(57)【要約】【課題】スコット結線変圧器の入力側に制御機器を設けた場合の各変圧器の出力特性を生かしつつ、主座変圧器の出力電圧とＴ座変圧器の出力電圧とを個別に制御する。【解決手段】スコット結線変圧器２を有する電源回路２００であって、主座変圧器２Ｍの入力側の２相のうち一方に設けられ、電圧又は電流を制御する第１制御機器５と、Ｔ座変圧器２Ｔの入力側である１次コイル２ｃの一端側に設けられ、電圧又は電流を制御する第２制御機器６とを備え、主座変圧器２Ｍの２次コイル巻数をｎ１、Ｔ座変圧器２Ｔの２次コイル巻数をｎ２、主座変圧器２Ｍの励磁インピーダンスとＴ座変圧器２Ｔの励磁インピーダンスから求まる係数をｋとしたときに、主座変圧器２Ｍの出力電圧がＴ座変圧器２Ｔの出力電圧に対してｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷に接続された状態で、各制御機器５、６が、主座変圧器２Ｍの出力電圧とＴ座変圧器２Ｔの出力電圧とを個別に制御する。【選択図】図１
2015122822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主座変圧器及びＴ座変圧器からなるスコット結線変圧器を有する電源回路であって、
前記主座変圧器の入力側の２相のうち一方に設けられ、電圧又は電流を制御する第１制御機器と、
前記Ｔ座変圧器の入力側である１次コイルの一端側に設けられ、電圧又は電流を制御する第２制御機器とを備え、
前記主座変圧器の２次コイルの巻数をｎ１、前記Ｔ座変圧器の２次コイルの巻数をｎ２、前記主座変圧器の励磁インピーダンスと前記Ｔ座変圧器の励磁インピーダンスから求まる係数をｋとしたときに、前記主座変圧器の出力電圧が前記Ｔ座変圧器の出力電圧に対してｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷に接続された状態で、前記第１制御機器及び前記第２制御機器が、前記主座変圧器の出力電圧と前記Ｔ座変圧器の出力電圧とを個別に制御することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記主座変圧器の２次コイルの巻数と前記Ｔ座変圧器の２次コイルの巻数とが同じである請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記主座変圧器又は前記Ｔ座変圧器の少なくとも一方が、単巻変圧器である請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記主座変圧器の鉄心及び前記Ｔ座変圧器の鉄心が一体形成されたものである請求項１乃至３の何れか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記主座変圧器又は前記Ｔ座変圧器の少なくとも一方が、断面略円形状の脚鉄心と、当該脚鉄心の上下に接続される変形巻鉄心からなる継鉄心とを有する請求項１乃至４の何れか一項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記スコット結線変圧器が、
スコット結線されたコイルが巻回される２つの主脚鉄心と、
前記２つの主脚鉄心に生じる磁束の共通の通路になる共通脚鉄心と、
前記２つの主脚鉄心及び前記共通脚鉄心の上下それぞれを連結する継鉄心とを備え、
前記２つの主脚鉄心及び前記共通脚鉄心が、平面視においてそれぞれが三角形の頂点に位置するように配置され、
前記継鉄心が、平面視において前記共通脚鉄心を屈折点として折れ曲がっている請求項１乃至５の何れか一項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記２つの主脚鉄心の一方及び前記共通脚鉄心の間の距離と、前記２つの主脚鉄心の他方及び前記共通脚鉄心の間の距離とが、互いに等しい請求項６記載の電源装置。
【請求項８】
前記２つの主脚鉄心及び前記共通脚鉄心が、平面視においてそれぞれが直角三角形の頂点に位置するように配置され、
前記共通脚鉄心が、前記直角三角形の頂点のうち直角である頂点に位置するように配置される請求項６又は７記載の電源装置。
【請求項９】
主座変圧器及びＴ座変圧器からなるスコット結線変圧器を有し、前記主座変圧器の入力側の２相のうち一方に電圧又は電流を制御する第１制御機器が設けられ、前記Ｔ座変圧器の入力側である１次コイルの一端側に電圧又は電流を制御する第２制御機器が設けられた電源装置の使用方法であって、
前記主座変圧器の２次コイルの巻数をｎ１、前記Ｔ座変圧器の２次コイルの巻数をｎ２、前記主座変圧器の励磁インピーダンスと前記Ｔ座変圧器の励磁インピーダンスから求まる係数をｋとしたときに、前記主座変圧器の出力電圧が前記Ｔ座変圧器の出力電圧に対してｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷に接続された状態で、前記第１制御機器及び前記第２制御機器により、前記主座変圧器の出力電圧と前記Ｔ座変圧器の出力電圧とを個別に制御することを特徴とする電源装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スコット結線変圧器を用いた電源回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主座変圧器及びＴ座変圧器からなるスコット結線変圧器を用いた電源装置において、主座変圧器の出力電圧及びＴ座変圧器の出力電圧を制御する場合には、スコット結線変圧器の１次側の三相それぞれに、電圧又は電流を制御する制御素子を設けることが考えられる。
【０００３】
ところが、Ｔ座変圧器の１次コイルを流れる電流が主座変圧器の１次コイルに流れ込むため、スコット結線変圧器の１次側の三相それぞれに制御素子を設けても、２つの単相回路の出力電圧を個別制御することは出来ない。
【０００４】
以上から、２つの単相回路それぞれに、電圧又は電流を制御する制御素子を設けて、２つの単相回路の出力電圧を個別に制御することが一般的である。
【０００５】
ところが、単相回路に接続される負荷が低抵抗の場合には、単相回路は大電流回路となり、当該大電流回路に制御素子を設けることは事実上困難である。したがって、図６に示すように、スコット結線変圧器による２つの単相回路に制御素子を設けると共に、さらに２つの単相回路の出力を低圧大電流に変換する２式の単相変圧器を設ける構成とすることが行われている。つまり、この方法では、スコット結線変圧器１式と、単相変圧器２式の計３式の変圧器が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２４８５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、スコット結線変圧器を用いた電源装置において、装置構成を簡略化することができるとともに、スコット結線変圧器の回路特性を生かしつつ、主座変圧器の出力電圧とＴ座変圧器の出力電圧とを個別に制御することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る電源装置は、主座変圧器及びＴ座変圧器からなるスコット結線変圧器を有する電源回路であって、前記主座変圧器の入力側の２相のうち一方に設けられ、電圧又は電流を制御する第１制御機器と、前記Ｔ座変圧器の入力側である１次コイルの一端側に設けられ、電圧又は電流を制御する第２制御機器とを備え、前記主座変圧器の２次コイルの巻数をｎ１、前記Ｔ座変圧器の２次コイルの巻数をｎ２、前記主座変圧器の励磁インピーダンスと前記Ｔ座変圧器の励磁インピーダンスから求まる係数をｋとしたときに、前記主座変圧器の出力電圧が前記Ｔ座変圧器の出力電圧に対してｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷に接続された状態で、前記第１制御機器及び前記第２制御機器が、前記主座変圧器の出力電圧と前記Ｔ座変圧器の出力電圧とを個別に制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る電源装置の使用方法は、主座変圧器及びＴ座変圧器からなるスコット結線変圧器を有し、前記主座変圧器の入力側の２相のうち一方に電圧又は電流を制御する第１制御機器が設けられ、前記Ｔ座変圧器の入力側である１次コイルの一端側に電圧又は電流を制御する第２制御機器が設けられた電源装置の使用方法であって、前記主座変圧器の２次コイルの巻数をｎ１、前記Ｔ座変圧器の２次コイルの巻数をｎ２、前記主座変圧器の励磁インピーダンスと前記Ｔ座変圧器の励磁インピーダンスから求まる係数をｋとしたときに、前記主座変圧器の出力電圧が前記Ｔ座変圧器の出力電圧に対してｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷に接続された状態で、前記第１制御機器及び前記第２制御機器により、前記主座変圧器の出力電圧と前記Ｔ座変圧器の出力電圧とを個別に制御することを特徴とする。
【００１０】
ここで、Ｔ座変圧器の１次コイルが主座変圧器の１次コイルの中心点に接続され、Ｔ座変圧器の１次コイルから主座変圧器の１次コイルに電流が流れ込むので、主座変圧器の第１制御機器を最小まで絞っても、主座変圧器の出力電圧は、Ｔ座変圧器の出力電圧に対して、所定の割合で残留する。ここで、主座変圧器の２次コイルの巻数をｎ１、Ｔ座変圧器の２次コイルの巻数をｎ２、主座変圧器の励磁インピーダンスとＴ座変圧器の励磁インピーダンスから求まる係数をｋとした場合に、主座変圧器出力電圧は、Ｔ座変圧器出力電圧の（ｋ×ｎ１／ｎ２）倍である。また、励磁インピーダンスは、磁路の長さ、磁束密度、ギャップ長、巻数等によって決まるものである。具体的に係数ｋは、第１制御機器を遮断したときのＴ座変圧器の励磁インピーダンスと主座変圧器の一次コイルの巻数を半分とした場合の励磁インピーダンスとの比により求まる。
【００１１】
したがって、前記主座変圧器の出力電圧が前記Ｔ座変圧器の出力電圧に対してｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷を接続した状態であれば、主座変圧器の入力側の２相のうち一方に設けた第１制御機器、及びＴ座変圧器の入力側に設けた第２制御機器により、主座変圧器の出力電圧とＴ座変圧器の出力電圧とを個別に制御することができる。また、従来のように主座変圧器及びＴ座変圧器の出力側に２台の単相変圧器を設ける必要も無いので、装置構成を簡略化することができる。
【００１２】
前記主座変圧器の２次コイルの巻数と前記Ｔ座変圧器の２次コイルの巻数とが同じであることが望ましい。
このとき、実施例としてｋ＝０．６６であれば、主座変圧器の出力電圧が、Ｔ座変圧器の出力電圧に対して０．６６以上の電圧を要する負荷に接続することになる。そして、主座変圧器の単相出力回路（２次コイル）に接続される負荷インピーダンスと、Ｔ座変圧器の単相出力回路（２次コイル）に接続される負荷インピーダンスとが同じであれば、主座変圧器の単相出力回路の負荷容量はＴ座変圧器の単相出力回路の負荷容量に対して０．４４（≒０．６６２）以上であることが条件となる。
【００１３】
前記主座変圧器又は前記Ｔ座変圧器の少なくとも一方が、単巻変圧器であることが望ましい。
このように１次コイル及び２コイルを単巻結線することで、１次コイルと２次コイルとの間の絶縁を簡素にすることができ、製作し易くなるとともに、事故発生のリスクを低減することができる。
【００１４】
前記主座変圧器の鉄心及び前記Ｔ座変圧器の鉄心が一体形成されたものであることが望ましい。
これならば、スコット結線変圧器を構成する変圧器を２式から１式にすることができ、装置をコンパクトにすることができる。
【００１５】
前記主座変圧器又は前記Ｔ座変圧器の少なくとも一方が、断面略円形状の脚鉄心と、当該脚鉄心の上下に接続される変形巻鉄心からなる継鉄心とを有することが望ましい。ここで、断面略円形状の脚鉄心としては、インボリュート形状に湾曲された湾曲部を有する多数の磁性鋼板を放射状に積層して円筒状に形成した円筒状のインボリュート鉄心が考えられる。
これならば、脚鉄心が断面略円形状であるので、方形鉄心に比べて、同じ断面積であれば外周長が最短となり、コイルの使用量を低減することができる。また、継鉄心が変形巻鉄心のであるので、断面略円形状の脚鉄心との衝合部を同じ円形にすることが簡単である。
【００１６】
前記スコット結線変圧器が、スコット結線された誘導コイルが巻回される２つの主脚鉄心と、前記２つの主脚鉄心に生じる磁束の共通の通路になる共通脚鉄心と、前記２つの主脚鉄心及び前記共通脚鉄心の上下それぞれを連結する継鉄心とを備え、前記２つの主脚鉄心及び前記共通脚鉄心が、平面視においてそれぞれが三角形の頂点に位置するように配置され、前記継鉄心が、平面視において前記共通脚鉄心を屈折点として折れ曲がっていることが望ましい。
これならば、前記２つの主脚鉄心及び前記共通脚鉄心が、平面視においてそれぞれが三角形の頂点に位置するように配置されるとともに、前記継鉄心が、平面視において前記共通脚鉄心を屈曲点として折れ曲がっているので、前記２つの主脚鉄心間の距離を小さくして、鉄心全体の幅方向の寸法を小さくし、省スペース化を図ることができる。
【００１７】
前記２つの主脚鉄心の一方及び前記共通脚鉄心の間の距離と、前記２つの主脚鉄心の他方及び前記共通脚鉄心の間の距離とが、互いに等しいことが望ましい。
これならば、一方の前記主脚鉄心及び前記共通脚鉄心の間の磁路長さと、他方の前記主脚鉄心及び前記共通脚鉄心の間の磁路長さとが等しくなるので、前記２つの主脚鉄心の磁気特性が互いに同等となり、効率よく三相電源から２つの単相回路に変換することができる。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成した本発明によれば、スコット結線変圧器を用いた電源装置において、装置構成を簡略化することができるとともに、スコット結線変圧器の入力側に制御機器を設けた場合の各変圧器の出力特性を生かしつつ、主座変圧器の出力電圧とＴ座変圧器の出力電圧とを個別に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る過熱水蒸気発生装置の構成を模式的に示す図。
【図２】同実施形態のスコット結線変圧器の構成を模式的に示す平面図及び正面図。
【図３】過熱水蒸気発生装置と同等回路の試験装置を示す図。
【図４】過熱水蒸気を発生させる熱量と過熱水蒸気温度との関係を示す特性グラフ。
【図５】変形実施形態のスコット結線変圧器の構成を模式的に示す平面図。
【図６】従来の過熱蒸気発生装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明に係る電源装置を用いた過熱蒸気生成装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態に係る過熱水蒸気発生装置１００は、流体が流通する加熱導体管を通電加熱することにより加熱水蒸気を発生させるものであり、図１に示すように、三相交流電源８からの三相交流を２つの単相交流に変換するスコット結線変圧器２を有する電源装置２００と、スコット結線変圧器２の二相交流により通電加熱される第１加熱導体管３及び第２加熱導体管４とを備えている。
【００２２】
スコット結線変圧器２は、主座変圧器２ＭとＴ座変圧器２Ｔとからなる。また、本実施形態の主座変圧器２Ｍの鉄心及びＴ座変圧器２Ｔの鉄心は、一体形成されたものである。
【００２３】
第１加熱導体管３は、スコット結線変圧器２の主座変圧器２Ｍの出力側に接続されて、主座変圧器２Ｍの出力電圧が印加されて通電加熱されるものであり、流体導入ポート３ｐ１及び流体導出ポート３ｐ２を有している。そして、流体導入ポート３ｐ１から水が導入されて、流体導出ポート３ｐ２から飽和水蒸気が導出されるものである。
【００２４】
第２加熱導体管４は、スコット結線変圧器２のＴ座変圧器２Ｔの出力側に接続されて、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧が印加されて通電加熱されるものであり、流体導入ポート４ｐ１及び流体導出ポート４ｐ２を有している。そして、流体導入ポート４ｐ１から前記第１加熱導体管３により発生した飽和水蒸気が導入されて、流体導出ポート４ｐ２から所定温度に加熱された過熱水蒸気が導出されるものである。なお、図１では、第２加熱管４の流体導入ポート４ｐ１は、絶縁材料からなる中間接続管７を介して、第１加熱導体管３の流体導出ポートに接続されている。
【００２５】
そして、本実施形態のスコット結線変圧器２は、図２に示すように、主座変圧器２Ｍの１次巻線（以下、主座１次コイル２ａ）及び２次巻線（以下、主座２次コイル２ｂ）が巻回される第１の主脚鉄心（主座脚鉄心２１）と、Ｔ座変圧器２Ｔの１次巻線（以下、Ｔ座１次コイル２ｃ）及び２次巻線（以下、Ｔ座２次コイル２ｄ）が巻回される第２の主脚鉄心（Ｔ座脚鉄心２２）と、前記２つの主脚鉄心２１、２２に生じる磁束の共通の通路になる共通脚鉄心２３と、前記２つの主脚鉄心２１、２２及び共通脚鉄心２３の上下それぞれを連結する継鉄心２４とを備えている。
【００２６】
主座１次コイル２ａの両端には、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうち二相（例えばＶ相、Ｗ相）が接続される。また、Ｔ座１次コイル２ｃの一方の端は、主座１次コイル２ａの中点に接続され、Ｔ座１次コイル２ｃの他方の端は、三相のうち主座１次コイル２ａに接続されない残りの一相（例えばＵ相）が接続される。具体的には、主座１次コイル２ａの偶数巻き数Ｎに対し、Ｔ座１次コイル２ｃの巻き数を（√３／２）Ｎとして、Ｔ座１次コイル２ｃの一方の端を主座１次コイル２ａのＮ／２の位置に接続するように構成されている。
【００２７】
また、主座脚鉄心２１、Ｔ座脚鉄心２２及び共通脚鉄心２３は、インボリュート形状に湾曲された湾曲部を有する多数の磁性鋼板を放射状に積層して円筒状に形成した断面略円形のインボリュート鉄心により構成されている。そして、主座脚鉄心２１及びＴ座脚鉄心２２は同寸法のものであり、主座脚鉄心２１の横断面積Ｓ１と、Ｔ座脚鉄心２２の横断面積Ｓ２とは互いに等しい。また、共通脚鉄心２３の横断面積は、主座脚鉄心２１及びＴ座脚鉄心２２の横断面積Ｓ１、Ｓ２の√２倍である。具体的には、図２に示すように、共通脚鉄心２３の直径が、主座脚鉄心及びＴ座脚鉄心の直径をｄとした場合に、（√２）０．５ｄである。
【００２８】
さらに、主座脚鉄心２１、Ｔ座脚鉄心２２及び共通脚鉄心２３は、スコット結線変圧器２を上面から見た平面視において、それぞれが三角形の頂点の位置になるように配置されている。本実施形態では、平面視において、主座脚鉄心２１の中心と共通脚鉄心２３の中心とを結ぶ線と、Ｔ座脚鉄心２２の中心と共通脚鉄心２３の中心とを結ぶ線とのなす角度が、約１２０度となるように構成されている。また、主座脚鉄心４１及び共通脚鉄心４３の中心間距離Ｌ１と、Ｔ座脚鉄心４２及び共通脚鉄心４３の中心間距離Ｌ２とが互いに等しい。つまり、主座脚鉄心４１、Ｔ座脚鉄心４２と、共通脚鉄心４３とが平面視においてそれぞれが二等辺三角形の頂点に位置するように配置されている。
【００２９】
継鉄心２４は、変形巻鉄心により構成されており、主座脚鉄心２１、Ｔ座脚鉄心２２及び共通脚鉄心２３の上面を互いに連結する上継鉄心２４ａと、主座脚鉄心２１、Ｔ座脚鉄心２２及び共通脚鉄心２３の下面を互いに連結する下継鉄心２４ｂとからなる。この上継鉄心２４ａ及び下継鉄心２４ｂは、それぞれ平面視において共通脚鉄心２３を屈折点として折れ曲がっている。本実施形態の各継鉄心２４ａ、２４ｂは、共通脚鉄心２３の中心を屈曲点として、くの字状に折れ曲がっている。具体的には、上継鉄心４４ａ及び下継鉄心４４ｂの折れ曲がり角度が１２０度となるように構成されている。
【００３０】
このように構成したスコット変圧器用鉄心１００によれば、主脚鉄心２１、２２と、共通脚鉄心２３とが平面視においてそれぞれが三角形の頂点に位置するように配置されるとともに、継鉄心２４が、平面視において共通脚鉄心２３を中心にくの字に折れ曲がっているので、主脚鉄心２１、２２の距離を小さくして、鉄心全体の幅方向の寸法を小さくし、省スペース化を図ることができる。
【００３１】
しかして本実施形態の電源装置２００は、図１に示すように、主座変圧器２Ｍの入力側の２相のうち一方に、電圧又は電流を制御する第１制御機器５が設けられている。なお、図１では、主座変圧器２Ｍの入力側のＶ相に第１制御機器５であるサイリスタ等の半導体制御素子を設けている。また、Ｔ座変圧器２Ｔの入力側である１次コイル２ｃの一端側（Ｔ座１次コイル２ｃのＵ相側又は中点Ｏ側）に、電圧又は電流を制御する第２制御機器６が設けられている。この第２制御機器６も、前記第１制御機器５と同様、サイリスタ等の半導体制御素子を用いたものである。そして、図示しない制御装置が、第１加熱導体管３の温度及び第２加熱導体管４の温度を用いて前記第１制御機器５及び前記第２制御機器６を制御することによって、主座変圧器２Ｍが第１加熱導体管３に印加する出力電圧とＴ座変圧器２Ｔが第２加熱導体管４に印加する出力電圧とを個別に制御するように構成されている。なお、制御装置は、第１加熱導体管３の温度を、第１加熱導体管３に設けた温度センサから取得し、第２加熱導体管４の温度を、第２加熱導体管４に設けた温度センサから取得する。
【００３２】
このように構成した電源装置２００は、主座２次コイル２ｂの巻数ｎ１、Ｔ座２次コイル２ｄの巻数ｎ２、及び主座変圧器２Ｍの励磁インピーダンスとＴ座変圧器２Ｔの励磁インピーダンスとから求まる係数をｋとしたときに、主座変圧器２Ｍの出力電圧がＴ座変圧器２Ｔの出力電圧に対して常時ｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷に接続された状態で、第１制御機器５及び第２制御機器６が、主座変圧器２Ｍの出力電圧とＴ座変圧器２Ｔの出力電圧とを個別に制御するように構成されている。
【００３３】
本実施形態では、主座変圧器２Ｍの入力側の２相のうち一方に第１制御機器５を設けて、第１加熱導体管３に印加される主座変圧器２Ｍの出力電圧を制御して飽和水蒸気を発生させる。主座変圧器２Ｍの１次コイル２ａの両端は電源８に接続されているので、主座変圧器２Ｍの出力電圧は、巻数比に応じた値となる。
【００３４】
ところが、Ｔ座変圧器２Ｔの１次コイル２ｃが主座変圧器２Ｍの１次コイル２ａに中心点に接続され、Ｔ座変圧器２Ｔの１次コイル２ｃから主座変圧器２Ｍの１次コイル２ａに電流が流れ込むので、主座変圧器２Ｍの第１制御機器５を最小まで絞っても（Ｖ相を遮断しても）、主座変圧器２Ｍの出力電圧は、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧に対して、ｋ×ｎ１／ｎ２（最大約６６％）が残留する。ここで、過熱水蒸気温度を２０００℃に設定した時の飽和水蒸気発生熱量と過熱水蒸気発生熱量との比は、１．０：１．７９のため、第１加熱導体管３が設けられる単相回路（飽和水蒸気発生側単相回路）と第２加熱導体管４が設けられる単相回路（過熱水蒸気発生側単相）との電流比は、０．７５：１．０となり、その残留量は、問題とならない。もちろん過熱水蒸気温度が２０００℃未満の場合は、飽和水蒸気発生に必要な電流の比が大きくなるので、残留分は問題にならない。また、過熱水蒸気は２０００℃よりも大きい温度では、水素と酸素に分離して過熱水蒸気として存在し得ないことから、残留電流値が問題になる領域には無い。
【００３５】
Ｔ座変圧器２Ｔの第２制御機器６によってＴ座変圧器２Ｔの出力電圧は制御されるが、主座変圧器２Ｍに流れ込む電流は第１制御機器５を遮断しても、第１制御機器５を設けていない他方の相に電流が流れるので、電流が制御されることは無い。また、主座変圧器２Ｍの第１制御機器５によって、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧が変動するが、第２加熱導体管４（過熱水蒸気発生用加熱管）の温度に基づく電流制御を行っているので、問題になることは無い。
【００３６】
さらに過熱蒸気発生装置１００の使用方法としては、まず過熱水蒸気の発生量の設定を行い、過熱水蒸気の発生量が決まれば、例えば温度１３０℃に設定した飽和水蒸気に要する熱量は常に一定であるので、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧に影響を与えるような主座変圧器２Ｍの出力電圧の変動は生じない。
【００３７】
その上、主座変圧器２Ｍの出力電圧を大きく変動しない値に大まかに制御して、飽和水蒸気温度が１３０℃前後に多少変動しても、過熱水蒸気温度は、第２加熱導体管４（過熱水蒸気発生用加熱管）の温度に基づいて、Ｔ座変圧器２Ｔの第２制御機器６により詳細に制御する仕組みであることから、過熱水蒸気温度の制御に支障が発生することは無い。
【００３８】
次に、図３に示す過熱水蒸気発生装置１００と同等回路の試験装置を用いた試験結果を説明する。なお、主座１次コイル２ａの巻き数は４４であり、Ｔ座１次コイル２ｃの巻き数は３８であり、各変圧器２Ｍ、２Ｔの２次コイル２ｂ、２ｄの巻き数ｎ１、ｎ２は２２とした。
【００３９】
以下の表１は、第１制御機器５によりＶ相を遮断して、第２制御機器６により入力電圧（Ｅｕ−ｗ（Ｖ））を変化させた場合の、各部の電圧及び電流を示す。
【００４０】
【表１】
2015122822.tif 000003
【００４１】
ここで、本試験では、変圧器の２次巻線抵抗が、ａ−Ｏａ回路及びｂ−Ｏｂ回路ともに、０．１６Ωと高いため、出力電圧が低下して巻数比に応じた出力電圧が出ていない。２次巻線抵抗による電圧低下分を修正すると、Ｅｕ−ｏ（Ｖ）、Ｅｏ−ｗ（Ｖ）、Ｔ座変圧器の出力電圧（Ｅａ−ｏａ（Ｖ））及び主座変圧器の出力電圧（Ｅｂ−ｏｂ（Ｖ））は、以下の表２の通りとなる。
【００４２】
【表２】
2015122822.tif 000004
【００４３】
表２に示すように、第１制御機器５によりＶ相を遮断して、第２制御機器６によりＥｕ−ｗ（Ｖ）を変化させた場合には、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧に対して、主座変圧器２Ｍの出力電圧が、約６６％残留していることが分かる。
【００４４】
ここで、表１におけるＥｕ−ｗ＝１５８（Ｖ）の項を見ると、１次コイルにおけるｕ−ｏ間とｏ−ｗ間との分担電圧は、それぞれ、１１４．４（Ｖ）と４３．１（Ｖ）となっており、巻数比である３８Ｔと２２Ｔとの比の分担になっていない。これは、主座変圧器２Ｍの鉄心及びＴ座変圧器２Ｔの鉄心が一体形成されて共通脚鉄心があるとはいえ、磁気回路は別々に構成されているので、１Ｔ当たりの分担電圧が同じになっていないためである。Ｅｕ−ｗ（Ｖ）は、それぞれの励磁インピーダンスの比により分担されており、励磁インピーダンスは磁路の長さ、磁束密度、ギャップ長、巻数等によって決まるものである。つまり、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧に対する主座変圧器２Ｍの出力電圧の残留電圧の比は、Ｔ座変圧器２Ｔの励磁インピーダンスに対する主座変圧器２Ｍの主座一次コイル２ａの巻数を半分とした場合の励磁インピーダンスの比となる。
【００４５】
次に、以下の表３に、第２制御機器６により制御電流を一定に保ち（ＥＵ−Ｗ（Ｖ）≒１５８（Ｖ））、第１制御機器５により主座変圧器２Ｍの入力電圧（ＥＶ−Ｗ（Ｖ））を変化させた場合の、各部の電圧及び電流を示す。
【００４６】
【表３】
2015122822.tif 000005
【００４７】
表３に示すように、第１制御機器５により主座変圧器２Ｍの入力電圧（ＥＶ−Ｗ（Ｖ））を約１．８倍に変化させることにより、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧（Ｅａ−ｏａ（Ｖ））が約１８％変動する結果となっている。
【００４８】
次に、以下の表４に、第１制御機器５により制御電流を一定に保ち（ＥＶ−Ｗ（Ｖ）≒１５８（Ｖ））、第２制御機器６により入力電圧（ＥＵ−Ｗ（Ｖ））を変化させた場合の、各部の電圧及び電流を示す。
【００４９】
【表４】
2015122822.tif 000006
【００５０】
表４に示すように、主座変圧器２Ｍの出力電圧（Ｅｂ−ｏｂ（Ｖ））は、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧（Ｅａ−ｏａ（Ｖ））の変化に影響を受けない結果となっている。
【００５１】
次に、以下の表５に、第２制御機器６によりＵ−Ｏ間電圧を一定（≒１０１（Ｖ））に保った状態で、第1制御機器５により主座変圧器２Ｍの入力電圧（ＥＶ−Ｗ（Ｖ））を変化させた場合の、各部の電圧及び電流を示す。
【００５２】
【表５】
2015122822.tif 000007
【００５３】
表５に示すように、Ｔ座変圧器２Ｔの出力電圧（Ｅａ−ｏａ（Ｖ））は一定に保たれており、主座変圧器２Ｍの出力電圧（Ｅｂ−ｏｂ（Ｖ））が制御されている結果となっている。
【００５４】
ここで、飽和水蒸気を発生させる熱量を１としたときの、過熱水蒸気を発生させる熱量と過熱水蒸気温度との関係を示す特性グラフを図４に示す。
【００５５】
過熱水蒸気温度が２００℃のときは０．０５９、過熱水蒸気温度が７４８℃のときは０．５、過熱水蒸気温度が１２７９℃のときは１．０、過熱水蒸気温度が１７５２℃のときは１．５、過熱水蒸気温度が２０００℃のときは１．７９となっている。
【００５６】
また、過熱水蒸気温度と三相交流電源の各相の電流値の関係を、以下の表６に示す。
【００５７】
【表６】
2015122822.tif 000008
【００５８】
表６から分かるように、過熱水蒸気温度１２７９℃では、各相の電流比が１：１：１でバランスしており、２０００度では、各相の電流比が１．２２３：１：１となり、７４８℃では、各相の電流比が０．７５６：１：１となり、２００℃では、各相の電流比が０．２７８：１：１となる。したがって、過熱水蒸気と呼ばれる最低温度の２００℃から極限温度の２０００℃の範囲において、１相の電流値がゼロとなるような極端な電流のアンバランスは発生しない。
【００５９】
このように構成した本実施形態の過熱水蒸気発生装置１００によれば、主座変圧器２Ｍの出力に第１加熱導体管３（飽和水蒸気発生用加熱管）を接続し、Ｔ座変圧器２Ｔの出力に第２加熱導体管４（過熱水蒸気発生用加熱管）を接続することで、主座変圧器の出力電圧が前記Ｔ座変圧器の出力電圧に対してｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷を接続した状態となり、この状態で、主座変圧器２Ｍの入力側の２相のうち一方に設けた第１制御機器５、及びＴ座変圧器２Ｔの入力側に設けた第２制御機器６により、主座変圧器２Ｍの出力電圧とＴ座変圧器２Ｔの出力電圧とを個別に制御することができる。これにより、スコット結線変圧器２を有する電源回路２００の特徴を生かしつつ、過熱水蒸気温度の制御を容易に行うことができる。また、従来のように主座変圧器２Ｍ及びＴ座変圧器２Ｔの出力側に２台の単相変圧器を設ける必要も無いので、装置構成を簡略化することができる。
【００６０】
また、主座変圧器２Ｍの鉄心及びＴ座変圧器２Ｔの鉄心が一体形成されたものであり、主座脚鉄心２１、Ｔ座脚鉄心２２及び共通脚鉄心２３が、平面視においてそれぞれが三角形の頂点に位置するように配置され、継鉄心２４が、平面視において共通脚鉄心２３を屈折点として折れ曲がっているので、２つの主脚鉄心２１、２２間の距離を小さくして、スコット結線変圧器２全体の幅方向の寸法を小さくし、省スペース化を図ることができる。また、スコット結線変圧器２を構成する変圧器を２式から１式にすることができ、装置をコンパクトにすることができる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００６２】
例えば、前記実施形態では、第１加熱導体管３及び第２加熱導体管４は、各変圧器２Ｍ、２Ｔの２次コイル２ｂ、２ｄに接続されて通電加熱されるものであったが、各変圧器２Ｍ、２Ｔの２次コイル２ｂ、２ｄが中空導体管から形成されており、前記各加熱導体管３、４が、前記２次コイル２ｂ、２ｄにより構成されたものであっても良い。また、主座変圧器２Ｍ又はＴ座変圧器２Ｔの何れか一方の２次コイルが中空導体管からなり、第１加熱導体管３又は第２加熱導体管４の何れか一方が、２次コイルにより構成されるものであっても良い。これにより、変圧器２Ｍ、２Ｔの２次コイルと加熱導体管との電気接続が無くなり、効率の良い過熱水蒸気発生装置１００を構成することができる。特に、低温側の第１加熱導体管を、中空導体管からなる２次コイルにより構成すると効率が良い。
【００６３】
また、主座変圧器２Ｍ又はＴ座変圧器２Ｔの少なくとも一方において、１次コイルが、脚鉄心周りにおいて２次コイルの内側及び外側にそれぞれ重ねて巻回されているものであっても良い。これにより、１次コイルの間に２次コイルが挟まれる構成となり、漏れ磁束を低減することができ、設備効率を上げることができる。
【００６４】
さらに、１次コイルを中空導体管から構成して、第１加熱導体管３に流入する水を予熱する構成としても良い。これにより、１次コイルを構成する中空導体管で発生する抵抗熱及び鉄心の熱を水に与えることができ、設備効率を向上させることができる。
【００６５】
その上、前記実施形態では、主座変圧器２Ｍの鉄心及びＴ座変圧器２Ｔの鉄心を一体形成しているが、主座変圧器２Ｍの鉄心及びＴ座変圧器２Ｔの鉄心を別々の鉄心としても良い。
【００６６】
加えて、前記実施形態の主座変圧器２Ｍ及びＴ座変圧器２Ｔを単巻変圧器としても良い。これならば、１次コイルと２次コイルとの間の絶縁を簡素にすることができ、製作し易くなるとともに、事故発生のリスクを低減することができる。
【００６７】
さらにその上、主座脚鉄心２１の中心と共通脚鉄心２３の中心とを結ぶ線と、Ｔ座脚鉄心２２の中心と共通脚鉄心２３の中心とを結ぶ線とのなす角度は、１２０度に限られず、例えば図５に示すように、略直角としても良い。つまり、主座脚鉄心４１、Ｔ座脚鉄心４２と、共通脚鉄心４３とが平面視においてそれぞれが直角三角形の頂点に位置するように配置されており、共通脚鉄心４３が、直角三角形の頂点のうち直角である頂点に配置されるものであっても良い。具体的には、上継鉄心４４ａ及び下継鉄心４４ｂの折れ曲がり角度が９０度となるように構成されている。これならば、前記実施形態よりも、スコット結線変圧器全体の幅方向の寸法を小さくし、省スペース化を図ることができる。
【００６８】
さらに加えて、前記実施形態では、主座脚鉄心２１及び共通脚鉄心２３の中心間距離と、Ｔ座脚鉄心２２及び共通脚鉄心２３の中心間距離とが互いに異なるものであったが、主座脚鉄心２１及び共通脚鉄心２３の中心間距離と、Ｔ座脚鉄心２２及び共通脚鉄心２３の中心間距離とが互いに等しいものであっても良い。つまり、主座脚鉄心２１、Ｔ座脚鉄心２２及び共通脚鉄心２３が、平面視において、それぞれが二等辺三角形の頂点に位置するように配置されており、各継鉄心２４ａ、２４ｂは、共通脚鉄心２３の中心に対して左右対称形状となっている。これならば、２つの主脚鉄心２１、２２の磁気特性が互いに同等となり、効率良く三相交流電源から２つの単相回路に変換することができる。
【００６９】
また、前記実施形態では、スコット結線変圧器２を有する電源回路２００を過熱蒸気発生装置１００に適用した場合について説明したが、その他、主座変圧器の出力電圧がＴ座変圧器の出力電圧に対して常時ｋ×ｎ１／ｎ２以上の電圧を要する負荷であれば、第１加熱導体管３及び第２加熱導体管４からなる負荷に限られず、種々の負荷を接続することができる。
【００７０】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７１】
１００・・・過熱蒸気生成装置
２００・・・電源装置
２    ・・・スコット結線変圧器
２１  ・・・主座脚鉄心（主脚鉄心）
２２  ・・・Ｔ座脚鉄心（主脚鉄心）
２３  ・・・共通脚鉄心
２４  ・・・継鉄心
２Ｍ  ・・・主座変圧器
２ａ  ・・・１次コイル
２ｂ  ・・・２次コイル
２Ｔ  ・・・Ｔ座変圧器
２ｃ  ・・・１次コイル
２ｄ  ・・・２次コイル
３    ・・・第１加熱導体管
４    ・・・第２加熱導体管
５    ・・・第１制御機器
６    ・・・第２制御機器
【図１】
2015122822.tif 000009
【図２】
2015122822.tif 000010
【図３】
2015122822.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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