-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein magnetisches Heizgerät für die Verwendung als Hilfsheizeinrichtung
für eine
Wärmeübertragungsflüssigkeit,
wie beispielsweise Motorkühlwasser
zur Verwendung für
die Verbesserung der Startfunktion verschiedener Fahrzeugmotoren
von Autos, im besonderen von solchen, deren Energiequelle ein Dieselmotor
oder ein Ottomotor ist, und zum Heizen von Kabinen unterschiedlicher
Fahrzeuge, einschließlich elektrischer
Autos und Schiffe, wenn das Wasser kalt oder extrem kalt ist und
für die
Verwendung in von einem Motor angetrieben Generatoren, Schweißmaschinen,
Kompressoren, Einrichtungen zum Vorheizen oder schnellem Heizen
von Motorkühlwasser, Baumaschinen
(zum Verkürzen
der Aufwärmzeit), Einrichtungen
für die
Zwangszuführung
von heißem Wasser
während
des Heizens, ein Heizgerät
für ein Klimagerät und einen
Trockner, wie beispielsweise einen Haartrockner.
-
Viskositätsheizgeräte als Hilfsheizquelle für Autos
und dergleichen zum Beheizen von Motorkühlwasser zum Starten des Autos
kalten Gegenden sind in vielfältigen
Typen bekannt (vergl.
JP
2-246 823 A2 ,
JP
4-11 716 U ,
JP
9-264 637 A2 ,
JP
9-66 729 A2 ,
JP 9-323
530 A2 und andere).
-
Das Viskositätsheizgerät ist ein System, bei dem eine
viskose Flüssigkeit,
beispielsweise Silikonöl,
durch Scheren zur Wärmeentwicklung
angeregt wird und die Wärme
als Wärmequelle
für einen
Wärmeaustausch
mit Umlaufwasser bereitstellt, das in einem Wassermantel umläuft. Es
weist eine exotherme Kammer innerhalb eines Gehäuses, den Wassermantel auf
der Außenseite
der exothermen Kammer, eine drehbar über ein Lager in dem Gehäuse gelagerte
Antriebswelle und einen Rotor, der innerhalb der exothermen Kammer
drehbar ist und welcher an der Antriebswelle befestigt ist, auf.
Die viskose Flüssigkeit,
Silikonöl,
wird in einen Spalt zwischen einer Wandfläche der exothermen Kammer und
dem Rotor gefüllt.
Das Umlaufwasser zirkuliert innerhalb des Wassermantels, so daß es von
einer Wassereinirittsöffnung
hereingenommen und an einen externen Heizkreislauf durch eine Wasseraustrittsöffnung abgegeben
wird.
-
Wenn die Antriebswelle durch einen
Motor angetrieben wird, rotiert der Rotor innerhalb der exothermen
Kammer in dem Viskositätsheizgerät, das in einem
Heizsystem eines Fahrzeugs eingebaut ist. In diesem Fall erzeugt
die viskose Flüssigkeit
Wärme durch
Scheren im Spalt zwischen der Wandfläche der exothermen Kammer und
der Außenfläche des Rotors.
Diese Wärme
wird mit dem Umlaufwasser innerhalb des Wassermantels wärmegetauscht
und das beheizte Umlaufwasser für
das Heizen eines Fahrzeugs, beispielsweise des Motorkühlwassers, bereitgestellt.
-
Obwohl das oben beschriebene Viskositätsheizgerät Vorteile
hat, daß es
einfach aufgebaut ist, so daß es
klein gehalten und mit niedrigen Kosten realisiert werden kann,
da seine verschleißfreie
und berührungsfreie
Mechanik eine hohe Zuverlässigkeit und
Sicherheit im Betrieb erlaubt, und es keine verlustreiche Energie
nutzt, da sein Betrieb automatisch durch eine Temperaturkontrolle
abgeschaltet wird, wenn die Wassertemperatur steigt und das Zusatzheizgerät nicht
benötigt
wird, hatte es Nachteile, da die Temperatur des benutzten Silikonöls als viskose Flüssigkeit
nicht hoch genug sein kann, da die Wärmebeständigkeit des Silikonöls bei 240°C liegt,
es Zeit benötigt,
bis das Silikonöl
eine hohe Wärmetemperatur,
nachdem es am Anfang bewegt wird, erzeugt, und der Heizeffekt nicht
schnell bereitgestellt werden kann, wenn der Motor kalt ist, da
sein Heizwert pro Zeiteinheit graduell zum Sinken tendiert, da die
Viskosität
und damit der Scherwiderstand fällt, wenn
die Temperatur des Silikonöls
steigt. Deshalb sind Viskositätsheizgeräte nicht
voll wirksam im Fall von Fahrzeugen, speziell für kalte Gegenden und insbesondere
mit Dieselmotor und wenn eine Hilfsheizeinrichtung, die zum Heizen
der Wärmeübertragungsflüssigkeit
in einer kurzen Zeit geeignet ist, gefordert ist.
-
Die vorliegende Erfindung wurde mit
Blick auf diese Probleme des Viskositätsheizgeräts bereitgestellt und seine
Aufgabe ist, eine magnetische Heizung bereitzustellen, die zum Heizen
einer Wärmeübertragungsflüssigkeit
auf eine hohe Temperatur in kurzer Zeit geeignet ist und im Vergleich
die Wärmebeständigkeit
des Viskositätsheizgeräts übertrifft.
-
Ein erfindungsgemäßes magnetisches Heizgerät ist von
dem Typ, in dem Induktionswärme,
die in einer Leiterseite durch Scherung eines magnetischen Durchgangs
gebildet wird, der zwischen einem Magneten und einem Leiter gebildet
wird, mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeit
wärmegetauscht wird.
Das wesentliche ist, daß der
Magnet und der Leiter einander zugewandt angeordnet sind und dabei
einen Spalt bilden und die Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch die Induktionswärme
beheizt wird, die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten
und des Leiters erzeugt wird.
-
Der erste Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß der
Magnet und der Leiter einander zugewandt angeordnet sind, wobei
ein schmaler Spalt bleibt und die Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme,
die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten und des Leiters
gebildet wird, beheizt wird.
-
Ein zweiter Aspekt der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß in
dem magnetischen Heizgerät
von dem Typ, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt
angeordnet sind und dabei ein schmaler Spalt verbleibt und die Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
beheizt wird, die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten
und des Leiters gebildet wird, das magnetische Heizgerät einen
Permanentmagneten, der an einem von einer Antriebswelle über ein
Lager getragenen Gehäuse
befestigt ist; und einen scheibenförmigen Leiter der dem Permanentmagneten
gegenüberliegt,
während
ein schmaler Spalt verbleibt, der rotierbar durch die Antriebswelle
innerhalb des Gehäuses
bereitgestellt ist; und einer Wärmeübertragungsflüssigkeit,
die in das Gehäuse
gefüllt
ist, durch Induktionswärme,
die durch den Leiter durch Rotieren des scheibenförmigen Leiters
erzeugt wird, beheizt wird, aufweist.
-
Ein dritter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß das
magnetische Heizgerät
von einem Typ ist, in dem ein Magnet und ein Leiter so angeordnet sind,
daß sie
einander zugewandt sind und dabei einen schmalen Spalt lassen und
die Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme,
die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten und des Leiters
erzeugt wird, beheizt wird, wobei das magnetische Heizgerät einen
Permanentmagneten aufweist und ein Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
einen Leiter hat, der gegenüberliegend
dem Permanentmagneten unter Belassung eines schmalen Spalts rotierbar
angeordnet ist und durch eine Antriebswelle innerhalb eines durch
die Antriebswelle über
ein Lager getragenes Gehäuse
bereitgestellt ist; und die Wärmeübertragungsflüssigkeit,
die in das Gehäuse eingefüllt ist,
durch Induktionswärme
beheizt wird, die in dem Leiter erzeugt wird, wenn der Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
rotiert.
-
Ein vierter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß das
magnetische Heizgerät
von einem Typ ist, in dem der Magnet und der Leiter einander zugewandt
unter Bildung eines schmalen Spalts angeordnet sind und Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
beheizt wird, die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten
und des Leiters erzeugt wird, wobei das magnetische Heizgerät ein Paar
von rechten und linken Permanentmagneten, die einander gegenüberliegend
unter Bildung eines Spalts angeordnet sind, aufweist; und ein Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
ein Paar von rechten und linken Leitern zwischen den liegenden Permanentmagneten
hat und so angeordnet sind, daß sie den
zugehörigen
Permanentmagneten zugewandt sind und mit Wärmeübertragungsflüssigkeitskanälen versehen
sind, die rotierbar durch eine Antriebswelle innerhalb des durch
die Antriebswelle über
Lager getragenen Gehäuses
bereitgestellt sind; und die in das Gehäuse gefüllte Wärmeübertragungsflüssigkeit durch
in dem Leiter erzeugte Induktionswärme beheizt wird, wenn der
Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
rotiert.
-
Ein fünfter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein
Permanentmagnetrotor einem Leiter zugewandt angeordnet ist, während ein
Spalt verbleibt, der um eine rotierbar über Lager in einem zylindrischen
Gehäuse
getragenen Antriebswelle angebracht ist und mit einem Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
für umlaufende
Wärmeübertragungsflüssigkeit
an einem äußeren Umfang
desselben bereitgestellt ist und der Leiter in einer inneren Umfangsoberfläche desselben
angebracht ist und die Wärmeübertragungsflüssigkeit
innerhalb des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
durch Induktionswärme
beheizt ist, die in dem Leiter erzeugt wird, wenn der Permanentmagnetrotor
rotiert.
-
Ein sechster Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß in
dem magnetischen Heizgerät
des Typs, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt unter
Bildung eines Spalts angeordnet sind, und eine Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
beheizt wird, die in dem Leiter durch relatives Rotieren des Magneten
und des Leiters erzeugt wird, wobei das magnetische Heizgerät einen durch
eine Antriebswelle nicht rotierbar gelagerten Leiter als Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
aufweist; und der Magnetrotor durch die Antriebswelle rotierbar
bereitgestellt ist und einen Magneten aufweist, der gegenüber dem
Flüssigkeitsmantel
unter Bildung eines schmalen Spalts auf beiden Seiten des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
angeordnet ist; und die Wärmeübertragungsflüssigkeit
innerhalb des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
durch Induktionswärme
beheizt wird, die in dem nicht rotierbaren zwischen den Magnetrotoren
angeordneten Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
erzeugt wird, sobald der rechte und linke Magnetrotor rotieren.
-
Ein siebter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß in
dem magnetischen Heizgeräts
des Typs, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt unter
Bildung eines Spalts angeordnet sind und Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
beheizt wird, die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten
und des Leiters erzeugt wird, wobei die magnetische Heizung einen
aus einem Kunstharz hergestellten Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel,
der teilweise als Leiter ausgebildet ist und nicht rotierbar durch
die Antriebswelle über
ein Lager getragen ist; Permanentmagnetrotoren, die rotierbar durch
die Antriebswelle bereitgestellt sind und dem Leiter des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
zugewandten Magneten unter Bildung eines schmalen Spalts haben;
und eine Rückenplatte
auf der inneren Wand des Leiters innerhalb des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
auf der Seite, die dem Permanentmagneten zugewandt ist, aufweist; und
die Wärmeübertragungsflüssigkeit
innerhalb des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
durch Induktionswärme
beheizt wird, die in dem Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
erzeugt wird, sobald die Permanentmagnetrotoren rotieren.
-
Ein achter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß in
dem magnetischen Heizgerät
des Typs, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt unter
Bildung eines schmalen Spalts angeordnet sind, und Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
beheizt wird, die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten
und des Leiters erzeugt wird, wobei die Leiter einander zugewandt
auf beiden Seiten des Magneten angeordnet sind.
-
Ein neunter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß in
dem magnetischen Heizgerät
von dem Typ, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt
unter Bildung eines schmalen Spalts angeordnet sind, und Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
beheizt ist, die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten
und des Leiters erzeugt wird, wobei das magnetische Heizgerät ein rotierbar
auf einer Antriebswelle gelagerten Permanentmagneten und ein Paar
von rechten und linken Leitern, die so angeordnet sind, daß sie dem
Permanentmagneten unter Bildung eines schmalen Spalts auf beiden
Seiten des Permanentmagneten zugewandt sind und der innerhalb des
Gehäuses
durch die Antriebswelle über
ein Lager und eine Wellendichtung getragen ist; und die in das Gehäuse eingefüllte Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
beheizt ist, die in dem Leiter durch Rotieren des Permanentmagneten
erzeugt wird; und eine oder mehrere von Sätzen von Kombinationen von Permanentmagneten
und Paaren rechter und linker Leiter vorgesehen sind.
-
Ein zehnter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß in
dem magnetischen Heizgerät
des Typs, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt unter Bildung
eines schmalen Spalts angeordnet sind und Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
beheizt ist, die in dem Leiter durch relatives Rotieren des Magneten
und des Leiters erzeugt wird, wobei das magnetische Heizgerät eine Mehrzahl
von Permanentmagneten, die in einem durch eine Antriebswelle über Lager
und eine Wellendichtung in Intervallen in einem Gehäuse gelagert
sind; und ein Paar rechter und linker, dem Permanentmagneten unter
Bildung eines schmalen Spalts auf beiden Seiten jedes Permanentmagneten
zugewandten Leiters, die auf der Antriebswelle befestigt sind, aufweist;
und die in das Gehäuse
eingefüllte
Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch in dem Leiter, während
jeder der Leiter rotiert, erzeugte Induktionswärme geheizt wird.
-
Ein elfter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß in
dem magnetischen Heizgeräts
des Typs, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt unter
Bildung eines schmalen Spalts angeordnet ist, und Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme
geheizt ist, die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten
und des Leiters erzeugt wird, wobei das magnetische Heizgerät einen
rotierbar auf der Antriebswelle bereitgehaltenen Permanentmagneten
und ein Paar von linken und rechten Leitern aufweist, die den Permanentmagneten
unter Bildung eines schmalen Spalts auf beiden Seiten des Permanentmagneten
innerhalb eines durch die Antriebswelle über Lager und eine Wellendichtung
getragenen Gehäuses
zugewandt sind; und die in das Gehäuse eingefüllte Wärmeübertragungsflüssigkeit durch
Induktionswärme,
die in dem Leiter während der
Rotation des Permanentmagneten erzeugt wird, geheizt ist; und eine über eine
Mehrzahl von Sätzen von
Kombinationen aus den Permanentmagneten und dem Paar rechter und
linker Leiter vorgesehen ist.
-
Ein zwölfter Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
daß in
dem magnetischen Heizgerät
des Typs, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt unter
Bildung eines schmalen Spalts vorgesehen sind, und Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch Induktionswärme,
die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten und des Leiters
erzeugt wird, beheizt ist, wobei ein Planetengetriebe als Einrichtung
zum Rotieren derselben relativ zueinander vorgesehen ist.
-
Ein dreizehnter Aspekt ist dadurch
gekennzeichnet, daß in
dem magnetischen Heizgerät
des Typs, in dem ein Magnet und ein Leiter einander zugewandt unter
Bildung eines schmalen Spalts angeordnet sind, und Wärmeübertragungsflüssigkeit durch
Induktionswärme,
die in dem Leiter durch relative Rotation des Magneten und des Leiters
erzeugt wird, beheizt ist, wobei das magnetische Heizgerät ein Rotiermittel
für den
Leiter, das an einer Antriebswelle befestigt ist und in einem Gehäuse gelagert
ist; und ein Magnetrotor mit einem dem Leiterrotationsmittel zugewandten
Permanentmagneten unter Bildung eines schmalen Spalts aufweist;
und Wärmeübertragungsflüssigkeit
in dem Gehäuse
durch Induktionswärme
beheizt ist, die in dem aus dem Leiter gemachten Rotationsglied
erzeugt wird, wenn der magnetische Rotor und das Leiterrotationsglied
relativ zueinander rotieren. Das magnetische Heizgerät ist dadurch
gekennzeichnet, daß der
magnetische Rotor auf der Antriebswelle des Leiterrotationsgliedes über ein
Planetengetriebe gelagert ist, so daß sie in entgegengesetzten
Richtungen zueinander rotieren können,
daß das
Planetengetriebe ein auf der Antriebswelle befestigtes Sonnenrad
aufweist, ein auf einem Halter, der durch Lager auf der Antriebswelle
gelagert ist, axial gelagerten Ritzel und einem an der Seite des
Magnetrotors befestigten Hohlrad aufweist, und daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit
in dem Gehäuse
durch Rotieren des magnetischen Rotors und des Leiterrotationsgliedes
in entgegengesetzten Richtungen beheizt wird, wobei die Rotationsgeschwindigkeit
der Antriebswelle zur Antriebswelle beim Rotieren des Halters in
die entgegengesetzte Richtung erhöht wird.
-
In den oben beschriebenen Aspekten
können
Wärmeferrite
anstelle von Permanentmagneten oder Wirbelstromglieder oder Hystereseglieder
als Leiter eingesetzt werden.
-
Die Erfindung ist aus den beiden
Gliedern des Magneten, wie einem Permanentmagneten, Wärmeferrit
und einem Elektromagneten, und einem Leiter (exothermer Körper), beispielsweise
einem Material, dessen elektrische Hysterese groß ist (nachfolgend „Hystereseglied" genannt) oder einem Wirbelstromglied,
zusammengesetzt. Die Erfindung setzt Induktionswärme ein, die auf einer Leiterseite durch
Scherung des magnetischen Durchgangs durch relative Rotation des
einander unter Bildung eines schmalen Spalts zugewandten Magneten
und Leiters erzeugt wird. Sie hat den Vorteil, daß sie eine Wärme bis
zu einer Temperatur von 200°C
bis 600°C in
einigen bis einigen 10 Sekunden unter Verwendung eines Wechselstromgliedes
oder eines Hysteresegliedes als exothermer Körper erzeugen kann.
-
Es sei darauf hingewiesen, daß die oben
beschriebene „Induktionswärme" meint, daß Wirbelstrom
innerhalb eines Leiters erzeugt wird, und Wärme, mit dem der Wirbelstrom
durch elektrischen Widerstand innerhalb des Leiters erzeugt wird, wenn der
Leiter in der Richtung bewegt (rotiert) wird, in der er das durch
den Magneten erzeugte magnetische Feld schneidet.
-
Obwohl der Leiter die Wärme vornehmlich durch
relative Rotation zwischen dem Magneten und dem Leiter erzeugt und
die magnetische Kraft des Magneten geringfügig durch Strahlungswärme von dem
Leiter geschwächt
und das Antriebsmoment mehr oder weniger herabgesetzt wird, ist
dies kein Vergleich zu dem viskosen Heizgerät und ein größerer Heizwert
kann gehalten werden.
-
Bei der Methode der Scherung des
magnetischen Durchgangs durch relative Rotation des einander unter
Bildung eines schmalen Spalts zugewandten Magneten und Leiters,
sind Methoden zur Rotation entweder der Magnetseiten oder der Leiterseite, Rotieren
der Magnetseite und der Leiterseite in zueinander entgegengesetzten
Richtungen und in der gleichen Richtung und Ändern der Rotationsgeschwindigkeit
der Magnetseite und der Leiterseite möglich. Es sei darauf hingewiesen,
daß der
Spalt üblicherweise
0,3 bis 1,0 mm beträgt,
obwohl er nicht speziell begrenzt ist.
-
Als Methode für den Wärmeaustausch in der Erfindung
wird eine Methode von Kontaktieren der Wärmeübertragungsflüssigkeit
direkt oder indirekt mit dem Leiter, also des exothermen Körpers, eingesetzt.
Eine Methode, bei der Wärmeübertragungsflüssigkeit
der Oberfläche
des Leiters auf der dem Magneten zugewandten Seite innerhalb des
Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
ausgesetzt ist, kann eingesetzt werden als Methode zum Austauschen der
Wärme durch
direkten Kontakt der zum Leiter und eine Methode zum Austausch der
Wärme über den
Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
kann eingesetzt werden als Methode zum Wärmeaustausch bei indirektem
Kontakt der Wärmeübertragungsflüssigkeit
mit dem Leiter.
-
Weiterhin können als Rotationsantriebsquelle
der Erfindung eine Methode zum Antreiben der Antriebswelle durch
den Motor über
die Riemenscheibe oder einen speziellen Motor, Windenergie und Wasserenergie
neben dem Motor eingesetzt werden.
-
Verschiedenes, die elektromagnetische Kupplung,
das Wärmeferrit,
eine elektromagnetische Bremse, eine elektromagnetische Wicklung
oder anderes kann als An-Aus-Steuereinrichtung für die magnetische Heizung benutzt
werden. Es sei darauf hingewiesen, daß weichmagnetischer Ferrit
auf den Permanentmagneten aufgetragen ist, insbesondere bei Wärmeferrit.
Da dieser ein Magnet eine Charakteristik hat, bei der ein magnetischer
Durchgang durch das weichmagnetische Ferrit geht, wenn Wärme bis
zu einer bestimmten Temperatur oder mehr erzeugt wird, und ein magnetischer
Durchgang auf der Außenseite
des weichmagnetischen Ferrits erzeugt wird, wenn im Gegensatz die
Temperatur unter eine bestimmte Temperatur fällt, wird es möglich, An-Aus
automatisch zu kontrollieren, so daß ein An-Aus-Steuersystem durch
Verwendung des Wärmeferrits
für den
Magneten überflüssig wird.
Energie wird über
einen Schleifring oder dergleichen zugeführt, wenn ein Elektromagnet
rotiert wird.
-
Die spezifische Natur der Erfindung,
wie auch andere Ziele, Einsatzmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung, werden aus der nachfolgenden Beschreibung
und den zugehörigen
Zeichnungen deutlicher.
-
1 ist
ein Längsschnitt
mit einem Ausführungsbeispiel
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 2 der Erfindung;
-
2 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 3 der Erfindung;
-
3 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 4 der Erfindung;
-
4 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 5 der Erfindung;
-
5 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 6 der Erfindung;
-
6 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 7 der Erfindung;
-
7 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 8 der Erfindung;
-
8 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 9 der Erfindung;
-
9 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 10 der Erfindung;
-
10 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 11 derselben;
-
11 ist
ein Längsschnitt
mit einem Ausführungsbeispiel
einer An-Aus-Steuereinrichtung durch
einen Motor des magnetischen Heizgerätes derselben;
-
12 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines An-Aus-Steuersystems
durch eine elektromagnetische Kupplung des magnetischen Heizgeräts derselben;
-
13 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
einer An-Aus-Steuereinrichtung
durch einen Elektromagneten des magnetischen Heizgeräts derselben;
und
-
14 ist
ein Diagramm mit Beispielen der exothermen Daten eines Tests einer
Kombination aus Permanentmagneten, seltenen Erden und eines Wechselstromgliedes,
die in der Erfindung eingesetzt werden.
-
1 ist
ein Längsschnitt
mit einem Ausführungsbeispiel
eines magnetischen Heizgerätes
in Übereinstimmung
mit Anspruch 2 der Erfindung, 2 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispieles
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 3 der Erfindung, 3 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispieles
eines magnetischen Heizgerätes
in Übereinstimmung
mit Anspruch 4 der Erfindung, 4 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispieles
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 5 der Erfindung, 5 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 6 der Erfindung, 6 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispieles
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 7 der Erfindung, 7 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 8 der Erfindung, 8 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispieles
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 9 der Erfindung, 9 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispieles
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 10 der Erfindung, 10 ist
ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispieles
eines magnetischen Heizgeräts
in Übereinstimmung
mit Anspruch 11 derselben, 11 ist
ein Längsschnitt
mit einem Ausführungsbeispiel
einer An-Aus- Steuereinrichtung
durch einen Motor des magnetischen Heizgerätes derselben, 12 ist ein Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels
eines An-Aus-Steuersystems
durch eine elektromagnetische Kupplung des magnetischen Heizgeräts derselben, 13 ist ein Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
einer An-Aus-Steuereinrichtung durch einen Elektromagneten des magnetischen
Heizgeräts derselben
und 14 ist ein Diagramm
mit Beispielen der exothermen Daten eines Tests einer Kombination
eines Permanentmagneten aus seltenen Erden und eines Wechselstromgliedes,
die in der Erfindung eingesetzt werden.
-
In dem magnetischen Heizgerät gemäß 1 ist der gesamte rotierende
Wassermantel in einem Gehäuse
aus einem Leiter gemacht. Das Heizgerät ist so konstruiert, daß ein Permanentmagnet 3 an
einem integralen Gehäuse 2 befestigt
ist, das am äußeren Umfang
einer Antriebswelle 1 über
Lager 6 und eine Wellendichtung 7 befestigt ist,
so daß eine Fläche desselben
innerhalb des Gehäuses 2 ausgestellt
ist und daß der
scheibenförmige
rotierende Wassermantel 4 an der Antriebswelle 1 in
dem Gehäuse 2 befestigt
ist, so daß er
dem Permanentmagneten 3 mit einem schmalen Spalt zugewandt
ist. Der gesamte scheibenförmige
Wassermantel 4 ist aus einem Leiter durch Beschichten eines
Wechselstromgliedes auf die magnetische Oberfläche eines Hysteresegliedes
gemacht, also vorzugsweise aus einem magnetischen Material, beispielsweise
einer Eisenplatte, Gußeisen
oder Gußstahl
oder durch das Wechselstromglied selbst gebildet. Eine Riemenscheibe 5 zum
Rotieren durch einen Motor des Fahrzeugs über einen Riemen ist an der
Antriebswelle 1 angebracht. Das integrierte Gehäuse 2 zur
Aufnahme des rotierenden Wassermantels 4 ist mit einem Wassereinlaß P1 und
mit einem Wasserauslaß P2 versehen.
Eine Rückenplatte 8 ist
ein Kernglied zur Konzentration des magnetischen Feldes, das durch den
Permanentmagneten 3 generiert wird und auf dem rotierenden
Wassermantel 4 wirksam ist. Obwohl das Kernglied nicht
immer erforderlich ist, ist es vorteilhaft, dieses vorzusehen.
-
Wenn die Antriebswelle 1 durch
den Motor über
die Riemenscheibe 5 angetrieben wird, rotiert der scheibenartige
Wassermantel 4, der aus dem Leiter hergestellt ist, als
Ganzes innerhalb des integralen Gehäuses 2 im Falle des
in 1 gezeigten magnetischen
Heizgerätes.
Der zwischen dem Permanentmagneten 3 gebildete magnetische
Durchgang wird geschert und der Wassermantel 4 verursacht
Induktionswärme.
Die Wärme
wird mit dem umlaufenden Wasser, also mit Wärmeübertragungsflüssigkeit
innerhalb des integralen Gehäuses 2 ausgetauscht.
-
In dem magnetischen Heizgerät von 2 ist ein Permanentmagnet 13 in
einem Gehäuse 12 gelagert,
welches um eine Antriebswelle 11 über Lager 16 und eine
Wellendichtung 17 gelagert ist. Das Gehäuse 12 besteht aus
einem Vordergehäuse 12-1 und
einem Rückgehäuse 12-2.
Der Permanentmagnet 13 ist an dem Frontgehäuse 12-1 durch
Joch 13a befestigt. Ein rotierender Wassermantel 14,
der auf die Antriebswelle 11 gepaßt ist, ist innerhalb dieses Gehäuses angeordnet
und ein Leiter 15, der den Permanentmagneten 13 unter
Bildung eines schmalen Spalts zwischen ihnen zugewandt ist, ist
so an den Wassermantel angebracht, daß dessen Rückseite zur Seite des Rückgehäuses 12-2 ausgestellt
ist. Der Leiter 15 ist ein Hystereseglied oder durch Kaschieren
eines Wirbelstromgliedes auf die Magnetenseite eines magnetischen
Materials, beispielsweise Eisenplatte, Gußeisen oder Gußstahl,
gebildet, oder ist das Wirbelstrommaterial selbst. Eine umlaufende
Rippe 15a oder eine radiale Rippe 15b ist an der
Rückseite desselben
auf der Seite des Rückgehäuses 12-2 angeordnet,
um die Effektivität
des Wärmeaustausches zu
erhöhen.
Eine Durchgangsbohrung 14-1a für das umlaufende Wasser, also
die Wärmeübertragungsflüssigkeit,
ist an den Verbindungsbereichen des Wassermantels 14 gelocht.
Das in dem Permanentmagneten 13 lagernde Gehäuse 12 und
der rotierende Wassermantel 14 sind mit einem Wassereinlaß P1 und
mit einem Wasserauslaß P2
versehen, die mit der Innenseite des Gehäuses kommunizieren. Eine Riemenscheibe 19 ist
an der Antriebswelle 11 über einen Befestigungsbolzen 18 befestigt
und durch den Motor des Fahrzeugs über einen Riemen angetrieben.
Es ist überflüssig zu
sagen, daß es
ebenso möglich
ist, einen gesonderten Motor, Wind- und Wasserenergie oder dergleichen
als Antriebsquelle anstelle des Motors zu verwenden.
-
Wenn die Antriebswelle 11 durch
den Motor über
die Riemenscheibe 19 in dem wie oben beschrieben konstruierten
Hystereseglied angetrieben wird, rotieren der Wassermantel 14 und
der Leiter 15 innerhalb des Gehäuses 12. Ein zwischen
dem Permanentmagneten 13, der innerhalb des Gehäuses 12 gelagert
ist, gebildeter magnetischer Fluß wird geschert und der Leiter
verursacht Induktionswärme. Die
Wärme des
Leiters 15 wird zu dem umlaufenden Wasser, der Wärmeübertragungsflüssigkeit
innerhalb des Gehäuses 12 übertragen
und das geheizte umlaufende Wasser für das Beheizen des Fahrzeugs durch
einen Heizkreislauf bereitgehalten.
-
In dem magnetischen Heizgerät aus 3 sind ein Paar von linken
und rechten Permanentmagneten 23 angeordnet, so daß sie einander
unter einer bestimmten Distanz zugewandt sind, in einem Gehäuse 22 gelagert,
welches um eine Antriebswelle 21 über ein Lager 26 und
eine Wellendichtung 27 gelagert ist. Das Gehäuse 22 besteht
aus einem Frontgehäuse 22-1 und
einem Rückgehäuse 22-2.
Ein Ringröhrenpermanentmagnet 23 ist über ein
Joch 23a befestigt. Ein an der Antriebswelle 21 angebrachter
Rotationswassermantel 24 ist zwischen den Permanentmagneten 23 innerhalb
dieses Gehäuses angeordnet
und ein Leiter 25 an dem Wassermantel 24 befestigt.
Kanäle
für das
umlaufende Wasser, die Übertragungsflüssigkeit,
sind durch den Wassermantel 24 gelocht. Der Kanal ist durch
einen in dem Verbindungsbereich des Wassermantels 24 in
axialer Richtung gelochten Kanal 24-1a und einer Mehrzahl von
Kanälen 24-1b,
die in radialer oder vorzugsweise in Form eines Gewölbes vorgesehen
sind, gebildet, so daß es
durch den rechten und linken Leiter durchtritt, während es
mit dem Kanal 24-1a kommuniziert. Es wird darauf hingewiesen,
daß es
vorzugsweise vorgesehen ist, die Rückseite des Leiters 24 zum
Kanal 24-1a zu exponieren, da der Wärmeaustausch weiter verbessert
wird. Das Gehäuse 22,
welches den Permanentmagneten 23 und den rotierenden Wassermantel 24 lagert,
ist mit einem Wassereinlaß P1
und einem Wasserauslaß P2,
die mit der Innenseite des Gehäuses
kommunizieren, versehen. Eine Riemenscheibe 29 ist an der
Antriebswelle 21 über einen
Befestigungsbolzen 28 befestigt und durch den Motor des
Fahrzeugs über
einen Riemen angetrieben. Es ist überflüssig, zu sagen, daß es ebenso möglich ist,
einen gesonderten Motor, Wind- oder Wasserenergie oder dergleichen
als Antriebsquelle anstelle des Motors zu verwenden.
-
Wenn die Antriebswelle 21 durch
den Motor über
die Riemenscheibe 29 in dem wie oben beschriebenen Hystereseglied
angetrieben wird, rotieren der Wassermantel 24 und der
Leiter 25 in dem Gehäuse 22.
Ein zwischen dem Paar von rechten und linken Permanentmagneten 23,
die in dem Gehäuse 22 gelagert
sind, gebildeter magnetischer Durchgang wird geschert und der Leiter
verursacht Induktionswärme.
Die Wärme
des Leiters 25 wird auf das umlaufende Wasser, der Wärmeübertragungsflüssigkeit,
innerhalb des Gehäuses 22 übertragen und
das geheizte Umlaufwasser zum Wärmen
eines Fahrzeugs durch einen Heizkreislauf bereitgehalten.
-
Ein magnetisches Heizgerät gemäß 4 ist ein Zylindertypheizgerät, in dem
ein Permanentmagnetrotor 33 auf eine Antriebswelle 31 aufgesetzt ist,
die in einem Zylindergehäuse 32 gelagert
ist, das um die Antriebswelle 31 über ein Lager 37 gelagert ist.
Ein Leiter 36, der einem an dem Permanentmagnetrotor 33 durch
ein Joch 34a befestigten Ringpermanentmagneten 34 unter
Bildung eines schmalen Spalts zwischen ihnen zugewandt ist, ist
an einer inneren Umfangsoberfläche
des zylindrischen Gehäuses 32 befestigt.
Ein Wassermantel 35 ist um das zylindrische Gehäuse 32 befestigt,
in dem der Leiter 34 durch einen Befestigungsbolzen 38 befestigt
ist. Der Wassermantel 35 ist mit einem Wassereinlaß P1 und einem
Wasserauslaß P2
versehen, die aneinander angrenzen und mit dem Wassermantel 35 kommunizieren.
Es sei darauf hingewiesen, daß die
Antriebswelle 31 mit einer Riemenscheibe 39 integriert
ist, so daß sie
durch einen Motor eines Fahrzeugs über einen Riemen angetrieben
wird.
-
Wenn die Antriebswelle 31 durch
den Motor über
die Riemenscheibe 39 in dem magnetischen Heizgerät aus 4 angetrieben wird, rotieren
der Permanentmagnetrotor 33 und der Permanentmagnet 34 innerhalb
des zylindrischen Gehäuses 32 auf der
Antriebswelle 31. Ein zwischen dem Leiter 36, der
an der inneren Umfangsoberfläche
des Gehäuses 32 befestigt
ist, und dem Permanentmagneten 34 gebildeter magnetischer
Durchgang wird geschert und der Leiter 36 verursacht Induktionswärme. Die Wärme des
Leiters 36 wird auf das umlaufende Wasser als die Wärmeübertragungsflüssigkeit
innerhalb des Wassermantels 35 übertragen und das geheizte umlaufende
Wasser wird zum Wärmen
eines Fahrzeugs durch einen Heizkreislauf bereitgestellt.
-
In einem magnetischen Heizgerät gemäß 5 ist ein beispielsweise
aus einem Wirbelstromelement hergestellter Wassermantel (Leiter) 42 nicht rotierbar
um eine Antriebswelle 41 über Lager 43 gelagert
und Magnetrotoren 44-1 und 44-2 mit ringröhrenförmigen Permanentmagneten 45-1 und 45-2 sind auf
beiden Seiten des Wassermantels 42 so angeordnet, daß sie dem
Mantel unter Bildung eines schmalen Spalts dazwischen zugewandt
und in einen Körper
am Antriebswelle befestigt sind. Magnetrotor 44-1 ist durch
einen Befestigungsbolzen 47-1 in der Antriebswelle 41 angebracht
und der andere Magnetrotor 44-2 an der Antriebswelle 41 durch
einen Keil (nicht gezeigt) oder dergleichen gesichert. Die ringröhrenartigen
Permanentmagneten 45-1 und 45-2 sind jeweils durch
Joch 45-1a und 45-2a befestigt.
Der Wassermantel weist einen Wassereinlaß P1 und einen Wasserauslaß P2 auf.
Es sei darauf hingewiesen, daß eine
Riemenscheibe 46 an der Antriebswelle 41 durch
einen Befestigungsbolzen 47 befestigt ist, so daß sie durch
einen Motor des Fahrzeugs über einen
Riemen angetrieben wird.
-
Ein magnetisches Heizgerät gemäß 6 ist eines, bei dem ein
Wassermantelhauptkörper
aus Kunststoff hergestellt ist, um das Gewicht des gesamten Heizgerätes zu vermindern
und die Wärmespeichereigenschaften
der Wärmeübertragungsflüssigkeit
zu halten. Der Wassermantel 52 wird durch Befestigen eines
aus einem Wirbelstromglied hergestellten Leiters 52-2,
der zum Profil des Mantelhauptkörpers
korrespondierend geformt ist, an der Vorderseite des Wassermantelhauptkörpers 52-1,
dessen Bereich die Form eines „]" hat, in einem Körper über Dichtringe 52-3 und 52-4 nicht
rotierbar um eine Antriebswelle 51 über Lager 53 gelagert
sowie ein Permanentmagnetrotor 55 mit einem ringröhrenartigen Permanentmagnet 56 so
angeordnet, daß er
dem Leiter 52-2 des Wassermantels 52 unter Bildung
eines schmalen Spalts dazwischen zugewandt und in einem Körper mit
der Antriebswelle 51 durch Befestigungsbolzen 59 befestigt.
Eine Rückplatte 54 ist
auf einer Innenwand des Leiters 52-2 auf der dem Permanentmagneten 56 zugewandten
Seite innerhalb des Wassermantels 52 kaschiert. Der Wassermantel 52 ist
mit einem Wassereinlaß P1
und mit einem Wasserauslaß P2
versehen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Antriebswelle 51 durch
einen Motor des Fahrzeugs durch eine Riemenscheibe und einen Riemen
der gleichen Weise, wie oben beschrieben, angetrieben ist. Die Bezugsziffer
(58) bezeichnet umlaufendes Wasser.
-
Wenn die Antriebswelle 51 durch
den Motor über
die Riemenscheibe 57 in dem magnetischen Heizgerät, das wie
oben beschrieben aufgebaut ist, angetrieben wird, rotiert der Permanentmagnetrotor 55,
der mit der Antriebswelle 51 und dem Permanentmagneten 56 integriert
ist. Hierdurch wird ein zwischen dem Leiter 52-2, der aus einem
Wirbelstromglied hergestellt und an dem Wassermantelhauptkörper 52-1 aus
Kunstharz befestigt ist, gebildeter magnetischer Durchgang geschert
und der Leiter 52-2 verursacht Induktionswärme. Ein
starkes magnetisches Feld wird zwischen dem Permanentmagneten 56 durch
den Einsatz der Rückplatte 54,
die beschichtet auf die innere Wand des Leiters 52-2 kaschiert
ist, auf der den Permanentmagneten 56 zugewandten Seite
gebildet und Wirbelstrom in dem Leiter 52-2 des Wassermantels 52 erzeugt,
wodurch die Effektivität
des Heizgerätes
verbessert wird. Die Wärme
des Leiters 52-2 des Wassermantels 52 wird auf das
umlaufende Wasser 58, also der Wärmeübertragungsflüssigkeit,
innerhalb des Mantels 52 übertragen, und das geheizte
umlaufende Wasser zum Wärmen
eines Fahrzeugs über
einen Heizkreislauf in der gleichen Weise, wie oben beschrieben,
bereitgestellt. Es ist möglich,
Effekte zu erzielen, wie beispielsweise das Volumen des Wassermantels
zu erhöhen,
die Wärme
kann effektiv zurückgewonnen
werden, die Strahlungswärme
zum Permanentmagneten 56 kann reduziert werden und thermische
Einflüsse
auf die Dichtringe 52-3 und 52-4 können reduziert
werden, da die durch Rotation verursachte relative Geschwindigkeit
des Wassermantels an der Außenseite
der Rückplatte 54 des
Leiters 52-2 in Umfangsrichtung groß ist, er ist nahe zu Teilen,
an denen die Wärmewerte
groß sind
und er voll gekühlt
wird, da der Oberflächenbereich (Wärmeübergangsbereich)
vergrößert ist,
zusätzlich
zu dem Effekt, kann durch Herstellen des Wassermantelhauptkörpers 52-1 aus
Kunstharz im Fall dieses magnetischen Heizgerätes das Gewicht im Vergleich
zu magnetischen Heizgeräten, deren
Wassermantel aus einem Wirbelstromglied (hergestellt aus reinem
Kupfer, etc.) reduziert, und die Wärmespeichereigenschaft der
Wärmetransportflüssigkeit
kann erhöht
werden, da die thermische Leitfähigkeit
des Kunstharzes niedrig ist. Ein höherer Effekt zur Erhöhung des
Wärmewertes
kann erreicht werden, da Verlustfluß, erzeugt in den inneren und äußeren Umfangsseiten
des Permanentmagneten, in die Seiten des Leiters 52-2 geleitet
werden kann und der Verlustfluß durch
Ummanteln des Permanentmagneten 56 durch Formen des Wassermantelhauptkörpers 52-1 in
die Form eines „[" reduziert werden kann.
-
In einem magnetischen Heizgerät gemäß 7 ist ein ringröhrenartiger
Permanentmagnet 63 auf der Innenseite eines Gehäuses 62 befestigt,
so daß er
außen
zu einer Antriebswelle 61 aufgesetzt ist, und ein Leiter 66,
bestehend aus scheibenartigen magnetischen Ringplatten 65 und
einer ringröhrenartigen
Bremsringscheibe 64, ist an der Antriebswelle auf beiden
Seiten des Permanentmagneten 63 befestigt, so daß er diesem
unter Bildung eines schmalen Spalts dazwischen zugewandt und in
einem Gehäuse 62 gehalten
ist, das um die Antriebswelle 61 über ein Lager 67 und
eine Wellendichtung 68 gelagert ist. Das Gehäuse 62 dieses
Heizgerätes
besteht aus einem Frontgehäuse 61a und
einem Rückgehäuse 61b und
ist mit einem Wassereinlaß P1
auf der Seite des Rückgehäuses 61b und
einem Wasserauslaß P2
an der Seite des Frontgehäuses 61a versehen.
Der Wassereinlaß P1
und der Wasserauslaß P2 kommunizieren
zur Innenseite des Gehäuses 61.
-
Wenn die Antriebswelle 61 durch
beispielsweise einen Motor in dem magnetischen Heizgerät gemäß 7 angetrieben wird, rotieren
der aus der scheibenartigen magnetischen Ringplatte 65 und
der ringröhrenartigen
Bremsringplatte 64, die an der Antriebswelle befestigt
sind, bestehende Leiter 66 im Gehäuse 62. Hierdurch
wird der zwischen dem in dem Gehäuse 62 gelagerte
Permanentmagnet 63, geschert und der Leiter 66 verursacht
Induktionswärme.
Die Wärme
des Leiters 66 wird zum umlaufenden Wasser, der Wärmeübertragungsflüssigkeit
im Gehäuse 62, übertragen.
-
Ein magnetisches Heizgerät gemäß 8 ist ein Zweistufenheizgerät, in dem
zwei Permanentmagneten vorgesehen sind und Leiter 76, die
in einem Paar mit den zugehörigen
Permanentmagneten angeordnet sind, werden rotiert. In dem Heizgerät sind zwei
ringröhrenartige
Permanentmagnete 73, die an einer Innenwand des Gehäuses 72 so
befestigt sind, so daß sie
außen
auf eine Antriebswelle 71 unter Bildung eines vorbestimmten
Spalts aufgesetzt sind, und ein Leiter 76, der aus einer
scheibenartigen magnetischen Ringplatte 75 und einer ringröhrenartigen
Bremsringplatte 74 besteht und an der Antriebswelle 71 auf
beiden Seiten des Permanentmagneten 73 befestigt ist, so
daß er
diesen unter Bildung eines schmalen Spalts dazwischen zugewandt
ist, in einem Gehäuse 72 gelagert,
das um die Antriebswelle 71 über Lager 77 und eine
Wellendichtung 78 gelagert ist. Das Gehäuse 72 dieses Heizgerätes besteht
aus einem Frontgehäuse 71a und
einem Rückgehäuse 71b und
ist mit einem Wassereinlaß P1
auf der Außenseite
des Rückgehäuses 71b und
einem Wasserauslaß P2
auf der Seite des Frontgehäuses 71a auch in
diesem Heizgerät
versehen. Es sei darauf hingewiesen, daß Raum zwischen dem rechten
und linken Permanentmagneten 73 und dem Leiter 76 vorgesehen
ist, so daß die
rechten und linken magnetischen Kreise einander nicht stören.
-
Wenn die Antriebswelle 71 durch
beispielsweise einen Motor in dem magnetischen Heizgerät gemäß 8 angetrieben wird, rotiert
der Leiter 76 und der zwischen den beiden in dem Gehäuse 72 gelagerten
Permanentmagneten 73 gebildete magnetische Durchgang wird
geschert. Dadurch verursachen die zugehörigen Leiter 76 Induktionswärme. Die Wärme der
Leiter 76 wird zum Umlaufwasser, der Wärmeübertragungsflüssigkeit
in dem Gehäuse 72 in der
gleichen Weise, wie oben beschrieben, übertragen. Da die Wärmeübertragungsflüssigkeit
durch den zwischen dem rechten und dem linken Permanentmagneten 73 und
dem Leiter gebildeten Spalt fließt, ist die Wärmeübertragung
gut.
-
Während
beide Heizgeräte
gemäß 7 und 8 von einem Typ sind, in dem der Magnet
fest ist, und der Leiter in der Struktur rotiert, in der Leiter
auf beiden Seiten des Permanentmagneten angeordnet ist, so daß er diesem
zugewandt ist, zeigt 9 ein magnetisches
Heizgerät
des Typs, in dem die Magneten in der Struktur, in der die Leiter
auf beiden Seiten des Permanentmagneten angeordnet sind, so daß sie diesem
zugewandt sind, rotieren. In dem Heizgerät ist ein ringröhrenartiger
Permanentmagnet 83 um eine Antriebswelle 81 mittels
Magnethalter 83a befestigt und aus einer scheibenartigen
magnetischen Ringplatte 85 und einer ringröhrenartigen Bremsringplatte 84 bestehender
Leiter 86, die an der Innenwand des Gehäuses befestigt sind, so daß er diesen
unter Bildung eines schmalen Spalts dazwischen auf beiden Seiten
des Permanentmagneten 83 zugewandt ist, sind innerhalb
eines Gehäuses 82 gelagert,
das um die Antriebswelle 81 über Lager 87 und eine
Ringrichtung 88 gelagert ist. Das Gehäuse 82 besteht aus
einem Frontgehäuse 82a und
einem Rückgehäuse 82b und
ist mit einem Wassereinlaß P1
im Zentrum des Frontgehäuses 82a und
einem Wasserauslaß P2
am äußeren Umfangsteil
versehen. Der Wassereinlaß P1
und der Wasserauslaß P2 kommunizieren
mit der Innenseite des Gehäuses.
-
Die magnetische Ringplatte 85 des
Leiters 86 kann auf dem aus dem Wirbelstromglied, wie beispielsweise
Kupfer oder Aluminium, hergestellten Bremsringplatte 84 auch
die magnetische Seitenoberfläche
mit einem magnetischen Material beschichtet werden, beispielsweise
Hysteresematerial oder vorzugsweise Alnico, rostfreiem Ferrit, einer
Eisenplatte, Gußeisen
und Gußstahl
oder aus dem Wirbelstrommaterial oder nur aus magnetischem Material
hergestellt sein. Die Antriebswelle 81 wird durch einen
Riemen über
eine Riemenscheibe oder dergleichen durch einen Motor des Fahrzeugs,
einen gesonderten Motor oder Wind- und Wasserenergie angetrieben.
Wenn die Antriebswelle 81 durch beispielsweise den Motor
in dem in der oben beschriebenen Weise konstruierten magnetischen
Heizgerät
angetrieben wird, rotiert der in einem Körper auf der Antriebswelle
befestigte Permanentmagnet 83 innerhalb des Gehäuses 82 und
der zwischen den in dem Gehäuse 82 gelagerten
Leiter gebildete magnetische Fluß wird geschert und die zugehörigen Leiter 86 verursachen
Induktionswärme.
Die Wärme
des Leiters 86 wird zu dem umlaufenden Wasser, der Wärmeübertragungsflüssigkeit,
innerhalb des Gehäuses 82 übertragen
und das geheizte umlaufende Wasser zum Wärmen eines Fahrzeugs durch
einen Heizkreislauf bereitgestellt.
-
Ein magnetisches Heizgerät gemäß 10 ist so aufgebaut, daß eine Antriebswelle
und ein Magnet in entgegengesetzten Richtungen zueinander durch
ein Planetengetriebe rotiert werden können, so daß ein maximaler Heizwert durch
Erhöhen
der relativen Geschwindigkeit eines Zentrifugalgebläses und des
Permanentmagneten durch Rotieren eines Halters des Planetengetriebes
in entgegengesetzter Richtung zur Antriebswelle erreicht wird. In
dem magnetischen Heizgerät
ist eine Radscheibe 93a des Zentrifugalgebläses 93,
die an der Antriebswelle 91 befestigt und in einem Gebläsegehäuse 92 gelagert ist,
aus einem Leiter hergestellt und ein zylindrischer Magnetrotor 94 mit
Permanentmagneten 95, die der aus dem Leiter hergestellten
Radscheibe 93 unter Bildung eines Spalts zugewandt sind,
während
ein schmaler Spalt verbleibt, ist durch die Antriebswelle 91 gelagert,
so daß er
entgegengesetzt durch das Planetengetriebe rotieren kann, welches
ein Sonnenrad 96, ein Planetenrad 97, einen Träger 98 und
ein Hohlrad 99 aufweist. Das Sonnenrad 96 des
Planetengetriebes ist an der Antriebswelle 91 gelagert
und das mit dem Sonnenrad 96 kämmende Planetenrad 97 ist
axial durch den Halter 98 gelagert, der an der Antriebswelle 91 durch
Lager 100 befestigt ist, und das mit dem Planetenrad 97 kämmende Hohlrad 99 ist
intern in den Magnetrotor 94 in einem Körper mit diesem gepaßt und durch
Lager 101 gelagert, die zwischen dem Halter 98,
und einer an dem Halter 98 des Planetenrades 97 befestigten
Riemenscheibe vorgesehen ist, so daß der Halter 98 in
entgegengesetzter Richtung zur Antriebswelle 91 durch die
Riemenscheibe 102 rotiert werden kann. Ein Verbindungsstück des Gebläsegehäuses 92 und
des Magnetrotors 94 ist durch einen Dichtungsbereich 103 gedichtet.
-
Dementsprechend fließt, wenn
die Antriebswelle 91 in dem magnetischen Heizgerät angetrieben wird,
die Wärmeübertragungsflüssigkeit
in das Gebläsegehäuse 92 vom
Wärmeübertragungsflüssigkeitseinlaß P1, wie
durch Pfeile angedeutet, und zur selben Zeit erhöht sich die Relativgeschwindigkeit des
Zentrifugalgebläses 93 und
des Permanentmagneten 95 und ein maximaler Heizwert kann
durch Rotieren des Halters 98 in entgegengesetzter Richtung zur
Antriebswelle 91 durch die Riemenscheibe 102 erreicht
werden, wenn der Magnetrotor 94, der von der Antriebswelle 91 getragen
wird, durch das Planetengetriebe 96 in entgegengesetzter
Richtung zum Zentrifugalgebläse 93 rotiert.
-
Nachfolgend wird ein konkretes Beispiel
für eine
An-Aus-Steuereinrichtung des oben beschriebenen magnetischen Heizgerätes anhand
der 11 bis 13 erläutert.
-
11 zeigt
einen Fall, in dem ein Antriebsmotor als An-Aus-Steuereinrichtung
des magnetischen Heizgeräts
eingesetzt wird. In dem magnetischen Heizgerät ist der Antriebsmotor 112 auf
der Rückseite
desselben vorgesehen, ein Permanentmagnetrotor 114, der
auf die Antriebswelle 111 des Antriebsmotors 112 aufgesetzt
ist, ist im Frontgehäuse 113 gelagert
und ein den Permanentmagnetrotor 114 unter Bildung eines
schmalen Spalts zugewandter Wassermantel 116 ist befestigt
durch einen nicht gezeigten Bolzen an und auf der Rückseite
des Wassermantels über
eine zwischen dem Rückgehäuse 113-1 angeordneten
Dichtung G gestapelt. Ein ringröhrenartiger
Permanentmagnet 115 ist an dem Permanentmagnetrotor 114 über ein
Joch 115a und ein dem Permanentmagneten 115 unter
Bildung eines schmalen Spalts zugewandter Leiter 117 an
dem Wassermantel 116 befestigt. Das Rückgehäuse 113-1, das an
der Rückseite
des Wassermantels 116 befestigt ist, ist mit einem Wassereinlaß P1 und
einem nicht gezeigten Wasserauslaß versehen, die benachbart
zueinander angeordnet sind und mit dem Wassermantel 116 kommunizieren.
Der Wassermantel 116 ist mit Rippen 116a versehen,
um die Effektivität
des Wärmeaustausches
zu erhöhen.
Die Rippen können
in Spiral-, Radial- oder Umfangsform geformt sein.
-
Wenn der Antriebmotor 112 in
dem wie oben beschrieben konstruierten magnetischen Heizgerät aktiviert
wird, rotiert der an der Antriebwelle 111 befestigte Permanentmagnetrotor 114 um
den axialen Kern und die Permanentmagneten 115 rotieren. Dann
wird der zwischen dem Leiter 117, der an der Frontfläche des
Wassermantels 116 befestigt ist, erzeugte magnetische Fluß und der
Permanentmagnet 115 geschert und der Leiter 117 verursacht
Induktionswärme.
Die Wärme
des Leiters 117 wird zu dem umlaufendem Wasser, der Wärmeübertragungsflüssigkeit,
in dem Wassermantel 116 übertragen und das geheizte
Umlaufwasser zum Wärmen
eines Fahrzeugs über
einen Heizkreislauf bereitgestellt.
-
Im Fall des magnetischen Heizgeräts gemäß 11 kann beispielsweise ein
Temperatursensor zur Messung der Temperatur der Wärmeübertragungsflüssigkeit
eingesetzt werden, um den Antriebsmotor auszuschalten, wenn eine
vorbestimmte Temperatur erreicht ist oder die Geschwindigkeit des Antriebsmotors
ab diesem Punkt manuell reduziert werden.
-
12 zeigt
einen Fall, in dem eine magnetische Kupplung als An-Aus-Steuereinrichtung
des magnetischen Heizgeräts
benutzt wird. In dem magnetischen Heizgerät ist ein Permanentmagnetrotor 123,
der auf eine Antriebswelle 121 gepaßt ist, in einem Gehäuse 122 gelagert,
das um die Antriebswelle 121 über Lage 129 gelagert
ist, und ein Wassermantel 116, der dem Permanentmagnetrotor 123 unter
Bildung eines schmalen Spalts zugewandt ist, durch einen Bolzen 127 und
mittels einer Dichtung G, die zwischen dem Rückgehäuse 122-1 eingelegt
ist, an der Rückseite
des Mantels befestigt und gestapelt. Ein ringnutartiger Permanentmagnet 124 ist
an Permanentmagnetrotor 123 über ein Joch 124a befestigt
und ein Leiter 126, der dem Permanentmagneten 124 unter
Bildung eines schmalen Spalts zugewandt ist, ist an dem Wassermantel 125 befestigt. Der
Leiter 126 ist durch Beschichten eines Wirbelstromgliedes
auf die Oberfläche
der Permanentmagneten 124 auf dem Grundglied, beispielsweise
einem Hystereseglied oder einer Eisenplatte, geformt. Das Rückgehäuse 122-1,
das auf der Rückseite
des Wassermantels 125 gefestigt ist, ist mit einem Wassereinlaß P und
einem nicht gezeigtem Wasserauslaß versehen, die einander benachbart
sind und mit dem Wassermantel 125 kommunizieren. Der Wassermantel 125 ist
mit Rippen 125a versehen, um die Effektivität des Wärmeaustausches
zu erhöhen.
-
Die elektromagnetische Kupplung zum
Kontrollieren von Ein-Aus 130 ist mit der Antriebswelle 121 in
dem magnetischen Heizgerät
gekuppelt. Die elektromagnetische Kupplung 130 weist einen
Kupplungsrotor 132 auf, der rotierbar von dem Frontgehäuse 122 mittels
dem Lager 131 gelagert ist, eine Erregerwicklung 133,
die in dem Gehäuse 122 vorgesehen
ist, so daß sie
innerhalb des Kupplungsrotor 132 angeordnet ist, eine Narbe 135,
die auf der Antriebswelle 121 durch Befestigungsbolzen 134 befestigt
ist, und einen Anker 136, der bewegbar zur Seite der Erregerwicklung 133 durch
die Narbe gehalten ist, auf. Es sei darauf hingewiesen, daß der Kupplungsrotor 132 durch
einen Motor des Fahrzeugs mittels einem nicht gezeigtem Riemen angetrieben
wird.
-
Wenn die elekromagnetische Kupplung 130 angeschaltet
und in dem wie oben beschrieben konstruierten magnetischen Heizgerät aktiviert
wird, rotiert der Permanentmagnetrotor 123, der an der
Antriebswelle 121 befestigt ist, um den axialen Kern und der
Permanentmagnet 124 rotiert. Dann wird ein magnetischer
Fluß,
der zwischen dem auf der Vorderseite des Wassermantels 125 befestigten
Leiter 126 und dem Permanentmagneten 124 erzeugt
wird, geschert und der Leiter 126 verursacht Induktionswärme. Die
Wärme des
Leiters 126 wird zu dem Umlaufwasser, der Wärmeübertragungsflüssigkeit,
in dem Wassermantel 125 übertragen und das geheizte
Umlaufwasser zum Wärmen
eines Fahrzeugs durch einen Heizkreislauf bereitgehalten.
-
13 zeigt
einen Fall, bei dem ein Elektromagnet als An-Aus-Steuereinrichtung
für das
magnetische Heizgerät
eingesetzt wird, nämlich
ein Typ, in dem der Elektromagnet 144 als Magnet benutzt wird
und rotiert wird, so daß ein
Leiter auf der stationären
Seite Induktionswärme
erzeugt. In diesem Fall ist ein Elektromagnet 144 in eine
Riemenscheibe 140 eingearbeitet, ein Schlupfring 148 auf
der Seite der Riemenscheibe befestigt und Energie dem Elektromagneten 144 über einem
Zuführschleifer 142 von einem
Zuführkabel 143 zugeführt. Ein
Wassermantel 145, der der Riemenscheibe 140 unter
Bildung eines schmalen Spalts zugewandt ist, ist in einem Körper mit
der Antriebswelle 141 befestigt, die die Riemenscheibe 140 mittels
einem Lager 147 lagert und ein Leiter 146 ist
auf der Fläche
des Wassermantels 146, die der Riemenscheibe zugewandt
ist, befestigt. Es sei darauf hingewiesen, daß das Gehäuse 142, das auf der Rückseite
des Wassermantels 145 befestigt ist, mit einem Wassereinlaß P1 und
einem nicht gezeigtem Wasserauslaß versehen ist, die mit dem Wassermantel 145 kommunizieren
und einander benachbart sind.
-
Dementsprechend wird das An-Aus der Heizgeräts durch
den Elektromagneten 144 im Falle dieses magnetischen Heizgeräts kontrolliert.
-
Hülsenglieder
und beschichtete solche können
als Leiter in der Erfindung benutzt werden.
-
Zum Beispiel kann ein Hülsenglied
eines Wirbelstromgliedes und ein magnetisches Material benutzt werden,
da das Hülsenglied
erlaubt, ein Wirbelstromglied und ein Kernglied zu intregieren,
niedrige Kosten, ein kompaktes Produkt und hohe Produktivität zu realisieren
und die Betriebssicherheit zu verbessern, da die Qualität erhöht wird.
Obwohl ein normales Hülsenglied
ein Material mit der Zweilagenstruktur war, in dem ein anderes Hülsenglied
mit einem Material, nämlich
einem Grundmaterial, gebunden ist, wurde kürzlich ein Material, in dem
eine Zahl von Homo-Materialien oder Hetero-Materialien als Multilagenhülse laminiert
wurden, entwickelt. Dann können
nicht nur das Zweilagenstruktur-Hülsenglied sondern auch das
Multivstruktur-Hülsenglied
mit dem Wirbelstromglied auf der Magnetseite in der Erfindung benützt werden.
Das Hülsenglied,
in dem dünne
Schichten von zwei oder mehreren Metallarten in der Größenordnung
von Mirkometern laminiert wurden, hat eine exzellente Charakteristik
im Unterschied zum konventionellen Material, da ein magnetisches
Feld von dem Permanentmagneten ohne stark gedämpft zu werden übertragen
wird, da das magnetische Material sehr dünn ist und das Wirbelstromglied
erreicht und Wärme
verursacht. Dann verursacht es einen großen Wärmewert durch mehrfache Wiederholung.
Neben diesen hat ein Material, in dem Eisen oder rostfreier Stahl
mehrfach beschichtet ist mit beispielsweise Kupfer und Aluminium,
bestätigt,
daß es
Eigenschaften von thermischer Leitfähigkeit und magnetischer Charakteristiken
hat und als Leiter eines magnetischen Heizgeräts geeignet ist.
-
Es ist auch möglich, daß eine Isolationslage an wenigstens
einer Oberfläche
des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels,
die dem Permanentmagneten zugewandt ist, durch Beschichten, Schweißen oder
Kaschieren vorgesehen ist.
-
Es ist in dem Fall, in dem das magnetische Heizgerät von einem
Typ ist, in dem Wärme
durch Fixieren des Leiters und Rotieren des Magneten erzeugt wird,
ein radialströmender
Luftstrom um den Permanentmagneten, der mit hoher Geschwindigkeit rotiert,
erzeugt wird. Da der Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel,
der aus dem Leiter hergestellt ist, durch den Luftstrom gekühlt wird,
da er gegenüber dem
radialen Luftstrom ungeschützt
ist, ist die Wärmeübertragung
zur Übertragungsflüssigkeit
in dem Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
gehindert.
-
Um den Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
davor zu schützen,
daß er
durch den Luftstrom zu stark gekühlt
wird, wird die Wärmeisolationslage
wenigstens auf der Oberfläche
des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
vorgesehen, die dem Permanentmagneten zugewandt ist, durch Beschichtung
oder gleichen zum Verhinderung, daß der Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantel
zu stark durch den radialen Luftstrom gekühlt wird. In diesem Fall kann
die Wärmeisolationsschicht
auf der gesamten äußeren Oberfläche des
Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
vorgesehen werden. Die Wärmeübertragungsschicht
kann auf der gesamten äußeren Oberfläche des
Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
durch Umgeben des Wärmeübertragungsflüssigkeitsmantels
mit der Wärmeisolationsschicht
vorgesehen sein. Als Wärmeisolator
sei Kunststoff, Schaumkunststoff, Filz, Baumwolle, Keramik, Asbest oder
eine Kombination daraus beispielhaft angegeben.
-
14 zeigt
exotherme Daten einer Kombination eines Permanentmagneten aus seltenen
Erden und eines Wirbelstromgliedes, die durch die Erfindung getestet
wurden. Die Daten zeigen die Beziehung zwischen der Temperatur und
der Zeit (Sekunden), gemessen durch mehrfaches Andern der Rotationsgeschwindigkeit
der Magnetseite, während
die Wirbelstormgliedseiten einander zugewandt angeordnet sind und
während
der Spalt zwischen ihnen auf 1,9 mm gesetzt ist.
-
Die Daten zeigen, daß der Leiter
eine Induktionswärme
von 200 bis 800°C
in einigen bis einigen zehn Sekunden durch Positionieren des Magneten und
des Leiters unter Bildung eines schmalen Spalts und durch Rotieren
des Magneten und des Leiters relativ zueinander verursacht. Dementsprechend
kann, wenn der Wassermantel an der Leiterseite angebracht ist, die
Temperatur auf der Oberfläche
desselben für
den Wärmeaustausch
mit dem umlaufenden Wasser auf eine hohe Temperatur von 800°C in sehr kurzer
Zeit geheizt werden.
-
Es ist überflüssig zu sagen, daß, beispielsweise
Wärmeübertragungsöl, Silikonöl, Kältemittel oder
Gas, wie beispielsweise Luft, neben Wasser als Wärmeübertragungsflüssigkeit
in der Erfindung eingesetzt werden kann. Auch das Verdampfen einer Flüssigkeit
ist anwendbar, beispielsweise als ein Siedekessel. Wie oben beschrieben,
da das erfindungsgemäße magnetische
Heizgerät
eines ist, das mit einem Magnet, beispielsweise ein Permanentmagnet, ein
Elektromagnet und ein thermales Ferrit, der mit einem Leiter, der
aus einem magnetischen Material und einem Hystereseglied, auf dem
ein Wirbelstromglied auf der Magnetseitenoberfläche desselben vorgesehen ist,
oder ein Wirbelstromglied kombiniert ist, das Induktionswärme bereitstellt,
die im Leiter verursacht wird, wenn die Leiterseite oder die Magnetseite in
der Wärmeübertragsflüssigkeit
rotiert, erlaubt es die Struktur weiter zu vereinfachen, zu miniaturisieren
und niedrige Kosten bei der Realisation und hohe Betriebssicherheit
und Sicherheit, die durch Verschleißfreiheit und kontaktfreie
Mechanik sichergestellt ist. Darüber
hinaus bringt es den exzellenten Effekt, daß es Motorkühlwasser schnell wärmen kann und
die Motorwärmefunktion
bemerkenswert durch Antreiben der Leiterseite durch den Motor oder
dergleichen verbessern kann, wenn Heizen schnell erforderlich ist,
wenn der Motor beispielsweise kalt ist. Dementsprechend zeigt das
erfindungsgemäße magnetische
Heizgerät
den exzellenten Effekt, als Zusatzheizung, die zum Heizen der Wärmeübertragungsflüssigkeit
auf hohe Temperaturen effizient und in kurzer Zeit nutzbar ist und
sehr effektiv für
Fahrzeuge, speziell in kalten Gegenden und bei eingebautem Dieselmotor
im speziellen, ist. Das magnetische Heizgerät des Typs, in dem Leiter auf
beiden Seiten des permanenten Magneten angeordnet sind, um Wärme auf
beiden Seiten zu erzeugen, erlaubt größere Wärmerückgewinnungseffizienz zu erreichen.
Es ist auch möglich,
separate Wärmeübertragungsflüssigkeiten
durch Unterteilen des Gehäuses in
verschiedene Kammern zur selben Zeit zu beheizen. Das magnetische
Heizgerät
wird so angeordnet, daß die
Antriebswellenseite und die Magnetrotorseite in entgegengesetzte
Richtung durch das Planetengetriebe rotiert werden kann, was exzellente
Effekte bringt, das ein großer
Bereich von relativen Rotationsgeschwindigkeiten der Antriebswellenseite
und der Magnetrotorseite sichergestellt werden kann, eine hohe exotherme
Effizienz erreicht werden kann und der Heizwert leicht gesteuert
werden kann.