JPS61285691A - 2重誘導電流発熱管 - Google Patents

2重誘導電流発熱管

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JPS61285691A
JPS61285691A JP60127866A JP12786685A JPS61285691A JP S61285691 A JPS61285691 A JP S61285691A JP 60127866 A JP60127866 A JP 60127866A JP 12786685 A JP12786685 A JP 12786685A JP S61285691 A JPS61285691 A JP S61285691A
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    • H05B2214/02Heaters specially designed for de-icing or protection against icing

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術の分野] 本発明は、2重誘導電流発熱管に関する。本発明品の主
用途は、レールまたはレールポイント付近の融雪若しく
は凍結防止等である。
[従来の技術] レールまたはレールポイント付近の融雪若しくは凍結防
止の為の加熱用熱源としては、従来、温水、温風、温油
若しくは不凍液循環が試みられてきた。
しかし、これらの熱源利用法には、利用上つぎの問題が
あった。すなわち、 イ、温水式は、停電等により循環不能となった際に配管
が凍結破損する危険があり、 口、温風式は、単位容積当り運ばれるエネルギーが小さ
く経済的でなく、 ハ、油若しくは不凍液式は、漏液の際の環境汚染(公害
)の問題があった。
この点、電熱式は、既述の問題がない点で優れているが
、具体的発熱体として利用できる装置が限られており、
現実には表皮電流発熱管等が知られていたにすぎない。
該発熱管の一種としての誘導表皮電流発熱管(以下“原
型°°という)は公知であり、例えば電気学会編「電気
工学ハンドブックJ 1978年版に記載され、広く表
面加熱の分野に利用されている。
該発熱管は、また、その製作施工が容易化された″°簡
易誘導電流発熱管°“ (以下°“簡易型”という)〔
特許出願公告昭58−113 、104 (昭和58年
3月28日)、特許第 1,185,318号〕によっ
ても公知である。
上述の発熱管は、いづれも強磁性鋼管であるが、「原型
」と「簡易型」とでは、その管の肉厚t1と交流電流の
表皮の深さS+との関係が異っていた。
すなわち、前者では、下式(1)の関係であり、ti>
 2 St          (1)後者では、下式
(2)の関係である。
0.55< t+ < 25L(2) 他方、両者に共通の構成は、1組の管数が、使用電源が
単相のときは2本またはその倍数、3相のときは3本ま
たはその倍数とする点である。
さらに、“簡易型′°では、2本又は3木からなる発熱
管の組数が複数のときは、該発熱管の肉厚t1が (1
)式のtlより薄いことに起因する該管外への漏洩磁束
を防止するため、平行して相隣る発熱管の組を相互に密
接させ、各組内の発熱管の両端は電気的に接続されてい
ることが条件であった。
さて、上述の式(1)および(2)に係る交流電流の表
皮の深さS+(cm)は、良く知られているように、発
熱鋼管の抵抗率をp(0cm) 、比透磁率を斯(−)
、交流電流の周波数をf(Hx)としたとき5L=50
30 W  (’”)   (3)であり、fが商用周
波数のときS+はQ、 1cm程度である。
[発明が解決しようとしている問題点]上述のように、
公知の原型は、式(1)と(2)を比較しても明確なよ
うに、その肉厚1+が簡易型のそれより大であるため、
その目的によっては2次加工が困難である。他方、簡易
型の場合、肉厚t1は薄いが、絶縁電線の配線の構成上
平行して相隣る管を密接させる必要から、該簡易型の構
成も使用目的によっては適当でない場合がある。
そこで、本発明では、発熱管の肉厚t1は、前述の式(
2)の関係であるが、簡易型とは別の手段で発熱管から
の漏洩磁束による漏洩電圧の発生を解決しようとするも
のである。
[問題を解決するための手段] 本発明は、その発明の名称からも明らかなように、2重
誘導電流発熱管であるから、前述式(2)の関係にある
強磁性発熱管を利用するが、漏洩磁束防止のために、簡
易型のように平行して相隣る各組の発熱管相互を密接す
るのみならず、さらに一層の該防止効果の徹底のために
、 (t+ + tz) > (S+ + 32)、 (3
2≧S+)   (4)で決定される表皮の深さSt 
、肉厚t2の金属板で該発熱管全体の外周を取巻く。こ
の際、該発熱管の構成本数は、2本(単相の場合)又は
3本(3相の場合)に限られず、被加熱体の位置、形状
若しくは加熱目的に応じて、それらの整数倍とすること
により、該加熱の程度を調節できる。
[発明の目的] 以上に明らかなように、本発明は、加熱目的に応じて構
成管群と外周金属板を適合させることの可能な2重誘導
電流発熱管を提供することを目的とする。
[発明の構成・効果] 本発明は下記(1)の主要構成と(2)の実施態様的構
成を有する。
(1)肉厚がtlであり、交流電流の表皮の深さがSL
である強磁性鋼管および該管内に挿通された絶縁電線か
らなる誘導電流発熱管において、該t1を0、5S+ 
< tt < 2 St       (2)とし、該
強磁製鋼管を該誘導発熱管に通電すべき交流電源が単相
である場合は偶数本を、3相である場合には3本又はそ
の倍数本を相互に平行に、かつ、両端を揃えて密接させ
た一体的管群とし、該両端においてそれらの管群を相互
に電気的に接続し、 該各強磁性鋼管内に挿通された1本又は複数本の絶縁電
線が該管群全体につき各相毎に1本の直列電線となる如
く接続し、 前記交流電源に対して、前記絶縁電線が1次回路、前記
強磁性管が2次回路となる如くシ。
さらに、前記強磁性鋼管群の長さ方向の外周を肉厚がt
lである金属板で取巻き、鎖板の肉厚t2と交流電流の
表皮の深さStとを (tl+ tz) > (St + 32)、 (S2
≧St)   (4)となる如く式(2)および(4)
から決定してなることを特徴とする2重誘導電流発熱管
(2)肉厚がtlである外周金属板の周面の1部が2重
誘導電流発熱管が取付けられる被取付体の被取付金属面
で構成される前記第(1)項に記載の2重誘導電流発熱
管。    ゛ 本発明を以下の実施例によって説明するに先立って1図
面によって原型である誘導表皮電流発熱管と簡易型であ
る簡易誘導表皮電流発熱管につき説明する。
第3図は電源が単相交流、第4図は3相交流である場合
の最も簡単な前記原型および簡易型を説明するための断
面略図である。
第3図の1.2は強磁性鋼管の1組で、その両端は、7
.8で電気的に接続されており、単相交流電源4と鋼管
1.2を貫通する絶縁電線3とで1次回路を作り電流5
が流れる。一方、鋼管1゜2は7.8で接続されている
ので、2次回路を作り電流6が流れる。
このような回路において、もしも原型のように鋼管1,
2の肉厚が前述の式(1)の関係にあれば1次電流と2
次電流の大きさは殆んど等しく、これらの電流は、流れ
の方向が反対であるから管外に漏洩磁束は発生せず、か
つ、2次電流ははi発熱管の内表皮の深さSlの範囲に
流れて発熱し、管の外表面への流出はないので安全な発
熱体として使用することができた。
他方、簡易型では、肉厚1+と深さSLとが、前述式(
2)の関係にあるから1次電流5(以下L1)と2次電
流6(以下Lx )は等しくなく、そのために、鋼管1
,2外の空間に漏洩磁束が発生し、鋼管1.2の外表面
には方向反対である電圧が現われた。この電圧は、鋼管
1.2を密接させることによって減少させることはでき
たが、鋼管の全外周にわたって完全にゼロにはならない
ので、鋼管1.2の全長についても制限を加えた。
以上が 原型および簡易型の誘導発熱管についての説明
である。
次に第4図は、電源が3相で、その1次回路が星形に接
続されている場合である0図において、9.10.11
は強磁性鋼管よりなる発熱管であり、12,13.14
は、その一方が3相電源15の端子、他方が接続22に
よって星形に接続された絶縁電線で1次回路を形成し、
それぞれ1次電流23,24.25を流す。
該発熱管9,10.11は接続16,17゜18.19
,20.21等で1体に接続されているので2次回路を
形成し、電波26,27.28を流すが、前述の式(1
)若しくは(2)のいづれに該当するかの条件の相違に
より、原型又は簡易型となり、第3図の単相回路の場合
と同様な注意が必要になる。
第5図は、第3図が2本の強磁性発熱管1.2が1組と
なって2次回路を形成しているのに対し、別にもう1組
の強磁性発熱管1°、2”があり、その両端は、1,2
の組の7,8と同様に7′、8°で電気的に接続されて
2次回路となり、絶縁電線3がこれら2組を直列に貫通
して電源4と共に1次回路をなしている状態を示してい
る。
これらの強磁性発熱管の組により構成される2次回路の
組は、必要に応じさらに多数の組とすることができるが
、このような2次回路の組の複数化、増加は、第4図の
3相の場合についても同様に考えられることは勿論であ
る。
以上の公知技術の説明を前提として本発明の詳細な説明
する。
第1図は、本発明の2重誘導電流発熱管34を説明する
ための略図である。図において、1.2等は、第1図ま
たは第3図に示す強磁性発熱管であり、それらの断面を
実線で示している0図では12本が1組となっているが
、1次回路となる絶縁電線の図示は省略されている。3
2.33は発熱管群の両端の電気的接続であり、具体的
には図示のように溶接材でよい。
31は、後述の金属板29と図示されていないがレール
の間の伝熱板である。本発明において、12本の発熱管
の各肉厚t1は、前述式(2)の関係をもつように構成
されるが、これらの発熱管を図のように相互に圧接させ
ても、該密接部はともかく、該発熱管群の外周すなわち
円周方向のすべてにおいて漏洩磁束がなくなるわけでは
ない。
そこで、本発明では、これら12木からなる発熱管群の
外周を金属板29をもって取り巻いた。そしてその肉厚
t2は、前述式(4)で与えられるものとした。さらに
金属板29は、強磁性鋼材で構成され、発熱管の外周を
完全に取巻いて磁気的に閉路を作ることが望ましいが、
必ずしも完全に取巻かなくても、最終的に閉路を構成で
きればよい。
例えば、本発明品の使用対象物の一つである鉄道レール
は強磁性体であるから、金属板29の1部すなわち、伝
熱板31に相当する部分を該レールで代用させることも
可能である。そしてそのような場合は、金属板29と該
レールとの接触により、出来るだけ完全な磁気閉路とな
るよう考慮されることが望ましい。
なお、第1図において30は、本発明の2重誘導電流発
熱管34内に挿入される個々の発熱管1.2等へ給電す
るための端子箱で、空間35゜36は発熱管1.2等に
絶縁電線を通線するためのものである。空間35.36
には両側の蓋は図示されていないが、このような蓋は本
発明の発熱管の漏洩磁束防止の為にはそれほど必要では
ない。空間35.36を形成する部分の金属板29の長
さを十分にすれば、前述の通線と発熱管1゜2の端部に
おける漏洩磁束の防止に役立つ。
第2図は、発熱管1,2等には、1本の絶縁電線を通線
するだけでなく、それぞれ複数本を相互に直列になるよ
うに通線できることを示すためのもので、図では3本の
絶縁電線が通されている。
他の番号は、第3図のものと同様の意味を持つ。
[作 用] 本発明は、原型である誘導表皮電流発熱管と相違して発
熱管自体で発熱管外での漏洩磁束を防止し、或いは簡易
型である誘導電流発熱管のように、単相の場合は平行す
る2木、3相の場合は3木の発熱管を密接させるのみで
発熱管外への漏洩磁束の発生を防止しようとしているわ
けではなく、第1図の金属板29にも該板外への磁束漏
洩防止の役割を分担させている点に特徴を有する。
勿論、本発明の場合、金属板29には、漏洩磁束にもと
づく渦流の存在があり、これによって金属板は発熱する
が、これは発熱管全体の発熱量の数%以下と極めて小さ
く、主たる発熱は発熱管に流れる2次電流に基づいて該
発熱管でおよび1次電流を通す絶縁電線内で行なわれる
(発明の効果) 本発明によれば、肉厚の大きい発熱管に代えて肉薄の発
熱管が利用できるので、本発明品の製作、ならびに使用
のための加工が容易となるばかりでなく、全体を軽量に
でき、かつ1発熱管を取巻く金属板29の活用によって
漏洩磁束を防止できる。さ゛らに発熱管と金属板とでは
相互に別異の材質のものを使用することができるように
なる。
このことは、例えば発熱管は通常の鋼管で、金属板29
には、僅かばかりのクロームを加えた鋼材を使用するこ
とにより、その磁性を害することなく耐蝕性をもたせる
ことができるようになる結果、本発明品の経済性を高め
ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の2重誘導電流発熱管の説明図、第2
図は、該発熱管への絶縁電線の通線方法を示す説明図、
第3,4図は、それぞれ本発明の基本となる単相または
3相の誘導表皮電流発熱管の原理を示す断面略図であり
、第5図は、2組の単相用誘導電流発熱管が1つの交流
電源に接続されていることを示す断面略図である。これ
らの図面において、数字は次のものを表わす。 1.2,9,10  :強磁性発熱鋼管3.12,13
,14  :1次回路をつくる絶縁電線 4.15  :交流電源 7.8.16,17.   :発熱鋼管の電気的18.
19,20.21   接続 22  :星形接続点 32.33  :発熱管両端の電気的接続5(又はL+
)、23.:1次電流 24 、25 6(又はL2)、26.:2  次 電 流27.28 29  :金 属 板 30  :給電用端子箱 31  :伝 熱 板 34  :2重誘導電流発熱管 35.36:空間部分 37:絶縁電線 以  上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)肉厚がt_1あり、交流電流の表皮の深さがS_
    1である強磁性鋼管および該管内に挿通された絶縁電線
    からなる誘導電流発熱管において、該t_1を0.5S
    _1<t_1<2S_1(2) とし、該強磁製鋼管を該誘導発熱管に通電すべき交流電
    源が単相である場合は偶数本を、3相である場合には3
    本又はその倍数本を相互に平行に、かつ、両端を揃えて
    密接させた一体的管群とし、該両端においてそれらの管
    群を相互に電気的に接続し、 該各強磁性鋼管内に挿通された1本又は複数本の絶縁電
    線が該管群全体につき各相毎に1本の直列電線となる如
    く接続し、 前記交流電源に対して、前記絶縁電線が1次回路、前記
    強磁性管が2次回路となる如くし、さらに、前記強磁性
    鋼管群の長さ方向の外周を肉厚がt_2である金属板で
    取巻き、該板の肉厚t_2と交流電流の表皮の深さS_
    2とを (t_1+t_2)>(S_1+S_2)、(S_2≧
    S_1)(4)となる如く式(2)および(4)から決
    定してなることを特徴とする2重誘導電流発熱管。
  2. (2)肉厚がt_2である外周金属板の周面の1部が2
    重誘導電流発熱管が取付けられる被取付体の被取付金属
    面で構成される特許請求の範囲第(1)項に記載の2重
    誘導電流発熱管。
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