JPS6310540B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は長大な被加熱物、例えば常温にては固
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のため
の発熱体に関する。

（従来の技術） 誘導表皮電流発熱管（これを以下「原型」と呼
ぶことがある。）は公知であり、例えば電気学会
編「電気工学ハンドブツク」1978版に記載され広
く表面加熱の分野に利用されているが、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号）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、導電性
強磁性発熱管が相互に密接される必要があるた
め、例えば該強磁性発熱管を曲げ加工しようとす
る時尚特別な道具と技術が必要であつた。

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のものである。

（問題を解決するための手段） 簡易型においては導電性強磁性管の加工変形を
容易にするため該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、１次
２次電流差に関係して増大する。そこで簡易型で
は漏洩電圧を低くするための長さ、管相互の間隔
を小さくすることを特徴としたが、本発明では管
間隔を小さくすることに代えて、管に通され、１
次回路を形成する絶縁電線を、その両端を電気的
に接続した管の組毎に逐次的に、組の相隣る点に
おいて交差するようにして、各組毎の漏洩電圧
が、被加熱物の長さの方向に従つて、単相の場合
は相隣る２組間で、３相の場合は３組間でできる
だけ打消し合うようにし、被加熱物上には実用上
危険な電圧が発生しないようにした。

（実施例） まず本発明を実施例によつて説明する前に図面
によつて従来の技術を説明する。

第１図は誘導表皮電流発熱管の断面略図で１は
交流電源で、この場合、その両端を５，６で電気
的に接続された導電性強磁性管例えば鋼管３，４
よりなる１組と、同様にその両端を７，８で電気
的に接続された導電性強磁性管３′，４′よりなる
組の２組からなつており、この２組のそれぞれの
管内に電線２が通されて、電線２は発熱管（導電
性強磁性管）３，３′，４′，４を貫通して単相電
源１の端子に接続され１次回路を形成し、１次電
流i₁が流れる。そして発熱管３，３′および４′，
４のそれぞれの組は２次回路を形成し、２次電流
i₂が流れている。

前記した電気工学ハンドブツクに示された原型
誘導表皮電流発熱管では管の厚さｔを、交流電流
の表皮の深さＳの２倍以上にとつてあるので常に ｔ≧2Sでi₁＝i₂＝i₂′ (1) であり、従つて発熱管外の漏洩磁束、すなわち電
圧は実用上全くなく、安全な発熱管として利用で
きた。

次に簡易型誘導電流発熱管では前述したように
ｔを 0.5S≦ｔ＜2S (2) としたため、即ち管の厚さを薄くしたため必ずし
も(1)式は成立せず、i₁−i₂又はi₁−i₂′は存在し、
管外漏洩磁束、すなわち漏洩電界が発生した。こ
の漏洩電界e₂は漏洩磁束の作る各磁界H₂に比例
し、H₂は例えば管３，４間の間〓をｇとすると H₂＝｛ｇ、（i₁−i₂）｝ (3) で示されるようにｇおよび（i₁−i₂）と関数関係
にあり、ｇおよびi₁−i₂が小さくなればなるほど
H₂、すなわちe₂が小さくなつた。

そこで簡易型では管３，４を密接させてｇをゼ
ロに近ずけるようにした。

以上の説明の理解は第２，３図を見れば容易に
なる。これらの図において電線２に流れる１次電
流i₁は殆んど表皮作用は考えられないが、発熱管
３，４は強磁性管であるので、(2)式の関係でも２
次電流i₂は図示のように管の半径方向の断面に一
様に流れないし、必ずしも(1)式の関係は成立せず
外部磁界H₂が存在し、これに伴う電界e₂が発生
した。そうすると管３又は４の長さがｌとすると
両端５，６間では v₂＝e₂l (4) なる電圧が測定される。ところが外部磁界H₂は
管の長さｌがその直径ｄに比べて十分長いとして
も管の円周方向ではその値が変化するので、当然
e₂も変化し、(4)式のv₂は電圧計のリード線の５，
６上の接続点が一定でもリード線の経由する位置
によつて変化し、たとえ間〓ｇがゼロでも、僅か
ばかりの電圧v₂が残る。そこで簡易型では管の組
の長さの最長を１Kmまでとした。

以上が原型および簡易型誘導電流発熱管の概要
であるが以下本発明について説明する。

第４図は本発明の電源が単相の場合、第５図は
電源が３相の場合の導電性強磁性管の組の一部を
第１図に相当してその断面略図として示してい
る。

まず第４図において３，４；３′，４′等は第１
図のそれぞれの番号の強磁性管に相当し、５′，
６′は通常の電気配線のジヨイントボツクス或い
はブルボツクスであり、第１図の接続５，６，
７，８等もかねている。

そして第１図の電線２は第４図においては、２
１，２２，２３或いは２３′，２２′，２１′の如
く、各強磁管の組毎に交差されている。このよう
にすると各組毎の漏洩磁束の多くはほぼ紙面に垂
直方向であるが、その方向は図示のの如く相
隣る組毎に紙面上方、下方となり、もし数組が２
組で、各組の長さが等しいとすれば、２組の両端
間での発熱管の長さ方向の電圧の和は殆んどゼロ
となる。そしてこの組数が偶数であるなら、その
全長の両端間でも電圧の和は殆んどゼロとなる。

実際の場合は各組の長さは等しくなく、組数も
偶数でないかも知れないが、全長の両端間での電
圧は、ｌの最大値の組の両端の電圧より高くはな
らない。

これを数値例をもつて示すと第１図又は第４図
において発熱管３，４の直径をｄ（ｍ）、間〓をｇ
（ｍ）とすると管外の磁束による発熱管1m当りの
インダクタンスＬ（Ｈ）は近似的に Ｌ≒2ln２（ｇ＋ｄ）／ｄ×10^-7（Ｈ／ｍ） (5) であるから、例えば ｇ＝0.1m、 ｄ＝0.015m とすると管長が100mのとき Ｌ＝5.5×10^-5（Ｈ） (6) であるから交流電流の周波数を＝50Hzとする
と(4)式のv₂は(3)式でのi₁−i₂＝10Aとして v₂＝2πL（i₁−i₂）より、v₂＝0.17V (7) となりこのような低い電圧は人畜に無害であるば
かりでなく、防蝕電圧に悪影響を与えるほどの電
圧でもない。

しかもこのv₂は管３又は４に沿つての最高電圧
で、電界の方向は管３又は４の表面で反対である
から電圧測定のための電圧計のリード線の端子が
ボツクス５′，６′の一定点に接続されていても、
リード線の経由する位置によつて０〜0.17Vの範
囲で変化する。

さらに例えば発熱管の組が10組で、それぞれの
組の長さが等しく100m、全長が１Kmであれば、
１Kmに沿つての最高電圧は１組あたり0.17Vでも
１Kmの両端では（＋0.17V）、（−0.17V）の総和
であるから殆んどゼロＶと考えてよい。

以上は１つの計算例であつて、実際の場合には
付近に被加熱物があり、これらの影響もあり、v₂
の値は(7)式によるものとかなり変化するが、v₂の
最高値は1V以下とするのが望ましい。

（作 用） 実施例で詳述したように本発明交差型誘導電流
発熱管によれば、簡易型のように強磁性管相互を
密接させることなく、強磁性管相互の間〓を、強
磁性管の直径に比べてかなり大きくしても、管外
で測定できる最高電圧を1V以下にすることは容
易である。

なお実施例では単相で発熱管が２本１組の場合
について説明したが、第５図の３相で発熱管３本
の場合でもその作用は同じである。

第５図において電線１００は次の組で１０１に
さらに次の組では１０２のように挿入され、電線
１１０は１１１，１１２、電線１２０は１２１，
１２２のように挿入される。そして発熱管は１３
０，１３１，１３２の組と１４０，１４１，１４
２の２組の場合について示されている。なお第４
図、第５図において図示したように、図の最左端
子は電源１′，１″の端子に最右端子は電線相互が
接続される。第５図の場合は３相星形結線とな
る。

そして第５図の場合は各ボツクス１０５，１０
６，１０７の各々において電線を交差させるのが
一般的には最良であるが、場合によつてはそれぞ
れのボツクスで２本だけ、交互に交差させ、いわ
ゆる３つ編とすることも可能である。

（発明の効果） 以上のべたように本発明交差型誘導電流発熱管
によれば原型誘導表皮電流発熱管に比べ管の肉厚
を薄くするため、加工が容易となるので、複雑な
曲線である被加熱物への密接が容易となり伝熱を
容易にする。

さらに簡易型誘導電流発熱管のように管相互を
密接させる必要がないので、加工が容易となり、
通常のコンジツト配管の技術と工具で管の加工が
可能となる。

さらに被加熱物が、パイプラインである場合、
輸送本管の管径は発熱管の数倍乃至は数10倍と太
いため、発熱をこの太い本管表面上にできるだけ
均一に分散させるには、発熱管相互を離して本管
上に分散させることが一方法であり、本発明はこ
のような方法も可能とする。

以上述べたように本発明交差型誘導電流発熱管
は原型である誘導表皮電流発熱管と同一の効果を
もつばかりでなく、原型は勿論簡易型誘導電流発
熱管より更に加工を容易にし、伝熱効果を高め、
被加熱物の温度の均一化を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は単相で２組（各２本）の発熱管をもつ
誘導表皮電流発熱管（原型）の断面略図、第２図
は発熱管の肉厚が交流電流の表皮の深さに比べて
十分厚くない場合の発熱管断面付近における電
流、磁束分布を説明するための略図、第３図は簡
易誘導電流発熱管（簡易型）の場合のそれであ
る。第４図、第５図は本発明交差型誘導電流発熱
管を説明するための管断面略図で、第４図は単相
の場合、第５図は３相の場合の１例を示してい
る。 第１〜３図において１は交流電源、２は発熱管
３，４，３′，４′を貫通する絶縁電線、５，６は
管３，４の組を、７，８は管３′，４′の組をそれ
ぞれの両端において短絡する電気接続である。第
４図において５′，６′は第１図の接続５，６，
７，８等の意味をかねるボツクス、２１，２２，
２３，２１′，２２′，２３′はそれぞれ発熱管３，
４，３′，４′の組に通される絶縁電線で、ボツク
ス５′，６′中で交差される。これら電線は第１図
の電線２に相当して単相電源１′に接続されるも
のであるが、説明を容易にするため、番号を別々
にした。 第５図も第４図と同様の配慮で番号をつけた。
図において１００，１０１，１０２，１１０，１
１１，１１２，１２０，１２１，１２２はそれぞ
れ直列で発熱管１３０，１３１，１３２，１４
０，１４１，１４２等を貫通する絶縁電線、１０
５，１０６，１０７は第１図における接続５，
６，７，８等の意味をかねるボツクスで前記電線
はボツクス中で交差される。

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それぞれ２本
   （単相の場合）又は３本（３相の場合）の導電性
   強磁性管の組の複数であつて、各組毎に両端にて
   相互に電気的に接続された形態をもつものとから
   構成され、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、各組毎に独立した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、前記それぞれの管の
   組の相隣る点において、前記絶縁電線を逐次的に
   交差して１次回路を形成することを特徴とする交
   差型誘導電流発熱管。