JPH0115995B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電気加熱パイプラインに関する。更に
詳しくは、本発明は、本発明者が先に提案した内
外管を往復導体として発熱させ、内管を輪送管と
して使用する電気加熱管のユニツトを少なくとも
一つ含む電気加熱パイプラインに関する（特開昭
55−142200号）「温度イコライザ付電気加熱パイ
プライン」の発明の改良に関する。

［従来の技術］ 以下図面により先行技術を説明する。

第１図は前記出願公開された発明のパイプライ
ンの一具体例の長さ方向の横断面図、第２図は第
１図Ａ部の拡大図である。

これらの図において内管１は流体２３を輸送す
る導電性をもつパイプ、２はその外管であつて、
強磁性体である鋼管で作られている。３，３′は
交流電源でその両端子の一つは外管２と好ましく
はそのほぼ中央部５において直接接続され、他の
一つは外管に設けられた密封形絶縁プツシング１
１を貫通する導体７によつて内管の好ましくはほ
ぼ中央部に設けられた端子４と接続されている。
内外管の間隙は絶縁スペーサ２０によつて電気的
短絡を防止している。第１図では交流電源３およ
び３′より給電される２本のユニツトを示してい
るが、ユニツトは１本でも多数本でもよい。１つ
のユニツトの長さは通常10数ｍから数100ｍまで
である。そして各ユニツトの内外層はその両端で
（電源３のユニツトでは１７，１８で、電源３′の
ユニツトでは１８，１９で）、電気的に接続され
ている。

このような電気回路では、交流電源３よりの電
流１０は内外管を回路として８，９のように分流
する。この場合には１つのユニツトにおいて端部
から給電する場合に較べて電源電圧を低くするこ
とができ、また相隣るユニツトの相近接する端部
の電位を等しくして各ユニツトを絶縁フランジな
しに逐次電気的に接続することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら前記出願公開された発明は、第２
図に拡大して示した端子部の構造から明らかな如
く、電流よりの全電流１０は、第２図の端子から
右方に流れる電流８と左方に流れる電流９との合
計であり、測定可能であることは説明するまでも
ないが、電流８，９のそれぞれの配分量は測定す
ることができない。そしてこれらの電流値８，９
が不明のままでは、端子左右の発熱量が設計値通
りになつているかどうかが不明であるばかりでな
く、万一内管１、外管２の間の絶縁不良又は破壊
が発生しても、不良又は破壊点がどの位置である
かは、たとえ電流値１０の増大を知つても発見す
ることができない。

本発明は、上記のようなパイプラインの分流型
の二重管電気加熱管ユニツトにおいて、これらの
電流８，９の値をそれぞれ測定可能とする構造を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、加熱保温が必要である流体を通す導
電性の内管に、これとほぼ同心に管状間隙を置い
て導電性の外管が設けられ、前記内外管の両端は
電気的に接続され、前記内外管のいずれか一方に
端子が設けられ、この端子を交流電源の１つの端
子に接続する手段が設けられ、前記内外管の他方
に前記交流電源の他の１つの端子から給電する手
段が設けられてなる分流型二重電気加熱管のユニ
ツトを少なくとも１つ含む電気加熱パイプライン
において、前記内外管の他方が管の長さ方向に垂
直に機械的分割され、分割された管の相対する両
端部間に電気的絶縁物を介在させて接続され、そ
の分割点の両側の管のそれぞれに電気的に相互に
独立した端子が設けられ、これら端子はそれぞれ
に接続される電線部分を含む接続手段により前記
交流電源の他の１つの端子に接続され、該接続電
線部分のそれぞれに電流測定手段が設けられてな
る前記パイプラインを要旨とする。

〔作用〕

本発明によれば、前記分割されその間に電気的
絶縁物のおかれた両側の管のそれぞれに電気的に
相互に独立した端子が設けられ、これら端子はそ
れぞれに接続される電線部分を含む接続手段によ
り交流電源の１つの端子に接続され、該接続電線
部分のそれぞれに電流測定手段が設けられている
から、前記端子の左右の発熱量が設計値通りにな
つているかどうかを容易に知ることができるばか
りでなく、前記分割されたいずれかの管を含む二
重電気加熱管部分で絶縁破壊が起きたとき、前記
接続電線部分を通る電流が変化し、破壊位置を推
定することができる。

〔実施例〕

第３図は本発明二重電気加熱管のユニツトを含
むパイプラインの一態様の管の長さ方向の断面略
図であり、この図面に表わされた数字は新しく加
えられたものの他は第１，２図と同じものを表わ
している。

さて本発明においては第１図の出願公開された
発明と相違して第３図に示すように外管２は絶縁
フランジ２８を介して管２の長さ方向に垂直に切
断され２′，２″の部分に機械的、電気的に分割さ
れている。

そして分割点の両側に端子５，５′を設けてい
る。そうすると電源３よりの全電流１０は電線
７、接続端子４を通つて内管１に至り、右方に電
流８、左方に電流９と分流する。１１は絶縁ブツ
シングである。そして電流８は接続端子５より電
線６′を通り、電流９は接続端子５′より電線６″
を通つて流れ、接続２９で全電流１０となつて電
線６を通つて電源３に帰る。

そこで電線６′と６″に必要ならば変流器２４，
２４′を設けて、電流８，９を電流計２５，２
５′で読みとる。２６は電流８，９の何れかに異
状のあつたとき作動する差動リレーを示してい
る。

このような構造で例えばスペーサ２０の何れか
に絶縁破壊がおきその点で短絡したとすれば電流
８又は９は変化し、その変化は破壊したスペーサ
２０の位置の接続端子４からの距離に関係する。
従つてこれら電流８，９の値を測定しこの電流変
化を知ることにより破壊位置を推定することがで
きる。

本発明のような加熱管では電源電圧が100Vの
ときユニツトの長さが400〜500ｍとなるので、も
し本発明のような構造を用いず前記出願公開され
た発明のままでは外管２の外見、ましてや図示さ
れていないが外管２の外部に保温層があるとき
は、更にその外見から絶縁破壊点を発見すること
は殆んど不可能である。従つて、本発明の有効さ
は容易に推定できる筈である。

第３図では絶縁フランジ２８は、外管２に設け
られているが、理論的には内管１に設けられても
良く、内外管の両方に設けられても良い。しかし
加熱管の構造からして組立て、保守の便、耐久性
等の点で外管２に設けることが最良である。また
絶縁フランジが内管に設けられているときは内管
内の被輸送流体２３は電気非導電性のものでなけ
ればならないのは勿論である。

次に絶縁フランジ２８にかかる電圧、すなわち
端子５，５′間の電圧は、電線６′，６″が点２９
で接続されておるから、この点からの電位差を考
えれば良い。この電位差は変流器２４，２４′に
かかる負荷である電流計２５，２５′および差動
リレー２６に消費される電力に関係するが、これ
は合計でも10W程度であるから、電流８，９が仮
り300Aとすると、0.1V以下となつて極めて小さ
い。すなわち絶縁フランジ２８は電気的には極め
て簡単なもので良い。

しかし流体２３が微少流量であるか停止し、さ
らに図示されていないが、外管２′，２″の外側の
保温層が、管の長さ方向に不均一で、管温度の不
均一が発生するのを防止するために内外管間隙２
２に液体１３′を流すとき（後に詳述する）には、
絶縁フランジ２８のパツキング（電気的絶縁物）
２８′はこの液体の漏出を防止できるものでなけ
ればならないことは勿論である。

さらに第３図では絶縁ブツシング１１とフラン
ジ２８は別の位置に置かれているが、余り距離が
ない方が保守などには便利であろう。

分流型電気加熱管ユニツトにおいて左右に流れ
る電流８，９の測定は第３図に示した構造の他第
４図に略示した構造にしても可能である。第４図
において、示した数字のうち第３図と同じものは
同じ意味を表わす。すなわち、第３図では絶縁フ
ランジ２８が１個の場合であるが、第４図では絶
縁フランジを３８，３９に示すように２個にして
おり、このそれぞれに端子５１，５１′及び５２，
５２′を設け、これら端子を結ぶ電線４８，４９
に第３図同様電流測定装置２５，２５′を設けれ
ば発熱管ユニツトの左、右に流れる電流８，９を
測定することが可能である。第４図の構造は絶縁
フランジ３８，３９にはさまれた外管２の一部分
２の接続点２９の左側の部分は電線４８と共に
第３図における電線６″に相当し、右側の部分は
電線４９と共に第３図における電線６′に相当し
ていると考えることができる。従つて第４図に示
した構造は第３図に示した構造の１つの変形と見
ることができる。電線４６は第３図の電線６に相
当する。

第３，４図に示した発明を比較した場合、第４
図の発明が第３図の発明に比較して分割点が２点
になる欠点があるが、もしこの部分に内外管の温
度差による熱応力を避けるためのベローズを設け
る場合には第４図の方が有利であろう。

本発明において外管２，２′，２″を強磁性管例
えば鋼管とすることができる。この場合にその肉
厚ｔ（cm）が、この管の抵抗率ρ（Ωcm）、透磁率
μ、電源周波数をｆ（Hz）としたとき、交流電流
の表皮の深さＳ（cm）と吹ばれる値 Ｓ＝5030√（cm） (1) に対し ｔ＞2S (2) の関係にあるときは、外管２等に流れる交流電流
は該管の内表皮付近のみに集中し、該管の外表面
に電圧は実質的に現われず、その外表面を数多く
の点で接地又は金属接触してもこれらの点で人畜
に有害な、又は燃焼性ガスを発火させるような電
流を発生しない。従つてこの管の外周に特に絶縁
層を設けなくてもそのまま敷設することができる
という利点がある。

本発明において、流体２３を冷い状態から加熱
昇温するときは、内管１に発生する熱はそのまま
加熱、保温に利用できるが、外管２に発生する熱
は、これを流体２３に伝えて利用するためには、
これを内外管間の間隙２２を通過させなければな
らない。従つて内外管１，２間には温度差ができ
る。この温度差とそれによる歪をできるだけ少な
くするために間隙２２（通常10〜30mmである。）
に電気的には絶縁物であるが、空気よりは伝熱性
良好である物質を充填するのが望ましい。また、
内外管の温度差が大きいと内外管の間にひずみが
生じるから、これを防止するために、間隙２２に
前記物質を充填するのが望ましい。前記充填物質
の種類はパイプラインの保持温度電源電圧等によ
つて変化するが、電源電圧が比較的低い数10Vま
では伝熱セメントのような固体でもよい。保持温
度が100℃以下と比較的低く、電圧が数100V以上
と高い場合には変圧器油が利用できるし、保持温
度が100℃以上ではエチレングリコール、シリコ
ンオイル等の既知の液体熱媒体等が利用できる。
これら液体の熱伝導率は0.2KCal／ｍｈ℃前後で
あるから余り高くないが、高温では発生する対流
の助けによつて見掛の熱伝導率は前記の値より遥
かに大きくなる。

第３図では省略したが、通常このようなパイプ
ラインでは外管２の外側には保温層がある。この
保温層はパイプラインの長さ方向にはどうしても
不均一となり、パイプラインが全長にわたつて地
上に存在し、周囲温度が均一のときでもパイプラ
インの長さ方向に±10％程度の温度差ができる。
このような温度変動は硫黄パイプラインのような
輸送可能温度範囲が140〜160℃と小さい場合、特
にその流動が停滞した時トラブル発生の原因とな
る。従つてこのような温度変動を避けるには間隙
２２の充填物質を液体１３′として第３図に例示
するようにポンプ１２、パイピング１３を使つ
て、パイプラインの一端１４より流入させ、他の
一端１５より、必要ならば或程度の加熱もでき、
液体を清浄にでき又は貯液できるような装置２１
を通つてポンプ１２に還流させて、パイプライン
の長さ方向の温度差を少なくできる。２７は液体
１３′の通過のために接続１７にあけられた孔で
ある。

渡り配管１６は電気的接続手段１７に流体を通
すような孔があれば不良なものである。しかしプ
レフアブのユニツトを連結してパイプラインを組
立てるときは、このような渡り配管による連結を
可能にしておけば便利なこともある。また間隙部
に使用する伝熱物質として耐熱性液体媒体を使用
すればパイプラインの保持温度を350℃までと、
従来の電気加熱パイプラインの上限約200℃を遥
かに超えることができる。

なお前記公開された発明では外管２に(2)式で表
わされるような制限が加えられているが、本発明
においては管のユニツトの長さが100ｍ以下好ま
しくは数10ｍ以下と短いときは電源電圧は30V以
下とすることも可能であるから、(2)式の制限の代
りに、外管２の外側に簡単な絶縁層を設けること
にしてもよい。

〔効果〕

以上述べたように本発明装置は、前記出願公開
された発明のもつ欠点、すなわち内外管間の絶縁
不良又は破壊点の発見が不可能であつたことを完
全に取除くことができ、しかも前記公開された発
明の長所をも持つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は特開昭55−142200号公報により公開さ
れた発明にかかるパイプラインの長さ方向の断面
略図で、第２図は第１図Ａ部の拡大図である。第
３，４図はそれぞれ本発明パイプラインの一態様
のパイプラインの長さ方向の断面略図である。こ
れらの図面において数字は次のものを表わす。 １は流体輸送内管、２は電流通路の一部となる
外管、３，３′は交流電源、４，５，５′，５″，
５１，５１′，５２，５２′は接続端子、６，６′，
６″，４６，４８，４９，７は接続導体、８，９，
１０は交流電源よりの電流、１１は密封形絶縁ブ
ツシング、１２は循環ポンプ、１３はその配管、
１４，１５は配管１３と外管の接続点、１６は循
環液の渡り配管、１７，１８，１９は内外管１，
２の電気接続、２０は絶縁スペーサ、２１は循環
液貯槽兼清浄装置兼加熱装置、２２は環状間隙、
２３は被輸送流体、２４，２４′は変流器、２５，
２５′は電流計、２６は差動リレー、２７は孔、
２８，３８，３９は絶縁フランジ、２９は接続
点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱保温が必要である流体を通す導電性の内
   管１に、これとほぼ同心に管状間隙を置いて導電
   性の外管２が設けられ、前記内外管の両端は電気
   的に接続１７，１８され、前記内外管のいずれか
   一方に端子４が設けられ、この端子を交流電源の
   １つの端子に接続する手段７が設けられ、前記内
   外管の他方に前記交流電源の他の１つの端子から
   給電する手段が設けられてなる分流型二重電気加
   熱管のユニツトを少なくとも一つ含む電気加熱パ
   イプラインにおいて、前記内外管の他方が管の長
   さ方向に直角な方向に機械的に分割され、分割さ
   れた管の相対する両端部間に電気的絶縁物を介在
   させて接続され、その分割点の両側の管２′，
   ２″のそれぞれに電気的に相互に独立した端子５，
   ５′；５１，５２が設けられ、これら端子はそれ
   ぞれに接続される電線部分６′，６″；４８，４９
   を含む接続手段により前記交流電源の他の１つの
   端子に接続され、該接続電線部分６′，６″；４
   ８，４９のそれぞれに電流測定手段が設けられて
   いることを特徴とする前記パイプライン。 ２ 前記分割点の両側の管に設けられる端子の位
   置が該両側の管の相近接する管端部であることを
   特徴とする第１項記載のパイプライン。 ３ 前記分割点の両側の管２′，２″に設けられた
   端子５，５′；５１，５２を交流電源の他の１つ
   の端子に接続する手段が、前記接続電線部分６′，
   ６″；４８，４９よりも前記交流電源の他の１つ
   の端子に近い部分において共通の導電体部分６，
   ４６を含むことを特徴とする第１項又は第２項に
   記載のパイプライン。 ４ 前記共通の導電体部分６が、前記分割点の両
   側の管２′，２″の間に、これら管と機械的に切り
   離され２か所の相対する両端部分間に電気的絶縁
   物を介在させて接続され設置された管２上の点
   ２９と前記交流電源の他の１つの端子とを結ぶ電
   線４６であり、この電線４６並びに該点２９の左
   右の管部分及びそれらに設けられた各端子５１′，
   ５２′と前記分割点の両側の管２′，２″のそれぞ
   れに設けられた各端子５１，５２とをそれぞれ結
   ぶ電線４８，４９が、前記分割点の両側の管に設
   けられた端子５１，５２を交流電源の他の１つの
   端子に接続する手段を構成していることを特徴と
   する第３項記載のパイプライン。 ５ 前記加熱管ユニツトを２以上連結して含む第
   １項から第４項までのいずれかに記載のパイプラ
   イン。 ６ 前記二重電気加熱管ユニツトの外管又は内管
   及び外管が強磁性管よりなり、この管の肉厚が、
   交流電流の表皮の深さの２倍以上である第１項か
   ら第５項までのいずれかに記載のパイプライン。