研究課題
基盤研究(C)
100kHz、200kHz、300kHzで動作する三種類の高周波インバータを製作し、過熱蒸気を発生させる実験を行った、過熱蒸気は、温度が170℃以上でその特性を発揮すると言われている。本研究で使用した過熱蒸気発生用負荷部は、工作が容易であるという理由からテフロンのパイプ(外形:120mm、内径:100mm、長さ:400mm)を採用し、内部に被加熱物を挿入した。また、テフロンの耐熱湿度は300℃であるため、実験では最高温度を260℃までとした。各々三種類の高周波インバータは、最大入力電力として6.4kW(400V/16A)で設計し、実験では電源電圧を200Vとした。被加熱物として用いたカーボンセラミックスの形状は直径90mm、高さ90mmの円柱状で流体との接触面積を増やすため直径10mmの穴を14本明けている、このカーボンセラミックスを3段重ね、各々に15mmの隙間を空けてテフロンパイプ内に装着している。実験では、水800CCを最下段のカーボンセラミックスが浸るまで投入した後、雷磁誘導加熱で最下段の温度を100℃にして水蒸気を作り、それを上部に設置してある2段のカーボンセラミックスの部分を通過させろことで260℃の過熱蒸気を発生させた。被加熱物として磁性ステンレス板を用いた実験では、各部分の温度分布に大きな不均一が生じ、一部分では300℃以上となり、テフロンの耐熱温度を超えてしまったため、磁性ステンレス板での過熱蒸気の発生については検討の必要がある事が分かった。高周波インバータの特性では、周波数が上昇するにつれて実測波形に歪みが見られたが、安定に動作した。実験結果を基に、出力電力50kWの過熱蒸気発生用の高周波インバータの設計も行った。研究中の4年間で禍熱蒸気の特性が更に注目され、産業界でも積極的に採用される気運にあり、このような背景の中で過熱蒸気発生用高周波インバータの研究は大変意義深いものがあった。
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