CN102628588A - 过热水蒸气生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供过热水蒸气生成装置，其包括：第一感应加热器，是将导体管缠绕在缠绕有一次线圈的闭合磁路铁心上形成的，导体管通过在一次线圈中流过的交流电流发热；以及第二感应加热器，是将导体管缠绕在缠绕有一次线圈的闭合磁路铁心上形成的，导体管通过在一次线圈中流过的交流电流发热，第一感应加热器的导体管的一端与供水管连接，第一感应加热器的导体管的另一端与第二感应加热器的导体管的一端连接，向第一感应加热器的导体管内充水从而生成饱和水蒸气，并且使生成的饱和水蒸气流过第二感应加热器的导体管内并加热生成的饱和水蒸气从而生成过热水蒸气。

Description

过热水蒸气生成装置

技术领域

本发明涉及通过感应加热生成过热水蒸气的过热水蒸气生成装置。

背景技术

通过对装有水的容器加热来生成100℃～150℃的饱和水蒸气，然后随着水蒸气流将生成的饱和水蒸气加热到300～800℃，从而生成300℃～800℃的高温过热水蒸气。加热饱和水蒸气时有时使用感应加热。在该情况的感应加热中，形成有多个贯通孔的发热体配置在将导线缠绕成筒状的线圈的筒状内部，所述发热体对线圈中流过的交流电流发生感应而产生焦耳热，当饱和水蒸气通过所述贯通孔时，被发热体的热量加热。

专利文献1：日本专利公开公报特开2005-233572号

专利文献2：日本专利公开公报特开2010-210225号

在所述的过热水蒸气生成装置中，由于对水进行加热以得到饱和水蒸气的加热器是填充有水的容器，所以与水接触的传热面积小因而传热效率差，难以进行水的温度管理。此外，由于加热饱和水蒸气的加热器对在发热体内直线前进的饱和水蒸气进行加热，所以为了传递足够的热量而需要加长发热体，从而存在装置大型化的问题。

发明内容

本发明所要解决的问题是：使过热水蒸气生成装置小型紧凑，并且提高向水和饱和水蒸气的传热速率，从而提高温度控制性。

为了解决所述的问题，本发明提供一种过热水蒸气生成装置，其包括：第一感应加热器，是将导体管缠绕在缠绕有一次线圈的闭合磁路铁心上形成的，所述导体管通过在所述一次线圈中流过的交流电流发热；以及第二感应加热器，是将导体管缠绕在缠绕有一次线圈的闭合磁路铁心上形成的，所述导体管通过在所述一次线圈中流过的交流电流发热，所述第一感应加热器的导体管的一端与供水管连接，所述第一感应加热器的导体管的另一端与所述第二感应加热器的导体管的一端连接，向所述第一感应加热器的导体管内充水从而生成饱和水蒸气，并且使生成的饱和水蒸气流过所述第二感应加热器的导体管内并加热生成的饱和水蒸气从而生成过热水蒸气。

此外，本发明还提供一种过热水蒸气生成装置，其包括：第一感应加热器和第二感应加热器，是通过在闭合磁路铁心的柱铁心上缠绕成为一次线圈的导体管，并在所述一次线圈的外周上缠绕成为二次线圈的导体管而形成的，所述二次线圈通过在所述一次线圈中流过的交流电流发热；以及供水管，在该供水管上顺序设置有电磁阀和供水泵，成为所述第一感应加热器的二次线圈的导体管的一端与通过所述电磁阀后的所述供水管连接，成为所述第一感应加热器的二次线圈的导体管的另一端与成为所述第二感应加热器的二次线圈的导体管的一端连接，成为所述第一感应加热器的一次线圈的导体管的一端与通过所述电磁阀前的所述供水管连接，成为所述第一感应加热器的一次线圈的导体管的另一端与成为所述第二感应加热器的一次线圈的导体管的一端连接，并且成为所述第二感应加热器的一次线圈的导体管的另一端与供水泵前的所述供水管连接，将用所述供水泵通过所述电磁阀供给的水充入成为所述第一感应加热器的二次线圈的导体管内从而生成饱和水蒸气，使生成的饱和水蒸气流过成为所述第二感应加热器的二次线圈的导体管内并加热生成的饱和水蒸气从而生成过热水蒸气，并且使通过所述供水泵供给的水流过成为所述第一感应加热器的一次线圈的导体管和成为所述第二感应加热器的一次线圈的导体管后，在所述供水泵的前方汇合。

此外，本发明还提供一种过热水蒸气生成装置，是与缠绕有线圈的柱铁心邻接设置有漏磁路铁心的一台三相变压器结构，在三相的各个柱铁心上缠绕有一次线圈，并在该一次线圈上重叠缠绕有由导体管构成的二次线圈，所述导体管通过在所述一次线圈中流过的交流电流发热，向缠绕在三相中的两相的所述柱铁心上的二次线圈供水从而生成饱和水蒸气，并使所述饱和水蒸气流过缠绕在另一相的所述柱铁心上的二次线圈从而生成过热水蒸气。

按照本发明，由于在缠绕有一次线圈的闭合磁路铁心上，缠绕有流过水和饱和水蒸气的导体管，所以因闭合磁路铁心泄漏的磁通极少，能高效地使导体管发热，此外，没有对***设备进行感应加热的坏影响，此外可以使功率因数变高并使变电容量变小，同时可以提高效率。此外，由于导体管处于缠绕状态，所以能得到较长的导体管的长度，传热面积也变大，并且导体管的温度与流过其内部的水或饱和水蒸气之间的温度差变小，因此不仅可以提高水和饱和水蒸气的温度控制性，还能够使装置小型紧凑化。

附图说明

图1是本发明实施例1和实施例2的加热部的电路图。

图2是表示本发明实施例1的感应加热器的结构的半剖视图。

图3是表示图1的导体管的结构的结构图，图3的(a)为导体管的俯视图，图3的(b)为导体管的侧视图，图3的(c)为导体管的局部放大图。

图4是表示本发明实施例1的其他的感应加热器的结构的半剖视图。

图5是本发明实施例2的流体回路图。

图6是表示本发明实施例2的感应加热器的结构的半剖视图。

图7是简要表示图6的感应加热器的铁心结构的结构图，图7的(a)为铁心的立体图，图7的(b)为铁心的局部放大俯视图。

图8是以剖面表示本发明实施例3的过热水蒸气生成装置的一部分的主视图。

图9是图8的过热水蒸气生成装置的电路图。

图10是图8的过热水蒸气生成装置的流体回路图。

图11是表示图8的过热水蒸气生成装置中的磁通流动的说明图。

图12是表示本发明实施例3的其他的铁心结构的立体图。

附图标记说明

1闭合磁路铁心(铁心)

2一次线圈

3导体管

4焊接部(钎焊焊接部)

5三相电源(三相交流电源)

6三相电压控制器

7T接变压器(スユット结線变压器)

8单相变压器

9单相电压控制器

11闭合磁路铁心的柱铁心(柱铁心)

12导体管

13导体管

14焊接部

15绝缘纸

16无溶剂系绝缘粘接剂层

17第一感应加热器

18第二感应加热器

19供水泵

20电磁阀

21、24、25、26配管

31a、31b、41a、41b连接铁心

32a、32b、32c、42a、42b、42c柱铁心

33、43漏磁路铁心

34接线板

35a、35b、35c  线圈

35a-1、35b-1、35c-1一次线圈

35a-2、35b-2、35c-2二次线圈

36绝热件

37a、37b、37c电压控制元件

38a、38b、38c温度调节计

39a、39b、39c温度检测器

具体实施方式

实施例1

首先，参照图2和图3说明在过热水蒸气生成装置中使用的感应加热器的基本结构。图2中，铁心1构成闭合磁路(以下只称为铁心，图中表示缠绕有线圈的柱铁心部分)，一次线圈2缠绕在铁心上，导体管3由缠绕在铁心上的SUS(不锈钢)等构成，钎焊焊接部4机械地连接固定导体管3并使导体管3电连接。通过TIG焊接机械地连接固定相邻的导体管3之间并使相邻的导体管3之间电连接，导体管3成为将二次线圈电性短路的一圈的二次线圈。在该结构下，如果在一次线圈2中施加交流电压，则铁心1中产生交变磁通，在与该交变磁通交链的二次线圈的导体管3中产生感应电流，导体管3因该感应电流产生电阻热，所述导体管3的发热用于加热导体管内的水及饱和水蒸气。

所述实施例1的过热水蒸气生成装置是通过连接所述结构的两台感应加热器的导体管，由两台感应加热器构成的。在此，把从水生成饱和水蒸气的感应加热器称作第一感应加热器，把从饱和水蒸气生成过热水蒸气的感应加热器称作第二感应加热器。

即，生成饱和水蒸气时，在导体管3内从第一感应加热器的导体管3的下部流入口3a(参照图3的(b))将水填充到流出口3b(参照图3的(b))附近的规定位置，并在一次线圈2中施加交流电压。通过施加所述交流电压在铁心1中产生交变磁通，在与该交变磁通交链的作为二次线圈的导体管3中产生感应电流，导体管3因该感应电流产生电阻热，通过该热量加热导体管3内的水，从而生成饱和水蒸气。将生成的饱和水蒸气送入第二感应加热器的导体管3内。

此时，由于生成并放出饱和水蒸气，所以第一感应加热器的导体管3内的水位降低，通过液位计等检测第一感应加热器的导体管3内的水位，随着水位的降低进行供水。此外，检测导体管3内的水的温度亦即饱和水蒸气的温度，并控制流过一次线圈2的电流以使导体管3内的水的温度亦即饱和水蒸气的温度成为规定的温度(例如130℃)。通过缠绕导体管3而形成的线圈状的二次线圈，可以获得变长的导体管3的总计长度，传热面积变大，导体管3的温度与其内部的水的温度差小，检测导体管3的温度就可以检测出饱和水蒸气的温度。

生成过热水蒸气时，将从第一感应加热器送来的饱和水蒸气从第二感应加热器的下部流入口3a(图3的(b)参照)导入，并在一次线圈2中施加交流电压。通过施加所述交流电压，铁心1中产生交变磁通，在与该交变磁通交链的二次线圈的导体管3中产生感应电流，通过该感应电流，导体管3产生电阻热，通过该电阻热的热量加热第二感应加热器的导体管3内的饱和水蒸气。此时，也通过检测导体管3的温度，并通过对流过一次线圈2中的电流进行控制，使得导体管3内的过热水蒸气的温度成为规定的温度(例如500℃)。

另外，如图4所示，感应加热器的导体管3配置在一次线圈2之间，即沿铁心1缠绕一次线圈2，并在所述一次线圈2的外周上，沿该一次线圈2缠绕导体管3，将相邻的导体管3之间机械地连接固定并使相邻的导体管3之间电连接，再沿所述导体管3缠绕一次线圈2。如果通过如上所述地配置由所述导体管3构成的二次线圈，则与该二次线圈交链的磁通增加，由此在导体管3中流动的电流增加从而能够提高加热效率。

但是，工厂设备的大量用电，必须使用三相交流电源。图1表示了实施例1的电路，该电路使得三相交流电源的三相(U、V、W)间的电流不产生大的不平衡就能够连接实施例1的两台感应加热器。图1中示出了三相交流电源5，三相电压控制器6，T接变压器7，单相变压器8以及单相电压控制器9。

将从水生成饱和水蒸气的第一感应加热器的一次线圈作为T接变压器7的副变压器的一次线圈2，并将从饱和水蒸气生成过热水蒸气的第二感应加热器的一次线圈作为单相变压器的一次线圈2。T接变压器7的三个输入端子(U1、V1、W1)，通过三相电压控制器6分别与三相交流电源的各相(U、V、W)连接，单相变压器8的一次线圈2的输入端子(V2、W2)，通过单相电压控制器9分别与三相交流电源的图示例中的V相和W相连接。通过所述的连接，可以分别独立地控制第一感应加热器的一次线圈中流过的电流以及第二感应加热器的一次线圈中流过的电流。

另外，副变压器与主变压器T连接，如果主变压器的V1-W1间的匝数为N，则V1-O(接线部)间的匝数和W1-O间的匝数为N/2、且副变压器的U1-O间的匝数为只要满足所述条件，副变压器和主变压器可以由单相变压器构成，副变压器和主变压器也可以是三相一体型的。在三相一体型的情况下，如果三柱铁心中的、缠绕有副变压器和主变压器线圈的两端柱的截面面积为S，则中央柱截面面积为

当通过第一感应加热器得到130℃的饱和水蒸气，并通过第二感应加热器得到500℃的过热水蒸气时，两者的热量比约为2∶1。当把第一感应加热器的一次线圈连接在三相电源的U-V间，并将第二感应加热器的一次线圈连接在V-W间时，其电流比为U∶V∶W＝1∶1.323∶0.5，最大电流和最小电流的比为2.65倍，三相间的电流产生很大的不平衡，这种连接会导致变电设备(受電設借)容量变大。但是，如果将第一感应加热器的一次线圈作为T接变压器的副变压器的一次线圈，则所述电流比为U∶V∶W＝1∶0.661∶0.661，最大电流和最小电流的比为1.51倍，能够抑制所述大的不平衡，还可以抑制变电设备的大容量化。

实施例2

该实施例2的过热水蒸气生成装置，与实施例1同样，也是通过连接两台感应加热器的二次线圈的导体管，由两台感应加热器构成的，作为各感应加热器的一次线圈也采用导体管，并在该导体管内流通水。参照图6和图7说明该实施例2中使用的感应加热器。图6中示出了由连接铁心11b构成闭合磁路的柱铁心11，缠绕在柱铁心上的由铜制成的导体管12(一次线圈，图示的例子是截面形状为四边形的导体管)，缠绕在铁心上的由SUS等制成的导体管13(二次线圈，图示的例子是截面形状为圆形的导体管)，绝缘纸15以及无溶剂系绝缘粘接剂层16。

如图7所示，柱铁心11是圆形铁心(以下称为渐开线柱铁心)，将薄硅钢板(以下称薄铁板)在圆周方向上层叠形成圆筒，所述薄硅钢板具有弯曲部11b以及与该弯曲部连接并弯曲成渐开线形的曲率部11c，将多个(图示例为ABC三个)所述圆筒以同心的方式沿径向依次层叠后形成所述圆形铁心。所述渐开线柱铁心是铁损少的大体真圆，外周部分的间隙少，有效面积大，并且还具有薄铁板的平面部不会露出于外周的优点。

在感应加热器中，在柱铁心11的外周上缠绕两面涂有无溶剂系绝缘粘接剂层16的绝缘纸15，在其上缠绕作为一次线圈的导体管12，并使导体管12与所述无溶剂系绝缘粘接剂层16贴紧。由于两面涂有无溶剂系绝缘粘接剂层16的绝缘纸15的绝热效果低而导热率高，所以在柱铁心11中因铁损而产生的热量有效传递到作为一次线圈的导体管12。由此，柱铁心11被冷却，而作为一次线圈的导体管12被加热。将作为一次线圈的导体管12形成为截面的形状为四角形是为了加大传热面。在缠绕有作为一次线圈的导体管12的外周上，隔着绝缘纸15缠绕作为二次线圈的导体管13。另外，通过TIG焊接部14机械地连接固定相邻的导体管13之间并使相邻的导体管13之间电连接，成为将二次线圈电性短路的一圈二次线圈。

将如上所述地形成的两台感应加热器，分别作为从水生成饱和水蒸气的感应加热器(第一感应加热器)和从饱和水蒸气生成过热水蒸气的感应加热器(第二感应加热器)进行组合，从而得到过热水蒸气生成装置。即，根据需要，通过绝缘性的连接器连接作为第一感应加热器的一次线圈的导体管和作为第二感应加热器的一次线圈的导体管，使得该两种导体管的管内连通；并根据需要，通过绝缘性的连接器连接并组合作为第一感应加热器的二次线圈的导体管和作为第二感应加热器的二次线圈的导体管，使得该两种导体管的管内连通。

如图5所示，成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3的一端与通过电磁阀20后的配管(供水管)21连接，成为第一感应加热器17的一次线圈的导体管2的一端与在供水泵19和电磁阀20之间分路的配管(供水管)25连接。成为第二感应加热器18的二次线圈的导体管3的一端作为过热水蒸气的输出口，成为第二感应加热器18的一次线圈的导体管2的一端与从供水泵19的前方分路的配管26连接。

生成过热水蒸气时，成为第一感应加热器17的一次线圈的导体管2和成为第二感应加热器18的一次线圈的导体管2，分别通过电压控制器连接在交流电源上。通过该连接，成为第一感应加热器17的一次线圈的导体管2和成为第二感应加热器18的一次线圈的导体管2中流过交流电流，从而第一感应加热器17的柱铁心11和第二感应加热器18的柱铁心11中分别产生交变磁通，与该交变磁通交链的成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3、以及成为第二感应加热器18的二次线圈的导体管3中分别产生感应电流，从而所述导体管3分别产生焦耳热。同时，第一感应加热器17和第二感应加热器18的柱铁心11因铁损而发热。

此外，驱动供水泵19，并经由电磁阀20向成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3充水。该充水一直进行到由物位开关22检测到的位置为止。填充到成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3中的水，因所述导体管3的发热而被加热，生成例如130℃的饱和水蒸气，该饱和水蒸气被向成为第二感应加热器8的二次线圈的导体管3送出。由于送出饱和水蒸气，成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3内的水位下降，通过电磁阀20的控制补充下降部分的水。送出到成为第二感应加热器18的二次线圈的导体管3中的饱和水蒸气，因成为第二感应加热器18的二次线圈的导体管3的发热而被加热，生成例如500℃的过热水蒸气后输出。另外，从成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3溢出的水，通过分离器23分离并流过配管24返回供水泵19。

另一方面，如果驱动供水泵19，则水经由在电磁阀20的前方分路的供水管25、成为第一感应加热器17的一次线圈的导体管2、成为第二感应加热器18的一次线圈的导体管2和配管26后，返回供水泵19。流过成为第一感应加热器17的一次线圈的导体管2以及成为第二感应加热器18的一次线圈的导体管2的水，被各导体管2的热量(主要是因柱铁心11的铁损而产生的热量)加热，被加热的水返回供水泵19。当成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3内的水位降低而补充降低部分的水时，补充混合了所述加热后的水的水，即补充预热后的水。

即，在过热水蒸气生成中，向成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3内补充的水，流经配管25、成为第一感应加热器17的一次线圈的导体管2、成为第二感应加热器18的一次线圈的导体管2、配管26和供水泵19构成的循环通道而被预热。由于向成为第一感应加热器17的二次线圈的导体管3内补充所述预热后的水，所以能够节约与该预热部分对应的、提供给第一感应加热器17的一次线圈的电力。另外，图5示出了安全阀27及压力开关28。

另外，由于成为第一感应加热器17、第二感应加热器18的二次线圈的导体管3为线圈状，因此可以得到变长的总长，传热面积也变大，导体管3的温度与其内部的饱和水蒸气或过热水蒸气的温度差小，检测导体管3的温度就能够检测饱和水蒸气(例如130℃)和过热水蒸气(例如500℃)的温度。另外，电路与图1所示的电路相同，故在此省略具体说明。

实施例3

在以上的实施例1和实施例2中使用了两台感应加热器构成过热水蒸气生成装置，所以使用了T接变压器结构和单相变压器结构，造成过热水蒸气生成装置的结构复杂，在制造上费事。实施例3使过热水蒸气生成装置的结构变得更为简单。在所述实施例1和实施例2中使用了两台感应加热器，但实施例3将所述两台中生成饱和水蒸气的一台感应加热器分为两台，用合计三台感应加热器构成过热水蒸气生成装置，并且将闭合磁路铁心(连接铁心)通用化后构成为三柱(缠绕有线圈的三个铁心)的一台三相变压器结构。利用如上所述的结构，在构成各感应加热器的一次线圈中可以施加三相交流电源的相间电压。

下面参照图8和图11，对构成过热水蒸气生成装置的主体的三相变压器结构进行说明。图8中示出了上部连接铁心31a，下部连接铁心31b，圆形的柱铁心32a、32b、32c，漏磁路铁心33，接线板34，缠绕在圆形的柱铁心32a上的线圈35a，缠绕在圆形的柱铁心32b上的线圈35b，缠绕在圆形的柱铁心32c上的线圈35c以及绝热件36。按照柱铁心32a、漏磁路铁心33、柱铁心32b、漏磁路铁心33、柱铁心32c的顺序，缠绕有线圈的圆形的柱铁心32a、32b、32c和漏磁路铁心33(本例中，漏磁路铁心33的截面面积为柱铁心的截面面积的1/2，理由见后述)分别以规定间隔配置，在所述的铁心的上下的端部夹紧固定有上部连接铁心31a、下部连接铁心31b。另外，优选的是，圆形的柱铁心是由薄硅钢板在圆周方向上层叠形成的，所述薄硅钢板具有图4所示的弯曲部以及与该弯曲部连接并弯曲成渐开线形状的曲率部。在该情况下，铁损少而效率高，并能够节省资源。

如缠绕在柱铁心32c上的线圈35c的截面所示，缠绕在各柱铁心32a、32b、32c上的线圈与柱铁心贴紧缠绕，在本例子中，将由导体管构成的一次线圈35c-1贴紧缠绕在柱铁心32c上，在所述一次线圈35c-1上重叠缠绕被绝热件36包覆的、由导体管构成的二次线圈35c-2，在所述二次线圈35c-2上重叠缠绕一次线圈35c-1。即，由绝热件36包覆的二次线圈35c-2配置在两层一次线圈35c-1之间。而且，二次线圈35c-2的匝间通过钎焊焊接等而电性短路。如果在各个一次线圈中施加交流电压，则因施加的交流电压在柱铁心中产生交变磁通，从而在与该交变磁通交链的二次线圈中流过电流，二次线圈因所述电流产生焦耳热，并将发出的热量传递给二次线圈的导体管内的被加热物(水或饱和水蒸气)。

另外，在本例中，将一次线圈设为两层，在对二次线圈起到保温作用的同时，实现了变压器结构的低阻抗化，但是一次线圈不限于两层，也可以是一层。在该情况下，一次线圈贴紧缠绕在柱铁心上。

接线板34上的UX是缠绕在柱铁心32a上的一次线圈两端的引出端子，VY是缠绕在柱铁心32b上的一次线圈两端的引出端子，WZ是缠绕在柱铁心32c上的一次线圈两端的引出端子，端子UVW分别与三相电源的各相连接。

在所述的三相变压器结构中，在柱铁心32a和柱铁心32b之间、以及柱铁心32b和柱铁心32c之间，设置有截面面积是柱铁心的截面面积1/2的漏磁路铁心33(作为三相的磁路观察，漏磁路铁心33与各柱铁心邻接配置)。如图11所示，当设置了如上的漏磁路铁心33时，如果例如缠绕在柱铁心32a上的一次线圈中流过三相交流电源的一相的电流，则由该电流的施加而产生的磁通的大部分绕过其他的柱铁心而流向漏磁路铁心33，流向柱铁心32b、32c的所述磁通很微弱。

更具体而言，三相变压器的漏磁路中流过最大磁通的状态发生在两相上施加额定电压、剩余一相被切断时。此时的电压相位为：一相是Sin150°而另一相是120°延迟的Sin30°，一相是Sin330°而另一相是120°延迟的Sin210°，在该电压相位时所述合计磁通成为不超过一相的最大磁通的值。此外在不同的相组合中，当一相是Sin30°而另一相是240°延迟的Sin(-210°)时、以及一相是Sin210°而另一相是240°延迟的Sin(-30°)时，此时的合计磁通也成为不超过一相的最大磁通的值。

如果用式子表示以θ为基准相的相位角、Φ为一相的最大磁通，则所述式子如下：

绝对值ΦSinθ+ΦSin(θ-120°)＜绝对值Φ

绝对值ΦSinθ+ΦSin(θ-240°)＜绝对值Φ。

所述的情况表示了每一台变压器的漏磁路的截面面积只要与缠绕有线圈的柱铁心的一相的截面面积相同即可。尽管无负载时因流入其他相的微弱磁通而感应产生额定的一半程度的感应电压，但是在有负载时感应电压降低到可以无视的程度，在实际应用上不存在问题。此外，如果在三柱铁心之间的两个部位分别设置必要面积的一半的漏磁路铁心，则在图8所示横向一列形状的铁心中，从各相到漏磁路的磁路长的距离波动(ばらつき)最小，可以实现磁通流动的均匀性。

有负载时感应电压降低到可以无视的程度，意味着因在柱铁心32a中产生的磁通而造成的缠绕在柱铁心32b、32c上的二次线圈的发热量变得极少，也就是说施加在缠绕在柱铁心32a上的一次线圈上的电流对缠绕在柱铁心32b、32c上的二次线圈的发热量没有影响，因此，通过控制施加在缠绕在柱铁心32a、32b、32c上的一次线圈中的电流，能够分别独立地控制缠绕在柱铁心32a、32b、32c上的各个二次线圈的发热量。

图9表示由所述的三相变压器结构构成的过热水蒸气生成装置的电路，因此在该图9中对与图8的三相变压器结构的相同部分标注有相同的附图标记。图9中示出了缠绕在柱铁心32a(参照图8)上的一次线圈35a-1，缠绕在柱铁心32a(参照图8)上的二次线圈35a-2，缠绕在柱铁心32b(参照图8)上的一次线圈35b-1，缠绕在柱铁心32b(参照图8)上的二次线圈35b-2，缠绕在柱铁心32c(参照图8)上的一次线圈35c-1以及缠绕在柱铁心32c(参照图8)上的二次线圈35c-2。

此外，图9示出了***一次线圈35a-1的输入部的电压控制元件37a，***一次线圈35b-1的输入部的电压控制元件37b，***一次线圈35c-1的输入部的电压控制元件37c，向电压控制元件37a输出控制信号的温度调节计38a，向电压控制元件37b输出控制信号的温度调节计38b以及向电压控制元件37c输出控制信号的温度调节计38c。

一次线圈35a-1的一端通过电压控制元件37a与三相电源的U相连接，一次线圈35b-1的一端通过电压控制元件37b与三相电源的V相连接，一次线圈35c-1的一端通过电压控制元件37c与三相电源的W相连接。一次线圈35a-1的另一端与三相电源的V相连接，一次线圈35b-1的另一端与三相电源的W相连接，一次线圈35c-1的另一端与三相电源的U相连接。也就是说，一次线圈35a-1被施加三相电源的UV相间电压，一次线圈35b-1被施加三相电源的VW相间电压，一次线圈35c-1被施加三相电源的WU相间电压，一次线圈35a-1、35b-1、35c-1相对三相电源为Δ连接。

二次线圈35a-2、35b-2、35c-2相互间没有电连接而彼此独立，在图示的例子中，向二次线圈35a-2、35b-2的导体管内以并联的方式供给用于生成饱和水蒸气的水。在二次线圈35a-2、35b-2中生成的饱和水蒸气被直接输送至二次线圈35c-2的导体管内，并在该导体管内生成为过热水蒸气。在此，使用了两个二次线圈35a-2、35b-2用于从水生成饱和蒸气，使用了一个二次线圈35c-2用于生成过热水蒸气。

此外，图9示出了二次线圈35a-2内的温度的输出侧39a、即检测饱和水蒸气温度的温度检测器39a，二次线圈35b-2内的温度的输出侧39b、即检测饱和水蒸气温度的温度检测器39a，以及二次线圈35c-2内的输出侧39c、即检测过热水蒸气温度的温度检测器39a。温度检测器39a的检测信号输入温度调节计38a，与目标温度进行比较后向电压控制元件37a发送对应检测温度和目标温度的偏差的控制信号，来控制施加在一次线圈35a-1上的电压。温度检测器39b的检测信号输入温度调节计38b，与目标温度进行比较后向电压控制元件37b发送对应检测温度和目标温度的偏差的控制信号，来控制施加在一次线圈35b-1上的电压。通过所述的控制，从二次线圈35a-2、35b-2生成相同温度的饱和水蒸气。温度检测器39c的检测信号输入温度调节计38c，与针对过热水蒸气的目标温度进行比较后向电压控制元件37c发送对应检测温度和目标温度的偏差的控制信号，来控制施加在一次线圈35c-1上的电压。通过所述控制得到所希望的温度的过热水蒸气。

图10表示了如上所述的过热水蒸气生成装置的水***的配管，对于与图8和图9所示的过热水蒸气生成装置的相同部分标注相同的附图标记，并省略该部分的具体说明。但是，在图10所示的配管中，缠绕在柱铁心32b(参照图8)上的二次线圈35b-2和缠绕在柱铁心32c(参照图8)上的二次线圈35c-2，作为被供给水从而生成饱和水蒸气的导体管，缠绕在柱铁心32a(参照图8)上的二次线圈35a-2，作为生成过热水蒸气的导体管。

由泵输送的水通过水位调节用电磁阀EV3供给至二次线圈35b-2的导体管，由同一个泵输送的水通过水位调节用电磁阀EV2供给至二次线圈35c-2的导体管。二次线圈35b-2中设有物位开关LS 1，二次线圈35c-2中设有物位开关LS2，当通过物位开关LS1检测到供给至二次线圈35b-2的导体管内的水的水位时，控制水位调节用电磁阀EV3停止供水，当物位开关LS2检测到供给至二次线圈35c-2的导体管内的水的水位时，控制水位调节用电磁阀EV2停止供水。通过水位调节用电磁阀EV2、EV3的控制，二次线圈35b-2、35c-2的导体管内的水位始终被保持在规定水位上。

通过二次线圈35b-2的导体管和二次线圈35c-2的导体管的加热而生成的饱和水蒸气，汇合后被导出到二次线圈35a-2的导体管内，并通过二次线圈35a-2的导体管的加热生成过热水蒸气后向外部输出。

缠绕在柱铁心32a(参照图8)上的一次线圈35a-1(参照图9)、缠绕在柱铁心32b(参照图8)上的一次线圈35b-1(参照图9)以及缠绕在柱铁心32c(参照图8)上的一次线圈35c-1(参照图9)，全部由导体管构成，通过泵提供的水供给到各一次线圈的导体管的一端。供给至各一次线圈的导体管的水从各一次线圈的导体管的另一端排出，排出的水汇合后返回泵的输入一侧(在图10的图示中暂时存留在容器中)。流过各一次线圈的导体管内的水获取因铁损产生的热量而被加热，该被加热的水供给至二次线圈35b-2的导体管和二次线圈35c-2的导体管。即，供给到二次线圈35b-2的导体管和二次线圈35c-2的导体管的水已经被预热，因此可以减少成为所述二次线圈的导体管的电力消耗，从而能够提高热量的利用效率。

另外，图示的例子是水并联地流过各一次线圈，但是水也可以串联地流过各一次线圈。

使用两个二次线圈35a-2、35b-2从水生成饱和水蒸气、使用一个二次线圈35c-2生成过热水蒸气的理由是基于下述认识：通过加热使水成为饱和水蒸气所需要的热量是通过加热使饱和水蒸气成为过热水蒸气所需要热量的大体两倍，如图10所示，在使水流过各一次线圈的导体管进行预热，再将预热后的水(温水)供给至二次线圈的导体管的实施例中，具体而言，向一次线圈的导体管供给20℃的水，将该水通过一次线圈的导体管预热到60℃(主要因一次线圈的铜损和铁损产生的热量)，再将被预热到60℃的温水供给至二次线圈后生成130℃的饱和水蒸气的热量，与将130℃的饱和水蒸气加热到700℃的过热水蒸气的热量的比，大体为2∶1。即，此时的三相电源的电流比为1∶1∶1而平衡。

此外，在使温水和饱和水蒸气的温度相同，生成800℃的过热水蒸气时，三相电源的电流比为1∶1.04∶1.04；生成500℃的过热水蒸气时三相电源的电流比为1∶0.90∶0.90；生成400℃的过热水蒸气时三相电源的电流比为1∶0.84∶0.84；生成300℃的过热水蒸气时三相电源的电流比为1∶0.78∶0.78；生成200℃的过热水蒸气时三相电源的电流比为1∶0.70∶0.70。

因此，通过使用两个二次线圈35a-2、35b-2从水生成饱和水蒸气，并使用一个二次线圈35c-2生成过热水蒸气，不会发生三相电源电流中仅有一相电流值为零的极端的不平衡情况，能够通过一台三相变压器结构形成过热水蒸气生成装置。本实施例不限于下述情况：向一次线圈的导体管供给20℃的水，通过一次线圈的导体管将所述的20℃的水预热到60℃，再将所述被预热到60℃的温水供给至二次线圈后生成130℃的饱和水蒸气，而后从所述130℃的饱和水蒸气生成所希望的温度的过热水蒸气。

在所述的实施例中，由三根柱铁心和两根漏磁路铁心构成三相变压器结构的铁心，但是也可以使用如图12所示的铁心，即，在Y形的上部连接铁心41a和Y形的下部连接铁心41b之间设置圆形的柱铁心42a、42b、42c，且在Y形的交点部配置漏磁路铁心43，将所述的铁心夹紧固定。该情况的漏磁路铁心的截面面积与一个柱铁心的截面面积相同，并且用一个漏磁路铁心即可，此外，从各相到漏磁路的磁路长度的距离相等，磁通的流动均匀。另外，优选的是，如图7所示，柱铁心是由薄硅钢板在圆周方向上层叠形成的圆形铁心，所述薄硅钢板具有弯曲部以及与该弯曲部连接并弯曲成渐开线形状的曲率部。

Claims (12)

1.一种过热水蒸气生成装置，其特征在于包括：

第一感应加热器，是将导体管缠绕在缠绕有一次线圈的闭合磁路铁心上形成的，所述导体管通过在所述一次线圈中流过的交流电流发热；以及

第二感应加热器，是将导体管缠绕在缠绕有一次线圈的闭合磁路铁心上形成的，所述导体管通过在所述一次线圈中流过的交流电流发热，

所述第一感应加热器的导体管的一端与供水管连接，所述第一感应加热器的导体管的另一端与所述第二感应加热器的导体管的一端连接，向所述第一感应加热器的导体管内充水从而生成饱和水蒸气，并且使生成的饱和水蒸气流过所述第二感应加热器的导体管内并加热生成的饱和水蒸气从而生成过热水蒸气。

2.根据权利要求1所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，所述第二感应加热器的一次线圈通过单相电压控制器与三相电源的两相之间连接，并且所述第一感应加热器的一次线圈成为通过三相电压控制器与所述三相电源连接的T接变压器的副线圈。

3.根据权利要求1所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，所述闭合磁路铁心是将渐开线形状的薄铁板层叠成圆柱形而成的圆形铁心，在该闭合磁路铁心与一次线圈的导体管之间***有绝缘纸，在该绝缘纸的全部面上涂布有无溶剂系绝缘粘接剂。

4.一种过热水蒸气生成装置，其特征在于包括：

第一感应加热器和第二感应加热器，是通过在闭合磁路铁心的柱铁心上缠绕成为一次线圈的导体管，并在所述一次线圈的外周上缠绕成为二次线圈的导体管而形成的，所述二次线圈通过在所述一次线圈中流过的交流电流发热；以及

供水管，在该供水管上顺序设置有电磁阀和供水泵，

成为所述第一感应加热器的二次线圈的导体管的一端与通过所述电磁阀后的所述供水管连接，成为所述第一感应加热器的二次线圈的导体管的另一端与成为所述第二感应加热器的二次线圈的导体管的一端连接，

成为所述第一感应加热器的一次线圈的导体管的一端与通过所述电磁阀前的所述供水管连接，成为所述第一感应加热器的一次线圈的导体管的另一端与成为所述第二感应加热器的一次线圈的导体管的一端连接，并且成为所述第二感应加热器的一次线圈的导体管的另一端与供水泵前的所述供水管连接，

将用所述供水泵通过所述电磁阀供给的水充入成为所述第一感应加热器的二次线圈的导体管内从而生成饱和水蒸气，使生成的饱和水蒸气流过成为所述第二感应加热器的二次线圈的导体管内并加热生成的饱和水蒸气从而生成过热水蒸气，并且使通过所述供水泵供给的水流过成为所述第一感应加热器的一次线圈的导体管和成为所述第二感应加热器的一次线圈的导体管后，在所述供水泵的前方汇合。

5.根据权利要求4所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，所述第二感应加热器的一次线圈通过单相电压控制器与三相电源的两相之间连接，并且所述第一感应加热器的一次线圈成为通过三相电压控制器与所述三相电源连接的T接变压器的副线圈。

6.根据权利要求4所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，所述柱铁心是将渐开线形状的薄铁板层叠成圆柱形而成的圆形铁心，在该柱铁心与一次线圈的导体管之间***有绝缘纸，在该绝缘纸的全部面上涂布有无溶剂系绝缘粘接剂。

7.一种过热水蒸气生成装置，是与缠绕有线圈的柱铁心邻接设置有漏磁路铁心的一台三相变压器结构，所述过热水蒸气生成装置的特征在于，

在三相的各个柱铁心上缠绕有一次线圈，并在该一次线圈上重叠缠绕有由导体管构成的二次线圈，所述导体管通过在所述一次线圈中流过的交流电流发热，

向缠绕在三相中的两相的所述柱铁心上的二次线圈供水从而生成饱和水蒸气，并使所述饱和水蒸气流过缠绕在另一相的所述柱铁心上的二次线圈从而生成过热水蒸气。

8.根据权利要求7所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，所述漏磁路铁心的总截面面积，与一个所述柱铁心的截面面积相等。

9.根据权利要求7所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，所述三相变压器结构的铁心的配置为：在上下的Y形连接铁心的Y形的各个前端部配置有所述柱铁心，在Y形的交点部配置有所述漏磁路铁心。

10.根据权利要求7所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，将所述一次线圈作为导体管，使向二次线圈供给的水流过所述一次线圈的导体管并被预热。

11.根据权利要求7所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，在各一次线圈的输入部上设置有控制元件，该控制元件独立地控制施加在各个一次线圈上的电压。

12.根据权利要求7或9所述的过热水蒸气生成装置，其特征在于，所述柱铁心是将渐开线形状的薄铁板层叠成圆柱形而成的圆形铁心，在该柱铁心与一次线圈的导体管之间***有绝缘纸，在该绝缘纸的全部面上涂布有无溶剂系绝缘粘接剂。

Images