專利名稱：過熱水蒸氣生成裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通過感應加熱生成過熱水蒸氣的過熱水蒸氣生成裝置。
背景技術：
通過對裝有水的容器加熱來生成100°C 150°c的飽和水蒸氣，然后隨著水蒸氣流將生成的飽和水蒸氣加熱到300 800°C，從而生成300°C 800°C的高溫過熱水蒸氣。加熱飽和水蒸氣時有時使用感應加熱。在該情況的感應加熱中，形成有多個貫通孔的發(fā)熱體配置在將導線纏繞成筒狀的線圈的筒狀內部，所述發(fā)熱 體對線圈中流過的交流電流發(fā)生感應而產(chǎn)生焦耳熱，當飽和水蒸氣通過所述貫通孔時，被發(fā)熱體的熱量加熱。專利文獻I :日本專利公開公報特開2005-233572號專利文獻2 :日本專利公開公報特開2010-210225號在所述的過熱水蒸氣生成裝置中，由于對水進行加熱以得到飽和水蒸氣的加熱器是填充有水的容器，所以與水接觸的傳熱面積小因而傳熱效率差，難以進行水的溫度管理。此外，由于加熱飽和水蒸氣的加熱器對在發(fā)熱體內直線前進的飽和水蒸氣進行加熱，所以為了傳遞足夠的熱量而需要加長發(fā)熱體，從而存在裝置大型化的問題。

實用新型內容本實用新型所要解決的問題是使過熱水蒸氣生成裝置小型緊湊，并且提高向水和飽和水蒸氣的傳熱速率，從而提高溫度控制性。為了解決所述的問題，本實用新型提供一種過熱水蒸氣生成裝置，其包括第一感應加熱器，是將導體管纏繞在纏繞有一次線圈的閉合磁路鐵心上形成的，所述導體管通過在所述一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱；以及第二感應加熱器，是將導體管纏繞在纏繞有一次線圈的閉合磁路鐵心上形成的，所述導體管通過在所述一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱，所述第一感應加熱器的導體管的一端與供水管連接，所述第一感應加熱器的導體管的另一端與所述第二感應加熱器的導體管的一端連接，向所述第一感應加熱器的導體管內充水從而生成飽和水蒸氣，并且使生成的飽和水蒸氣流過所述第二感應加熱器的導體管內并加熱生成的飽和水蒸氣從而生成過熱水蒸氣。此外，本實用新型還提供一種過熱水蒸氣生成裝置，其包括第一感應加熱器和第二感應加熱器，是通過在閉合磁路鐵心的柱鐵心上纏繞成為一次線圈的導體管，并在所述一次線圈的外周上纏繞成為二次線圈的導體管而形成的，所述二次線圈通過在所述一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱；以及供水管，在該供水管上順序設置有電磁閥和供水泵，成為所述第一感應加熱器的二次線圈的導體管的一端與通過所述電磁閥后的所述供水管連接，成為所述第一感應加熱器的二次線圈的導體管的另一端與成為所述第二感應加熱器的二次線圈的導體管的一端連接，成為所述第一感應加熱器的一次線圈的導體管的一端與通過所述電磁閥前的所述供水管連接，成為所述第一感應加熱器的一次線圈的導體管的另一端與成為所述第二感應加熱器的一次線圈的導體管的一端連接，并且成為所述第二感應加熱器的一次線圈的導體管的另一端與供水泵前的所述供水管連接，將用所述供水泵通過所述電磁閥供給的水充入成為所述第一感應加熱器的二次線圈的導體管內從而生成飽和水蒸氣，使生成的飽和水蒸氣流過成為所述第二感應加熱器的二次線圈的導體管內并加熱生成的飽和水蒸氣從而生成過熱水蒸氣，并且使通過所述供水泵供給的水流過成為所述第一感應加熱器的一次線圈的導體管和成為所述第二感應加熱器的一次線圈的導體管后，在所述供水泵的前方匯合。此外，本實用新型還提供一種過熱水蒸氣生成裝置，是與纏繞有線圈的柱鐵心鄰接設置有漏磁路鐵心的一臺三相變壓器結構，在 三相的各個柱鐵心上纏繞有一次線圈，并在該一次線圈上重疊纏繞有由導體管構成的二次線圈，所述導體管通過在所述一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱，向纏繞在三相中的兩相的所述柱鐵心上的二次線圈供水從而生成飽和水蒸氣，并使所述飽和水蒸氣流過纏繞在另一相的所述柱鐵心上的二次線圈從而生成過熱水蒸氣。按照本實用新型，由于在纏繞有一次線圈的閉合磁路鐵心上，纏繞有流過水和飽和水蒸氣的導體管，所以因閉合磁路鐵心泄漏的磁通極少，能高效地使導體管發(fā)熱，此外，沒有對外圍設備進行感應加熱的壞影響，此外可以使功率因數(shù)變高并使變電容量變小，同時可以提高效率。此外，由于導體管處于纏繞狀態(tài)，所以能得到較長的導體管的長度，傳熱面積也變大，并且導體管的溫度與流過其內部的水或飽和水蒸氣之間的溫度差變小，因此不僅可以提高水和飽和水蒸氣的溫度控制性，還能夠使裝置小型緊湊化。

圖I是本實用新型實施例I和實施例2的加熱部的電路圖。圖2是表示本實用新型實施例I的感應加熱器的結構的半剖視圖。圖3是表示圖I的導體管的結構的結構圖，圖3的(a)為導體管的俯視圖，圖3的(b)為導體管的側視圖，圖3的(C)為導體管的局部放大圖。圖4是表示本實用新型實施例I的其他的感應加熱器的結構的半剖視圖。圖5是本實用新型實施例2的流體回路圖。圖6是表示本實用新型實施例2的感應加熱器的結構的半剖視圖。圖7是簡要表示圖6的感應加熱器的鐵心結構的結構圖，圖7的(a)為鐵心的立體圖，圖7的(b)為鐵心的局部放大俯視圖。圖8是以剖面表示本實用新型實施例3的過熱水蒸氣生成裝置的一部分的主視圖。圖9是圖8的過熱水蒸氣生成裝置的電路圖。圖10是圖8的過熱水蒸氣生成裝置的流體回路圖。圖11是表示圖8的過熱水蒸氣生成裝置中的磁通流動的說明圖。圖12是表示本實用新型實施例3的其他的鐵心結構的立體圖。附圖標記說明I閉合磁路鐵心(鐵心)2 —次線圈3導體管[0027]4焊接部(釬焊焊接部)5三相電源(三相交流電源)6三相電壓控制器7T接變壓器(^ 卜結線變壓器)8單相變壓器
9單相電壓控制器11閉合磁路鐵心的柱鐵心(柱鐵心)12導體管13導體管14焊接部15絕緣紙16無溶劑系絕緣粘接劑層17第一感應加熱器18第二感應加熱器19供水泵20電磁閥21、24、25、26 配管31a、31b、41a、41b 連接鐵心32a、32b、32c、42a、42b、42c 柱鐵心33、43漏磁路鐵心34接線板35a、35b、35c 線圈35a-l、35b-l、35C-I —次線圈35a-2、35b_2、35c_2 二次線圈36絕熱件37a、37b、37c電壓控制元件38a、38b、38c 溫度調節(jié)計39a、39b、39c 溫度檢測器
具體實施方式
實施例I首先，參照圖2和圖3說明在過熱水蒸氣生成裝置中使用的感應加熱器的基本結構。圖2中，鐵心I構成閉合磁路(以下只稱為鐵心，圖中表示纏繞有線圈的柱鐵心部分)，一次線圈2纏繞在鐵心上，導體管3由纏繞在鐵心上的SUS(不銹鋼)等構成，釬焊焊接部4機械地連接固定導體管3并使導體管3電連接。通過TIG焊接機械地連接固定相鄰的導體管3之間并使相鄰的導體管3之間電連接，導體管3成為將二次線圈電性短路的一圈的二次線圈。在該結構下，如果在一次線圈2中施加交流電壓，則鐵心I中產(chǎn)生交變磁通，在與該交變磁通交鏈的二次線圈的導體管3中產(chǎn)生感應電流，導體管3因該感應電流產(chǎn)生電阻熱，所述導體管3的發(fā)熱用于加熱導體管內的水及飽和水蒸氣。[0057]所述實施例I的過熱水蒸氣生成裝置是通過連接所述結構的兩臺感應加熱器的導體管，由兩臺感應加熱器構成的。在此，把從水生成飽和水蒸氣的感應加熱器稱作第一感應加熱器，把從飽和水蒸氣生成過熱水蒸氣的感應加熱器稱作第二感應加熱器。即，生成飽和水蒸氣時，在導體管3內從第一感應加熱器的導體管3的下部流入口3a (參照圖3的(b))將水填充到流出口 3b (參照圖3的(b))附近的規(guī)定位置，并在一次線圈2中施加交流電壓。通過施加所述交流電壓在鐵心I中產(chǎn)生交變磁通，在與該交變磁通交鏈的作為二次線圈的導體管3中產(chǎn)生感應電流，導體管3因該感應電流產(chǎn)生電阻熱，通過該熱量加熱導體管3內的水，從而生成飽和水蒸氣。將生成的飽和水蒸氣送入第二感應加熱器的導體管3內。此時，由于生成并放出飽和水蒸氣，所以第一感應加熱器的導 體管3內的水位降低，通過液位計等檢測第一感應加熱器的導體管3內的水位，隨著水位的降低進行供水。此夕卜，檢測導體管3內的水的溫度亦即飽和水蒸氣的溫度，并控制流過一次線圈2的電流以使導體管3內的水的溫度亦即飽和水蒸氣的溫度成為規(guī)定的溫度(例如130°C )。通過纏繞導體管3而形成的線圈狀的二次線圈，可以獲得變長的導體管3的總計長度，傳熱面積變大，導體管3的溫度與其內部的水的溫度差小，檢測導體管3的溫度就可以檢測出飽和水蒸氣的溫度。生成過熱水蒸氣時,將從第一感應加熱器送來的飽和水蒸氣從第二感應加熱器的下部流入口 3a(圖3的(b)參照)導入，并在一次線圈2中施加交流電壓。通過施加所述交流電壓，鐵心I中產(chǎn)生交變磁通，在與該交變磁通交鏈的二次線圈的導體管3中產(chǎn)生感應電流，通過該感應電流，導體管3產(chǎn)生電阻熱，通過該電阻熱的熱量加熱第二感應加熱器的導體管3內的飽和水蒸氣。此時，也通過檢測導體管3的溫度，并通過對流過一次線圈2中的電流進行控制，使得導體管3內的過熱水蒸氣的溫度成為規(guī)定的溫度(例如500°C)。另外，如圖4所示，感應加熱器的導體管3配置在一次線圈2之間，即沿鐵心I纏繞一次線圈2，并在所述一次線圈2的外周上，沿該一次線圈2纏繞導體管3，將相鄰的導體管3之間機械地連接固定并使相鄰的導體管3之間電連接，再沿所述導體管3纏繞一次線圈2。如果通過如上所述地配置由所述導體管3構成的二次線圈，則與該二次線圈交鏈的磁通增加，由此在導體管3中流動的電流增加從而能夠提高加熱效率。但是，工廠設備的大量用電，必須使用三相交流電源。圖I表不了實施例I的電路，該電路使得三相交流電源的三相(U、V、W)間的電流不產(chǎn)生大的不平衡就能夠連接實施例I的兩臺感應加熱器。圖I中示出了三相交流電源5，三相電壓控制器6，T接變壓器7，單相變壓器8以及單相電壓控制器9。將從水生成飽和水蒸氣的第一感應加熱器的一次線圈作為T接變壓器7的副變壓器的一次線圈2，并將從飽和水蒸氣生成過熱水蒸氣的第二感應加熱器的一次線圈作為單相變壓器的一次線圈2。T接變壓器7的三個輸入端子(U1、VI、Wl)，通過三相電壓控制器6分別與三相交流電源的各相(U、V、W)連接，單相變壓器8的一次線圈2的輸入端子(V2、W2)，通過單相電壓控制器9分別與三相交流電源的圖示例中的V相和W相連接。通過所述的連接，可以分別獨立地控制第一感應加熱器的一次線圈中流過的電流以及第二感應加熱器的一次線圈中流過的電流。另外，副變壓器與主變壓器T連接，如果主變壓器的Vl-Wl間的匝數(shù)為N，則Vl-O (接線部)間的匝數(shù)和Wl-O間的匝數(shù)為N/2、且副變壓器的Ul-O間的匝數(shù)為(Φ ) N/2，只要滿足所述條件，副變壓器和主變壓器可以由單相變壓器構成，副變壓器和主變壓器也可以是三相一體型的。在三相一體型的情況下，如果三柱鐵心中的、纏繞有副變壓器和主變壓器線圈的兩端柱的截面面積為S，則中央柱截面面積為)S。當通過第一感應加熱器得到130°C的飽和水蒸氣，并通過第二感應加熱器得到500°C的過熱水蒸氣時，兩者的熱量比約為2 I。當把第一感應加熱器的一次線圈連接在三相電源的U-V間，并將第二感應加熱器的一次線圈連接在V-W間時，其電流比為U V W = I 1.323 0.5，最大電流和最小電流的比為2. 65倍，三相間的電流產(chǎn)生很大的不平衡，這種連接會導致變電設備(受電設備)容量變大。但是，如果將第一感應加熱器的一次線圈作為T接變壓器的副變壓器的一次線圈，則所述電流 比為U V W =I O. 661 O. 661，最大電流和最小電流的比為I. 51倍，能夠抑制所述大的不平衡，還可以抑制變電設備的大容量化。實施例2該實施例2的過熱水蒸氣生成裝置，與實施例I同樣，也是通過連接兩臺感應加熱器的二次線圈的導體管，由兩臺感應加熱器構成的，作為各感應加熱器的一次線圈也采用導體管，并在該導體管內流通水。參照圖6和圖7說明該實施例2中使用的感應加熱器。圖6中示出了由連接鐵心Ilb構成閉合磁路的柱鐵心11，纏繞在柱鐵心上的由銅制成的導體管12(—次線圈，圖示的例子是截面形狀為四邊形的導體管)，纏繞在鐵心上的由SUS等制成的導體管13( 二次線圈，圖示的例子是截面形狀為圓形的導體管)，絕緣紙15以及無溶劑系絕緣粘接劑層16。如圖7所示，柱鐵心11是圓形鐵心(以下稱為漸開線柱鐵心)，將薄硅鋼板(以下稱薄鐵板)在圓周方向上層疊形成圓筒，所述薄硅鋼板具有彎曲部Ilb以及與該彎曲部連接并彎曲成漸開線形的曲率部11C，將多個(圖示例為ABC三個)所述圓筒以同心的方式沿徑向依次層疊后形成所述圓形鐵心。所述漸開線柱鐵心是鐵損少的大體真圓，外周部分的間隙少，有效面積大，并且還具有薄鐵板的平面部不會露出于外周的優(yōu)點。在感應加熱器中，在柱鐵心11的外周上纏繞兩面涂有無溶劑系絕緣粘接劑層16的絕緣紙15，在其上纏繞作為一次線圈的導體管12，并使導體管12與所述無溶劑系絕緣粘接劑層16貼緊。由于兩面涂有無溶劑系絕緣粘接劑層16的絕緣紙15的絕熱效果低而導熱率高，所以在柱鐵心11中因鐵損而產(chǎn)生的熱量有效傳遞到作為一次線圈的導體管12。由此，柱鐵心11被冷卻，而作為一次線圈的導體管12被加熱。將作為一次線圈的導體管12形成為截面的形狀為四角形是為了加大傳熱面。在纏繞有作為一次線圈的導體管12的外周上，隔著絕緣紙15纏繞作為二次線圈的導體管13。另外，通過TIG焊接部14機械地連接固定相鄰的導體管13之間并使相鄰的導體管13之間電連接，成為將二次線圈電性短路的一圈二次線圈。將如上所述地形成的兩臺感應加熱器，分別作為從水生成飽和水蒸氣的感應加熱器(第一感應加熱器)和從飽和水蒸氣生成過熱水蒸氣的感應加熱器(第二感應加熱器)進行組合，從而得到過熱水蒸氣生成裝置。即，根據(jù)需要，通過絕緣性的連接器連接作為第一感應加熱器的一次線圈的導體管和作為第二感應加熱器的一次線圈的導體管，使得該兩種導體管的管內連通；并根據(jù)需要，通過絕緣性的連接器連接并組合作為第一感應加熱器的二次線圈的導體管和作為第二感應加熱器的二次線圈的導體管，使得該兩種導體管的管內連通。如圖5所示，成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3的一端與通過電磁閥20后的配管(供水管)21連接，成為第一感應加熱器17的一次線圈的導體管2的一端與在供水泵19和電磁閥20之間分路的配管(供水管)25連接。成為第二感應加熱器18的二次線圈的導體管3的一端作為過熱水蒸氣的輸出口，成為第二感應加熱器18的一次線圈的導體管2的一端與從供水泵19的前方分路的配管26連接。生成過熱水蒸氣時，成為第一感應加熱器17的一次線圈的導體管2和成為第二感應加熱器18的一次線圈的導體管2，分別通過電壓控制器 連接在交流電源上。通過該連接，成為第一感應加熱器17的一次線圈的導體管2和成為第二感應加熱器18的一次線圈的導體管2中流過交流電流，從而第一感應加熱器17的柱鐵心11和第二感應加熱器18的柱鐵心11中分別產(chǎn)生交變磁通，與該交變磁通交鏈的成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3、以及成為第二感應加熱器18的二次線圈的導體管3中分別產(chǎn)生感應電流，從而所述導體管3分別產(chǎn)生焦耳熱。同時，第一感應加熱器17和第二感應加熱器18的柱鐵心11因鐵損而發(fā)熱。此外，驅動供水泵19，并經(jīng)由電磁閥20向成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3充水。該充水一直進行到由物位開關22檢測到的位置為止。填充到成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3中的水，因所述導體管3的發(fā)熱而被加熱，生成例如130°C的飽和水蒸氣，該飽和水蒸氣被向成為第二感應加熱器8的二次線圈的導體管3送出。由于送出飽和水蒸氣，成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3內的水位下降，通過電磁閥20的控制補充下降部分的水。送出到成為第二感應加熱器18的二次線圈的導體管3中的飽和水蒸氣，因成為第二感應加熱器18的二次線圈的導體管3的發(fā)熱而被加熱，生成例如500°C的過熱水蒸氣后輸出。另外，從成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3溢出的水，通過分離器23分離并流過配管24返回供水泵19。另一方面，如果驅動供水泵19，則水經(jīng)由在電磁閥20的前方分路的供水管25、成為第一感應加熱器17的一次線圈的導體管2、成為第二感應加熱器18的一次線圈的導體管2和配管26后，返回供水泵19。流過成為第一感應加熱器17的一次線圈的導體管2以及成為第二感應加熱器18的一次線圈的導體管2的水，被各導體管2的熱量(主要是因柱鐵心11的鐵損而產(chǎn)生的熱量)加熱，被加熱的水返回供水泵19。當成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3內的水位降低而補充降低部分的水時，補充混合了所述加熱后的水的水，即補充預熱后的水。S卩，在過熱水蒸氣生成中，向成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3內補充的水，流經(jīng)配管25、成為第一感應加熱器17的一次線圈的導體管2、成為第二感應加熱器18的一次線圈的導體管2、配管26和供水泵19構成的循環(huán)通道而被預熱。由于向成為第一感應加熱器17的二次線圈的導體管3內補充所述預熱后的水，所以能夠節(jié)約與該預熱部分對應的、提供給第一感應加熱器17的一次線圈的電力。另外，圖5示出了安全閥27及壓力開關28。另外，由于成為第一感應加熱器17、第二感應加熱器18的二次線圈的導體管3為線圈狀，因此可以得到變長的總長，傳熱面積也變大，導體管3的溫度與其內部的飽和水蒸氣或過熱水蒸氣的溫度差小，檢測導體管3的溫度就能夠檢測飽和水蒸氣(例如130°C )和過熱水蒸氣(例如500°C )的溫度。另外，電路與圖I所示的電路相同，故在此省略具體說明。實施例3在以上的實施例I和實施例2中使用了兩臺感應加熱器構成過熱水蒸氣生成裝置，所以使用了 T接變壓器結構和單相變壓器結構，造成過熱水蒸氣生成裝置的結構復雜，在制造上費事。實施例3使過熱水蒸氣生成裝置的結構變得更為簡單。在所述實施例I和實施例2中使用了兩臺感應加熱器，但實施例3將所述兩臺中生成飽和水蒸氣的一臺感應加熱器分為兩臺，用合計三臺感應加熱器構成過熱水蒸氣生成裝置，并且將閉合 磁路鐵心(連接鐵心)通用化后構成為三柱(纏繞有線圈的三個鐵心)的一臺三相變壓器結構。利用如上所述的結構，在構成各感應加熱器的一次線圈中可以施加三相交流電源的相間電壓。下面參照圖8和圖11，對構成過熱水蒸氣生成裝置的主體的三相變壓器結構進行說明。圖8中示出了上部連接鐵心31a，下部連接鐵心31b，圓形的柱鐵心32a、32b、32c，漏磁路鐵心33，接線板34，纏繞在圓形的柱鐵心32a上的線圈35a，纏繞在圓形的柱鐵心32b上的線圈35b，纏繞在圓形的柱鐵心32c上的線圈35c以及絕熱件36。按照柱鐵心32a、漏磁路鐵心33、柱鐵心32b、漏磁路鐵心33、柱鐵心32c的順序，纏繞有線圈的圓形的柱鐵心32a.32b.32c和漏磁路鐵心33(本例中，漏磁路鐵心33的截面面積為柱鐵心的截面面積的1/2，理由見后述)分別以規(guī)定間隔配置，在所述的鐵心的上下的端部夾緊固定有上部連接鐵心31a、下部連接鐵心31b。另外，優(yōu)選的是，圓形的柱鐵心是由薄硅鋼板在圓周方向上層疊形成的，所述薄硅鋼板具有圖4所示的彎曲部以及與該彎曲部連接并彎曲成漸開線形狀的曲率部。在該情況下，鐵損少而效率高，并能夠節(jié)省資源。如纏繞在柱鐵心32c上的線圈35c的截面所示，纏繞在各柱鐵心32a、32b、32c上的線圈與柱鐵心貼緊纏繞，在本例子中，將由導體管構成的一次線圈35c-l貼緊纏繞在柱鐵心32c上，在所述一次線圈35c-l上重疊纏繞被絕熱件36包覆的、由導體管構成的二次線圈35c-2，在所述二次線圈35c-2上重疊纏繞一次線圈35c_l。S卩，由絕熱件36包覆的二次線圈35c-2配置在兩層一次線圈35c-l之間。而且，二次線圈35c-2的匝間通過釬焊焊接等而電性短路。如果在各個一次線圈中施加交流電壓，則因施加的交流電壓在柱鐵心中產(chǎn)生交變磁通，從而在與該交變磁通交鏈的二次線圈中流過電流，二次線圈因所述電流產(chǎn)生焦耳熱，并將發(fā)出的熱量傳遞給二次線圈的導體管內的被加熱物(水或飽和水蒸氣)。另外，在本例中，將一次線圈設為兩層，在對二次線圈起到保溫作用的同時，實現(xiàn)了變壓器結構的低阻抗化，但是一次線圈不限于兩層，也可以是一層。在該情況下，一次線圈貼緊纏繞在柱鐵心上。接線板34上的UX是纏繞在柱鐵心32a上的一次線圈兩端的引出端子，VY是纏繞在柱鐵心32b上的一次線圈兩端的引出端子，WZ是纏繞在柱鐵心32c上的一次線圈兩端的引出端子，端子UVW分別與三相電源的各相連接。在所述的三相變壓器結構中，在柱鐵心32a和柱鐵心32b之間、以及柱鐵心32b和柱鐵心32c之間，設置有截面面積是柱鐵心的截面面積1/2的漏磁路鐵心33 (作為三相的磁路觀察，漏磁路鐵心33與各柱鐵心鄰接配置)。如圖11所示，當設置了如上的漏磁路鐵心33時，如果例如纏繞在柱鐵心32a上的一次線圈中流過三相交流電源的一相的電流，則由該電流的施加而產(chǎn)生的磁通的大部分繞過其他的柱鐵心而流向漏磁路鐵心33，流向柱鐵心32b、32c的所述磁通很微弱。更具體而言，三相變壓器的漏磁路中流過最大磁通的狀態(tài)發(fā)生在兩相上施加額定電壓、剩余一相被切斷時。此時的電壓相位為一相是Sinl50°而另一相是120°延遲的Sin30° ,—相是Sin330°而另一相是120°延遲的Sin210° ,在該電壓相位時所述合計磁通成為不超過一相的最大磁通的值。此外在不同 的相組合中，當一相是Sin30°而另一相是240°延遲的Sin(-210° )時、以及一相是Sin210°而另一相是240°延遲的Sin(_30° )時，此時的合計磁通也成為不超過一相的最大磁通的值。如果用式子表示以Θ為基準相的相位角、Φ為一相的最大磁通，則所述式子如下絕對值OSin Θ+cDSin( Θ-120。)<絕對值 Φ絕對值OSin Θ+cDSin( Θ-240。)<絕對值 Φ。所述的情況表示了每一臺變壓器的漏磁路的截面面積只要與纏繞有線圈的柱鐵心的一相的截面面積相同即可。盡管無負載時因流入其他相的微弱磁通而感應產(chǎn)生額定的一半程度的感應電壓，但是在有負載時感應電壓降低到可以無視的程度，在實際應用上不存在問題。此外，如果在三柱鐵心之間的兩個部位分別設置必要面積的一半的漏磁路鐵心，則在圖8所示橫向一列形狀的鐵心中，從各相到漏磁路的磁路長的距離波動(Hf 6 9務)最小，可以實現(xiàn)磁通流動的均勻性。有負載時感應電壓降低到可以無視的程度，意味著因在柱鐵心32a中產(chǎn)生的磁通而造成的纏繞在柱鐵心32b、32c上的二次線圈的發(fā)熱量變得極少，也就是說施加在纏繞在柱鐵心32a上的一次線圈上的電流對纏繞在柱鐵心32b、32c上的二次線圈的發(fā)熱量沒有影響，因此，通過控制施加在纏繞在柱鐵心32a、32b、32c上的一次線圈中的電流，能夠分別獨立地控制纏繞在柱鐵心32a、32b、32c上的各個二次線圈的發(fā)熱量。圖9表示由所述的三相變壓器結構構成的過熱水蒸氣生成裝置的電路，因此在該圖9中對與圖8的三相變壓器結構的相同部分標注有相同的附圖標記。圖9中示出了纏繞在柱鐵心32a (參照圖8)上的一次線圈35a-l，纏繞在柱鐵心32a (參照圖8)上的二次線圈35a-2，纏繞在柱鐵心32b (參照圖8)上的一次線圈35b_l，纏繞在柱鐵心32b (參照圖8)上的二次線圈35b-2，纏繞在柱鐵心32c (參照圖8)上的一次線圈35c-l以及纏繞在柱鐵心32c (參照圖8)上的二次線圈35c-2。此外，圖9示出了插入一次線圈35a_l的輸入部的電壓控制元件37a，插入一次線圈35b-l的輸入部的電壓控制元件37b，插入一次線圈35c-l的輸入部的電壓控制元件37c，向電壓控制元件37a輸出控制信號的溫度調節(jié)計38a，向電壓控制元件37b輸出控制信號的溫度調節(jié)計38b以及向電壓控制元件37c輸出控制信號的溫度調節(jié)計38c。一次線圈35a_l的一端通過電壓控制元件37a與三相電源的U相連接，一次線圈35b-l的一端通過電壓控制元件37b與三相電源的V相連接，一次線圈35c-l的一端通過電壓控制元件37c與三相電源的W相連接。一次線圈35a-l的另一端與三相電源的V相連接，一次線圈35b-l的另一端與三相電源的W相連接，一次線圈35c-l的另一端與三相電源的U相連接。也就是說，一次線圈35a-l被施加三相電源的UV相間電壓，一次線圈35b-l被施加三相電源的VW相間電壓,一次線圈35C-1被施加三相電源的WU相間電壓,一次線圈35a-l、35b-l、35c-l相對三相電源為Λ連接。二次線圈35a-2、35b-2、35c_2相互間沒有電連接而彼此獨立，在圖示的例子中，向二次線圈35a-2、35b-2的導體管內以并聯(lián)的方式供給用于生成飽和水蒸氣的水。在二次線圈35a-2、35b-2中生成的飽和水蒸氣被直接輸送至二次線圈35c_2的導體管內，并在該導體管內生 成為過熱水蒸氣。在此，使用了兩個二次線圈35a-2、35b-2用于從水生成飽和蒸氣，使用了一個二次線圈35c-2用于生成過熱水蒸氣。此外，圖9示出了二次線圈35a_2內的溫度的輸出側39a、即檢測飽和水蒸氣溫度的溫度檢測器39a，二次線圈35b-2內的溫度的輸出側39b、即檢測飽和水蒸氣溫度的溫度檢測器39a，以及二次線圈35c-2內的輸出側39c、即檢測過熱水蒸氣溫度的溫度檢測器39a。溫度檢測器39a的檢測信號輸入溫度調節(jié)計38a，與目標溫度進行比較后向電壓控制元件37a發(fā)送對應檢測溫度和目標溫度的偏差的控制信號，來控制施加在一次線圈35a_l上的電壓。溫度檢測器39b的檢測信號輸入溫度調節(jié)計38b，與目標溫度進行比較后向電壓控制元件37b發(fā)送對應檢測溫度和目標溫度的偏差的控制信號，來控制施加在一次線圈35b-l上的電壓。通過所述的控制，從二次線圈35a-2、35b-2生成相同溫度的飽和水蒸氣。溫度檢測器39c的檢測信號輸入溫度調節(jié)計38c，與針對過熱水蒸氣的目標溫度進行比較后向電壓控制元件37c發(fā)送對應檢測溫度和目標溫度的偏差的控制信號，來控制施加在一次線圈35c-l上的電壓。通過所述控制得到所希望的溫度的過熱水蒸氣。圖10表示了如上所述的過熱水蒸氣生成裝置的水系統(tǒng)的配管，對于與圖8和圖9所示的過熱水蒸氣生成裝置的相同部分標注相同的附圖標記，并省略該部分的具體說明。但是，在圖10所示的配管中，纏繞在柱鐵心32b(參照圖8)上的二次線圈35b-2和纏繞在柱鐵心32c (參照圖8)上的二次線圈35c-2，作為被供給水從而生成飽和水蒸氣的導體管，纏繞在柱鐵心32a(參照圖8)上的二次線圈35a-2，作為生成過熱水蒸氣的導體管。由泵輸送的水通過水位調節(jié)用電磁閥EV3供給至二次線圈35b_2的導體管，由同一個泵輸送的水通過水位調節(jié)用電磁閥EV2供給至二次線圈35c-2的導體管。二次線圈35b-2中設有物位開關LSI，二次線圈35c-2中設有物位開關LS2，當通過物位開關LSl檢測到供給至二次線圈35b-2的導體管內的水的水位時，控制水位調節(jié)用電磁閥EV3停止供水，當物位開關LS2檢測到供給至二次線圈35c-2的導體管內的水的水位時，控制水位調節(jié)用電磁閥EV2停止供水。通過水位調節(jié)用電磁閥EV2、EV3的控制，二次線圈35b_2、35c_2的導體管內的水位始終被保持在規(guī)定水位上。通過二次線圈35b_2的導體管和二次線圈35c-2的導體管的加熱而生成的飽和水蒸氣，匯合后被導出到二次線圈35a-2的導體管內，并通過二次線圈35a-2的導體管的加熱生成過熱水蒸氣后向外部輸出。纏繞在柱鐵心32a(參照圖8)上的一次線圈35a_l (參照圖9)、纏繞在柱鐵心32b (參照圖8)上的一次線圈35b-l (參照圖9)以及纏繞在柱鐵心32c (參照圖8)上的一次線圈35c-l (參照圖9)，全部由導體管構成，通過泵提供的水供給到各一次線圈的導體管的一端。供給至各一次線圈的導體管的水從各一次線圈的導體管的另一端排出，排出的水匯合后返回泵的輸入一側(在圖10的圖示中暫時存留在容器中)。流過各一次線圈的導體管內的水獲取因鐵損產(chǎn)生的熱量而被加熱，該被加熱的水供給至二次線圈35b-2的導體管和二次線圈35c-2的導體管。S卩，供給到二次線圈35b-2的導體管和二次線圈35c-2的導體管的水已經(jīng)被預熱，因此可以減少成為所述二次線圈的導體管的電力消耗，從而能夠提高熱量的利用效率。另外，圖示的例子是水并聯(lián)地流過各一次線圈，但是水也可以串聯(lián)地流過各一次線圈。使用兩個二次線圈35a-2、35b-2從水生成飽和水蒸氣、使用一個二次線圈35c_2生成過熱水蒸氣的理由是基于下述認識通過加熱使水成為飽和水蒸氣所需要的熱量是通過加熱使飽和水蒸氣成為過熱水蒸氣所需要熱量的大體兩倍，如圖10所示，在使水流過各一次線圈的導體管進行預熱，再將預熱后的水(溫水)供給至二次線圈的導體管的實施例中，具體而言，向一次線圈的導體管供給20°C的水，將該水通過一次線圈的導體管預熱到600C (主要因一次線圈的銅損和鐵損產(chǎn)生的熱量)，再將被預熱到60°C的溫水供給至二次線圈后生成130°C的飽和水蒸氣的熱量，與將130°C的飽和水蒸氣加熱到700 °C的過熱水蒸氣的熱量的比，大體為2 I。即，此時的三相電源的電流比為I : I : I而平衡。此外，在使溫水和飽和水蒸氣的溫度相同，生成800°C的過熱水蒸氣時，三相電源的電流比為I : 1.04 : 1.04 ;生成500°C的過熱水蒸氣時三相電源的電流比為I O. 90 0.90 ;生成400°C的過熱水蒸氣時三相電源的電流比為I : O. 84 : O. 84 ;生成300°C的過熱水蒸氣時三相電源的電流比為I : O. 78 : O. 78 ;生成200°C的過熱水蒸氣時三相電源的電流比為I : O. 70 : 0.70。因此，通過使用兩個二次線圈35a-2、35b_2從水生成飽和水蒸氣，并使用一個二次線圈35c-2生成過熱水蒸氣，不會發(fā)生三相電源電流中僅有一相電流值為零的極端的不平衡情況，能夠通過一臺三相變壓器結構形成過熱水蒸氣生成裝置。本實施例不限于下述情況向一次線圈的導體管供給20°C的水，通過一次線圈的導體管將所述的20°C的水預熱到60°C，再將所述被預熱到60°C的溫水供給至二次線圈后生成130°C的飽和水蒸氣，而后從所述130°C的飽和水蒸氣生成所希望的溫度的過熱水蒸氣。在所述的實施例中，由三根柱鐵心和兩根漏磁路鐵心構成三相變壓器結構的鐵心，但是也可以使用如圖12所示的鐵心，即，在Y形的上部連接鐵心41a和Y形的下部連接鐵心41b之間設置圓形的柱鐵心42a、42b、42c，且在Y形的交點部配置漏磁路鐵心43，將所述的鐵心夾緊固定。該情況的漏磁路鐵心的截面面積與一個柱鐵心的截面面積相同，并且用一個漏磁路鐵心即可，此外，從各相到漏磁路的磁路長度的距離相等，磁通的流動均勻。另外，優(yōu)選的是，如圖7所示，柱鐵心是由薄硅鋼板在圓周方向上層疊形成的圓形鐵心，所述薄硅鋼板具有彎曲部以及與該彎曲部連接并彎曲成漸開線形狀的曲率部。
權利要求1.一種過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于包括 第一感應加熱器，是將導體管纏繞在纏繞有一次線圈的閉合磁路鐵心上形成的，所述導體管通過在所述一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱；以及 第二感應加熱器，是將導體管纏繞在纏繞有一次線圈的閉合磁路鐵心上形成的，所述導體管通過在所述一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱， 所述第一感應加熱器的導體管的一端與供水管連接，所述第一感應加熱器的導體管的另一端與所述第二感應加熱器的導體管的一端連接，向所述第一感應加熱器的導體管內充水從而生成飽和水蒸氣，并且使生成的飽和水蒸氣流過所述第二感應加熱器的導體管內并加熱生成的飽和水蒸氣從而生成過熱水蒸氣。
2.根據(jù)權利要求I所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于，所述第二感應加熱器的一次線圈通過單相電壓控制器與三相電源的兩相之間連接，并且所述第一感應加熱器的一次線圈成為通過三相電壓控制器與所述三相電源連接的T接變壓器的副線圈。
3.根據(jù)權利要求I所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于，所述閉合磁路鐵心是將漸開線形狀的薄鐵板層疊成圓柱形而成的圓形鐵心，在該閉合磁路鐵心與一次線圈的導體管之間插入有絕緣紙，在該絕緣紙的全部面上涂布有無溶劑系絕緣粘接劑。
4.一種過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于包括 第一感應加熱器和第二感應加熱器，是通過在閉合磁路鐵心的柱鉄心上纏繞成為一次線圈的導體管，并在所述一次線圈的外周上纏繞成為二次線圈的導體管而形成的，所述ニ次線圈通過在所述一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱；以及 供水管，在該供水管上順序設置有電磁閥和供水泵， 成為所述第一感應加熱器的二次線圈的導體管的一端與通過所述電磁閥后的所述供水管連接，成為所述第一感應加熱器的二次線圈的導體管的另一端與成為所述第二感應加熱器的二次線圈的導體管的一端連接， 成為所述第一感應加熱器的一次線圈的導體管的一端與通過所述電磁閥前的所述供水管連接，成為所述第一感應加熱器的一次線圈的導體管的另一端與成為所述第二感應加熱器的一次線圈的導體管的一端連接，并且成為所述第二感應加熱器的一次線圈的導體管的另一端與供水泵前的所述供水管連接， 將用所述供水泵通過所述電磁閥供給的水充入成為所述第一感應加熱器的二次線圈的導體管內從而生成飽和水蒸氣，使生成的飽和水蒸氣流過成為所述第二感應加熱器的ニ次線圈的導體管內并加熱生成的飽和水蒸氣從而生成過熱水蒸氣，并且使通過所述供水泵供給的水流過成為所述第一感應加熱器的一次線圈的導體管和成為所述第二感應加熱器的一次線圈的導體管后，在所述供水泵的前方匯合。
5.根據(jù)權利要求4所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于，所述第二感應加熱器的一次線圈通過單相電壓控制器與三相電源的兩相之間連接，并且所述第一感應加熱器的一次線圈成為通過三相電壓控制器與所述三相電源連接的T接變壓器的副線圈。
6.根據(jù)權利要求4所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在干，所述柱鐵心是將漸開線形狀的薄鐵板層疊成圓柱形而成的圓形鐵心，在該柱鐵心與一次線圈的導體管之間插入有絕緣紙，在該絕緣紙的全部面上涂布有無溶劑系絕緣粘接劑。
7.一種過熱水蒸氣生成裝置，是與纏繞有線圈的柱鉄心鄰接設置有漏磁路鐵心的一臺三相變壓器結構，所述過熱水蒸氣生成裝置的特征在干， 在三相的各個柱鐵心上纏繞有一次線圈，并在該一次線圈上重疊纏繞有由導體管構成的二次線圈，所述導體管通過在所述一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱， 向纏繞在三相中的兩相的所述柱鐵心上的二次線圈供水從而生成飽和水蒸氣，并使所述飽和水蒸氣流過纏繞在另ー相的所述柱鐵心上的二次線圈從而生成過熱水蒸氣。
8.根據(jù)權利要求7所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于，所述漏磁路鐵心的總截面面積，與ー個所述柱鐵心的截面面積相等。
9.根據(jù)權利要求7所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于，所述三相變壓器結構的鐵心的配置為在上下的Y形連接鐵心的Y形的各個前端部配置有所述柱鐵心，在Y形的交點部配置有所述漏磁路鐵心。
10.根據(jù)權利要求7所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在干，將所述一次線圈作為導體管，使向二次線圈供給的水流過所述一次線圈的導體管并被預熱。
11.根據(jù)權利要求7所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于，在各一次線圈的輸入部上設置有控制元件，該控制元件獨立地控制施加在各個一次線圈上的電壓。
12.根據(jù)權利要求7或9所述的過熱水蒸氣生成裝置，其特征在于，所述柱鐵心是將漸開線形狀的薄鐵板層疊成圓柱形而成的圓形鐵心，在該柱鐵心與一次線圈的導體管之間插入有絕緣紙，在該絕緣紙的全部面上涂布有無溶劑系絕緣粘接劑。
專利摘要本實用新型提供過熱水蒸氣生成裝置，其包括第一感應加熱器，是將導體管纏繞在纏繞有一次線圈的閉合磁路鐵心上形成的，導體管通過在一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱；以及第二感應加熱器，是將導體管纏繞在纏繞有一次線圈的閉合磁路鐵心上形成的，導體管通過在一次線圈中流過的交流電流發(fā)熱，第一感應加熱器的導體管的一端與供水管連接，第一感應加熱器的導體管的另一端與第二感應加熱器的導體管的一端連接，向第一感應加熱器的導體管內充水從而生成飽和水蒸氣，并且使生成的飽和水蒸氣流過第二感應加熱器的導體管內并加熱生成的飽和水蒸氣從而生成過熱水蒸氣。
文檔編號H05B6/10GK202442322SQ201220029969
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月30日 優(yōu)先權日2011年2月4日
發(fā)明者土居信一, 外村徹, 森本研二, 藤本泰廣, 西山忠 申請人:特電株式會社