特許ウォッチ

公開番号2025134425
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024032314
出願日2024-03-04
発明の名称ヒータ装置及び貫流ボイラ
出願人三浦工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H05B 3/00 20060101AFI20250909BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】不平衡負荷にならないように貫流ボイラの負荷率を多位置化する。
【解決手段】ヒータ装置は、三相交流電源に接続され、相互に結線された第1相ヒータエレメントであるV相ヒータエレメント16Vと第2相ヒータエレメントであるU相ヒータエレメント16Uと第3相ヒータエレメントであるW相ヒータエレメント16Wとを有する第1電気ヒータ71と、相互に結線されたV相ヒータエレメントとU相ヒータエレメントとW相ヒータエレメントとを有する第2電気ヒータ72と、相互に結線されたV相ヒータエレメントとU相ヒータエレメントとW相ヒータエレメントとを有する第3電気ヒータ73と、三相交流電源から第1電気ヒータ、第2電気ヒータ、及び第3電気ヒータへの交流電力の供給状態を切り換えるスイッチユニットと、コントローラと、を備える。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第１電気ヒータと、
前記三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第２電気ヒータと、
前記三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第３電気ヒータと、
前記三相交流電源から前記第１電気ヒータ、前記第２電気ヒータ、及び前記第３電気ヒータへの交流電力の供給状態を切り換えるスイッチユニットと、
コントローラと、を備え、
前記スイッチユニットは、前記三相交流電源と前記第１電気ヒータの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第２電気ヒータの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第３電気ヒータの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第１特定スイッチを含み、
前記コントローラは、前記第１電気ヒータ、前記第２電気ヒータ、及び前記第３電気ヒータを第１出力で運転させるときに前記第１特定スイッチをオンし、前記第１出力よりも低い第２出力で運転させるときに前記第１特定スイッチをオフする、
ヒータ装置。
続きを表示（約 3,600 文字）【請求項２】
前記スイッチユニットは、前記三相交流電源と前記第１電気ヒータの第１相ヒータエレメント及び第２相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第２電気ヒータの第２相ヒータエレメント及び第３相ヒータエレメントが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第３電気ヒータの第３相ヒータエレメント及び第１相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第２特定スイッチを含み、
前記コントローラは、前記第１電気ヒータ、前記第２電気ヒータ、及び前記第３電気ヒータを第１出力で運転させるときに前記第１特定スイッチ及び前記第２特定スイッチをオンし、前記第１出力よりも低い第２出力で運転させるときに前記第１特定スイッチをオフし前記第２特定スイッチをオンし、運転停止させるときに前記第１特定スイッチ及び前記第２特定スイッチをオフする、
請求項１に記載のヒータ装置。
【請求項３】
前記第１電気ヒータ、前記第２電気ヒータ、及び前記第３電気ヒータのそれぞれは、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントを有する第１群エレメントと、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントを有する第２群エレメントと、を有する、
請求項１に記載のヒータ装置。
【請求項４】
前記スイッチユニットは、
前記三相交流電源と前記第１群エレメントの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第１スイッチと、
前記三相交流電源と前記第１群エレメントの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第２スイッチと、
前記三相交流電源と前記第１群エレメントの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第３スイッチと、
前記三相交流電源と前記第２群エレメントの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第４スイッチと、
前記三相交流電源と前記第２群エレメントの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第５スイッチと、
前記三相交流電源と前記第２群エレメントの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第６スイッチと、を含み、
前記コントローラは、前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記第３スイッチと前記第４スイッチと前記第５スイッチと前記第６スイッチとのオンとオフとの組み合わせを変更して、前記第１電気ヒータ、前記第２電気ヒータ、及び前記第３電気ヒータの出力を変更する、
請求項３に記載のヒータ装置。
【請求項５】
前記第１特定スイッチは、１つのスイッチにより構成され、
前記スイッチユニットは、
前記三相交流電源と前記第１電気ヒータの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第２電気ヒータの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第３電気ヒータの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる１つの第２特定スイッチと、
前記三相交流電源と前記第１電気ヒータの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第２電気ヒータの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第３電気ヒータの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる１つの第３特定スイッチと、を含み、
前記コントローラは、前記第１電気ヒータ、前記第２電気ヒータ、及び前記第３電気ヒータを第１出力で運転させるときに前記第１特定スイッチ、前記第２特定スイッチ、及び前記第３特定スイッチをオンし、前記第１出力よりも低い第２出力で運転させるときに前記第１特定スイッチをオフし前記第２特定スイッチ及び前記第３特定スイッチをオンし、運転停止させるときに前記第１特定スイッチ、前記第２特定スイッチ、及び前記第３特定スイッチをオフする、
請求項１に記載のヒータ装置。
【請求項６】
前記第１特定スイッチは、１つのスイッチにより構成され、
前記スイッチユニットは、
前記三相交流電源と前記第１電気ヒータの第２相ヒータエレメント及び第１相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第２電気ヒータの第３相ヒータエレメント及び第２相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第３電気ヒータの第１相ヒータエレメント及び第３相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる１つの第２特定スイッチを含み、
前記コントローラは、前記第１電気ヒータ、前記第２電気ヒータ、及び前記第３電気ヒータを第１出力で運転させるときに前記第１特定スイッチ及び前記第２特定スイッチをオンし、前記第１出力よりも低い第２出力で運転させるときに前記第１特定スイッチをオフし前記第２特定スイッチをオンし、運転停止させるときに前記第１特定スイッチ及び前記第２特定スイッチをオフする、
請求項１に記載のヒータ装置。
【請求項７】
三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第４電気ヒータと、
前記三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第５電気ヒータと、
前記三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第６電気ヒータと、備え、
前記第１特定スイッチは、１つのスイッチにより構成され、
前記第１特定スイッチは、前記三相交流電源と前記第１電気ヒータの第３相ヒータエレメント及び前記第４電気ヒータの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第２電気ヒータの第１相ヒータエレメント及び前記第５電気ヒータの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第３電気ヒータの第２相ヒータエレメント及び前記第６電気ヒータの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされ、
前記スイッチユニットは、
前記三相交流電源と前記第１電気ヒータの第２相ヒータエレメント及び前記第４電気ヒータの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第２電気ヒータの第３相ヒータエレメント及び前記第５電気ヒータの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第３電気ヒータの第１相ヒータエレメント及び前記第６電気ヒータの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる１つの第２特定スイッチと、
前記三相交流電源と前記第１電気ヒータの第１相ヒータエレメント及び前記第４電気ヒータの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第２電気ヒータの第２相ヒータエレメント及び前記第５電気ヒータの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断され、前記三相交流電源と前記第３電気ヒータの第３相ヒータエレメント及び前記第６電気ヒータの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる１つの第３特定スイッチと、を含み、
前記コントローラは、前記第１電気ヒータ、前記第２電気ヒータ、前記第３電気ヒータ、前記第４電気ヒータ、前記第５電気ヒータ、及び前記第６電気ヒータを第１出力で運転させるときに前記第１特定スイッチ、前記第２特定スイッチ、及び前記第３特定スイッチをオンし、前記第１出力よりも低い第２出力で運転させるときに前記第１特定スイッチをオフし前記第２特定スイッチ及び前記第３特定スイッチをオンし、運転停止させるときに前記第１特定スイッチ、前記第２特定スイッチ、及び前記第３特定スイッチをオフする、
請求項１に記載のヒータ装置。
【請求項８】
複数の水管と、
複数の前記水管のそれぞれの下端部に連通する下部管寄せと、
複数の前記水管のそれぞれの上端部に連通する上部部管寄せと、
請求項１に記載のヒータ装置と、を備え、
第１の水管に第１電気ヒータが配置され、
第２の水管に第２電気ヒータが配置され、
第３の水管に第３電気ヒータが配置される、
貫流ボイラ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、ヒータ装置及び貫流ボイラに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ボイラに係る技術分野において、特許文献１に開示されているような電気ボイラが知られている。特許文献１に開示されている電気ボイラは、複数の水管のそれぞれに電気ヒータが配置される貫流ボイラである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－１６９３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の水管のそれぞれに電気ヒータが配置される貫流ボイラの負荷率を多位置化する場合、全ての電気ヒータを駆動させた状態で発熱量を変化させる必要がある。電気ヒータがオンオフ制御される場合、全ての電気ヒータを駆動させた状態で発熱量を変化させることができないため、貫流ボイラの負荷率を多位置化することが困難である。
【０００５】
また、電気ヒータが３つのヒータエレメントを有する三相ヒータである場合、３つのヒータエレメントは、相互にスター結線又はデルタ結線される。三相交流電源から三相ヒータに三相の交流電力が供給されることにより、三相ヒータの出力は１００％になる。三相交流電源から三相ヒータに単相の交流電力が供給されることにより、三相ヒータの出力は低減される。すなわち、三相ヒータに供給される交流電力が三相又は単相に切り換えられることにより、貫流ボイラの負荷率が多位置化される。しかし、三相交流電源から三相ヒータに単相の交流電力を供給する場合、特定の相のヒータエレメントに負荷か偏る不平衡負荷となるため、内線規程のような規格に反する可能性がある。
【０００６】
本明細書で開示する技術は、不平衡負荷にならないように貫流ボイラの負荷率を多位置化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書は、ヒータ装置を開示する。ヒータ装置は、三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第１電気ヒータと、三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第２電気ヒータと、三相交流電源に接続され、相互に結線された第１相ヒータエレメントと第２相ヒータエレメントと第３相ヒータエレメントとを有する第３電気ヒータと、三相交流電源から第１電気ヒータ、第２電気ヒータ、及び第３電気ヒータへの交流電力の供給状態を切り換えるスイッチユニットと、コントローラと、を備える。スイッチユニットは、三相交流電源と第１電気ヒータの第３相ヒータエレメントとが接続又は切断され、三相交流電源と第２電気ヒータの第１相ヒータエレメントとが接続又は切断され、三相交流電源と第３電気ヒータの第２相ヒータエレメントとが接続又は切断されるように、オン又はオフされる第１特定スイッチを含む。コントローラは、第１電気ヒータ、第２電気ヒータ、及び第３電気ヒータを第１出力で運転させるときに第１特定スイッチをオンし、第１出力よりも低い第２出力で運転させるときに第１特定スイッチをオフする。
【発明の効果】
【０００８】
本明細書で開示する技術によれば、不平衡負荷にならないように貫流ボイラの負荷率を多位置化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態に係る貫流ボイラを模式的に示す正面図である。
図２は、第１実施形態に係る貫流ボイラを模式的に示す側面図である。
図３は、第１実施形態に係る電気ヒータを示す側面図である。
図４は、第１実施形態に係る電気ヒータを示す底面図である。
図５は、第１実施形態に係るヒータエレメントの結線例を示す図である。
図６は、第１実施形態に係るヒータエレメントの結線例を示す図である。
図７は、第１実施形態に係る三相交流電源とスイッチユニットと電気ヒータとを示す結線図である。
図８は、第１実施形態に係る電気ヒータの動作を説明する図である。
図９は、第１実施形態に係る電気ヒータの動作を説明する図である。
図１０は、第１実施形態に係る電気ヒータの動作を説明する図である。
図１１は、第２実施形態に係る第１電気ヒータの動作を説明する図である。
図１２は、第３実施形態に係る第１電気ヒータの動作を説明する図である。
図１３は、第４実施形態に係る電気ヒータの動作を説明する図である。
図１４は、第５実施形態に係る電気ヒータの動作を説明する図である。
図１５は、第６実施形態に係る電気ヒータの動作を説明する図である。
図１６は、第７実施形態に係る電気ヒータの動作を説明する図である。
図１７は、第８実施形態に係る電気ヒータの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を参照しながら説明するが、本明細書で開示する技術は、実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
（【００１１】以降は省略されています）

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