JPS5916162B2 - 電気的加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本願発明は作用媒体を電気的に加熱する装置、すなわち
電気ボイラーに関する。

本発明による装置は特に蒸気生成のための水を加熱する
のに適している。

加熱器が容器の中に取付けられている電気ボイラーは既
知である。

しかしこの種ボイラーは多くの欠点を有する。

すなわち加熱が通常類る不均一となり加熱器の周囲に集
中して行われ、このために特定個所において沸とうを起
し、加熱器に沈積物を付着させろことがある。

電気ボイラーも圧力容器に関する規格にしたがう必要が
あり、電気ボイラーの圧力が高い場合にはその構造は重
く、不恰好で移動困難なものとなる。

さらに電気的加熱器に必要な電気導線を前記容器の壁を
通して貫通させる問題が生じる。

本発明の目的は、上述の短所を排除した電気ボイラー、
特に電気スチームボイラーを提供することである。

この目的は特許請求の範囲に表示された諸特徴を有する
本発明によって達成される。

本発明による装置は導電性材料から成る流入管と流出管
とを有しており、これらの両管の間には導電性の材料か
ら成る若干数の、好ましくは同一の蛇行管が接続されて
いる。

蛇行管は流入側に流入絞りを備え、種々の運転条件に対
応して調整される。

蛇行管には電流を供給する機構を設け、蛇行管を抵抗加
熱し同時に流入管から流出管へ蛇行管を通って流れる媒
体を加熱するようにしている。

流入管と流出管とを平行に配置し、蛇行管を流入管と流
出管とに対し垂直な、かつ互いに平行な面内に配置する
と都合がよい。

蛇行管の数は、前記給電機構がｎ相（好ましくは３相）
の電源を有している場合、相数ｎの整数倍になるように
し、電源の各相はそれぞれ蛇行管総数の１７ｎの数の蛇
行管に電気的に接続される。

各相は対応する蛇行管のほぼ電気的中点に電気的に接続
されており、従って、流入管と流出管とは互いに電気的
に接続し、かつ電源の電位零点に接続し、また場合によ
ってはこれらを接地してもよい。

このことは装置の安全性に関して犬なる利点となる。

本発明による装置の１実施例においては電源の各相は、
流入管と流出管とに平行に、かつ蛇行管の中点の近くを
通る１個のバスバーに導かれている。

この場合蛇行管は交互に夫々対応する相のバスバーに！
気的に接続されている。

本発明の他の有利な実施例においては、各蛇行管はそれ
ぞれＣＡＩＪ（固の専属のバスバーに電気的に接続され
ている。

この場合、バスバーの数は蛇行管の数に等しく、バスバ
ーは互いに平行にかつやや間隔をおいて配置され、それ
ぞれ対応する電源の相に接続されている。

バスバーは電源にいたるまで、このように互いに間隔を
置いて配置することが好ましく、バスバーを蛇行管ごと
に独立させておくことにより電源と蛇行管との間のイン
ピーダンス損失が減少する。

絶縁性のスペーサによってバスバーは互いに隔離されバ
スバー間を冷却空気が流れることが可能になる。

電源は三相変圧器を有するのが好ましく、その出力電圧
は相陥り８４Ｖ以下が好ましく、この程度の低電圧であ
れば特別の絶縁物または接触防止装置を備えることを要
しない。

管であれば薄壁で軽い管でも高圧に耐えることができる
故に本発明によれば大圧力、大容量が要求される場合で
も、種々の作業場の間を輸送できるほど十分に軽くてコ
ンパクトな電気ボイラーを製造することが可能である。

大容量が要求される場合恐らく変圧器が最も問題になる
だろうが、本発明による給電システムによれば導管部分
と変圧器とを分離し、別個に輸送することは簡単である
。

ボイラーの容量は蛇行管の数の増減によって簡単に変化
させることができる。

従来のスチームボイラーと比較して、ボイラーの能力あ
たりの内部容積が頗る小さくすむことも注目に値する。

本発明はまた周囲に放散する熱損失の問題をも多少解決
している。

蛇行管は高温になるけれども周囲の空気との接触面積は
小である。

さらに蛇行管の外壁面と空気との間の熱伝達係数は、蛇
行管の内壁面と作用媒体との間の熱伝達係数と比較して
頗る小である。

したがって特別の断熱保温は多くの場合不必要であるけ
れども、もしかかる断熱が必要と考えられる場合には断
熱は簡単にジャケットまたはボンネットを用いて実施す
ることができる。

給電線を接続する位置としては管の幾何学的中点が最も
便利であるが、幾何学的中点と電気的中点とは多くの場
合完全には二致七ない、伺となれば蛇行管は中点の両側
において温度分布を異にしており従って電気抵抗を異に
しているからである。

このことは大して重要なことではないが、もし電気抵抗
を等しくしたければ蛇管の構造を中心の各側で少し相違
させるか、または接続位置を幾何学的中点から適当にず
らすことによって簡単に平衡させることができる。

以下図面の実施例によって本発明を詳述する。

第１図および第２図による装置は特に蒸気生成のための
ものであり、流入管１と流出管２とを有し、これら両管
は互いに平行に、定置式または可搬式の架台３の上に取
付けられている。

導電性の流入管１と流出管２との間には不銹鋼から成る
３６個の流入流出管に対し垂直でまた互いに平行な蛇行
管が取付けられている。

判りやすくするため第２図には５個の蛇行管５１．５２
＋５３ｍ ５３５１５３６だけが示されており、残り
の蛇行管の位置は単に示唆されているに過ぎない。

蛇行管５は接手７と９とを用いて、流入管１および流出
管２に溶接されている管片に接続されている。

接手７、すなわち蛇行管５への流入口は簡単に交換可能
な絞りを備えている。

蛇行管は蛇行管と電気的に絶縁された保持部材１０によ
り機械的に支持されている。

第２図には保持部材の一部のみが示されている。

流出管２は流入管１よりも大きい直径を有し、バルブ１
１が接続されている。

流出管２は安全弁および蒸気や水を排出するための機構
を設けることもある。

（図示されておらず）。流入管１は流量測定のためオリ
フィス流量計１２を備えている。

蛇行管の中点の下方には３本のバスバー１３゜１４．１
５が架台３に固定された適当数の絶縁体１７に取付けら
れている。

バスバー１３は三ａ源（非図示）のＲ−相に電気的に接
続され、バスバー１４は電源のＳ−相に電気的に接続さ
れかつバスバー１５は電源のＴ−相に接続されている。

すなわち蛇行管５１の中点はバスパー１５に、蛇行管５
２の中点はバスパー１４に、蛇行管５３の中点はバスパ
ー１３に、こうして中点がバスパー１３に接続されてい
る蛇行管５３６にいたるまで順次電気的に接続されてい
る。

中点の接続は可撓性ケーブル１９を用いて行われ、ケー
ブルは例えば（図示されていない）ねじを用いて蛇行管
の中点に固定された接続具２１とバスパーとに接続され
ている 前述の如く電源へ接続することによって電源の三相は対
称的に負荷される。

流入管１および流出管２は蛇行管が形成する星型結線負
荷の中心点になり、従って流入管と流出管とは互いに連
結し、接地し場合によっては三相源の零点と電気的に連
結することができる。

流入管１と流出管２との間の絶縁、または架台３が導電
性である場合の架台３と流入および流出管に接続されて
いる他の導管との間の絶縁は不要である。

第３Ａ、３Ｂ、４および５図（この中筒３Ｂ図は第３Ａ
図の直接の続きである）には三相変圧器を電源とした場
合の電源と蛇行管との電気接続の他の態様が示されてい
る。

他の点においては第１、第２図に示した装置と同様であ
る。

この構造においては各蛇行管は蛇行管の下方を流入管と
流出管に平行に走るそれぞれの蛇行管に専属のバスパー
３１を経で給電される。

バスパー３１は互いに近接して配置されかつインピーダ
ンス損失を避けるために変圧器３３の三相Ｒ，Ｓおよび
Ｔに交互に接続されていて、その形状は薄板状であり、
その薄い縁部を支持されて立っている。

同じ理由からバスパーは装置の中心線の回りに対称的に
配置されている。

バスパー３１はそれぞれ専属の蛇行管の下方を数置に平
行に走る垂直部３５をもって終結している。

蛇行管の中点とそれに専属の導体レール３１の垂直部３
５との間の連絡６１本または数本のケーブルを用い、例
えばねじにより結合すればよい（図示されていない）。

バスパー３１は架台３上に配置された図示されていない
絶縁保持部材により支持され、バスバー間に置かれた絶
縁スペーサ４１（第５図）により互いに隔置されている
。

また架台３に固定された、組合わされた保持部材と隔置
装置３７が、バー３１が蛇行管の下へ進入する所に設け
られている。

隔置装置３７のＡ−Ａ線に沿う断面を示す第４図に見る
ようにとの隔置装置は絶縁性のブロック３８．３９を有
し、このブロックの中対向しているブロック３８はバス
パー３１の縁を収容するための分離（；みぞを備えてい
る。

かくてバスパーの側面は と接触し冷却作用が生ずる
。

また第４図にはか伺に３６個のバスパー３１が交互にか
つ対称的 変圧器３３の三相Ｒ，ＳおよびＴと蛇行管５
とに接続されているかも示されている。

すなわちＲ１で表わされた第４図中の右の第一のバスパ
ーは電源のＲ−相と蛇行管５１とに接続され、右の第二
のバスパーＴ３は電源のＴ−相と蛇行管５３ とに接
続されている。

上述のように符号のつけ方は、第５図においても行って
いるが、同図はピラミッド型に積層されたバスパーの先
端部を拡大して示している。

第５図に表わされている如くバスバー間のスペーサ４１
は長さを制御されており、従ってバクバー３１の間にエ
ヤギャップ４３が生じ冷却を良くしている。

変圧器に対するバスパー３１の接続は変圧器の直ぐ近く
で行われ、すなわちインピーダンス損失を避けるため積
層はできるだけ長く保持される。

図面をより明瞭にするため第３Ａと３Ｂ図においては隔
置装置３７の後方ではＴ−相に接続されたバスパーのみ
が記載されている。

変圧器は直接接続するときは、バスパーを相ごとに分け
て設置し、従って同相のバスパーを互いに結合し、変圧
器の対応する相の接続部に連結する。

第１図または第２図の装置が運転される場合水は流入管
１の中へポンプでくみ入れられる。

水は接手７の中にある流入絞りを通って蛇行管５の中へ
流入し、各管間時に加熱されながら流れる。

加熱は流出管２の中で水と蒸気との混合物が得られるよ
うに行うのがよい。

水を分離するには、流出管２に接続された図示されてい
ない特別の容器の中で行うのがよく、分離された水はこ
の容器から流入管１へ帰流させらｊる。

蒸気は別個に採取される。

接手の中に流入絞りを設けることによって、水は同一条
件の下に蛇行管を通るように供給され、また絞りにおい
て確実に圧力低下が起るが、この圧力低下は蒸気生成時
の過熱に対する安全措置になっている。

絞りが容易に交換可能であることによって本発明による
装置を負荷に至るまでの導管の種々の長さおよび種々の
寸法に、また負荷自体に適合させることが可能になる。

また絞りは蒸気圧力が異っても全装置にわたってほぼ同
じ圧力低下が得られるような調整作用を有している。

運転条件によっては絞りがあれば蒸気分離器は不必要に
なることもある。

本発明による装置は始動後頭る早く高温に加熱された水
または蒸気を供給するけれども、ある場合には、水また
は蒸気を流出側から流入側へ直接帰流させることによっ
て、水および蒸気が使用時に必要な十分な温度に達する
まで循環させることが有利であることもある。

また例えば装置の試験のために水温を装置内で徐々に上
昇させようとする場合にも帰流循環が有利であろう。

この場合は水および場合によっては蒸気は続いて加熱さ
れるために流出管から装置を通って流入管へポンプによ
り戻される。

その場合加熱量は電力供給量によって調整することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の正面図、第２図はある種の
部分を除いた第１図による構造の平面図、第３Ａおよび
３Ｂ図は本発明による装置の第二実施例の平面図形、第
４図はバスバーの配置と電源の三相に対するバスバーの
分配とを図解した、第３Ａ図のＡ−Ａ線に沿う大梯尺の
図形、第５図は第３八図中の若干のバスバーの大梯尺に
よる細部を示す。 図面の主な符号の説明、１：流入管、２：流出管、５：
蛇行管、７，９：接手、１３．１４゜１５：バスバー、
３１：バスバー、３３：変圧器、３７：隔置装置、４１
ニスペーサ、４３：エヤギャップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体を加熱する高出力電気的加熱装置にして、導電
   材料でつくられた流入管および流出管と、同じく導電材
   料でつくられ、それぞれ該流入管と流出管の間に配置さ
   れかつ両管に接続されて、流入管から流出管へと流体を
   流している複数個の蛇行管と、 相数Ｎの多相交流電源から、前記蛇行管のそれぞれに電
   流を供給し、蛇行管とその中を通る流体とを抵抗加熱す
   る接続装置とを有し、 前記蛇行管の総数は前記相数Ｎの整数倍となっている電
   気的加熱装置において、 前記蛇行管はそれぞれ互いに平行な平面内に配置されて
   いて、前記流入管に接続される所に入口絞りが設けられ
   ており、さらに前記接続装置は各相に対応してＮ個の接
   続器を有し、各接続器は、その一端を各相に接続されて
   おり、またその他端を前記蛇行管の総数の抄製の数の蛇
   行管に、それぞれ蛇行管のほぼ電気的中点において接続
   されており、並列する各蛇行管へ各相の電流が繰返しの
   順序をなして供給されるようになっていることを特徴と
   する電気的加熱装置。