(57)【要約】磁気ヒータが、導体アセンブリと、磁石アセンブリとを具えて構成される。磁石アセンブリは、導体アセンブリに対して軸周りに回転するよう構成され、導体アセンブリと第１の磁石アセンブリ間の相対運動が生じると導体アセンブリ内に渦電流が誘導される。導体アセンブリは、内部に導体アセンブリから流体へと熱を伝達する流体経路を規定している。磁気ヒータは、磁石アセンブリを回転させる駆動シャフトを有する内燃機関を有する発熱システムの一要素である。磁気ヒータにより生じた熱は、エンジン排気およびエンジン冷却システムにより生じた熱とともに組み合わされて流体を加熱する。【選択図】図２１
2008545243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヒータであって、
駆動シャフトと、
１またはそれ以上の導体アセンブリであって、各導体アセンブリが間に流体用スペースを規定する一対の導体プレートを具え、前記流体用スペースは、当該流体用スペースを通る流体が流れるよう構成された流体入口および流体出口と流体接続しており、前記導体プレートの１以上が、時間変化する磁束にあたると前記１以上の導体プレート内で渦電流を誘導可能な導電材料を具える導体アセンブリと、
１またはそれ以上の磁石を有する１またはそれ以上の磁石アセンブリであって、各磁石アセンブリは、各導体アセンブリから所定の間隔をあけて対向し直面するよう配置されており、前記駆動シャフトの軸周りに沿って整列され、前記磁石アセンブリは、１またはそれ以上の磁石が前記導体アセンブリに近接配置されるよう構成され、各磁石アセンブリは前記駆動シャフトに連結されて前記駆動シャフトが回転されると前記磁石アセンブリが前記導体アセンブリに対して回転するよう構成され、前記磁石アセンブリは前記導体アセンブリに対して動かされると前記導体アセンブリ内に渦電流を生じさせるよう構成され、流体流路は、運用中に導体プレートが加熱されたときに前記導体プレートから流体へ熱伝達が生じうるよう構成された磁石アセンブリとを具えることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項２】
請求項１の磁気ヒータにおいて、隣り合う磁石が反対の極性を有することを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項３】
請求項１の磁気ヒータにおいて、第１、第２、および第３の磁石アセンブリと同軸上に交互配置された第１および第２の導体アセンブリを具えることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項４】
請求項１の磁気ヒータにおいて、前記磁石アセンブリが、ほぼ円盤形状の磁石プレートと、この磁石プレートの片側であって前記磁石プレートの周縁部の近くに所定の間隔で設けられた複数の磁石ポケットとを具え、前記複数の磁石ポケットは内部に少なくとも１の磁石の少なくとも一部を収容可能であり、
各磁石ポケットには少なくとも１の磁石の少なくとも一部が配置され、前記磁石プレートに取り付けられた少なくとも１の保持プレートが磁石を磁石ポケットに留めることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項５】
請求項４の磁気ヒータにおいて、前記保持プレートが、適切な固定具を通すことができる複数のファスナ開口を具え、このファスナ開口は前記磁石プレートに設けられたネジ付ボアと整列するよう構成されていることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項６】
請求項４の磁気ヒータにおいて、前記保持プレートが、前記磁石ポケットと相補的であって内部に少なくとも１の磁石の少なくとも一部を収容するよう構成された複数の保持ポケットを具えることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項７】
請求項４の磁気ヒータにおいて、前記磁石ポケットが、内部に前記磁石の全体を収容可能であり、前記保持プレートがそこに磁石を収めるためのほぼ平坦な面を有することを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項８】
請求項４の磁気ヒータにおいて、前記磁石アセンブリが、
ほぼ円盤形状をなす磁石プレートと、
前記磁石プレートに取り付けられる少なくとも１の保持プレートとを具え、前記少なくとも１の保持プレートが当該保持プレートの片側に設けられた１またはそれ以上の磁石ポケットを具え、この保持ポケットは内部に磁石を収容可能であり、各磁石ポケットに少なくとも１の磁石が配置されることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項９】
請求項１の磁気ヒータにおいて、前記磁石プレートがさらに、前記駆動シャフトを通すよう構成された中央シャフト開口を具えることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項１０】
請求項１の磁気ヒータにおいて、前記対の導体プレートは周縁部の周りで液密結合により保持されており、前記導体プレートはそれぞれ内部にブシュを受けるよう構成されたブシュ開口を具え、当該ブシュ開口の周りのブシュシールが、前記導体プレート間を液密状態で結合し、前記流体用スペース内の流体が保持されることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項１１】
請求項１の磁気ヒータにおいて、前記対の導体プレートが、フレームによって周縁部の周りで液密結合で保持されており、前記フレームは前記導体プレートを所定の距離を開けた関係で対向させ間に流体用スペースが規定されるよう構成され、前記フレームは前記導体プレートの周縁部をシールして流体が前記流体用スペースに保持されるよう構成され、前記導体プレートはそれぞれ内部にブシュを受けるよう構成されたブシュ開口を有し、このブシュ開口の周りのブシュシールが前記導体プレートを前記ブシュ開口の周りに結合させるよう構成され、前記ブシュは前記流体用スペース内に流体が保持されるよう間の液密結合を維持するよう構成されることを特徴とする磁気ヒータ。
【請求項１２】
エンジン駆動式の発熱システムであって、
駆動シャフトを有する内燃機関と、
少なくとも１の導体アセンブリと、前記駆動シャフトの軸の周りに沿って整列された導体アセンブリの近くに間隔を開けて交互に対向するような配置の少なくとも１の磁石アセンブリとを有する磁気ヒータであって、各磁石アセンブリは、各磁石アセンブリは前記駆動シャフトが回転されたら前記導体アセンブリに対して前記磁石アセンブリが回転するように前記駆動シャフトに結合され、前記磁石アセンブリは前記導体アセンブリに対して動かされると前記導体アセンブリ内に渦電流を生じさせるよう構成された磁気ヒータと、
流体操作システムとを具え、前記機関の駆動シャフトは前記磁気ヒータ内で前記磁石アセンブリを回転させるよう構成され、これにより前記導体プレートと前記流体経路を流れる作業流体が加熱され、
前記流体操作システムが、
流体リザーバと、
前記磁気ヒータの流体経路へと前記流体を導くよう構成されたマニホルド流体制御部と、
排気熱交換機と、
冷却熱交換機とを具え、前記機関の排気からの熱が前記排気熱交換機内の流体に伝達され、冷却リザーバを含むエンジン冷却システムからの熱が前記冷却熱交換機内の流体に伝達され、前記磁気ヒータで生成された熱が当該磁気ヒータ内を通る流体に伝達され、この流体が前記流体リザーバ内に回収されて再び前記マニホルド流体制御部や外部マニホルドにより外部熱交換機に送られ、前記外部マニホルドは、前記外部熱交換機へ加熱された流体を供給し／冷却された流体を戻すよう流体を導く流体供給（fluid take-offs）をなすよう構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２の発熱システムにおいて、前記磁石アセンブリが複数の磁石を具え、前記磁石アセンブリは、前記磁石を前記導体アセンブリに近接配置するよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１２の発熱システムにおいて、前記磁気ヒータが、
第１、第２、第３、および第４の磁石アセンブリと交互に配置された第１、第２、および第３の導体アセンブリを具え、前記導体アセンブリと磁石アセンブリは前記シャフト上に配置され、前記導体アセンブリと磁石アセンブリは所定の距離の間隔があいていることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１２の発熱システムにおいて、前記磁石アセンブリが、
ほぼ円盤形状の磁石プレートと、当該磁石プレートの片側に磁石プレートの周縁部から所定の距離で設けられた複数の磁石ポケットとを具え、この複数の磁石ポケットは内部に少なくとも１の磁石の少なくとも一部を収容するよう構成され、
各磁石ポケットに、少なくとも１の磁石の少なくとも一部が収容され、
磁石プレートには少なくとも１の保持プレートが取り付けられ、磁石を磁石ポケットに留めることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１５の発熱システムにおいて、前記保持プレートが、適切な固定具を通すことができる複数のファスナ開口を具え、このファスナ開口は前記磁石プレート内に設けられたネジ付ボアと整列するよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１５の発熱システムにおいて、前記保持プレートが、前記磁石ポケットと相補的であって内部に少なくとも１の磁石の少なくとも一部を収容するよう構成された複数の保持ポケットを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１５の発熱システムにおいて、前記磁石ポケットが前記磁石の全体を内部に収容可能に構成され、前記保持プレートが磁石をそこに収めるためのほぼ平坦な面を有することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１５の発熱システムにおいて、前記保持ポケットが前記磁石の全体を内部に収容可能に構成され、前記磁石プレートが前記磁石をそこに収めるためのほぼ平坦な面を有することを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１３の発熱システムにおいて、前記磁石プレートがさらに、前記駆動シャフトが通るよう構成された中央シャフト開口を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１２の発熱システムにおいて、前記導体アセンブリが、フレームによって周縁部の周りで液密結合に保持された一対の導体プレートを具え、前記導体プレートは、時間変化する磁束にあたると前記導体プレート内で渦電流を誘導可能な導電材料を具え、前記フレームは、前記導体プレートを所定の距離をあけた関係で間に流体用スペースを規定するよう対向させて保持するよう構成され、前記フレームは、導体プレートの周縁部を、流体が前記流体用スペースに保持されるようシールするよう構成され、前記導体プレートはそれぞれ、内部にブシュを受けるよう構成されたブシュ開口を有し、当該ブシュ開口の周りのブシュシールが、前記導体プレートを前記ブシュ開口の周りに結合させるよう構成され、前記ブシュは前記流体用スペース内に流体が保持されるよう間の液密結合を維持するよう構成されることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２１の発熱システムにおいて、前記導体アセンブリがさらに流体入口と流体出口を具え、前記導体アセンブリは前記流体用スペース内で流体経路をなすよう構成され、前記流体用スペースは、運用中に前記導体プレートが加熱されたときに当該導体プレートから流体へと熱を伝達するのに十分な流体入口と流体出口の間を流体が通過するよう構成されることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
磁気ヒータアセンブリであって、
モータ、ブロワハウジング、およびブロワファンを有するブロワと、
磁石アセンブリを有する磁気ヒータとを具え、前記ブロワハウジングは、軸方向の入口および接線方向の出口と流体接続する環形領域を規定しており、前記ブロワファンは、導電部材に取り付けられた複数のファンブレードを具え、前記磁石アセンブリは、環形の軸シャフトを有し、前記磁石アセンブリは、前記環形領域内に同軸配置されており、前記ブロワファンは、前記ブロワファンの導電部材が前記磁石アセンブリと同軸で近接となるように前記環形領域内に配置され、前記モータは、当該モータのシャフトが前記磁石アセンブリおよび前記環形領域内に延在するブロワファンと同軸となる配置で前記ブロワハウジングに取り付けられ、前記シャフトは前記環形領域内に、前記磁石アセンブリの環形シャフトを通って延在し、運用時に前記導電部材を回転させるようにこの導電部材と機能的に結合され、前記磁石アセンブリがブロワハウジングに取り付けられ固定されていることを特徴とする磁気ヒータアセンブリ。
【請求項２４】
請求項２３の磁気ヒータにおいて、前記ファンブレードが、前記導電部材から空気に熱を伝達するヒートシンクとして作用するよう構成されることを特徴とする磁気ヒータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２００１年６月２４日に出願された暫定出願番号６０／３０７，４０９の本出願である、２００２年１０月１１日に出願された米国実用新案登録出願番号１０／２６９，６９０、名称「MAGNETIC HEATER APPARATUS AND METHOD」の部分継続出願である、２００４年４月９日に出願された米国実用新案登録出願番号１０／８２１，２９５、名称「CONTROLLED MAGNETIC HEAT GENERATION」の部分継続出願である、２００５年６月３０日に出願された米国特許出願番号１１／１７４，３１６、名称「MAGNETIC HEAT GENERATION」の優先権を主張するＰＣＴ出願であり、これら全体が参照としてここに組み込まれている。
【０００２】
技術分野
本発明は、発熱装置に関し、より具体的には、磁気誘導を利用して発熱する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気ヒータは、磁気誘導発熱として知られる現象により発熱する。磁気誘導は、導電部材を時間で変動する磁界に置くことにより生じる。この変動磁界は、導電部材内で渦電流を誘導し、これにより発熱が生じる。磁界の変動の大きさが増大するほど、導電部材が加熱される速度が速くなる。熱せられた導電部材はその後熱源として様々な目的に利用可能である。加熱された導電部材は、例えば、導電部材を通り循環される空気や水などの流体の加熱に用いられる。ここで加熱された流体は、外部での使用のためにヒータから熱が移される。
【０００４】
導電部材を変動磁界中に置く方法の１つは、前記導電部材に対して磁界を動かすことである。この動きは、ほぼ中央に回転シャフトを有する回転ディスクの縁に磁石を配置し、ディスクの平坦面を導電部材の表面の本質的に平坦な部分に対向させることにより得られる。ディスクのシャフトを回転させると、磁石が導電部材の表面に対して移動する。導電部材の与えられた地点が、この地点に磁石が近づき通過し離れるごとに、周期的に変動する磁界に置かれる。
【０００５】
この導電部材内の誘導される熱量は様々な要素に依存し、これには例えば磁界強度、磁石と導電部材との距離（本明細書中、「導体／磁石間隔」と称す。）、および磁石と導電部材の相対速度などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の磁気ヒータにはいくつかの欠点があった。例えば、多くの従来型磁気ヒータは、例えば発熱速度、発熱効率、熱を伝達する作動流体への伝熱効率などの動作パラメータの精度に限界があった。
【０００７】
発熱速度の制御の向上、発熱効率の向上、および熱を伝達する作動流体への伝熱効率の向上の、１またはそれ以上を提供する磁気ヒータが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例によれば、磁気ヒータが、駆動シャフトと、１またはそれ以上の導体アセンブリと、１またはそれ以上の磁石を有する１またはそれ以上の磁石アセンブリとを具える。各導体アセンブリは、間に流体用スペースを規定する一対の導体プレートを具える。この流体用スペースは、当該流体用スペースを通る流体が流れるよう構成された流体入口および流体出口と流体接続している。前記導体プレートの１以上が、時間変化する磁束にあたると前記１以上の導体プレート内で渦電流を誘導可能な導電材料を具える。各磁石アセンブリは、各導体アセンブリから所定の間隔をあけて対向し直面するよう配置されており、前記駆動シャフトの軸周りに沿って整列されている。この磁石アセンブリは、１またはそれ以上の磁石が前記導体アセンブリに近接配置されるよう構成されている。各磁石アセンブリは前記駆動シャフトに連結され、駆動シャフトが回転されると、磁石アセンブリが導体アセンブリに対して回転するよう構成されている。磁石アセンブリは、導体アセンブリに対して動かされると、導体アセンブリ内に渦電流を生じさせるよう構成される。流体流路は、運用中に導体プレートが加熱されると、導体プレートから流体へ熱伝達が生じうるよう構成される。
【０００９】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータがさらに、隣接する磁石が反対の極性を有する。
【００１０】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータがさらに、第１、第２、および第３の磁石アセンブリと同軸上に交互配置された第１および第２の導体アセンブリを具える。
【００１１】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータがさらに、ほぼ円盤形状の磁石プレートを具える。この磁石プレートの側部には、磁石プレートの周縁部の近くに所定の間隔で複数の磁石ポケットが設けられ、この複数の磁石ポケットは内部に少なくとも１の磁石の少なくとも一部を収容可能であり、各磁石ポケットには少なくとも１の磁石の少なくとも一部が配置され、前記磁石プレートに取り付けられた少なくとも１の保持プレートが磁石を磁石ポケットに留めている。
【００１２】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータの保持プレートが、適切な固定具を通すことができる複数のファスナ開口を具え、このファスナ開口は前記磁石プレート内に設けられたネジ付ボアと整列するよう構成されている。
【００１３】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータの保持プレートが、磁石ポケットと相補的であって内部に少なくとも１の磁石の少なくとも一部を収容するよう構成された複数の保持ポケットを具える。
【００１４】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータの磁石ポケットが、内部に前記磁石の全体を収容可能であり、前記保持プレートがこの中に磁石を収めるためのほぼ平坦な面を有する。
【００１５】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータの磁石アセンブリが、ほぼ円形ディスクの形状をなす磁石プレートと、当該磁石プレートに結合される少なくとも１の保持プレートとを具え、前記少なくとも１の保持プレートが当該保持プレートの側部に設けられた１またはそれ以上の磁石ポケットを具え、この保持ポケットは内部に磁石を収容可能であり、各磁石ポケットに少なくとも１の磁石が配置される。
【００１６】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータの磁石プレートがさらに、前記駆動シャフトが通るよう構成された中央シャフト開口を具える。
【００１７】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータの対の導体プレートは、周縁部の周りに液密結合で保持されている。この導体プレートはそれぞれ、内部にブシュを収容しうるよう構成されたブシュ開口を具える。ブシュ開口の周りのブシュシールが、前記導体プレート間を液密状態で結合し、前記流体用スペース内の流体が保持される。
【００１８】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータの対の導体プレートが、フレームによって周縁部の周りに液密結合で保持されている。このフレームは、前記導体プレートを所定の距離を開けた関係で対向させるよう構成され、間に流体用スペースが規定される。このフレームは、導体プレートの周縁部を、流体が前記流体用スペースに保持されるようシールするよう構成され、前記導体プレートはそれぞれ内部にブシュを収容すべく構成されたブシュ開口を有し、このブシュ開口の周りのブシュシールが前記導体プレートを前記ブシュ開口の周りに結合させるよう構成され、前記ブシュは前記流体用スペース内に流体が保持されるよう間の液密結合を維持するよう構成される。
【００１９】
本発明の一実施例では、エンジン駆動式の発熱システムが、駆動シャフトと、磁気ヒータと、流体操作システムとを有する内燃機関を具える。この磁気ヒータは、少なくとも１の導体アセンブリと、前記駆動シャフトの軸の周りに沿って整列された導体アセンブリの近くに間隔を開けて交互に対向するような配置の少なくとも１の磁石アセンブリとを具える。磁石アセンブリは、磁石アセンブリは、導体アセンブリに対して動かされると、導体アセンブリ内に渦電流を生じさせるよう構成される。流体操作システムは、流体リザーバと、前記磁気ヒータの流体経路へと流体を導くよう構成されたマニホルド流体制御部と、排気熱交換機と、冷却熱交換機とを具える。エンジンの排気熱が、排気熱交換機内の流体に伝達される。冷却リザーバを含むエンジン冷却システムからの熱は、冷却熱交換機内の流体に伝達される。磁気ヒータで生成された熱は、当該磁気ヒータ内を通る流体に伝達される。この流体は流体リザーバ内に回収され、再びマニホルド流体制御部や、外部マニホルドから外部熱交換機に導かれる。この外部マニホルドは、外部交換機から加熱された流体を供給し／冷めた流体を戻すよう流体を導く。機関の駆動シャフトは、磁石アセンブリを磁気ヒータ内で回転させ、これにより流体操作システムの導体アセンブリの導体プレートと、流体経路内を流れる流体が加熱される。
【００２０】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの磁石アセンブリが、複数の磁石を具える。この磁石アセンブリは、前記磁石を前記導体アセンブリに近接配置するよう構成されている。
【００２１】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの磁気ヒータが、第１、第２、第３、および第４の磁石アセンブリと交互に配置された第１、第２、および第３の導体アセンブリを具える。この導体アセンブリと磁石アセンブリは、シャフト上に配列されている。この導体アセンブリと磁石アセンブリは、所定の距離の間隔があいている。
【００２２】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの磁石アセンブリが、ほぼ円盤形状の磁石プレートと、当該磁石プレートの片側に磁石プレートの周縁部から所定の距離で設けられた複数の磁石ポケットとを具え、この複数の磁石ポケットは内部に少なくとも１の磁石の少なくとも一部を収容するよう構成される。各磁石ポケットに、少なくとも１の磁石の少なくとも一部が収容される。磁石プレートには少なくとも１の保持プレートが取り付けられ、磁石を磁石ポケットに留めている。
【００２３】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの保持プレートが、適切な固定具を通すことができる複数のファスナ開口を具え、このファスナ開口は前記磁石プレート内に設けられたネジ付ボアと整列するよう構成されている。
【００２４】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの保持プレートが、前記磁石ポケットと相補的であって内部に少なくとも１の磁石の少なくとも一部を収容するよう構成された複数の保持ポケットを具える。
【００２５】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの磁石ポケットが、内部に前記磁石の全体を収容可能であり、前記保持プレートがこの中に磁石を収めるためのほぼ平坦な面を有する。
【００２６】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの磁石プレートがさらに、前記駆動シャフトが通るよう構成された中央シャフト開口を具える。
【００２７】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの導体アセンブリが、フレームによって周縁部の周りに液密結合で保持された一対の導体プレートを具える。この導体プレートは、時間変化する磁束にあたると前記導体プレート内で渦電流を誘導可能な導電材料を具える。前記フレームは、前記導体プレートを所定の距離をあけた関係で対向させるよう構成され、間に流体用スペースが規定される。前記フレームは、導体プレートの周縁部を、流体が前記流体用スペースに保持されるようシールするよう構成される。前記導体プレートはそれぞれ、内部にブシュを受けるよう構成されたブシュ開口を有する。ブシュ開口の周りのブシュシールが、前記導体プレートを前記ブシュ開口の周りに結合させるよう構成され、前記ブシュは前記流体用スペース内に流体が保持されるよう間の液密結合を維持するよう構成される。
【００２８】
本発明の別の実施例では、エンジン駆動式発熱システムの導体アセンブリがさらに流体入口と流体出口を具え、前記導体アセンブリが前記流体用スペース内で流体経路を構成している。この流体用スペースは、運用中に導体プレートが加熱されたときに当該導体プレートから流体へと熱を伝達するのに十分な流体入口と流体出口の間を流体が通過するよう構成される。
【００２９】
本発明の一実施例では、磁気ヒータアセンブリが、モータとブロワハウジングとブロワファンとを有するブロワと、磁石アセンブリを有する磁気ヒータとを具える。前記ブロワハウジングは、軸方向の入口および接線方向の出口と流体接続する環形領域を規定している。前記ブロワファンは、前記導電部材に結合された複数のファンブレードを具える。前記磁石アセンブリは、環形の軸シャフトを有する。この磁石アセンブリは、前記環形領域内に同軸配置されている。前記ブロワファンは、前記ブロワファンの導電部材が前記磁石アセンブリと同軸で近接となるように、前記環形領域内に配置される。前記モータは、当該モータのシャフトが前記磁石アセンブリおよび前記環形領域内に延在するブロワファンと同軸となる配置で前記ブロワハウジングに取り付けられる。前記シャフトは前記環形領域内に、前記磁石アセンブリの環形シャフトを通って延在し、運用時に前記導電部材を回転させるようにこの導電部材と機能的に結合され、前記磁石アセンブリがブロワハウジングに取り付けられ固定されている。
【００３０】
本発明の別の実施例では、磁気ヒータのファンブレードが、前記導電部材から空気に熱を伝達するヒートシンクとして作用するよう構成される。
【００３１】
上記実施例は例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明にかかる磁気ヒータ２の一実施例の側面図である。この磁気ヒータ２は、磁石アセンブリ２０と、当該磁石アセンブリ２０に近接配置された導電部材１４とを具えている。磁石アセンブリ２０がｘ軸の周りを回転することにより、導電部材１４内の磁界が所定の周期で変化する。
【００３３】
図２は、図１の磁石アセンブリ２０の正面図である。この磁石アセンブリ２０は、ディスク形状のフレーム２２と、複数の磁石１２と、シャフト１８とを具える。複数の磁石１２はフレーム２２に、平面的に、ほぼ環状に、間隔をあけて、配置され固定されている。これらの磁石１２はそれぞれ、ほぼ平坦な関係の第１の磁石面１３を具え、これを図１では第１の磁石面と称す。シャフト１８はフレーム２２のほぼ回転中心に取り付けられている。フレーム２２の回転中心は、第１の磁石面２１とほぼ直角をなすｘ軸を規定している。シャフト１８は、当該シャフト１８に回転を伝えるエネルギ源に連結されるよう構成される。
【００３４】
導電部材１４は、前記第１の磁石面２１に対向しこれとほぼ平行な関係の、平坦な導電部材第１面１５を有する。この導電部材第１面１５と第１の磁石面２１は、ここで導体／磁石間隔Ｘ１と称する所定の対向関係の距離だけ隔てられている。導電部材１４は、導電材料を含む。
【００３５】
フレーム２２のシャフト１８が回転すると、磁石１２が導電部材１４の導電部材第１面１５に関して移動する。導電部材１４のある地点は、このため、各磁石１２がこの地点の近くに近づき、通過し、離れるごとに周期的に変動する磁界にさらされる。この導電部材１４の与えられた地点は、この時間変動磁界にさらされる限り加熱される。
【００３６】
磁石アセンブリ２０は、１またはそれ以上の磁石１２を具えることが望ましい。１の磁石１２でも導電部材１４を周期的に変動する磁界にさらすのに十分である。このため、複数の磁石１２についての記載は、１の磁石を用いた実施例にも該当し、その逆にも該当する。
【００３７】
本発明の実施例では、磁石１２は永久磁石である。ここで、磁石１２は実質的に一定の磁界強度である。これは、駆動する電流の変化に依存して磁界強度の幅を生成しうる電磁石と対称的である。このため、永久磁石１２により導電部材１４が受ける磁界強度は、主に導体／磁石間隔Ｘ１に依存する。永久磁石１２の磁界強度は、絶対磁界強度として参照される。
【００３８】
流体経路１６が、導電部材１４と流体経路１６内を移動する流体間で熱伝達が行われるよう設けられている。したがって、導電部材１４が加熱されると、発生した熱の少なくとも一部を流体が吸収する。この流体はその後別の場所に熱を伝えるために利用される。
【００３９】
図１、図２に示すフレーム２２の周りの磁石１２の半径方向および軸方向の配置は、単なる例示である。フレーム２２の周りの磁石１２の配置を、他の構成や向きとしたり、他の物と間隔を設けたり、平面関係その他としたりするのは、導電部材１４および／またはさらなる導電部材１４の上に磁界を及ぼす特定の目的に適すると考えられる。さらに、磁石１２は他のものと同じサイズ、形状、極性、組成、または種類である必要はない。
【００４０】
図１、図２の実施例において、磁石１２は、そのＮ極が導電部材１４の方または違う方へ向くように、隣り合う磁石が異なる磁極を導電部材１４に向けるように配置される。このような構成により、例えばすべての磁石１２が導電部材１４に対し同じ磁極を向けている場合よりも、比較的大きな範囲の磁界の変化が導電部材１４に発生する。
【００４１】
導電部材１４と磁石１２の相対運動は、磁石１２がそのｘ軸の周囲で回転され、導電部材１４を静止させておくことで生じる。
【００４２】
図３は、磁気ヒータ３の側部断面図であり、導電部材１４がｘ軸の周囲で回転され、磁石アセンブリ２０すなわち磁石１２が静止状態に保持されている。導電部材１４はシャフト１８に結合され、これが当該シャフト１８をｘ軸の周囲で回転させるのに適切なエネルギ源に連結されている。
【００４３】
本発明の実施例にかかる上述した構成や、例えば限定しないが、磁石アセンブリ２０と導電部材１４を同じ方向に異なる速度で回転させたり、磁石アセンブリ２０と導電部材１４を異なる方向に回転させるといった他の構成によって、磁石１２と導電部材１４の相対運動が生じる。
【００４４】
磁石１２の絶対磁界強度は、磁石１２のある地点で生成される磁界の測定強度である。永久磁石では、絶対磁界強度は本質的に固定である。電磁石では、絶対磁界強度は磁気コイルを通る電流により変化する。
【００４５】
導電部材１４にかかる磁界は、なかでも、磁石１２の絶対磁界強度と、磁石１２と導電部材１４の間の導体／磁石間隔Ｘ１によって変わる。
【００４６】
本発明の実施例では様々な磁石１２を適切に用いることができる。永久磁石１２は、少なくとも配線や電源が必要となる電力を磁石１２に供給する必要がないという理由で、多くの実施例で有利である。
【００４７】
本発明の実施例にかかる磁気ヒータ２，３の発熱レートは、その一部が磁石１２の絶対磁界強度に依存する。このため、高いレートの発熱が望まれる場合、比較的高い絶対磁界強度の磁石１２が望ましい。
【００４８】
さらに、本発明の実施例にかかる磁気ヒータ２，３が発生する最大温度は、その一部が磁石１２の熱許容量に依存する。永久磁石は、これを越えると磁界が急に減損する「最大有効動作温度」を有する。
【００４９】
電磁石も同様に、温度が上昇すると性能が落ちるが、その減少は永久磁石と同じではない。例えば、電磁石の磁界コイルの抵抗は温度上昇により徐々に増大し、これによりある電圧において電流が徐々に減少し、ここでも熱が発生する。双方の種類の磁石が、上昇した温度で適切に利用可能である。例えば限定しないがサマリウムコバルト磁石などの希土類磁石として知られる永久磁石は、比較的高い絶対磁界強度と動作温度を有し、特定の目的に適している。
【００５０】
導電部材１４は、特定の目的に適した導電材料からなる。適切な材料は、限定しないが、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金、および他の金属または非金属の導電素材を含む。導電部材１４は、時間変動磁束にあてると当該導電部材１４内で渦電流を誘導するよう構成される。図１に示す実施例の導電部材１４は、通常は円盤形である。この導電部材１４は、特定の形状、寸法、または構成に限定されるものではない。別の実施例では、導電部材は２またはそれ以上のピースで形成され、例えば薄い導電層と非導電性の基板として、開口部が設けられるなど、別の構成でもよい。
【００５１】
導電部材は、導電材料の閉回路や一体構成でなくてもよい。図４は、本発明の一実施例にかかる導電部材アセンブリ１１の正面図であり、複数の分離された導体２７を有し、これらは互いに非導電材料４８で隔てられている。このような場合、各導体２７は別個に加熱される。
【００５２】
同様に、導電部材１４は、単一の連続的な導電材料のピースでなる場合でも、開口部が形成され、あるいは間に隙間があるワイヤ、梁、ロッド等で構成されてもよい。
【００５３】
図１乃至図３は、明確のため磁気ヒータ２，３の簡単な概略として示している。閉じ込めや整列のための構造的な支持を提供すべく追加の構成を有してもよいことを理解されたい。
【００５４】
図５は、磁石アセンブリ２０の部分断面図であり、磁石１２を有するフレーム２２と、磁石１２の外側に設けられた保護層３１とを具えている。この保護層３１は、限定しないが、熱からの保護、追加の構造強度、化学的保護などの特定の目的のために選択される。
【００５５】
磁石１２の磁界の伝搬を大きく低減させるものでない限り、様々な材料を保護層３１として用いることができる。
【００５６】
一実施例では、保護層３１はアルミニウムである。アルミニウムは反射力が高いため磁石１２への熱の吸収を抑えることができ、赤外線放射率が高いため磁石１２から熱の再放射を迅速に促進する。これらの特性が組み合わさり受動的な冷却がなされる。さらに、アルミニウムは比較的耐久性があり、アルミニウムの保護層３１が磁石１２を物理的に保護する。同様に、アルミニウムは比較的不浸透性であり、水分、酸素、流体経路を流れる流体（後述）などによる浸食作用から磁石１２を効果的に遮断する。
【００５７】
さらに、別の実施例では、磁気ヒータ２，３は、磁石１２用の付加的な能動性または受動性の冷却機構を具えてもよい。この特定目的のために幅広く多様な冷却機構を適切に用いることができる。例えば、受動的な冷却機構は、限定しないが、ヒートシンクと放熱フィンを具える。能動的な冷却機構は、限定しないが、冷却ループと冷却ユニットを具える。
【００５８】
流体流路１６は、上述したように、冷却機構として作用するよう構成されてもよい。本発明のいくつかの実施例では、流体は導電部材１４から熱を吸収する機構を提供するよう用いられ、これは磁石１２からも熱を吸収するのに適している。
【００５９】
本発明にかかる別の実施例では、熱は導電部材１４から直接伝達または放射されて利用される。例えば、熱は導電部材１４から、限定しないが、セラミックの塊、煉瓦、石などの、固体の電熱体、ヒートシンク、または蓄熱装置などに伝達されてもよい。
【００６０】
図６は、本発明の実施例にかかる磁気ヒータ２の側部断面図であり、磁石アセンブリ２０と導電部材１４の間の少なくとも一部に流体経路１６が規定されている。この流体経路１６は、磁石１２と導電部材１４との間に、導電部材１４および磁石１２とほぼ平行に延在する。
【００６１】
この特定の目的に適した流体は、限定しないが、空気などの気体や、水などの液体を含む。導電部材１４が加熱されると、流路１６内の流体が導電部材１４から熱を吸収する。導電部材１４から流路１６内の流体への熱伝達は、伝導、対流、放熱の１またはそれ以上により生じてもよい。
【００６２】
図７，８は、本発明にかかる磁気ヒータ２の一実施例の側面図および正面図であり、さらに、流路１６に取り付けられ通過する流体を駆動する流体駆動部３４を具えている。この流体駆動部３４は、複数のフィンまたはブレード３５と、駆動シャフト３６とを具える。適切な流体駆動部３４は、限定しないが、フィンロータ、かご型扇風機、ファンなどを含む。図７に示す実施例では、駆動シャフト３６が導電部材１４の開口部３７を通って延び、磁石１２が配置されたフレーム２２に連結されている。フレーム２２を回転させると駆動動作が始まり、流体駆動部３４が所定の方向に回転する。したがって、流体駆動部３４の作動速度はフレーム２２の作動速度に依存し、流路１６内の流量レートも同様である。別の実施例では、駆動シャフト３６は、シャフト１８または外部エネルギ源に連結されてもよい。
【００６３】
フレーム２２ではなく導電部材１４が動いて周期的な変動磁界を生成する実施例では、流体駆動部３４は導電部材１４の回転により駆動される。
【００６４】
流路１６を通過する流体の温度は、導電部材１４の発熱レート、すなわち流体加熱に利用可能な熱量によって変化する。また、流体の温度は、当該流体が流体経路１６を移動する速度すなわち発生した熱をどれだけ流体が吸収できるかに依存する。さらに、流体温度は導電部材１４が流体に熱を放出する効率によっても変化する。
【００６５】
さらに、発熱レート、流体流量、流体温度を含むパラメータは、ここに記載するいくつかの実施例で互いに独立であり、本発明の実施例にかかる磁気ヒータは特定の流量に対して特定の流体温度を提供するのに用いられる。これらの３つのパラメータのいずれか２つは、互いに独立に制御されてもよい。
【００６６】
シャフト１８を駆動するエネルギ源は様々な適切な手段を含んでもよい。
【００６７】
本発明にかかる実施例では、シャフト１８は、例えば限定しないが多くのトラクタや他の農業車両、および重負荷車両などの自動車両にみられる動力取り出し装置に連結されている。このような車両では、エンジンにより発生する機械的駆動力の一部または全部が動力取り出し装置に伝達され、シャフト１８などに回転を与える。従来型の動力取り出し装置は、回転カプリングまたは他の駆動要素を具え、これがリンク機構と係合してシャフト１８に回転を与える。
【００６８】
別の実施例では、シャフト１８は液圧式リンク機構を具える。ある種の車両は液圧システムを有し、これは限定しないが、除雪車やシャベルブレードを駆動するものや、道床をつまむもの、フォークリフトを駆動するものなどがある。この液圧システムは、シャフト１８に連結するよう構成された適切なリンク機構で、液圧モータなどの相補的な備品ピースと結合可能となっており、これに動力を伝達する。液圧システムと液圧リンク機構は技術分野で公知であり、ここにおける詳細な説明は行わない。
【００６９】
磁気ヒータ２の熱出力レートの制御には、多様な実施例を予見することができる。
【００７０】
図９Ａ、９Ｂは、本発明の一実施例にかかる図１の磁気ヒータ２の側部断面図であり、さらに導体／磁石間隔Ｘ１を変化させる間隔アクチュエータ２６を具えている。この間隔アクチュエータ２６は、ｘ軸沿いの導電部材の第１面１５と第１の磁石面１３との間の導体／磁石間隔Ｘ１を変化させる。
【００７１】
導電部材１４のある地点で発生する磁界の強度の一部は、磁石１２と導電部材１４間の導体／磁石間隔Ｘ１に依存する。導体／磁石間隔Ｘ１が変化すると、導電部材１４が置かれている磁界強度が変化し、これによりある周期で磁界の変化の幅が変化し（磁界の周期的変化）、導電部材１４内の発熱レートが変化する。永久磁石では磁界の絶対量はほぼ一定に維持され、この磁界の周期的変化が達成される。
【００７２】
導体／磁石間隔Ｘ１を減少させると、導電部材１４の磁界強度が増大し、電磁誘導が増加し、これにより導電部材１４の発熱が増大する。導体／磁石間隔Ｘ１が増大すると、導体１４の磁界強度が減少し、磁気誘導が減少し、これにより導電部材１４の発熱が減少する。
【００７３】
比較的高い最大発熱レート能力が望まれる実施例では、導電部材１４と磁石１２間の導体／磁石間隔Ｘ１の最小値は実際と同じくらい小さいことが好ましい。同様に、発熱レートに高い可変レンジの機能が望まれる実施例では、導電部材１４と磁石１２間の導体／磁石間隔Ｘ１の可能な値の範囲は比較的大きくすることが望ましい。
【００７４】
この導体／磁石間隔Ｘ１は、導電部材１４に対する磁石１２の移動速度とは独立したパラメータであり、したがって磁界の周期的変化の速度からも独立である。すなわち、磁気ヒータ２の発熱レートは、磁石磁界の周期的変化の期間を変更することなく、導体／磁石間隔Ｘ１を変化させることで調整可能である。
【００７５】
同様に、導体／磁石間隔Ｘ１は、磁石１２の絶対磁界強度からも独立である。したがって、磁気ヒータ２の発熱レートは、磁石１２の絶対磁界強度を変更することなく、導体／磁石間隔Ｘ１を変化させることにより調整可能である。導体／磁石間隔Ｘ１を変化させて何が変わるかというと、他でもなく導電部材１４が置かれる磁界の大きさである。磁気ヒータ２の発熱量は、導体／磁石間隔Ｘ１を調整して発熱しているため調整可能である。
【００７６】
間隔アクチュエータ２６は、磁石アセンブリ２０または導電部材１４のいずれと連結されてもよく、これらの間の導体／磁石間隔Ｘ１を変化させる。別の実施例では、磁気ヒータ２は、磁石アセンブリ２０および導電部材１４に連結された別の間隔アクチュエータ２６を具えてもよい。このように構成すると、導体／磁石間隔Ｘ１の調整が容易となり、したがって発熱量の調整が容易となる。本発明にかかる一実施例では、間隔アクチュエータ２６は、磁気ヒータ２の発熱中に導体／磁石間隔Ｘ１の調整を容易にすべく用いられる。
【００７７】
様々なアクチュエータを間隔アクチュエータ２６として適切に用いることができる。一実施例では、図９Ａ、９Ｂに概略的に示すように、間隔アクチュエータ２６は、導電部材１４に連結されこれを磁石アセンブリ２０に対して前後に動かして導体／磁石間隔をＸ１からＸ２に変更する単純な線形アクチュエータである。
【００７８】
本発明にかかる実施例では、間隔アクチュエータ２６は手動式のアクチュエータであり、例えば限定しないが、手で回すノブで制御されるネジスクリュである。別の実施例では、間隔アクチュエータ２６は電動アクチュエータであり、例えば限定しないが、電気式または液圧式の機構である。
【００７９】
再び図７を参照すると、磁気ヒータ２がさらに、制御部３８を具えている。この制御部３８は間隔アクチュエータ２６と通信し、導体／磁石間隔Ｘ１を制御する。制御部３８はまた、シャフト１８に接続されて磁石アセンブリ２０ひいてはシャフト１８からの動力を伝達する磁石１２の動作速度を制御し、シャフト１８を駆動する装置の出力は可変かつ制御可能である。
【００８０】
流体駆動部３４は磁石アセンブリ２０に連結されており、流体駆動部３４の動作速度すなわち流体経路１６における流体流量が、磁石アセンブリ２０の動作速度により決定される。
【００８１】
図７の制御部３８は、このようにして導体／磁石間隔Ｘ１を制御することにより発熱レートを制御し、流体駆動部３４の動作レートを制御することにより流体流量を制御する。これら２つのパラメータを独立して制御することにより、上述したように流体の温度も制御可能である。
【００８２】
様々な適切な装置を制御部３８として利用可能であり、限定しないが、例えば修正回路などである。この制御部は本技術分野で公知であり、ここにさらなる説明は行わない。
【００８３】
図７の実施例では制御部３８が様々なセンサ４０，４２に接続されているが、これは例示に過ぎない。別の実施例では、制御部３８は磁気ヒータ２の動作をセンサやそこからのデータなく制御する。本発明にかかる複数の実施例では、制御部３８は、磁気ヒータ２の設計および同様に磁気ヒータ２の性能に基づいた保存データおよび／または予め演算されたアルゴリズムを具える。制御部３８は、磁気ヒータ２自身のパラメータを監視するアクティブセンサを設ける必要なく、所望レベルの発熱、流体温度、および／または流量となるよう磁気ヒータ２を制御する。
【００８４】
図７に示す実施例は、流体経路１６を移動する流体の温度を検知する流体温度センサ４０を具える。また、流体経路１６の流量を検知する流量センサ４２も具えている。さらに、シャフト１８により磁石アセンブリ２０が駆動される速度を検知する駆動センサ４４も具える。制御部３８は、各センサ４０，４２，４４に接続されている。
【００８５】
センサ４０，４２，４４からのデータに基づき、制御部３８は磁石アセンブリ２０の速度、流体駆動部３４の速度、および／または導体／磁石間隔Ｘ１を制御し、これにより発熱、流体温度、および／または流量を制御する。
【００８６】
センサ４０，４２，４４の配置は例示に過ぎないことを強調する。特定の実施例ではまったくセンサを設けなくてもよく、あるいは図７の各センサ４０，４２，４４を具えてもよい。別の実施例では、磁気ヒータ２は追加あるいは図示したものの代わりに他のセンサを具えてもよい。
【００８７】
一実施例では、磁気ヒータ２は、磁石１２と導電部材１４の間の導体／磁石間隔Ｘ１を検知するよう構成された追加のセンサを具える。
【００８８】
本発明の実施例の磁気ヒータ２には様々な適切なセンサを用いることができ、これは磁気ヒータ２の特定の実施例および検知する情報の種類に応じて変化する。センサは本技術分野で公知であり、さらなる説明はここに行わない。
【００８９】
図１０は、本発明の一実施例にかかる磁気ヒータ４の側部断面図である。導電部材１４が、導電部材第１面１５ａと、導電部材第２面１５ｂとを具える。第１の磁石アセンブリ２０ａが、第１フレーム２２ａと、前記導電部材第１面１５ａから第１の間隔Ｘ３の位置にある複数の第１の磁石１２ａとを具える。同様に、第２の磁石アセンブリ２０ｂが、第２フレーム２２ｂと、導電部材１４の導電部材第２面１５ｂから第２の間隔Ｘ４の位置にある複数の第２の磁石１２ｂとを具える。
【００９０】
第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂは、各磁石１２ａ、１２ｂが互いに導電部材１４の各側１５ａ、１５ｂの反対側の対をなすように、導電部材第１面１５ａおよび第２面１５ｂにそれぞれ近接配置されている。ここで一実施例では、第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂは可動であり、反対側の磁石対をなすよう独立あるいは一緒に動くことができる。
【００９１】
図１１は、図１０の実施例の部分断面図である。反対側の磁石１２ａ、１２ｂが、所定の勾配を磁界に与えるように、異なる磁極で導電部材１４に面している。別の実施例（図示せず）では、反対側の磁石１２ａ、１２ｂが同じ磁極で導電部材１４に面し、生成される磁界に所定の勾配を与えるようにしている。
【００９２】
図１２は、本発明にかかるマルチステージ磁気ヒータ６の一実施例の断面図である。図１に示す実施例と同様に、図１０の実施例は追加の導電部材１４と磁石アセンブリ２０とを用いて適宜拡張することができる。図１２の実施例は、３枚の導電部材１４ａ−ｃと、４枚の磁石アセンブリ２０ａ−ｄとの構成を具える。導電部材１４および磁石アセンブリ２０の数は単なる例示であり、他の数および構成が特定の目的に適している場合もある。流体駆動部３４が導電部材１４および磁石アセンブリ２０の近くに示されている。
【００９３】
このマルチステージ磁気ヒータ６はさらに、複数の磁石アセンブリ２０ａ−ｄを相互に軸配列に連結する支持支柱９０を具える。磁気ヒータ６の動作は、磁石アセンブリ１４ａ−ｄまたは導電部材１４ａ−ｃがシャフト１８により回転駆動されることにより有効となることを理解されたい。
【００９４】
図１３Ａ、１３Ｂは、それぞれ本発明の実施例にかかる磁気ヒータ装置８の組み立て図と分解図である。この磁気ヒータ装置８は、リアハウジング９４と、第１の端部プレート９１と、ヒータハウジング９２と、磁気ヒータ６と、第２の端部プレート９３と、ブロワハウジング９６と、吸気スクリーン９７とを具える。
【００９５】
図１０に示す実施例にかかる磁気ヒータ４は、シャフト１８と、第１の磁石アセンブリ２０ａ、と、導電部材１４と、第２の磁石アセンブリ２０ｂと、流体駆動部３４とを具えている。この第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂは、複数の磁石１２を具える。導電部材１４は、第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂの間に同軸に配置されている。導電部材１４はシャフト１８に連結され、これらの第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂに対して回転するよう構成されている。シャフト１８はエネルギ源１０３に接続可能に構成されている。
【００９６】
リアハウジング９４は、第１の端部プレート９１の近くに連結されており、これらは双方ともシャフト１８を通す開口が設けられている。第１の端部プレートは、第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂと導電部材１４とを包含するよう構成された領域を規定しているヒータハウジング９２の近くに連結されている。第２の端部プレート９３は、前記領域の側部を規定するヒータハウジング９２の近くに連結されている。ヒータハウジング９２は、流体出口１０２を具える。第２の端部プレート９３は、流体経路の一部を規定する第２の端部開口９５を具える。流体駆動部３４がシャフト１８に連結されており、第２の磁石アセンブリ２０ｂの反対側の第２の端部パネル９３の近くに配置されている。ブロワハウジング９６は、間に流体駆動部３４を囲む第２の端部パネル９３の近くに連結されている。このブロワハウジング９６は、流体経路の一部を規定する流体取り入れ口８７を規定している。吸気スクリーン９７は、流体取り入れ口８７を覆うブロワハウジング９６に取り付けられている。
【００９７】
流体経路は、流体取り入れ口８７と、流体駆動部３４と、第２の端部プレート開口９５と、ヒータハウジング９２と、流体出口１０２とで規定される。流体は、流体駆動部３４の回転により流体取り入れ口８７に送られる。この流体駆動部３４は、流体を第２の端部プレート開口９５へ送り、導電部材１４を通った流体をヒータハウジング９２内に循環させる。ヒータハウジング９２は、流体を流体出口１０２へと送る。
【００９８】
この磁気ヒータ装置８はさらに、ノブ９９と、第１のスペーサ端部１０８および第２のスペーサ端部１０９を有するネジスペーサ１０５と、第１の保持カプラ１０７と、第２の保持カプラ１０６とを具える間隔調整アセンブリ１０３を具える。第１の保持カプラ１０７は、第１の磁石アセンブリ２０ａの近くに配置され、第２の保持カプラ１０９は第２の磁石アセンブリ２０ｂの近くに配置される。ネジスペーサ１０５は、第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂの間に配置され、第１のスペーサ端部１０８が第１の保持カプラ１０７に取り付けられる。第２のスペーサ端部１０９は第２の保持カプラ１０６に通され、ノブ９９に連結される。ノブ９９を第１の方向に回すと、第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂの間隔が減少する。ノブ９９を反対方向に回すと、第１および第２の磁石アセンブリ２０ａ、２０ｂの間隔が増大する。
【００９９】
図１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ本発明の一実施例にかかる磁気ヒータ装置７の分解図および断面図である。この磁気ヒータ装置７は、ブロワ１９９と、磁気ヒータ３とを具える。ブロワ１９９は、モータマウント１９１と、モータ１０３と、ブロワハウジング１９６と、ブロワファン１３４と、ブロワハウジングスリーブ１９２と、吸気スクリーン１９７とを具える。磁気ヒータ３は、磁石アセンブリ２０と、後述するようにブロワファンの一要素である導電部材１４とを具える。
【０１００】
気体移動（air-moving）技術の当業者であれば、ブロワ１９９は実質的に公知のかご型扇風機の構成であることを認めるであろう。このブロワハウジング１９６は、軸方向の入口１９３および接線方向の出口１９４と流体接続する環状領域１９５を規定している。
【０１０１】
ブロワファン１３４は、導電部材１４に連結された複数のファンブレード１９８を具える。導電部材１４は図３の実施例とほぼ同じ構成のディスク型プレートの形状である。磁石アセンブリ２０も、図３の実施例とほぼ同じ構成である。この磁石アセンブリ２０は、環形の軸シャフト２３を具える。磁石アセンブリ２０は、環状領域１９５内に同軸上に配置されている。ブロワファン１３４は環状領域１９５内に、ブロワファン１３４の導電部材１４が磁石アセンブリ２０と同軸上に近接配置されるように、同軸配置されている。ブロワハウジングスリーブ１９２は、ブロワファン１３４と同軸上に近接配置された軸方向の入口１９３の周りのブロワハウジング１９６に取り付けられており、軸方向の入口１９３からブロワファン１３４への気流を案内するよう構成されている。吸気スクリーン１９７は、軸方向の入口１９３を覆うようにブロワハウジング１９６に取り付けられている。
【０１０２】
本発明にかかる他の実施例では、ブロワハウジングスリーブ１９２は加工上の便宜を考慮してブロワハウジング１９６と一体型であってもよい。
【０１０３】
モータマウント１９１はブロワハウジング１９６に取り付けられ、モータ１０３は、モータ１０３のシャフト１８が磁石アセンブリ２０と同軸配置されブロワファン１３４が環状領域１９５内に延在するように、モータマウント１９１に取り付けられている。シャフト１８は環状領域１９５内に延在し、磁石アセンブリ２０の軸方向の環形２３を通って、電動部材１４に機能的係合で結合されており、これにより運用時に導電部材１４が回転するとブロワファン１３４が回転する。磁石アセンブリ２０はブロワハウジング１９６に取り付けられ固定される。運用時に、導電部材１４は静止した磁石アセンブリ２０に対して回転され、この導電部材１４は磁石アセンブリ２０により誘導される時間変化磁束からの誘導熱により加熱される。
【０１０４】
本発明にかかる別の実施例では、モータ１０３は、加工上の便宜を考慮して、様々な適切な方法でブロワハウジング１９６に搭載されてもよい。
【０１０５】
運用時に、ブロワファン１３４により、空気が軸方向の入口１９３内へと取り入れられ、ブロワハウジングスリーブ１９２に送られる。導電部材１４を空気が通過する際、磁気ヒータ３の発熱が空気に伝達される。この加熱された空気は、その後接線方向の出口１９４から排出される。本発明の別の実施例では、ファンブレード１９８は導電部材１４から空気へと熱を伝達するヒートシンクとして作用するよう構成されてもよい。
【０１０６】
図１５は、本発明の実施例にかかる磁気ヒータ９の正面図である。図１６は、図１５の磁気ヒータの切断線１６−１６における側部断面図である。この磁気ヒータ９は、複数の導体アセンブリ５０、５０ａ−ｂと、小さい間隔をあけて交互に対向する構成でシャフト１８に沿った軸に沿って配列された複数の磁石アセンブリ６０、６０ａ−ｃとを具える。これら複数の磁石アセンブリ６０はそれぞれ、シャフトが回転されたら磁石アセンブリ６０が導体アセンブリ４０に対して回転するように、シャフト１８に連結されている。
【０１０７】
別の実施例では、磁気ヒータ９は、１またはそれ以上の導体アセンブリ５０と１またはそれ以上の磁石アセンブリ６０を特定の目的に適するように具えてもよい。例えば、限定しないが、磁気ヒータは、１の導体アセンブリ５０と１の磁石アセンブリ６０；１の導体アセンブリ５０と２の磁石アセンブリ６０；導体アセンブリ５０の両側にそれぞれ１の磁石アセンブリ６０；１の磁石アセンブリ６０と２の導体アセンブリ５０；磁石アセンブリ６０の両側にそれぞれ１の導体アセンブリ５０；および上記の組合せであってもよい。熱出力が導体アセンブリ５０と磁石アセンブリ６０に関連し、磁気ヒータは熱出力を提供するためのモジュール式のアプローチであることを理解するであろう。
【０１０８】
図１７は、図１６の側部断面図の部分切り欠き詳細図である。磁石アセンブリ６０が１またはそれ以上の磁石１２を具え、これら１またはそれ以上の磁石１２を導体アセンブリ５０に近接配置するよう構成されている。
【０１０９】
図１８は、図１５−１７の磁気ヒータ９の部分分解図である。磁気ヒータ９では、第１、第２、および第３の導体アセンブリ５０ａ−ｂが、第１、第２、第３、および第４の磁石アセンブリ６０ａ−ｃと交互に配置されている。導体アセンブリ５０ａ−ｂと磁石アセンブリ６０ａ−ｃとは、軸受けで支持されたシャフト１８上に配置される。導体アセンブリ５０ａ−ｂと磁石アセンブリ６０ａ−ｃは、所定の距離だけ離され、複数のブシュ７０、カラー７１、軸受け７２により１つのアセンブリとして保持されている。磁気ヒータ９は、磁石アセンブリ６０ａ−ｃがシャフト１８に連結され、シャフト１８を回転させたときに導体アセンブリ５０ａ−ｃに対して回転するよう構成される。
【０１１０】
図１９は、図１５の磁気ヒータ９の磁石アセンブリ６０の分解斜視図である。この磁石アセンブリ６０は、ほぼ円盤形状の磁石プレート６１を具える。この磁石プレート６１の片側と、磁石プレート周縁部６９近くの所定の距離には、少なくとも１の磁石の少なくとも一部を内部に収めるよう構成された複数の磁石ポケット６２が設けられている。磁石１２は、複数の保持プレート６３により磁石ポケット６２内に保持される。これらの保持プレート６３は、適切なファスナ６４を通す複数のファスナ開口６６を具える。これらのファスナ開口６６は、磁石プレート６１に設けられたネジ付ボア６７と整列するよう構成される。保持プレート６３は、各磁石ポケット６２に磁石１２を保持するよう磁石１２および磁石プレート６１と係合する。
【０１１１】
再び図１７を参照すると、保持プレート６３は、磁石ポケット６２と相補的であり少なくとも１の磁石を内部に受ける複数の保持ポケット６８を具える。別の実施例では、磁石ポケット６２または保持ポケット６８のいずれかが磁石１２全体を内部に受けるよう構成され、保持プレート６３と磁石プレート６１の他方がそれぞれ、そこに磁石１２を保持するためのほぼ平坦な面を具えてもよい。
【０１１２】
磁石プレート６１はさらに、シャフト１８を通すよう構成された中央シャフト開口６５を具える。
【０１１３】
別の実施例では、磁石アセンブリ６０は特定の目的のための１またはそれ以上の磁石１２を具える。磁石１２は、当該磁石１２が導体アセンブリ５０に対して動かされたときに、導体アセンブリ５０に時間変化磁束を提供する。このような磁束は、１またはそれ以上の磁石１２により提供される。さらに、磁石１２のサイズや形状は、特定目的に適した所定の磁束密度を提供するよう選択することができる。本発明にかかるさらに別の実施例では、シャフト開口６５から半径方向に間隔のあいた磁石１２の複数の列が設けられる。
【０１１４】
さらに、本発明にかかる別の実施例では、磁石アセンブリ６０は、磁石１２を導体アセンブリ５０に近接させる特定目的のため別の形態をとってもよい。磁石１２は、限定しないが固定具、接着剤、または被覆剤などの他の固定手段で、保持プレート有りまたはなしで磁石プレートに取り付けられてもよい。磁石アセンブリ６０が回転される実施例では、磁石１２を磁石プレート６０に保持する手段は、磁石１２が磁石プレート６１から分離し投げ出される力にも耐える必要がある。
【０１１５】
図２０は、図１５の磁気ヒータ９の導体アセンブリ５０の分解斜視図である。この導体アセンブリ５０は、フレーム５１により周縁部５５の周りに液密結合で保持される一対の導体プレート５２ａ、５２ｂを具える。この一対の導体プレート５２ａ、５２ｂの少なくとも一方が、特定目的に適した導電材料を具え、導体プレート５２ａ、５２ｂを加熱させる時間変化磁束にあてられたときに導体プレート５２ａ、５２ｂ内に渦電流を生じうる。
【０１１６】
フレーム５１は、導体プレート５２ａ、５２ｂを対面関係で保持し、その間に所定の距離があけられ流体用スペース５６が規定されるよう構成されている。ガスケット５９が、流体用スペース５６内に流体が保持されるよう、導体プレート５２ａ、５２ｂの周縁部５５をシールする。適切な手段で流体シールを実現できるが、例えば、溶接、蝋付け、半田付け、フレーム５１、コーティング、および限定しないが「Ｏ−リング」とガスケットのような弾性シール材がある。
【０１１７】
導体プレート５２ａ、５２ｂはそれぞれ、内部にブシュ７０を受けるよう構成されたブシュ開口５３を有する。このブシュ開口５３の周りに設けられ前記ブシュ開口５３の周りで導体プレート５２ａ、５２ｂに係合するよう構成されたブシュ開口シール５４が、流体用スペース５６内に流体を保持すべくこれらの間の液密結合を維持するよう構成される。
【０１１８】
再び図１５および１８を参照すると、導体アセンブリ５０はさらに、流体用スペース５６に流体接続する流体入口５７と流体出口５８とを具える。図２０を参照すると、流体入口５７および出口５８は、導体プレート５２ａ、５２ｂの一方または双方の一要素である。導体アセンブリ５０は、流体が流体入口５７、流体用スペース５６、および流体出口５８の間を通過して、導体プレート５２ａ、５２ｂが運用中に加熱されると導体プレート５２ａ、５２ｂから効率的に熱を伝達するよう構成されている。
【０１１９】
図２１は、本発明の一実施例にかかるエンジン駆動式発熱システム１００の概略図である。このエンジン駆動式発熱システム１００は、後述するように、適切な外部熱交換機１２６に供給される作業流体を介して外部アプリケーションに熱を提供する。エンジン駆動式発熱システム１００は、内燃機関１１０と、限定しないが図１８の実施例のような磁気ヒータ９と、流体操作システム１３０とを具える。エンジン１１０の駆動カプリングが、磁気ヒータ９内の磁石アセンブリ６０を駆動または回転させ、これにより導体プレート５２ａ、５２ｂおよび導体アセンブリ５０内の作業流体が加熱される。
【０１２０】
流体操作システム１３０は、作業流体操作システム１２０と、エンジン冷却システム１１２と、排気システム１２９とを具える。作業流体操作システム１２０は、流体リザーバ１２１と、マニホルド流体制御部１２２と、排気熱交換機１２３と、冷却熱交換機１２４と、１またはそれ以上の循環ポンプ１２７とを具え、これらはすべて内部に作業流体を循環させるべく流体接続した構成となっている。マニホルド流体制御部１２２は、作業流体を磁気ヒータ９、排気熱交換機１２３、および冷却熱交換機１２４に導くよう構成されている。
【０１２１】
磁気ヒータ９で発生した熱は、磁気ヒータ９を通過する作業流体に伝達される。この作業流体は流体リザーバ１２１に集められ、再びマニホルド流体制御部１２２を通るよう送られたり、外部マニホルド１２５といった外部熱交換機１２６に送られたり、これらの双方に送られたりする。外部マニホルド１２５は、加熱した作業流体を供給するための１またはそれ以上の流体供給口（fluid take-offs）と、冷却された作業流体を１またはそれ以上の外部熱交換機１２６へ／に戻すよう構成されている。
【０１２２】
エンジン冷却システム１１２は、機関１１０および冷却熱交換機１２４と流体接続する、冷却液用の冷却リザーバ１１４を具える。この冷却液は機関１１０内を循環し、機関１１０の構造からの熱が冷却液に伝達されその後に冷却熱交換機１２４内の作業流体に伝達される。このようにして、エンジン１１０からの熱は、磁気ヒータ９からの熱と同様に、作業流体の加熱に用いられる。
【０１２３】
エンジン１１０は、燃焼の産物として熱い排気を発生し、これが排気マニホルド１２８により機関１１０の外部に送られる。この排気システム１２９は、排気マニホルド１２８と流体接続して機関１１０の排気熱を作業流体に伝達するよう構成された排気熱交換機１２３を具える。これにより、排気からの熱は磁気ヒータ９からの熱と同様に、作業流体の加熱に用いられる。
【０１２４】
このエンジン駆動式発熱システム１００は、このように、構造体からの熱および機関１１０の排気からの熱を磁気ヒータ９からの熱を増大させるのに利用し、外部アプリケーションで使用すべく加熱した作業流体を効率よく提供する。
【０１２５】
エンジン駆動式発熱システムには、工学的設計の選択や制限に応じて様々な構成を用いることができる。図２２は、本発明の別の実施例にかかる、別のエンジン駆動式発熱システム２００の概略図である。このエンジン駆動式発熱システム２００は、内燃機関１１０と、限定しないが図１８の実施例のような磁気ヒータ９と、流体操作システム２３０とを具える。この構成および機能は図２１の実施例とほぼ同様だが、本実施例は機関１１０が２本の排気マニホルド１２８Ａ、１２８Ｂと、各排気マニホルド１２８Ａ、１２８Ｂとそれぞれ流体接続する２つの排気熱交換機１２３Ａ、１２３Ｂと、供給マニホルド１２５Ａおよび戻りマニホルド１２５Ｂでなる別の外部マニホルドとを具えている。
【０１２６】
このエンジン駆動式発熱システム１００、２００で生成される熱を利用するアプリケーションは幅広い。作業流体は、特定目的に適した所定温度まで加熱される。加熱された作業流体により熱交換機を介して供給される熱の伝達を用いる殆どのアプリケーションが、このエンジン駆動式発熱システム１００、２００の利用に適している。
【０１２７】
本発明にかかる一実施例では、加熱された作業流体は、強制換気システムの一部である熱交換機に通され、ビルに温風を供給するのに用いられる。別の実施例では、作業流体は地面に横たえてカバーで覆ったホースに供給されて、例えば凍結した地面を掘削すべく地面を暖めるのに用いられる。さらなる別のアプリケーションでは、作業流体は、水のタンクに沈められた温水供給システムの熱交換機に通され、水を熱して利用するのに用いられる。これらは、エンジン駆動式発熱システム１００、２００の適切な利用例である膨大な数のアプリケーションのほんの一部である。
【０１２８】
エンジン駆動式発熱システム１００、２００は、磁気ヒータにより発生した熱に加えて、エンジンの排気から得た熱とエンジンの冷却システムから得た熱を利用することにより、従来の磁気ヒータより飛躍的に進歩した効率を実現する。
【０１２９】
好適な実施例を説明する目的で特定の実施例について図示し説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、図示され説明された特定の実施例の代替案であって同じ目的を達成するよう計画された様々な変更例および／または均等構成を認識するであろう。本願はここで記述された実施例のこのような適応またはバリエーションをカバーする意図である。
【０１３０】
当業者であれば、本発明の本質を説明するために記述し図示された部品や動作の詳細、材料、および構成について多くの変更例や変形例が可能であることを理解することができ、そしてこのような変形や変更は添付のクレームに含まれた教示の意図および範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
図面において、同様の参照番号は関連する要素を示している。
【図１】図１は、本発明にかかる磁気ヒータの一実施例の側面図である。
【図２】図２は、図１の磁石アセンブリの正面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例にかかる磁気ヒータの側面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例にかかる、複数の離れた導体を有する導電部材の正面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例にかかるフレームの部分断面図であり、磁石と、磁石の外側に設けられた保護層を示す。
【図６】図６は、本発明にかかる磁気ヒータの一実施例の側面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施例にかかる磁気ヒータの側面図である。
【図８】図８は、図７の実施例の正面図である。
【図９】図９Ａ、９Ｂは、本発明の一実施例にかかる、導体／磁石間隔を変化させる間隔アクチュエータを具える磁気ヒータの側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施例にかかる、導電部材に対して半径方向に移動する磁石を示す側面図である。
【図１１】図１１は、図１０の実施例の部分図であり、本発明の一実施例にかかる、対向する磁石がの異なる磁極が導電部材に面する状態を示す側面図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施例にかかる、マルチステージ磁気ヒータである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の一実施例にかかる磁気ヒータ装置の斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａの磁気ヒータ装置の分解図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の別の実施例にかかる磁気ヒータ装置の斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の別の実施例にかかる磁気ヒータ装置の斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施例にかかる磁気ヒータの正面図である。
【図１６】図１６は、図１５の磁気ヒータにおける切断線１６−１６の側部断面図である。
【図１７】図１７は、図１６の側部断面図を部分的に切り開いた詳細図である。
【図１８】図１８は、図１５の磁気ヒータの部分分解図である。
【図１９】図１９は、図１５の磁気ヒータの回転型磁石アセンブリの分解斜視図である。
【図２０】図２０は、図１５の磁気ヒータの導体アセンブリの分解斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の一実施例にかかるエンジン駆動式発熱システムの概略図である。
【図２２】図２２は、本発明の一実施例にかかるエンジン駆動式発熱システムの概略図である。
【図１】
2008545243.tif 000003
【図２】
2008545243.tif 000004
【図３】
2008545243.tif 000005
【図４】
2008545243.tif 000006
【図５】
2008545243.tif 000007
【図６】
2008545243.tif 000008
【図７】
2008545243.tif 000009
【図８】
2008545243.tif 000010
【図９】
2008545243.tif 000011
【図１０】
2008545243.tif 000012
【図１１】
2008545243.tif 000013
【図１２】
2008545243.tif 000014
【図１３Ａ】
2008545243.tif 000015
【図１３Ｂ】
2008545243.tif 000016
【図１４Ａ】
2008545243.tif 000017
【図１４Ｂ】
2008545243.tif 000018
【図１５】
2008545243.tif 000019
【図１６】
2008545243.tif 000020
【図１７】
2008545243.tif 000021
【図１８】
2008545243.tif 000022
【図１９】
2008545243.tif 000023
【図２０】
2008545243.tif 000024
【図２１】
2008545243.tif 000025
【図２２】
2008545243.tif 000026
【国際調査報告】
2008545243.tif 000027