(57)【要約】【課題】  三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置及びその加熱方法に関する。【解決手段】  全体がケイ素鋼板を多層に重ねて一つの三相閉磁路を形成するＥＩ形鉄心があり、このＥＩ形鉄心の三本のコア脚には、それぞれ一次コイルを巻回した三相一次コイルが形成されている。三相一次コイルの各相は、順次、左から右へとそれぞれＵ、Ｖ、Ｗで表わされ、各三相一次コイルは、スター（Ｙ）接続またはデルタ（Δ）接続し、鉄心と三相一次コイルとは、その全体が金属ケースに封入され、金属ケース内のスペースには、絶縁充填物が充填されて密閉構造である。金属ケースは、三相閉磁路に沿って設置して、鉄心と各相の一次コイル２とを包囲して各相の二次側抵抗を形成して、液体加熱装置の主な発熱体になり、且つ、鉄心と三相一次コイルの保護ケース及び放熱体ともなっている。動作中、金属ケースの各相二次側金属リングに大電流を誘導し、各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生し、二種類の大電流によって金属ケースは急速に加熱され、この金属ケースの熱量は、この金属ケースの周囲の液体に伝導され、各相二次側金属リングで形成された三相の短絡回路のベクトルの和はゼロとなり、金属ケースは零電位となり安全である。【効果】  出力と力率は大幅に向上し、コストは大幅に安くなり、かつ動作は安全で信頼性がある
2005510833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置において、
全体をケイ素鋼板で積み重ねて一つの三相閉磁路を形成するＥＩ形鉄心１と、このＥＩ形鉄心１の三本のコア脚に、それぞれ一次コイル２を巻回した三相一次コイルと、上記鉄心１と上記三相一次コイルとの全体を封入する金属ケースとを有し、
上記三相一次コイルはデルタ（Δ）接続又はスター（Ｙ）接続とし、
上記金属ケース内のスペースには、絶縁充填物が充填されて密閉構造を形成するとともに、この金属ケースは、三相閉磁路に沿って設置して、上記鉄心１と各相の上記一次コイル２とを包囲して各相の二次側抵抗を形成することによって、上記液体加熱装置の主な発熱体になり、且つ、前記鉄心と前記三相一次コイルの保護ケース及び放熱体となり、
各相の二次側は前記金属ケースを利用して導通し、二次側の相と相の間の短絡回路及び三相短絡回路を形成し、この三相短絡回路のベクトルの和はゼロとし、動作中では、上記金属ケースは零電位となること
を特徴とする三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。
【請求項２】
上記金属ケースは、上下トレー３、ケーシング４、二つの矩形管５とコネクタ部６とを有し、
このコネクタ部６は上記ケーシング４の一方の側面下方に溶接され、
上記三相一次コイルのリード線をコネクタ部６から引き出し、
上記上下トレー３はそれぞれ上記ケーシング４の上下端と溶接され、
第１の矩形管５は上記三相一次コイルのＵ、Ｖ二相の間及びそれと対応する鉄心１の上下ヨークの間に設置し、第２の矩形管５は上記三相一次コイルのＶ、Ｗ二相の間及びそれと対応する上記鉄心１の上下ヨークの間に設置し、上記二つの矩形管５は、上記ケーシング４の前後方向両面を貫通し、この前後方向両端の周りの部分は、それぞれ上記ケーシング４の前後方向両面と溶接され、
上記両矩形管５の左右方向両面と上記ケーシング４とは、それぞれ各相一次コイル２を包囲する三つの二次側とする金属リングを形成し、
上記両矩形管５の上下方向両面と上記ケーシング４及び上記上下トレー３とは、それぞれ上下ヨークを包囲する四つの二次側とする金属リングを形成し、
この二次側とする上記の各金属リングは、充分に鉄心三相磁路の有効長さを利用して、装置全体の出力を向上させること
を特徴とする請求項１に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。
【請求項３】
上記矩形管５は、両端が開放した構造に形成されていること
を特徴とする請求項２に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。
【請求項４】
上記矩形管５は、上下方向両面に内方に折り曲げられた羽状片を有すること
を特徴とする請求項３に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。
【請求項５】
上記矩形管５は、両端は半密閉状の構造に形成するとともに、その一端は少なくとも液体の入力端を有し、他端は少なくとも三個の液体の出力端を有し、
上記矩形管５の内部には、放熱機能を有するとともに、液体の流速も増加可能な液体ディフレクタ１０が設置されていること
を特徴とする請求項２に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。
【請求項６】
三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法において、
三相一次コイルを三相商用周波数電源に接続することにより、三相閉磁路に沿って鉄心１と各相の上記一次コイル２を包囲する金属ケースの各相二次側金属リングに大電流を誘導し、
上記各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生し、
上記二種類の大電流によって上記金属ケースは急速に加熱され、
この金属ケースの熱量は、この金属ケースの周囲の液体に伝導され、
上記各相二次側金属リングで形成された三相短絡回路のベクトルの和はゼロとなるとともに、上記金属ケースは零電位となり、
この二種類の大電流による加熱は、装置全体の出力効率を向上させること
を特徴とする三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体用の加熱装置及び加熱方法に関するもので、特に、三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置と液体加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ヨーロッパ特許ＥＰ０３８３２７２Ａ２及び中国特許ＺＬ９７１０６９８４．４に記載されているように、液体を加熱するための商用周波数電源による誘導加熱装置には、加熱方法の原理から分類すると、電流加熱と渦電流加熱との二種類がある。
【０００３】
ヨーロッパ特許ＥＰ０３８３２７２Ａ２の原理は、一次コイルを商用周波数電源と接続すると二次側となる金属管には、低電圧大電流の誘導電流が誘起される。この誘導電流により、金属管は加熱され、この熱量は液体に伝導される。
【０００４】
このような加熱装置の構造としては、鉄心としてケイ素鋼板を多層に積み重ね、この鉄心のコア脚には、一次コイルを巻き、この巻回された一次コイルの表面を、二次側となる金属管で覆うとともに、一次コイルと二次側としての金属管との間を樹脂で充填することによって熱の伝導に不利となるスペースを除去し、これを一体として液体の入っている容器に入れて、二次側金属管の表面から均一に放熱させる。そして、鉄心のコア脚と二次側金属管とは容器を通して、容器外の上下ヨークと一体とした閉磁路が形成される。
【０００５】
このような構成において、出力と安全電圧との関係から判断すると、出力が小さい場合には、二次側金属管の電圧は低くなり、出力が大きい場合には、二次側金属管の電圧は高くなり、安全上の影響を考慮する必要がある。即ち、この加熱方法では出力を制限する必要がある。このことは、下記の公式より明らかである。
Ｓ＝Ｋ√Ｐ・・・（１）。但し、Ｋは定数で、鉄心の横断面Ｓと電力Ｐの平方根とが比例する。
【０００６】
Ｓ＝Ｅ／４．４４ｆＢＮ・・・（２）。但し、起電力Ｅ（ここでは電源電圧を示す）と周波数ｆと磁気誘導強度Ｂとを一定の数値とすると、鉄心の横断面Ｓとコイルの巻数Ｎとが反比例することになる。従って、式（１）及び式（２）より、出力が大きければ大きいほど電圧が高くなる。
【０００７】
その他のものとして、加熱装置が容器と一体となっており、ヨーク部の鉄心が、容器外に設置され、空気中に露出する形式の加熱装置では、全体の形状が大きく、出力は小さく、熱効率は低く、製作プロセスは複雑である等の種々の問題が存在している。さらに、上記ヨーロッパ特許ＥＰ０３８３２７２Ａ２中には、従来例としてその他の加熱方法に存在する多くの問題点についても記載されている。
【０００８】
中国特許ＺＬ９７１０６９８４．４中に記載されている液体加熱用の加熱装置は、ケイ素鋼板で形成された“ＩＩＩ”形の鉄心を多層に積み重ね、その“ＩＩＩ”形の鉄心の上端に磁気を有する鉄鋼品、即ち、磁気鋼を設置し、それらの二種類の異なる材料で構成されている三相の磁気導体は、一つの三相閉磁路を形成する。
【０００９】
その“ＩＩＩ”形の鉄心の三つのコア脚に巻回されているコイルに、三相商用周波数電源を接続し通電すると、その磁気鋼の中で三相交流変化する磁束により、鉄心に大きな渦電流及びヒステリシスを生じて、磁気鋼は急速に加熱させる。この熱量は主に渦電流から発生するもので、渦電流加熱である。
【００１０】
この渦電流加熱型の加熱装置の構造は、以下の通りである。即ち、金属ケースの上端は上記磁気鋼の下端と溶接され、密閉されており、鉄心とコイルとがこの金属ケース内に封入されている。コイルの引出線は、金属ケースの一方の側面にある端子盤から引出され、金属ケースと端子盤との間のスペース全体には、絶縁充填物が充填されて、完全な密閉構造となっている。
【００１１】
使用状態では、引出線の出力端以外の装置全体は、液体中に浸されており、動作中には、磁気鋼、鉄心及びコイルで生じた熱量が、直接または間接に金属ケースを通じてその周りの液体に伝導される。ここで、各相コイルの周囲からの放熱が金属ケースへ均一になされないため、コイルＵ、Ｖ二相間及びＶ、Ｗ二相間に、部分的な比較的高いコイル温度の上昇が発生し、使用寿命に影響を与えることが判明した。その他、同装置は鉄心の断面積が大きい、力率が低い等の問題もある。
【特許文献１】ヨーロッパ特許ＥＰ０３８３２７２Ａ２
【特許文献２】中国特許ＺＬ９７１０６９８４．４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように構成されているので、前者のヨーロッパ特許の誘導加熱形式のものは、出力が小さい場合には、二次側金属管の電圧は低くなり、出力が大きい場合には、二次側金属管の電圧は高くなり、安全上の影響を考慮する必要がある。即ち、この加熱方法では出力を制限する必要がある等の問題がある。
【００１３】
さらに、後者の中国特許の渦電流加熱形式のものは、各相コイルの周囲からの放熱が金属ケースへ均一になされないため、コイルＵ、Ｖ二相間及びＶ、Ｗ二相間に、部分的な比較的高いコイル温度の上昇が発生し、使用寿命に影響を与えることが判明した。その他、同装置は鉄心の断面積が大きい、力率が低い等の問題もある。
【００１４】
この発明は、出力と力率は大幅に向上し、コストは大幅に安くなり、かつ動作は安全で信頼性がある液体加熱装置及び液体加熱方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明は、三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置において、全体をケイ素鋼板で積み重ねて一つの三相閉磁路を形成するＥＩ形鉄心１と、このＥＩ形鉄心１の三本のコア脚に、それぞれ一次コイル２を巻回した三相一次コイルと、上記鉄心１と上記三相一次コイルとの全体を封入する金属ケースとを有し、三相一次コイルはデルタ（Δ）接続又はスター（Ｙ）接続とし、金属ケース内のスペースには、絶縁充填物が充填されて密閉構造を形成するとともに、この金属ケースは三相閉磁路に沿って設置して、鉄心１と各相の一次コイル２とを包囲して各相の二次側抵抗を形成することによって、液体加熱装置の主な発熱体になり、且つ、鉄心と三相一次コイルの保護ケース及び放熱体となり、各相の二次側は金属ケースを利用して導通し、二次側の相と相の間の短絡回路及び三相短絡回路を形成し、この三相短絡回路のベクトルの和はゼロとし、動作中では、上記金属ケースは零電位となるものである。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、金属ケースは、上下トレー３、ケーシング４、二つの矩形管５とコネクタ部６とを有し、このコネクタ部６はケーシング４の一方の側面下方に溶接され、三相一次コイルのリード線をコネクタ部６から引き出し、上下トレー３はそれぞれケーシング４の上下端と溶接され、第１の矩形管５は三相一次コイルのＵ、Ｖ二相の間及びそれと対応する鉄心１の上下ヨークの間に設置し、第２の矩形管５は三相一次コイルのＶ、Ｗ二相の間及びそれと対応する上記鉄心１の上下ヨークの間に設置し、二つの矩形管５は、ケーシング４の前後方向両面を貫通し、この前後方向両端の周りの部分は、それぞれケーシング４の前後方向両面と溶接され、両矩形管５の左右方向両面と上記ケーシング４とは、それぞれ各相一次コイル２を包囲する三つの二次側とする金属リングを形成し、両矩形管５の上下方向両面と上記ケーシング４及び上下トレー３とは、それぞれ上下ヨークを包囲する四つの二次側とする金属リングを形成し、この二次側とする各金属リングは、充分に鉄心三相磁路の有効長さを利用して、装置全体の出力を向上させるようにしたものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、矩形管５は、両端が開放した構造に形成されているものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、矩形管５は、上下方向両面に内方に折り曲げられた羽状片を有するものである。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項２に係る発明において、矩形管５は、両端は半密閉状の構造に形成するとともに、その一端は少なくとも液体の入力端を有し、他端は少なくとも三個の液体の出力端を有し、矩形管５の内部には、放熱機能を有するとともに、液体の流速も増加可能な液体ディフレクタ１０が設置されているものである。
【００２０】
請求項６に係る発明は、三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法において、三相一次コイルを三相商用周波数電源に接続することにより、三相閉磁路に沿って鉄心１と各相の一次コイル２を包囲する金属ケースの各相二次側金属リングに大電流を誘導し、各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生し、二種類の大電流によって金属ケースは急速に加熱され、この金属ケースの熱量は、この金属ケースの周囲の液体に伝導され、各相二次側金属リングで形成された三相の短絡回路のベクトルの和はゼロとなるとともに、上記金属ケースは零電位となり、この二種類の大電流による加熱は、装置全体の出力効率を向上させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、液体加熱のための出力と力率は大幅に向上し、コストは大幅に安くなり、かつ動作は安全で信頼性がある液体加熱装置及び液体加熱方法が得られる。
【００２２】
請求項１〜請求項６に係る発明は、金属ケースは三相閉磁路に沿って設置して、鉄心１と各相の一次コイル２を包囲して各相の二次側抵抗を形成することによってこの発明による液体加熱装置の主な発熱体となるとともに、鉄心と三相一次コイルの保護ケースと放熱体としての効果も有する。
【００２３】
又、各相の二次側は、同一の金属ケースを利用して導通し、二次側の相と相の間の短絡回路及び三相の短絡回路を形成し、動作中はその三相の短絡回路のベクトルの和はゼロとなるとともに、金属ケースは零電位となる。
【００２４】
さらに、二次側には誘導された大電流と、短絡回路による大電流との二種類の大電流の組み合わせ効果によって、金属ケースは急速に加熱されるから、この熱量は液体に伝導され、液体の加熱効率が良い。
【００２５】
二次側とする各金属リングは、充分に鉄心三相磁路の有効長さを利用して、装置全体の出力を向上させることが出来る。
【００２６】
矩形管の内部に液体ディフレクタを設置したものは、放熱機能を有するとともに、液体の流速も増加させることが出来る。
【００２７】
一次コイルの銅・鉄損による熱量は、金属ケースを通じて外へ伝導されるから、一次コイルの上昇温度は低くなり、動作状態は信頼できる。
【００２８】
二次側に発生した二種類の大電流によって、金属ケースは急速に加熱しているので、鉄心の断面積を同じにした時の従来の加熱方法と比べると、装置全体の出力効率は向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置を実現する技術手段としては、この発明の液体加熱装置では、全体がケイ素鋼板を多層に重ねて一つの三相閉磁路を形成するＥＩ形鉄心があり、このＥＩ形鉄心の三本のコア脚には、それぞれ一次コイルを巻回した三相一次コイルが形成されている。三相一次コイルの各相は、順次、左から右へとそれぞれＵ、Ｖ、Ｗで表わされ、各三相一次コイルは、スター（Ｙ）接続またはデルタ（Δ）接続されている。
【００３０】
鉄心と三相一次コイルとは、その全体が金属ケースに封入され、金属ケース内のスペースには、絶縁充填物が充填されて密閉構造となっている。金属ケースは、三相閉磁路に沿って設置して、鉄心と各相の一次コイルとを包囲して各相の二次側の抵抗を形成することによって、液体加熱装置の主な発熱体になり、且つ、鉄心と三相一次コイルの保護ケース及び放熱体ともなっている。各相の二次側は金属ケースを利用して導通し、二次側の相と相の間の短絡回路及び三相短絡回路を形成している。この三相短絡回路のベクトルの和はゼロとし、動作中では、金属ケースは零電位となっている。
【００３１】
金属ケースは、上下トレー、ケーシング、二つの矩形管とコネクタ部とを有し、このコネクタ部はケーシングの一方の側面下方に溶接され、一次コイルのリード線がコネクタ部から引き出され、上下トレーはそれぞれケーシングの上下端と溶接される。
【００３２】
第１の矩形管は三相一次コイルのＵ、Ｖ二相の間及びそれと対応する鉄心の上下ヨークの間に設置し、第２の矩形管は上記三相一次コイルのＶ、Ｗ二相の間及びそれと対応する鉄心の上下ヨークの間に設置する。二つの矩形管は、ケーシングの前後方向両面を貫通し、この前後方向両端の周りの部分は、それぞれケーシングの前後方向両面と溶接される。このようにすることにより、両矩形管の左右方向両面とケーシングとは、それぞれ各相一次コイルを包囲する三つの二次側とする金属リングを形成している。この三つの二次側とする金属リングは、順次、左から右へとそれぞれＵ、Ｖ、Ｗで表わされる。
【００３３】
両矩形管の上下方向両面とケーシング及び上下トレーとは、それぞれ上下ヨークを包囲する四つの二次側とする金属リングを形成し、この二次側とする各金属リングは、鉄心三相磁路の有効長さを充分に利用して、装置全体の出力を向上させる。
【００３４】
矩形管には、両端が開放した構造に形成されている矩形管や、この両端が開放した構造の矩形管の上下方向両面に内方に折り曲げられた羽状片を有する構造の矩形管がある。
【００３５】
さらに、矩形管の両端を半密閉状の構造に形成するとともに、その一端は少なくとも液体の入力端を有し、他端は少なくとも三個の液体の出力端を有し、矩形管の内部には、放熱機能を有するとともに、液体の流速も増加可能な液体ディフレクタが設置されている。
【００３６】
金属ケースを構成する上下トレー、ケーシング、二つの矩形管と液体ディフレクタは、厚さ１〜３ｍｍの金属薄板で製作している。金属薄板はステンレス板、鋼板またはアルミ板が使用されている。コネクタ部はステンレス型管を使って製作することがある。
【００３７】
三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法を実現する技術手段としては、コネクタ部から引き出されているリード線の出力端を除くこの発明の液体加熱装置全体を液体に浸け、この液体加熱装置の三相一次コイルを三相商用周波数電源に接続することにより、三相閉磁路に沿って鉄心と各相の一次コイルを包囲する金属ケースの各相二次側金属リングに大電流が誘導される。各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生する。
【００３８】
二種類の大電流によって金属ケースは急速に加熱され、この金属ケースに発生した熱量は、この金属ケースの周囲の液体に伝導され、各相二次側金属リングで形成された三相の短絡回路のベクトルの和はゼロとなるとともに、金属ケースは零電位となる。このように、二種類の大電流による加熱方法では、装置全体の出力効率を向上させることが出来る。
【００３９】
本発明の基本となる技術手段は、下記の通りである。二次側金属リングの誘導電流は、
Ｉ１Ｎ１=Ｉ２Ｎ２・・・（３）で表される。ここで、Ｉ１は一次電流、Ｉ２は二次電流、Ｎ１は一次コイルの巻線数、Ｎ２は二次側の巻線数である。但し、Ｎ２は１とする。その他、二次側金属リングの相と相の間の短絡回路及び三相短絡回路で生じる各短絡電流ＩＤＬは、それぞれ短絡起電力Ｅに正比例し、それぞれ短絡インピーダンスに反比例し、その式は、
ＩＤＬ=Ｅ／Ｚ・・・（４）で表わされる。
【実施例１】
【００４０】
本発明の第１の実施例を、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の鉄心１と一次コイル２との構造を示す図で、図１のａ図は正面図、図１のｂ図は側面図である。
【００４１】
図１において、鉄心１はＥＩ形の多層ケイ素鋼板で形成されており、三相閉磁路を形成している。このＥＩ形鉄心１の三本のコア脚には、それぞれ一次コイル２が巻回されて、三相一次コイルが形成されている。三相一次コイルの各相は、順次、左から右へとそれぞれＵ、Ｖ、Ｗで表わされ、各三相一次コイルは、スター（Ｙ）接続またはデルタ（Δ）接続されている。なお、図１は、スター（Ｙ）接続を示している。
【００４２】
図２は本発明の矩形管５を示すもので、図２−１〜図２−４は、それぞれ四種類の形状を有する矩形管５の構造を示している。図２−１は、両端が開放した構造に形成された矩形管５を示しており、図２−１のａ図は正面図、図２−１のｂ図は図２−１のａ図の側面図である。図２−２は、両端が開放した構造で、かつ上下方向両面には内方に折り曲げられた羽状片を有する矩形管５を示しており、図２−２のａ図は正面図、図２−２のｂ図は図２−２のａ図の側面図である。
【００４３】
図２−３は、両端が半密閉状の構造に形成された矩形管５である。この矩形管５の一端は入力端となっており、吸込丸管１１が一カ所設置されている。この矩形管５の他端は出力端となっており、三カ所に四角形状の穴が開けられている。この矩形管５の内部には、液体ディフレクタ１０が設置されている。液体ディフレクタ１０は完全に密閉された空心管であり、その上下方向両面には、それぞれ矩形管５の上下方向両面に形成されている内方に折り曲げられた羽状片と溶接され、液体ディフレクタ１０の周辺と矩形管５の内壁面との間には、一定の間隔が保持されている。このように形成されているので、液体ディフレクタ１０は矩形管５に対して放熱機能を持つばかりでなく、矩形管５に流れる液体の流速も加速させることが出来る。液体ディフレクタ１０はステンレス板、吸込丸管１１はステンレス型管を用いて製作することができる。図２−３のa図は正面図、図２−３のｂ図は図２−３のａ図の側面図、図２−３のｃ図は図２−３のa図のＡ−Ａ線断面図である。
【００４４】
図２−４は、両端が半密閉状の構造に形成された矩形管５であり、この矩形管５の一端は入力端となっており、吸込丸管１１が三カ所設置されている。この矩形管５の他端は出力端となっており、四カ所に四角形状の穴が開けられている。その他の構造は図２−３と同様である。図２−４のａ図は正面図、図２−４のｂ図は図２−４のａ図の側面図、図２−４のｃ図は図２−４のａ図のＡ−Ａ線断面図である。
【００４５】
図２において、両端が開放した構造に形成された矩形管５は、出力が比較的小さい液体加熱装置に使用される。この液体加熱装置が使用される場合には、流動性媒体による熱の伝導は、自然対流方式とする。半密閉状の構造に形成された矩形管５は、出力が比較的大きい液体加熱装置に使用される。この場合には、その流動性媒体による熱の伝導は、強制循環方式とする。なお、本発明の矩形管５の構造は、図２に示す四種類に限定されるものではなく、本技術分野における通常の知識を有する当業者が容易に発明することのできる範囲を含むものとする。
【００４６】
図３のａ図〜図３のｃ図は、本発明による三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置２０を示すもので、図３のａ図は正面図、図３のｂ図は図３のａ図におけるＡ−Ａ線断面図、図３のｃ図は図３のａ図におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【００４７】
液体加熱装置２０は、図１に示す鉄心１と一次コイル２と、上下トレー３、ケーシング４、二つの矩形管５、コネクタ部６とから構成されており、これらはすべて金属ケース内に配置されている。三相一次コイルのリード線８はコネクタ部６から絶縁板７を貫通して引き出されており、金属ケースと鉄心１及び三相一次コイルの間には、一定の絶縁間隔が保持されており、金属ケース内の空隙には、全て絶縁充填物９が充填されて、完全な密閉構造となっている。
【００４８】
ステンレス管で形成されているコネクタ部６を除いて、図３に示す金属ケース内に配置されている各部品は、すべてステンレス板を使ってプレス成型・製作した後、組立てられる。コネクタ部６はケーシング４の一方の側面下方に溶接され、上下トレー３がケーシング４の上端と下端とにそれぞれ溶接される。
【００４９】
液体加熱装置２０は、図２−１に示すように、両端が開放した構造に形成された矩形管５を使用し、第１の矩形管５は三相一次コイルのＵ、Ｖ二相の間及びそれと対応する鉄心１の上下ヨークの間に設置され、第２の矩形管５は三相一次コイルのＶ、Ｗ二相の間及びそれと対応する鉄心１の上下ヨークの間に設置される。第１及び第２の二つの矩形管５はケーシング４の前後方向両面を貫通し、その前後方向両端の周りの部分はそれぞれケーシング４の前後方向両面と溶接される。
【００５０】
従って、上記第１の矩形管５及び第２の矩形管５の左右方向両面とケーシング４とそれぞれ各相一次コイル２を包囲する三つの二次側となる金属リングが形成され（図３のｃ図のＢ−Ｂ線断面図参照）、その三つの二次側となる金属リングは、それぞれその位相はＵ、Ｖ、Ｗと表示される。上記両矩形管５の上面とケーシング４及び上下トレー３とは、それぞれ上下ヨークを包囲する４個の二次側となる金属リングを形成する（図３のｂ図のＡ−Ａ線断面図には、ＵＶ相部分の二次金属リングが表示されている）。装置全体の出力を向上させるために、二次側としての上記各金属リングは、鉄心三相磁路の有効長を充分に利用している。
【００５１】
図３において、第１の矩形管５の左側は、Ｕ相の金属リングとして動作し、右側はＶ相の金属リングとして動作する。これら二つの位相の異なる二次側金属リングは、第１の矩形管５の上下方向両面を貫通して接続されて電気的に導通し、Ｕ相とＶ相の二つの二次側金属リングの間の短絡回路のインタフェースを形成している。
【００５２】
Ｖ相の金属リングとＷ相の金属リングは、第２の矩形管５の上下方向両面を貫通して接続されて電気的に導通し、Ｖ相とＷ相の二つの位相の異なる二次側金属リングの間の短絡回路のインタフェースを形成している。
【００５３】
Ｕ相の金属リングとＷ相の金属リングは、ケーシング４を貫通して接続されて電気的に導通し、Ｕ相とＷ相の二つの位相の異なる二次側金属リングの間の短絡回路のインタフェースを形成している。各金属リングは、同一金属の金属ケースを貫通して接続されて電気的に導通し、二次側金属リングの三相短絡回路を形成しており、動作中、三相短絡のベクトルの和はゼロとなり、金属ケースは零電位となる。
【００５４】
コネクタ部から引き出されているリード線の出力端を除く上記液体加熱装置２０の全体は、液体中に沈められ、その三相一次コイルが三相商用周波数電源に接続されると、三相閉磁路に沿って鉄心１と一次コイル２とを包囲している金属ケースの各相の二次側金属リングに大電流が誘導され、各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを貫通して接続されて電気的に導通し、各相の間の短絡回路のインタフェース及び三相短絡回路に大電流が発生する。
【００５５】
この発生した二種類の大電流の組み合わせ効果によって、金属ケースは急速に加熱され、発生した熱量は、順次金属ケースから周囲の液体に伝導される。動作中、二次側金属リングによって形成された三相の短絡回路のベクトルの和はゼロとなり、金属ケースは零電位となる。このような二倍の大電流による加熱方法は、鉄心の断面積を同じにした時の従来の加熱方法と比べると、装置全体の出力効率は向上する。
【実施例２】
【００５６】
この発明の第２の実施例を、図４、図５に基づいて詳細に説明する。
図４に示す二つの図面（図４のａ図、図４のｂ図）は、本発明の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置３０を示している。図５はこの発明を循環式加熱器４０に応用した場合を示す図で、図５ａは、循環式加熱器４０の一部切欠図を有する正面図、図５のｂ図は、図５ａのＡ−Ａ線断面図である。
【００５７】
液体加熱装置３０において、矩形管５は、いずれも図２-４に示す半密閉状構造の矩形管５を用いている。矩形管５以外の液体加熱装置３０のその他の構造は、いずれも液体加熱装置２０のものと同じである。
【００５８】
図５に示す循環式加熱装置４０では、本発明の液体加熱装置３０が用いられており、この液体加熱装置３０は循環コンテナ１３の中にあるシャーシ１４に固定されている。貯水タンク（図示せず）に蓄えられている加熱するための水は、循環ポンプにより、吸込主水管１６を介して循環コンテナ１３に注入された後、三つのフローに分流されて流れだす。一つのフローは、丸穴１５から下方向に噴射し、拡散した後、次いで、上方向に向かう。他の二つのフローは、枝管１７（図５のｂ図中に一つのフローの枝管が示されている）を介して液体加熱装置３０の６個の吸込丸管１１を通って、二つの矩形管５と液体ディフレクタ１０の間の隙間に入り、その後、二つの矩形管５の他方の端から排出される。上記の三つのフローを流れる水は、液体加熱装置３０の金属ケース表面を経て流れ、この金属ケース表面に発生している熱により加熱されて出口端１２から排出され、貯水タンクに戻る。このようなプロセスを繰り返すことにより、貯水タンク中の水は、必要な温度まで加熱される。
【００５９】
次いで、この発明の第１の実験例について説明する。
（実験例１）
この実施例２では、本発明の液体加熱装置３０と同じ出力（３１５ＫＷ／４００Ｖ）を有する渦電流加熱装置との対比試験を行った。等量の水について、その水温が１６．５℃〜９５℃まで循環加熱を行った。実測データは表１に記載されている。
【００６０】
表１において、この発明の液体加熱装置では、動作電流が小さく、力率が０．９５まで高くなることが明らかである。さらに、動作中は、如何なる補償コンデンサも必要とせず、コイルの温度上昇は、従来の渦電流加熱装置の温度上昇より２５．８℃低くなった。このように、本発明の液体加熱装置は、耐久性が良く、消耗部品が大幅に少なく、製作コストも安い等の効果がある。
【００６１】
【表１】
2005510833.tif 000003
【００６２】
上記の試験結果は、同じ循環加熱条件の下で行われた結果である。両者の相違点は、本発明の液体加熱装置に供給される循環水の一部は、二つの矩形管５を通り、残りの循環水は、金属ケースの表面を通るが、一方、従来の渦電流加熱装置に供給される循環水は、全部金属ケースの表面を通る。簡単に言うと、本発明では、各相の一次コイル２の周囲の放熱は、十分かつ均一であるが、従来の渦電流加熱装置では、コイルのＵＶの二相及びＶＷの二相の間の部分の放熱は不十分であるので、抵抗測定法で計った上昇温度では、本発明より２５．８Ｋ高くなった。
【００６３】
次いで、この発明の第２の実験例について説明する。
（実験例２）
実験例２は、この発明による液体加熱装置の動作中に給電されている時の金属ケースの動作状況をさらに説明するためのものである。上記実施例２で述べた本発明の液体加熱装置３０について、出力６３０ＫＷ、三相電圧はいずれも４００Ｖの通常の空気中の環境下で、下記のような破壊性試験を行った。その実測データは表２に示されている。
【００６４】
【表２】
2005510833.tif 000004
【００６５】
試験Ｎｏ．１は、破壊する以前の完全な状態で行った結果で、その実測出力は６３０ＫＷ、即ち定格出力である。その内一次コイル及び鉄心の熱出力、即ち、一般に、銅損及び鉄損と言われている熱出力は、８．７ＫＷであり、定格出力の１．３８１％を占めている。
【００６６】
試験Ｎｏ．２によれば、金属ケースの上下トレー３は、それぞれケーシング４とは別部材として分けて形成されている。そのため、ヨークの周囲にある四つの二次側金属リングの電流回路が遮断される。その時、インタフェースと同様に、Ｕ、Ｖ、Ｗの三つの二次側金属リングの構造と三相短絡回路の構造とは変わらない。実測した出力と定格出力の差は上記四つの金属リングの出力の和である。
【００６７】
試験Ｎｏ．３は、上記の試験を基礎として、Ｕ相とＶ相と二つの位相の間のセンターラインに沿って、即ち、図４に示すＡ−Ａ切断線によりケーシング４及び第１の矩形管５とをさらに分割した結果導き出されている。位相Ｕの金属リングの一つは、独立した二次側となり、残りの二相の二次側金属リングは、短絡回路のインタフェースと同様に不変の状態を保持している。しかしながら、三相短絡回路はもはや存在していない。実測出力と次の試験Ｎｏ．４の実測出力との相違は、Ｖ相とＷ相との二つの位相の短絡回路のインタフェースの出力が正確になったことである。ここで、短絡回路のインタフェースの総出力は、残りの短絡回路の２つのインタフェースの出力が前者と一致した時、ＶＷ二相の値の３倍となる。
【００６８】
試験Ｎｏ．４では、金属ケース４及び第２の矩形管５とは、ＶとＷと二つの位相の間のセンターラインに沿って、上記の切断方法よりさらに分割されている。Ｕ、Ｖ、Ｗの三つの金属リングは、三つの独立した二次側になり、実測した出力は三つの金属リングの出力の和である。
【００６９】
定格出力から上記で判明した各項目の実測出力を減じると、その差は１０５．６ＫＷとなる。これは、三相短絡回路の出力であり、定格出力の１６．７％を占めている。
【００７０】
試験Ｎｏ．４の液体加熱装置を見ると、その液体加熱装置の構造はヨーロッパ特許ＥＰ０３８３２７２Ａ２の三相液体加熱装置の構造と対応しているので、その出力は同様に対応するはずである。しかしながら、試験Ｎｏ．４で実測した出力は、定格出力の０．５４８７倍である。同じ断面積の鉄心に対して、本発明の液体加熱装置の出力は、上記のヨーロッパ特許の出力の１．８倍であることが明らかである。
【００７１】
上記したように、銅・鉄損の総出力に占める比率は小さいが、その銅・鉄損の熱量が断熱状態になると、動作状態では、一次コイルの温度は、規格温度を超えて、あるいは一次コイルが焼損される温度にまで急速に上昇する。簡単に言うと、銅・鉄損の熱量は必ず金属ケースを通じて外へ伝導され、この熱の伝導が充分であればあるほど、一次コイルの上昇温度は低くなり、動作状態は信頼できる。
【００７２】
このような理由で、金属ケースの温度は必ず一次コイルの温度より低くする必要があり、その温度差が大きれば大きいほど、熱の伝導には有利である。しかしながら、金属ケースの各部分の温度は均一ではない。このことは、上記の実測試験からも明らかである。即ち、矩形管５の上面及び下面は、最も高い温度となっている。何故ならば、矩形管５の上面及び下面には、短路回路のインタフェースの電流と二次側金属リングの誘導電流とによる二種類の加熱機能を集中させているためである。そのため、簡単かつ有効な放熱方法は、矩形管の中にこの矩形管と接続する液体ディフレクタを設置することであり、あるいは、金属ケース全体の温度を均一にするために、この部分に通す液体の流量を増加させることである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、（１）ヒート・インダストリー設計分野に応用出来る。この分野では、単位面積あたりの放熱出力として定義される表面負荷パラメータがあり、表面積が大きれば大きいほど、出力設計における余裕量が大きくなる。本発明では、三相閉磁路に沿って鉄心と各相の一次コイルを包囲する金属ケースを主な発熱体とすることを採用しているため、出力設計における余裕量を最大化するための設計値が得られる。（２）本発明では、動作中は金属ケースが零電位であるから安全かつ信頼できる。（３）本発明ではＵ、Ｖ相とＶ、Ｗ相の巻き線の間にそれぞれ液体を流通できる矩形管を設置したので、三相一次コイルの周囲から均一に放熱され、温度上昇は低くなり、使用寿命を延長することができる。（４）本発明では、力率は９０％以上に達している。（５）同じ出力を実現するために必要な鉄心の断面積は、ヨーロッパ特許ＥＰ０３８３２７２Ａ２及び中国特許ＺＬ９７１０６９８４．４に記載されているものより、本発明のものは３０％以上小さく、銅と鉄の使用量は３０％以上減少し、製造コストも大きく下げることが出来る。大量生産する場合には、本発明の経済効果は非常に良くなる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施例を示す鉄心及び一次コイルの構造図で、図１のａ図は鉄心及び一次コイルの正面図、図１のｂ図は側面図である。
【図２−１】本発明の第１の実施例を示すもので、両端が開放した構造の矩形管で、図２−１のa図は正面図、図２−１のｂ図は図２−１のa図の側面図である。
【図２−２】本発明の第１の実施例を示すもので、両端が開放した構造で、且つ上下方向両面には、内方に折り曲げられた羽状片を有する矩形管で、図２−２のa図は正面図、図２−２のｂ図は図２−２のa図の側面図である。
【図２−３】本発明の第１の実施例を示すもので、両端が半密閉状態の構造の矩形管で、図２−３のa図は正面図、図２−３のｂ図は図２−３のａ図の側面図、図２−３のｃ図は図２−３のa図のＡ−Ａ線断面図である。
【図２−４】本発明の第１の実施例を示すもので、両端が半密閉状態の構造の矩形管で、図２−４のａ図は正面図、図２−４のｂ図は図２−４のａ図の側面図、図２−４のｃ図は図２−４のａ図のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示すもので、三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及短絡回路型の液体加熱装置の要部構造図で、図３のａ図は正面図、図３のｂ図は図３のａ図のＡ−Ａ線断面図、図３のｃ図は図３のａ図のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示すもので、三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及短絡回路型の液体加熱装置の要部構造図で、図４のａ図は正面図、図４のｂ図は図４のａ図のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示すもので、三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及短絡回路型の液体加熱装置を用いた循環式加熱器４０の要部構造図で、図５のａ図は正面図、図５のｂ図は図５のａ図のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１          鉄心
２          一次コイル
３          上下トレー
４          ケーシング
５          矩形管
６          コネクタ部
７          絶縁板
８          リード線
９          絶縁充填物
１０        液体ディフレクタ
１１        吸込丸管
１２        出力端
１３        循環コンテナ
１４        シャーシ
１５        丸穴
１６        吸込主水管
１７        枝管
２０、３０  液体加熱装置
４０        循環式加熱器
【図１】
2005510833.tif 000005
【図２−１】
2005510833.tif 000006
【図２−２】
2005510833.tif 000007
【図２−３】
2005510833.tif 000008
【図２−４】
2005510833.tif 000009
【図３】
2005510833.tif 000010
【図４】
2005510833.tif 000011
【図５】
2005510833.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月7日(2004.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
上記金属ケースは、上トレー３ａ、下トレー３ｂ、ケーシング４、二つの矩形管５とコネクタ部６とを有し、
このコネクタ部６は上記ケーシング４の一方の側面下方に溶接され、
上記三相一次コイルのリード線をコネクタ部６から引き出し、
上記上トレー３ａ、下トレー３ｂはそれぞれ上記ケーシング４の上下端と溶接され、
上記矩形管は第１の矩形管５ａと第２の矩形管５ｂとよりなり、上記第１の矩形管５ａは上記三相一次コイルのＵ、Ｖ二相の間及びそれと対応する鉄心１の上下ヨークの間に設置し、上記第２の矩形管５ｂは上記三相一次コイルのＶ、Ｗ二相の間及びそれと対応する上記鉄心１の上下ヨークの間に設置し、上記２つの矩形管５は、上記ケーシング４の前後方向両面を貫通し、この前後方向両端の周りの部分は、それぞれ上記ケーシング４の前後方向両面と溶接され、
上記両矩形管５の左右方向両面と上記ケーシング４とは、それぞれ各相一次コイル２を包囲する三つの二次側とする金属リングを形成し、
上記両矩形管５の上面と上記ケーシング４及び上記上トレー３ａとは、それぞれ上ヨークを包囲する２つの二次側とする金属リングを形成し、
上記両矩形管５の下面とケーシング４及び下トレー３ｂとは、それぞれ下ヨークを包囲する２つの二次側とする金属リングを形成し、
この二次側とする上記の各金属リングは、充分に鉄心三相磁路の有効長さを利用して、装置全体の出力を向上させること
を特徴とする請求項１に記載の三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法において、
加熱装置の金属ケースが、三相閉磁路に沿って鉄心１と三相一次コイル２を包囲する二次側となることにより、上記金属ケースを発熱体とし、
上記鉄心１と三相一次コイル２との保護ケースを放熱体とし、
上記加熱装置の三相一次コイルを三相商用周波数電源に接続することにより、上記金属ケースの各相二次側金属リングに大電流を誘導し、
上記各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生し、
上記二種類の大電流によって上記金属ケースは急速に加熱され、
この金属ケースの熱量は、この金属ケースの周囲の液体に伝導され、
上記各相二次側金属リングで形成された三相短絡回路のベクトルの和はゼロとなるとともに、上記金属ケースは零電位となり、
この二種類の大電流による加熱は、装置全体の出力効率を向上させること
を特徴とする三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、液体用の加熱装置及び加熱方法に関するもので、特に、液体加熱に用いられる三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱装置と液体加熱方法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、金属ケースは、上トレー３ａ、下トレー３ｂ、ケーシング４、二つの矩形管５とコネクタ部６とを有し、このコネクタ部６はケーシング４の一方の側面下方に溶接され、三相一次コイルのリード線をコネクタ部６から引き出し、上トレー３ａ、下トレー３ｂはそれぞれケーシング４の上下端と溶接され、矩形管は第１の矩形管５ａと第２の矩形管５ｂとよりなり、第１の矩形管５ａは三相一次コイルのＵ、Ｖ二相の間及びそれと対応する鉄心１の上下ヨークの間に設置し、第２の矩形管５ｂは三相一次コイルのＶ、Ｗ二相の間及びそれと対応する上記鉄心１の上下ヨークの間に設置し、２つの矩形管５は、ケーシング４の前後方向両面を貫通し、この前後方向両端の周りの部分は、それぞれケーシング４の前後方向両面と溶接され、両矩形管５の左右方向両面とケーシング４とは、それぞれ各相一次コイル２を包囲する三つの二次側とする金属リングを形成し、両矩形管５の上面とケーシング４及び上トレー３ａとは、それぞれ上ヨークを包囲する２つの二次側とする金属リングを形成し、両矩形管５の下面とケーシング４及び下トレー３ｂとは、それぞれ下ヨークを包囲する２つの二次側とする金属リングを形成し、この二次側とする各金属リングは、充分に鉄心三相磁路の有効長さを利用して、装置全体の出力を向上させるようにしたものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
請求項６に係る発明は、液体加熱装置の金属ケースが、三相閉磁路に沿って鉄心１と三相一次コイル２を包囲する二次側となることにより、上記金属ケースを発熱体とし、鉄心１と三相一次コイル２と保護ケースを放熱体とし、液体加熱装置の三相一次コイルを三相商用周波数電源に接続することにより、金属ケースの各相二次側金属リングに大電流を誘導し、各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生し、二種類の大電流によって金属ケースは急速に加熱され、この金属ケースの熱量は、この金属ケースの周囲の液体に伝導され、各相二次側金属リングで形成された三相短絡回路のベクトルの和はゼロとなるとともに、金属ケースは零電位となり、この二種類の大電流による加熱は、装置全体の出力効率を向上させるようにしたものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
鉄心と三相一次コイルとは、その全体が金属ケースに封入され、金属ケース内のスペースには、絶縁充填物が充填されて密閉構造となっている。金属ケースは、三相閉磁路に沿って設置して、鉄心と各相の三相一次コイルとを包囲して各相の二次側の抵抗を形成することによって、液体加熱装置の主な発熱体になり、且つ、鉄心と三相一次コイルの保護ケース及び放熱体ともなっている。各相の二次側は金属ケースを利用して導通し、二次側の相と相の間の短絡回路及び三相短絡回路を形成している。この三相短絡回路のベクトルの和はゼロとし、動作中では、金属ケースは零電位となっている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
金属ケースは、上トレー、下トレー、ケーシング、二つの矩形管とコネクタ部とを有し、このコネクタ部はケーシングの一方の側面下方に溶接され、一次コイルのリード線がコネクタ部から引き出され、上トレー、下トレーはそれぞれケーシングの上下端と溶接される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
矩形管は第１の矩形管と第２の矩形管とよりなり、第１の矩形管は三相一次コイルのＵ、Ｖ二相の間及びそれと対応する鉄心の上下ヨークの間に設置し、第２の矩形管は三相一次コイルのＶ、Ｗ二相の間及びそれと対応する鉄心の上下ヨークの間に設置する。二つの矩形管は、ケーシングの前後方向両面を貫通し、この前後方向両端の周りの部分は、それぞれケーシングの前後方向両面と溶接される。このようにすることにより、両矩形管の左右方向両面とケーシングとは、それぞれ各相一次コイルを包囲する三つの二次側とする金属リングを形成している。この三つの二次側とする金属リングは、順次、左から右へとそれぞれＵ、Ｖ、Ｗで表わされる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
両矩形管５の上下方向両面とケーシング４及び上トレー３ａとは、それぞれ上ヨークを包囲する２つの二次側とする金属リングを形成し、両矩形管５の下面とケーシング４及び下トレー３ｂとは、それぞれ下ヨークを包囲する２つの二次側とする金属リングを形成し、この二次側とする各金属リングは、鉄心三相磁路の有効長さを充分に利用して、装置全体の出力を向上させる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
金属ケースを構成する上トレー、下トレー、ケーシング、二つの矩形管と液体ディフレクタは、厚さ１〜３ｍｍの金属薄板で製作している。金属薄板はステンレス板、鋼板またはアルミ板が使用されている。コネクタ部はステンレス型管を使って製作することがある。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
三相商用周波数電源を用いた電磁誘導及び短絡回路型の液体加熱方法を実現する技術手段としては、コネクタ部から引き出されているリード線の出力端を除くこの発明の液体加熱装置全体を液体に浸け、この液体加熱装置の金属ケースが、三相閉磁路に沿って鉄心１と三相一次コイル２を包囲する二次側となることにより、金属ケースを発熱体とし、鉄心１と三相一次コイル２との保護ケースを放熱体とし、液体加熱装置の三相一次コイルを三相商用周波数電源に接続することにより、三相閉磁路に沿って鉄心と各相の一次コイルを包囲する金属ケースの各相二次側金属リングに大電流が誘導される。各相の二次側金属リングは、同一の金属ケースを利用して導通し、各相の間の短絡回路及び三相の短絡回路に大電流が発生する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
液体加熱装置２０は、図１に示す鉄心１と一次コイル２と、上トレー３ａ、下トレー３ｂ、ケーシング４、第１の矩形管５ａ、第２の矩形管５ｂとよりなる二つの矩形管５、コネクタ部６とから構成されており、これらはすべて金属ケース内に配置されている。三相一次コイルのリード線８はコネクタ部６から絶縁板７を貫通して引き出されており、金属ケースと鉄心１及び三相一次コイルの間には、一定の絶縁間隔が保持されており、金属ケース内の空隙には、全て絶縁充填物９が充填されて、完全な密閉構造となっている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
ステンレス管で形成されているコネクタ部６を除いて、図３に示す金属ケース内に配置されている各部品は、すべてステンレス板を使ってプレス成型・製作した後、組立てられる。コネクタ部６はケーシング４の一方の側面下方に溶接され、上トレー３ａ、下トレー３ｂがケーシング４の上端と下端とにそれぞれ溶接される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
液体加熱装置２０は、図２−１に示すように、両端が開放した構造に形成された矩形管５を使用し、第１の矩形管５ａは三相一次コイルのＵ、Ｖ二相の間及びそれと対応する鉄心１の上下ヨークの間に設置され、第２の矩形管５ｂは三相一次コイルのＶ、Ｗ二相の間及びそれと対応する鉄心１の上下ヨークの間に設置される。第１の矩形管５ａ及び第２の矩形管５ｂの二つの矩形管５は、ケーシング４の前後方向両面を貫通し、その前後方向両端の周りの部分はそれぞれケーシング４の前後方向両面と溶接される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
従って、第１の矩形管５ａ及び第２の矩形管５ｂの左右方向両面とケーシング４とそれぞれ各相一次コイル２を包囲する三つの二次側となる金属リングが形成され（図３のｃ図のＢ−Ｂ線断面図参照）、その三つの二次側となる金属リングは、それぞれその位相はＵ、Ｖ、Ｗと表示される。両矩形管５の上面とケーシング４及び上トレー３ａとは、それぞれ上ヨークを包囲する２個の二次側となる金属リングを形成し、両矩形管５の下面とケーシング４及び下トレー３ｂとは、下ヨークを包囲する２つの二次側とする金属リングを形成する（図３のｂ図のＡ−Ａ線断面図には、ＵＶ相部分の二次金属リングが表示されている）。装置全体の出力を向上させるために、二次側としての上記各金属リングは、鉄心三相磁路の有効長を充分に利用している。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
図３において、第１の矩形管５ａの左側は、Ｕ相の金属リングとして動作し、右側はＶ相の金属リングとして動作する。これら二つの位相の異なる二次側金属リングは、第１の矩形管５の上下方向両面を貫通して接続されて電気的に導通し、Ｕ相とＶ相の二つの二次側金属リングの間の短絡回路のインタフェースを形成している。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
Ｖ相の金属リングとＷ相の金属リングは、第２の矩形管５ｂの上下方向両面を貫通して接続されて電気的に導通し、Ｖ相とＷ相の二つの位相の異なる二次側金属リングの間の短絡回路のインタフェースを形成している。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
液体加熱装置３０において、両矩形管５（第１の矩形管５ａと第２の矩形管５ｂ）は、いずれも図２-４に示す半密閉状構造の矩形管５を用いている。矩形管５以外の液体加熱装置３０のその他の構造は、いずれも液体加熱装置２０のものと同じである。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
試験Ｎｏ．２によれば、金属ケースの上トレー３ａ、下トレー３ｂとは、それぞれケーシング４とは別部材として分けて形成されている。そのため、ヨークの周囲にある四つの二次側金属リングの電流回路が遮断される。その時、インタフェースと同様に、Ｕ、Ｖ、Ｗの三つの二次側金属リングの構造と三相短絡回路の構造とは変わらない。実測した出力と定格出力の差は上記四つの金属リングの出力の和である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
試験Ｎｏ．３は、上記の試験を基礎として、Ｕ相とＶ相と二つの位相の間のセンターラインに沿って、即ち、図４に示すＡ−Ａ切断線によりケーシング４及び第１の矩形管５ａとをさらに分割した結果導き出されている。位相Ｕの金属リングの一つは、独立した二次側となり、残りの二相の二次側金属リングは、短絡回路のインタフェースと同様に不変の状態を保持している。しかしながら、三相短絡回路はもはや存在していない。実測出力と次の試験Ｎｏ．４の実測出力との相違は、Ｖ相とＷ相との二つの位相の短絡回路のインタフェースの出力が正確になったことである。ここで、短絡回路のインタフェースの総出力は、残りの短絡回路の２つのインタフェースの出力が前者と一致した時、ＶＷ二相の値の３倍となる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
試験Ｎｏ．４では、金属ケース４及び第２の矩形管５ｂとは、ＶとＷと二つの位相の間のセンターラインに沿って、上記の切断方法よりさらに分割されている。Ｕ、Ｖ、Ｗの三つの金属リングは、三つの独立した二次側になり、実測した出力は三つの金属リングの出力の和である。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
このような理由で、金属ケースの温度は必ず一次コイルの温度より低くする必要があり、その温度差が大きければ大きいほど、熱の伝導には有利である。しかしながら、金属ケースの各部分の温度は均一ではない。このことは、上記の実測試験からも明らかである。即ち、第１の矩形管５ａ及び第２の矩形管５ｂの上面及び下面は、最も高い温度となっている。何故ならば、矩形管５の上面及び下面には、短路回路のインタフェースの電流と二次側金属リングの誘導電流とによる二種類の加熱機能を集中させているためである。そのため、簡単かつ有効な放熱方法は、矩形管の中にこの矩形管と接続する液体ディフレクタを設置することであり、あるいは、金属ケース全体の温度を均一にするために、この部分に通す液体の流量を増加させることである。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
１          鉄心
２          一次コイル
３ａ        上トレー
３ｂ        下トレー
４          ケーシング
５          矩形管
５ａ        第１の矩形管
５ｂ        第２の矩形管
６          コネクタ部
７          絶縁板
８          リード線
９          絶縁充填物
１０        液体ディフレクタ
１１        吸込丸管
１２        出力端
１３        循環コンテナ
１４        シャーシ
１５        丸穴
１６        吸込主水管
１７        枝管
２０、３０  液体加熱装置
４０        循環式加熱器
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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【国際調査報告】
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