JPH0157477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は比較的長い被加熱物、例えば常温にて
固化する物体を、昇温して流体としてパイプライ
ン輸送する場合の、パイプラインの温度保持、或
いは道路側溝の融雪、凍結防止、鉄道レールに沿
つての融雪などに利用する電気的発熱体に関す
る。

〔従来の技術〕

本発明に先行する類似の技術としては“誘導表
皮電流発熱管”（以下これを原型と呼ぶことがあ
る）があり、例えば電気学会編「電気工学ハンド
ブツク」1978年板に記載され、広く表面加熱の分
野に利用されている。またこの発熱管の製作施工
を容易にするための“簡易誘導電流発熱管”（以
下簡易型と呼ぶことがある）特公昭58−16104も
公知である。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

前記した簡易型はそれ以前の表皮電流発熱管
（原型）よりは製作施工を容易にしたが、これを
構成する導電性強磁性管（発熱管）が相互に密接
される必要があるため、例えば該強磁性管を曲げ
加工しようとするとき尚特別な工具と技術と配慮
が必要であつた。

本発明はこれらの困難をなくし、一般の電気配
線におけるコンジツト管工事と同一な工具と技術
で施工可能にするためになされたものである。

〔問題を解決するための手段〕

簡易型においては強磁性管の加工変形を容易に
するために原型より管の肉厚を薄くしたが、この
ために多少の漏洩磁束が発生し、この漏洩磁束に
よつて管外表面に微少ではあるが漏洩電圧が発生
した。

この漏洩電圧は管相互の間隔、管の長さ、管に
通される絶縁電線に流れる１次電流i₁と、２次誘
導回路に流れる２次電流i₂の差に関係して変化す
る。

そこで簡易型ではこの漏洩電圧を低くするため
に管の長さに１Km以下という制限を加え、管相互
を密接させることを特徴とした。

本発明においては管相互を密接させることなく
離し、管相互の間隔ｇ、１次２次電流の差（i₁−
i₂）、管の外径ｄ、長さｌに関連して定まる漏洩
電圧の最高値が2.5V以下になるように管長ｌを
100ｍ以下に選定したものである。

〔実施例〕

まず第１図は誘導電流発熱管の断面略図を示
す。この図において１は単相交流電源、２はその
両端を電気的接続５，６によつて短絡された２本
の導電性強磁性管例えば鋼管３，４を貫通し、交
流電源１に接続される絶縁電線で、１次電流i₁を
流し、強磁性管３，４は２次回路を形成して電流
i₂を流し発熱管となる。

さて今、強磁性発熱管の肉厚をｔ（cm）、長さを
ｌ（cm）、外径をｄ（cm）、この強磁性発熱管に流れ
る交流電流の表皮の深さをｓ（cm）としたとき、
まずｓは、μ_rを強磁性発熱管の比透磁率、ρを抵
抗率（Ωcm）、ｆを電源周波数（Hz）としたとき ｓ＝5030√_r (1) で表わされるが、ｄ＞ｓ、ｌ＞ｄで ｔ≧2s (2) であれば交流電流i₂は強磁性発熱管の外表面を銅
線のような良導体で短絡しても、この銅線に流出
せず、安全な発熱管として利用できるというのが
原型である誘導表皮電流発熱管であつた。

そして簡易型では(2)式の関係を 0.5s＜ｔ＜2s (3) とし、その代りに強磁性発熱管相互を密接させる
と言うものであつた。

これを第１図と同じく断面略図を示す第３図、
第４図によつて説明するとまず第３図において管
３，４の間に間隙ｇ（cm）があると(3)の条件では i₁≠i₂ (4) となり、このために漏洩磁界H₂が作る電界e₂が
できる。すなわち e₂∝H₂＝ｆ｛ｇ、（i₁−i₂）｝ (5) のようにｇ、と（i₁−i₂）との関数関係にあるよ
うになり、ｇと（i₁−i₂）の増加に従いe₂は大き
くなる。そこで第４図に示すように強磁性発熱管
３，４を密接させてｇをゼロに近ずければその点
ではe₂はゼロに近ずけることが可能であつた。し
かしe₂がゼロに近くなるのは密接点付近のみで、
密接点を離れた発熱管上では僅かばかりのe₂が存
在し v₂＝e₂l (6) のような電圧が発熱管表面に現われるのでその長
さｌに１Km以下という制限を加えた。

発熱管表面に現われる電圧v₂は計算が困難であ
るが、もし ｇ≫ｄ (7) であれば発熱管３，４の管外インダクタンスＬ
（Ｈ／cm）は発熱管の長さ１cm当り Ｌ≒2ln2（ｇ＋ｄ）／ｄ×10^-9（Ｈ／cm） (8) であるから、もしｇ＝10cm、ｄ＝1.5cm、ｌ＝
10000cmのとき全インダクタンスL_tは L_t＝5.5×10^-5（Ｈ） (9) となる。そこで、いまｆ＝50H₂、i₁−i₂＝10Aと
すると発熱管３又は４の両端５，６間の電圧v₂は v₂＝2πfL_t（i₁−i₂）よりv₂＝0.17V (10) となる。このような低い電圧は人畜に無害であ
る。

しかし実際には発熱体付近には被加熱物があ
り、これが強磁性体であつたり、発熱管からの漏
洩磁束の一部が空気中のみならず発熱管自体を通
過したりして実際の漏洩電圧v₂は(10)式より高くな
ることが多い。

そこで本発明においてはこのv₂を2.5V以下に
なるように制限しようとするものである。

この2.5Vの値の根拠は日本電気協会、電気技
術指針；JEAG8101−1971、104許容接触電圧に
示されている人体の大部分が水中にあつて接触し
ても安全な電圧である。

そして本発明においては第１図の発熱管３，４
が、第２図断面略図のように５，６で電気的に接
触された強磁性発熱管３，４の組と、７，８で電
気的に接続された発熱管３′，４′の組と２組より
なり、２つの２次回路が形成されて、さらに接続
６，７が接続されていないとしてもされたとして
も接続５，８間の電圧v₂を2.5V以下になるよう
にすることを特徴とする。

〔作 用〕

実施例で詳述したように本発明薄型誘導電流発
熱管によれば簡易型のように発熱管相互を密接さ
せることなく、その間隙を発熱管の直径に比べて
大きくしても、(3)式乃至は(6)式の関係のうち、主
としてその長さｌを制限して、漏洩最高電圧を
2.5V以下とし、例え人体が水に濡れた状態で接
触しても安全な電圧以下に保つようにしたもの
で、ｌの最高値は通常100ｍの見当である。

前述の説明はすべて単相交流電源の場合で発熱
管は３，４のように２列であつたが、３相交流電
源の場合は発熱管は３列となり、３相星形結線さ
れることは説明するまでもない。

〔発明の効果〕

本発明は以上にのべたようにその長さが100ｍ
以下で、比較的曲折した被加熱物への発熱体とし
て適当であり、原型誘導表皮電流発熱管、簡易誘
導電流発熱管に比べて、その加工、施工が容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導表皮電流発熱管の断面略図で単相
の場合を、第２図は発熱管の組が２組の場合の断
面略図を、第３図は本発明薄型誘導発熱管の断面
の一部を、１次電流i₁、２次電流i₂の強磁性管内
での分布、管外磁界H₂及びそれに伴う電界e₂と
共に略示している。第４図は簡易型誘導電流発熱
管の場合を示している。これらの図において １は交流電源、２は１次回路となる絶縁電線
（又はケーブル）、３，４，３′，４′は導電性強磁
性管（発熱管）、５，６は強磁性管３，４の７，
８は強磁性管３′，４′の接続である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源として単相交流を使用する場合は２列の
   ３相交流を使用する場合は３列の絶縁電線であつ
   て、これらの一方の端は相互に電気的に接続さ
   れ、他方の端は前記交流電源の各相端子に接続さ
   れたものと、これら電線の各列によつておのおの
   貫通された実質的に同じ長さの２本（単相の場
   合）又は３本（３相の場合）の導電性強磁性管で
   あつて、両端にて相互に電気的に接続された形態
   をもつ少くとも１組の導電性強磁性管とから構成
   され、前記の組が複数のときは、前記絶縁電線に
   よつて構成される共通の１次回路に対して、各組
   毎に２次回路が形成されるようにした誘導電流発
   熱管であつて前記強磁性管の肉厚ｔが該管に流れ
   る交流電流の表皮の深さｓに対して0.5s≦ｔ≦2s
   の関係にあるものにおいて、前記各組において前
   記管が相互に離され、該管の長さを該管の組が１
   組のときはその組の長さを100ｍ以下とし、複数
   組のときは、その全体の組の長さを100ｍ以下と
   することを特徴とする薄型誘導電流発熱管。