inc. Dialysis fluid heating systems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE318484C (en) *
FR516444A (en) * 1917-10-12 1921-04-19 Oluf Christian Boeckman Improvements in electric induction furnaces
FR1600320A (en) * 1968-12-31 1970-07-20

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE318484C (en) *
FR516444A (en) * 1917-10-12 1921-04-19 Oluf Christian Boeckman Improvements in electric induction furnaces
FR1600320A (en) * 1968-12-31 1970-07-20

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19728763A1 (en) * 1997-07-07 1999-01-14 Reitter & Schefenacker Gmbh Circuit means for the protection of current-driven light sources, particularly LEDs to signal or lighting purposes
US8803044B2 (en) 2003-11-05 2014-08-12 Baxter International Inc. Dialysis fluid heating systems
US7731689B2 (en) 2007-02-15 2010-06-08 Baxter International Inc. Dialysis system having inductive heating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bourdin et al. Transient heat conduction under plasma conditions
US3256417A (en) Induction heating coils
US6746613B2 (en) Pulsed electric field system for treatment of a fluid medium
US6271459B1 (en) Heat management in wafer processing equipment using thermoelectric device
EP0250094B1 (en) High power self-regulating heater
US7159537B2 (en) Device for fixing a gas showerhead or target plate to an electrode in plasma processing systems
EP1087837B1 (en) Reactor with acoustic cavitation
EP0716560B1 (en) Induction heating device for container and method for controlling the same
US3913045A (en) Linear moving field inductor for electromagnetic pumps, conveyor troughs or agitator reels for liquid metals
US7701677B2 (en) Inductive quench for magnet protection
NL1014886C2 (en) Modular-induction hob with reduced irradiation and a method for manufacturing the same.
US2493950A (en) High-frequency inductive welding apparatus
US4595607A (en) Combined induction heating and coating system for pipe weld joints
AU2003283108B2 (en) Apparatus for inductive and resistive heating of an object
US2181274A (en) Induction heater construction
CN101540353B (en) Soldering apparatus for connecting solar cells
US4432093A (en) Melting device by direct induction in a cold cage with supplementary electromagnetic confinement of the load
US3854032A (en) Superheated electric arc steam generator
EP0152325A1 (en) Process for producing a coil for magnetic recording head and coil produced by that process
EP0010502B1 (en) Variable inductance
CN1026150C (en) Apparatus for heating a fluid
FR2570169A1 (en) IMPROVEMENTS TO thermoelectric modules has several thermo-elements for thermal electric system, and thermo-electric installation comprising such thermoelectric modules
EP0222786B1 (en) Cyclotron
JP2007142444A (en) High-frequency plasma treatment method wherein plasma is excited by inductive structure in which phase and anti-phase portions of capacitive currents between generated plasmas are balanced
US5675306A (en) Resonant electromagnetic field amplifier utilizing a magnetic LRC resonant circuit

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated contracting states:

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE GB IT

17P Request for examination filed

Effective date: 19950807

18W Withdrawn

Withdrawal date: 19970922