(57)【要約】【課題】高い効率で熱量を得ることができる電磁誘導式発熱装置を提供すること。【解決手段】電磁誘導式発熱装置１００は、回転動力装置１が接続される前後方向の回転軸２と、回転軸２に連結され回転する平盤状回転体３と、平盤状回転体３に固定された複数の永久磁石３２と、を備えている。また、電磁誘導式発熱装置１００は、平盤状回転体３の前後にそれぞれ設置され、発熱板４３を平盤状回転体３側に備えて内部を中空とする２つの片面型熱交換器４１と、それぞれの片面型熱交換器４１を連結管４５によって連通されてなる内部熱交換器４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転動力装置が接続される前後方向の回転軸と、
該回転軸に連結され、該回転軸の回動により回転する非磁性材料からなる平盤状回転体と、
該平盤状回転体に固定され、それぞれが該回転軸の略軸方向に磁化方向を有する、複数の永久磁石と、
該平盤状回転体の前後に対向してそれぞれ設置され、非磁性導電材料からなる発熱板を該平盤状回転体側に備えて内部を中空とする片面型熱交換器と、を設け、
それぞれの該片面型熱交換器を連結管によって連通されてなる内部熱交換器が設けられていることを特徴とする電磁誘導式発熱装置。
【請求項２】
前記回転軸に前記平盤状回転体が複数連結され、
該平盤状回転体どうしの間に、前記発熱板を前後の該平盤状回転体側にそれぞれ備えて内部を中空とする両面型熱交換器が設けられ、
該両面型熱交換器と前記片面型熱交換器とを前記連結管によって連通されてなる前記内部熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式発熱装置。
【請求項３】
前記内部熱交換器に熱媒体が充填され、該熱媒体が液体であることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式発熱装置。
【請求項４】
前記熱媒体が加熱用熱媒体油であることを特徴とする請求項３に記載の電磁誘導式発熱装置。
【請求項５】
回転動力装置が接続される前後方向の回転軸と、
該回転軸に複数連結され、該回転軸の回動により回転する非磁性材料からなる平盤状回転体と、
該平盤状回転体に固定され、それぞれが該回転軸の略軸方向に磁化方向を有する、複数の永久磁石と、
最も前に配置された該平盤状回転体の前側、最も後に配置された該平盤状回転体の後側、及び、該平盤状回転体どうしの間、にそれぞれ配置された、非磁性導電材料からなる発熱板と、
該平盤状回転体と該発熱板の外側を覆うように形成された、該回転軸と中心軸を同一とする略円柱状のハウジングと、
が設けられていることを特徴とする電磁誘導式発熱装置。
【請求項６】
前記回転軸の後端部に回転動力装置が接続され、該回転軸の前方に空気流入口が形成され、
前記ハウジングの側面から該回転軸の回転方向と同じ向きの接線方向に、円筒状の空気吹出口が延設され、
前記平盤状回転体の外円周側に、空気を排出するための回転翼を、備えていることを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導式発熱装置。
【請求項７】
前記平盤状回転体と前記発熱板との隙間が、２〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式発熱装置。
【請求項８】
前記回転動力装置が、水力又は風力などの自然由来の動力によって、前記回転軸を回転させるものであることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式発熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動のエネルギーを熱エネルギーに変換する装置に関し、永久磁石を固定したロータを回転させることによって、ロータに近接した導電材料に渦電流を発生させ、渦電流からジュール熱を発生させる電磁誘導式発熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石を固定したロータを回転させることによって、ロータに近接した非磁性金属材料からなる発熱板に、渦電流を発生させて発熱させる構造の電磁誘導式発熱装置が、特許文献１に記載されている。また、特許文献２には、永久磁石が配置された平盤状回転体を回転させることによって、永久磁石による磁界中に配置された導電体を含む発熱部に、渦電流からジュール熱を発生させ、ジュール熱を発熱部から熱風として捕集する構造の電磁誘導式発熱装置が、記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６０３６９号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００９／０４８０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び２に記載された電磁誘導式発熱装置は、平盤状回転体（ロータ）に配置された永久磁石を平盤状回転体の周方向に回転させ、永久磁石による磁界中に配置された導電材料の発熱部を磁束密度に応じて発熱させる。しかし、従来の電磁誘導式発熱装置は、磁束密度を発熱部の配置された方向のみに高めることができないものであり、永久磁石から生じる磁束を無駄なく利用することができるものではなかった。つまり、生じた磁束を可能な限り渦電流に変換することができないため、磁束から渦電流を経て生じるジュール熱は、生じた磁束に対して損失が大きく、従来の電磁誘導式発熱装置は、効率良く熱量を得ることができないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記にかんがみて、高い効率で熱量を得ることができる電磁誘導式発熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電磁誘導式発熱装置は、
回転動力装置が接続される前後方向の回転軸と、
該回転軸に連結され、該回転軸の回動により回転する非磁性材料からなる平盤状回転体と、
該平盤状回転体に固定され、それぞれが該回転軸の略軸方向に磁化方向を有する、複数の永久磁石と、
該平盤状回転体の前後に対向してそれぞれ設置され、非磁性導電材料からなる発熱板を該平盤状回転体側に備えて内部を中空とする片面型熱交換器と、を設け、
それぞれの該片面型熱交換器を連結管によって連通されてなる内部熱交換器が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の電磁誘導式発熱装置によれば、平盤状回転体の前後に、非磁性導電材料からなる発熱板が対向してそれぞれ設置されているため、平盤状回転体に固定された複数の永久磁石からの回転軸の略軸方向に発せられた磁束を、無駄なく発熱板に吸収させ、渦電流を発生させることができる。渦電流から生じるジュール熱は、それぞれの片面型熱交換器を連結管によって連筒されてなる内部熱交換器によって、一つのまとまった熱として利用することができるため、高い効率で熱を利用することができる。
【０００８】
ここで、上記電磁誘導式発熱装置において、前記回転軸に前記平盤状回転体が複数連結され、
該平盤状回転体どうしの間に、前記発熱板を前後の該平盤状回転体側にそれぞれ備えて内部を中空とする両面型熱交換器が設けられ、
該両面型熱交換器と前記片面型熱交換器とを前記連結管によって連通されてなる前記内部熱交換器が設けられているものとすることができる。
【０００９】
これによれば、電磁誘導式発熱装置は、平盤状回転体を回転軸の軸方向に複数並べたものとすることができ、平盤状回転体どうしの間に設置された２つの発熱板を両側面とする両面型熱交換器が形成されるため、電磁誘導式発熱装置をコンパクトにすることができる。
【００１０】
また、上記電磁誘導式発熱装置において、前記内部熱交換器に熱媒体が充填され、該熱媒体が液体であるものとすることができる。
【００１１】
これによれば、液体は、熱伝導率が高いため、液体が発熱板から生じるジュール熱を効率良く伝達することができる。
【００１２】
また、上記電磁誘導式発熱装置において、前記熱媒体が加熱用熱媒体油であるものとすることができる。
【００１３】
これによれば、熱媒体を高温で循環させることができ、熱効率に優れるものとすることができる。
【００１４】
また、本発明の電磁誘導式発熱装置は、
回転動力装置が接続される前後方向の回転軸と、
該回転軸に複数連結され、該回転軸の回動により回転する非磁性材料からなる平盤状回転体と、
該平盤状回転体に固定され、それぞれが該回転軸の略軸方向に磁化方向を有する、複数の永久磁石と、
最も前に配置された該平盤状回転体の前側、最も後に配置された該平盤状回転体の後側、及び、該平盤状回転体どうしの間、にそれぞれ配置された、非磁性導電材料からなる発熱板と、
該平盤状回転体と該発熱板の外側を覆うように形成された、該回転軸と中心軸を同一とする略円柱状のハウジングと、
が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の電磁誘導式発熱装置によれば、複数の平盤状回転体の間と軸方向の前後両側に、非磁性導電材料からなる発熱板がそれぞれ設置されているため、平盤状回転体に固定された複数の永久磁石からの回転軸の略軸方向に発せられた磁束を無駄なく発熱板に吸収させることができる。また、平盤状回転体と発熱板の外側を覆うように形成された略円柱状のハウジングが、発熱板に生じるジュール熱を内部に留めることができるため、高い効率で熱を利用することができる。
【００１６】
ここで、上記電磁誘導式発熱装置において、
前記回転軸の後端部に回転動力装置が接続され、該回転軸の前方に空気流入口が形成され、
前記ハウジングの側面から該回転軸の回転方向と同じ向きの接線方向に、円筒状の空気吹出口が延設され、
前記平盤状回転体の外円周側に、空気を排出するための回転翼を、備えているものとすることができる。
【００１７】
これによれば、回転翼が、発熱板から生じるジュール熱によって加熱された空気を空気吹出口から排出し、気圧が下がったハウジングには、空気流入口から空気が流入される。空気流入口から流入された空気は、発熱板から生じるジュール熱によって加熱され、空気吹出口から排出される。つまり、電磁誘導式発熱装置は、空気を加熱して、加熱された空気を空気吹出口から送風することができる。
【００１８】
また、上記電磁誘導式発熱装置において、前記平盤状回転体と前記発熱板との隙間が、２〜２０ｍｍであるものとすることができる。
【００１９】
これによれば、発熱板が磁束密度の高い部分に置かれるため、磁束を無駄なく発熱板に吸収させることができる。
【００２０】
また、上記電磁誘導式発熱装置において、前記回転動力装置が、水力又は風力などの自然由来の動力によって、前記回転軸を回転させるものとすることができる。
【００２１】
これによれば、ライフラインとしての電力が整備されていない地域であっても、実施形態の電磁誘導式発熱装置を使用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電磁誘導式発熱装置によれば、高い効率で熱量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態の電磁誘導式発熱装置の左側面図である。
【図２】平盤状回転体の正面図である。
【図３】図２のIII−III線位置の拡大図付きの断面図である。
【図４】第一実施形態の内部熱交換器の正面図である。
【図５】同内部熱交換器の左側面図である。
【図６】本発明の第二実施形態の電磁誘導式発熱装置の左側面図である。
【図７】第二実施形態の内部熱交換器の正面図である。
【図８】同内部熱交換器の左側面図である。
【図９】本発明の第三実施形態の電磁誘導式発熱装置の左側面図である。
【図１０】同電磁誘導式発熱装置の正面図である。
【図１１】第三実施形態の平盤状回転体の正面図である。
【図１２】同平盤状回転体の平面図である。
【図１３】本発明の第四実施形態の電磁誘導式発熱装置の左側面図である。
【図１４】本発明の第五実施形態の電磁誘導式加熱システムの概念図である。
【図１５】本発明の第六実施形態の電磁誘導式加熱システムの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第一実施形態）
以下、本発明の電磁誘導式発熱装置の第一実施形態について説明する。図１に示すように、第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００は、回転動力装置１が接続される前後方向の回転軸２と、回転軸２に連結され回転する平盤状回転体３と、平盤状回転体３に固定された複数の永久磁石３２と、を備えている。また、平盤状回転体３の前後にそれぞれ設置され、発熱板４３を平盤状回転体３側に備えて内部を中空とする２つの片面型熱交換器４１と、それぞれの片面型熱交換器４１を連結管４５によって連通されてなる内部熱交換器４とを備える。なお、本明細書において、記載する前後は、回転軸２の軸方向に沿う方向を前後方向とし、図１に示すように、平盤状回転体３側が前であり回転動力装置１側が後ろであり、上下は、電磁誘導式発熱装置１００が設置された状態の上下であり、左右は、電磁誘導式発熱装置１００の前部をその前方から見たときの左右である。
【００２５】
図１に示すように、回転動力装置１とは、平盤状回転体３を回転させるための動力装置であり、第１実施形態では、回転動力装置１として、電動機モータ１１を使用した。電動機モータ１１には、電源が三相２００Ｖ、出力が３．７ｋＷである市販品を使用した。
【００２６】
回転軸２とは、回転動力装置１の回転を伝達し平盤状回転体３を回転させる軸であり、その前方には、平盤状回転体３を連結させる連結治具２２が接合されている。
【００２７】
平盤状回転体３とは、盤面に永久磁石３２が設けられ、回転することにより、後述する発熱板４３に渦電流を発生させる回転体である。平盤状回転体３は、図２に示すように、円環状の回転体であり、図３に示す如く、前後２枚の磁石保持板３１が永久磁石３２を挟持して挟持ボルト３３によって締結されることによって、盤面に永久磁石３２が露出する構成となっている。
【００２８】
磁石保持板３１は、図２に示すように、盤面に、永久磁石３２を保持する１２個の磁石保持孔３１ａと、前後２枚の磁石保持板３１を挟持する挟持ボルト３３が挿入される１０個の挟持ボルト孔３１ｂと、連結ボルト２３が挿入されて連結治具２２と平盤状回転体３とを連結するための４個の連結ボルト孔３１ｃと、を備えている。磁石保持孔３１ａは、永久磁石３２を挟持できるように、磁石側（前側の磁石保持板３１の後面側と後側の磁石保持板３１の前面側）が外側（前側の磁石保持板３１の前面側と後側の磁石保持板３１の後面側）より広く形成されている。磁石保持板３１は、左右対称に、磁石保持孔３１ａ、挟持ボルト孔３１ｂ及び連結ボルト孔３１ｃが配置されており、前側の磁石保持板３１の前後を反転させることにより、後側の磁石保持板３１として用いることができ、前後２枚の磁石保持板３１の部品の共通化が図られている。磁石保持板３１は、非磁性材料が使用され、実施形態の磁石保持板３１には、外径の直径が２５０ｍｍ、厚みが８ｍｍのアルミニウム板を使用した。
【００２９】
永久磁石３２には、ネオジム磁石（ＮｄＦｅＢ）を使用した。形状は円柱状で、その直径は、磁石保持孔３１ａに保持可能となる、外側の磁石保持孔３１ａの直径以上、磁石側の磁石保持孔３１ａの直径以下である（図３拡大図）。永久磁石３２は、平盤状回転体３に挟持された際に、回転軸２方向に磁化方向を有し、平盤状回転体３の周方向に隣り合う永久磁石３２が磁極を反対とする向きに配置されている。永久磁石３２が回転軸２の略軸方向に磁化方向を有することによって、高い磁束密度を発熱板４３に吸収させることができ、発熱板４３に発生させる渦電流を大きいものとすることができる。平盤状回転体３の周方向に隣り合う永久磁石３２が磁極を反対とする向きに配置されていることによって、発熱板４３に発生させる渦電流の変化を大きくし、渦電流から生じるジュール熱を大きいものとすることができる。実施形態の永久磁石３２には、直径２０ｍｍ、厚みが５ｍｍの円柱形のネオジム磁石（ＮｄＦｅＢ）で、磁化方向が厚み方向で、表面磁束密度が２６１０ガウスであるものを７２個使用した。つまり、一つの磁石保持孔３１ａに、ネオジム磁石を６個重ねて用いた。
【００３０】
発熱板４３とは、平盤状回転体３の回転軸２の軸方向の前後両側に配置された、非磁性導電材料であり、実施形態では、発熱板４３として、アルミニウム板を使用した。発熱板４３は、回転動力装置１によって平盤状回転体３を回転させると、発熱板４３を貫通する永久磁石３２の磁束が平盤状回転体３と共に回転移動することで発熱板４３内に渦電流が発生し、発熱板４３内部の電気抵抗によって発熱板４３自体が発熱（ジュール熱）する構造になっている。発熱板４３は、平盤状回転体３の回転軸方向の両側にそれぞれ配置されているため、回転軸方向に磁化方向を有する永久磁石３２からの磁束を、無駄なく両側の発熱板４３に吸収させることができる。なお、平盤状回転体３と発熱板４３との隙間は、平盤状回転体３の回転により接触するおそれがなく、発熱板４３に磁束を十分に吸収させることができる隙間の間隔である、８ｍｍとした。
【００３１】
発熱板４３は、図１に示すように、内部を中空とする片面型熱交換器４１の平盤状回転体３側に備えられる。片面型熱交換器４１は、発熱板４３を平盤状回転体３側に向けて平盤状回転体３の回転軸方向の前後両側にそれぞれ配置される。図４，５に示すように、前側の片面型熱交換器４１は、円環状の箱体であり、前方下側に、架台Ｇに取り付けられる取付治具４８と熱媒体の導入口でとなる導入管４６とが設けられ、後方上側に、後側の片面型熱交換器４１と接続する連結管４５が設けられている。後側の片面型熱交換器４１は、その形状が前側の片面型熱交換器４１の前後を逆にし、導入管４６を導出管４７としたものである。前後の片面型熱交換器４１は、互いに連結管４５によって連結され、前後の片面型熱交換器４１が連結管４５によって連通されて内部熱交換器４が形成される。内部熱交換器４は、導入管４６から、前後それぞれの片面型熱交換器４１の内部と連結管４５を通して、導出管４７に、熱媒体が流れる構造になっている。平盤状回転体３が回転して発熱板４３が発熱している状態で、導入管４６から導出管４７に熱媒体が流れることによって、熱媒体は、発熱板４３によって加熱され、導出管４７から導出された熱媒体から図示しない外部熱交換器によって熱エネルギーが取り出されて、その熱エネルギーを利用することができる。
【００３２】
第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００では、熱媒体に水（水道水）を使用し、図示しない流体ポンプ（最大出力：０．７５ｋＷ、最大流量：０．４ｍ3／ｍｉｎ）で水を循環させた。
【００３３】
実施形態の電磁誘導式発熱装置１００の性能検証には、ビニールハウス（間口８ｍ×奥行３０ｍ×高さ３．５ｍ、床面積：２４０ｍ2、容積：８４０ｍ3）を使用し、ビニールハウス内に、外部熱交換器として、直径５０ｍｍの塩化ビニル製パイプを１００ｍ張り巡らせ、塩化ビニル製パイプの一端を熱交換器４の導出管４７に、他端を導入管４６に、それぞれ接続した。外部熱交換器には、内部熱交換器４で加熱された熱媒体である水を０．１ｍ3／ｍｉｎの流量で循環させた。平盤状回転体３を回転させる電動機モータ１１は、平盤状回転体３が２０００ｒｐｍで回転するように出力を調整した。ビニールハウスの外気温は、性能検証期間中、−２〜８℃であった。性能検証期間中、ビニールハウスの室内温度は、１２〜１６℃を保つことができ、第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００の効果が実証された。なお、水の導出管４７を出た直後の水の温度は約６０度であった。
【００３４】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と共通する要素については同じ符号を用いてその説明を省略する。第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００は、平盤状回転体３が３枚連結されていることが第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００と大きく異なる。
【００３５】
図６に示すように、第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００は、回転軸２に平盤状回転体３が３枚前後方向に連結され、各々の平盤状回転体３の間に、発熱板４３を前後の平盤状回転体３側にそれぞれ備えて内部を中空とする両面型熱交換器４２が形成されている。最も前側に配置された平盤状回転体３の前側及び最も後側に配置された平盤状回転体３の後側には、第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００と同様に、片面型熱交換器４１がそれぞれ配置されている。両面型熱交換器４２と片面型熱交換器４１とは、連結管４５によって連通されている。
【００３６】
図７，８は、第二実施形態の内部熱交換器２０４を示している。図７に示すように、内部熱交換器２０４は、電磁誘導式発熱装置２００への取り付け性とメンテナンス性を考慮して、容易に左側と右側とが分割できるような構造になっている。
【００３７】
図８に示すように、左側の内部熱交換器２０４は、最も前側に、後側に発熱板４３を備える片面型熱交換器４１と、前から２番目に、両面型熱交換器４２と、前から３番目に、両面型熱交換器４２と、最も後側に、前側に発熱板４３を備える片面型熱交換器４１と、を備えている。最も前側の片面型熱交換器４１の前左下側には、導入管４６が備えられている。最も前側の片面型熱交換器４１の後左上側と、前から２番目の両面型熱交換器４２の前左上側とは、連結管４５によって連通されている。前から２番目の両面型熱交換器４２の後左下側と、前から３番目の両面型熱交換器４２の前左下側とは、連結管４５によって連通されている。前から３番目の両面型熱交換器４２の後左上側と、最も後側の片面型熱交換器４１の前左上側とは、連結管４５によって連通されている。最も後側の片面型熱交換器４１の後左下側には、右側の内部熱交換器２０４と連結される連結管４５が備えられている。
【００３８】
同様に、図示はしないが、右側の内部熱交換器２０４は、最も前側に、後側に発熱板４３を備える片面型熱交換器４１と、前から２番目に、両面型熱交換器４２と、前から３番目に、両面型熱交換器４２と、最も後側に、前側に発熱板４３を備える片面型熱交換器４１と、を備えている。最も前側の片面型熱交換器４１の前右下側には、導出管４７が備えられている。最も前側の片面型熱交換器４１の後右上側と、前から２番目の両面型熱交換器４２の前右上側とは、連結管４５によって連通されている。前から２番目の両面型熱交換器４２の後右下側と、前から３番目の両面型熱交換器４２の前右下側とは、連結管４５によって連通されている。前から３番目の両面型熱交換器４２の後右上側と、最も後側の片面型熱交換器４１の前右上側とは、連結管４５によって連通されている。最も後側の片面型熱交換器４１の後右下側には、左側の内部熱交換器２０４と連結される連結管４５が備えられている。
【００３９】
左側の内部熱交換器２０４の最も後側の片面型熱交換器４１の後左下側の連結管４５と、右側の内部熱交換器２０４の最も後側の片面型熱交換器４１の後右下側の連結管４５とが、連結され、連通されることによって、内部熱交換器２０４は、全ての片面型熱交換器４１と両面型熱交換器４２とが連通されることになる。
【００４０】
回転軸２への平盤状回転体３の配置は、最も前側の平盤状回転体３に対して、前から２番目の平盤状回転体３を回転方向に１０°回転させ、最後方の平盤状回転体３は、前から２番目の平盤状回転体３に対して同じ方向に１０°回転させて取り付けた。平盤状回転体３に取付けられた永久磁石３２の磁化方向を揃えるよりも、磁化方向をずらすことにより、永久磁石３２からの磁束密度に変化が生じ、効率良く、発熱板４３に渦電流を生じさせることができると推測されるからである。
【００４１】
第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００の性能検証は、日程、ビニールハウスの外気温以外、第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００の性能検証の条件と同じである。ビニールハウスの外気温は、性能検証期間中、−５〜８℃であった。第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００により、ビニールハウスの室内温度は、１６〜２１℃を保つことができ、第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００の効果が実証された。なお、水の導出管４７を出た直後の水の温度は約７０度であった。
【００４２】
（第三実施形態）
以下に、本発明の電磁誘導式発熱装置の第三実施形態について説明する。なお、第三実施形態において、第一実施形態又は第二実施形態と共通する要素については同じ符号を用いてその説明を省略する。第三実施形態の電磁誘導式発熱装置３００は、図９に示すように、平盤状回転体３が回転軸２に２枚連結され、内部熱交換器３０４としての発熱板４３が前側の平盤状回転体３の前側、後側の平盤状回転体３の後側、及び、平盤状回転体３どうしの間、に設置されている。回転軸２と中心軸を同一とする略円柱状のハウジング５が、平盤状回転体３と発熱板４３の外側を覆うように形成されている。また、熱媒体は、空気である。これらが、第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００又は第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００と大きく異なる。
【００４３】
図９に示すように、第三実施形態の電磁誘導式発熱装置３００は、回転軸２に平盤状回転体３が２枚連結され、図１１に示す如く、平盤状回転体３の外円周側には、空気を排出する回転翼３４が備えられ、平盤状回転体３の前後に空気が流れるように、平盤状回転体３には、通風孔３１ｄが設けられている。回転翼３４は、図１１に示すように、平盤状回転体３の外円周の外側に延設され、図１２に示す如く、磁石保持板３１から回転軸２方向に延設され、熱媒体である空気との接触面積を大きくしている。図９に示すように、平盤状回転体３の前端の前側と後端の後側と平盤状回転体３の間には、内部熱交換器３０４としての発熱板４３が備えられている。発熱板４３は、円環状に形成され、外周端部が懸架ボルト５４によってハウジング５に固定されている。平盤状回転体３と発熱板４３の外側に、回転軸２の軸位置を延長した軸を中心とする略円柱状のハウジング５が、平盤状回転体３と発熱板４３を覆うように形成され、空気流入口５２がハウジング５の前方側に形成され、ハウジング５の側面から回転軸２の回転方向と同じ向きの接線方向に、円筒状の空気吹出口５３が延設されている（図１０）。それ以外は第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００又は第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００と同じである。
【００４４】
図１０は、電磁誘導式発熱装置３００の正面図であり、電磁誘導式発熱装置３００の外側は、回転軸２と中心軸を同一とする略円柱状のハウジング５に覆われている。ハウジング５の前方の中心部分には、熱媒体の空気（空気流Ｗ）が流入される空気流入口５２と、空気の流入量を調整する絞り蓋５２ａが設けられている。ハウジング５の側面には、回転軸２の回転方向（正面から見て時計回り方向）と同じ向きの接線方向に、円筒状の空気吹出口５３が延設されている。空気流Ｗは、空気流入口５２から流入し、平盤状回転体３の回転によって、発熱した発熱板４３（内部熱交換器３０４）の熱を受け取り加熱され、回転翼３４によって、ハウジング５内を循環しつつさらに加熱され、空気吹出口５３から排出される。
【００４５】
第三実施形態の電磁誘導式発熱装置３００の性能検証には、第一実施形態の性能検証に使用したビニールハウスを使用した。平盤状回転体３を回転させる電動機モータ１１は、平盤状回転体３が２０００ｒｐｍで回転するように出力を調整した。第三実施形態の電磁誘導式発熱装置３００の性能検証では、空気吹出口５３からの温風を直接にビニールハウス内に導入した。ビニールハウスの外気温は、性能検証期間中、−２〜８℃であった。性能検証期間中、ビニールハウスの室内温度は、１２〜２２℃を保つことができ、第三実施形態の電磁誘導式発熱装置３００の効果が実証された。なお、空気吹出口５３からの送風量は、１２ｍ3／ｍｉｎであり、空気吹出口５３での空気流Ｗの温度は８３℃であった。
【００４６】
（第四実施形態）
以下に、本発明の電磁誘導式発熱装置の第四実施形態について説明する。なお、第四実施形態において、第三実施形態と共通する要素については同じ符号を用いてその説明を省略する。第四実施形態の電磁誘導式発熱装置４００は、第三実施形態の電磁誘導式発熱装置３００と比較して、４枚の平盤状回転体３が回転軸２に連結されている点が大きく異なる。
【００４７】
図１３に示すように、第四実施形態の電磁誘導式発熱装置４００は、回転軸２に平盤状回転体３が４枚連結され、平盤状回転体３の前端の前側と後端の後側と平盤状回転体３どうしの間には、内部熱交換器４０４としての発熱板４３が備えられている。
【００４８】
第四実施形態の電磁誘導式発熱装置４００の性能検証は、条件を第三実施形態の性能検証と同様にした。ビニールハウスの外気温は、性能検証期間中、−２〜３℃であった。性能検証期間中、ビニールハウスの室内温度は、１８〜２５℃を保つことができ、第四実施形態の電磁誘導式発熱装置４００の効果が実証された。なお、空気吹出口５３からの送風量は、１５ｍ3／ｍｉｎであり、空気吹出口５３での空気流Ｗの温度は８５℃であった。
【００４９】
（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態について説明する。本発明の第五実施形態は、図１４に示すように、第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００を用いた電磁誘導式加熱システム５００である。なお、第五実施形態において、第二実施形態と共通する要素については同じ符号を用いてその説明を省略する。第五実施形態の電磁誘導式加熱システム５００は、電磁誘導式発熱装置２００で加熱された熱媒体の熱エネルギーを利用するものであり、電磁誘導式発熱装置２００の外部で熱媒体を循環させる循環配管５０１が、電磁誘導式発熱装置２００の導出管４７から導入管４６に接続されている。
【００５０】
循環配管５０１は、図１４に示すように、電磁誘導式発熱装置２００の導出管４７から熱媒体を送給する循環ポンプ５０３に接続され、循環ポンプ５０３から熱媒体が有している熱を外部に放出する外部熱交換器５０２に接続され、外部熱交換器５０２から電磁誘導式発熱装置２００の導入管４６に接続されている。循環ポンプ５０３と外部熱交換器５０２の間には、熱媒体の補充が可能な熱媒体補充口５０４が接続されている。外部熱交換器５０２には、その表面積を増加させて熱放出効率を高める放熱フィン５０２ａが多数設けられている。
【００５１】
電磁誘導式加熱システム５００の熱媒体には、加熱用熱媒体油を使用し、具体的には、引火点が２５０℃以上であり、消防法上可燃性液体類に分類される、ＪＸＴＧエネルギー株式会社製ハイサームＰ３２を使用した（「ハイサーム」は登録商標）。熱媒体に加熱用熱媒体油を使用することによって、熱媒体を高温（１００〜１８０℃）で循環させることができ、熱効率に優れるものとすることができる。
【００５２】
循環ポンプ５０３には、出力が０．４ｋＷで、加熱用熱媒体油を４０Ｌ／ｍｉｎで循環させることが可能な流体ポンプを使用した。
【００５３】
第五実施形態の電磁誘導式加熱システム５００の性能検証は、プレハブ住宅（２．５×５間（１２．５坪））の外部に、電磁誘導式加熱システム５００を設置し、プレハブ住宅の床下に、外部熱交換器５０２を配置した、床暖房設備を用意して、検証を行った。電磁誘導式発熱装置２００の運転条件は、第二実施形態の電磁誘導式発熱装置２００の運転条件と同じである。プレハブ住宅の外気温は、性能検証期間中、−４〜７℃であった。第五実施形態の電磁誘導式加熱システム５００により、プレハブ住宅内は、２０〜２５℃を保つことができ、第五実施形態の電磁誘導式加熱システム５００の効果が実証された。
【００５４】
（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態について説明する。本発明の第六実施形態は、図１５に示すように、第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００を用いた電磁誘導式加熱システム６００である。なお、第六実施形態において、第一実施形態と共通する要素については同じ符号を用いてその説明を省略する。第六実施形態の電磁誘導式加熱システム６００は、電磁誘導式発熱装置１００で加熱された熱媒体の熱エネルギーを利用するものであり、電磁誘導式発熱装置１００の外部で熱媒体を循環させる循環配管６０１が、電磁誘導式発熱装置１００の導出管４７から導入管４６に接続されている。
【００５５】
循環配管６０１は、図１５に示すように、電磁誘導式発熱装置１００の導出管４７から熱媒体を送給する循環ポンプ６０３に接続され、循環ポンプ６０３から熱媒体が有している熱を外部に放出する外部熱交換器６０２に接続され、外部熱交換器６０２から電磁誘導式発熱装置１００の導入管４６に接続されている。循環ポンプ６０３と外部熱交換器６０２の間には、熱媒体の補充が可能な熱媒体補充口６０４が接続されている。外部熱交換器６０２には、その表面積を増加させて熱放出効率を高める放熱フィン６０２ａが多数設けられている。
【００５６】
外部熱交換器６０２には、空気を暖めて温風６０７を送風するダクトチューブ６０６が備えられ、ダクトチューブ６０６の一端側には空気を送風する送風機６０５が備えられ、ダクトチューブ６０６の他端側には、温風６０７の出口となる吹出口６０６ａが備えられる。
【００５７】
電磁誘導式加熱システム６００の熱媒体には、加熱用熱媒体油を使用し、具体的には、引火点が２５０℃以上であり、消防法上可燃性液体類に分類される、ＪＸＴＧエネルギー株式会社製ハイサームＰ３２を使用した。
【００５８】
循環ポンプ６０３には、出力が０．４ｋＷで、加熱用熱媒体油を４０Ｌ／ｍｉｎで循環させることが可能な流体ポンプを使用した。
【００５９】
第六実施形態の電磁誘導式加熱システム６００の性能検証は、日程、ビニールハウスの外気温以外、第一実施形態の電磁誘導式発熱装置１００の性能検証の条件と同じである。ビニールハウスの外気温は、性能検証期間中、−５〜８℃であった。第六実施形態の電磁誘導式加熱システム６００により、ビニールハウスの室内温度は、１６〜２１℃を保つことができ、第六実施形態の電磁誘導式加熱システム６００の効果が実証された。
【００６０】
実施形態の電磁誘導式発熱装置は、以下のような形態であっても実施することができる。
【００６１】
実施形態の回転動力装置１には、電動機モータ１１を使用したが、回転動力装置１として、水流を水車などで回転動力に変換する水力動力装置や、風を風車などで回転動力に変換する風力動力装置なども使用することができる。また、水力や風力を電気エネルギーに変換して、その電気エネルギーを動力とする電動機モータを使用することもできる。水力や風力などの自然由来の動力を使用することにより、ライフラインとしての電力が整備されていない地域であっても、実施形態の電磁誘導式発熱装置を使用することができる。
【００６２】
実施形態の平盤状回転体３の磁石保持板３１には、非磁性材料として、アルミニウム板を使用したが、平盤状回転体３として、ステンレス板、銅板などの非磁性金属板、アクリル板、フェノール樹脂板、メラミン樹脂板などの非磁性合成樹脂板、アルミナ焼結体などの非磁性セラミックス板なども使用することができる。
【００６３】
実施形態の永久磁石３２には、ネオジム磁石を使用したが、サマコバ磁石、アルニコ磁石も使用することができる。磁力では、ネオジム磁石が勝るが、高温安定性では、サマコバ磁石、アルニコ磁石が勝る。
【００６４】
実施形態の発熱板４３には、非磁性導電材料として、アルミニウム板を使用したが、ステンレス板、銅板などの非磁性導電材料からなる金属板なども使用することができる。
【００６５】
実施形態の平盤状回転体３と発熱板４３との隙間は、８ｍｍとしたが、２〜２０ｍｍであれば、実施形態の電磁誘導式発熱装置として発熱させることができる。これによれば、発熱板４３を磁束密度が高い部分に置くことができるため、磁束を無駄なく発熱板４３に吸収させることができる。平盤状回転体３と発熱板４３との隙間が２ｍｍ未満の場合には、平盤状回転体３と発熱板４３とが接触するおそれがある。一方、平盤状回転体３と発熱板４３との隙間が２０ｍｍを超える場合には、磁束密度が高くない部分に発熱板４３が置かれ、発熱板４３に磁束を十分に吸収させることができないおそれがある。より好ましくは、平盤状回転体３と発熱板４３との隙間は、５〜１２ｍｍであり、さらに好ましくは、７〜９ｍｍである。
【００６６】
平盤状回転体３を複数枚使用した実施形態の平盤状回転体３の配置は、前側の平盤状回転体３に対して、そのすぐ後ろの平盤状回転体３を１０°回転させたが、回転角度は、５〜１５°であれば、効率良く、発熱板４３に渦電流を生じさせることができる。回転角度が５°未満である場合には、磁化方向のずらしが少なく、磁束密度に変化が生じないおそれがある。一方、回転角度が１５°を超えると、磁束密度の変化が大きく、磁束を打ち消すおそれがある。より好ましくは、回転角度は、８〜１２°である。
【００６７】
実施形態の電磁誘導式加熱システム５００は、住宅の床下に外部熱交換器５０２を配設することにより、床暖房設備として熱エネルギーを使用したが、室内に、外部熱交換器５０２を配設することにより、室内暖房として使用することもできる。また、豪雪地域の住宅の屋根裏又は屋根上に、外部熱交換器５０２を配設することにより、積雪時の融雪装置として使用することもできる。
【符号の説明】
【００６８】
１…回転動力装置、２…回転軸、３…平盤状回転体、４…内部熱交換器、５…ハウジング、１１…電動機モータ、２２…連結治具、２３…連結ボルト、３１…磁石保持板、３１ａ…磁石保持、３１ｂ…挟持ボルト孔、３１ｃ…連結ボルト孔、３１ｄ…通風孔、３２…永久磁石、３３…挟持ボルト、３４…回転翼、４１…片面型熱交換器、４２…両面型熱交換器、４３…発熱板、４５…連結管、４６…導入管、４７…導出管、４８…取付治具、５２…空気流入口、５２ａ…絞り蓋、５３…空気吹出口、５４…懸架ボルト、１００…電磁誘導式発熱装置、２００…電磁誘導式発熱装置、２０４…内部熱交換器、３００…電磁誘導式発熱装置、３０４…内部熱交換器、４００…電磁誘導式発熱装置、４０４…内部熱交換器、５００…電磁誘導式加熱システム、５０１…循環配管、５０２…外部熱交換器、５０２ａ…放熱フィン、５０３…循環ポンプ、５０４…熱媒体補充口、６００…電磁誘導式加熱システム、６０１…循環配管、６０２…外部熱交換器、６０２ａ…放熱フィン、６０３…循環ポンプ、６０４…熱媒体補充口、６０５…送風機、６０６…ダクトチューブ、６０６ａ…吹出口、６０７…温風、Ｇ…架台、Ｗ…空気流。
【図１】
2020057598.tif 000003
【図２】
2020057598.tif 000004
【図３】
2020057598.tif 000005
【図４】
2020057598.tif 000006
【図５】
2020057598.tif 000007
【図６】
2020057598.tif 000008
【図７】
2020057598.tif 000009
【図８】
2020057598.tif 000010
【図９】
2020057598.tif 000011
【図１０】
2020057598.tif 000012
【図１１】
2020057598.tif 000013
【図１２】
2020057598.tif 000014
【図１３】
2020057598.tif 000015
【図１４】
2020057598.tif 000016
【図１５】
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