JP3982657B2 - Magnetic heater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に寒冷時や極寒時におけるディーゼルエンジンやガソリンエンジンを動力源とする主に自動車などの各種車両用エンジンの起動性向上や電気自動車を含む各種車両や船舶のキャビン暖房などに使用されるエンジン冷却水などの熱媒体用流体の補助加熱手段として用いられ、またエンジン駆動される発電機、溶接機、コンプレッサー、建設機械などのエンジン冷却水の予熱あるいは急速昇温(ウォーミングアップ時間の短縮)に用いるマグネット式ヒーターに関する。
【0002】
【従来の技術】
寒冷地などにおける始動時のエンジン冷却水の暖房に利用される自動車などの車両用補助暖房熱源として、ビスカス式ヒーターが知られている(特開平2−246823号公報、実開平4−11716号公報、特開平9−254637公報、特開平9−66729号公報、特開平9−323530公報など参照)。
ビスカス式ヒーターは、シリコンオイルなどの粘性流体をせん断により発熱させ、ウォータージャケット内を循環する循環水に熱交換して暖房熱源に利用する方式であって、その構造としては、例えばハウジング内部に発熱室と、この発熱室の外域にウォータージャケットを形成し、ハウジングには軸受装置を介して駆動軸が回動可能に支承され、駆動軸には発熱室内で回動可能なロータが固定されており、発熱室の壁面とロータとの間隙にシリコンオイルなどの粘性流体が封入され、ウォータージャケット内では循環水が入水ポートから取入れられ、出水ポートから外部の暖房回路へ送り出されるべく循環されている。
【0003】
車両の暖房装置に組込まれたこのビスカス式ヒーターでは、駆動軸がエンジンにより駆動されれば、発熱室内でロータが回動するため、粘性流体が発熱室の壁面とロータの外面との間隙でせん断により発熱し、この発熱がウォータージャケット内の循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路でエンジン冷却水など車両の暖房に供されることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したビスカス式ヒーターは、シンプルな構造により、小型化と低コストを実現でき、また摩耗のない非接触式の機構で高い信頼性と安全性を確保することができ、さらに水温が上昇し、補助ヒーターが不要になると温度制御により自動的に運転が停止するため、無駄なエネルギーは使用しないなどの特徴を有するが、粘性流体として用いるシリコンオイルの耐熱性は240℃程度が限界であり、シリコンオイルの温度をあまり高くできないことと、始動時シリコンオイルが撹拌されて高温に発熱するまでに時間がかかるとともに、シリコンオイルの温度が上昇すると粘度が低下することによりせん断抵抗が低下して単位時間当りの発熱量が次第に減少する傾向があるためにエンジン冷間時間での急速な暖房効果が得られないという難点がある。このため、特にディーゼルエンジン搭載の寒冷地仕様車の場合、このようなビスカス式ヒータは有効性において十分とはいえず、より短時間にかつ効率よく熱媒体用流体を高温に加熱することができる補助ヒータが望まれていた。
【0005】
本発明は、このようなビスカス式ヒーターの有する問題点に鑑みなされたもので、ビスカス式ヒーターに比しより高温にしかも短時間に熱媒体用流体の温度を上昇させることができ、かつ耐熱性に優れたマグネット式ヒーターを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマグネット式ヒーターは、磁石と導体間に形成される磁路をせん断することにより導体側に発生するスリップ発熱を熱媒体用流体に熱交換する方式であり、その要旨は、磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることにより導体に生じるスリップ発熱で熱媒体用流体を加熱する方式であって、その第1の実施態様は駆動軸に軸受装置および軸封装置を介して支承されかつ熱媒体用流体の入口および出口が設けられたハウジングの内部に、同心円上に配設した複数の永久磁石群を間隔を隔てて左右に対向配置するとともに、一方の永久磁石群はモーターまたは流体圧シリンダーなどの動力により軸芯回りを所定の角度回動可能に設け、該永久磁石群の間に介在し左右の各永久磁石と僅かなギャップを隔てて対向配置した導体を有する円板が前記駆動軸により回動可能に設けられ、該円板の回動により導体に生じるスリップ発熱により、前記ハウジング内部の熱媒体用流体が加熱される構造となすとともに、前記回動可能な永久磁石群の位相を変えることによりON/OFF制御可能となすとともに、磁界をコントロールすることにより導体に生ずる発熱量を調整可能となしたことを特徴とし、また第2の実施態様は駆動軸に軸受装置および軸封装置を介して支承されかつ熱媒体用流体の入口および出口が設けられたハウジングの内部に、導体を有する円板が前記駆動軸により回動可能に設けられ、かつ同心円上に配設した複数の永久磁石群が前記導体の片面と僅かなギャップを隔てて対向配置され、さらに前記複数の永久磁石群と相重なるように同心円上に配設した複数の永久磁石群を前記ハウジングにモーター駆動または流体圧シリンダーなどの動力により軸芯回りを所定の角度回動可能に設け、前記円板の回動により導体に生じるスリップ発熱により、前記ハウジング内部の熱媒体用流体が加熱される構造となすとともに、前記回動可能な永久磁石群の位相を変えることによりON/OFF制御可能となすとともに、磁界をコントロールすることにより導体に生ずる発熱量を調整可能となしたことを特徴とし、さらに前記永久磁石に替えてサーマルフェライトを用いたり、前記導体にエディカレント材を磁石側表面に設けた磁性材、ヒステリシス材またはエディカレント材を用いたりするものである。なお、前記ギャップは特に限定するものではないが、通常0.3〜1.0mmである。
【0007】
すなわち、基本的には永久磁石、サーマルフェライトなどの磁石と、磁気ヒステリシスの大きな材料(以下「ヒステリシス材」と呼ぶ)やエディカレント材などの導体(発熱体)の2つの部材で構成され、この2つの部材が僅かなギャップを隔てて向かい合い、磁石と導体を相対的に回転させて磁路をせん断することにより導体側に発生するスリップ発熱を利用したもので、発熱体にエディカレント材またはヒステリシス材を用いることによって数秒〜数十秒で200〜600℃の温度に発熱させることができるという特徴を有する。
【0008】
なお、上記した「スリップ発熱」とは前記磁石により発生した磁界内で、該磁界を切る方向に導体を動かす(回転させる)と、当該導体内に渦電流(エディカレント)が発生し、この渦電流の導体内における電気抵抗により発熱することを主に意味する。
【0009】
本発明において、固定の永久磁石を同心円上に配設した複数の永久磁石群とし、かつ一方の磁石群を回動式にして位相を可変としたのは、固定の永久磁石に対して回動式の永久磁石群の位相を変えることにより当該マグネット式ヒーターのON/OFF制御を容易に行うことができるのみならず、磁界をコントロールすることにより発熱量を調整できるからである。
【0010】
ハウジングの内部に導入された熱媒体用流体は、固定の永久磁石と回動する導体との左右のギャップ間、または固定の永久磁石と回動する導体とのギャップ間および導体の永久磁石と反対面側を通流する際に導体に直接(または間接)に接触して熱交換が行われる。
【0011】
また、本発明における回転駆動源としては、エンジンによりプーリなどを介して駆動軸を駆動する方式、あるいはエンジンとは別設の専用のモーターや風力、水力などを用いることができる。
【0012】
なお、サーマルフェライトは、永久磁石にソフトフェライトを貼り付けたものが一般的であり、ある温度以上に発熱すると磁路がソフトフェライト中を通るようになり、反対に発熱温度がある温度以下に下がると磁路がソフトフェライトの外側に形成されるという特性を有する磁石であるため、永久磁石に替えてサーマルフェライトを用いた場合も自動的にON/OFF制御が可能となる。
【0013】
本発明は導体側の回転により当該導体が発熱し、磁石も導体からの輻射熱により磁力は少し弱まり、駆動トルクは多少減少するが、前記したビスカス式ヒーター程の比ではなく、発熱量は高い値を維持し続けることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係るマグネット式ヒーターの一例を示す縦断側面図、図2は同上のマグネット式ヒーターの背面図、図3は同上のマグネット式ヒーターの永久磁石群の回動機構の他の例を示したもので、(A)は要部の縦断側面図、(B)は(A)の背面図、図4は同上マグネット式ヒーターの永久磁石の極配置例を示す説明図、図5は同上マグネット式ヒーターのON/OFF時の磁石構成を示す説明図で、(A)はON時(発熱時)の磁石構成、(B)はOFF時の磁石構成、図6は本発明に係るマグネット式ヒーターの他の例を示す縦断側面図、図7は同上のマグネット式ヒーターの背面図、図8は同上のマグネット式ヒーターの永久磁石群の回動機構の他の例を示したもので、(A)は要部の縦断側面図、(B)は(A)の背面図、図9は同上のマグネット式ヒーターのON/OFF時の磁石構成を示す説明図であり、(A)はON時(発熱時)の磁石構成、(B)はOFF時の磁石構成であり、1、11は駆動軸、2、12はハウジング、2−1、12−1はウォータージャケット、3、13は永久磁石、4、14は回動式導体支持体、5、15は導体、6、16は軸受装置、7、17は軸封装置、8、18はシリンダー、9、19は入水ポート、10、20は出水ポート、31、41は締結ボルト、51、61はプーリをそれぞれ示す。
【0015】
図1に示すマグネット式ヒーターは、駆動軸1の外周に軸受装置6および軸封装置7を介して支承されたハウジング2と、該ハウジングに軸芯回りを回動可能に内嵌されかつリング状のストッパー板21にて取付けられたウォータージャケット2−1に所定の間隔を隔てて対向配置した永久磁石3が収納されている。ハウジング2とウォータージャケット2−1に取付けられた永久磁石3は、図2に破線で示すごとくそれぞれ同心円上に配設した複数、例えば10〜12個の扇形状の永久磁石群で構成され、その永久磁石は図4にその配置例を示すごとく、N極とS極が交互に配置されている。各永久磁石3はそれぞれヨーク3aを介して取付けられている。さらに、前記ハウジング2内には前記永久磁石3群間に前記駆動軸1に嵌着された回動式導体支持体4が設けられ、この支持体には前記複数の扇形状の永久磁石3群と僅かなギャップを隔てて対向する導体5が取付けられている。
なお導体5はヒステリシス材、好ましくは鉄板、鋳鉄、鋳鋼などの磁性材の磁石側表面にエディカレント材を貼着して構成されたものあるいはエディカレント材そのものである。
【0016】
ウォータージャケット2−1を回動可能に設けたのは、前記したごとく該ジャケットとハウジング2側に取付けた複数の扇形状の永久磁石3群の位相を変えることによって、当該マグネット式ヒーターのON/OFF制御を行うためと、磁界をコントロールして発熱量を調整するためであり、そのウォータージャケット2−1を所定の回転角度回動させる手段としては、例えば該ウォータージャケットの背面側に、基端部をハウジング2に、ロッド先端を該ウォータージャケットの背面にそれぞれ駆動軸1と平行に突設した枢着ピン8−1、8−2にて回動自在に取付けたシリンダー8にて行うことができる。ウォータージャケット2−1の回動手段としては上記のシリンダー方式に替えて、図3に示すごとくハウジング2側に取付けたモーターMによりギヤーG1および、ウォータージャケット2−1の背面に取着した扇形のギヤーG2を介して回動させる方式を用いてもよい。
【0017】
ウォータージャケット2−1には入水ポート9が、ハウジング2には出水ポート10がそれぞれ設けられ、入水ポート9および出水ポート10は該ハウジング内に連通されている。
【0018】
一方、駆動軸1には締結ボルト31によりプーリ51が取付けられ、車両のエンジンによりベルトで回転されるようになっている。駆動源はエンジンに替えて専用のモーターや風水力などを使用することも可能であることはいうまでもない。
【0019】
上記構成のマグネット式ヒーターにおいて、駆動軸1がプーリ51を介してエンジンにより駆動されると、ハウジング2内で回動式導体支持体4が回動し導体5が回動することにより、該導体5の左右に対向位置している永久磁石3との間に形成されている磁路がせん断されて導体5にスリップ発熱が生じる。この導体5の発熱は、ハウジング2内の熱媒体用流体としての循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に供されることとなる。
【0020】
上記マグネット式ヒーターにおけるON/OFF制御は、図5に示すごとくON時(発熱時)は(A)の磁石構成となっており、N極とS極の間に磁路が形成され、OFF時は(B)の磁石構成、すなわち導体5の左右の永久磁石3を同極にする。このON/OFF制御は、シリンダー8またはモーターMにてウォータージャケット2−1を所望の回転角度回動させて行う。また、発熱量を変化させる場合も、ウォータージャケット2−1の回転角度を調整して導体5の左右の永久磁石3の位相を変化させて磁界の強さを制御する。
【0021】
つぎに、図6に示すマグネット式ヒーターは、基本構造は図1に示すものと同様、駆動軸11の外周に軸受装置16および軸封装置17を介して支承されたハウジング12に一体に取付けられたウォータージャケット12−1に、図1と同様の同心円上に配設した複数の扇形状の永久磁石群で構成された永久磁石13が取付けられ、前記ハウジング12内に位置して前記駆動軸11に嵌着された回動式導体支持体14に前記複数の扇形状の永久磁石13群と僅かなギャップを隔てて対向する導体15が取付けられている。さらに、このマグネット式ヒーターの場合は、ON/OFF制御と、磁界をコントロールして発熱量を調整する手段として、前記ウォータージャケット12−1に取付けられた永久磁石群と相重なるようにもう一組の永久磁石13群を収納した磁石支持体12−1aを当該ウォータージャケット12−1に軸芯回りに回動可能に装着し、該ウォータージャケットの背面側に、基端部を当該ウォータージャケット12−1に、ロッド先端を前記磁石支持体12−1aの背面にそれぞれ駆動軸1と平行に突設した枢着ピン18−1、18−2にて回動自在に取付けたシリンダー18にて行うことができる。この磁石支持体12−1aの回動手段としては上記のシリンダー方式に替えて、図8に示すごとくモータ駆動されるウォームG3および、該磁石支持体12−1aの周面に取付けた扇形のウォームホイールG4を介して回動させる方式を用いてもよい。22はドーナツ状のストッパー板である。
【0022】
ウォータージャケット12−1には入水ポート19が、ハウジング12には出水ポート20がそれぞれ設けられ、入水ポート19および出水ポート20は該ハウジング内に連通されている。
【0023】
一方、駆動軸11には図1に示すものと同様、締結ボルト41によりプーリ61が取付けられ、車両のエンジンによりベルトで回転されるようになっている。駆動源はエンジンに替えて専用のモーターや風水力などを使用することも可能であることはいうまでもない。
【0024】
上記構成のマグネット式ヒーターにおいて、駆動軸11がプーリ61を介してエンジンにより駆動されると、ハウジング12内で回動式導体支持体14が回動し導体15が回動することにより、該導体15の片面に対向位置している永久磁石13との間に形成されている磁路がせん断されて導体15にスリップ発熱が生じる。この導体15の発熱は、ハウジング12内の熱媒体用流体としての循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に供されることとなる。
【0025】
上記図6に示すマグネット式ヒーターにおけるON/OFF制御は、図9に示すごとくON時(発熱時)は(A)の磁石構成となっており、N極とS極および導体15との間に磁路が形成され、OFF時は(B)の磁石構成、すなわちウォータージャケット12−1に設けられた永久磁石13群と相重なる外側の永久磁石13群を回動させて位相を変える。このON/OFF制御は、シリンダー18またはモータ駆動されるウォームG3により磁石支持体12−1aを所望の回転角度回動させて行う。また、発熱量を変化させる場合も、磁石支持体12−1aの回転角度を調整して磁界の強さを制御する。
【0026】
図10は本発明者が試験的に行った希土類エディカレント材発熱データを例示したもので、このデータは永久磁石とエディカレント材間のギャップを1.0mmに設定して対向配置し、エディカレント材側を固定した状態で磁石側の回転数を種々変えて測定した時間(sec)と温度の関係を示したものである。
このデータより、磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることにより、数秒〜数十秒で導体に200〜600℃のスリップ発熱が生じることがわかる。したがって、導体側にウォータージャケットを取付けた場合には、循環水との熱交換表面の温度を極短時間に200〜600℃の高温に加熱することができることとなる。
【0027】
なお、上記の各実施例では、熱媒体用流体として水を採用したが、これに限定されず、他の熱媒体用流体、例えば熱媒体油、シリコンオイル、冷媒あるいは空気などのガス体も採用できる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係るマグネット式ヒーターは、永久磁石やサーマルフェライトなどの磁石と、エディカレント材を磁石側表面に設けた磁性材、ヒステリシス材またはエディカレント材からなる導体とを組合わせ、熱媒体用流体中で導体側を回転させることにより当該導体に生じるスリップ発熱を利用したものであるから、構造をよりシンプルにでき、小型化と低コスト化を実現でき、また摩耗のない非接触式の機構でより高い信頼性と安全性を確保することができ、さらに熱媒体用流体中で導体にスリップ発熱を生じさせるので熱回収効率も高く、また永久磁石群の位相を変えることにより当該マグネット式ヒーターのON/OFF制御を容易に行うことができるのみならず、磁界をコントロールすることにより発熱量を調整できるという機能を有し、例えばエンジン冷間時、急速に暖房が必要な場合、導体側をエンジンなどにより駆動することによりエンジン冷却水を急速に暖めるとともにエンジンの暖房機能を著しく向上させることができるという優れた効果を奏する。したがって、本発明はより短時間にかつ効率よく熱媒体用流体を高温に加熱することができる補助ヒータとして優れた効果を発揮し、特にディーゼルエンジン搭載の寒冷地仕様車などに極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマグネット式ヒーターの一例を示す縦断側面図である。
【図2】同上のマグネット式ヒーターの背面図である。
【図3】同上のマグネット式ヒーターの永久磁石群の回動機構の他の例を示したもので、(A)は要部の縦断側面図、(B)は(A)の背面図である。
【図4】同上マグネット式ヒーターの永久磁石の極配置例を示す説明図である。
【図5】同上マグネット式ヒーターのON/OFF時の磁石構成を示す説明図で、(A)はON時(発熱時)の磁石構成、(B)はOFF時の磁石構成である。
【図6】本発明に係るマグネット式ヒーターの他の例を示す縦断側面図である。
【図7】同上のマグネット式ヒーターの背面図である。
【図8】同上のマグネット式ヒーターの永久磁石群の回動機構の他の例を示したもので、(A)は要部の縦断側面図、(B)は(A)の背面図である。
【図9】同上のマグネット式ヒーターのON/OFF時の磁石構成を示す説明図であり、(A)はON時(発熱時)の磁石構成、(B)はOFF時の磁石構成である。
【図10】本発明者が試験的に行った希土類エディカレント材発熱データの一例を示す図である。
【符号の説明】
1、11 駆動軸
2、12 ハウジング
2−1、12−1 ウォータージャケット
3、13 永久磁石
4、14 回動式導体支持体
5、15 導体
6、16 軸受装置
7、17 軸封装置
8、18 シリンダー
9、19 入水ポート
10、20 出水ポート
31、41 締結ボルト
51、61 プーリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for improving the startability of various vehicle engines such as automobiles mainly powered by a diesel engine or a gasoline engine in cold or extremely cold conditions, or for cabin heating of various vehicles or ships including electric vehicles. Preheating or rapid heating of engine cooling water for generators, welding machines, compressors, construction machines, etc. that are used as auxiliary heating means for heat medium fluid such as engine cooling water (shortening warm-up time) The present invention relates to a magnet type heater used for the above.
[0002]
[Prior art]
As an auxiliary heating heat source for a vehicle such as an automobile used for heating engine cooling water at the time of starting in a cold region, a viscous heater is known (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2-246823, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-11716). JP-A-9-254637, JP-A-9-66729, JP-A-9-323530, etc.).
The viscous heater generates heat by shearing a viscous fluid such as silicon oil and uses it as a heating heat source by exchanging heat with circulating water circulating in the water jacket. A water jacket is formed in the chamber and the outer area of the heat generating chamber, a drive shaft is rotatably supported on the housing via a bearing device, and a rotor rotatable in the heat generating chamber is fixed to the drive shaft. A viscous fluid such as silicon oil is sealed in the gap between the wall surface of the heat generating chamber and the rotor, and circulating water is taken in from the water inlet port in the water jacket and circulated to be sent out from the water outlet port to the external heating circuit.
[0003]
In this viscous heater incorporated in a vehicle heating device, if the drive shaft is driven by the engine, the rotor rotates in the heat generating chamber, so that viscous fluid is sheared in the gap between the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor. The generated heat is exchanged with the circulating water in the water jacket, and the heated circulating water is used for heating the vehicle such as engine cooling water in the heating circuit.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned viscous heater can be reduced in size and cost by a simple structure, and can be secured with high reliability and safety by a non-contact mechanism without wear, and the water temperature can be increased. However, when the auxiliary heater is not required, the operation is automatically stopped by temperature control, so that useless energy is not used. However, the heat resistance of silicone oil used as a viscous fluid is limited to about 240 ° C. The temperature of the silicone oil cannot be increased too much, and it takes time until the silicone oil is stirred and generates heat to a high temperature. At the same time, when the temperature of the silicone oil rises, the viscosity decreases and the shear resistance decreases. Because the amount of heat generated per unit time tends to decrease gradually, the rapid heating effect during engine cold time cannot be obtained. There is a drawback. For this reason, particularly in the case of a cold district specification vehicle equipped with a diesel engine, such a viscous heater cannot be said to be sufficient in effectiveness, and can heat the heat medium fluid to a high temperature in a shorter time and efficiently. An auxiliary heater was desired.
[0005]
The present invention has been made in view of the problems of such a viscous heater, and is capable of raising the temperature of the fluid for the heating medium at a higher temperature and in a shorter time than the viscous heater, and having heat resistance. It aims to provide an excellent magnet heater.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The magnet heater according to the present invention is a system in which slip heat generated on the conductor side is heat-exchanged with a fluid for a heat medium by shearing a magnetic path formed between the magnet and the conductor. A conductor is arranged opposite to each other with a slight gap, and a heating medium fluid is heated by slip heat generated in the conductor by rotating the magnet and the conductor relatively, and the first embodiment is a drive A plurality of permanent magnet groups arranged concentrically in a housing supported by a shaft via a bearing device and a shaft seal device and provided with inlets and outlets for a heat medium fluid are opposed to each other at intervals. One permanent magnet group is provided so that it can be rotated around the axis by a predetermined angle by the power of a motor or a hydraulic cylinder, etc., and is interposed between the permanent magnet groups and slightly connected to the left and right permanent magnets. A disk having conductors arranged opposite to each other with a gap is provided rotatably by the drive shaft, and the heat medium fluid inside the housing is heated by the slip heat generated in the conductor by the rotation of the disk. As well as having a structure, it is possible to control ON / OFF by changing the phase of the rotatable permanent magnet group, and it is possible to adjust the amount of heat generated in the conductor by controlling the magnetic field, In the second embodiment, a disk having a conductor is rotated by the drive shaft inside a housing which is supported on the drive shaft via a bearing device and a shaft seal device and is provided with an inlet and an outlet for the heat medium fluid. A plurality of permanent magnet groups arranged concentrically so as to be movable are arranged to face one side of the conductor with a slight gap, and further, the plurality of permanent magnets A plurality of permanent magnet groups arranged concentrically so as to overlap with each other are provided on the housing so that the shaft core can be rotated by a predetermined angle by the power of a motor drive or a fluid pressure cylinder, etc. The heat generation fluid inside the housing is heated by slip heat generated in the conductor, and ON / OFF control is possible by changing the phase of the rotatable permanent magnet group, and the magnetic field is controlled. The amount of heat generated in the conductor can be adjusted, and thermal ferrite is used instead of the permanent magnet, or a magnetic material or hysteresis material in which an eddy current material is provided on the magnet side surface of the conductor. Or an eddy current material is used. The gap is not particularly limited, but is usually 0.3 to 1.0 mm.
[0007]
That is, it is basically composed of two members: a magnet such as a permanent magnet or thermal ferrite, and a conductor (heating element) such as a material having a large magnetic hysteresis (hereinafter referred to as “hysteresis material”) or an eddy current material. The two members face each other with a slight gap and use the slip heat generated on the conductor side by rotating the magnet and the conductor relatively to shear the magnetic path. By using the material, the material can generate heat at a temperature of 200 to 600 ° C. in several seconds to several tens of seconds.
[0008]
The above-mentioned “slip heat generation” means that when a conductor is moved (rotated) in a direction in which the magnetic field is cut in the magnetic field generated by the magnet, an eddy current (eddy current) is generated in the conductor. It mainly means that heat is generated due to electric resistance in the current conductor.
[0009]
In the present invention, a plurality of permanent magnet groups in which fixed permanent magnets are arranged concentrically, and one of the magnet groups is pivotable so that the phase is variable. This is because not only can the ON / OFF control of the magnet heater be easily performed by changing the phase of the permanent magnet group, but the amount of heat generated can be adjusted by controlling the magnetic field.
[0010]
The heat medium fluid introduced into the housing is between the left and right gaps between the fixed permanent magnet and the rotating conductor or between the gap between the fixed permanent magnet and the rotating conductor and opposite to the permanent magnet of the conductor. When flowing through the surface side, heat is exchanged by contacting the conductor directly (or indirectly).
[0011]
In addition, as a rotational drive source in the present invention, a method of driving a drive shaft by means of an engine via a pulley or the like, or a dedicated motor, wind power, hydraulic power, etc. separately provided from the engine can be used.
[0012]
Thermal ferrite is generally a soft magnet attached to a permanent magnet. When heat is generated above a certain temperature, the magnetic path passes through the soft ferrite, and conversely, the heat generation temperature drops below a certain temperature. Since the magnet has a characteristic that the magnetic path is formed outside the soft ferrite, ON / OFF control can be automatically performed even when thermal ferrite is used instead of the permanent magnet.
[0013]
In the present invention, the conductor generates heat due to the rotation of the conductor side, and the magnet also has a slightly reduced magnetic force due to the radiant heat from the conductor, and the driving torque is somewhat reduced. Can continue to maintain.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a longitudinal side view showing an example of a magnet heater according to the present invention, FIG. 2 is a rear view of the above magnet heater, and FIG. 3 is another example of a rotating mechanism of a permanent magnet group of the magnet heater. (A) is a longitudinal side view of the main part, (B) is a rear view of (A), FIG. 4 is an explanatory view showing an example of pole arrangement of permanent magnets of the magnet heater, and FIG. It is explanatory drawing which shows the magnet structure at the time of ON / OFF of a magnet type heater same as the above, (A) is the magnet structure at the time of ON (at the time of heat generation), (B) is the magnet structure at the time of OFF, FIG. 6 is the magnet which concerns on this invention FIG. 7 is a rear view of the above-described magnet heater, and FIG. 8 shows another example of the rotating mechanism of the permanent magnet group of the above-mentioned magnet heater. (A) is a longitudinal side view of the main part, (B) is a rear view of (A), 9 is an explanatory diagram showing the magnet configuration when the magnet heater is turned on / off, (A) is the magnet configuration when ON (when heat is generated), (B) is the magnet configuration when OFF, 11 is a drive shaft, 2 and 12 are housings, 2-1 and 12-1 are water jackets, 3 and 13 are permanent magnets, 4 and 14 are rotary conductor supports, 5 and 15 are conductors, and 6 and 16 are A bearing device, 7 and 17 are shaft seal devices, 8 and 18 are cylinders, 9 and 19 are water inlet ports, 10 and 20 are water outlet ports, 31 and 41 are fastening bolts, and 51 and 61 are pulleys.
[0015]
The magnet heater shown in FIG. 1 has a
The
[0016]
As described above, the water jacket 2-1 is rotatably provided by changing the phase of the group of the plurality of fan-shaped permanent magnets attached to the jacket and the
[0017]
The water jacket 2-1 is provided with a
[0018]
On the other hand, a
[0019]
In the magnet heater having the above-described configuration, when the drive shaft 1 is driven by the engine via the
[0020]
As shown in FIG. 5, the ON / OFF control in the magnet heater has a magnet configuration of (A) when ON (when heat is generated), and a magnetic path is formed between the N and S poles. (B), that is, the left and right
[0021]
Next, the basic structure of the magnet heater shown in FIG. 6 is integrally attached to the
[0022]
The water jacket 12-1 is provided with a
[0023]
On the other hand, a
[0024]
In the magnet heater having the above-described configuration, when the drive shaft 11 is driven by the engine via the
[0025]
The ON / OFF control in the magnet heater shown in FIG. 6 has a magnet configuration (A) when ON (heat generation) as shown in FIG. 9, and between the N pole, the S pole and the
[0026]
FIG. 10 exemplifies rare earth eddy current material heat generation data experimentally conducted by the present inventor. This data sets the gap between the permanent magnet and the eddy current material to 1.0 mm and faces each other. The relationship between time (sec) and temperature measured by changing the rotational speed on the magnet side in a state where the material side is fixed is shown.
From this data, when a magnet and a conductor are arranged facing each other with a slight gap and the magnet and the conductor are rotated relative to each other, slip heat generation of 200 to 600 ° C. occurs in the conductor in several seconds to several tens of seconds. Recognize. Therefore, when a water jacket is attached to the conductor side, the temperature of the heat exchange surface with the circulating water can be heated to a high temperature of 200 to 600 ° C. in a very short time.
[0027]
In each of the above embodiments, water is used as the heat medium fluid. However, the present invention is not limited to this, and other heat medium fluids such as a heat medium oil, silicon oil, a refrigerant, or a gas body such as air are also used. it can.
[0028]
【The invention's effect】
As explained above, the magnet heater according to the present invention is a combination of a magnet such as a permanent magnet or thermal ferrite and a conductor made of a magnetic material, hysteresis material or eddy current material provided with an eddy current material on the magnet side surface. Because it uses the slip heat generated in the conductor by rotating the conductor side in the fluid for the heat medium, the structure can be simplified, the size and cost can be reduced, and there is no wear. High reliability and safety can be ensured by the contact type mechanism, and furthermore, heat generation efficiency is high because slip heat is generated in the conductor in the fluid for the heat medium, and by changing the phase of the permanent magnet group Not only can the ON / OFF control of the magnet heater be performed easily, but the amount of heat generated can be adjusted by controlling the magnetic field. For example, when the engine is cold and the heater needs to be heated rapidly, the engine cooling water can be rapidly heated and the engine heating function can be remarkably improved by driving the conductor side with the engine or the like. There is an excellent effect. Therefore, the present invention exhibits an excellent effect as an auxiliary heater capable of heating the heating medium fluid to a high temperature in a shorter time and efficiently, and is extremely effective particularly in a cold district specification vehicle equipped with a diesel engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing an example of a magnet heater according to the present invention.
FIG. 2 is a rear view of the magnet heater.
FIGS. 3A and 3B show another example of the rotating mechanism of the permanent magnet group of the magnet type heater, wherein FIG. 3A is a longitudinal side view of the main part, and FIG. 3B is a rear view of FIG. .
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of pole arrangement of permanent magnets of the magnet heater.
5A and 5B are explanatory views showing a magnet configuration when the magnet heater is turned ON / OFF, in which FIG. 5A shows a magnet configuration when ON (during heat generation), and FIG. 5B shows a magnet configuration when OFF.
FIG. 6 is a longitudinal sectional side view showing another example of a magnet heater according to the present invention.
FIG. 7 is a rear view of the above magnet heater.
FIGS. 8A and 8B show another example of the rotating mechanism of the permanent magnet group of the magnet type heater. FIG. 8A is a longitudinal side view of the main part, and FIG. 8B is a rear view of FIG. .
FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams showing a magnet configuration when the magnet heater is turned on / off, in which FIG. 9A shows a magnet configuration when turned on (during heat generation), and FIG. 9B shows a magnet configuration when turned off;
FIG. 10 is a diagram showing an example of rare earth eddy current heat generation data experimentally performed by the present inventors.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11
Claims (4)
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