KR102000299B1 - 유체가열장치 - Google Patents

유체가열장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102000299B1
KR102000299B1 KR1020130013947A KR20130013947A KR102000299B1 KR 102000299 B1 KR102000299 B1 KR 102000299B1 KR 1020130013947 A KR1020130013947 A KR 1020130013947A KR 20130013947 A KR20130013947 A KR 20130013947A KR 102000299 B1 KR102000299 B1 KR 102000299B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductor tube
layer
conductor
winding
layers
Prior art date
Application number
KR1020130013947A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130092481A (ko
Inventor
도루 도노무라
야스히로 후지모토
Original Assignee
토쿠덴 가부시기가이샤
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
Priority claimed from JP2012025811A external-priority patent/JP5947048B2/ja
Priority claimed from JP2012262214A external-priority patent/JP6043608B2/ja
Application filed by 토쿠덴 가부시기가이샤 filed Critical 토쿠덴 가부시기가이샤
Publication of KR20130092481A publication Critical patent/KR20130092481A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102000299B1 publication Critical patent/KR102000299B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/16—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled
    • F24H1/162—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled using electrical energy supply
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/58—Heating hoses; Heating collars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
    • F22G1/16—Steam superheating characterised by heating method by using a separate heat source independent from heat supply of the steam boiler, e.g. by electricity, by auxiliary combustion of fuel oil
    • F22G1/165—Steam superheating characterised by heating method by using a separate heat source independent from heat supply of the steam boiler, e.g. by electricity, by auxiliary combustion of fuel oil by electricity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications
    • H05B3/0052—Heating devices using lamps for industrial applications for fluid treatments
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/03—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

본 발명은, 내부에 유체가 흐르는 도체관에 삼상교류전압을 인가하여 통전 가열하는 유체가열장치에 있어서, 회로 역률을 개선하여 설비 효율을 향상시키는 것으로, 도체관(2)을 나선모양으로 권회하여 구성된 3N층의 도체관층을 구비하고 있으며, 각 도체관층의 임피던스값이 서로 대략 동일하게 됨과 아울러, 그들 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있고, 서로 인접하는 도체관층 중 한쪽의 도체관층은, 일단측을 감김시작부, 타단측을 감김종료부로 하여 권회되어 있으며, 다른쪽의 도체관층은, 타단측을 감김시작부, 일단측을 감김종료부로 하여 권회되어 있고, n(n = 1, 2, … (3N－1))층째의 도체관층의 감김시작부 및 (n＋1)층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속됨과 아울러, 1층째의 도체관층의 감김종료부 및 3N층째의 도체관층의 감김시작부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속된다.

Description

유체가열장치{FLUID HEATING APPARATUS}
본 발명은, 교류전원을 이용하는 유체가열장치에 관한 것이다.
유체가열장치로서는, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 중공(中空) 도체관을 통전(通電) 가열하여, 당해 도체관의 내부를 흐르는 유체를 가열하여 가열유체를 발생하는 것이 있다. 이 유체가열장치에서는, 도체관의 양단부에 마련한 전극으로부터 교류전압이 인가되어, 도체관의 측벽에 교류전류가 흐르는 것에 의해, 도체관의 내부저항에 의해 발생하는 주울(Joule)열에 의해서 도체관이 자기(自己) 발열한다. 이 도체관의 자기 발열에 의해서, 당해 도체관을 흐르는 유체가 가열된다.
그렇지만, 도체관의 양단부에 교류전압을 인가하는 것으로는, 도체관이 가지는 인덕턴스에 의해서 전압강하가 발생하여, 당해 도체관에 교류전압을 인가하는 회로의 역률(力率)이 저하한다고 하는 문제가 있다
특허문헌 1 : 일본공개특허공보　특개2011-86443호 공보
이에 본 발명은, 상기 문제점을 일거에 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 내부에 유체가 흐르는 도체관에 삼상교류전원을 접속하여 통전 가열하는 유체가열장치에 있어서, 회로 역률을 개선하여 설비 효율을 향상시키는 것을 그 주된 소기(所期)의 과제로 하는 것이다.
즉, 본 발명에 관한 유체가열장치는, 내부에 유체가 흐르는 도체관에 삼상교류전압을 인가하여 통전 가열하여 상기 도체관 내를 흐르는 유체를 가열하는 유체가열장치로서, 1개의 도체관 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 3N(N는 1 이상의 정수)층의 도체관층을 구비하고 있으며, 상기 3N층의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 대략 동일하게 됨과 아울러, 그들 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있고, 서로 인접하는 도체관층 중 한쪽의 도체관층은, 일단측을 감김시작부, 타단측을 감김종료부로 하여 귄회되어 있고, 상기 서로 인접하는 도체관층 중 다른쪽의 도체관층은, 타단측을 감김시작부, 일단측을 감김종료부로 하여 권회되어 있으며, n(n = 1, 2, … (3N-1))층째의 도체관층의 감김시작부 및 (n＋1)층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상(相)이 접속됨과 아울러, 1층째의 도체관층의 감김종료부 및 3N층째의 도체관층의 감김시작부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속되는 것에 의해서, 또는, 상기 n층째의 도체관층의 감김종료부 및 상기 (n＋1)층째의 도체관층의 감김시작부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속됨과 아울러, 상기 1층째의 도체관층의 감김시작부 및 상기 3N층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속되는 것에 의해서, 상기 3N층의 도체관층 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 것이면, 각 도체관층의 임피던스값이 서로 대략 동일하게 됨과 아울러, 3N층의 도체관층 각각에 발생하는 자속(磁束)이 전체적으로 서로 없어지도록 삼상교류전원을 접속하고 있으므로, 각 도체관에 발생하는 리액턴스가 저감되어 역률을 개선할 수 있다. 따라서, 유체가열장치의 설비 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 3N층의 도체관층이, 1개의 도체관을 연속하여 3N층으로 권회하는 것에 의해 구성되어 있으며, 상기 1층째의 도체관층의 감김시작부 및 상기 3N층째의 도체관층의 감김종료부에, 상기 도체관의 양단부 개구로부터 형성되는 유체출입구가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 1개의 도체관을 다중으로 권회함으로써 1개의 구성요소로 할 수 있어 부품 점수를 삭감하고, 취급을 용이하게 할 수 있다. 또한, 각각 인접하는 도체관층의 접힘부분에 삼상교류전원의 각 상을 접속하는 것에 의해서, 1개의 유체회로에 의해 유체를 가열할 수 있다.
상기 3N층의 도체관층이, M(M = 2, 3, … 3N)개의 도체관을 1층 또는 연속하여 복수층으로 권회하는 것에 의해 구성되어 있으며, 상기 각 도체관의 양단부 개구가 위치하는 도체관층의 감김시작부 또는 감김종료부에 유체출입구가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, M개의 도체관에 의해 구성되어 있으므로, 최대 M종류의 유체를 동시에 가열할 수 있다. 또한, 임의의 층의 감김시작부 또는 감김종료부의 적어도 한쪽에 유체출입구를 마련할 수 있으므로, 유체의 열용량에 따라서, 당해 유체가 흐르는 도체관길이(가열길이)를 임의로 구성할 수 있다.
상기 3N층의 도체관층이, 3N개의 도체관 각각을 1층으로 권회하는 것에 의해 구성되어 있으며, 상기 3N층의 도체관층 중, 2N층에서 물로부터 포화증기를 발생시키고, 나머지의 1N층에서 포화증기로부터 과열증기를 발생시키는 것이 바람직하다. 20℃의 물로부터 130℃의 포화증기를 발생시키는 열량과, 130℃의 포화증기로부터 700℃의 과열증기를 발생시키는 열량과의 비는, 약 2 대 1이다. 따라서, 2N층에서 포화증기를 발생시키고 1N층에서 과열증기를 발생시키는 구성으로 한다면, 접속하는 삼상교류전원의 전류 밸런스를 약 1 대 1 대 1로 할 수 있다. 또한, 낮은 과열증기온도로 했을 경우에도, 1상전류가 제로가 될 듯한 극단적인 언밸런스는 발생하지 않는다. 각 과열증기온도 때의 삼상교류전원의 전류비를 이하에 나타낸다.
800℃일 때　1：1.04：1.04
700℃일 때　1：1：1
500℃일 때　1：0.90：0.90
200℃일 때　1：0.70：0.70
상기 과열증기를 발생시키는 1N층을 중간에 배치하고, 상기 포화증기를 발생시키는 2N층 중 1N층을 내측, 나머지의 1N층을 외측에 배치하여, 상기 과열증기를 발생시키는 1N층을, 상기 포화증기를 발생시키는 2N층에 의해 사이에 끼우도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 고온 과열증기가 흐르는 층을, 포화증기가 흐르는 층에 끼워진 중간층으로 함으로써, 과열증기의 열을 쓸데없이 외부로 방출시키지 않고, 전열분을 포화증기를 발생시키는 예열로서 이용할 수 있다.
상기 삼상교류전원의 상이 접속되는 도체관층이, 각 상 사이에서 전기적으로 절연되어 있으며, 상기 각 상에 마련되며 각 상의 전류를 개별적으로 제어하는 전류제어수단을 가지는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 각 상이 접속된 도체관층 마다 그 온도를 개별 제어할 수 있다.
상기 1층째의 도체관층의 권심(卷芯)중공부(中空部) 또는 상기 3N층째의 도체관층의 외측 중 적어도 한쪽에 자기회로용 자성체가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 도체관층을 통전하는 것에 의해 발생하는 자속을 자성체를 따라서 통과하게 할 수 있으며, 각 도체관층을 통전하는 것에 의해 발생하는 자속을 서로 없어지기 쉽게 할 수 있다.
또한, 내부에 유체가 흐르는 도체관에 교류전압을 인가하여 통전 가열하여, 상기 도체관 내를 흐르는 유체를 가열하는 유체가열장치로서, 1개의 도체관 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관으로 이루어지는 유체가열부를 구비하고 있으며, 상기 유체가열부의 임피던스값을 짝수등분하여 형성되는 짝수개의 분할요소의 양단부에 교류전원으로부터의 교류전압을 인가함과 아울러, 상기 분할요소에 흐르는 전류가 서로 역방향으로 되어, 짝수개의 분할요소 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이라도 된다.
이와 같은 것이면, 유체가열부의 임피던스값을 짝수로 대략 등분하여 형성되는 복수의 분할요소 각각에 흐르는 전류가 서로 역방향으로 되어, 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있으므로, 도체관이 가지는 인덕턴스에 의한 전압강하를 억제하여 역률을 개선할 수 있다. 따라서, 유체가열장치의 설비 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 도체관의 구체적인 실시형태로서는, 상기 도체관이 나선모양으로 권회되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 이하에 나타내는 바와 같이, 여러 가지의 구성에 의해, 인덕턴스에 의한 전압강하를 억제하여 역률을 개선할 수 있다.
상기 짝수개의 분할요소가, 상기 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 짝수의 도체관층이며, 상기 복수의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 대략 동일하게 되도록 구성되어 있고, 상기 짝수의 도체관층이, 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 서로 역방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있으며, 상기 각 도체관층의 일단측에, 교류전압의 정부(正負) 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가되고, 상기 각 도체관층의 타단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽 극성의 전압이 인가되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 짝수의 도체관층의 모두에 있어서 일단측을 한쪽의 극성에 접속하고, 타단측을 다른쪽의 극성에 접속하면 되기 때문에, 회로구성을 간단하게 할 수 있다.
상기 짝수개의 분할요소가, 상기 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 짝수의 도체관층이며, 상기 복수의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 대략 동일하게 되도록 구성되어 있고, 상기 짝수의 도체관층이, 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있으며, 서로 인접하는 도체관층 중 한쪽의 도체관층의 일단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가됨과 아울러, 당해 한쪽의 도체관층의 타단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압이 인가되고, 상기 서로 인접하는 도체관층 중 다른쪽의 도체관층의 타단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가됨과 아울러, 당해 다른쪽의 도체관층의 일단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압이 인가되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성이라도, 인덕턴스에 의한 전압강하를 억제하여 역률을 개선할 수 있다.
상기 짝수개의 분할요소가, 상기 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 짝수의 도체관층이며, 상기 복수의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 대략 동일하게 되도록 구성되어 있고, 상기 짝수의 도체관층이 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 연속하여 권회되어 있으며, 상기 각 도체관층의 일단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가되며, 상기 각 도체관층의 타단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압이 인가되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 1개의 도체관을 다중으로 권회하여 1개의 구성요소에 의해 유체가열부를 구성할 수 있어 부품 점수를 삭감하고, 취급을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 유체가열장치는, 내부에 유체가 흐르는 도체관에 교류전압을 인가하여 통전 가열하여, 상기 도체관 내를 흐르는 유체를 가열하는 유체가열장치로서, 1개의 도체관 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관으로 이루어지는 유체가열부를 구비하고 있으며, 상기 유체가열부의 임피던스값을 짝수등분하여 형성되는 짝수개의 분할요소를 당해 분할요소에 흐르는 전류가 서로 역방향이 되어 짝수개의 분할요소 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 것이면, 유체가열부의 임피던스값을 짝수로 대략 등분하여 형성되는 복수의 분할요소 각각에 흐르는 전류가 서로 역방향으로 되어, 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있으므로, 도체관이 가지는 인덕턴스에 의한 전압강하를 억제해 역률을 개선할 수 있다. 따라서, 유체가열장치의 설비 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 짝수개의 분할요소가, 상기 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 짝수의 도체관층이며, 상기 복수의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 대략 동일하게 되도록 구성되어 있고, 상기 짝수의 도체관층이, 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있으며, 상기 짝수의 도체관층을 전기적으로 직렬이 되도록 접속함과 아울러, 직렬 접속된 짝수의 도체관층의 일단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가되고, 직렬 접속된 짝수의 도체관층의 타단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압이 인가되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 직렬 접속된 짝수의 도체관층의 일단측 및 타단측에 교류전원을 접속하면 되어 회로구성을 간단화할 수 있다.
나선모양으로 권회된 도체관층의 권심중공부 및 도체관층의 외측 중 적어도 한쪽에 자기회로용 자성체가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 도체관층을 통전하는 것에 의해 발생하는 자속을 자성체를 따라서 통과하게 할 수 있으며, 각 도체관층을 통전하는 것에 의해 발생하는 자속을 서로 없어지기 쉽게 할 수 있다.
도체관은 나선모양을 이루는 것에 한정되지 않고, 상기 도체관이 직관(直管)모양을 이루는 것이어도 된다. 이것에 의하면, 도체관의 구성을 지극히 간단하게 할 수 있다.
이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 내부에 유체가 흐르는 도체관에 삼상교류전원을 접속하여 통전 가열하는 유체가열장치에 있어서, 회로 역률을 개선하여 설비 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 유체가열장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 2는 제1 실시형태에 있어서의 유체가열장치의 유체가열부의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 제1 실시형태에 있어서의 각 도체관층의 결선도.
도 4는 제1 실시형태에 있어서의 유체가열장치의 유체가열부의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 제1 실시형태에 있어서의 각 도체관층의 결선도.
도 6은 제1 실시형태에 있어서의 특성비교시험회로 및 그 시험결과를 나타내는 도면.
도 7은 제2 실시형태에 있어서의 유체가열장치의 유체가열부의 구성을 나타내는 도면.
도 8은 제2 실시형태에 있어서의 유체가열장치의 유체가열부의 구성을 나타내는 도면.
도 9는 제2 실시형태에 있어서의 유체가열장치의 유체가열부의 구성을 나타내는 도면.
도 10은 제2 실시형태에 있어서의 유체가열장치의 유체가열부의 구성을 나타내는 도면.
도 11은 제2 실시형태에 있어서의 1층 권회의 나선모양 코일시험의 회로구성 및 시험결과를 나타내는 도면.
도 12는 제2 실시형태에 있어서의 2층 권회의 나선모양 코일 시험의 회로구성 및 시험 결과를 나타내는 도면.
도 13은 제2 실시형태에 있어서의 2단 2층 권회의 나선모양 코일시험의 회로구성 및 시험결과를 나타내는 도면.
도 14는 변형 실시형태에 있어서의 각 도체관층의 결선도.
도 15는 변형 실시형태에 있어서의 유체가열부의 구성을 나타내는 도면.
도 16은 변형 실시형태에 있어서의 각 도체관층의 결선도.
도 17은 변형 실시형태에 있어서의 직관모양 도체관시험의 회로구성 및 시험결과를 나타내는 도면.
도 18은 유체가열장치의 적용사례를 나타내는 표.
도 19는 유체가열장치의 적용사례를 나타내는 표.
도 20은 유체가열장치의 적용사례를 나타내는 표.
< 제1 실시형태 >
이하, 본 발명에 관한 유체가열장치의 일실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 유체가열장치(100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 내부에 유체(예를 들면, 물, 포화증기나 과열증기 등)가 흐르는 중공의 도체관(2)에 삼상교류전원(4)을 접속하고, 당해 도체관(2)에 삼상교류전압을 인가하여 직접 통전하며, 도체관(2)의 내부저항에 의해 발생하는 주울열에 의해서 도체관(2)을 가열하는 것에 의해, 당해 도체관(2)을 흐르는 유체를 가열하는 것이다.
구체적으로 이것은, 1개의 도체관(2) 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관(2)을 나선모양으로 권회하여 구성된 3N(N는 1 이상의 정수)층의 도체관층 으로 이루어지는 유체가열부(3)를 구비하고 있다.
이 유체가열부(3)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 여러 가지의 구성으로 할 수 있다.
도 2에 나타내는 유체가열부(3)는, 1개의 도체관(2)으로 구성되는 것으로, 유체가열부(3) 전체의 임피던스값을 3N 등분하여 형성되는 3N층(N는 1 이상의 정수)의 도체관층을 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, N = 1로 하여 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)을 가지는 것이다.
이 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)은, 1개의 도체관(2)을 일단측으로부터 타단측으로 나선모양으로 권회하여 구성된 1층째의 도체관층(3a)과, 당해 1층째의 도체관층(3a)의 타단에 연속하여, 타단측으로부터 일단측으로 상기 1층째의 도체관층(3a)의 감김방향과 동일방향으로 나선모양으로 권회하여 구성된 2층째의 도체관층(3b)과, 당해 2층째의 도체관층(3b)의 일단에 연속하여, 일단측으로부터 타단측으로 상기 2층째의 도체관층(3b)의 감김방향과 동일방향으로 나선모양으로 권회하여 구성된 3층째의 도체관층(3c)을 가진다.
이와 같이 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)이 구성되는 것에 의해, 서로 인접하는 도체관층(예를 들면 1층째와 2층째) 중 한쪽의 도체관층(1층째)은, 일단측을 감김시작부, 타단측을 감김종료부로 하여 권회되어 있으며, 서로 인접하는 도체관층(예를 들면 1층째와 2층째) 중 다른쪽의 도체관층(2층째)은, 타단측을 감김시작부, 일단측을 감김종료부로 하여 권회된다. 또한, 도체관(2)은, 1 감김마다 절연물 또는 공극에 의해서 절연된다. 예를 들면, 외측 둘레면에 절연층을 마련하는 등의 절연가공이 행하여진 도체관(2)을 이용하는 것이 고려된다. 또는, 수회 감김마다 블록으로 나누고, 각 블록마다 절연하도록 구성해도 된다. 또한, 상기 블록수는, 도체관(2)에 흐르는 전류값에 의해서 결정한다.
이들 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)의 임피던스값은, 권회수, 관길이, 관직경, 두께, 감김직경 및 감김높이를 조정하여, 서로 대략 동일해지도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)을 구성하는 도체관(2)의 관직경 및 두께 및 권회수 등을 동일하게 하는 것에 의해 구성되어 있다.
이와 같이 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)은, 각각의 감김방향이 서로 동일방향이 되도록 동심원모양으로 연속하여 3층으로 권회되어 구성되어 있다. 즉, 이와 같이 구성된 유체가열부(3)는, 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)이 연속하여 일체로 구성되는 것이다. 여기서, 1층째의 도체관층(3a)의 권심중공부 또는 3층째의 도체관층(3c)의 외측 중 적어도 한쪽에 자기회로용 자성체를 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 도체관층이 6층, 9층, … 3N층인 경우에는, 1개의 도체관(2)의 감김방향을 동일방향으로 하여, 일단측으로부터 타단측으로, 다음에, 타단측으로부터 일단측으로 연속적으로 동심원모양으로 권회하여 구성된다.
이와 같이 구성된 유체가열부(3)는, 1개의 도체관(2)을 권회하여 구성되는 것이므로, 1층째의 도체관층(3a)의 감김시작부 및 3층째의 도체관층(3c)의 감김종료부에, 도체관(2)의 양단부 개구로부터 형성되는 유체출입구(2Px, 2Py)가 마련되게 된다. 본 실시형태에서는, 1층째의 도체관층(3a)의 감김시작부의 유체출입구(2Px)는 일단측(도 2에서는 상단측)에 위치하며, 3층째의 도체관층(3c)의 감김종료부의 유체출입구(2Py)는 타단측(도 2에서는 하단측)에 위치하는 구성이 된다. 또한, 유체출입구(2Px, 2Py)는, 외부의 배관을 접속하기 위한 플랜지 등의 구조부를 가진다.
그리고, 이 유체가열부(3)에서, 삼상교류전원(4)의 각 상(相)(U상, V상, W상)이 접속되어 상기 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)에 U상 전압, V상 전압 및 W상 전압이 인가되는 것에 의해, 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c) 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 1층째의 도체관층(3a)의 감김종료부 및 2층째의 도체관층(3b)의 감김시작부에 삼상교류전원(4) 중 제1상(V상)이 접속되고, 2층째의 도체관층(3b)의 감김종료부 및 3층째의 도체관층(3c)의 감김시작부에 삼상교류전원(4) 중 제2상(W상)이 접속되며, 1층째의 도체관층(3a)의 감김시작부 및 3층째의 도체관층(3c)의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제3상(U상)이 접속되도록 하고 있다. 즉, 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)은, 삼상교류전원(4)에 대해서 델타 결선된 회로구성이며, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 흐르는 교류전류의 위상차는 60도가 된다.
즉, 1층째의 도체관층(3a)의 감김종료부와 2층째의 도체관층(3b)의 감김시작부가 연속하는 접힘부분에 마련된 접속단자에 V상 전압이 인가된다. 또한, 2층째의 도체관층(3b)의 감김종료부와 3층째의 도체관층(3c)의 감김시작부가 연속하는 접힘부분에 마련된 접속단자에 W상 전압이 인가된다. 또한, 1층째의 도체관층(3a)의 감김시작부인 도체관(2)의 단부 또는 그 근방과 3층째의 도체관층(3c)의 감김종료부인 도체관(2)의 단부 또는 그 근방에 각각 마련된 접속단자에 U상 전압이 인가된다.
이와 같이 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)에 삼상교류전원(4)을 접속하여 삼상교류전압을 인가하는 것에 의해, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 자속의 벡터합성 합이 제로가 되어, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 발생하는 리액턴스가 저감되어 회로역률이 개선된다.
다음으로, 도 4에 나타내는 유체가열부(3)는, 삼상교류전원(4)을 포함하는 삼상교류회로에 의해 전기적으로 접속된 3개의 도체관(2)으로 구성되는 것이며, 유체가열부(3) 전체의 임피던스값을 3N등분하여 형성되는 3N층(N는 1 이상의 정수)의 도체관층을 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, N = 1로 하여 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)을 가지는 것이다.
이 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)은, 1개의 도체관(2)을 일단측으로부터 타단측으로 나선모양으로 권회하여 구성된 1층째의 도체관층(3a)과, 1개의 도체관(2)을 타단측으로부터 일단측으로 나선모양으로 권회하여 구성된 2층째의 도체관층(3b)과, 1개의 도체관(2)을 일단측으로부터 타단측으로 나선모양으로 권회하여 구성된 3층째의 도체관층(3c)을 가진다.
각 도체관층(3a, 3b, 3c)의 권회방향은 동일방향이며, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)의 임피던스값은, 권회수, 관길이, 관직경, 두께, 감김직경 및 감김높이를 조정하여 서로 대략 동일하게 되도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)을 구성하는 도체관(2)의 관직경 및 두께 및 권회수 등을 동일하게 하는 것에 의해서 구성되어 있다. 또한, 도체관층이 6층, 9층, … 3N층인 경우에는, 각 도체관(2)을 감김방향을 동일방향으로 하여, 일단측으로부터 타단측으로 권회하는 것과, 타단측으로부터 일단측으로 권회하는 것이 교대로 배치되도록 구성된다.
이와 같이 구성된 유체가열부(3)는, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)이 1개의 도체관(2)으로 형성되어 있는 것이므로, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)의 감김시작부 및 감김종료부 각각에 유체출입구(2Px, 2Py)가 마련되며, 그들 유체출입구(2Px, 2Py)가 일단측(도 4에서는 상단측) 및 타단측(도 4에서는 하단측)에 위치하는 구성이 된다. 또한, 유체출입구(2Px, 2Py)는, 외부의 배관을 접속하기 위한 플랜지 등의 구조부를 가진다.
그리고, 이 유체가열부(3)에서, 삼상교류전원(4)으로부터의 삼상교류전압의 각 상(U상, V상, W상)이 상기 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)에 인가되는 것에 의해, 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c) 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 1층째의 도체관층(3a)의 감김종료부 및 2층째의 도체관층(3b)의 감김시작부에 삼상교류전원(4) 중 제1상(V상)이 접속되고, 2층째의 도체관층(3b)의 감김종료부 및 3층째의 도체관층(3c)의 감김시작부에 삼상교류전원(4) 중 제2상(W상)이 접속되며, 1층째의 도체관층(3a)의 감김시작부 및 3층째의 도체관층(3c)의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제3상(U상)이 접속되도록 하고 있다. 즉, 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)은, 삼상교류전원(4)에 대해서 델타 결선된 회로구성이며, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 흐르는 교류전류의 위상차는 60도가 된다.
즉, 1층째의 도체관층(3a)의 감김종료부인 도체관(2)의 단부 또는 그 근방과 2층째의 도체관층(3b)의 감김시작부인 도체관(2)의 단부 또는 그 근방에 각각 마련된 접속단자에 V상 전압이 인가된다. 또한, 2층째의 도체관층(3b)의 감김종료부인 도체관(2)의 단부 또는 그 근방과 3층째의 도체관층(3c)의 감김시작부인 도체관(2)의 단부 또는 그 근방에 각각 마련된 접속단자에 W상 전압이 인가된다. 또한, 1층째의 도체관층(3a)의 감김시작부인 도체관(2)의 단부 또는 그 근방과 3층째의 도체관층(3c)의 감김종료부인 도체관(2)의 단부 또는 그 근방에 각각 마련된 접속단자에 U상 전압이 인가된다.
또한, 1층째의 도체관층(3a)의 감김시작부 및 2층째의 도체관층(3b)의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제1상(V상)이 접속되고, 2층째의 도체관층(3b)의 감김시작부 및 3층째의 도체관층(3c)의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제2상(W상)이 접속되며, 1층째의 도체관층(3a)의 감김종료부 및 3층째의 도체관층(3c)의 감김시작부에 삼상교류전원(4) 중 제3상(U상)이 접속되도록 해도 된다.
이와 같이 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)에 삼상교류전원(4)을 접속하여 삼상교류전압을 인가하는 것에 의해, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 자속의 벡터합성 합이 제로가 되며, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 발생하는 리액턴스가 저감되어, 회로 역률이 개선된다. 또한, 각 도체관층(3a, 3b, 3c) 각각에 유체출입구(2Px, 2Py)가 마련되어 있으므로, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 개별적으로 유체를 흐르게 하는 것에 의해서, 최대 3종류의 유체를 동시에 가열할 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 유체가열부(3)를 이용하여 물로부터 과열증기를 발생시키는 경우에는, 3N층의 도체관층 중, 2N층에서 물로부터 포화증기를 발생시키고, 나머지의 1N층에서 포화증기로부터 과열증기를 발생시키는 것이 고려된다. 이 경우, 과열증기를 발생시키는 1N층을 중간에 배치하고, 포화증기를 발생시키는 2N층중 1N층을 내측, 나머지의 1N층을 외측에 배치하여 과열증기를 발생시키는 1N층을, 포화증기를 발생시키는 2N층에 의해 사이에 끼우도록 구성하는 것이 열이용의 관점에서 바람직하다.
구체적으로는, 1층째의 도체관층(3a) 및 3층째의 도체관층(3c)에 물을 도입하여 포화증기를 발생시키고, 2층째의 도체관층(3b)에 상기 도체관층(3a, 3c)에서 발생한 포화증기를 도입하여 과열증기를 발생시킨다. 이와 같은 구성에 의해, 접속하는 삼상교류전원(4)의 각 상의 전류 밸런스를 약 1 대 1 대 1로 할 수 있다. 또한, 고온 과열증기가 흐르는 도체관층(3b)을, 포화증기가 흐르는 도체관층(3a, 3c) 사이에 끼워진 중간층으로 함으로써, 과열증기의 열을 쓸데없이 외부로 방출시키지 않고, 전열분을 포화증기를 발생시키는 예열로서 이용할 수 있다.
다음으로 이와 같이 구성한 유체가열장치(100)의 역률 개선을 나타내는 시험 에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 시험에서는, 비교 경향을 현저하게 나타내기 위해서, 주파수 800Hz의 단상교류전원을 이용하였다.
도 6에는, 단면적 8.042 mm2, 직경 3.2 mm의 동선(銅線)을 나선모양으로 1층 당 60회 감아 구성하여 코일층을 형성하고, 일단측으로부터 타단측으로 권회한 1층째의 코일층, 타단측으로부터 일단측으로 권회한 2층째의 코일층, 일단측으로부터 타단측으로 권회한 3층째의 코일층을 그들의 권회방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치한 것에 있어서, (1) 3층을 직렬 접속하여, 1층째의 코일층의 감김시작부 및 3층째의 코일층의 감김종료부에 단상교류전원을 접속했을 경우(시험 No.1, 도 6의 (1))와, (2) 3층 각각에 앞서 설명한 것과 같이 삼상교류전원을 접속했을 경우(시험 No.2, 도 6(2))의 회로구성을 나타낸다.
이때, 도 6의 아래 표에 나타내는 바와 같이, 시험 No.1의 경우에는, 역률이 0.020이었던 것에 대하여, 시험 No.2의 경우에는, 1층째의 코일층의 역률이 0.151, 2층째의 코일층의 역률이 0.153, 3층째의 코일층의 역률이 0.060이었다. 이와 같이, 도 6의 (2)의 경우에는, 각 도체관층에 발생하는 자속이 서로 없어지는 것이므로, 전압강하가 억제되어 역률이 개선되었다고 생각된다. 또한, 상용 주파수 60Hz의 교류전압으로 환산한 경우에는, 시험 No.1의 역률이 0.256인 것에 대하여, 시험 No.2의 경우에는, 1층째의 코일층의 역률이 0.898, 2층째의 코일층의 역률이 0.900, 3층째의 코일층의 역률이 0.627, 각층의 평균 역률이 0.836이다. 대용량의 유체가열장치에서 삼상교류전원을 이용하는 것이 일반적이기 때문에, 상기와 같이, 삼상교류전원을 이용했을 경우에 있어서의 역률을 큰폭으로 개선할 수 있는 것은, 설비 효율의 향상에 있어서도 효과가 크다.
이와 같이 구성한 본 실시형태와 관련된 유체가열장치(100)에 의하면, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)의 임피던스값이 서로 대략 동일하게 함과 아울러 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c) 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 삼상교류전원(4)을 접속하고 있으므로, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 발생하는 리액턴스가 저감 되어 역률을 개선할 수 있다. 따라서, 유체가열장치(100)의 설비 효율을 향상시킬 수 있다.
< 제2 실시형태 >
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태와 관련된 유체가열장치(100)는, 1개의 도체관(2) 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관(2)으로 이루어지는 유체가열부(3)를 구비하고 있다.
이 유체가열부(3)는, 도 7 ~ 도 10에 나타내는 바와 같이 여러 가지의 구성으로 할 수 있다.
도 7에 나타내는 유체가열부(3)는, 교류전원(4)을 포함하는 교류회로에 의해 전기적으로 접속된 2개의 도체관(2)으로 구성되는 것으로, 유체가열부(3) 전체의 임피던스값을 짝수 등분하여 형성되는 짝수개(본 실시형태에서는 2개)의 분할요소(3a, 3b)의 양단부에 교류전원(4)으로부터의 교류전압이 인가된다.
각 분할요소(3a, 3b)는, 가열 대상인 유체가 유입 또는 유출하는 유체출입구(2Px, 2Py)를 양단에 가지는 도체관(2)을 나선모양으로 권회하여 구성된 도체관층이다. 그리고, 2개의 분할요소인 2개의 도체관층(3a, 3b)의 임피던스값은, 권회수, 관길이, 관직경, 두께, 감김직경 및 감김높이를 조정하여, 서로 대략 동일하게 되도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 도체관층(3a, 3b)을 구성하는 도체관(2)의 관직경 및 두께 및 권회수 등을 동일하게 하는 것에 의해 구성되어 있다.
또한, 도체관(2)은, 1 감김마다 절연물 또는 공극에 의해서 절연된다. 예를 들면, 외측 둘레면에 절연층을 마련하는 등의 절연가공이 행하여진 도체관(2)을 이용하는 것이 고려된다. 또는, 수회 감김마다 블록 나누어, 각 블록마다 절연하도록 구성해도 된다. 또한, 상기 블록수는, 도체관(2)에 흐르는 전류값에 의해서 결정한다.
그리고, 2개의 도체관층(3a, 3b)은, 각각의 감김방향이 서로 역방향이 되도록 동심원모양으로 2층으로 배치되어 있다. 또한, 도체관층이 4 이상의 짝수개인 경우에는, 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 서로 역방향이 되도록 동심원모양으로 배치된다. 여기서, 내측의 도체관층(3a)의 권심중공부 및 외측의 도체관층(3b)의 외측 중 적어도 한쪽에 자기회로용 자성체를 마련하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 유체가열부(3)에서, 각 도체관층(3a, 3b)을 구성하는 도체관(2)의 유체출입구(2Px, 2Py)가, 일단측(도 7에서는 상단측) 및 타단측(도 7에서는 하단측)에 위치하는 구성이 된다. 또한, 유체출입구(2Px, 2Py)는, 외부의 배관을 접속하기 위한 플랜지부를 가진다.
그리고, 이 유체가열부(3)에서, 각 도체관층(3a, 3b)의 일단측(도 7에서는 상단측)에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압(도 7에서는 플러스 전압)이 인가되고, 각 도체관층(3a, 3b)의 타단측(도 7에서는 하단측)에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압(도 7에서는 마이너스 전압)이 인가된다.
즉, 각 도체관층(3a, 3b)을 구성하는 도체관(2)에 있어서의 일단측의 유체출입구(2Px)를 구성하는 일단부 또는 그 근방에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 한쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속된다. 또한, 각 도체관층(3a, 3b)을 구성하는 도체관(2)에 있어서의 타단측의 유체출입구(2Py)를 구성하는 타단부 또는 그 근방에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 다른쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속된다.
이와 같이 각 도체관층(3a, 3b)에 교류전압을 인가하는 것에 의해서, 각 도체관층(3a, 3b)에 흐르는 전류가 서로 역방향이 되고, 한쪽의 도체관층(3a)을 통전했을 때에 발생하는 자속과, 다른쪽의 도체관층(3b)을 통전했을 때에 발생하는 자속이 서로 역방향이 되어 서로 없어지게 된다.
도 8에 나타내는 유체가열부(3)는, 앞서 설명한 도 7 등의 유체가열부(3)에 대해서, 2개의 분할요소인 도체관층(3a, 3b)의 구성은 동일하지만, 각 도체관층(3a, 3b)의 감김방향의 방향 및 교류전압의 인가방법이 다르다.
즉, 2개의 도체관층(3a, 3b)이, 각각의 감김방향이 서로 동일방향이 되도록 동심원모양으로 2층으로 배치되어 있다. 또한, 도체관층이 4 이상의 짝수개인 경우도 마찬가지로 각각의 감김방향이 서로 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치된다.
이와 같이 구성된 유체가열부(3)에서, 2개의 도체관층(3a, 3b) 중 한쪽의 도체관층(3a)의 일단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압(도 8에서는 플러스 전압)이 인가되며, 한쪽의 도체관층(3a)의 타단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압(도 8에서는 마이너스 전압)이 인가된다. 또한, 2개의 도체관층(3a, 3b) 중 다른쪽의 도체관층(3b)의 타단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압(도 8에서는 플러스 전압)이 인가되며, 다른쪽의 도체관층(3b)의 일단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압(도 8에서는 마이너스 전압)이 인가된다. 즉, 한쪽의 도체관층(3a)의 일단측과 다른쪽의 도체관층(3b)의 타단측은 동일극성의 전압이 인가되며, 한쪽의 도체관층(3a)의 타단측과 다른쪽의 도체관층(3b)의 일단측은 동일극성의 전압이 인가된다.
즉, 한쪽의 도체관층(3a)을 구성하는 도체관(2)의 일단측의 유체출입구(2Px)를 구성하는 일단부 또는 그 근방에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 한쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속되며, 한쪽의 도체관층(3a)을 구성하는 도체관(2)의 타단측의 유체출입구(2Py)를 구성하는 타단부 또는 그 근방에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 다른쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속된다. 또한, 다른쪽의 도체관층(3b)을 구성하는 도체관(2)의 타단측의 유체출입구(2Py)를 구성하는 타단부 또는 그 근방에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 한쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속되며, 다른쪽의 도체관층(3b)을 구성하는 도체관(2)의 일단측의 유체출입구(2Px)를 구성하는 일단부 또는 그 근방에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 다른쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속된다.
이와 같이 각 도체관층(3a, 3b)에 교류전압을 인가하는 것에 의해서, 각 도체관층(3a, 3b)에 흐르는 전류가 서로 역방향이 되며, 한쪽의 도체관층(3a)을 통전했을 때에 발생하는 자속과, 다른쪽의 도체관층(3b)을 통전했을 때에 발생하는 자속이 서로 역방향이 되어, 서로 없어지게 된다.
도 9에 나타내는 유체가열부(3)는, 교류전원(4)을 포함하는 교류회로에 의해 전기적으로 접속된 1개의 도체관(2)으로 구성되는 것으로, 유체가열부(3) 전체의 임피던스값을 짝수 등분하여 형성되는 짝수개(본 실시형태에서는 2개)의 분할요소(3a, 3b)의 양단부에 교류전원(4)으로부터의 교류전압이 인가된다.
2개의 분할요소(3a, 3b)는, 1개의 도체관(2)을 일단측으로부터 타단측으로 나선모양으로 권회하여 구성된 내측의 도체관층(3a)과, 당해 도체관층(3a)의 타단에 연속하여, 타단측으로부터 일단측으로 상기 내측의 도체관층(3a)의 감김방향과 동일방향으로 나선모양으로 권회하여 구성된 외측의 도체관층(3b)으로 구성된다. 이들 도체관층(3a, 3b)의 임피던스값은, 서로 대략 동일하게 되도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 도체관층(3a, 3b)의 권회수 등을 동일하게 하는 것에 의해서 구성되어 있다.
이와 같이 2개의 도체관층(3a, 3b)은, 각각의 감김방향이 서로 동일방향이 되도록 동심원모양으로 연속하여 2층으로 권회되어 구성되어 있다. 즉, 이와 같이 구성된 유체가열부는, 2개의 도체관층(3a, 3b)이 연속하여 일체로 구성되는 것이다. 또한, 도체관층이 4 이상의 짝수개인 경우에는, 1개의 도체관(2)을 감김방향을 동일방향으로 하여, 일단측으로부터 타단측으로, 다음에, 타단측으로부터 일단측으로 연속적으로 동심원모양으로 권회하여 구성된다.
이와 같이 구성된 유체가열부(3)에서, 도체관층의 수에 상관없이, 2개의 유체출입구(2Px, 2Py)가, 일단측(도 9에서는 상단측)에 위치하는 구성이 된다.
그리고, 이 유체가열부(3)에서, 각 도체관층(3a, 3b)의 일단측(도 9에서는 상단측)에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압(도 9에서는 플러스 전압)이 인가되며, 각 도체관층(3a, 3b)의 타단측에 있어서 각 도체관층(3a, 3b)이 연속하고 있는 접힘부분, 즉, 2개의 유체출입구의 사이의 중간위치에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압(도 9에서는 마이너스 전압)이 인가된다. 이와 같이, 2개의 도체관층(3a, 3b)의 인접하는 단부(분할요소를 분할하는 개소)에 공통의 전압을 인가하는 구성으로 하고 있다.
즉, 각 도체관층(3a, 3b)을 구성하는 도체관(2)의 한쪽의 유체출입구(2Px)를 구성하는 단부 또는 그 근방에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 한쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속되며, 각 도체관층(3a, 3b)을 구성하는 도체관(2)의 다른쪽의 유체출입구(2Py)를 구성하는 단부 또는 그 근방에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 한쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속된다. 또한, 각 도체관층(3a, 3b)의 타단측에 있어서 각 도체관층(3a, 3b)이 연속한 접힘부분에, 교류전원(4)으로부터의 교류전압의 다른쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속된다. 또한, 도 9에 있어서의 부호 31은, 접힘부분(중간위치)에 마련되어, 상기 교류전원(4)의 접속단자가 접속되는 접속편이다.
이와 같이 각 도체관층에 교류전압을 인가하는 것에 의해서, 각 도체관층(3a, 3b)에 흐르는 전류가 서로 역방향이 되며, 한쪽의 도체관층(3a)을 통전했을 때에 발생하는 자속과, 다른쪽의 도체관층(3b)을 통전했을 때에 발생하는 자속이 서로 역방향이 되어, 서로 없어지게 된다.
도 10에 나타내는 유체가열부(3)는, 앞서 설명한 도 7의 유체가열부(3)에 대해서, 2개의 분할요소인 도체관층(3a, 3b)의 구성은 동일하지만, 각 도체관층(3a, 3b)의 감김방향의 방향, 접속방법 및 교류전압의 인가방법이 다르다.
즉, 2개의 도체관층(3a, 3b)이, 각각의 감김방향이 서로 동일방향이 되도록 동심원모양으로 2층으로 배치됨과 아울러, 교류전원(4)에 대해서, 전기적으로 직렬이 되도록 접속되어 있다. 구체적으로는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 도체관층(3a, 3b)의 타단측을 도전부재(5)에 의해 접속하여 단락시키는 것에 의해, 한쪽의 도체관층(3a)의 타단부와, 다른쪽의 도체관층(3b)의 타단부를 전기적으로 접속하도록 구성하고 있다. 또한, 도체관층이 4 이상의 짝수개인 경우에는, 서로 인접하는 도체관층의 일단측끼리 또는 타단측끼리를 전기적으로 접속하는 것에 의해서 직렬 접속한다.
그리고, 이 유체가열부(3)에서, 직렬 접속된 2개의 도체관층(3a, 3b)의 일단측, 즉 한쪽의 도체관층(3a)의 일단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압(도 10에서는 플러스 전압)이 인가되며, 직렬 접속된 2개의 도체관층(3a, 3b)의 타단측, 즉 다른쪽의 도체관층(3b)의 일단측에, 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압(도 10에서는 마이너스 전압)이 인가된다.
즉, 한쪽의 도체관층(3a)을 구성하는 도체관(2)의 일단측의 유체출입구(2Px)를 구성하는 일단부 또는 그 근방에, 교류전원으로부터의 교류전압의 한쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속되며, 다른쪽의 도체관층(3b)을 구성하는 도체관(2)의 일단측의 유체출입구(2Px)를 구성하는 일단부 또는 그 근방에, 교류전원으로부터의 교류전압의 다른쪽의 극성의 전압을 인가하기 위한 접속단자(미도시)가 접속된다.
이와 같이 각 도체관층(3a, 3b)에 교류전압을 인가하는 것에 의해서, 각 도체관층(3a, 3b)에 흐르는 전류가 서로 역방향이 되며, 한쪽의 도체관층을 통전했을 때에 발생하는 자속과, 다른쪽의 도체관층을 통전했을 때에 발생하는 자속이 서로 역방향이 되어, 서로 없어지게 된다.
다음으로, 이와 같이 구성한 유체가열장치(100)의 역률 개선을 나타내는 시험에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 시험에 있어서는, 비교 경향을 현저하게 나타내기 위해서, 주파수 800Hz의 단상교류전원을 이용하였지만, 실제의 유체가열장치에서는, 상용 주파수의 50Hz 또는 60Hz의 단상교류전원을 이용하는 것이 고려되며, 이하에 나타내는 역률보다 높게 된다.
도 11에는, 단면적 8.042 mm2, 직경 3.2 mm의 동선을 나선모양으로 60회 감아 구성한 코일요소에 단상교류전압을 인가했을 경우(시험 No.1, 도 11의 (1))와, 상기 동선을 나선모양으로 30회 감아 구성한 코일요소를 축방향으로 2개 배치함과 아울러, 한쪽의 코일요소의 타단측 및 다른쪽의 코일요소의 일단측에 단상교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성을 인가하고, 한쪽의 코일요소의 일단측 및 다른쪽의 코일요소의 타단측에 단상교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성을 인가했을 경우(시험 No.2, 도 11의 (2))의 회로구성을 나타낸다.
이때, 도 11의 아래 표에 나타내는 바와 같이, 시험 No.1의 경우에는, 역률이 0.039이었던 것에 대하여, 시험 No.2의 경우에는, 시험 No.1와 동등한 용량에서, 역률이 0.048이었다. 이와 같이, 도 11의 (2)의 경우에는, 각 도체관층에 발생하는 자속이 서로 없어지는 것이므로 전압강하가 억제되어 역률이 개선되었다고 생각된다.
다음으로, 도 12에는, 단면적 8.042 mm2, 직경 3.2 mm의 동선을 나선모양으로 감김방향이 동일방향이 되도록 일단측으로부터 타단측으로 60회 감아 코일층을 형성하고, 타단측으로부터 일단측으로 60회 감아 코일층을 형성한 2층의 코일요소의 양단에 단상교류전압을 인가했을 경우(시험 No.1, 도 12의 (1))와, 상기 코일요소의 일단측에 단상교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성을 인가하고, 상기 코일요소의 타단측에 단상교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성을 인가했을 경우(시험 No.2, 도 12의 (2))의 회로구성을 나타낸다.
이때, 도 12의 아래 표에 나타내는 바와 같이, 시험 No.1의 경우에는, 역률이 0.026이었던 것에 대하여, 시험 No.2의 경우에는, 시험 No.1과 동등한 용량에서, 역률이 0.225였다. 이와 같이, 도 12의 (2)의 경우에는, 각 도체관층에 발생하는 자속이 서로 없어지는 것이므로 전압강하가 억제되어 역률이 개선되었다고 생각된다. 또한, 상용 주파수 60Hz의 단상교류전원으로 했을 때의 역률은, 시험 No.1의 경우는, 0.324이며, 시험 No.2의 경우는, 0.951이다.
다음으로, 도 13에는, 단면적 8.042 mm2, 직경 3.2 mm의 동선을 나선모양으로 감김방향이 동일방향이 되도록 일단측으로부터 타단측으로 60회 감아 코일층을 형성하고, 타단측으로부터 일단측으로 60회 감아 코일층을 형성한 2층의 코일요소에 있어서, 코일요소의 일단 및 타단의 중앙위치에 단상교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성을 인가하고, 코일요소의 일단측 및 타단측에 단상교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성을 인가했을 경우의 회로구성을 나타낸다.
이때, 도 13의 아래 표에 나타내는 바와 같이, 도 12의 (2)에 나타내는 시험 No.2와 동등한 용량에서, 역률이 0.248이었다. 이와 같이, 도 13의 경우에는, 도 12의 (2)에 나타내는 경우에 비해 역률이 개선되어 있다. 또한, 상용 주파수 60Hz의 단상교류전원으로 했을 때의 역률은 0.960이다.
이와 같이 구성한 본 실시형태와 관련된 유체가열장치(100)에 의하면, 유체가열부의 임피던스값을 짝수로 대략 등분하여 형성되는 복수의 분할요소(3a, 3b) 각각에 흐르는 전류가 서로 역방향으로 되어, 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있으므로, 도체관(2)이 가지는 인덕턴스에 의한 전압강하를 억제하여 역률을 개선할 수 있다. 따라서, 유체가열장치(100)의 설비 효율을 향상시킬 수 있다.
< 그 외의 변형 실시형태 >
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 3층의 도체관층(3a, 3b, 3c)을 가지는 것(N = 1의 경우)에 대해서 설명했지만, N가 2 이상의 경우에도 마찬가지이다. 이 경우, n(n = 1, 2,…, 5)층째의 도체관층의 감김시작부 및 (n＋1)층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속됨과 아울러, 1층째의 도체관층의 감김종료부 및 3N층째의 도체관층의 감김시작부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속되는 것에 의해서, 또는, 상기 n층째의 도체관층의 감김종료부 및 상기 (n＋1)층째의 도체관층의 감김시작부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속됨과 아울러, 상기 1층째의 도체관층의 감김시작부 및 상기 3N층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속된다.
도 14에, 6층(N = 2의 경우)의 도체관층을 가지는 유체가열부의 결선도에 대해서 나타낸다. 도 14에서는, 1층째의 도체관층의 감김시작부 및 2층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제1상(V상)이 접속되고, 2층째의 도체관층의 감김시작부 및 3층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제2상(W상)이 접속되며, 3층째의 도체관층의 감김시작부 및 4층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제3상(U상)이 접속되고, 4층째의 도체관층의 감김시작부 및 5층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제1상(V상)이 접속되고, 5층째의 도체관층의 감김시작부 및 6층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원(4) 중 제2상(W상)이 접속되며, 1층째의 도체관층의 감김종료부 및 6층째의 도체관층의 감김시작부에 삼상교류전원(4) 중 제3상(U상)이 접속되었을 경우를 나타내고 있다.
또한 도 15에 나타내는 바와 같이, 3N층의 도체관층에 있어서의 임의의 층의 감김시작부 또는 감김종료부 중 적어도 한쪽에 유체출입구(2P)가 마련되어 있는 것이어도 된다. 즉, 3N층의 도체관층이, M(M = 2, 3, … 3N)개의 도체관(2)을 1층 또는 연속해 복수층으로 권회하는 것에 의해 구성되어 있으며, 각 도체관(2)의 양단부 개구가 위치하는 도체관층의 감김시작부 또는 감김종료부에 유체출입구(2P)가 마련되어 있는 것이어도 된다.
구체적으로, 도 15의 (A)에는, 6층의 도체관층을 가지는 유체가열부에 있어서, 2개의 도체관(2)을, 1개째의 도체관(2)을 연속하여 4층으로 나선모양으로 권회하고, 2개째의 도체관(2)을 연속하여 2층으로 나선모양으로 권회하는 것에 의해 구성하고, 1층째의 감김시작부 및 4층째의 감김종료부와, 5층째의 감김시작부 및 6층째의 감김종료부에 유체출입구(2Px, 2Py)를 마련한 경우를 나타내고 있다. 이것에 의하면, 각 도체관(2)에 개별적으로 유체를 흐르게 하는 것에 의해서, 최대 2 종류의 유체를 동시에 가열할 수 있다.
또한 도 15의 (B)에는, 6층의 도체관층을 가지는 유체가열부에 있어서, 3개의 도체관(2)을, 1개째의 도체관(2)을 연속하여 3층으로 나선모양으로 권회하고, 2개째의 도체관(2)을 연속하여 2층으로 나선모양으로 권회하며, 3개째의 도체관(2)을 1층으로 나선모양으로 권회하는 것에 의해 구성하고, 1층째의 감김시작부 및 3층째의 감김종료부와, 4층째의 감김시작부 및 5층째의 감김종료부와, 6층째의 감김시작부 및 감김종료부에 유체출입구(2Px, 2Py)를 마련한 경우를 나타내고 있다. 이것에 의하면, 각 도체관(2)에 개별적으로 유체를 흐르게 하는 것에 의해서, 최대 3 종류의 유체를 동시에 가열할 수 있다.
즉, 권회하는 도체관의 개수 및 각 도체관을 몇 층 감김으로 할지를 여러 가지로 설정하는 것에 의해서, 임의의 층의 감김시작부 또는 감김종료부 중 적어도 한쪽에 유체출입구(2P)를 마련할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 도체관의 양단부 개구에 의해 유체출입구를 구성하는 것이었지만, 그 외, 도체관의 측벽에 개구를 형성하는 것에 의해서 유체출입구를 구성해도 된다. 이것에 의하면, 1개의 도체관을 이용하여 복수층으로 권회하여 구성된 복수의 도체관층에 있어서, 도체관의 양단부 개구가 위치하는 감김시작부 및 감김종료부 이외의 도체관층의 감김시작부 또는 감김종료부에 유체출입구를 마련할 수 있다.
이에 더하여, 도 4의 유체가열부(3)와 같이, 상기 삼상교류전원(4)의 각각의 상이 접속되는 도체관층(3a, 3b, 3c)이 각 층 사이에서 전기적으로 절연된 것에 있어서, 도 16에 나타내는 바와 같이, 삼상교류전원의 각 상의 전류를 개별적으로 제어하는 전류제어수단(6)을 마련한 것이어도 된다. 이 전류제어수단(6)은, 예를 들면 사이리스터(thyristor)를 이용하여 구성되어 있으며, 각 상에 마련되어 각 상의 전류를 개별적으로 제어하는 것에 의해서, 각 도체관층(3a, 3b, 3c)에 흐르는 전류를 개별적으로 제어한다. 이것에 의해, 각 상이 접속된 도체관층마다 그 온도를 개별 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 분할요소가 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 것이었지만, 유체가열부가 직관(直管) 모양을 이루는 도체관으로 이루어지고, 분할요소가 직관 모양을 이루는 것이어도 된다. 이 경우, 2개의 유체출입구(2P)는 도체관(2)의 축방향 단부에 각각 위치한다.
이와 같이 직관 모양으로 형성한 분할요소로 이루어지는 유체가열부를 가지는 유체가열장치의 역률 개선을 나타내는 시험을 도 17에 나타낸다.
도 17에는, 직경 34 mm, 관길이 2200 mm, 관의 두께 1.65 mm의 스테인리스관의 양단부에 단상교류전압을 인가했을 경우(시험 No.1, 도 17의 (1))과, 상기 스테인리스관을 2 등분하고, 스테인리스관의 양단부에 단상교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성을 인가하고, 스테인리스관의 중간위치(2개의 분할요소의 경계위치)에 단상교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성을 인가했을 경우(시험 No.2, 도 17의 (2))의 회로구성을 나타낸다.
이때, 도 17의 아래 표에 나타내는 바와 같이, 시험 No.1의 경우에는, 역률이 0.1715이었던 것에 대하여, 시험 No.2의 경우에는, 시험 No.1과 동등한 용량에 대하여, 역률이 0.1985였다. 이와 같이, 도 17의 (2)의 경우에는, 2개의 분할요소에 발생하는 자속이 서로 없어지는 것이므로 전압강하가 억제되어 역률이 개선되었다고 생각된다.
또한 이에 더하여, 도 18 ~ 도 20에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 유체가열장치(100)에 의해 발생한 과열증기 등을 여러 가지의 적용사례(용도)에 이용할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 유체가열장치(100)는, 도 18 ~ 도 20에 나타내는 적용사례에 대응하는 설비에 장착되어 사용할 수 있다.
그 외, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
100 : 가열장치 2 : 도체관
3 : 가열부 3a : 1층째의 도체관층
3b : 2층째의 도체관층
3c : 3층째의 도체관층(3N층째의 도체관층)
4 : 삼상교류전원

Claims (17)

  1. 내부에 유체가 흐르는 도체관에 삼상(三相)교류전원을 접속하고 통전(通電) 가열하여 상기 도체관 내를 흐르는 유체를 가열하는 유체가열장치로서,
    1개의 도체관 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관을 나선모양으로 권회(卷回)하여 구성된 3N(N은 1 이상의 정수)층의 도체관층을 구비하고 있으며,
    상기 3N층의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 동일하게 됨과 아울러, 그들 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있고,
    서로 인접하는 도체관층 중 한쪽의 도체관층은, 일단측을 감김시작부, 타단측을 감김종료부로 하여 권회되어 있고, 상기 서로 인접하는 도체관층 중 다른쪽의 도체관층은, 타단측을 감김시작부, 일단측을 감김종료부로 하여 권회되어 있으며,
    n(n = 1, 2,…(3N－1))층째의 도체관층의 감김시작부 및 (n＋1)층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상(相)이 접속됨과 아울러, 1층째의 도체관층의 감김종료부 및 3N층째의 도체관층의 감김시작부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속되는 것에 의해서, 또는, 상기 n층째의 도체관층의 감김종료부 및 상기 (n＋1)층째의 도체관층의 감김시작부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속됨과 아울러, 상기 1층째의 도체관층의 감김시작부 및 상기 3N층째의 도체관층의 감김종료부에 삼상교류전원 중 어느 하나의 상이 접속되는 것에 의해서, 상기 3N층의 도체관층 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있는 유체가열장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 3N층의 도체관층이, 1개의 도체관을 연속하여 3N층으로 권회하는 것에 의해 구성되며,
    상기 1층째의 도체관층의 감김시작부 및 상기 3N층째의 도체관층의 감김종료부에, 상기 도체관의 양단부 개구로부터 형성되는 유체출입구가 마련되어 있는 유체가열장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 3N층의 도체관층이, M(M = 2, 3,… 3N)개의 도체관을 1층 또는 연속하여 복수층으로 권회하는 것에 의해 구성되어 있으며,
    상기 각 도체관의 양단부 개구가 위치하는 도체관층의 감김시작부 또는 감김종료부에 유체출입구가 마련되어 있는 유체가열장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    복수의 유체를 개별적으로 흐르게 하는 것이며, 그들 복수의 유체를 동시에 가열하는 것인 유체가열장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 3N층의 도체관층이, 3N개의 도체관 각각을 1층으로 권회하는 것에 의해 구성되어 있으며,
    상기 3N층의 도체관층 중, 2N층에서 물로부터 포화증기를 발생시키고, 나머지의 1N층에서 포화증기로부터 과열증기를 발생시키는 유체가열장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 과열증기를 발생시키는 1N층을 중간에 배치하고, 상기 포화증기를 발생시키는 2N층 중 1N층을 내측, 나머지의 1N층을 외측에 배치하여 상기 과열증기를 발생시키는 1N층을, 상기 포화증기를 발생시키는 2N층에 의해 사이에 끼우도록 구성되어 있는 유체가열장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 삼상교류전원 각각의 상이 접속되는 도체관층이 각 상 사이에서 전기적으로 절연되어 있으며,
    상기 각 상에 마련되며 각 상의 전류를 개별적으로 제어하는 전류제어수단을 가지는 유체가열장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 1층째의 도체관층의 권심(卷芯)중공부(中空部) 또는 상기 3N층째의 도체관층의 외측 중 적어도 한쪽에 자기회로용 자성체가 마련되어 있는 유체가열장치.
  9. 내부에 유체가 흐르는 도체관에 교류전압을 인가하여 통전 가열하여 상기 도체관 내를 흐르는 유체를 가열하는 유체가열장치로서,
    1개의 도체관 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관으로 이루어지는 유체가열부를 구비하고 있으며, 상기 유체가열부의 임피던스값을 짝수등분하여 형성되는 짝수개의 분할요소의 양단부에 교류전원으로부터의 교류전압을 인가함과 아울러,
    상기 분할요소에 흐르는 전류가 서로 역방향으로 되어, 짝수개의 분할요소 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있으며,
    상기 짝수개의 분할요소가, 상기 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 짝수의 도체관층이며,
    상기 복수의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 동일하게 되도록 구성되어 있고,
    상기 짝수의 도체관층이, 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 서로 역방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있으며,
    상기 각 도체관층의 일단측에 교류전압의 정부(正負) 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가되고, 상기 각 도체관층의 타단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압이 인가되는 유체가열장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 도체관이 나선모양으로 권회되어 있는 유체가열장치.
  11. 내부에 유체가 흐르는 도체관에 교류전압을 인가하여 통전 가열하여 상기 도체관 내를 흐르는 유체를 가열하는 유체가열장치로서,
    1개의 도체관 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관으로 이루어지는 유체가열부를 구비하고 있으며, 상기 유체가열부의 임피던스값을 짝수등분하여 형성되는 짝수개의 분할요소의 양단부에 교류전원으로부터의 교류전압을 인가함과 아울러,
    상기 분할요소에 흐르는 전류가 서로 역방향으로 되어, 짝수개의 분할요소 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있으며,
    상기 짝수개의 분할요소가, 상기 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 짝수의 도체관층이며,
    상기 복수의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 동일하게 되도록 구성되어 있고,
    상기 짝수의 도체관층이, 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있으며,
    서로 인접하는 도체관층 중 한쪽의 도체관층의 일단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가됨과 아울러, 당해 한쪽의 도체관층의 타단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압이 인가되고,
    상기 서로 인접하는 도체관층 중 다른쪽의 도체관층의 타단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가됨과 아울러, 당해 다른쪽의 도체관층의 일단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압이 인가되는 유체가열장치.
  12. 내부에 유체가 흐르는 도체관에 교류전압을 인가하여 통전 가열하여 상기 도체관 내를 흐르는 유체를 가열하는 유체가열장치로서,
    1개의 도체관 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관으로 이루어지는 유체가열부를 구비하고 있으며, 상기 유체가열부의 임피던스값을 짝수등분하여 형성되는 짝수개의 분할요소의 양단부에 교류전원으로부터의 교류전압을 인가함과 아울러,
    상기 분할요소에 흐르는 전류가 서로 역방향으로 되어, 짝수개의 분할요소 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있으며,
    상기 짝수개의 분할요소가, 상기 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 짝수의 도체관층이며,
    상기 복수의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 동일하게 되도록 구성되어 있고,
    상기 짝수의 도체관층이, 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 연속하여 권회되어 있으며,
    상기 각 도체관층의 일단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가되며, 상기 각 도체관층의 타단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽의 극성의 전압이 인가되는 유체가열장치.
  13. 내부에 유체가 흐르는 도체관에 교류전압을 인가하여 통전 가열하여, 상기 도체관 내를 흐르는 유체를 가열하는 유체가열장치로서,
    1개의 도체관 또는 전기적으로 서로 접속된 복수의 도체관으로 이루어지는 유체가열부를 구비하고 있으며, 상기 유체가열부의 임피던스값을 짝수등분하여 형성되는 짝수개의 분할요소를 당해 분할요소에 흐르는 전류가 서로 역방향이 되어 짝수개의 분할요소 각각에 발생하는 자속이 전체적으로 서로 없어지도록 구성되어 있으며,
    상기 짝수개의 분할요소가, 상기 도체관을 나선모양으로 권회하여 구성된 짝수의 도체관층이며,
    상기 복수의 도체관층 각각의 임피던스값이 서로 동일하게 되도록 구성되어 있고,
    상기 짝수의 도체관층이, 서로 인접하는 도체관층의 감김방향이 동일방향이 되도록 동심원모양으로 배치되어 있으며,
    상기 짝수의 도체관층을 전기적으로 직렬이 되도록 접속함과 아울러, 직렬 접속된 짝수의 도체관층의 일단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 한쪽의 극성의 전압이 인가되고, 직렬 접속된 짝수의 도체관층의 타단측에 교류전압의 정부 2개의 극성 중 다른쪽 극성의 전압이 인가되는 유체가열장치.
  14. 청구항 9에 있어서,
    나선모양으로 권회된 도체관층의 권심중공부 및 도체관층의 외측 중 적어도 한쪽에 자기회로용 자성체가 마련되어 있는 유체가열장치.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 도체관이 직관(直管)모양을 이루는 것인 유체가열장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
KR1020130013947A 2012-02-09 2013-02-07 유체가열장치 KR102000299B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012025811A JP5947048B2 (ja) 2012-02-09 2012-02-09 流体加熱装置
JPJP-P-2012-025811 2012-02-09
JP2012036827 2012-02-22
JPJP-P-2012-036827 2012-02-22
JPJP-P-2012-262214 2012-11-30
JP2012262214A JP6043608B2 (ja) 2012-02-22 2012-11-30 流体加熱装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130092481A KR20130092481A (ko) 2013-08-20
KR102000299B1 true KR102000299B1 (ko) 2019-07-15

Family

ID=48924746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130013947A KR102000299B1 (ko) 2012-02-09 2013-02-07 유체가열장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102000299B1 (ko)
CN (3) CN107255362B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107255362B (zh) * 2012-02-09 2019-12-17 特电株式会社 流体加热装置
CN103634950B (zh) * 2012-08-21 2016-09-28 特电株式会社 流体加热装置
CN105444141B (zh) * 2014-09-19 2019-08-06 特电株式会社 流体加热装置
EP2999308B1 (en) * 2014-09-19 2016-08-31 Tokuden Co., Ltd. Fluid heating device
JP6697897B2 (ja) * 2015-11-10 2020-05-27 トクデン株式会社 過熱水蒸気処理装置及びその動作方法
KR102073566B1 (ko) 2018-07-19 2020-02-05 한밭대학교 산학협력단 C형 간염 치료 및 예방용 조성물
CN111735924A (zh) * 2020-07-13 2020-10-02 上海安杰环保科技股份有限公司 用于测定化学需氧量的测定仪
RU2752986C1 (ru) * 2020-07-21 2021-08-11 Георгий Севастиевич Асланов Электрический парогенератор

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI53906C (fi) * 1975-05-12 1978-08-10 Tuomo Halonen Oy Anordning foer att heta flytande aemne saosom vaetska eller gas
JPS57144840A (en) * 1981-03-04 1982-09-07 Chisso Eng Kk Direct energization fluid heating pipe device
JPS582549A (ja) * 1981-06-30 1983-01-08 Toshibumi Saruga 電気湯沸器
JPS58201281A (ja) * 1982-05-18 1983-11-24 日本鋼管株式会社 パイプラインの電気加熱装置
JP2574051Y2 (ja) * 1991-07-31 1998-06-11 愛知電機株式会社 電気瞬間湯沸装置
AU1228092A (en) * 1992-02-06 1993-09-03 Gulf Energy Inc. Switching device for instantaneous water heaters
JPH10255957A (ja) * 1997-03-14 1998-09-25 Matsushita Electric Works Ltd 感熱発熱線及びこれを用いた広面積暖房装置
CN2454711Y (zh) * 2000-08-28 2001-10-17 欧亚 感应式即热电热水器
JP2002323260A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Fuji Electric Co Ltd 水の瞬間加熱装置
JP4170171B2 (ja) * 2003-08-19 2008-10-22 高周波熱錬株式会社 熱処理装置及び熱処理方法
JP2007128751A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Tokuden Co Ltd 流体加熱装置及びその装置を使用した熱媒体通流ローラ装置
JP5317284B2 (ja) * 2009-10-09 2013-10-16 トクデン株式会社 流体加熱装置
JP2011086443A (ja) 2009-10-14 2011-04-28 Izumi Food Machinery Co Ltd 流動物の通電加熱装置
CN102264164A (zh) * 2010-05-26 2011-11-30 中国科学院金属研究所 一种立式盘管加热装置
CN107255362B (zh) * 2012-02-09 2019-12-17 特电株式会社 流体加热装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107255362B (zh) 2019-12-17
CN103245048A (zh) 2013-08-14
CN103245048B (zh) 2017-10-13
KR20130092481A (ko) 2013-08-20
CN203258845U (zh) 2013-10-30
CN107255362A (zh) 2017-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102000299B1 (ko) 유체가열장치
TWI583895B (zh) 過熱水蒸氣生成裝置
JP5748202B2 (ja) 過熱水蒸気生成装置
JP2010071624A (ja) 流体加熱装置
TWI587733B (zh) Fluid heating device
CN101151782A (zh) 多极的、直线的或旋转的同步直接驱动电机
JPH0213260A (ja) リニア・ポンプ
JP2011080721A (ja) 流体加熱装置
JP5947048B2 (ja) 流体加熱装置
US2470598A (en) Transformer windings
JP6043608B2 (ja) 流体加熱装置
TWI636470B (zh) 過熱蒸氣產生裝置
JP6162473B2 (ja) 流体加熱装置
TWI608204B (zh) 流體加熱裝置
JP7256539B2 (ja) 過熱水蒸気生成装置
CN109256267A (zh) 一种用于调容变压器的箔式调容绕组及低压绕组绕制方法
JP7270976B2 (ja) 過熱水蒸気生成装置
US2341943A (en) Welding transformer
JP6552840B2 (ja) 誘導加熱システム
JP6552841B2 (ja) 誘導発熱ローラシステム
JP6210871B2 (ja) 電源回路
JP6640008B2 (ja) 多重多相コイル
JP2023162579A (ja) 過熱水蒸気生成装置
JP2023067383A (ja) 過熱水蒸気生成装置
JPH02184259A (ja) 電磁ポンプ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant