CN107251387B - 涡流式发热装置 - Google Patents

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Abstract

发热装置(1)具备旋转轴(3)、发热筒(4A)、多个永磁体(5)、磁体保持环(6)、转换机构以及热回收机构。旋转轴(3)可旋转地支承于作为非旋转部的主体(2)。发热筒(4A)固定于旋转轴(3)。磁体(5)与发热筒(4A)的内周面隔开间隙地相对。这些磁体(5)在以旋转轴(3)为中心的圆周方向上排列，在圆周方向上相邻的磁体彼此的磁极的配置交替地不同。磁体保持环(6A)保持磁体(5)。转换机构用于切换成在磁体(5)与发热筒(4A)之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态。热回收机构对在发热筒(4A)产生的热进行回收。由此，能够将旋转轴的动能有效地转换成热能而进行回收。

Description

涡流式发热装置
技术领域
本发明涉及用于将旋转轴的动能(旋转动力)转换成热能而进行回收的发热装置。尤其是，本发明涉及使用永磁体(以下也简称为“磁体”)并利用了在来自磁体的磁场的作用下产生的涡流的涡流式发热装置。
背景技术
近年来，随着化石燃料的燃烧而引起的二氧化碳的产生被视作问题。因此，太阳热能、风能、水能等这样的自然能源的灵活运用被推进。在自然能源中，风能、水能等也是流体的动能。以往，灵活运用流体动能来进行发电。
例如，在通常的风力发电设备中，叶轮受到风力而旋转。在叶轮的旋转轴连结有发电机的输入轴，随着叶轮的旋转而发电机的输入轴旋转。由此，由发电机产生电。也就是说，在通常的风力发电设备中，风能被转换成叶轮的旋转轴的动能，该旋转轴的动能被转换成电能。
日本特开2011-89492号公报(专利文献1)公开一种谋求了能源的利用效率的提高的风力发电设备。专利文献1的发电设备具备发热装置(专利文献1的减速器装置(30))，在从风能向电能的转换过程中产生热能。
在专利文献1的发电设备中，风能被转换成叶轮的旋转轴的动能，该旋转轴的动能被转换成液压泵的液压能量。在液压能量的作用下液压马达旋转。液压马达的主轴与发热装置的旋转轴连结，该发热装置的旋转轴与发电机的输入轴连结。随着液压马达的旋转而发热装置的旋转轴旋转，并且，发电机的输入轴旋转。由此，由发电机产生电。
发热装置利用在来自永磁体的磁场的作用下产生的涡流，使发热装置的旋转轴的旋转速度减速。由此，液压马达的主轴的旋转速度减速，与此相伴，借助液压泵而调整叶轮的旋转速度。
另外，在专利文献1中记载有如下内容：在发热装置中，由于涡流的产生，在产生使旋转轴的旋转速度减速的制动力的同时，产生热。也就是说，风能的一部分被转换成热能。该热(热能)被蓄热装置回收，在所回收的热能的作用下原动机驱动。由于原动机的驱动而发电机驱动，作为其结果，由发电机产生电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-89492号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1的风力发电设备在作为旋转轴的叶轮与发热装置之间设有液压泵和液压马达。因此，设备的构造变得复杂。另外，需要多级能量转换，因此，能量的转换损失显著。与此相伴，利用发热装置获得的热能也变小。
另外，在专利文献1的发热装置的情况下，多个磁体与圆筒状的转子的内周面相对，在圆周方向上排列。这些磁体的磁极(N极、S极)沿着以旋转轴为中心的圆周方向配置，在圆周方向上相邻的磁体彼此的磁极的配置是一样的。因此，来自磁体的磁场不扩大，到达转子的磁通密度较少。这样一来，实质上在来自磁体的磁场的作用下产生于转子的涡流变小，无法获得充分的发热。
本发明是鉴于上述的实际情况而做成的。本发明的目的在于提供一种能够将旋转轴的动能(旋转动力)有效地转换成热能而进行回收的涡流式发热装置。
用于解决问题的方案
本发明的实施方式的涡流式发热装置具备：
旋转轴，其能够旋转地支承于非旋转部；
发热构件，其为圆筒状，固定于旋转轴；
永磁体，其与发热构件的外周面或内周面隔开间隙地相对，在以旋转轴为中心的圆周方向上排列有多个永磁体，在圆周方向上相邻的永磁体彼此的磁极的配置交替地不同；
磁体保持构件，其为圆筒状，保持永磁体；
转换机构，其用于切换成在永磁体与发热构件之间产生磁路的状态和不产生磁路的状态；以及
热回收机构，其对在发热构件产生的热进行回收。
发明的效果
根据本发明的涡流式发热装置，能够将旋转轴的动能有效地转换成热能而进行回收。
附图说明
图1是第1实施方式的发热装置的纵剖视图。
图2是表示第1实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。
图3A是表示在第1实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的纵剖视图。
图3B是表示在第1实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图4A是表示在第1实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的纵剖视图。
图4B是表示在第1实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图5是表示第1实施方式的发热装置中的发热构件的优选的形态的一个例子的横剖视图。
图6是表示第2实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。
图7是表示在第2实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图8是表示在第2实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图9是表示第3实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。
图10是表示在第3实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图11是表示在第3实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图12是表示在第4实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图13是表示在第4实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图14是表示第5实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。
图15A是表示在第5实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的纵剖视图。
图15B是表示在第5实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图16A是表示在第5实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的纵剖视图。
图16B是表示在第5实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图17是表示第6实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。
图18A是表示在第6实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的、沿着圆周方向的剖视图。
图18B是表示在第6实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图19A是表示在第6实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的、沿着圆周方向的剖视图。
图19B是表示在第6实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图20是表示第7实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。
图21A是表示在第7实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的、沿着圆周方向的剖视图。
图21B是表示在第7实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的纵剖视图。
图21C是表示在第7实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图22A是表示在第7实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的、沿着圆周方向的剖视图。
图22B是表示在第7实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的纵剖视图。
图22C是表示在第7实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图23是表示第8实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。
图24A是表示在第8实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的、沿着圆周方向的剖视图。
图24B是表示在第8实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图25A是表示在第8实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的、沿着圆周方向的剖视图。
图25B是表示在第8实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图26是表示第9实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。
图27A是表示在第9实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的、沿着圆周方向的剖视图。
图27B是表示在第9实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的纵剖视图。
图27C是表示在第9实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。
图28A是表示在第9实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的、沿着圆周方向的剖视图。
图28B是表示在第9实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的纵剖视图。
图28C是表示在第9实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。
图29是表示本实施方式的发热装置的变形例的纵剖视图。
具体实施方式
本发明的实施方式的涡流式发热装置具备旋转轴、发热构件、多个永磁体、磁体保持构件、转换机构以及热回收机构。旋转轴可旋转地支承于非旋转部。发热构件是圆筒状，固定于旋转轴。多个永磁体与发热构件的外周面或内周面隔开间隙地相对。这些磁体在以旋转轴为中心的圆周方向上排列，在圆周方向上相邻的磁体彼此的磁极的配置交替地不同。磁体保持构件是圆筒状，保持磁体。转换机构用于切换成在磁体与发热构件之间产生磁路的状态和不产生磁路的状态。热回收机构对在发热构件产生的热进行回收。
根据本实施方式的涡流式发热装置，在由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的情况下，与发热构件相对的磁体的磁极的配置在彼此相邻的磁体彼此交替地不同，因此，来自磁体的磁场扩大，到达发热构件的磁通密度变多。由此，在来自磁体的磁场的作用下而在发热构件产生的涡流变大，获得充分的发热。因而，能够将旋转轴的动能有效地转换成热能而回收。另外，若对转换机构的工作的程度进行控制，则也可对从磁体向发热构件的磁通密度进行调整。由此，可进行发热构件的发热量的调整，也可进行要回收的热量的调整。
在上述的发热装置中，磁体的排列形式被分类成例如下述(a)～(c)。
(a)磁体的磁极沿着以旋转轴为中心的径向配置。在该情况下，磁体保持构件是强磁性体。以下，也将该形式称为“径向磁极形式”。
(b)磁体的磁极沿着以旋转轴为中心的圆周方向配置。于在圆周方向上相邻的磁体彼此之间设有极靴。在该情况下，磁体保持构件是非磁性体。以下，也将该形式称为“圆周方向磁极形式”。
(c)磁体包括第1磁体和于在圆周方向上相邻的第1磁体彼此之间设置的第2磁体。第1磁体的磁极沿着以旋转轴为中心的径向配置。第2磁体的磁极沿着以旋转轴为中心的圆周方向配置。在该情况下，磁体保持构件是强磁性体。以下，也将该形式称为“两个方向磁极形式”。
对于使用了径向磁极形式的磁体排列的发热装置，作为转换机构，能够采用磁体保持构件可在沿着旋转轴的轴向上移动的结构。以下，也将这样的结构的转换机构称为“轴向移动转换机构”。轴向移动转换机构也能够用于使用了圆周方向磁极形式的磁体排列的发热装置和使用了两个方向磁极形式的磁体排列的发热装置中的任一个。
对于使用了径向磁极形式的磁体排列的发热装置，作为转换机构，能够采用以下所示的结构。在发热构件与磁体之间的间隙，在以旋转轴为中心的圆周方向上设有多个强磁性体的转换板。这些转换板的配置角度与磁体的配置角度一致。磁体保持构件和转换板中的任一者能以旋转轴为中心旋转。以下，也将这样的结构的转换机构称为“单列型旋转转换机构”。
对于使用了径向磁极形式的磁体排列的发热装置，作为转换机构，能够采用以下所示的结构。磁体和磁体保持构件被沿着旋转轴的圆周方向分割成两列。在发热构件与磁体之间的间隙，在以旋转轴为中心的圆周方向上设有多个强磁性体的转换板。这些转换板的配置角度与磁体的配置角度一致。第1列的磁体保持构件和第2列的磁体保持构件中的任一者能以旋转轴为中心旋转可。以下，也将这样的结构的转换机构称为“两列型旋转转换机构”。
对于使用了圆周方向磁极形式的磁体排列的发热装置，作为转换机构，能够采用两列型旋转转换机构。在该情况下，无需上述的多个转换板。
对于使用了圆周方向磁极形式的磁体排列的发热装置，作为转换机构，能够采用以下所示的结构。磁体和磁体保持构件被沿着旋转轴的圆周方向分割成3列。第1列和第3列这两列的磁体保持构件与第2列的磁体保持构件中的任一者能以旋转轴为中心旋转。以下，也将这样的结构的转换机构称为“3列型旋转转换机构”。
两列型旋转转换机构和3列型旋转转换机构也能够用于使用了两个方向磁极形式的磁体排列的发热装置。在该情况下，上述的多个转换板设于发热构件与第1磁体之间的间隙。这些转换板的配置角度与第1磁体的配置角度一致。
在上述的发热装置中，热回收机构能够设为包括密闭容器、配管、蓄热装置以及热介质的结构。密闭容器固定于非旋转部且包围发热构件，其在发热构件与磁体之间的间隙具有非磁性的分隔壁。配管分别连接于与密闭容器的内部空间相连的入口和出口。蓄热装置与各配管连接。热介质在密闭容器、配管以及蓄热装置中循环。
上述的发热装置能够搭载于如风力发电设备、水力发电设备等那样利用了流体动能(例如，风力、水力等自然能源)的发电设备。通过将例如公知的风力发电设备、水力发电设备的发电装置部分置换成上述的发热装置，能够生成热能。因此，除了发热装置以外的部分也能够使用公知的发电设备的结构。另外，上述的发热装置能够搭载于车辆。在任一情况下，发热装置都将旋转轴的动能转换成热能而进行回收。所回收的热能被利用于例如电能的生成。
以下，详细论述本发明的涡流式发热装置的实施方式。
[第1实施方式]
图1是第1实施方式的发热装置的纵剖视图。图2是表示该发热装置中的磁体的排列状况的立体图。图3A和图3B是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的图。图4A和图4B是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的图。在这些图中，图3A和图4A是发热装置的纵剖视图，图3B和图4B是表示磁路的产生状况的横剖视图。本说明书中所提及的纵截面是沿着旋转轴的截面。横截面是与旋转轴正交的截面。在图1～图4B中例示已搭载到风力发电设备的发热装置1。
如图1所示，第1实施方式的发热装置1具备旋转轴3、发热构件4、多个永磁体5、以及磁体保持构件6。旋转轴3借助轴承7可旋转地支承于作为非旋转部的固定的主体2。
发热构件4固定于旋转轴3。发热构件4包括：以旋转轴3为轴心的圆筒状的发热筒4A；圆板状的连结构件4B，其将该发热筒4A的前端部(在图1中，右侧的端部)和旋转轴3的后端部(在图1中，左侧的端部)相连。为了轻量化和热回收，在连结构件4B设有未图示的多个贯通孔。磁体保持构件6配置于发热构件4的内侧，包括以旋转轴3的中心线的延长线为轴心的圆筒状的磁体保持环6A。磁体保持环6A保持磁体5。
磁体5固定于磁体保持环6A的外周面，与发热筒4A的内周面隔开间隙地与发热筒4A的内周面相对。在此，如图2、图3B和图4B所示，磁体5在圆周方向上排列。这些磁体5的磁极(N极、S极)沿着以旋转轴3为中心的径向配置，在圆周方向上相邻的磁体5彼此的磁极的配置交替地不同。在第1实施方式的情况下，直接保持磁体5的磁体保持环6A的材质是强磁性材料(例如：碳素钢、铸铁等强磁性金属材料)。总之，第1实施方式的发热装置1使用了径向磁极形式的磁体排列。
在图3B和图4B所示的磁体5的表面固定有由强磁性体构成的极靴10，但也可以没有该极靴10。此外，在图3B和图4B中，省略了存在于磁体5与发热筒4A之间的下述的分隔壁15(参照图1)的图示。
发热构件4的材质、特别是发热筒4A的与磁体5相对的内周面的表层部的材质是导电性材料。作为导电性材料，可列举出强磁性金属材料(例如：碳素钢、铸铁等)、弱磁性金属材料(例如：铁素体系不锈钢等)、或非磁性金属材料(例如：铝合金、奥氏体系不锈钢、铜合金等)。
另外，如图1所示，在发热筒4A的外侧以包围发热筒4A整体的方式配置有圆筒状的罩8。该罩8的两端部固定于主体2。而且，在发热筒4A与磁体5之间的间隙配置有圆筒状的分隔壁15。该分隔壁15的前端部(在图1中，右侧的端部)被圆板15a封闭。另一方面，分隔壁15的后端部(在图1中，左侧的端部)固定于主体2。这些主体2、罩8和分隔壁15(包括圆板15a)形成包围发热构件4(发热筒4A)的密闭容器。
分隔壁15的材质是非磁性材料(例如：铝合金、奥氏体系不锈钢、铜合金、耐热性树脂以及陶瓷)。这是为了防止对从磁体5向发热构件4的磁场带来不良影响。分隔壁15的发热筒4A侧的面也可以设为平滑度较高的镜面。通过这样设置，能够抑制热从发热筒4A向磁体5移动。
第1实施方式的发热装置1具备轴向移动转换机构来作为用于切换成在磁体5与发热构件4之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。具体而言，保持磁体5的磁体保持环6A构成为可在沿着旋转轴3的轴向上移动。例如未图示的气缸、电动致动器等驱动源与磁体保持环6A连结。由于该驱动源的工作，磁体保持环6A和磁体5一体地沿着轴向进退。由此，磁体5能取得被收纳到发热筒4A的内侧的状态(参照图3A)和被拉出到发热筒4A的外部的状态(参照图4A)。而且，若对驱动源的工作的程度进行控制，则也能取得磁体5的一部分收纳到发热筒4A的内侧的状态。
当旋转轴3旋转时，发热筒4A与旋转轴3一体地旋转(参照图1、图3A和图4A中的空心箭头、以及图3B和图4B中的实心箭头)。由此，在磁体5与发热筒4A之间产生相对的旋转速度差。
此时，如图4A和图4B所示，在由于轴向移动转换机构的工作而磁体5被拉出到发热筒4A的外部的情况下，成为磁体5相对于发热筒4A的内周面大幅度偏离的状态。也就是说，成为磁体5不与发热筒4A的内周面相对的状态。因此，来自磁体5的磁通(磁场)不会到达发热筒4A。因而，在磁体5与发热筒4A之间不产生磁路。在该情况下，在发热筒4A的内周面不产生涡流。由此，在与旋转轴3一体地旋转的发热筒4A既不产生制动力也不产生热。
与此相对，如图3A和图3B所示，在由于轴向移动转换机构的工作而磁体5被收纳到发热筒4A的内侧的情况下，成为磁体5与发热筒4A的内周面呈同心状重叠的状态。即，成为磁体5与发热筒4A的内周面相对的状态。此时，如图2、图3B和图4B所示，关于与发热筒4A的内周面相对的磁体5，磁极(N极、S极)沿着以旋转轴3为中心的径向配置，在圆周方向上相邻的磁体5彼此的磁极的配置交替地不同。另外，保持磁体5的磁体保持环6A是强磁性体。
因此，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图3B中的实线箭头)。如图3B所示，从彼此相邻的磁体5中的一个磁体5的N极经由极靴10而出来的磁通到达与该磁体5相对的发热筒4A。到达了发热筒4A的磁通经由极靴10而到达另一个磁体5的S极。从另一个磁体5的N极出来的磁通经由磁体保持环6A而到达一个磁体5的S极。也就是说，在发热筒4A、在圆周方向上相邻的磁体5彼此、以及保持磁体5的磁体保持环6A之间形成基于磁体5的磁路。这样的磁路以其磁通的朝向在圆周方向的整个区域中交替地反向的方式形成。这样一来，来自磁体5的磁场扩大，到达发热筒4A(发热构件4)的磁通密度变多。
于在磁体5与发热筒4A之间产生相对的旋转速度差的状态下，若磁场从磁体5作用于发热筒4A，则在发热筒4A的内周面产生涡流。由于该涡流与来自磁体5的磁通密度之间的相互作用，遵照弗莱明左手法则，在与旋转轴3一体地旋转的发热筒4A(发热构件4)产生与旋转方向反向的制动力。
而且，由于涡流的产生，在产生制动力的同时，在发热筒4A产生热。如上所述，到达发热筒4A的磁通密度较多，因此，在来自磁体5的磁场的作用下，在发热筒4A产生的涡流变大，获得充分的发热。
发热装置1具备热回收机构，以便对在发热筒4A(发热构件4)产生的热进行回收而灵活运用。在第1实施方式中，作为热回收机构，在与罩8和分隔壁15一体地构成密闭容器的主体2设有入口11和出口12。入口11和出口12与密闭容器的内部空间、即发热筒4A所存在的空间(以下也称为“发热构件存在空间”)相连。该发热构件存在空间的入口11和出口12分别与未图示的入侧配管和出侧配管连接。入侧配管和出侧配管与未图示的蓄热装置连接。发热构件存在空间(密闭容器的内部空间)、入侧配管、出侧配管和蓄热装置形成一连串的路径，热介质在该路径中流通而循环(参照图1和图3A中的虚线箭头)。
热介质是例如硝酸盐系的熔融盐(例：硝酸钠60％和硝酸钾40％的混合盐)。除此之外，热介质也可以使用传热油、水(蒸气)、空气、超临界CO2等。
在发热筒4A产生的热向在发热构件存在空间中流通的热介质传递。发热构件存在空间内的热介质从发热构件存在空间的出口12排出，经由出侧配管向蓄热装置引导。蓄热装置通过热交换从热介质受热而回收，蓄积该热。经过了蓄热装置的热介质经由入侧配管从入口11返回发热构件存在空间。如此一来，在发热筒4A产生的热被回收。
在第1实施方式的发热装置1中，如上所述，在发热筒4A获得充分的发热。因此，能够将旋转轴3的动能有效地转换成热能而进行回收。
另外，在对轴向移动转换机构的工作的程度进行控制而使磁体5的一部分收纳到发热筒4A的内侧的情况下，与磁体5的全部被收纳到发热筒4A的内侧的情况相比较，从磁体5到达发热筒4A的磁通密度改变。因而，可根据轴向移动转换机构的工作的程度来进行发热筒4A的发热量的调整，也可进行要回收的热量的调整。在例如欲使要回收的热量持续恒定的情况下，根据来自未图示的控制装置的指令而执行对这样的转换机构的工作的程度进行控制的操作。具体而言，控制装置利用旋转式编码器等传感器对旋转轴3的转速进行检测，根据所检测到的转速来对转换机构的工作的程度进行控制。在例如旋转轴3的转速降低了时，控制装置使转换机构工作，以使从磁体5向发热筒4A的磁通密度增加。在旋转轴3的转速增加了时，控制装置使转换机构工作，以使从磁体5向发热筒4A的磁通密度减少。
另外，在例如蓄积到蓄热装置的热量达到了容许量时，根据来自未图示的控制装置的指令而执行切换成在磁体5与发热筒4A之间不产生磁路的状态的操作。具体而言，控制装置利用温度传感器对蓄热装置内的温度进行检测，基于所检测到的温度来对热量是否达到了容许量进行判定。在热量达到了容许量时，控制装置使转换机构工作，以成为在磁体5与发热筒4A之间不产生磁路的状态。之后，在蓄热装置内的热被消耗而热量低于容许量时，控制装置使转换机构工作，以成为在磁体5与发热筒4A之间产生磁路的状态。
第1实施方式的发热装置1搭载于风力发电设备。即，如图1所示，在发热装置1的旋转轴3的延长线上设有作为风车的叶轮20。叶轮20的旋转轴借助离合器装置23和增速装置24与发热装置1的旋转轴3连结。随着叶轮20的旋转而发热装置1的旋转轴3旋转。此时，发热装置1的旋转轴3的旋转速度利用增速装置24而相对于叶轮20的旋转速度增速。增速装置24能够使用例如行星齿轮机构。
在这样的风力发电设备中，叶轮20接受风力而旋转(参照图1的空心箭头)。随着叶轮20的旋转而发热装置1的旋转轴3旋转。由此，在发热构件4产生热，所产生的热被蓄热装置回收。即，基于叶轮20的旋转的发热装置1的旋转轴3的动能的一部分被转换成热能而被回收。此时，能量的转换损失较少。这是因为，在叶轮20与发热装置1之间没有专利文献1的风力发电设备那样的液压泵和液压马达。回收到蓄热装置的热被利用于例如由热元件、斯特灵发动机等进行的发电。
而且，由于发热装置1的旋转轴3旋转，在发热构件4发热的同时，在旋转轴3产生使旋转减速的制动力。由此，借助增速装置24和离合器装置23对叶轮20的旋转速度进行调整。在此，离合器装置23具有以下的功能。在需要由发热装置1发热的情况下，离合器装置23将叶轮20的旋转轴和发热装置1的旋转轴3连接。由此，叶轮20的旋转动力向发热装置1传递。在蓄积到蓄热装置的热量达到容许量、无需由发热装置1发热的情况、为了进行维护而使发热装置1停机的情况等，离合器装置23使叶轮20的旋转轴与发热装置1的旋转轴3之间的连接断开。由此，叶轮20的旋转动力不向发热装置1传递。优选的是，在叶轮20与离合器装置23之间设置用于使叶轮20的旋转停止的摩擦式、电磁式等的制动装置，以防止此时叶轮20在风力作用下自由地旋转。
如上所述，由于在发热筒4A产生的涡流，发热筒4A发热。因此，存在磁体5由于来自发热筒4A的热(例如辐射热)而温度上升、所保有的磁力降低的隐患。因此，期望的是实施对磁体5的温度上升进行抑制的手段。
这一点，在第1实施方式的发热装置1中，来自发热筒4A的热被密闭容器的分隔壁15阻断。由此，能够防止磁体5的温度上升。
图5是表示第1实施方式的发热装置中的发热构件的优选的形态的一个例子的横剖视图。在图5中，放大地表示发热构件4(发热筒4A)的与磁体5相对的内周面附近。如图5所示，发热筒4A在基材4a的内周面依次层叠有第1层4b、第2层4c和防氧化覆膜层4d。基材4a的材质是强磁性金属材料(例如：碳素钢、铸铁等)。第1层4b的材质是热传导率较高的导电性金属材料(例如：铜合金、铝合金等)。第2层4c的材质是非磁性金属材料或弱磁性金属材料，特别期望的是导电率比第1层4b的导电率高的材料(例如：铝合金、铜合金等)。防氧化覆膜层4d例如是镀Ni(镍)层。
在基材4a与第1层4b之间、第1层4b与第2层4c之间、第2层4c与防氧化覆膜层4d之间分别层叠有缓冲层4e。缓冲层4e的线膨胀系数比相邻的一者的材料的线膨胀系数大，比另一者的材料的线膨胀系数小。这是为了防止各层的剥离。缓冲层4e例如是镀NiP(镍-磷)层。
根据这样的层叠构造，在来自磁体5的磁场的作用下，在发热筒4A产生的涡流变得更大，可获得较高的制动力和更充分的发热。不过，既可以省略第2层4c，也可以省略缓冲层4e。
[第2实施方式]
图6是表示第2实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。图7是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。图8是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。第2实施方式的发热装置以所述第1实施方式的发热装置的结构为基础。后述的第3～第9实施方式也同样。第2实施方式的发热装置与所述第1实施方式相比较，主要是磁体的排列形式不同。
如图6～图8所示，磁体5在圆周方向上排列于磁体保持环6A的外周面。这些磁体5的磁极(N极、S极)沿着以旋转轴3为中心的圆周方向配置，在圆周方向上相邻的磁体5彼此的磁极的配置交替地不同。在第2实施方式的情况下，直接保持磁体5的磁体保持环6A的材质是非磁性材料(例如：铝合金、奥氏体系不锈钢、铜合金等非磁性金属材料)。于在圆周方向上相邻的磁体5之间设有由强磁性体构成的极靴9。总之，第2实施方式的发热装置使用了圆周方向磁极形式的磁体排列。
极靴9的外周侧的端部比磁体5的外周侧的端部朝向发热筒4A的内周面突出。另一方面，极靴9的内周侧的端部配置于比磁体5的内周侧的端部靠外周侧的位置。极靴9与磁体保持环6A之间的间隙被确保。此外，在图7和图8中，省略了存在于磁体5与发热筒4A之间的分隔壁15(参照图1)的图示。
第2实施方式的发热装置与所述第1实施方式同样地具备轴向移动转换机构来作为用于切换成在磁体5与发热构件4之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。
在第2实施方式中，在由于轴向移动转换机构的工作而磁体5被拉出到发热筒4A的外部的情况下，如图8所示，在磁体5与发热筒4A之间不产生磁路。与此相对，在由于轴向移动转换机构的工作而磁体5被收纳到发热筒4A的内侧的情况下，如图7所示，在磁体5与发热筒4A之间产生磁路。具体而言，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图7中的实线箭头)。
如图7所示，在圆周方向上相邻的磁体5彼此隔着极靴9而同极相对。另外，保持磁体5的磁体保持环6A是非磁性体。因此，从两磁体5的N极出来的磁通彼此排斥，经由极靴9而到达发热筒4A。到达了发热筒4A的磁通经由相邻的极靴9而到达各磁体5的S极。也就是说，在磁体5、极靴9和发热筒4A之间形成基于磁体5的磁路。这样的磁路以使其磁通的朝向在圆周方向的整个区域中交替地反向的方式形成。这样一来，来自磁体5的磁场扩大，到达发热筒4A(发热构件4)的磁通密度变多。
因而，第2实施方式的发热装置也起到与所述第1实施方式的效果同样的效果。
[第3实施方式]
图9是表示第3实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。图10是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。图11是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。第3实施方式的发热装置与所述第1实施方式相比较，主要是磁体的排列形式不同。
如图9～图11所示，磁体包括第1磁体5A和第2磁体5B，在圆周方向上排列于磁体保持环6A的外周面。第1磁体5A在圆周方向上隔开间隔地设置。第2磁体5B设于在圆周方向上相邻的第1磁体5A彼此之间。第1磁体5A的磁极(N极、S极)沿着以旋转轴3为中心的径向配置，在圆周方向上相邻的第1磁体5A彼此的磁极的配置交替地不同。第2磁体5B的磁极(N极、S极)沿着以旋转轴3为中心的圆周方向配置，在圆周方向上相邻的第2磁体5B的磁极的配置彼此交替地不同。在第3实施方式的情况下，直接保持磁体5A、5B的磁体保持环6A的材质与所述第1实施方式同样地是强磁性材料。总之，第3实施方式的发热装置使用了两个方向磁极形式的磁体排列。
如图10和图11所示，在磁体5A、5B中的第1磁体5A的表面固定有由强磁性体构成的极靴10。另外，第2磁体5B与磁体保持环6A之间的间隙被确保。第2磁体5B的N极与在表面侧配置有N极的第1磁体5A接触。此外，在图10和图11中，省略了存在于磁体5A、5B与发热筒4A之间的分隔壁15(参照图1)的图示。
第3实施方式的发热装置与所述第1实施方式同样地具备轴向移动转换机构来作为用于切换成在磁体5A、5B与发热构件4之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。
在第3实施方式中，在由于轴向移动转换机构的工作而磁体5A、5B被拉出到发热筒4A的外部的情况下，如图11所示，在磁体5A、5B与发热筒4A之间不产生磁路。与此相对，在由于轴向移动转换机构的工作而磁体5A、5B被收纳到发热筒4A的内侧的情况下，如图10所示，在磁体5A、5B与发热筒4A之间产生磁路。具体而言，来自磁体5A、5B的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图10中的实线箭头)。
如图10所示，在圆周方向上相邻的第1磁体5A彼此隔着第2磁体5B而磁极的配置交替地不同。同样地，在圆周方向上相邻的第2磁体5B彼此隔着第1磁体5A而磁极的配置交替地不同。另外，保持磁体5A、5B的磁体保持环6A是强磁性体。
因此，从彼此相邻的第1磁体5A中的一个第1磁体5A的N极经由极靴10而出来的磁通到达与该第1磁体5A相对的发热筒4A。在该磁通也叠加来自与该一个第1磁体5A接触的第2磁体5B的N极的磁通。到达了发热筒4A的磁通经由极靴10而到达另一个第1磁体5A的S极。从另一个第1磁体5A的N极出来的磁通经由磁体保持环6A而到达一个第1磁体5A的S极。也就是说，在发热筒4A、在圆周方向上相邻的第1磁体5A彼此、以及保持磁体5A、5B的磁体保持环6A之间形成磁体5A、5B的磁路。这样的磁路以其磁通的朝向在圆周方向的整个区域中交替地反向的方式形成。这样一来，来自磁体5A、5B的磁场扩大，到达发热筒4A(发热构件4)的磁通密度变多。
因而，第3实施方式的发热装置也起到与所述第1实施方式的效果同样的效果。
[第4实施方式]
图12是表示在第4实施方式的发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的横剖视图。图13是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的横剖视图。第4实施方式的发热装置是对所述第1实施方式进行变形而成的，与所述第1实施方式进行比较，在磁体排列是径向磁极形式这点上是相同的，但转换机构不同。
第4实施方式的发热装置具备单列型旋转转换机构来作为用于切换成在磁体与发热构件之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。具体而言，如图12和图13所示，磁体5和磁体保持环6A始终处于被收纳到发热筒4A的内侧的状态，在沿着旋转轴3的轴向上不移动。在发热筒4A(发热构件4)与磁体5之间的间隙，在以旋转轴3为中心的圆周方向上设有多个强磁性体的转换板30。这些转换板30的配置角度与磁体5的配置角度一致。转换板30的尺寸与磁体5的单体的尺寸大致相同。
这些转换板30各自的两侧部由未图示的转换板保持环保持。转换板保持环是以旋转轴3为中心的圆筒状，固定于主体2。另外，保持磁体5的磁体保持环6A构成为能以旋转轴3为中心旋转。例如未图示的气缸、电动致动器等驱动源与磁体保持环6A连结。由于该驱动源的工作，磁体保持环6A和磁体5一体地旋转。由此，转换板30能取得与磁体5完全重叠的状态(参照图12)和横跨彼此相邻的磁体5的状态(参照图13)。而且，若对驱动源的工作的程度进行控制，则也能够取得转换板30不横跨磁体5彼此而是转换板30的一部分与磁体5重叠的状态。
在第4实施方式的发热装置中，构成密闭容器的一部分的分隔壁15(参照图1)存在于转换板30与发热筒4A之间。此外，在图12和图13中，省略该分隔壁15的图示。
在第4实施方式中，在处于由于单列型旋转转换机构的工作而转换板30横跨磁体5彼此的状态的情况下，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图13中的实线箭头)。如图13所示，从彼此相邻的磁体5中的一个磁体5的N极出来的磁通在经过转换板30之后到达另一个磁体5的S极。从另一个磁体5的N极出来的磁通经过磁体保持环6A而到达一个磁体5的S极。也就是说，来自磁体5的磁通不会到达发热筒4A，在磁体5与发热筒4A之间不产生磁路。
与此相对，在由于单列型旋转转换机构的工作而转换板30与各磁体5完全重叠的情况下，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图12中的实线箭头)。如图12所示，从彼此相邻的磁体5中的一个磁体5的N极出来的磁通贯穿转换板30，到达发热筒4A。到达了发热筒4A的磁通经过转换板30而到达另一个磁体5的S极。从另一个磁体5的N极出来的磁通经过磁体保持环6A而到达一个磁体5的S极。也就是说，在转换板30、发热筒4A、在圆周方向上相邻的磁体5彼此、以及保持磁体5的磁体保持环6A之间形成基于磁体5的磁路。这样的磁路以其磁通的朝向在圆周方向的整个区域中交替地反向的方式形成。
因而，第4实施方式的发热装置也起到与所述第1实施方式的效果同样的效果。尤其是，在第4实施方式中采用的单列型旋转转换机构能够缩小发热装置的全长，因此，对装置的小型化是有效的。
另外，在对单列型旋转转换机构的工作的程度进行控制而处于转换板30不横跨磁体5彼此、转换板30的一部分与各磁体5重叠的状态的情况下，与转换板30同磁体5完全重叠的情况相比较，从磁体5到达发热筒4A的磁通密度改变。因而，根据单列型旋转转换机构的工作的程度可进行发热筒4A的发热量的调整，也可进行要回收的热量的调整。
[第5实施方式]
图14是表示第5实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。图15A和图15B是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的图。图16A和图16B是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的图。在这些图中，图15A和图16A是发热装置的纵剖视图，图15B和图16B是表示磁路的产生状况的横剖视图。第5实施方式的发热装置是对所述第1实施方式和所述第4实施方式进行变形而成的，与所述第1实施方式和所述第4实施方式相比较，在磁体排列是径向磁极形式这点上是相同的，但转换机构不同。
第5实施方式的发热装置具备两列型旋转转换机构来作为用于切换成在磁体与发热构件之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。具体而言，如图14～图16B所示，磁体5和磁体保持环6A始终处于被收纳到发热筒4A的内侧的状态，在沿着旋转轴3的轴向上不移动。磁体5和磁体保持环6A被沿着旋转轴3的圆周方向分割成两列。第1列的磁体5和磁体保持环6A与第2列的磁体5和磁体保持环6A隔开微小的间隙地彼此独立。第1列的磁体5在沿着旋转轴3的轴向上的长度与第2列的磁体5在沿着旋转轴3的轴向上的长度大致相同(参照图14、图15A和图16A)。
在发热筒4A(发热构件4)与磁体5之间的间隙，在以旋转轴3为中心的圆周方向上设有多个强磁性体的转换板30。这些转换板30没有像磁体5和磁体保持环6A那样被分割。这些转换板30的配置角度与磁体5的配置角度一致。转换板30的尺寸如下所述。以旋转轴3为中心的圆周方向上的长度与磁体5的单体的圆周方向上的长度大致相同(参照图15B和图16B)。在沿着旋转轴3的轴向上的长度与第1列和第2列的磁体5的该长度的合计大致相同(参照图15A和图16A)。
这些转换板30各自的两侧部由未图示的转换板保持环保持。转换板保持环是以旋转轴3为中心的圆筒状，固定于主体2。
另外，第1列和第2列的磁体保持环6A中的、第1列的磁体保持环6A固定于主体2。另一方面，第2列的磁体保持环6A构成为能以旋转轴3为中心旋转。例如未图示的气缸、电动致动器等驱动源与第2列的磁体保持环6A连结。由于该驱动源的工作，第2列的磁体保持环6A和磁体5一体地旋转。由此，在沿着旋转轴3的轴向上相邻的第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置能取得完全一致的状态(参照图15A)和交替地不同的状态(参照图16A)。而且，若对驱动源的工作的程度进行控制，则第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置也能取得局部一致的状态。
在第5实施方式的发热装置中，构成密闭容器的一部分的分隔壁15(参照图1)存在于转换板30与发热筒4A之间。此外，在图15A～图16B中，省略该分隔壁15的图示。
在第5实施方式中，在处于由于两列型旋转转换机构的工作而第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置交替地不同的状态的情况下，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图16A中的实线箭头)。如图16A所示，从彼此相邻的第1列和第2列的磁体5中的一个磁体5的N极出来的磁通在经过转换板30之后，到达另一个磁体5的S极。从另一个磁体5的N极出来的磁通经过磁体保持环6A而到达一个磁体5的S极。也就是说，来自磁体5的磁通不会到达发热筒4A，在磁体5与发热筒4A之间不产生磁路。
与此相对，在由于两列型旋转转换机构的工作而第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置完全一致的情况下，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图15A和图15B中的实线箭头)。如图15A和图15B所示，从在圆周方向上彼此相邻的磁体5中的一个磁体5的N极出来的磁通贯穿转换板30，到达发热筒4A。到达了发热筒4A的磁通经过转换板30到达另一个磁体5的S极。从另一个磁体5的N极出来的磁通经过磁体保持环6A到达一个磁体5的S极。也就是说，形成与所述第4实施方式同样的磁路。
因而，第5实施方式的发热装置也起到与所述第1实施方式的效果同样的效果。尤其是，在第5实施方式中采用的两列型旋转转换机构与所述第4实施方式同样地能够缩小发热装置的全长，因此，对装置的小型化是有效的。
另外，在对两列型旋转转换机构的工作的程度进行控制而使第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置局部一致的情况下，与第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置完全一致的情况相比较，从磁体5到达发热筒4A的磁通密度改变。因而，根据两列型旋转转换机构的工作的程度，可进行发热筒4A的发热量的调整，也可进行要回收的热量的调整。
[第6实施方式]
图17是表示第6实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。图18A和图18B是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的图。图19A和图19B是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的图。在这些图中，图18A和图19A是沿着圆周方向的剖视图，图18B和图19B是表示磁路的产生状况的横剖视图。第6实施方式的发热装置是对所述第2实施方式进行变形而成的，与所述第2实施方式相比较，在磁体排列是圆周方向磁极形式这点上是相同的，但转换机构不同。
第6实施方式的发热装置与所述第5实施方式同样地具备两列型旋转转换机构来作为用于切换成在磁体与发热构件之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。具体而言，如图17～图19B所示，磁体5、极靴9和磁体保持环6A始终处于被收纳到发热筒4A的内侧的状态，在沿着旋转轴3的轴向上不移动。磁体5、极靴9和磁体保持环6A被沿着旋转轴3的圆周方向分割成两列。第1列的磁体5、极靴9和磁体保持环6A与第2列的磁体5、极靴9和磁体保持环6A隔开微小的间隙地彼此独立。第1列的磁体5和极靴9在沿着旋转轴3的轴向上的长度与第2列的磁体5和极靴9在沿着旋转轴3的轴向上的长度大致相同(参照图17、图18A和图19A)。
第1列和第2列的磁体保持环6A中的、第1列的磁体保持环6A固定于主体2。另一方面，第2列的磁体保持环6A构成为能以旋转轴3为中心旋转。例如未图示的气缸、电动致动器等驱动源与第2列的磁体保持环6A连结。由于该驱动源的工作，第2列的磁体保持环6A、磁体5和极靴9一体地旋转。由此，在沿着旋转轴3的轴向上相邻的第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置能取得完全一致的状态(参照图18A)和交替地不同的状态(参照图19A)。而且，若对驱动源的工作的程度进行控制，则第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置也能取得局部一致的状态。
在第6实施方式的发热装置中，构成密闭容器的一部分的分隔壁15(参照图1)存在于磁体5和极靴9这两者与发热筒4A之间。此外，在图18A～图19B中，省略该分隔壁15的图示。
在第6实施方式中，在处于由于两列型旋转转换机构的工作而第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置交替地不同的状态的情况下，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图19A中的实线箭头)。如图19A所示，从相同的列中的且在圆周方向上相邻的两磁体5的N极出来的磁通在极靴9内彼此排斥。排斥的磁通经过相邻的列的极靴9，到达相邻的列的磁体5的S极。也就是说，来自磁体5的磁通不会到达发热筒4A，在磁体5与发热筒4A之间不产生磁路。
与此相对，在由于两列型旋转转换机构的工作而第1列和第2列的磁体5彼此的磁极的配置完全一致的情况下，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图18A和图18B中的实线箭头)。如图18A和图18B所示，从在圆周方向上彼此相邻的两磁体5的N极出来的磁通彼此排斥，经过极靴9而到达发热筒4A。到达了发热筒4A的磁通在圆周方向上经过相邻的极靴9而到达各磁体5的S极。也就是说，形成与所述第2实施方式的磁路同样的磁路。
因而，第6实施方式的发热装置也起到与所述第2实施方式和第5实施方式的效果同样的效果。
[第7实施方式]
图20是表示第7实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。图21A～图21C是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的图。图22A～图22C是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的图。在这些图中，图21A和图22A是沿着圆周方向的剖视图，图21B和图22B是发热装置的纵剖视图，图21C和图22C是表示磁路的产生状况的横剖视图。第7实施方式的发热装置是对所述第3实施方式进行变形而成的，与所述第3实施方式相比较，在磁体排列是两个方向磁极形式这点上是相同的，但转换机构不同。
第7实施方式的发热装置与所述第5实施方式同样地具备两列型旋转转换机构来作为用于切换成在磁体与发热构件之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。具体而言，如图20～图22C所示，磁体5A、5B和磁体保持环6A始终处于被收纳到发热筒4A的内侧的状态，在沿着旋转轴3的轴向上不移动。磁体5A、5B和磁体保持环6A被沿着旋转轴3的圆周方向分割成两列。第1列的磁体5A、5B和磁体保持环6A与第2列的磁体5A、5B和磁体保持环6A隔开微小的间隙地彼此独立。第1列的磁体5A、5B在沿着旋转轴3的轴向上的长度与第2列的磁体5A、5B在沿着旋转轴3的轴向上的长度大致相同(参照图20、图21A、图21B、图22A和图22B)。
在发热筒4A(发热构件4)与第1磁体5A之间的间隙，在以旋转轴3为中心的圆周方向上设有多个强磁性体的转换板30。这些转换板30没有像磁体5A、5B和磁体保持环6A那样被分割。这些转换板30的配置角度与第1磁体5A的配置角度一致。转换板30的尺寸如下所述。以旋转轴3为中心的圆周方向上的长度与第1磁体5A的单体的圆周方向上的长度大致相同(参照图21C和图22C)。在沿着旋转轴3的轴向上的长度与第1列和第2列的第1磁体5A的该长度的合计大致相同(参照图21B和图22B)。
这些转换板30各自的两侧部由未图示的转换板保持环保持。转换板保持环是以旋转轴3为中心的圆筒状，固定于主体2。
另外，第1列和第2列的磁体保持环6A中的、第1列的磁体保持环6A固定于主体2。另一方面，第2列的磁体保持环6A构成为能以旋转轴3为中心旋转。例如未图示的气缸、电动致动器等驱动源与第2列的磁体保持环6A连结。由于该驱动源的工作，第2列的磁体保持环6A和磁体5A、5B一体地旋转。由此，在沿着旋转轴3的轴向上相邻的第1列和第2列的磁体5A、5B彼此的磁极的配置能取得完全一致的状态(参照图21A和图21B)和交替地不同的状态(参照图22A和图22B)。而且，若对驱动源的工作的程度进行控制，则第1列和第2列的磁体5A、5B彼此的磁极的配置也能取得局部一致的状态。
在第7实施方式的发热装置中，构成密闭容器的一部分的分隔壁15(参照图1)存在于磁体5A、5B与发热筒4A之间。此外，在图21A～图22C中，省略该分隔壁15的图示。
在第7实施方式中，在处于由于两列型旋转转换机构的工作而第1列和第2列的磁体5A、5B彼此的磁极的配置交替地不同的状态的情况下，来自磁体5A、5B的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图22B中的实线箭头)。如图22B所示，从相邻的第1列和第2列的第1磁体5A中的一个第1磁体5A的N极出来的磁通在经过转换板30之后，到达另一个第1磁体5A的S极。在该磁通也叠加来自与该一个第1磁体5A接触的第2磁体5B的N极的磁通。从另一个第1磁体5A的N极出来的磁通经过磁体保持环6A而到达一个第1磁体5A的S极。也就是说，来自磁体5A、5B的磁通不会到达发热筒4A，在磁体5A、5B与发热筒4A之间不产生磁路。
与此相对，在由于两列型旋转转换机构的工作而第1列和第2列的磁体5A、5B彼此的磁极的配置完全一致的情况下，来自磁体5A、5B的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图21B和图21C中的实线箭头)。如图21A～图21C所示，从在圆周方向上彼此相邻的第1磁体5A中的一个第1磁体5A的N极经过转换板30出来的磁通到达与该第1磁体5A相对的发热筒4A。在该磁通也叠加来自与该一个第1磁体5A接触的第2磁体5B的N极的磁通。到达了发热筒4A的磁通经过转换板30而到达另一个第1磁体5A的S极。从另一个第1磁体5A的N极出来的磁通经过磁体保持环6A而到达一个第1磁体5A的S极。也就是说，形成与所述第3实施方式的磁路同样的磁路。
因而，第7实施方式的发热装置也起到与所述第3实施方式和第5实施方式的效果同样的效果。
[第8实施方式]
图23是表示第8实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。图24A和图24B是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的图。图25A和图25B是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的图。在这些图中，图24A和图25A是沿着圆周方向的剖视图，图24B和图25B是表示磁路的产生状况的横剖视图。第8实施方式的发热装置是对所述第6实施方式进行变形而成的，与所述第6实施方式相比较，磁体排列是圆周方向磁极形式这点是相同的，转换机构不同。
第6实施方式的发热装置具备3列型旋转转换机构作为用于切换成在磁体与发热构件之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。具体而言，如图23～图25B所示，磁体5、极靴9和磁体保持环6A始终处于被收纳到发热筒4A的内侧的状态，在沿着旋转轴3的轴向上不移动。磁体5、极靴9和磁体保持环6A被沿着旋转轴3的圆周方向分割成3列。第1列的磁体5、极靴9和磁体保持环6A、第2列的磁体5、极靴9和磁体保持环6A、第3列的磁体5、极靴9和磁体保持环6A隔开微小的间隙地彼此独立。第1列和第3列的磁体5和极靴9在沿着旋转轴3的轴向上的长度分别是第2列的磁体5和极靴9在沿着旋转轴3的轴向上的长度的大致一半(参照图23、图24A和图25A)。
第1列～第3列的磁体保持环6A中的、第1列的磁体保持环6A和第3列的磁体保持环6A固定于主体2。另一方面，第2列的磁体保持环6A构成为能以旋转轴3为中心旋转。例如未图示的气缸、电动致动器等驱动源与第2列的磁体保持环6A连结。由于该驱动源的工作，第2列的磁体保持环6A、磁体5和极靴9一体地旋转。由此，在沿着旋转轴3的轴向上相邻的第1列～第3列的磁体5彼此的磁极的配置能取得完全一致的状态(参照图24A)和交替地不同的状态(参照图25A)。而且，只要对驱动源的工作的程度进行控制，第1列～第3列的磁体5彼此的磁极的配置就也能取得局部一致的状态。
在第8实施方式的发热装置中，构成密闭容器的一部分的分隔壁15(参照图1)存在于磁体5和极靴9与发热筒4A之间。此外，在图24A～图25B中，省略该分隔壁15的图示。
在第8实施方式中，在处于由于3列型旋转转换机构的工作而第1列～第3列的磁体5彼此的磁极的配置交替地不同的状态的情况下，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图25A中的实线箭头)。如图25A所示，从相同的列中的且在圆周方向上相邻的两磁体5的N极出来的磁通在极靴9内彼此排斥。排斥后的磁通经由旁边的列的极靴9，到达旁边的列的磁体5的S极。也就是说，来自磁体5的磁通不会到达发热筒4A，在磁体5与发热筒4A之间不产生磁路。
与此相对，在由于3列型旋转转换机构的工作而第1列～第3列的磁体5彼此的磁极的配置完全一致的情况下，来自磁体5的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图24A和图24B中的实线箭头)。如图24A和图24B所示，从沿着圆周方向彼此相邻的两磁体5的N极出来的磁通彼此排斥，经由极靴9到达发热筒4A。到达了发热筒4A的磁通在圆周方向上经由旁边的极靴9而到达各磁体5的S极。也就是说，形成与所述第6实施方式的磁路同样的磁路。
因而，第8实施方式的发热装置也起到与所述第6实施方式的效果同样的效果。
[第9实施方式]
图26是表示第9实施方式的发热装置中的磁体的排列状况的立体图。图27A～图27C是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间产生了磁路的状态的图。图28A～图28C是表示在该发热装置中由于转换机构的工作而在磁体与发热构件之间不产生磁路的状态的图。在这些图中，图27A和图28A是沿着圆周方向的剖视图，图27B和图28B是发热装置的纵剖视图，图27C和图28C是表示磁路的产生状况的横剖视图。第9实施方式的发热装置是对所述第7实施方式进行变形而成的，与所述第7实施方式相比较，在磁体排列是两个方向磁极形式这点上是相同的，但转换机构不同。
第9实施方式的发热装置具备3列型旋转转换机构来作为用于切换成在磁体与发热构件之间产生磁路的状态和不产生该磁路的状态的转换机构。具体而言，如图26～图28C所示，磁体5A、5B和磁体保持环6A始终处于被收纳到发热筒4A的内侧的状态，在沿着旋转轴3的轴向上不移动。磁体5A、5B和磁体保持环6A被沿着旋转轴3的圆周方向分割成3列。第1列的磁体5A、5B和磁体保持环6A、第2列的磁体5A、5B和磁体保持环6A、第3列的磁体5A、5B和磁体保持环6A这三列隔开微小的间隙地彼此独立。第1列和第3列的磁体5A、5B在沿着旋转轴3的轴向上的长度分别是第2列的磁体5A、5B在沿着旋转轴3的轴向上的长度的大致一半(参照图26、图27A、图27B、图28A和图28B)。
在发热筒4A(发热构件4)与第1磁体5A之间的间隙，在以旋转轴3为中心的圆周方向上设有多个强磁性体的转换板30。这些转换板30没有像磁体5A、5B和磁体保持环6A那样被分割。这些转换板30的配置角度与第1磁体5A的配置角度一致。转换板30的尺寸如下所述。以旋转轴3为中心的圆周方向上的长度与第1磁体5A的单体的该长度大致相同(参照图27C和图28C)。在沿着旋转轴3的轴向上的长度与第1列～第3列的第1磁体5A的该长度的合计大致相同(参照图27B和图28B)。
这些转换板30各自的两侧部由未图示的转换板保持环保持。转换板保持环是以旋转轴3为中心的圆筒状，固定于主体2。
另外，第1列～第3列的磁体保持环6A中的、第1列的磁体保持环6A和第3列的磁体保持环6A固定于主体2。另一方面，第2列的磁体保持环6A构成为能以旋转轴3为中心旋转。例如未图示的气缸、电动致动器等驱动源与第2列的磁体保持环6A连结。由于该驱动源的工作，第2列的磁体保持环6A和磁体5A、5B一体地旋转。由此，在沿着旋转轴3的轴向上相邻的第1列～第3列的磁体5A、5B彼此的磁极的配置能取得完全一致的状态(参照图27A和图27B)和交替地不同的状态(参照图28A和图28B)。而且，若对驱动源的工作的程度进行控制，则第1列～第3列的磁体5A、5B彼此的磁极的配置也能取得局部一致的状态。
在第9实施方式的发热装置中，构成密闭容器的一部分的分隔壁15(参照图1)存在于磁体5A、5B与发热筒4A之间。此外，在图27A～图28C中，省略该分隔壁15的图示。
在第9实施方式中，在处于由于3列型旋转转换机构的工作而第1列～第3列的磁体5A、5B彼此的磁极的配置交替地不同的状态的情况下，来自磁体5A、5B的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图28B中的实线箭头)。如图28B所示，从相邻的第1列～第3列的第1磁体5A中的、例如第1列和第2列的第1磁体5A中的一个第1磁体5A的N极出来的磁通在经过转换板30后到达另一个第1磁体5A的S极。在该磁通也叠加来自与该一个第1磁体5A接触的第2磁体5B的N极的磁通。从另一个第1磁体5A的N极出来的磁通经过磁体保持环6A而到达一个第1磁体5A的S极。这样的状况在第2列和第3列的第1磁体5A中也是同样的。也就是说，来自磁体5A、5B的磁通不会到达发热筒4A，在磁体5A、5B与发热筒4A之间不产生磁路。
与此相对，在由于3列型旋转转换机构的工作而第1列～第3列的磁体5A、5B彼此的磁极的配置完全一致的情况下，来自磁体5A、5B的磁通(磁场)成为以下那样的状况(参照图27B和图27C中的实线箭头)。如图27A～图27C所示，从在圆周方向上彼此相邻的第1磁体5A中的一个第1磁体5A的N极经过转换板30而出来的磁通到达与该第1磁体5A相对的发热筒4A。在该磁通也叠加来自与该一个第1磁体5A接触的第2磁体5B的N极的磁通。到达了发热筒4A的磁通经过转换板30而到达另一个第1磁体5A的S极。从另一个第1磁体5A的N极出来的磁通经过磁体保持环6A而到达一个第1磁体5A的S极。也就是说，形成与所述第7实施方式的磁路同样的磁路。
因而，在第9实施方式的发热装置中，也起到与所述第7实施方式的效果同样的效果。
此外，本发明并不限定于上述的实施方式，可在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述第4实施方式的单列型旋转转换机构中，能够变更成磁体保持环6A固定于主体2、保持转换板30的转换板保持环可旋转的结构。总之，磁体保持环6A和转换板30中的任一者能以旋转轴3为中心旋转即可。
在上述第5实施方式～第7实施方式的两列型旋转转换机构中，能够变更成第2列的磁体保持环6A固定于主体2、第1列的磁体保持环6A可旋转的结构。总之，第1列的磁体保持环6A和第2列的磁体保持环6A中的任一者能以旋转轴3为中心旋转即可。
在上述第8实施方式和第9实施方式的3列型旋转转换机构中，能够变更成第2列的磁体保持环6A固定于主体2、第1列和第3列的磁体保持环6A可旋转的结构。总之，第1列和第3列的磁体保持环6A与第2列的磁体保持环6A中的任一者能以旋转轴3为中心旋转即可。
在上述的实施方式中，是磁体5和磁体保持环6A配置于发热筒4A的内侧、磁体5与发热筒4A的内周面相对的结构。也能够与此相反，如图29所示，变更成磁体5和磁体保持环6A配置于发热筒4A的外侧、磁体5与发热筒4A的外周面相对。在该情况下，磁体5保持于磁体保持环6A的内周面。
另外，上述的发热装置不仅能够搭载于风力发电设备，也能够搭载于如水力发电设备等那样利用了流体动能的发电设备。
而且，上述的发热装置能够搭载于车辆(例如，卡车、公共汽车等)。在该情况下，上述的发热装置既可以与作为辅助制动器的涡流式减速装置独立地设置，也可以兼用作辅助制动器。在兼用作辅助制动器的情况下，设置对制动和非制动进行切换的转换机构即可。在上述的发热装置用作辅助制动器(减速装置)的情况下，对驱动轴(propeller shaft)、主动轴(drive shaft)等那样的旋转轴的旋转速度进行减速。由此，调整车辆的行驶速度。此时，在产生使旋转轴的旋转速度减速的制动力的同时，产生热。利用被搭载到车辆的发热装置回收了的热例如利用于将车身内弄热的采暖机的热源、或利用于用于对货柜内进行冷却的冷冻机的热源。
产业上的可利用性
本发明的涡流式发热装置对如风力发电设备、水力发电设备等那样利用了流体动能的发电设备、和卡车、公共汽车等车辆是有用的。
附图标记说明
1、涡流式发热装置；2、主体；3、旋转轴；4、发热构件；4A、发热筒；4B、连结构件；4a、基材；4b、第1层；4c、第2层；4d、防氧化覆膜层；4e、缓冲层；5、5A、5B、永磁体；6、磁体保持构件；6A、磁体保持环；7、轴承；8、罩；9、10、极靴；11、入口；12、出口；15、分隔壁；15a、圆板；20、叶轮；23、离合器装置；24、增速装置；30、转换板。

Claims (3)

1.一种涡流式发热装置，其具备：
旋转轴，其与能够在风力的作用下旋转的叶轮连结，并且能够旋转地支承于非旋转部；
发热构件，其为圆筒状，固定于所述旋转轴；
永磁体，其与所述发热构件的外周面或内周面隔开间隙地相对，在以所述旋转轴为中心的圆周方向上排列有多个永磁体，在圆周方向上相邻的永磁体彼此的磁极的配置交替地不同；
磁体保持构件，其为圆筒状，保持所述永磁体；
转换机构，其用于切换成在所述永磁体与所述发热构件之间产生磁路的状态和不产生所述磁路的状态；以及
热回收机构，其对在所述发热构件产生的热进行回收，
在所述旋转轴的延长线上设有所述叶轮，
所述永磁体的磁极沿着以所述旋转轴为中心的圆周方向配置，于在圆周方向上相邻的所述永磁体彼此之间设有极靴，
所述磁体保持构件是非磁性体，
作为所述转换机构，
所述永磁体、所述极靴和所述磁体保持构件被沿着所述旋转轴的圆周方向分割成3列，
第1列和第3列这两列的所述磁体保持构件与第2列的所述磁体保持构件中的任一者能够以所述旋转轴为中心旋转，
所述第1列和所述第3列的所述永磁体和所述极靴在沿着所述旋转轴的轴向上的长度分别是所述第2列的所述永磁体和所述极靴在沿着所述旋转轴的轴向上的长度的大致一半。
2.一种涡流式发热装置，其具备：
旋转轴，其与能够在风力的作用下旋转的叶轮连结，并且能够旋转地支承于非旋转部；
发热构件，其为圆筒状，固定于所述旋转轴；
永磁体，其与所述发热构件的外周面或内周面隔开间隙地相对，在以所述旋转轴为中心的圆周方向上排列有多个永磁体，在圆周方向上相邻的永磁体彼此的磁极的配置交替地不同；
磁体保持构件，其为圆筒状，保持所述永磁体；
转换机构，其用于切换成在所述永磁体与所述发热构件之间产生磁路的状态和不产生所述磁路的状态；以及
热回收机构，其对在所述发热构件产生的热进行回收，
在所述旋转轴的延长线上设有所述叶轮，
所述永磁体包括：第1磁体，该第1磁体的磁极沿着以所述旋转轴为中心的径向配置；以及第2磁体，其设于在圆周方向上相邻的所述第1磁体彼此之间，该第2磁体的磁极沿着以所述旋转轴为中心的圆周方向配置，
所述磁体保持构件是强磁性体，
作为所述转换机构，
在所述发热构件与所述第1磁体之间的间隙以与所述第1磁体的配置角度一致的方式在以所述旋转轴为中心的圆周方向上设有多个强磁性体的转换板，
所述永磁体和所述磁体保持构件被沿着所述旋转轴的圆周方向分割成3列，
第1列和第3列这两列的所述磁体保持构件与第2列的所述磁体保持构件中的任一者能够以所述旋转轴为中心旋转，
所述第1列和所述第3列的所述永磁体在沿着所述旋转轴的轴向上的长度分别是所述第2列的所述永磁体在沿着所述旋转轴的轴向上的长度的大致一半。
3.根据权利要求1或2所述的涡流式发热装置，其中，
所述热回收机构包括：
密闭容器，其是固定于所述非旋转部且包围所述发热构件的密闭容器，其在所述发热构件与所述永磁体之间的所述间隙具有非磁性的分隔壁；
配管，其分别连接于与所述密闭容器的内部空间相连的入口和出口；
蓄热装置，其与各所述配管连接；以及
热介质，其在所述密闭容器、所述配管以及所述蓄热装置中循环。
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