KR840001122B1 - Induced current heating pipe - Google Patents

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KR840001122B1 KR1019810000819A KR810000819A KR840001122B1 KR 840001122 B1 KR840001122 B1 KR 840001122B1 KR 1019810000819 A KR1019810000819 A KR 1019810000819A KR 810000819 A KR810000819 A KR 810000819A KR 840001122 B1 KR840001122 B1 KR 840001122B1
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칫소 엔지니어링 가부시끼 가이샤
사사끼 사부로
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Abstract

The compact induced heat-generating pipe is useful for shorter bodies to be heated, such as small scale pipelines, the heat-generating pipe consisting of at least one set of two or three ferromagnetic pipes and an insulated wire passing therethrough and connected to an AC source, the respective pipes being electrically connected to each other at both the respective ends. The thickness of the pipes is between s and 1/25, where is s is the skin depth of AC. flowing through the pipes. The pipes of each set are brought into close proximity to each other. The length of the pipes is 1 Km or shorter.

Description

간이 유도전류 발열관Simple Induction Current Heating Tube

제1도는 본 발명에 따르는 발열관의 원리를 표시하는 횡단면 약도이고 전원이 단상의 경우에 대하여 표시한 도면.1 is a cross-sectional schematic diagram showing the principle of a heating tube according to the present invention, and is a diagram showing a case where the power source is a single phase.

제2a도는 강판의 두께가 교류의 표피의 깊이의 2배보다 작은 유도전류 발열관에 있어서 강관 상호간에 간격이 있는 경우의 도면.FIG. 2A is a diagram in which there is a gap between steel pipes in an induction current heating tube in which the thickness of the steel sheet is less than twice the depth of the skin of an alternating current.

제2b도는 본 발명에 따른 간격이 없는 경우의 1차, 2차 전류과 관외의 자계, 관내 두께의 전계분포의 관계를 표시하는 도면.Figure 2b is a diagram showing the relationship between the electric field distribution of the primary and secondary current and the magnetic field outside the tube, the thickness inside the tube in the absence of a gap according to the present invention.

제3도는 본 발명의 일실시예의 요부 종단면도.Figure 3 is a longitudinal sectional view of the main portion of an embodiment of the present invention.

제4도는 파이프라인 가열에 있어서의 본 발명의 일실시예의 사시도.4 is a perspective view of one embodiment of the present invention in pipeline heating.

본 발명은 유도전류 발열관 및 그것을 사용한 가열 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to an induction current heating tube and a heating structure using the same.

종래 유도표피전류 발열관이라는 것이 알려져 파이프 라인의 가열등에 이용되고 있다. 이 발열관은 예를들면 전기학회편 「전기공학핸드북」 1978년판 제1578페이지나 특공소 46-588호 공보(대응 미국특허 제3515837호)명세서에 기재되어 있다. 이 발열관은 (1) 전원으로서 단상교류를 사용하는 경우는 2열의, 3상 교류를 사용하는 경우는 3열의 절연전선으로서 이들의 한편의 끝은 상호 전기적으로 접속되며 다른 편의 끝은 전기교류 전원의 각 상에 접속되도륵 예정된 것과 (2) 이들 전선의 각열에 의하여 각자의 관통된 2개 또는 3개의 도전성 강자성관으로서, 양단에 있어서 상호 전기적으로 접속된 형태를 가진 도전성강자성관으로 구성되어 상기 강자성관의 두께가 그 관 내에 흘러야하는 교류전류의 표피의 깊이 2배이상으로 된 것으로서 주된 발열은 상기 강자성관의 내표피에 집중하여 흐르는 전류에 의하여 생긴다.It is conventionally known as an induction skin current heating tube and is used for heating a pipeline. This heating tube is described in, for example, page 1578 of the 1978 edition of the Institute of Electrical Engineers Handbook, Japanese Patent Application Publication No. 46-588 (corresponding to US Patent No. 3515837). These heating tubes are: (1) two rows of single-phase alternating current and three rows of three-phase alternating current in the case of using three-phase alternating current. (2) two or three conductive ferromagnetic tubes, each of which is intended to be connected to each of the phases of the wires, each consisting of conductive ferromagnetic tubes having a form electrically connected to each other at both ends; The thickness of the ferromagnetic tube is more than twice the depth of the skin of the alternating current that must flow in the tube, and the main heat is generated by the current flowing concentrated in the inner skin of the ferromagnetic tube.

상기 유도표피전류 밭열관에 있어서의 도전성 강자성관은 그것에 흐르는 교류가 실질적으로 외표면에 나타나지 않게 하기 위하여 전술과 같이 그 두께를 교류전류의 표피의 깊이의 2배이상으로 하는 필요가 있기 때문에 이용상 제약이 있다.Conductive ferromagnetic tubes in the above-described induced skin current field heat pipes need to have a thickness of at least twice the depth of the skin of the alternating current as described above in order to prevent the alternating current flowing therefrom from appearing on the outer surface. There is this.

예를들면 교류전원으로서 상용주파수(50헤르쯔 또는 60헤르쯔)의 것을 상기 도전성강자성관으로서 시판의 강관에 사용하려면 상기 전류의 표피깊이가 1밀러미터 정도이므로 두께가 3밀리미터, 내경 15내지 50밀리미터 정도의 강관을 사용하지 않으면 안된다. 이와같은 발열강관은 길이 수킬로미터 이상 구경 10센티미터 이상의 파이프라인의 가열 보온에는 적합하지만 길이 1킬로미터 이하 특히 수 10미터 내지 수 100미터이고 직경이 5센티미터 이하와 같은 소규모의 파이프 라인의 가열보온에는 너무 커서 다음과 같은 불편이 생긴다.For example, to use commercial frequency (50Hz or 60Hz) as an AC power source for commercial steel pipes as the conductive ferromagnetic tube, the skin depth of the current is about 1 millimeter, so the thickness is 3 millimeters and the inner diameter is about 15 to 50 millimeters. Must use steel pipes. These heating steel pipes are suitable for heating insulation of pipelines of several kilometers in length and more than 10 centimeters in diameter, but are not suitable for heating insulation of small pipelines of less than one kilometer in length, especially from 10 to 100 meters in diameter and 5 centimeters in diameter or less. The following inconveniences occur.

(1) 상기한 바와같은 발열강관의 치수 즉 두께 3밀리미터, 내경 15내지 50밀리미터로서는 그 단면의 2차 모멘트가 커서 유연성이 적고 따라서 수송본관으로의 전열에 필요한 양자의 접촉이 곤란하기 때문에 종래는 용접등을 하였다. 그러나 용접은 특별한 기술이 필요하고 인화성 가스의 발생이 쉬운 현장에서는 이용될 수 없다. 더우기 소규모 파이프 라인에 용접기의 이용으 비경제적이기도 하다.(1) As the above-described heat generating steel pipes, that is, 3 millimeters thick and 15 to 50 millimeters in inner diameter, the secondary moment of the cross section is large, so the flexibility is small, and therefore, the contact between the two required for heat transfer to the transport main pipe is difficult. Welding was performed. However, welding requires special skills and cannot be used in the field where flammable gases are easily generated. Moreover, the use of welders in small pipelines is also uneconomical.

(그 발열강관의 직경이 수송본관에 비교하여 큰것은 직경이 작은 다른 종류의 발열체를 이용하는 경우에 비교하여 보다 큰 직경의 외피보온통을 필요로하여 비경제적이다.(The diameter of the exothermic steel pipe is larger than that of the transport main pipe, which is uneconomical because it requires a larger diameter shell insulation tube than in the case of using another kind of heating element having a small diameter.

따라서 이상과 같은 불편을 제거하기 위해서는 발열강관의 외직경과 두께를 작게하면 좋다. 즉 발열강관의 만곡은 그 단면 2차모멘트에 역비례하여 크게된다. 그 단면 2차모멘트는 관의 외직경의 4승과 내경의 4승의 차에 비례하고 결국 근사적으로 평균직경의 3승과 두께의 적에 비례하므로 이것을 작게하는 데는 내외직경을 작게하는 것과 두께를 작게하는 것에 의하며 가능하게 된다.Therefore, in order to eliminate such inconveniences, the outer diameter and thickness of the heating steel pipe may be reduced. That is, the curvature of the exothermic steel pipe becomes large in inverse proportion to the secondary moment of the cross section. The cross-sectional secondary moment is proportional to the difference between the fourth power of the outer diameter of the pipe and the fourth power of the inner diameter, and finally proportionally to the third power of the average diameter and the product of the thickness. It is possible by.

발열강관의 내직경은 관통되는 절연전선의 직경부터 그 최소치가 제한된다. 또 하나의 발열강관의 두께 t를 작게하기 위하여 이 강관에 교류전류가 흐르는 범위를 표시하는 소위 표피의 깊에 s에 비교하여The inner diameter of the heating steel pipe is limited to the minimum value from the diameter of the insulated wire through. Compared to s at the depth of the so-called skin, which indicates the range in which an alternating current flows through this steel pipe in order to reduce the thickness t of another heating steel pipe,

t<2st <2s

가 되게되면 발열강관의 외표면에 교류전압이 나타나는 위험이 생겨난다.When it becomes, there is a risk of AC voltage appearing on the outer surface of the heating steel pipe.

본 발명의 제1목적은 상기 유도표피전류 발열관과 상위하여 도전성 강자성관의 두께를 이 강자성관에 흐르는 교류전류의 표피의 깊이의 2배보다 작게하며 또 이관의 외표면에 나타나는 전압을 실질적으로 영 내지 안전성을 해치지않는 정도로 억제하는 것이다. 제2목적은 콤팩트하고 소규모적인 가열에 편리한 가열장치를 제공하는 것이다. 제3목적은 피가열체의 재료, 환경, 소규모등에 의하여 발열관을 이 피가열체에 용접할 수가 없든지 또는 바람직하지 않은 경우에 용접하지 않고 전열이 양호한 가열체의 구조를 제공하는 것이다.The first object of the present invention is that the thickness of the conductive ferromagnetic tube is less than twice the depth of the skin of the alternating current flowing through the ferromagnetic tube, and the voltage appearing on the outer surface of the tube is substantially different from the induction skin current heating tube. It is to suppress the zero or safety to a degree that does not harm. A second object is to provide a heating device that is convenient for compact and small scale heating. A third object is to provide a structure of a heating element having good heat transfer without being welded to the heating element due to the material, environment, small scale, etc. of the heating element, or when it is not desirable.

본 발명은 전원으로서 단상교류를 사용하는 경우는 2열의, 3상교류를 사용하는 경우는 3열의 절연전선으로서 이들의 한쪽의 끝은 상호 전기적으로 접속되고 다른쪽의 끝은 전기교류 전원의 각상에 접속되도록 예정된 것과, 이들 전선의 각열에 의하여 각각의 관통된, 실질적으로 같은 길이의 2개 또는 3개의 도전성 강자성관으로 구성되어 이들의 양단이 상호 전기적으로 접속된 형태를 갖는 적어도 하나의 도전성강자성관의 조로부터 구성되어 상기관의 조가 복수일때는 각 조마다 독립한 2차회로가 형성되게 한 유도전류 발열관에 있어서 전기 강자성관의 두께(t)가 이 관에 흐르는 교류전류의 표피의 깊이(s)에 대하여 0.5s

Figure kpo00001
t<2s의 관계로 있고 상기 2개 또는 3개의 강자성관의 상호로 밀접되어 있고 1조의 각 강자성관의 길이가 1킬로미터 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.According to the present invention, when single phase AC is used as a power source, two rows of insulated wires are used when using three phase AC, and one end thereof is electrically connected to each other and the other end is connected to each phase of the AC power source. At least one conductive ferromagnetic tube, which is intended to be connected and consists of two or three conductive ferromagnetic tubes of substantially the same length each penetrated by a row of these wires, the ends of which are electrically connected In the induction current heating tube configured to form an independent secondary circuit for each group when there are a plurality of groups of the tube, the thickness t of the electric ferromagnetic tube is the depth of the skin of the alternating current flowing through the tube ( 0.5s against s)
Figure kpo00001
It is characterized in that t <2s, the two or three ferromagnetic tubes are in close contact with each other, and each pair of ferromagnetic tubes has a length of 1 km or less.

상기 2열 또는 3열의 절연전선의 한쪽의 끝의 상호의 전기적 접속은 상호 끊어져 있던 전선의 단부가 접속되고 있는 경우 및 당초부터 연속된 1개의 전선인 경우도 포함한다.Electrical connection of one end of the said 2nd or 3rd row insulated wire also includes the case where the edge part of the wire which was mutually disconnected was connected, and the case of one continuous wire from the beginning.

본 발명에 사용하는 도전성강자성관으로서는 보통강, 크롬을 포함하는 철합금의 관이 예시된다. 이하 설명을 간단히 하기 위하여 도전성 강자성관을 강관으로 대조하여서 설명한다.As a conductive ferromagnetic tube used in the present invention, a tube of an iron alloy containing ordinary steel and chromium is exemplified. For the sake of simplicity, the description will be made by contrasting the conductive ferromagnetic tubes with steel tubes.

본 발명에 있어서의 하나의 조의 각각의 강관의 길이는 안전성의 관점에서는 1킬로미터 이하이면 충분하다. 콤팩트하고 운반, 조립에 편리하게 하기 위해서는 하나의 조의 각각의 강관의 길이를 겨우 수 10미터 다시말하면 50미터 이하로하여 2또는 3개의 강관을 밀접시켜서 미리 공장등에서 양단에 있어서 될 수 있는대로 영 임피던스로 가까워지게 서로 용접 접속해 두면 좋다. 하나의 조의 각각의 강관의 길이의 하한은 피가열체의 형상, 길이, 가열요구량(이것이 적은 경우에는 인접하는 조의 사이에 발열관이 없는 공간을 두어 발열관의 설치밀도를 조절하는 일도 있다)에도 의하지만 약 0.5미터일 것이다. 너무 짧게하면 강관들의 용접회수가 증가하여 발열관의 피가열체에의 설치작업이 번거로와져서 바람직하지 않다.The length of each steel pipe of one pair in this invention is enough to be 1 km or less from a viewpoint of safety. In order to be compact and convenient for transportation and assembly, the length of each steel pipe of one set should be only 10 meters, that is, 50 meters or less, so that two or three steel pipes are closely connected and zero impedance as possible at both ends in the factory or the like beforehand. It is good to weld them together so that they may be near. The lower limit of the length of each steel pipe in one tank may also be applied to the shape, length, and heating demand of the heating element (when this is small, there may be a space without a heating tube between adjacent tanks to adjust the installation density of the heating tube). But it will be about 0.5 meters. If it is made too short, the welding frequency of steel pipes will increase and the installation work of a heating pipe to a to-be-heated body will become cumbersome, and it is undesirable.

본 발명에 있어서 하나의 조에 있어서의 2개 (열) 또는 3개 (열)의 강관이 밀접되어 적어도 양단이 전기적으로 상호 접속된 형태는 전술한 바와같이 서로 독립한 관이 상호 밀접되어 양단에 있어서 상호가 바람직하게는 영 임피던스가 되게 용접되어 접속된 구조 이외로 2 또는 3의 도공을 가진 하나의 관으로서의 형태도 포함한다. 3상의 경우의 3개 (열)의 강관의 밀접의 상태로서의 각각의 관이 다른 두 개의 관에 밀접하고 있는 경우와 그중의 하나의 관에 양측으로부터 각각 하나의 관이 밀접하여 이 양측의 관은 서로 접하지 않은 경우등이 있다. 전자는 후자보다도 관외표면에 전류가 나타나지 않는다는 장점을 가지나 통상 피가열체에의 전열성의 점에서 떨어진다.In the present invention, a form in which two (rows) or three (rows) of steel pipes in one tank are in close contact with each other and electrically connected at least at both ends thereof is as described above. It also includes a form as one tube having two or three coatings, in addition to the structure in which the mutually welded joints are preferably zero impedance. In the case of three phases, each tube as a close state of three (column) steel pipes is in close contact with two other tubes, and one of them is closely connected to one of the tubes, and these two tubes There may be cases where they do not touch each other. The former has the advantage that no electric current appears on the outer surface than the latter, but is inferior in terms of heat transfer to the heating object.

본 발명에 있어서는 전기강관은 종래의 유도표피전류 발열관에 비교하여 두께가 얇으므로 그만큼 휘기 쉽고 피가열체의 형상에 맞추어서 밀접시키기 쉬우나 더욱 밀접시키기 쉽게하기 위해서는 연질강관을 사용하면 좋다.In the present invention, since the electric steel pipe is thinner than the conventional induction skin current heating tube, it is easy to bend and close to match the shape of the heating object, but a soft steel pipe may be used to make it easier to close.

본 발명의 발열관을 피가열체에 전열 양호하게 설치하기 위해서는 이들 사이에 내열성탄성물질 예를들면 실리콘고무, 내열고무, 내열성 폴리에틸렌을 삽입시켜 이들의 주위부터 밴드로 조여 고정하면 좋다. 이하 본 발명을 도면에 의하여 설명한다.In order for the heat generating tube of the present invention to be provided with good heat transfer to the heating element, a heat-resistant elastic material such as silicone rubber, heat-resistant rubber, and heat-resistant polyethylene may be inserted therebetween and tightened in a band from around them. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

우선 제1도에 있어서 (1)은 단상교류전원, (2)는 강관(3), (4)의 조 및 (3'), (4')의 조에 직렬로 관통하고 교류전원(1)과 접속되는 절연전선이다.First, in Fig. 1, (1) is a single-phase AC power supply, (2) is in series with the pipes of the steel pipes (3) and (4) and the tanks of (3 ') and (4'), and the AC power source (1) Insulated wire to be connected.

강관(3), (4)의 조 및 (3'), (4')의 조는 강관이 상호 밀접되어(제1도에서는 원리가 명백하게 되게 각 2열의 강관의 사이를 비어서 표시하고 있다)각각의 양관(5), (6) 및 (7), (8)의 적어도 2개소에서 전기적으로 될 수 있는대로 영임피던스에 가깝게 접속되고 각 조에 독립으로 2차회로가 구성되어 독립한 2차전류 i2, i2'가 흐르게 되어있따. 전기접속은 공장에서 미리 용접에 의하여 하고 있는 것이 편리하다. 이 용접은 밀접부 전장에 걸쳐도 좋다. 또 이들에 대신하여 2개의 도공을 가진 1개의 강관으로 하여도 좋다. 제1도에서는 (3), (4) 및 (3'), (4')의 2조의 경우를 표시하였지만 예를들면 피가열체가 파이프 라인으로 긴 경우에는 그 길이에 따라 다수의 조가 필요하게 된다. 또 제1도에서는 단상교류 전원의 경우를 표시하였지만 3상교류 전원의 경우에는 1조가 되는 강관은 3개가 필요하게 되는 것은 물론이다.The pairs of steel pipes (3) and (4) and the groups of (3 ') and (4') are closely related to each other (in Fig. 1, the principle is made clear so that the two steel pipes are shown in between). Independent secondary currents i 2, which are connected as close to zero impedance as possible electrically at at least two places in both pipes (5), (6) and (7), (8), and a secondary circuit is formed in each group independently. , i 2 'is supposed to flow. It is convenient that the electrical connection is made by welding in advance at the factory. This welding may span the entire length of the tight portion. Alternatively, one steel pipe having two coatings may be used instead. In FIG. 1, two sets of (3), (4) and (3 ') and (4') are shown. For example, when the heating element is long as a pipeline, a plurality of pairs are required depending on the length. . In FIG. 1, the case of the single-phase AC power supply is shown, but of course, in the case of the three-phase AC power supply, three steel pipes are required.

본 발명에 있어서와 같이 강관의 두께를 그것에 흐르는 교류전류의 표피의 깊이의 2배보다 작게하면 표피전류 발열관과 상위하여 특별한 고려를 하지않은 한 도전성강자성관의 외표면에 누설전압이 나타난다. 본 발명에 있어서는 이 누설전압을 실질적으로 영 내지 안전성을 해치지 않은 정도로 작게 하기 위하여 유도전류발열관을 채용하여 1열 또는 3열의 강관을 서로 밀접시켜 1조의 강관의 길이를 1킬로미터 이하(바람직하게는 수 10미터 이하)로 한다.As in the present invention, when the thickness of the steel pipe is less than twice the depth of the skin of the alternating current flowing therethrough, the leakage voltage appears on the outer surface of the conductive ferromagnetic tube unless special consideration is given to the skin current heating tube. In the present invention, in order to reduce the leakage voltage to a degree that substantially does not compromise the zero to safety, employing an induction current heating tube, one or three columns of steel pipes are in close contact with each other to reduce the length of a set of steel pipes by 1 km or less (preferably 10 meters or less).

본 발명에 따른 발열관에 있어서 강관의 외표면에 나타나는 전압이 실제적으로 문제가 되는 값으로 되지않은 이유는 다음과 같다.The reason why the voltage appearing on the outer surface of the steel pipe in the heat generating tube according to the present invention does not actually become a problem is as follows.

제2a도 및 제2b도는 예를들면 제1도 강관(3), (4)의 길이방향의 단면을 강관면이 서로 맞대고 있는 측과 강관에 통해지는 절연전선(2)과의 상호관계를 약시하고 있다. 이들 도면에 있어서 강관(3), (4)의 두께를 t~s로하여 강관(3), (4)간의 간격을 제2a도에 있어서는 g, 제2b도(본 발명의 경우)에 있어서는 영으로 하고 있다.2a and 2b show, for example, the correlation between the longitudinal cross-sections of the first and second steel pipes 3 and 4 with the side where the steel pipe surfaces are opposed to each other and the insulated wire 2 passing through the steel pipe. Doing. In these figures, the thickness of the steel pipes 3 and 4 is t to s, and the interval between the steel pipes 3 and 4 is zero in FIG. 2A and zero in FIG. 2B (in the case of the present invention). I am doing it.

다시 절연전선(2)에 흐르는 1차전류를 i1으로하고 강관(3),(4)에 흐르는 2차전류를 i2로하면 i2는 강관(3), (4)의 두께 t에 있어서의 전류밀도의 (0-t)간의 적분치이다.If the primary current flowing through the insulated wire 2 is i 1 and the secondary current flowing through the steel pipes 3 and 4 is i 2 , i 2 is the thickness t of the steel pipes 3 and 4. It is the integral value between (0-t) of the current density of.

이 전류밀도는, 강관 (3),(4)의 두께내에 발생하는 전계의 강도(e)에 강관의 도전윤을 꼽한것과 같고, 이 전계의 강도(e)는 1차전류 i1및 그 주파수, 강관(3), (4)의 재질, 치수 및 상호의 위치관계 예를들면 g에 의하여 정해진다.This current density is equivalent to the electrical conductivity of the electric pipe generated within the thickness of the steel pipes (3) and (4) as the electrical conductivity of the steel pipe, and the electric strength (e) of the electric field is the primary current i 1 and its frequency. , Material, dimensions and mutual positional relationship of steel pipes (3) and (4), for example, are determined by g.

그리고 강관(3), (4)의 외부자계의 세기 H는 (i1-i2)에 비례한다. 즉The strength H of the external magnetic field of the steel pipes 3 and 4 is proportional to (i 1 -i 2 ). In other words

Figure kpo00002
Figure kpo00002

이다.to be.

종래의 표피전류 발열관과 같이 t

Figure kpo00003
2S의 경우에는Like conventional skin current heating tube
Figure kpo00003
In the case of 2S

Figure kpo00004
Figure kpo00004

가 되므로 제2a도의 경우와 같이 강관(3), (4) 상호 사이에 간격 g가 있어도 이 간격에 있어서의 자계 H는 거의 영이 되어서 강관(3), (4)의 의표면에 있어서의 전계 e2도 거의 영이 되어 안전하게 발열관으로서 사용할 수 있었다.Therefore, as in the case of Fig. 2a, even if there are gaps g between the steel pipes 3 and 4, the magnetic field H in this gap is almost zero, and the electric field e on the surface of the steel pipes 3 and 4 is almost zero. 2 degrees became almost zero and it was safe to use as a heating tube.

그러나 본 발명에서는 강관 (3), (4)의 두께 t를 t<2S 예를들면 t=S로 하므로 (i1-i2)가 크게되고 자계 H를 거의 영으로 할수는 없다. 그리고 강관의 표면에 있어서의 전계 e2는 간격에 있어서의 교번자속의 총량 gH에 비례하는 것이 된다. 즉However, in the present invention, since the thickness t of the steel pipes 3 and 4 is t <2S, for example, t = S, (i 1 -i 2 ) becomes large and the magnetic field H cannot be made almost zero. The electric field e 2 on the surface of the steel pipe is proportional to the total amount gH of the alternating magnetic flux in the gap. In other words

Figure kpo00005
Figure kpo00005

이다. 따라서 e2를 될 수 있는 한 작게하기 위하여 g를 영으로 할것, 즉 강관(3), (4)을 밀접시킬 것 및 그 양단을 될 수 있는대로 영 임피던스가 되게 접속한다는 새로운 제1의 조건이 핑요하게 된다. 이 제1의 조건(g→0과 양단의 전기적 접속)을 가한 경우의 강관(3), (4)의 두께 t내의 전계분포 e를 제2b도에 표시한다. 제2b도에 있엇는 강관(3), (4)의 외표면에 있어서의 전계 e2는 거의 영이 되어있다.to be. Thus, the new first condition is to make g 2 zero to make e 2 as small as possible, that is, to close the steel pipes (3) and (4) and to connect both ends to zero impedance as much as possible. It's foolish. The electric field distribution e in the thickness t of the steel pipes 3 and 4 when the first condition (g → 0 and the electrical connection at both ends) is applied is shown in FIG. 2B. The electric field e 2 on the outer surfaces of the steel pipes 3 and 4 shown in FIG. 2B is almost zero.

제1의 조건에 의하여 e2는 작게 제한되지만 그래도 충분하지 않은 경우에는 제2의 조건으로서 강관(3), (4) 또는 (3'), (4')의 각 조의 길이 1에 제한을 가하여 각각 독립 2차 회로로서 방향으로 전계 e2, 즉 강관(3), (4) 또는 (3'), (4') 등의 누설전압이 적분되어, 크게 되지 않도록 한다.The first condition is that e 2 is limited to a small amount, but if it is still not sufficient, the second condition is to limit the length 1 of each pair of steel pipes (3), (4) or (3 '), (4'). As the independent secondary circuits, leakage voltages of the electric field e 2 , that is, the steel pipes 3, 4 or 3 ', 4', etc., are integrated in the direction so as not to become large.

다만 e2가 완전히 영으로 되는 것은 밀착부분뿐이다. 따라서 강관 (3), (4)의 외표면의 단면이 원형인 경우는 그 단면에 있어서 점으로 접촉할 뿐이고, 그 이외의 강관 사이의 공간에서는 약간의 누설자속이 존재한다. 그러나 실험의 결과에서는 강관의 단면이 원형이라도 그 길이가 1킬로미터이하, 특히 수 100미터 이하에서는 인체에의 감전 또는 타금속 물체와의 아크발생은 없다. 따라서 제3도에 도시된 단면구조를 가지는 강관과 같이 도공(35), (36)의 경계를 이루는 관벽이 긴 경우는 더한층 누설자속이 적기 때문에 더욱 안전하게 강관의 길이를 길게 할수가 있다.Only the closest part of e 2 becomes completely zero. Therefore, when the cross section of the outer surfaces of the steel pipes 3 and 4 is circular, only the point of contact is in the cross section, and there is some leakage magnetic flux in the space between the other steel pipes. However, in the results of the experiment, even if the cross-section of the steel pipe is circular, the length of the cable is less than 1km, especially several hundred meters, there is no electric shock to the human body or arcing with other metal objects. Therefore, when the pipe wall forming the boundary between the coatings 35 and 36 is long, such as the steel pipe having the cross-sectional structure shown in FIG. 3, since the leakage magnetic flux is small, the length of the steel pipe can be safely increased.

이상으로 강자성강관(3), (4)을 2개 사용하는 경우에 대하여 설명하였지만 상기의 조건을 만족하는데는 예를들면 제3도와 같이 2개의 강관(3), (4) 대신에 그 두께에 상당하는 2개의 도공(35),(36)을 가진 1개의 강관(34)의 이용도 생각할 수 있다.. 이 도공은 전원이 3상의 경우는 3개가 되는것은 물론이다.In the above, the case of using two ferromagnetic steel pipes (3) and (4) has been described. However, in order to satisfy the above conditions, for example, as shown in FIG. The use of one steel pipe 34 having two corresponding coatings 35 and 36 can also be considered. Of course, the coating has three power supplies in three phases.

또 만약의 경우로 첨언하면 제1,2도에 있어서 강관(3), (4)은 2차 유도회로를 형성하고 있으므로 그 두께 t를 영으로 가까이하면 (t↑0), e→0 즉 i2→0으로 발열강관의 역할을 기할 수 없다. 따라서 t의 하한은 발열관이라는 점에서 스스로 결정되는데 0.5S 정도가 좋다. 또 너무 얇으면 발열이라는 면만이 아니고 절연전선의 기계적인 보호관으로서도 그 역할을 기할 수가 없다.In addition, in the first case, the steel pipes 3 and 4 form secondary induction circuits in FIGS. 1 and 2, and when the thickness t is close to zero (t ↑ 0), e → 0 i 2 → 0 can not play the role of heating steel pipe. Therefore, the lower limit of t is determined by itself in the sense that it is a heating tube. If it is too thin, not only heat generation but also mechanical protection tube of insulated wire cannot play its role.

제4도는 본 발명 발열관을 파이프라인의 가열보온에 적용한 경우를 도시하고 있다. 제4도에 있어서 번호 (1 내지 8)는 제1도와 같은 의미를 가지나 (9)는 가열보온을 필요로하는 파이프라인, (10)은 유도전류 발열관을 구성하는 강관 (3),(4) 또는 (3'),(4')과 파이프라인(9) 사이에 내열성탄성물질(11)을 삽입시켜서 조이는 조임밴드이며 (13)은 보온층이다.4 shows a case in which the heat generating tube of the present invention is applied to heating insulation of a pipeline. In Fig. 4, numerals 1 to 8 have the same meanings as in Fig. 1, but 9 is a pipeline requiring heating and insulation, and 10 is a steel pipe 3, 4 which constitutes an induction heating tube. ) Or (3 '), (4') and the tightening band is tightened by inserting the heat-resistant elastic material 11 between the pipeline (9) and (13) is a heat insulating layer.

제3도는 제4도와 같은 가열보온파이프 라인의 일부단면을 표시하고 있지만 이 경우에 상기한 바와같이 광관(3), (4)의 조 대신에 2개의 도공을 가진 일개의 강관(34)으로 하고있다.FIG. 3 shows a partial cross section of the heat insulation pipe line as shown in FIG. 4, but in this case, as described above, one steel pipe 34 having two coatings instead of the pair of light tubes 3 and 4 is used. have.

제3도, 제4도가 표시하고 있는 바와같이 강관(3), (4) 또는 (34)의 외치수는 수송본관(9)의 표면에 평행하는 방향으로 크게, 직각의 방향으로 작게되게 배치하여야 하며 이것에 의하여 보온통의 내경을 불필요하게 크게하거나 전열면적을 작게할것 없이 또 본관의 방향에의 단면 2차 모멘트를 크게하는 일이 없게(즉 본관의 방향으로의 유연성을 좋게하는)하여야 한다.As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the outer dimensions of the steel pipes 3, 4, or 34 should be large in a direction parallel to the surface of the transport main pipe 9 and small in a right angle. By this means, the inner diameter of the thermos should not be unnecessarily enlarged or the heat transfer area should be made small, and the cross-sectional secondary moment in the direction of the main pipe should not be increased (that is, to improve the flexibility in the direction of the main pipe).

Claims (1)

전원으로서 단상교류를 사용할 경우는 2열의, 3상교류를 사용할 경우는 3열의 절연선이고, 이것들의 한쪽의 끝은 상호 전기적으로 접속되며, 다른쪽의 끝은 상기 교류전원의 각 상에 접속되도록 예정된 것과, 이들 전선의 각열에 의하여 각각 관통된 실제적으로 똑같은 길이의 2줄 또는 3줄의 도전성강자성관으로 구성된 이들의 양단이 상호 전기적으로 접속된 형태를 가지는 적어도 한개의 도전성 강자성관의 조로부터 구성되고 상기 관의 조가 복수일때는, 상기 절연전선에 의하여 구성되는 공통의 1차회로에 대해서, 각조마다 독립한 2차회로가 형성되도록 한 유도전류 발열관에 있어서, 상기 강자선관(3, 4 3', 4' 34)의 두께(t)가 상기관에 흐르는 교류전류(i2, i2')의 표면의 깊이(S)에 대하여 0.5s
Figure kpo00006
t<2s의 관계가 있고, 상기 2줄 또는 3줄의 강자성관(3, 4 3', 4' 34)이 상호 밀접되어 있으며, 1조의 강자성관(3, 4 3',4'; 34)의 길이가 1킬로미터 이하인것을 특징으로 하는 유도전류발열관.
When single-phase AC is used as the power source, it is two rows of insulated wires when three-phase AC is used. One end thereof is electrically connected to each other, and the other end is intended to be connected to each phase of the AC power source. And at least one conductive ferromagnetic tube having two or three conductive ferromagnetic tubes of substantially equal length, each of which is penetrated by a row of these wires, having an electrically connected form. When there are a plurality of sets of the pipes, the ferromagnetic pipes (3, 4 3 ') in an induction current heating tube in which an independent secondary circuit is formed for each group with respect to a common primary circuit constituted by the insulated wire. 0.5 s with respect to the depth S of the surface of the alternating current i 2 , i 2 ′ flowing through the tube
Figure kpo00006
there is a relationship of t <2s, the two or three rows of ferromagnetic tubes (3, 4 3 ', 4' 34) are closely connected to each other, and a set of ferromagnetic tubes (3, 4 3 ', 4'; 34) Induction current heating tube, characterized in that the length of less than 1km.
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