JPS614192A - 内張りのある長距離表皮電流発熱管 - Google Patents
内張りのある長距離表皮電流発熱管Info
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- JPS614192A JPS614192A JP12327084A JP12327084A JPS614192A JP S614192 A JPS614192 A JP S614192A JP 12327084 A JP12327084 A JP 12327084A JP 12327084 A JP12327084 A JP 12327084A JP S614192 A JPS614192 A JP S614192A
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は１つの交流電源より給電される、好ましくはそ
の長さが数１以上の長距離表皮電流発熱管内に使用され
る絶縁電線の縁結不良、短絡、断線等の故障位置を交流
電源の位置より容易かつ正確に発見することに関する。
の長さが数１以上の長距離表皮電流発熱管内に使用され
る絶縁電線の縁結不良、短絡、断線等の故障位置を交流
電源の位置より容易かつ正確に発見することに関する。
ここにいう表皮電流発熱管とは原理的に２種類の回路の
ものを含むっその第１は第１図に示すような強磁性発熱
鋼管１に絶縁電線又はケーブル２を通し交流電源４に対
しこれらが直列になるように電線３によって結線された
ものである。
ものを含むっその第１は第１図に示すような強磁性発熱
鋼管１に絶縁電線又はケーブル２を通し交流電源４に対
しこれらが直列になるように電線３によって結線された
ものである。
その第２は、第２図に示すよ５に強磁性発熱鋼管１に絶
縁電線２を通し、この絶縁電線を１次回路とし前記鋼°
管１が２次回路となるようにその両端部をできるだけ小
さいインピーダンス３′で結んだ誘導型表皮電流発熱管
と呼ばれるものである。
縁電線２を通し、この絶縁電線を１次回路とし前記鋼°
管１が２次回路となるようにその両端部をできるだけ小
さいインピーダンス３′で結んだ誘導型表皮電流発熱管
と呼ばれるものである。
そしてこれらの強磁性管１は、その内表面にのみ電流１
が流れ管外表面に流出しないようにそれら管の肉厚が、
それを通る交流の表皮の深さの２倍以上の厚さを持って
いる。
が流れ管外表面に流出しないようにそれら管の肉厚が、
それを通る交流の表皮の深さの２倍以上の厚さを持って
いる。
−尚第１の種類の表皮電流発熱管は特公昭４０−１２１
２８号（米国特許第３２９３４０７号）に開示され、第
２の種類の表皮電流発熱管は特公昭示されている。
２８号（米国特許第３２９３４０７号）に開示され、第
２の種類の表皮電流発熱管は特公昭示されている。
近時このような表皮電流発熱管は、長距離パイプライン
の加熱保温に用いられ、その長さが数１０−以上、１０
０ Ｋｍ以上に達するものが実施されている。しかし１
つの交流電源より供給される表皮電流発熱管の長さは１
０〜２０ｂ程度まであり、しかも陸上パイプラインが主
であった。
の加熱保温に用いられ、その長さが数１０−以上、１０
０ Ｋｍ以上に達するものが実施されている。しかし１
つの交流電源より供給される表皮電流発熱管の長さは１
０〜２０ｂ程度まであり、しかも陸上パイプラインが主
であった。
一方第１図又は第２図に示す表皮電流発熱管において絶
縁電線２に例えば短絡又は断線５が発生した場合、故障
５の電源４よりの位置の発見のために例えばパルスレー
ダー法が用いられた。
縁電線２に例えば短絡又は断線５が発生した場合、故障
５の電源４よりの位置の発見のために例えばパルスレー
ダー法が用いられた。
しかしこのパルスレーダー法は特願昭５８−２１３．７
５８号「故障区画発見回路を有する表皮電流発熱管１に
も明記した如く、発熱錯、管１が強磁性体であるため、
電圧パルスの減衰が早く、電源より数１以遠の故障位置
５０発見は困難であった。
５８号「故障区画発見回路を有する表皮電流発熱管１に
も明記した如く、発熱錯、管１が強磁性体であるため、
電圧パルスの減衰が早く、電源より数１以遠の故障位置
５０発見は困難であった。
本発明は表皮電流発熱管のもつ特性を損することなく、
２０脂以上までの故障位置５の発見を可能にしようとす
るものである。
２０脂以上までの故障位置５の発見を可能にしようとす
るものである。
第３図は本発明表皮電流発熱管の断面図であるが、第１
又は２図の公知例の強磁性発熱鋼管１と相違して、１の
内面に非磁性金属導体層６をもつ。
又は２図の公知例の強磁性発熱鋼管１と相違して、１の
内面に非磁性金属導体層６をもつ。
第１又は２図の・公知の表皮電流発熱管においては通常
電線２０発熱量は全体の１０〜３０係稈度で残余は鋼管
１の内表面において発生される。
電線２０発熱量は全体の１０〜３０係稈度で残余は鋼管
１の内表面において発生される。
そして望ましいことは発熱はできるだ、け鋼管１の内表
皮において多く発生させる方が望ましい。
皮において多く発生させる方が望ましい。
それは、電線２における発熱は絶縁層７を通過して被加
熱物８へ流れるが、通常プラスチックスである電線２の
絶縁物は電気の絶縁物であると同時に熱絶縁物であるか
ら、電線の発熱の割合が多いほど導体２の温度が上昇す
る。これに反し、鋼管１の内表皮における発熱は、溶接
９などを通して被加熱物８に流れるが、この部分の熱抵
抗は極めて小さく、従って被加熱物８に対する鋼管１の
温１’ｒ［上昇はＩＣ以下にしかたらない。従って発熱
は電線２よりも、鋼管１の内表皮部分にできるだけ多く
なるように設計した方が、耐熱性の高い絶縁物７を使用
する必要を生ぜしめず、経済性が高くなる。その目的の
ためには第１又は２図では電線２に流れる電流はそのま
まの大きさで鋼管２に流れるから、鋼管２の内表皮部分
の抵抗を電線２のそれより大きくした方が良い。表皮電
流発熱管では単に電流ｉの管外流出を防止するだけでな
く、その表皮作用を大きくし、この部分の抵抗を高くす
るために強磁性鋼管を利用している。
熱物８へ流れるが、通常プラスチックスである電線２の
絶縁物は電気の絶縁物であると同時に熱絶縁物であるか
ら、電線の発熱の割合が多いほど導体２の温度が上昇す
る。これに反し、鋼管１の内表皮における発熱は、溶接
９などを通して被加熱物８に流れるが、この部分の熱抵
抗は極めて小さく、従って被加熱物８に対する鋼管１の
温１’ｒ［上昇はＩＣ以下にしかたらない。従って発熱
は電線２よりも、鋼管１の内表皮部分にできるだけ多く
なるように設計した方が、耐熱性の高い絶縁物７を使用
する必要を生ぜしめず、経済性が高くなる。その目的の
ためには第１又は２図では電線２に流れる電流はそのま
まの大きさで鋼管２に流れるから、鋼管２の内表皮部分
の抵抗を電線２のそれより大きくした方が良い。表皮電
流発熱管では単に電流ｉの管外流出を防止するだけでな
く、その表皮作用を大きくし、この部分の抵抗を高くす
るために強磁性鋼管を利用している。
しかし万一電線２に５のような故障が発生した時、パル
スレーダー法で故障点を発見しようとしても、そのパル
スの巾は、時間で表わしたとき、マイクロ秒のオーダー
であるから、表皮効果のために等価抵抗が大きくなり、
表皮電流発熱管では非磁性管の場合に比べてパルスの減
衰は極めて大きく、パルスの発生湯所即ち測定点から故
障点までの距離はせいぜい数らまでである。
スレーダー法で故障点を発見しようとしても、そのパル
スの巾は、時間で表わしたとき、マイクロ秒のオーダー
であるから、表皮効果のために等価抵抗が大きくなり、
表皮電流発熱管では非磁性管の場合に比べてパルスの減
衰は極めて大きく、パルスの発生湯所即ち測定点から故
障点までの距離はせいぜい数らまでである。
本発明はこの測定可能距離を増大するために行われた。
本発明では発熱管として使用される場合その電源周波数
が１０〜１００Ｈｚの範囲即ち通常の商用周波数である
のに対し、パルスレーダー法ではＭＨｚのオーダである
ことに着目した。通常このような発熱管１の電流ｉの流
れる範囲を示す表皮の厚さく又は深さ）Ｓ（ｃｒｎ）は
ρを導体の抵抗率（Ωｃｒｎ）、μを比透磁率、ｆを電
源の周波数（Ｈ７，）としたとき であることは良く知られており、鋼管の場合でＰ、 ＝
１８ ｘ ＩＱ−’Ｑｔｒｎ、 μ＝ １０００．
ｆ ＝ ６０Ｈｚとしたとき（１）式の８は −８，＝ ０．０８７ｃｒｎ＝ ０．８７ｍｍ
（２）−であるのに対し、例えば非磁性材
料の亜鉛の場合で、μ＝ρ４＝６ｘｔｏ−’、ｆ−ＩＭ
Ｈｚとしたときは Ｓ２−０．０１２３ｃｍ＝ ０．１２３ｍ（３）と（２
）式の場合の１ｔ％程度しかない。
が１０〜１００Ｈｚの範囲即ち通常の商用周波数である
のに対し、パルスレーダー法ではＭＨｚのオーダである
ことに着目した。通常このような発熱管１の電流ｉの流
れる範囲を示す表皮の厚さく又は深さ）Ｓ（ｃｒｎ）は
ρを導体の抵抗率（Ωｃｒｎ）、μを比透磁率、ｆを電
源の周波数（Ｈ７，）としたとき であることは良く知られており、鋼管の場合でＰ、 ＝
１８ ｘ ＩＱ−’Ｑｔｒｎ、 μ＝ １０００．
ｆ ＝ ６０Ｈｚとしたとき（１）式の８は −８，＝ ０．０８７ｃｒｎ＝ ０．８７ｍｍ
（２）−であるのに対し、例えば非磁性材
料の亜鉛の場合で、μ＝ρ４＝６ｘｔｏ−’、ｆ−ＩＭ
Ｈｚとしたときは Ｓ２−０．０１２３ｃｍ＝ ０．１２３ｍ（３）と（２
）式の場合の１ｔ％程度しかない。
そこで本発明は強磁性鋼管１の内表面に非磁性導体６を
１〜１０００ミクロン、好ましくは３〜５００ミクロン
、更に好ましくは１０〜３００ミクｐンの程度に内張す
することを要旨とする。
１〜１０００ミクロン、好ましくは３〜５００ミクロン
、更に好ましくは１０〜３００ミクｐンの程度に内張す
することを要旨とする。
前記非磁性導体６として使用しうる材質としては、亜鉛
の他アルミニウム、銅、真ちゅう、オーステナイト系ス
テンレス、青銅等を例示することができる。
の他アルミニウム、銅、真ちゅう、オーステナイト系ス
テンレス、青銅等を例示することができる。
この内張りによる鋼管の円周方向内表面幅１α、鋼管長
さＩＱ当りの抵抗の減少は、まず内張りのない場合の抵
抗をｒＩとすると（２）式を利用して ｒ＋ ” Ｐ＋ ／ ８＋ ＝ １８ Ｘ １０−’１
０．０８７＝ ２．０６９ Ｘ １０−’Ωであるのに
対し、内張りの抵抗ｒ、は（３）式を利用して ｒｚ ＝ Ｐｔ／Ｓｔ ＝ ６×’０−”０．０１２３
＝ ４．８８×１０−’Ωであるから合成抵抗ｒは となって、内張りのない場合の約７０％に減少する。
さＩＱ当りの抵抗の減少は、まず内張りのない場合の抵
抗をｒＩとすると（２）式を利用して ｒ＋ ” Ｐ＋ ／ ８＋ ＝ １８ Ｘ １０−’１
０．０８７＝ ２．０６９ Ｘ １０−’Ωであるのに
対し、内張りの抵抗ｒ、は（３）式を利用して ｒｚ ＝ Ｐｔ／Ｓｔ ＝ ６×’０−”０．０１２３
＝ ４．８８×１０−’Ωであるから合成抵抗ｒは となって、内張りのない場合の約７０％に減少する。
したがって以上の場合で内張りのないとき、電線２０発
熱が２０係、発熱管１０発熱が８０憾であったとすると
、内張りのために発熱は電ｉＡｒ、 Ｉ一定とすると ２０＋８０Ｘ０．７＝７６ ←） となり、７６チに減少することになり、この点では経済
性が悪くなる。しかし、同時に発熱管単位長当りの電圧
は電流ｉを一定とすると、７６チと低くなり、電線の定
格又は電源電圧を一定とすると、それに応じて単一電源
による給電距離は長くなるという利点がある。以上では
理解を容易にするために、内張りの存在による鋼管の表
皮の深さへの影響などを無視しているが、近似的な傾向
としては正しい。
熱が２０係、発熱管１０発熱が８０憾であったとすると
、内張りのために発熱は電ｉＡｒ、 Ｉ一定とすると ２０＋８０Ｘ０．７＝７６ ←） となり、７６チに減少することになり、この点では経済
性が悪くなる。しかし、同時に発熱管単位長当りの電圧
は電流ｉを一定とすると、７６チと低くなり、電線の定
格又は電源電圧を一定とすると、それに応じて単一電源
による給電距離は長くなるという利点がある。以上では
理解を容易にするために、内張りの存在による鋼管の表
皮の深さへの影響などを無視しているが、近似的な傾向
としては正しい。
以上で説明したように内張りの存在によって発熱管とし
ての経済性は多少影響を受けるが、亜鉛のような非磁性
内張りによってパルスレーダーによる故障点発見可能距
離は２０〜４０−と飛躍的に増大することが、計算と実
験によって確かめられた。
ての経済性は多少影響を受けるが、亜鉛のような非磁性
内張りによってパルスレーダーによる故障点発見可能距
離は２０〜４０−と飛躍的に増大することが、計算と実
験によって確かめられた。
なお例えば発熱鋼管として２５Ａの鋼管を利用した場合
、その内径は２７．６ ｒａｎであるから、内張り厚さ
を前記の０．１２３ｍとすると有効内径は２７．３５４
ｍｍとなるだけで、実用上内径が小さくなったことには
ならない。
、その内径は２７．６ ｒａｎであるから、内張り厚さ
を前記の０．１２３ｍとすると有効内径は２７．３５４
ｍｍとなるだけで、実用上内径が小さくなったことには
ならない。
そして既に銅、アルミニウムなどの非磁性導体を利用す
る電カケープル、同軸ケーブルなどで確認されている如
くパルスレーダー法による故障点発見可能距離は桁違い
に増加する。
る電カケープル、同軸ケーブルなどで確認されている如
くパルスレーダー法による故障点発見可能距離は桁違い
に増加する。
又発熱管として以上に述べた経済性の低下をできるだけ
防止するには、単一電源による発熱管の長さに縦って内
張りの厚さを変更することも考えねばならない。
防止するには、単一電源による発熱管の長さに縦って内
張りの厚さを変更することも考えねばならない。
さらに内張りの非磁性金属導体層は一種類に限定される
必要はなく、２層以上であってもよい。たとえば耐蝕性
などの要求があれば、一層は亜鉛層、もう一層眸真ちゅ
う層の２層とすることも可能である。
必要はなく、２層以上であってもよい。たとえば耐蝕性
などの要求があれば、一層は亜鉛層、もう一層眸真ちゅ
う層の２層とすることも可能である。
第３図で９は発熱管１と被加熱物８間を固定し、さらに
は熱伝達を良くするための溶接又は伝熱セメントを意味
するが、溶接の場合、内張りが亜鉛等の鋼より低温で溶
解するものではその一部が損傷されるかもしれないが、
溶接は通常断続的に行われ、溶接のための加熱時間が短
時間であるから損傷部はほんの部分的なものであり、上
記本発明の効果に影響を与える程度には至らない。
は熱伝達を良くするための溶接又は伝熱セメントを意味
するが、溶接の場合、内張りが亜鉛等の鋼より低温で溶
解するものではその一部が損傷されるかもしれないが、
溶接は通常断続的に行われ、溶接のための加熱時間が短
時間であるから損傷部はほんの部分的なものであり、上
記本発明の効果に影響を与える程度には至らない。
第１図は公知の直列型表皮電流発熱管、第２図は公知の
誘導型表皮電流発熱管の各縦断面略図で、１は強磁性発
熱鋼管、２は１に通される絶縁電線又はケーブル、３は
接続電線、３′は強磁性発熱鋼管の両端を接続する低イ
ンピーダンスの漕体、４は電源、５Ｇｉ故障点を示す。 第３図は本発明に従って改良された表皮電流発熱管の横
断面で６は鋼管ｌの内張り、７は電必要とするパイプラ
イン本管の管壁の一部を示している。９は発熱鋼管１と
被加熱物８間を固定しさらに熱伝達を良くするための溶
接又は伝熱セメント等を示している、 以 上
誘導型表皮電流発熱管の各縦断面略図で、１は強磁性発
熱鋼管、２は１に通される絶縁電線又はケーブル、３は
接続電線、３′は強磁性発熱鋼管の両端を接続する低イ
ンピーダンスの漕体、４は電源、５Ｇｉ故障点を示す。 第３図は本発明に従って改良された表皮電流発熱管の横
断面で６は鋼管ｌの内張り、７は電必要とするパイプラ
イン本管の管壁の一部を示している。９は発熱鋼管１と
被加熱物８間を固定しさらに熱伝達を良くするための溶
接又は伝熱セメント等を示している、 以 上
Claims (5)
- （１）強磁性を有する鋼管に絶縁電線を通し、この絶縁
電線と鋼管を交流電源に対して直列になるように結線す
るか、この絶縁電線を１次回路とし、鋼管が２次回路と
なるように構成し、かつ鋼管の肉厚が、鋼管に流れる交
流電流の表皮の深さのほぼ２倍以上になるようにしたい
わゆる表皮電流発熱管において、前記絶縁電線が断線又
は絶縁破壊のような故障発生のとき、所定位置より故障
点までをレーダーパルス法によって発見を可能にする肉
厚の非磁性金属導体層を前記鋼管の内表面に内張りとし
て少くとも一層もつことを特徴とする内張りのある長距
離表皮電流発熱管。 - （２）前記内張りである非磁性金属導体層の厚さが１〜
１０００ミクロンであることを特徴とする特許請求範囲
第（１）項記載の内張りのある長距離表皮電流発熱管。 - （３）前記内張りである非磁性金属導体層の厚さが５〜
５００ミクロンであることを特徴とする特許請求範囲第
（２）項記載の内張りのある長距離表皮電流発熱管。 - （４）前記内張りである非磁性金属導体層の厚さが１０
〜３００ミクロンであることを特徴とする特許請求範囲
第（３）項記載の内張りのある長距離表皮電流発熱管。 - （５）前記内張りである非磁性金属導体層が亜鉛、アル
ミニウム、銅、鉛、真ちゅう、オーステナイト系ステン
レス、青銅の内の少なくとも一種からできていることを
特徴とする第（１）〜（５）項のいずれかに記載の内張
りのある長距離表皮電流発熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12327084A JPS614192A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 内張りのある長距離表皮電流発熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12327084A JPS614192A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 内張りのある長距離表皮電流発熱管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614192A true JPS614192A (ja) | 1986-01-10 |
| JPH0145195B2 JPH0145195B2 (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=14856403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12327084A Granted JPS614192A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 内張りのある長距離表皮電流発熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS614192A (ja) |
-
1984
- 1984-06-15 JP JP12327084A patent/JPS614192A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0145195B2 (ja) | 1989-10-02 |
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