JP2005510833A - 三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置及び液体加熱方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 全体がケイ素鋼板を多層に重ねて一つの三相閉磁路を形成するEI形鉄心があり、このEI形鉄心の三本のコア脚には、それぞれ一次コイルを巻回した三相一次コイルが形成されている。三相一次コイルの各相は、順次、左から右へとそれぞれU、V、Wで表わされ、各三相一次コイルは、スター(Y)接続またはデルタ(Δ)接続し、鉄心と三相一次コイルとは、その全体が金属ケースに封入され、金属ケース内のスペースには、絶縁充填物が充填されて密閉構造である。金属ケースは、三相閉磁路に沿って設置して、鉄心と各相の一次コイル2とを包囲して各相の二次側抵抗を形成して、液体加熱装置の主な発熱体になり、且つ、鉄心と三相一次コイルの保護ケース及び放熱体ともなっている。動作中、金属ケースの各相二次側金属リングに大電流を誘導し、各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生し、二種類の大電流によって金属ケースは急速に加熱され、この金属ケースの熱量は、この金属ケースの周囲の液体に伝導され、各相二次側金属リングで形成された三相の短絡回路のベクトルの和はゼロとなり、金属ケースは零電位となり安全である。
【効果】 出力と力率は大幅に向上し、コストは大幅に安くなり、かつ動作は安全で信頼性がある
Description
S=K√P・・・(1)。但し、Kは定数で、鉄心の横断面Sと電力Pの平方根とが比例する。
I1N1=I2N2・・・(3)で表される。ここで、I1は一次電流、I2は二次電流、N1は一次コイルの巻線数、N2は二次側の巻線数である。但し、N2は1とする。その他、二次側金属リングの相と相の間の短絡回路及び三相短絡回路で生じる各短絡電流IDLは、それぞれ短絡起電力Eに正比例し、それぞれ短絡インピーダンスに反比例し、その式は、
IDL=E/Z・・・(4)で表わされる。
図1は、本発明の鉄心1と一次コイル2との構造を示す図で、図1のa図は正面図、図1のb図は側面図である。
図4に示す二つの図面(図4のa図、図4のb図)は、本発明の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置30を示している。図5はこの発明を循環式加熱器40に応用した場合を示す図で、図5aは、循環式加熱器40の一部切欠図を有する正面図、図5のb図は、図5aのA−A線断面図である。
(実験例1)
この実施例2では、本発明の液体加熱装置30と同じ出力(315KW/400V)を有する渦電流加熱装置との対比試験を行った。等量の水について、その水温が16.5℃〜95℃まで循環加熱を行った。実測データは表1に記載されている。
(実験例2)
実験例2は、この発明による液体加熱装置の動作中に給電されている時の金属ケースの動作状況をさらに説明するためのものである。上記実施例2で述べた本発明の液体加熱装置30について、出力630KW、三相電圧はいずれも400Vの通常の空気中の環境下で、下記のような破壊性試験を行った。その実測データは表2に示されている。
2 一次コイル
3 上下トレー
4 ケーシング
5 矩形管
6 コネクタ部
7 絶縁板
8 リード線
9 絶縁充填物
10 液体ディフレクタ
11 吸込丸管
12 出力端
13 循環コンテナ
14 シャーシ
15 丸穴
16 吸込主水管
17 枝管
20、30 液体加熱装置
40 循環式加熱器
Claims (6)
- 三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置において、
全体をケイ素鋼板で積み重ねて一つの三相閉磁路を形成するEI形鉄心1と、このEI形鉄心1の三本のコア脚に、それぞれ一次コイル2を巻回した三相一次コイルと、上記鉄心1と上記三相一次コイルとの全体を封入する金属ケースとを有し、
上記三相一次コイルはデルタ(Δ)接続又はスター(Y)接続とし、
上記金属ケース内のスペースには、絶縁充填物が充填されて密閉構造を形成するとともに、この金属ケースは、三相閉磁路に沿って設置して、上記鉄心1と各相の上記一次コイル2とを包囲して各相の二次側抵抗を形成することによって、上記液体加熱装置の主な発熱体になり、且つ、前記鉄心と前記三相一次コイルの保護ケース及び放熱体となり、
各相の二次側は前記金属ケースを利用して導通し、二次側の相と相の間の短絡回路及び三相短絡回路を形成し、この三相短絡回路のベクトルの和はゼロとし、動作中では、上記金属ケースは零電位となること
を特徴とする三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。 - 上記金属ケースは、上下トレー3、ケーシング4、二つの矩形管5とコネクタ部6とを有し、
このコネクタ部6は上記ケーシング4の一方の側面下方に溶接され、
上記三相一次コイルのリード線をコネクタ部6から引き出し、
上記上下トレー3はそれぞれ上記ケーシング4の上下端と溶接され、
第1の矩形管5は上記三相一次コイルのU、V二相の間及びそれと対応する鉄心1の上下ヨークの間に設置し、第2の矩形管5は上記三相一次コイルのV、W二相の間及びそれと対応する上記鉄心1の上下ヨークの間に設置し、上記二つの矩形管5は、上記ケーシング4の前後方向両面を貫通し、この前後方向両端の周りの部分は、それぞれ上記ケーシング4の前後方向両面と溶接され、
上記両矩形管5の左右方向両面と上記ケーシング4とは、それぞれ各相一次コイル2を包囲する三つの二次側とする金属リングを形成し、
上記両矩形管5の上下方向両面と上記ケーシング4及び上記上下トレー3とは、それぞれ上下ヨークを包囲する四つの二次側とする金属リングを形成し、
この二次側とする上記の各金属リングは、充分に鉄心三相磁路の有効長さを利用して、装置全体の出力を向上させること
を特徴とする請求項1に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。 - 上記矩形管5は、両端が開放した構造に形成されていること
を特徴とする請求項2に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。 - 上記矩形管5は、上下方向両面に内方に折り曲げられた羽状片を有すること
を特徴とする請求項3に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。 - 上記矩形管5は、両端は半密閉状の構造に形成するとともに、その一端は少なくとも液体の入力端を有し、他端は少なくとも三個の液体の出力端を有し、
上記矩形管5の内部には、放熱機能を有するとともに、液体の流速も増加可能な液体ディフレクタ10が設置されていること
を特徴とする請求項2に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。 - 三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法において、
三相一次コイルを三相商用周波数電源に接続することにより、三相閉磁路に沿って鉄心1と各相の上記一次コイル2を包囲する金属ケースの各相二次側金属リングに大電流を誘導し、
上記各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生し、
上記二種類の大電流によって上記金属ケースは急速に加熱され、
この金属ケースの熱量は、この金属ケースの周囲の液体に伝導され、
上記各相二次側金属リングで形成された三相短絡回路のベクトルの和はゼロとなるとともに、上記金属ケースは零電位となり、
この二種類の大電流による加熱は、装置全体の出力効率を向上させること
を特徴とする三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法。
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