JP2009510702A - トルク制御の磁気熱発生装置 - Google Patents

Abstract

導電体アッセンブリと磁石アッセンブリとを有する磁気ヒータが提供される。磁石アッセンブリは、導電体アッセンブリと第１の磁石アッセンブリとが相対移動するときに、導電体アッセンブリの中に渦電流を誘導するように、軸周りに導電体アッセンブリに対して相対回転するよう構成される。導電体アッセンブリは、横方向に平行移動させて磁石アッセンブリと磁気係合し、あるいは磁気係合しないよう構成される。ある実施例では、導電体アッセンブリが、導電体アッセンブリから流体に熱を伝達するための流体流路を中に規定する。磁気ヒータは、磁石アッセンブリを回転させるためのドライブシャフトを有する内燃機関を具える熱発生システムの部品である。磁気ヒータによって発生した熱は、エンジン排気及びエンジン冷却システムからエンジンによって発生した熱とともに、一体となって流体を加熱する。
【選択図】図２３

Description

本願は、ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ ＴＯＲＱＵＥ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＨＥＡＴ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮと題され、２００５年１０月３日に出願された米国実用特許出願番号第１１／２４３，３９４号の一部継続出願の利益を主張するＰＣＴ出願であり、参照することにより本書に全体的に盛り込まれている。

本発明は、熱を発生するための装置に関し、特に磁気誘導を用いて熱を発生するための方法及び装置に関する。

磁気ヒータは、磁気誘導加熱として知られている現象によって熱を発生する。磁気誘導加熱は、時間変動する磁場にさらされた場合に導電部材で生じる。変動する磁場は、導電部材の中に渦電流を誘導することで、導電部材を加熱する。磁場の変化の大きさが増加すると、導電部材が加熱される速さが増加する。そして、加熱した導電部材を使用して、導電部材の近くを通り過ぎるよう循環する空気又は水といった流体を加熱する。そして、加熱した流体を使用して、外部で使用するためにヒータから熱を伝達する。

変動する磁場に導電部材をさらすための１つの方法は、導電部材に対して磁場源を移動させることである。このような移動を、ほぼ中央部に位置する回転可能なシャフトを有する環状ディスクであって、ディスクの平らな面を導電部材の面の基本的に平らな部分と対向するよう配置できる環状ディスクの縁部の周りに磁石を配置することによって、実現してもよい。ディスクのシャフトが回転すると、磁石が導電部材の面に対して相対移動する。各磁石が所定のポイントに近付き、これを通過し、ここから遠ざかると、導電部材上の所定のポイントが周期的に変動する磁場にさらされる。

導電部材の中に誘導される熱量は、多くの要因に依存するが、そのいくつかは、磁場の強さ、磁石と導電部材との間の距離（本書では「導電体／磁石間隔」と称する）、及び導電部材に対する磁石の相対的な速さを含む。

従来の磁気ヒータは、いくつかの欠点に悩まされている。例えば、多くの従来の磁気ヒータは、熱発生の速さ、熱発生効率、及び熱を伝えるために使用する作動流体への熱伝達効率といった動作パラメータの制御において制限された精度を有する。

磁気ヒータは、１又はそれ以上の以下のものを提供することを必要とする：すなわち、熱発生の速さの制御の改善、熱発生効率の改善、熱を伝えるための使用する作動流体への熱伝達効率の改善である。

図１は、本発明に係る磁気ヒータ２の実施例の側面図である。磁気ヒータ２は、磁石アッセンブリ２０と、磁石アッセンブリ２０に隣接して配置された導電部材１４とを具える。ｘ軸周りの磁石アッセンブリ２０の回転により、導電部材１４の中の磁場の所定の周期的変動が生じる。

図２は、図１の磁石アッセンブリ２０の正面図である。この磁石アッセンブリ２０は、ディスク状のフレーム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に全体として環状方向に間隔を空けて平らに配置されている。磁石１２は、ほぼ平面の関係にある第１の磁石面１３をそれぞれ有しており、図１に示す第１の磁石平面２１と本書では称する。シャフト１８は、フレーム２２のほぼ回転中心に結合されている。フレーム２２の回転中心は、第１の磁石平面２１とほぼ垂直なｘ軸を規定する。シャフト１８は、シャフト１８を回転させることができるエネルギ源と接続されるよう構成される。

導電部材１４は、第１の磁石平面２１とほぼ平行な関係にあって対向する、導電部材の平らな第１の面１５を有する。導電部材の第１の面１５及び第１の磁石平面２１は、本書では導電体／磁石間隔Ｘ１と称する対向する関係で所定の距離の間隔を空けて置かれている。導電部材１４は、導電材料を具える。

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の第１の面１５に対して相対移動する。このため、導電部材１４の所定のポイントが、それぞれの磁石１２に近付いてこれを通過し所定のポイントの近くから離れる際に、周期的に変動する磁場にさらされる。このため、所定のポイントが時間変動する磁場にさらされる間、導電部材１４の所定のポイントが加熱される。

磁石アッセンブリ２０は、１又はそれ以上の磁石１２を具え得ることに留意されたい。導電部材１４を周期的に変化する磁場にさらすのに１の磁石１２で十分である。このため、複数の磁石１２に言及する場合、当然ながら１の磁石１２を具える実施例にもまた適用するものであり、逆もまた同様である。

本発明の実施例では、磁石１２は永久磁石である。このため、磁石１２は、ほぼ一定の磁場強度を有する。これは、電磁石と対照的であり、電磁石は電磁石に流す電流の変化に応じた範囲の磁場強度を発生できる。このため、永久磁石１２によって発生する導電部材１４がさらされる磁場強度は、主に導電体／磁石間隔Ｘ１に依存する。永久磁石１２の磁場強度は、絶対磁場強度と称される。

導電部材１４と流体流路１６内を流れる流体との間で熱伝達することが可能なように、流体流路１６が規定される。このため、導電部材１４が加熱されると、流体が発生する熱の少なくとも一部を吸収する。このため、流体を使用して、別の場所に熱を伝達できる。

図１及び図２に示すフレーム２２の周りの磁石１２の半径方向及び軸方向の配置は、単なる典型例である。他の配列、向き、間隔、又はそうでなければ平面関係といったフレーム２２の周りの磁石１２の配置は、導電部材１４及び／又は追加の導電部材１４に磁場を印加する特定の目的に適しているものと予想される。さらに、磁石１２は、特に、同じ大きさ、形状、極性の方向、組成、又はタイプ（ｔｙｐｅ）である必要はない。

図１及び図２の実施例では、磁石１２は、導電部材１４が近くの磁石１２から交互に極性にさらされて、Ｎ極が導電部材１４を差すか又は導電部材１４から逸れるかのいずれかとなるように向いている。このような配置により、例えば全ての磁石１２が導電部材１４に同じ極性を与えるのと比較して、導電部材１４に比較的大きな範囲の磁場変動が発生する。

導電部材１４と磁石１２との間の相対移動が起きるが、ここでは磁石１２がｘ軸の周りを回転して導電部材１４を静止状態に保持する。

図３は、磁気ヒータ３の側断面図であり、導電部材１４がｘ軸の周りを回転して磁石アッセンブリ２０すなわち磁石１２を静止状態に保持する。導電部材１４は、ｘ軸周りのシャフト１８の回転に適したエネルギ源に接続されたシャフト１８に接続されている。

磁石１２と導電部材１４との間の相対移動が、上記のような構成、及び磁石アッセンブリ２０及び導電部材１４双方の同一方向の異なる速さでの回転、磁石アッセンブリ２０及び導電部材１４双方の逆方向の回転、といったこれらに限定されない他の構成によって発生し得ることに留意されたい。

磁石１２の絶対磁場強度は、磁石１２のあるポイントにおいて磁石１２によって発生する磁場の大きさの尺度である。永久磁石について言えば、絶対磁場強度は基本的に一定である。電磁石について言えば、絶対磁場強度は、磁石コイルを通過する電流の大きさに依存する。

導電部材１４に印加される磁場は、特に、磁石１２の絶対磁場強度と、磁石１２と導電体１４との間の導電体／磁石間隔Ｘと、に依存する。

様々な磁石１２が本発明の実施例に適している。永久磁石１２は、少なくとも磁石１２に電力を供給する必要がないという理由から、特定の実施例に関して有利であり、これにより、このような目的のために配線又は電源を必要としない。

本発明の実施例に係る磁気ヒータ２，３における熱発生速度は、磁石１２の絶対磁場強度に部分的に依存する。このため、高速で熱を発生することが望ましい適用では、磁石１２が相対的に高い絶対磁場強度を有することも望ましい。

さらに、本発明の実施例による磁気ヒータ２，３によって発生できる最高温度は、磁石１２の耐熱性に部分的に依存する。永久磁石は、それ以上で磁場が顕著に下がり始める「最高有効使用温度」を有する。

さらに、電磁石は、永久磁石ほど低下が明りょうでないが、温度上昇とともに性能が低下することに悩まされる。例えば、電磁石の磁場コイルの抵抗は、温度上昇とともに徐々に増加し、これにより所定の電圧における電流を徐々に減らしてさらに多くの熱を発生する。磁石の双方のタイプは、高温での使用に適している。

サマリウムコバルト磁石といった、これに限定されない希土類磁石としてとして知られる永久磁石は、比較的高い絶対磁場強度及び使用温度を有しており、特定の目的に適している。

導電部材１４は、特定の目的に適した導電材料を具えている。適切な材料は、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金、及び他の金属又は非金属の導電性材料を有しているが、これらに限定されない。導電部材１４は、時間変化する磁束にさらされた場合に、導電部材１４の中に渦電流を誘導し得るよう構成される。図１の実施例の導電部材１４は、全体としてディスク状である。導電部材１４は、特定の形状、大きさ、又は形態に特に限定されない。他の実施例では、導電部材を、いくつかの構成の中で特に、それに規定された開口部を有する非導電基板上の薄い導電層として２又はそれ以上の部品で形成する。

導電部材は、閉ループ又は導電材料の一体部品から成る必要がない。図４は、非導電材料４８によって互いに間隔を開けた複数の別々の導電体２７を具える、本発明の実施例に係る導電部材アッセンブリ１１の正面図である。このようなケースでは、各導電体２７を独立して加熱する。

さらに、導電部材１４は、導電材料の単一の連続部品であっても、開口部を具えた形状、又は間に空間を具えたワイヤ、梁（ｂｅａｍ）、棒等で構成してもよい。

図１から図３は、明りょうのために簡略化した図の形式の磁気ヒータ２，３を示す。格納及び配置のための構造的支持を与える追加の構造体が存在してもよいことに留意されたい。

図５は、磁石１２及び磁石１２の外部に設けられた保護層３１とともにフレーム２２を具える磁石アッセンブリ２０の部分の断面図である。保護層３１は、熱保護、追加の構造的完全性、及び化学的防護を含むがこれらに限定されない特定の目的のために選択される。

材料が磁石１２の磁場の伝播を著しく低減しない限り、様々な材料が保護層３１としての使用に適している。

ある実施例では、保護層３１がアルミニウムを具える。アルミニウムが高い反射率を有するため磁石１２による熱の吸収を抑え、高い赤外線放射率を有するため、磁石１２から熱を素早く再放射し易くすることに留意されたい。これらの特性を組み合わせて、磁石１２の受動的冷却を与える。さらに、アルミニウムは比較的耐久性があるため、アルミニウムの保護層３１が物理的に磁石１２の保護をする働きをする。さらに、アルムニウムは、比較的不透水性であるため、特に、湿度、酸素、流体流路１６（以下を参照）を流れる流体による起こり得る腐食作用から磁石１２を効果的にシールする。

さらに、他の実施例では、磁気ヒータ２，３が、追加の能動的又は受動的な磁石１２の冷却機構を有してよい。多種多様の冷却機構が特定の目的のために適している。例えば、受動的冷却機構が、ヒートシンク及び放熱器のフィンを有するが、これに限定されない。能動的冷却機構が、冷却材ループ及び冷凍装置を有するが、これに限定されない。

以下で説明する流体流路１６を、冷却機構として機能するよう構成してもよいことに留意されたい。本発明に係るある実施例では、流体を使用して導電部材１４からの熱を吸収し、その上、磁石１２からの熱を吸収するのに適切な機構を与えている。

本発明に係る他の実施例では、導電部材１４からの直接的な伝導又は放射を介した使用のために熱を発生させる。例えば、導電部材１４から固形の熱導電体、ヒートシンク、又はセラミック、レンガ、石の塊等といったこれらに限定されない蓄熱装置に熱を伝送できる。

図６は、磁気ヒータ２の断面図を示しており、本発明の実施例に係る流体流路１６が、少なくともその一部が磁石アッセンブリ２０の磁石１２と導電部材１４との間を延びるように、規定されている。流体流路１６が、導電部材１４及び磁石１２とほぼ平行に、磁石１２と導電部材１４との間を延びている。

特定の目的のための適切な流体が、空気のようなガス状流体及び水のような液状流体を有しているが、これらに限定されない。導電部材１４を加熱すると、流体流路１６の流体が、導電部材１４から熱を受ける。導電部材から流体流路１６の流体への熱伝達が、伝導、対流、又は放射のうちの１又はそれ以上を介して生じる。

図７及び図８は、磁気ヒータ２がさらに、それを通して流体を推進するために流体流路１６に係わる流体推進器３４を具えた、本発明に従った実施例の側面図及び正面図を示す。流体推進器３４は、複数のフィン３５又はブレードと推進シャフト３６とを具える。適切な流体推進器３４の例として、フィン付きロータ、かご形、及びファンを含むが、これらに限定されない。図７に示す実施例では、推進シャフト３６が導電部材１４の開口部３７を通って延びており、磁石１２が配置されているフレーム２２に接続されている。推進作動は、フレーム２２が回転することによってなされ、所定の方向に流体推進器３４を回す。このため、流体推進器３４の動作スピードは、流体流路１６の中の流体の流速と同様に、フレーム２２の移動のスピードに依存する。他の実施例では、推進シャフト３６が、特に、シャフト１８又は外部エネルギ源に接続されている。

フレーム２２ではなく導電部材１４が動いて周期的に変動する磁場を発生させる実施例では、流体推進器３４が導電部材１４の回転によって駆動される。

流体流路１６を通過する流体が加熱される温度は、導電部材１４の中の熱の発生速度、すなわち、流体を暖めるのに利用できる熱量に依存することに留意されたい。また、流体の温度は、流体が流体流路１６を通って移動する速度、すなわち、発生した熱を吸収するのに利用できる流体の量に依存する。さらに、流体の温度は、導電部材１４が流体にその熱を解放する効率に依存する。

また、熱発生の速度、流体の流速、流体温度を含むパラメータが、上記の実施例のように互いに独立しているため、本発明の実施例に係る磁気ヒータ２を使用して、一定量の流量とともに特定温度の流体を発生させる。３つのパラメータのうちの任意の２つを互いに独立して制御できる。

シャフト１８を駆動するのに使用するエネルギ源は、適切な手段を具えることができる。

本発明に係る実施例では、シャフト１８が、多くのトラクター、他の農業用車両、及び重作業用車両といった、これらに限定されない自動車に見られるパワーテイクオフに接続される。このような車両では、エンジンによって発生する機械的な駆動力のいくつか又は全てがパワーテイクオフに伝達されて、シャフト１８等に回転を伝える。従来のパワーテイクオフは、リンクに係合されてシャフト１８に回転を伝える回転可能なカップリング又は他の移動可能な部品を有する。

他の実施例では、シャフト１８が油圧リンクを具える。ある車両は、除雪車又はシャベルを作動させるためのもの、トラックの荷台の先端に付けるためのもの、又はフォークリフトを動かすためのものといった、これらに限定されない油圧システムを有する。油圧システムは、シャフト１８に接続されるよう構成された適切なリンクを具えた油圧モータといった予備装置の一部分に接続されるよう構成されており、シャフト１８に出力を与える。油圧システム及び油圧リンクは、当技術分野で既知であり、ここでは詳細に説明しない。

磁気ヒータ２の熱出力の速さを制御するような様々な実施例が予想される。

図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施例に係る図１の磁気ヒータ２の側断面図であり、さらに、導電体／磁石間隔Ｘ１を変えるためのスペースアクチュエータ２６を具える。スペースアクチュエータ２６は、ｘ軸に沿った導電部材の第１の面１５と第１の磁石面１３との間の導電体／磁石の間隔Ｘ１を変える。

導電部材１４の所定の部分に作用する磁場の強さは、磁石１２と導電部材１４との間の導電体／磁石ｓ間隔Ｘ１に部分的に依存する。導電体／磁石間隔Ｘ１の変化により、導電部材１４がさらされる磁場強度が変化するため、１サイクルにおける磁場の変動範囲（磁場の周期的な変動）を変え、これにより導電部材１４に熱が発生する速さを変える。永久磁石では、磁場強度の絶対量をほぼ一定に保ちながら、磁場の周期的な変化を実現する。

導電体／磁石間隔Ｘ１を小さくすると、導電部材１４の磁場強度が増加して磁気誘導を増加させるため、導電部材１４の熱を増加させる。導電体／磁石間隔Ｘ１を大きくすると、導電部材１４の磁場強度が減少して磁気誘導を減らすため、導電部材１４の熱を減少させる。

比較的高い熱発生最高速度を可能にするのが望ましい実施例では、磁石１２と導電部材１４との間の導電体／磁石間隔Ｘ１の最小値が現実と同じくらい小さいのが望ましい。同様に、熱発生速度の広範囲の変動を可能にするのが望ましい実施例では、磁石１２と導電部材１４との間の導電体／磁石間隔Ｘ１の値の可能な範囲が、比較的大きいのが望ましい。

導電体／磁石間隔Ｘ１は、導電部材１４に対する磁石１２の移動速度から独立したパラメータであるため、磁場の周期的変動の速度から独立している。このため、磁気ヒータ２の熱発生の速度は、磁石の磁場の周期的変動の周期を変えずに導電体／磁石間隔Ｘ１を変えることによって調整可能である。

同様に、導電体／磁石間隔Ｘ１は、磁石１２の絶対磁場強度から独立している。このため、磁気ヒータ２の熱発生速度は、磁石１２の絶対磁場強度を変えずに導電体／磁石間隔Ｘ１を変えることによって調整可能である。導電体／磁石間隔Ｘ１の変化によって変わるものは、特に、導電部材１４がさらされる磁場の大きさである。熱を発生させながら導電体／磁石間隔Ｘ１を調整することによって磁気ヒータ２の熱発生速度を調整可能である。

スペースアクチュエータ２６は、導電体／磁石間隔Ｘ１を変えるように、磁石アッセンブリ２０又は導電部材１４のうちのいずれかに取り付けられている。他の実施例では、磁気ヒータ２が、磁石アッセンブリ２０及び導電部材１４に取り付けられた別々のスペースアクチュエータ２６を具える。このような構成により導電体／磁石間隔Ｘ１が調整し易くなり、結果として熱発生の速さを調整し易くなる。本発明に係る実施例では、スペースアクチュエータ２６を使用して、磁気ヒータ２が熱を発生する間に導電体／磁石間隔Ｘ１を調整し易くする。

様々なアクチュエータがスペースアクチュエータ２６としての使用に適している。ある実施例では、図９Ａ及び図９Ｂに概略的に示すように、スペースアクチュエータ２６が、単純なリニアアクチュエータであり、導電部材１４に取り付けられてそれを磁石アッセンブリ２０に対して近付けたり遠ざけたりするよう移動させることで、Ｘ１からＸ２に導電体／磁石間隔を調整する。

本発明に係るある実施例では、スペースアクチュエータ２６が、手回しのノブによってコントロールされるネジといったこれに限定されない手動アクチュエータである。他の実施例では、スペースアクチュエータ２６が、電気又は油圧駆動機構といったこれらに限定されない動力で動くアクチュエータである。

再び図７を参照すると、磁気ヒータ２が、さらに、コントローラ３８を具える。コントローラ３８は、導電体／磁石の間隔Ｘ１を制御するように、スペースアクチュエータ２６とやりとりを行う。また、コントローラ３８は、磁石アッセンブリ２０の動作スピードを制御するようにシャフト１８とやりとりを行うため、磁石１２はシャフト１８により運動
して、そこではシャフト１８を駆動する移動装置の出力が変更可能且つ制御可能である。

流体推進器３４は、流体推進器３４の動作スピード、そしてその結果として流体流路１６に沿った流体の流速をも磁石アッセンブリ２０の移動スピードによって判定するように、磁石アッセンブリ２０に取り付けられる。

このため、図７のコントローラ３８は、導電体／磁石間隔Ｘ１を制御することによって熱発生の速さを制御し、さらに、流体推進器３４が動作する速さを制御することによって、流体の流速を制御する。これら２つのパラメータを独立して制御することによって、流体の温度もまた上記のようにして制御できる。

様々な装置が、集積回路を含むがこれに限定されないコントローラ３８として使用するのに適している。コントローラは、当技術分野で既知であり、ここではこれ以上説明しない。

図７の実施例は様々なセンサ４０，４２とやりとりするコントローラ３８を示しているが、それは単なる典型例であることが強調される。他の実施例では、コントローラ３８が、センサ又はセンサからのデータ無しに磁気ヒータ２の動作を制御する。本発明に係る実施例では、コントローラ３８が、記憶データ及び／又は、特に磁気ヒータ２の構成及び同じような磁気ヒータ２の性能に基づいて予め演算したアルゴリズムを具える。コントローラ３８は磁気ヒータ２を制御して、アクティブセンサが磁気ヒータ２自身のパラメータを監視する必要無しに、所望のレベルの熱発生、流体温度、及び又は流体の流速を与える。

図７の実施例は、流体流路１６に沿って流れる流体の温度を検出するための、流体の温度センサ４０を有する。またそれは、流体流路１６を通る流体の流速を検出するための、流速センサ４２を有する。またそれは、磁石アッセンブリ２０がシャフト１８によって駆動される速度を検出するための、駆動センサ４４を有する。コントローラ３８は、センサ４０，４２，及び４４とそれぞれやりとりを行う。

センサ４０，４２，及び４４からのデータに基づいて、コントローラ３８は、熱の発生、流体の温度、及び／又は流量を制御するように、磁石アッセンブリ２０のスピード、流体推進器３４のスピード、及び／又は導電体／磁石間隔Ｘ１を調整する。

図示するセンサ４０，４２，及び４４の配置は、単なる典型例であることが強調される。
特定の実施例は、図７に示すセンサ全てを有する必要がなく、又はセンサ４０，４２，及び４４のいずれかを有しなくてもよい。他の実施例では、追加的又は図示するものの代わりに、他のセンサが磁気ヒータ２に含まれている。

ある実施例では、磁気ヒータ２が、磁石１２と導電体部材１４との間の導電体／磁石間隔Ｘ１を検出するよう構成された追加的なセンサを具える。

様々なセンサが、磁気ヒータ２の特定の実施例の詳細及び検出すべき情報のタイプに応じて、本発明に係る磁気ヒータ２での使用に適している。センサは当技術分野で既知であり、ここではさらに説明しない。

図１０は、本発明の実施例に係る磁気ヒータ４の側断面図である。導電部材１４は、導電部材の第１の面１５ａと導電部材の第２の面１５ｂとを具えている。第１の磁石アッセンブリ２０ａは、第１のフレーム２２ａとそれに設けられた複数の第１の磁石１２ａを具えており、導電部材１４の第１の面１５ａから第１の間隔Ｘ３を置いて設置されている。同様に、第２の磁石アッセンブリ２０ｂは、第２のフレーム２２ｂとそれに設けられた複数の第２の磁石１２ｂを具えており、導電部材１４の第２の面１５ｂから第２の間隔Ｘ４を置いて設置されている。

第１及び第２の磁石アッセンブリ２０ａ，２０ｂが、磁石１２ａ，１２ｂがそれぞれ互いに並んで導電部材１４の各面１５ａ，１５ｂに対向する対を形成するように、導電部材の第１及び第２の面１５ａ，１５ｂの近くにそれぞれ配置されている。第１及び第２の磁石アッセンブリ２０ａ，２０ｂが移動可能な実施例では、対向する磁石対を保持するように、それらが一緒に及び／又は独立して移動可能である。

図１１は、図１０の実施例の部分断面図であり、対向する磁石１２ａ，１２ｂの異なる極性が導電部材１４に面しており、磁場に所定の勾配を与える。別の実施例（図示せず）では、対向する磁石１２ａ，１２ｂの同じ極性が導電部材１４に面しており、発生する磁場に所定の勾配を与える。

図１２は、本発明に係る多段磁気ヒータ６の一実施例の側断面図である。図１に示す実施例とともに、追加的な導電部材１４及び磁石アッセンブリ２０を使用することによって図１０の実施例を都合良く拡張してもよい。図１２の実施例は、３つの導電部材１４ａ−ｃ及び４つの磁石アッセンブリ２０ａ−ｄの配置を具える。導電部材１４及び磁石アッセンブリ２０の数は単に典型例であって、他の数及び構成が特定の目的のために適していることに留意されたい。流体推進器３４を導電部材１４及び磁石アッセンブリ２０の近くに図示する。

さらに、多段磁気ヒータ６は、相対的な軸方向配列に複数の磁石アッセンブリ２０ａ−ｄを連結する支材９０を具える。磁石アッセンブリ１４ａ−ｄ又は導電部材１４ａ−ｃのいずれかがシャフト１８によって回転するよう駆動されようと、磁気ヒータ６の作動が効率的であることに留意されたい。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、本発明の実施例に係る磁気ヒータ装置８のそれぞれ組立図及び分解図を示す。磁気ヒータ装置８は、後部ハウジング９４と、第１のエンドプレート９１と、ヒータハウジング９２と、磁気ヒータ６と、第２のエンドプレート９３と、ブロワーハウジング９６と、吸気スクリーン９７とを具える。

図１０の実施例に係る磁気ヒータ４は、シャフト１８と、第１の磁石アッセンブリ２０ａと、導電部材１４と、第２の磁石アッセンブリ２０ｂと、流体推進器３４とを具える。第１及び第２の磁石アッセンブリ２０ａ，２０ｂは、複数の磁石１２を具える。導電部材１４が、第１及び第２の磁石アッセンブリ２０ａ，２０ｂの間でこれらと同軸に配置されている。導電部材１４は、シャフト１８に接続され、第１及び第２の磁石アッセンブリ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に接続されるよう構成される。

後部ハウジング９４は、第１のエンドプレート９１の近くで結合されており、双方とも開口部を具えてシャフト１８がそれらを貫通できる。第１のエンドプレートは、第１及び第２の磁石アッセンブリ２０ａ，２０ｂ及び導電部材１４を収容するよう構成された容積を規定するヒータハウジング９２の近くで結合されている。第２のエンドプレート９３は、この容積の側部を規定するヒータハウジング９２の近くで結合されている。ヒータハウジング９２は流出部１０２を具える。第２のエンドプレート９３は、流体流路の部分を規定する第２のエンドプレート開口部９５を具えている。流体推進器３４が、シャフト１８に結合されており、第２の磁石アッセンブリ２０ｂの反対側の第２のエンドパネル９３の近くに設置されている。ブロワーハウジング９６が、第２のエンドパネル９３の近くで結合されており、流体推進器３４を囲んでいる。ブロワーハウジング９６は、流体流路の部分を規定する流入開口部８７を規定する。空気取入スクリーン９７が、流入開口部８７を覆うブロワーハウジング９６に取り付けられている。

流体流路は、流入開口部８７と、流体推進器３４と、第２のエンドプレート開口部９５と、ヒータハウジング９２と、流出部１０２とによって規定される。流体は、流体推進器３４の回転によって流入開口部８７に引き込まれる。流体推進器３４は、第２のエンドプレート開口部９５を通して流体を導き、ヒータハウジング９２の中の導電部材１４のそばを通り過ぎるよう流体を循環させる。ヒータハウジング９２は、流出部１０２に流体を導く。

さらに、磁気ヒータ装置８は、ノブ９９と、第１のスペーサ端部１０８及び第２のスペーサ端部１０９を有するネジ付きのスペーサ１０５と、第１の保持カプラ１０７及び第２の保持カプラ１０６と、を具える間隔調整アッセンブリ１０３を具える。第１の保持カプラ１０７は、第１の磁石アッセンブリ２０ａの近くに配置され、第２の保持カプラ１０９は、第２の磁石アッセンブリ２０ｂの近くに配置されている。ネジ付きのスペーサ１０５が、第１及び第２の磁石アッセンブリ２０ａ，２０ｂの間に配置され、第１のスペーサ端部１０８は、第１の保持カプラ１０７に接続されている。第２のスペーサ端部１０９は、第２の保持カプラ１０６に挿入され、ノブ９９に接続される。第１の方向にノブ９９を回転させると、第１及び第２の磁石アッセンブリ２０ａ，２０ｂ間の間隔が短くなる。反対方向にノブ９９を回転させると、第１及び第２の磁石アッセンブリ２０ａ，２０ｂ間の間隔が長くなる。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ、本発明の実施例に係る磁気ヒータ装置７の分解斜視図及び側断面図である。磁気ヒータ装置７は、ブロワー１９９と、磁気ヒータ３とを具える。ブロワー１９９は、モータ取り付け部１９１と、モータ１０３と、ブロワーハウジング１９６と、ブロワーファン１３４と、ブロワーハウジングスリーブ１９２と、空気取り入れスクリーン１９７とを具える。磁気ヒータ３は、磁石アッセンブリ２０と、以下に説明するようにブロワーファン１３４の部品である導電部材１４とを具える。

換気に関する当業者は、ブロワー１９９が実質的に既知のかご形のブロワー構成であることを理解するであろう。ブロワーハウジング１９６は、軸方向の流入部１９３及び横方向の流出部１９４に液通する環状のボリューム１９５を規定する。

ブロワーファン１３４は、導電部材１４に結合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状のプレートの形式である。また、磁石アッセンブリ２０は、図３の実施例とほぼ同じ構成である。磁石アッセンブリ２０は、軸方向のシャフト環２３を具える。磁石アッセンブリ２０は、環状ボリューム１９５の中に軸方向に設置されている。ブロワーファン１３４は、ブロワーファン１３４の導電部材１４が磁石アッセンブリ２０と同軸に近接して設置されるように、環状ボリューム１９５の中に軸方向に設置されている。ブロワーハウジングスリーブ１９２は、ブロワーファン１３４と同軸にこれに近接して設置され、軸方向の流入部１９３の周りでブロワーハウジング１９６に結合されており、空気取り入れ口１９３からブロワーファン１３４に気流を案内するよう構成される。空気取り入れスクリーン１９７は、軸方向の流入口１９３を覆うようにブロワーハウジング１９６に結合されている。

本発明に係る他の実施例では、ブロワーハウジングスリーブ１９２が、技術上の好みを考慮してブロワーハウジング１９６の一体部分であることが予想される。

モータ取り付け部１９１が、ブロワーハウジング１９６に結合されており、モータ１０３のシャフト１８が磁石アッセンブリ２０に軸方向に設置されてブロワーファン１３４が環状ボリューム１９６の中に延びるように、モータ１０３がモータ取り付け部１９１に取り付けられている。シャフト１８は、環状ボリューム１９５の中に延びており、磁石アッセンブリ２０のシャフト環２３を貫通して、導電部材１４を回転させるように導電部材１４に動作可能に結合しているため、動作時にブロワーファン１３４を回転させる。磁石アッセンブリ２０は、ブロワーハウジング１９６に結合されて固定されている。動作時に、導電部材１４固定された磁石アッセンブリ２０に対して相対回転し、これにより、磁石アッセンブリ２０によって誘導される時間変動する磁束からの誘導加熱により導電部材１４が加熱される。

本発明に係る他の実施例では、モータ１０３が、技術上の好みを考慮して適切な方法でブロワーハウジング１９６に取り付けられることが予想される。

動作時に、空気が、ブロワーハウジングスリーブ１９２とブロワーファン１３４とに導かれることによって、軸方向の流入口１９３に引き込まれる。空気は、導電部材１４を通過し、磁気ヒータ３によって発生する熱がそこで空気に伝達される。加熱された空気は、続いて横方向の流出口１９４から排気される。本発明に係る他の実施例では、ファンブレード１９８が導電部材１４から空気に熱を伝達させるためのヒートシンクとして機能するよう構成される。

図１５は、本発明の実施例に係る磁気ヒータ９の正面図である。図１６は、図１５のカットライン１６−１６に沿った側断面図である。磁気ヒータ９は、シャフト１８周りの軸に沿って狭い間隔で対向するよう交互に配列された、複数の導電アッセンブリ５０，５０ａ−ｂと、複数の磁石アッセンブリ６０，６０ａ−ｃとを具える。複数の磁石アッセンブリ６０のそれぞれは、シャフトが回転するときに磁石アッセンブリ６０が導電体アッセンブリ５０に対して相対回転するように、シャフト１８に結合されている。

他の実施例では、磁気ヒータ９が、特定の目的に適した、１又はそれ以上の導電体アッセンブリ５０と、１又はそれ以上の磁石アッセンブリ６０とを具えてもよいに留意されたい。例として、磁気ヒータが、１の導電体アッセンブリ５０と１の磁石アッセンブリ６０とを有したもの；１の導電体アッセンブリ５０と２の磁石アッセンブリ６０とを有して導電体アッセンブリ５０の各面に１の磁石アッセンブリ６０を設けたもの；１の磁石アッセンブリ６０と２の導電体アッセンブリ５０とを有して磁石アッセンブリ６０の各面に１の導電体アッセンブリ５０を設けたもの；及び上記の組み合わせでよいが、これらに限定されない。熱出力が導電体アッセンブリ５０及び磁石アッセンブリ６０の数に関連し、磁気ヒータが熱出力を与えるためのモジュール的方法を与えることが理解できる。

図１７は、図１６の側断面図を部分的に切り取った詳細図である。磁石アッセンブリ６０は、１又はそれ以上の磁石１２を具えており、導電体アッセンブリ５０に近接して１又はそれ以上の磁石１２を配置するよう構成される。

図１８は、図１５−図１７の磁気ヒータ９の部分的な分解図である。磁気ヒータ９は、第１、第２、第３及び第４の磁石アッセンブリ６０ａ−ｃと交互に配列された、第１、第２及び第３の導電体アッセンブリ５０ａ−ｂを具える。導電体アッセンブリ５０ａ−ｂ及び磁石アッセンブリ６０ａ−ｃは、シャフト１８に設けられており、シャフト１８自身は１対の軸受台７２によって支持されている。導電体アッセンブリ５０ａ−ｂ及び磁石アッセンブリ６０ａ−ｃは、所定の距離の間隔を空けており、複数のブッシュ７０、環状部品７１、及び軸受台７２によって、組み立て品として一緒に保持される。磁気ヒータ９は、磁石アッセンブリ６０ａ−ｃがシャフト１８に結合され、シャフト１８が回転するときに導電体アッセンブリ５０ａ−ｂに対して相対回転するように構成される。

図１９は、図１５の磁気ヒータ９の磁石アッセンブリ６０の分解斜視図である。磁石アッセンブリ６０は、略円板状の磁石プレート６１を具える。少なくとも１の磁石１２を少なくとも部分的に中に受容するよう構成された複数の磁石ポケット６２が、磁気プレート６１の縁部であって磁気プレートの周辺端部６９に近接して所定の距離を置いて配置されている。磁石１２は、複数のリテーナプレート６３によって、磁石ポケット６２の中に保持される。リテーナプレート６３は、適切な締結具６４を通すように受容するよう構成された複数の締結用開口部６６を具える。締結用開口部６６は、磁石プレート６１に設けられたネジ穴６７と揃うよう構成される。リテーナプレート６３は、磁石１２及び磁石プレート６１と係合して、それぞれの磁石ポケット６２の中に磁石１２を保持する。

図１７を再び参照すると、リテーナプレート６３は、磁石ポケット６２と相互に組み合わさる複数のリテーナポケット６８を具えており、少なくとも１の磁石１２を中に受容するよう構成される。他の実施例では、磁石ポケット６２又はリテーナポケット６８のうちのいずれかが、磁石１２を全体的に中に受容するよう構成され、リテーナプレート６３又は磁石プレート６１のいずれかが、それぞれ、ほぼ平らな面を具えており、磁石１２をその中に収容する。

さらに、磁石プレート６１は、通すようにしてシャフト１８を受容するよう構成された中央シャフトの開口部６５を具える。

他の実施例では、磁石アッセンブリ６０が、特定の目的に適した１又はそれ以上の磁石１２を具えてもよいことに留意されたい。磁石１２は、導電体アッセンブリ５０に対して磁石１２が相対移動するときに、導電体アッセンブリ５０に時間変動する磁束を与える。このような磁束を、１又はそれ以上の磁石１２によって与えてもよい。さらに、磁石１２の大きさ及び形状を選択して特定の目的に適した所定の磁束密度を与えることができる。本発明に係るさらに別の実施例では、シャフトの開口部６５から半径方向に間隔を置いた複数の磁石１２の列が設けられている。

さらに、本発明に係る他の実施例では、磁石アッセンブリ６０が、導電体アッセンブリ５０に近接して磁石１２を設けるための特定の目的に適した他の形式を取ってもよいことに留意されたい。リテーナプレート６１の有無に拘わらず、留め具、接着剤、及びコーティングを含むこれらに限定されない他の締結手段によって、磁石１２を磁石プレートに取り付けることができる。磁石アッセンブリ６０が回転する実施例では、磁石プレート６１への磁石１２の保持手段が、磁石プレート６１から磁石を離して落とそうとする力に耐える必要がある。

図２０は、図１５の磁気ヒータ９の導電体アッセンブリ５０の分解斜視図である。導電体アッセンブリ５０は、フレーム５１によって流体密封の状態で周辺端部５５の周りで保持される１対の導電体プレート５２ａ，５２ｂを具えている。１対の導電体プレート５２ａ，５２ｂのうちの少なくとも１が、特定の目的に適した導電材料を具えており、導電体プレート５２ａ，５２ｂを加熱する時間変動する磁束にさらされたときに、導電体プレート５２ａ，５２ｂの中に渦電流を誘導できるよう構成される。

フレーム５１は、流体スペース５６を間に規定する所定の距離を置いた対向関係で、導電体プレート５２ａ，５２ｂを保持するよう構成される。ガスケット５９が、流体スペース５６の中に流体を保持するように、導電体プレート５２ａ，５２ｂの周辺端部５５をシールする。溶接、ろう付け、半田付け、フレーム５１、コーティング、及び「Ｏリング」及びガスケットといったこれらに限定されない弾力性のあるシール要素といった、これらに限定されない流体密封に適した手段が与えられることに留意されたい。

導電体プレート５２ａ，５２ｂは、それぞれ、ブッシング７０を中に受容するよう構成されたブッシング開口部５３を有している。ブッシング開口部５３の周りで導電体プレート５２ａ，５２ｂに接触するよう構成されたブッシング開口シール５４は、それらの間の流体密封を維持して流体スペース５６の中に流体を保持するよう構成される。

再び図１５及び図１８を参照すると、導電体アッセンブリ５０が、さらに、流体スペース５６に連通する流体流入口５７及び流体流出口５８を具える。図２０を参照すると、流体流入口５７及び流体流出口５８は、導電体プレート５２ａ，５２ｂの一方又は双方の要素である。導電体アッセンブリ５０は、流体が、流体流入口５７、流体スペース５６、流体流出口５８間を通過するよう構成されており、動作中に導電体プレート５２ａ，５２ｂを加熱するときに、導電体プレート５２ａ，５２ｂから流体に効果的な熱伝達を与えるのに十分である。

図２１は、本発明の実施例に係るエンジン駆動式熱発生システム１００の概要図である。エンジン駆動式熱発生システム１００は、以下のような適切な外部の熱交換器１２６に供給される作動流体を介して外部のアプリケーションに熱を与える。エンジン駆動式熱発生システム１００は、内燃機関１１０と、図１８の実施例といったこれに限定されない磁気ヒータ９と、流体処理システム１３０とを具える。エンジン１１０の駆動結合が磁気ヒータ９の中の磁石アッセンブリ６０を駆動又は回転させ、これにより導電体プレート５２ａ，５２ｂ及び導電体アッセンブリ５０の中を流れる作動流体を加熱する。

流体処理システム１３０は、作動流体処理システム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。作動流体処理システム１２０は、流体リザーバ１２１と、マニホールド流量制御部１２２と、排気熱交換器１２３と、クーラント熱交換器１２４と、１又はそれ以上の循環ポンプ１２７とを具えており、液通する全てが作動流体を中で循環させるよう構成される。マニホールド流量制御部１２２は、磁気ヒータ９と、排気熱交換器１２３と、クーラント熱交換器１２４とに作動流体を導くよう構成される。

磁気ヒータ９によって発生する熱は、磁気ヒータ９の中を通過する作動流体に伝達される。作動流体は、流体リザーバ１２１に集められ、再びマニホールド流量制御部１２２を通って導かれるか、又は外部のマニホールド１２５を経由して外部の熱交換器１２６に導かれるか、又はそれらが組み合わされる。外部のマニホールド１２５は、１又はそれ以上の流体取り入れ部が設けられて、１又はそれ以上の外部の熱交換器１２６に加熱された作動流体を供給し、１又はそれ以上の外部の熱交換器１２６から冷却された作動流体を戻すよう構成される。

エンジン冷却システム１１２は、エンジン１１０及びクーラント熱交換器１２４に液通するクーラント液のためのクーラントリザーバ１１４を具える。クーラント液は、エンジン１１０の中を循環し、エンジン１１０の構造体から熱がクーラント液に伝達され、続いてクーラント熱交換器１２４で作動流体に伝達される。このような方法では、磁気ヒータ９からの熱とともにエンジン１１０からの熱を使用して作動流体を加熱する。

エンジン１００は、排気マニホールド１２８によってエンジン１１０外部に導かれる燃焼生成物として熱い排気ガスを発生する。排気システム１２９は、排気マニホールド１２８と液通してエンジン１１０の排気から作動流体に熱を伝達するよう構成された排気熱交換器１２３を具える。このような方法では、磁気ヒータ９からの熱とともに排気からの熱を使用して、作動流体を加熱する。

このように、エンジン駆動式熱発生システム１００は、構造体の熱及びエンジン１１０の排気からの熱を利用して磁気ヒータ９からの熱を増大させ、外部で使用するために熱せられた作動流体を効果的に提供する。

技術的設計の好み及び制約に応じて、エンジン駆動式熱発生システムの様々な構成を使用してもよい。図２２は、本発明の別の実施例に係るエンジン駆動式の別の熱発生システム２００の概要図である。エンジン駆動式熱発生システム２００は、内燃機関１１０と、図１８の実施例といったものであるがこれに限定されない磁気ヒータ９と、流体処理システム２３０とを具える。構成及び機能は、図２１の実施例と実質的に同じであるが、本実施例は、２つの排気マニホールド１２８ａ，１２８ｂ有するエンジン１１０と、各排気マニホールド１２８ａ，１２８ｂに液通する２つの排気熱交換器１２３ａ，１２３ｂと、別々の外部のマニホールド、すなわち、供給マニホールド１２５ａ及び帰還マニホールド１２５ｂとを具える。

エンジン駆動式熱発生システム１００，２００によって発生する熱を使用するためのアプリケーションは、膨大である。作動流体は、特定の目的に適した所定の温度に熱せられる。熱した作動流体が供給される熱交換器を介した熱伝達を使用する大部分のアプリケーションは、エンジン駆動式熱発生システム１００，２００とともに使用するのに適しているものと予想される。

本発明に係る実施例では、熱した作動流体が強制空気排気システムの一部である熱交換器を通過して、建物に熱風を供給する。別の実施例では、作動流体が地面に置かれてカバーで覆われたホースを通過して地面を暖めて、掘削するために凍結した地面を解かす。さらに別の適用では、作動流体が、使用する水を加熱するように水槽に沈められた温水供給システムの熱交換器を通過する。これらは、エンジン駆動式熱発生システム１００,２００を具えた膨大な数の使用に適した適用のうちの２、３の例である。

エンジン駆動式熱発生システム１００，２００は、磁気ヒータによって発生する熱に加えて、エンジンの排気から得た熱及びエンジン冷却システムから得た熱を利用することによって、従来の磁気ヒータ全体に顕著に改善された効率を実現する。

図２３，２４及び２５は、本発明の実施例に係る分割型導電体磁気ヒータ３０４及びフレーム３１２を具えた分割型導電体磁気ヒータアッセンブリ３０２のそれぞれ、部分的な分解図、組み立て斜視図である。フレーム３１２は、より大きなシステムの補助的部品のための台を提供するとともに、分割型導電体磁気ヒータ３０４の様々な部品を支持するよう構成される。分割型導電体磁気ヒータ３０４は、互いに対向する関係にある、磁石ユニット６０と、第１の導電体ユニット半体３５２ａと、第２の導電体ユニット半体３５２ｂとを具える。第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、磁石ユニット６０によって規定された磁石アッセンブリの空間１６０に対して横方向に移動するよう構成されることで、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、以下に説明するように、磁石ユニット６０と実質的に磁気係合し、あるいは磁気係合しないように移動する。

図２３に示す実施例では、磁石ユニット６０が、図１９の磁石アッセンブリ６０ａの実施例によって提供されるのと実質的に同じ構成の、第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリ６０ａ−ｄを具えるが、上記の磁石アッセンブリの実施例が特定の目的のために適していることに留意されたい。磁石アッセンブリ６０ａ−ｄは、図１８の実施例と同じように、ドライブシャフト１８自身が１対の軸受台７２によって支持されて複数のブッシング７０、環状部品７１、及び軸受台７２（一方のみ図示する）によって組み立て品として一緒に保持されるドライブシャフト１８による回転で担持及び駆動されるが、特定の目的のために他の支持及び保持手段が適していることに留意されたい。磁石アッセンブリ６０ａ−ｄは、これまで説明され以下でさらに説明する磁石アッセンブリの空間１６０を規定する互いに所定の距離を空けて置かれる。磁石アッセンブリ６０ａ−ｄは、シャフト１８に結合されてシャフト１８が回転すると第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂに対して相対回転する。本発明に係る他の実施例では、磁石ユニット６０が、特定の目的に適した１又はそれ以上の磁石アッセンブリを具え、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂと相互に補完することに留意されたい。

第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、ともに第１、第２及び第３の導電体アッセンブリ３５０ａ−ｃを規定しており、それぞれが、２つの導電体アッセンブリ半体対：すなわち、一対の第１の導電体アッセンブリ半体３５０ａ１，３５０ａ２，一対の第２の導電体アッセンブリ半体３５０ｂ１，３５０ｂ２、及び一対の第３の導電体アッセンブリ半体３５０ｃ１，３５０ｃ２をそれぞれ具える。第１の導電体ユニット半体３５２ａは、並列配置で間隔を空けて連結された各導電体アッセンブリ半体対からなる一方の導電体アッセンブリ半体を具えており、第２の導電体ユニット半体３５２ｂは、並列配置で間隔を空けて連結された各導電体アッセンブリ半体対からなる他方の導電体アッセンブリ半体を具える。このように、第１の導電体ユニット半体３５２ａは、第１の導電体アッセンブリ半体３５０ａ１と、第２の導電体アッセンブリ半体３５０ｂ１と、第３の導電体アッセンブリ半体３５０ｃ１とを具えており、第２の導電体ユニット半体３５２ｂは、第１の導電体アッセンブリ半体３５０ａ２と、第２の導電体アッセンブリ半体３５０ｂ２と、第３の導電体アッセンブリ半体３５０ｃ２とを具えている。本発明に係る他の実施例では、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが、特定の目的に適して磁石ユニット６０と相互に補完する１又はそれ以上の導電体アッセンブリ半体を具えることに留意されたい。導電体アッセンブリ半体３５０ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２は、図２０の実施例に記載されたのと実質的に同じである内部及び外部の流体処理手段を具える。

第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、図２４に示す第１の解放位置と図２５に示す第２の係合位置との間をドライブシャフト１８の軸に対して反対側に横方向に平行移動するよう構成される。第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、ドライブシャフト１８に向けて平行移動するときに、第１、第２及び第３の導電体アッセンブリ３５０ａ−ｃの導電体アッセンブリ半体の対応する各組が、互いに接近するよう略同一面内で平行移動して、端部と端部との間が互いにほぼ近接し、各導電体アッセンブリ半体が少なくとも部分的に平行移動して各磁石アッセンブリ６０ａ−ｄの間のスペースに入るように構成される。

第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、各導電体アッセンブリ半体を平行移動させて、対応する磁石アッセンブリの間のスペースに係合あるいは係合しないようにするための手段を具える。図２３の実施例では、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが、溝がある複数のホイール３２６を具えている：すなわち第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの上側３３２に４つのホイール３２６を具えており、ホイールの回転軸が、略同一面上にあり、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの下側３３３に４つのホイール３２６を具えており、ホイールの回転軸が、略同一面上にある。

２対の平行なトラック（ｔｒａｃｋ）、すなわち、上部トラック（ｔｒａｃｋ）２３８ａ及び下部トラック（ｔｒａｃｋ）３２８ｂがフレーム３１２に設けられており、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂそれぞれの上部トラック２３８ａ及び下部トラック３２８ｂのホイール３２６を受容及び案内するよう構成される。トラック３２８ａ，ｂは、互いに実質的に平行であり、ドライブ素シャフト１８の軸の方向に対してほぼ垂直である。上部トラック２３８ａは、ドライブシャフト１８の軸の一方の側に位置しており、下部トラック３２８ｂは、ドライブシャフト１８の軸の反対側に位置している。ホイール３２６の回転軸は、ドライブシャフト１８の回転軸に対してほぼ平行である。第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂのホイール３２６は、上部及び下部トラック３２８ａ，ｂの対向する側で摺動するよう受容され、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂがドライブシャフト１８の回転軸に対して実質的に垂直に平行移動するように、トラック３２８の長さ方向の部分に沿って平行移動するよう構成される。

分割型導電体磁石ヒータアッセンブリ３０２は、さらに、上部及び下部トラック３２８ａ，ｂに沿って第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを駆動させるのに適した駆動手段を具える。図２３に示す駆動手段は、モータ３２０と、スクリュードライブシャフト３２２と、スクリュードライブ係合部品３２４とを具える。スクリュードライブシャフト３２２は、第１の方向のネジを有する第１のシャフト部分３２３ａと、反対方向の第２の方向を有する第２のシャフト部分３２３ｂとを具える。スクリュードライブシャフト３２２は、第１及び第２のシャフト部分３２３ａ，ｂがドライブシャフト１８の軸に対して反対側になるように、トラック３２８に対して平行且つドライブシャフト１８の軸の方向に対して垂直に位置している。

モータ３２０は、時計方向及び反時計方向にスクリュードライブシャフト３２２を回転させるよう構成される。各スクリュードライブ係合部品３２４は、第１及び第２の導電ユニット半体３５２ａ，ｂのうちの一方に連結され、第１及び第２のシャフト部品３２３ａ，ｂの一方に係合する。スクリュードライブシャフト３２２は、スクリュードライブ係合部品３２４に螺合しており、スクリュードライブシャフト３２２が第１の方向に回転するときに、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが互いに向けてドライブシャフト１８に向かって駆動し、第２の方向すなわち反対方向に回転するときに、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが互いに離れてドライブシャフト１８から離れるように構成される。

第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを平行移動させるための多くの他の手段を当業者が認識することに留意されたい。このような他の手段は、特に、プーリ、ギヤ、リニアアクチュエータ、空気圧及び油圧シリンダを含むがこれらに限定されない。また、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを２つの駆動手段を設けることによって互いに独立して駆動させてもよいことに留意されたい。

上部及び下部トラック３２８ａ，ｂの長さ、及び第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの移動距離は、図２４に示すように、解放位置と称する第１の位置で第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが磁石アッセンブリ６０から離れて位置するように、移動の範囲をカバーするよう予め決められており、第２の係合位置でそれらは実質的に磁気係合し、第１及び第２のユニット半体３５２ａ，ｂが、図２５に示すように、磁石アッセンブリ６０に交互に配置され、それらが実質的に磁気係合する。
する。

第１、第２、及び第３の導電体アッセンブリ３５０ａ−ｃ、及び第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリ６０ａ−ｄは、係合位置で第１、第２、及び第３の導電体アッセンブリ３５０ａ−ｃのそれぞれが、第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリ６０ａ−ｄの間の磁石アッセンブリのスペース１６０の中に交互に位置するように、導電体アッセンブリスペース１５０及び磁石アッセンブリスペース１６０をそれぞれ規定する所定の距離の間隔を空けて配置される。各導電体アッセンブリ半体３５０ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２は、ドライブシャフト１８及び／又はブッシングに適合して、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが係合位置で干渉しないように、さらに、環状開口部３３１半体を具える。

磁気的係合は、導電体アッセンブリ及び磁石アッセンブリが少なくとも部分的に対向する関係にあるときに、磁石アッセンブリによって発生する磁場の影響下で少なくとも部分的に導電体アッセンブリによって規定される。上記のように、導電体アッセンブリに近接する磁石アッセンブリが回転すると、回転する磁石アッセンブリの磁石の移動によって発生する磁場の変動により、渦電流が導電体アッセンブリに誘発される。導電体アッセンブリの電流は、導電体アッセンブリの中に熱を発生するように流れる。磁石アッセンブリが速く回転すればするほど、電流がより強く導電体アッセンブリの中に誘導されるため、導電体アッセンブリの熱がより高くなる。

第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの磁石ユニット６０に対する位置は、最小である解放位置から最大になる係合位置までの第１及び第２の導電体アッセンブリ半体３５２ａ，ｂの熱量を決定する。第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、解放位置から係合位置までの範囲にわたって平行移動すると、磁石アッセンブリ６０ａ−ｄとの磁気的係合の量が増加して、導電体アッセンブリ半体３５０ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２及びそこを通る流体の熱が増加する。上部及び下部トラック３２８ａ，ｂに沿って第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを選択的に位置決めすることで、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの熱、及び磁気ヒータ３０４の熱出力をドライブシャフト１８の回転速度から独立して制御できる。

本発明に係る磁気ヒータの他の実施例では、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、別々の駆動手段によって駆動されて互いに独立して平行移動し、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２，ｂの一方に磁気係合又は部分的に磁気係合して、限定されないが熱出力を制御するための様々な選択肢を与える。

本発明に係るさらに別の実施例では、第１の導電体アッセンブリ３５０ａ、第２の導電体アッセンブリ３５０ｂ１、及び第３の導電体アッセンブリ３５０ｃのそれぞれが、別々の駆動手段によって駆動されて、互いに独立して平行移動し、第１、第２及び第３の導電体アッセンブリ半体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃの１又はそれ以上に磁気係合又は部分的に磁気係合して、限定されないが熱出力を制御するための様々な選択肢を与える。

本発明に係るさらに別の実施例では、導電体ユニット半体３５２ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２が、別々の駆動手段によって駆動されて互いに独立して平行移動し、導電体アッセンブリ半体３５０ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２のうちの１又はそれ以上に磁気係合又は部分的に磁気係合して、限定されないが熱出力を制御するための様々な選択肢を与える。

本発明に係るさらに別の実施例では、磁気ヒータが、導電体アッセンブリ半体に限定されない１又はそれ以上の導電体アッセンブリを具える。ある実施例では、第１の導電体アッセンブリ３５０ａ、第２の導電体アッセンブリ３５０ｂ１、及び第３の導電体アッセンブリ３５０ｃのそれぞれが、導電体アッセンブリが解放位置と係合位置との間を平行移動するときにドライブシャフトが通過できるように、端部を通じて導電体アッセンブリの中央部を越えて延びるスロットを有する１の導電体アッセンブリを具える。

図２６は、スロット４５２を具える本発明に係る導電体アッセンブリ４５０の斜視図である。スロット４５２は、導電体アッセンブリが解放位置と係合位置との間を平行移動するときにドライブシャフトが通過できるように、端部を通じて導電体アッセンブリ４５０の中央部を越えて延びる。

導電体ユニット半体、導電体アッセンブリ、及び導電体アッセンブリ半体の平行移動の態様を、図１，６，７及び１０の実施例といったこれらに限定されない導電体の中を行き来する作動流体を必ずしも必要としない他の磁気ヒータの実施例に拡張でき、導電体が固体板の形をした導電部材１４であることは、当業者にとって明らかである。

図２７，２８及び２９は、本発明の実施例に係るエンジン駆動式熱発生システム１２３０の斜視図、正面図及び側面図をそれぞれ示す。再び図２２を参照すると、図２２は、図２６，２７及び２８のエンジン駆動式熱発生システム１２３０と実質的に同様なエンジン駆動式熱発生システム２００の実施例の概要図である。エンジン駆動式熱発生システム１２３０は、上記のような適切な外部の熱交換器１２６に供給される作動流体を介して外部のアプリケーションに熱を与える。エンジン駆動式熱発生システム１２３０は、内燃機関１１０と、図２３の実施例といったこれに限定されない磁気ヒータ３０４と、流体処理システム２３０とを具える。エンジン１１０の駆動カップリング（図示せず）は、ドライブシャフト１８を駆動又は回転させることで磁気ヒータ３０４の中の磁気ユニット６０を駆動又は回転させて、磁気係合したときに第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを加熱する。図２６，２７及び２８では、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが、明確にするために非係合位置にある。係合位置で磁気係合すると、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが加熱され、これにより、そこを流れる作動流体を加熱する。

磁石ユニット６０に対する第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの位置は、最小の解放位置から最大の係合位置までの導電体アッセンブリ半体３５０ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２の中の作動流体の熱量を決定する。第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを解放位置から係合位置まで平行移動させると、磁石ユニット６０との磁気的な係合量が増加して、作動流体の熱を増加させる。下部及び上部トラック３２８ａ，ｂに沿って第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを選択的に位置決めすることによって、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの熱、及び作動流体を介した磁気ヒータ３０４の熱出力をドライブシャフト１８の回転速度から独立して制御できる。

流体処理システム２３０は、作動流体処理システム２２０と、エンジン冷却システム１１２と、排気システム２２９とを具える。作動流体処理システム２２０は、流体リザーバ１２１と、マニホールド流量制御部１２２と、一対の排気熱交換器１２３ａ，ｂと、クーラント熱交換器１２４と、１又はそれ以上の循環ポンプ（図示せず）とを具えており、液通する全てがその中で作動流体を循環させるよう構成される。マニホールド流量制御部１２２は、特に、磁気ヒータ３０４の導電体アッセンブリ半体３５０ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２に作動流体を導くよう構成される。さらに、流体リザーバ１２１は、遠隔熱交換器（図示せず）と液通して結合するための供給カップリング１５５及び帰還カップリング１５３を具える。

磁気ヒータ３０４によって発生する熱は、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの中を通る作動流体に伝達される。第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂは、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂの移動に適合するよう構成された柔軟なホース３６２を介して流体リザーバ１２１及びマニホールド流量制御部１２２に結合されている。外部のマニホールド（図示せず）は、１又はそれ以上の流体を移送して、図２２を参照して上述したような１又はそれ以上の外部の熱交換器（図示せず）に熱せられた作動流体を供給し、流体リザーバ１２１に冷却された作動流体を戻すよう構成されている。

エンジン冷却システム１１２は、エンジン１１０と液通するクーラント液のためのクーラントリザーバ１１４と、クーラント熱交換器１２４とを具える。また、マニホールド流量制御部１２２は、クーラント熱交換器１２４に作動流体を導くよう構成される。クーラント液はエンジン１１０の中を循環することで、エンジン１１０の構造体からの熱がクーラント液に伝達され、続いてクーラント熱交換器１２４で作動流体に伝達される。クーラント熱交換器１２４は、マニホールド流量制御部１２２と流体リザーバ１２１とに結合される。このような方法では、エンジン１１０からの熱を磁気ヒータ３０４からの熱とともに使用して、作動流体を加熱する。

エンジン１１０は、排気マニホールド１２８（図２６−２８で図示せず）によってエンジン１１０の外部に導かれる燃焼生成物として熱い排気ガスを発生する。排気システム２２９は、排気マニホールド１２８と液通する一対の排気熱交換器１２３ａ，ｂを具えており、エンジン１１０の排気ガスからの熱を作動流体に伝達するよう構成される。また、マニホールド流量制御部１２２は、排気熱交換器１２３ａ，ｂに作動流体を導いて、流体リザーバ１２１に作動流体を導くよう構成される。このような方法では、排気ガスからの熱とエンジンクーラントからの熱とを、磁気ヒータ３０４からの熱とともに使用して、作動流体を加熱する。

エンジン駆動式熱発生システムの様々な構成を、エンジンの設計の好み及び制約に応じて使用してもよいことに留意されたい。

第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを平行移動させて、磁石アッセンブリ６０と磁気係合させあるいは磁気係合させないようにできる態様は、多くの顕著な利点を提供する。一つの利点は、始動時の駆動特性に関する。導電体アッセンブリが磁石アッセンブリに対して常に平行移動できないが、特別にエンジンの始動時に平行移動する場合、導電体アッセンブリは磁石アッセンブリと磁気係合し、これはすなわち、磁石アッセンブリが導電体アッセンブリに磁気的に引き付けられる。このため、始動時のエンジンは、静止状態で生じて始動トルクと称される導電体アッセンブリと磁石アッセンブリとの間の磁力に打ち勝たなければならず、始動トルクに打ち勝つのに大きなエンジントルクを要する。第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが始動時に磁石アッセンブリ６０から解放される場合、本発明の実施例に記載され図２６に示すように、始動時にエンジンが打ち勝つべき磁気トルクがないため、低いトルクを具える小さなエンジンを使用してもよい。

上記のように、導電体アッセンブリに近接する磁石アッセンブリの回転すると、回転する磁石アッセンブリの磁石の移動によって発生する磁場の変動により、導電体アッセンブリに渦電流が誘発される。レンツの法則によれば、導電体アッセンブリの電流が、磁石の移動によって発生する磁場の変化に抗して磁場を発生させるように流れ、これにより、導電体アッセンブリに熱を発生させるが、これとともに、本書では磁気トルクと称され、磁石アッセンブリを回転させる駆動手段が磁気トルクに抗して動作する必要がある回転に対する抵抗を発生させる（この議論では、磁石アッセンブリが回転するか否かにかかわらず認められる磁石アッセンブリに対する導電体アッセンブリの磁力を無視する）。磁石アッセンブリがより速く回転すると、導電体アッセンブリの中により強い電流が誘導されるため、打ち勝つべき磁気トルクがより強くなる。

所定の回転速度で所定の磁場強度を有する特別な磁石アッセンブリを回転させるための駆動手段を指定する場合、磁気トルクは考慮すべき重要な事項である。磁石アッセンブリがエンジンのドライブシャフトに直接結合され、導電体アッセンブリが常に磁気係合して磁石アッセンブリに対して平行移動できない場合、駆動手段は、停止状態から所望の回転速度まで磁気トルクに打ち勝つのに十分なトルクを発生できなければならない。効果的な構成により、回転速度の範囲で要するよりもわずかに大きなトルクを駆動手段が発生させることができる。これは、多くの駆動手段が実現するのに容易ではない。

さらに一例として明らかにすると、所定のサイズの内燃機関が、磁石ヒータに関する磁気トルク対回転速度曲線に合致しないトルク対回転速度曲線を有してもよい。エンジン又は磁気トルクの一方が、トルク対回転速度曲線のより大きな勾配を有してもよく、及び／又は勾配がリニアでなくてもよい。特別なエンジンが、効果的且つ安全に動作する好適な回転速度、例えば２４００ＲＰＭ（分当たりの回転数）を有してもよい。磁石アッセンブリがエンジンのドライブシャフトに直接結合され、導電体アッセンブリが磁石アッセンブリに常に磁気係合して磁石アッセンブリに対して平行できないと仮定する。エンジンの回転速度が、特別なエンジン／磁気ヒータ構成のためのある回転速度であって、２４００ＲＰＭといった好適な回転速度よりも小さい回転速度、例えば１２００ＲＰＭに増加すると、磁気トルクがエンジントルクと同じになり、このポイントでエンジンが失速する。

失速状態に打ち勝つための一つの方法は、エンジンと磁石アッセンブリとの間のドライブシャフトにクラッチを設けることであり、このクラッチは、磁気トルクがエンジントルクと同じになるか又はこれよりも大きくなるのを防ぐことで、エンジンが失速するのを防ぐように、１２００ＲＰＭよりも大きい回転速度にエンジンが達した後に、磁石アッセンブリに係合して磁石アッセンブリの回転を開始させるよう構成される。クラッチは、好適な回転速度、本例では２４００ＲＰＭで磁石アッセンブリに係合するよう設けられるが、クラッチはトルクが大きいより高い回転速度及びより大きなエンジンを処理可能である。好適な回転速度よりも低い状態で磁石アッセンブリと係合するクラッチの使用により、不一致のトルク対回転速度曲線によって、好適なエンジン回転速度である２４００ＲＰＭでの磁気トルクとエンジントルクとの不一致の原因となりそうであるため、エンジンが過剰なトルクを発生すると、システムの効率が悪いであろう。

失速状態に打ち勝つための別の方法は、好適な回転速度にわたって磁気トルクよりも常に大きいエンジントルクを与えるエンジンを提供することである。この場合もやはり、２４００ＲＰＭの好適なエンジンの回転速度で磁気トルクとエンジントルクとのより大きな不一致が発生しそうであるため、システムの効率が悪いであろう。

好適な回転速度での不十分な動作とともに失速状態に打ち勝つための別の方法は、移動可能な導電体アッセンブリを具えてエンジンの好適な回転速度でのエンジントルクに最適に適合した磁気トルクを有し、エンジンを失速させる原因となるエンジントルクと等しいか又はこれよりも大きい磁気トルクを発生させる回転速度よりも大きい回転速度で磁石アッセンブリに導電体アッセンブリを磁気係合させる、本発明の方法に係る磁気ヒータを提供することである。上記の実施例では、導電体アッセンブリが、１２００ＲＰＭよりも高い回転速度で磁石アッセンブリと係合し、回転速度が磁気トルクよりも大きいエンジントルクを維持するのに要する回転速度よりも低くなるのを防ぐのに十分である。低回転速度では、導電体アッセンブリが解放位置にあり、導電体アッセンブリと磁石アッセンブリとの間の磁気係合がない。エンジントルクが常に磁石トルクよりも高い所定の回転速度を越えると、導電体アッセンブリが磁石アッセンブリと磁気係合するようになる。

本発明の方法の実施例によれば、図２３の実施例の分割型磁気ヒータ３０４が、選択したエンジンの効果的な動作のために最適化された磁気トルク、すなわち、エンジンの好適な動作回転速度におけるエンジントルクよりも小さいがかなり近い磁気トルクを与えるよう構成されている。エンジンは、始動して第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが解放位置の状態で好適な回転速度まで引き上げられる。そして、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが係合位置まで平行移動する。停止時には、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂが解放位置に平行移動して、エンジンが停止する。

さらに、第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを平行移動させて、磁石ユニット６０と磁気係合あるいは磁気係合しないようにすることができるため、エンジン１１０の回転速度を変えずに熱出力を変えることができる。このため、エンジン１１０をその最適な回転速度で駆動でき、磁石ユニット６０に所定量だけ磁気係合させるよう第１及び第２の導電体ユニット半体３５２ａ，ｂを平行移動させる駆動手段によって磁気ヒータ３０４の熱出力を制御できる。

好適な実施例を説明する目的で本書で特定の実施例を図示及び説明したが、本発明の範囲から逸脱することなしに、様々な代替的及び／又は相当する実施例を図示及び説明した特定の実施例と置き換えてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。当業者は、本発明をかなり多種多様の実施例で実施してもよいことを、容易に理解するであろう。本願は、本書で説明した実施例の適応又はバリエーションをカバーすることを意図するものである。

当業者は、本発明の特性を説明するために説明及び図示したパーツ及び動作の細部、構成要素、及び配置における多くの改良及びバリエーションが可能であり、このような改良及びバリエーションが明細書の内容及び添付して盛り込まれた特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱しないことを認識するであろう。

図中の同じ符号は、全体として対応する要素を示す。

図１は、本発明に係る磁気ヒータの実施例の側面図である。 図２は、図１の磁石アッセンブリの正面図である。 図３は、本発明の実施例に係る磁気ヒータの側面図である。 図４は、本発明の実施例に係る、複数の別々の導電体を具えた導電部材の正面図である。 図５は、本発明の実施例に係る、磁石及び磁石の外側に設けられた保護層の断面を具えるフレームの部分である。 図６は、本発明に係る磁気ヒータの実施例の側面図である。 図７は、本発明の実施例に係る磁気ヒータの側面図である。 図８は、図７の実施例の正面図である。 図９Ａ−Ｂは、本発明の実施例に係る、導電体／磁石間隔を変えるためのスペーシング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は、本発明の実施例に係る、導電部材に対して半径方向に移動する磁石の側面図である。 図１１は、本発明に係る図１０の実施例の部分図であり、対向する磁石の異なる極性が導電部材に面している。 図１２は、本発明の実施例に係る多段磁気ヒータである。 図１３Ａは、本発明の実施例に係る磁気ヒータの開口部の斜視図である。 図１３Ｂは、図１３Ａの磁気ヒータの開口部の分解図である。 図１４Ａは、本発明の別の実施例に係る、磁気ヒータの開口部の分解斜視図である。 図１４Ｂは、図１４Ａの磁気ヒータ装置の側断面図である。 図１５は、本発明の実施例に係る磁気ヒータの正面図である。 図１６は、カットライン１６−１６に沿った図１５の磁気ヒータの側断面図である。 図１７は、図１６の側断面図の詳細を示す部分断面図である。 図１８は、図１５の磁気ヒータの部分分解図である。 図１９は、図１５の磁気ヒータの回転可能な磁石アッセンブリの分解斜視図である。 図２０は、図１５の磁気ヒータの導電体アッセンブリの分解斜視図である。 図２１は、本発明の実施例に係る、エンジン駆動式熱発生システムの概略図である。 図２２は、本発明の実施例に係る、エンジン駆動式熱発生システムの概略図である。 図２３は、本発明の実施例に係る、分割導電体磁気ヒータ及びフレームを具える分割導電体磁気ヒータアッセンブリの部分的に分解した斜視図である。 図２４は、本発明の実施例に係る、分割導電体磁気ヒータ及びフレームを具える分割導電体磁気ヒータアッセンブリの組立斜視図である。 図２５は、本発明の実施例に係る、分割導電体磁気ヒータ及びフレームを具える分割導電体磁気ヒータアッセンブリの組立斜視図である。 図２６は、本発明に係る、スロットを具える導電体アッセンブリの斜視図である。 図２７は、本発明の実施例に係る、エンジン駆動式熱発生システムの斜視図である。 図２８は、本発明の実施例に係る、エンジン駆動式熱発生システムの正面図である。 図２９は、本発明の実施例に係る、エンジン駆動式熱発生システムの側面図である。

Claims (23)

1. 軸を有するドライブシャフトと、
   時間変化する磁束に晒されると中で誘導加熱をし得るよう構成された導電材料を具える１又はそれ以上の導電体アッセンブリであって、第１の解放位置と第２の係合位置との間を、前記ドライブシャフトの軸に対して横方向に平行移動するよう構成された１又はそれ以上の導電体アッセンブリと、
   １又はそれ以上の磁石を具える１又はそれ以上の磁石アッセンブリであって、各磁石アッセンブリが、前記ドライブシャフト周りの軸に沿って並んでおり、各磁石アッセンブリが、前記導電体アッセンブリと近接して前記１又はそれ以上の磁石を配置するよう構成されており、各磁石アッセンブリが、前記ドライブシャフトが回転することで前記磁石アッセンブリが前記導電体アッセンブリに対して相対回転するよう構成された前記ドライブシャフトに結合され、前記磁石アッセンブリが前記導電体アッセンブリに対して相対移動する場合に前記導電体アッセンブリに時間変化する磁束を与えるよう構成された磁石アッセンブリと、
   前記１又はそれ以上の導電体アッセンブリを、前記第１の解放位置と前記第２の係合位置との間で前記ドライブシャフトの軸に対して、且つ当該ドライブシャフトの反対側で横方向に平行移動させて、前記磁石アッセンブリと対向させ、あるいは対向させないようにし、前記磁石アッセンブリ内で磁気係合し、あるいは磁気係合しないようにする手段と、を具えることを特徴とする磁気ヒータ。
2. 各導電体アッセンブリが、互いに対向する関係にある第１の導電体アッセンブリ半体及び第２の導電体アッセンブリ半体を具えており、
   前記第１及び第２の導電体アッセンブリ半体が、前記ドライブシャフトの軸に対して、且つ当該ドライブシャフトの反対側で互いが近付いたり遠ざかるように横方向に平行移動し、各磁石アッセンブリと間隔を空けて対向し、あるいは対向しないよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒータ。
3. 各導電体アッセンブリが、前記導電体アッセンブリの端部から中央部周辺に延びるスロットを具えており、
   前記スロットが、その中に前記ドライブシャフトを受容するよう構成され、
   各導電体が、前記ドライブシャフトの軸に対して且つ当該ドライブシャフトの軸の反対
   側で互いが近付いたり遠ざかるように横方向に平行移動し、各磁石アッセンブリと間隔を空けて対向し、あるいは対向しないよう構成され、前記スロットの中に前記ドライブシャフトが配置されることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒータ。
4. 各導電体アッセンブリが、導電体プレートの間に流体スペースを規定する１対の導電体プレートを具えており、
   前記流体スペースが、当該流体スペースを通して流体を流し得るよう構成された流入口及び流出口と液通しており、
   前記導電体プレートの少なくとも一方が、時間変化する磁束に晒された場合に前記導電体プレートの少なくとも一方の中に渦電流を誘導できるよう構成された導電材料を具えており、
   前記流体スペースが、動作中に前記導電体プレートが加熱されると前記導電体プレートから前記流体に熱伝達するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒータ。
5. 前記１又はそれ以上の磁石アッセンブリが、磁石ユニットを規定する第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリを具えており、
   前記磁石アッセンブリが、磁石アッセンブリスペースを規定する所定の距離の間隔を互いに置いており、
   前記１又はそれ以上の導電体アッセンブリが、一対の第１の導電体アッセンブリ半体を具える第１の導電体アッセンブリと、一対の第２の導電体アッセンブリ半体を具える第２の導電体アッセンブリと、一対の第３の導電体アッセンブリ半体を具える第３の導電体アッセンブリとを具えており、
   第１の導電体ユニット半体が、間隔を置いて平行に配列された導電体アッセンブリ半体の各対の一方の導電体アッセンブリ半体を具え、第２の導電体ユニット半体が、間隔を置いて平行に配列された導電体アッセンブリ半体の各対の他方の導電体アッセンブリ半体を具えており、
   第１及び第２の導電体ユニット半体が、第１の解放位置と第２の係合位置との間を前記ドライブシャフトの軸に対して横方向に平行移動するよう構成され、
   前記第１、第２、及び第３の導電体アッセンブリ、及び前記第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリが、係合位置で前記第１、第２、及び第３の各導電体アッセンブリが前記第１、第２、第３、及び第４の各磁石アッセンブリの間の前記磁石アッセンブリスペースの中に交互に重なる配列で配置されるように、導電体アッセンブリスペース及び磁石アッセンブリスペースをそれぞれ規定する所定の距離の間隔を空けて置かれていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒータ。
6. 前記導電体アッセンブリが、前記導電体アッセンブリの上部及び下部に複数の溝付きのホイールを具えており、
   さらに、前記磁気ヒータが２組の平行な上部トラック及び平行な下部トラックを具えており、
   前記上部及び下部トラックが、互いに略平行且つ前記ドライブシャフトの軸方向に対して略垂直であり、
   前記上部トラックが前記ドライブシャフトの軸に対して一方の側に設けられ、前記下部トラックが前記ドライブシャフトの軸に対して反対側に設けられており、
   前記上部及び下部トラックが、前記導電体アッセンブリが前記ドライブシャフトの回転軸に対して略垂直に平行移動するように、前記トラックの長さ方向に沿った平行移動の際に、前記溝付きのホイールが摺動しつつ受容及び案内するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒータ。
7. 前記第１及び第２の導電体ユニット半体が、前記第１及び第２の導電体ユニット半体の上部及び下部に複数の溝付きのホイールを具えており、
   前記磁気ヒータが、さらに、２対の平行な上部トラック及び平行な下部トラックを具えており、
   前記上部及び下部トラックが、互いに略平行且つ前記ドライブシャフトの軸方向に対して略垂直であり、
   前記上部トラックが前記ドライブシャフトの軸に対して一方の側に設けられ、前記下部トラックが前記ドライブシャフトの軸に対して反対側に設けられており、
   前記上部及び下部トラックが、前記第１及び第２の導電体ユニット半体が互いに近付いたり遠ざかるよう前記ドライブシャフトの回転軸に対して略垂直に平行移動するように、前記トラックの長さ方向に沿った平行移動の際に、前記溝付きのホイールが摺動しつつ受容及び案内するよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載の磁気ヒータ。
8. モータと、
   スクリュードライブシャフトと、
   少なくとも１のスクリュードライブ係合部材と、を具える駆動手段をさらに具えており、
   前記スクリュードライブシャフトが、第１の方向のネジを有する第１のシャフト半体と、逆方向である第２の方向のネジを有する第２のシャフト半体と、を具えており、
   前記スクリュードライブシャフトが、前記第１及び第２のシャフト半体が前記ドライブシャフトの軸に対して反対側に位置するように、前記トラックと平行且つ前記ドライブシャフトの軸方向と垂直に設置されており、
   前記モータが、時計方向及び反時計方向に前記スクリュードライブシャフトを回転させるよう構成され、
   各スクリュードライブ係合部材が、前記第１及び第２の導電体ユニット半体の一方に結合され、前記第１及び第２のシャフト半体の一方と係合しており、
   前記スクリュードライブシャフトが、前記スクリュードライブ係合部材と螺合して、前記スクリュードライブシャフトが第１の方向に回転する場合に前記第１及び第２の導電体ユニット半体が互いに近付くように前記ドライブシャフトに向けて駆動され、逆の第２の方向に回転する場合に前記第１及び第２の導電体ユニット半体が互いに遠ざかって前記ドライブシャフトから離れるよう駆動されるように、構成されることを特徴とする請求項７に記載の磁気ヒータ。
9. 前記第１及び第２の導電体ユニット半体が２の駆動手段により互いに独立して駆動されることを特徴とする請求項７に記載の磁気ヒータ。
10. 前記上部及び下部トラック及び前記第１及び第２の導電体ユニット半体の移動距離が、第１の位置である解放位置では前記第１及び第２の導電体ユニット半体が前記磁石アッセンブリから離れて位置して、そこではそれらが実質的に磁気係合せず、第２の係合位置に移動すると前記第１及び第２の導電体ユニット半体が前記磁石アッセンブリと重なって、そこではそれらが実質的に磁気係合するように、移動範囲をカバーするよう予め設定されていることを特徴とする請求項８に記載の磁気ヒータ。
11. さらに、各導電体アッセンブリ半体が、前記第１及び第２の導電体ユニット半体が係合位置にある場合に前記ドライブシャフトを中に収容し得るがそこで干渉しないよう構成された端部の周りに環状の開口半体を具えることを特徴とする請求項５に記載の磁気ヒータ。
12. 各磁石アッセンブリが、略円板状の磁石プレートと、
    前記磁石プレートの側面に磁石プレートの周縁端部の近くに所定の距離を置いて配置された複数の磁石ポケットであって、その中に少なくとも１の磁石を少なくとも部分的に受容するよう構成された複数の磁石ポケットと、
    各磁石ポケットの中に少なくとも部分的に配置される少なくとも１の磁石と、
    前記磁石ポケットの中に前記磁石を結合するよう前記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、を具えることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒータ。
13. エンジン駆動式熱発生システムであって、
    前記システムが、軸を有するドライブシャフトを有する内燃機関と、
    磁気ヒータであって、前記磁気ヒータが、時間変化する磁束に晒されると中で誘導加熱をし得るよう構成された導電材料を具える１又はそれ以上の導電体アッセンブリであって、前記１又はそれ以上の導電体アッセンブリが、第１の解放位置と第２の係合位置との間を、前記ドライブシャフトの軸に対して横方向に平行移動するよう構成され、各導電体アッセンブリが、導電体プレートの間に流体スペースを規定する１対の導電体プレートを具えており、前記流体スペースが、前記流体スペースを通して流体を流し得るよう構成された流入口及び流体口と液通しており、前記導電体プレートの少なくとも一方が、時間変動する磁束に晒された場合に前記導電体プレートの少なくとも一方の中に渦電流を誘導できるよう構成された導電材料を具えており、前記流体スペースが、動作中に前記導電体プレートが加熱されると前記導電体プレートから前記流体に熱伝達するよう構成されている１又はそれ以上の導電体アッセンブリと、
    １又はそれ以上の磁石を具える１又はそれ以上の磁石アッセンブリであって、各磁石アッセンブリが、前記ドライブシャフト周りの軸に沿って並んでおり、各磁石アッセンブリが、前記導電体アッセンブリと近接して前記１又はそれ以上の磁石を配置するよう構成されており、各磁石アッセンブリが、前記ドライブシャフトが回転することで前記磁石アッセンブリが前記導電体アッセンブリに対して相対回転するよう構成された前記ドライブシャフトに結合され、前記磁石アッセンブリが前記導電体アッセンブリに対して相対移動する場合に前記導電体アッセンブリに時間変化する磁束を与えるよう構成された磁石アッセンブリと、
    前記１又はそれ以上の導電体アッセンブリを、前記第１の解放位置と前記第２の係合位置との間で前記ドライブシャフトの軸に対して、且つ当該ドライブシャフトの反対側で横方向に平行移動させて、前記磁石アッセンブリと対向させ、あるいは対向させないようにし、前記磁石アッセンブリ内で磁気係合し、あるいは磁気係合しないようにする手段と、
    を有する磁気ヒータと、
    前記エンジンのドライブシャフトが、前記導電体プレート及び前記導電体アッセンブリの流体流路の中を流れる作動流体を順に加熱する前記磁気ヒータの中で前記磁石アッセンブリを回転させるよう構成された流体処理システムであって、前記流体処理システムが、 流体リザーバと、
    前記磁気ヒータの前記流体流路に流体を導くよう構成されたマニホールド流量制御部と、
    排気熱交換器と、
    クーラント熱交換器と、を具えており、
    前記エンジンの排気から前記排気熱交換器の流体に熱を移し、クーラントリザーバを具えるエンジン冷却システムから前記クーラント熱交換器の流体に熱を移し、前記磁気ヒータによって発生した熱を前記磁気ヒータの中を通過する流体に移し、流体を前記流体リザーバに再び回収して、再び前記マニホールド流量制御部を通して導くか、又は外部のマニホールドを経由して外部の熱交換器に導き、前記外部のマニホールドが、流体を取り出して前記外部の熱交換器に加熱した流体を供給し前記外部の熱交換器から冷却した流体を戻すよう構成されている流体処理システムと、
    を具えることを特徴とするエンジン駆動式の熱発生システム。
14. 前記磁石アッセンブリが複数の磁石を具えており、前記磁石アッセンブリが前記導電体アッセンブリと近接して前記磁石を配置するよう構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の熱発生システム。
15. 前記１又はそれ以上の磁石アッセンブリが、磁石ユニットを規定する第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリを具えており、
    前記磁石アッセンブリが、磁石アッセンブリスペースを規定する所定の距離の間隔を互いに置いており、
    前記１又はそれ以上の導電体アッセンブリが、一対の第１の導電体アッセンブリ半体を具える第１の導電体アッセンブリと、一対の第２の導電体アッセンブリ半体を具える第２の導電体アッセンブリと、一対の第３の導電体アッセンブリ半体を具える第３の導電体アッセンブリとを具えており、
    第１の導電体ユニット半体が、間隔を置いて平行に配列された導電体アッセンブリ半体の各対の一方の導電体アッセンブリ半体を具え、第２の導電体ユニット半体が、間隔を置いて平行に配列された導電体アッセンブリ半体の各対の他方の導電体アッセンブリ半体を具えており、
    第１及び第２の導電体ユニット半体が、第１の解放位置と第２の係合位置との間を前記ドライブシャフトの軸に対して横方向に平行移動するよう構成され、
    前記第１、第２、及び第３の導電体アッセンブリ、及び前記第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリが、係合位置で前記第１、第２、及び第３の各導電体アッセンブリが前記第１、第２、第３、及び第４の各磁石アッセンブリの間の前記磁石アッセンブリスペースの中に交互に重なる配列で配置されるように、導電体アッセンブリスペース及び磁石アッセンブリスペースをそれぞれ規定する所定の距離の間隔を空けて置かれていることを特徴とする請求項１３に記載の熱発生システム。
16. 前記磁石アッセンブリが、略円板状の磁石プレートと、
    前記磁石プレートの側面の磁石プレートの周縁端部の近くに所定の距離を置いて配置された複数の磁石ポケットであって、その中に少なくとも１の磁石を少なくとも部分的に受容するよう構成された複数の磁石ポケットと、
    各磁石ポケットの中に少なくとも部分的に配置される少なくとも１の磁石と、
    前記磁石ポケットの中で前記磁石を捕らえる前記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、を具えることを特徴とする請求項１３に記載の熱発生システム。
17. 各導電体アッセンブリが、互いに対向する関係にある第１の導電体アッセンブリ半体及び第２の導電体アッセンブリ半体を具えており、
    前記第１及び第２の導電体アッセンブリ半体が、前記ドライブシャフトの軸に対して、且つ当該ドライブシャフトの軸の反対側で互いに近付いたり遠ざかるよう横方向に平行移動し、各磁石アッセンブリと間隔を空けて対向し、あるいは対向しないよう構成されることを特徴とする請求項１３に記載の熱発生システム。
18. 各導電体アッセンブリが、前記導電体アッセンブリの端部から中央部周辺に延びるスロットを具えており、
    前記スロットが、その中に前記ドライブシャフトを受容するよう構成され、
    各導電体が、前記ドライブシャフトの軸に対して、且つ反対側で互いが近付いたり遠ざかるように横方向に平行移動し、各磁石アッセンブリと間隔を空けて対向し、あるいは対向しないよう構成され、前記スロットの中に前記ドライブシャフトが配置されることを特徴とする請求項１３に記載の熱発生システム。
19. 前記１又はそれ以上の磁石アッセンブリが、磁石ユニットを規定する第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリを具えており、
    前記磁石アッセンブリが、磁石アッセンブリスペースを規定する所定の距離の間隔を互いに置いており、
    前記１又はそれ以上の導電体アッセンブリが、一対の第１の導電体アッセンブリ半体を具える第１の導電体アッセンブリと、一対の第２の導電体アッセンブリ半体を具える第２の導電体アッセンブリと、一対の第３の導電体アッセンブリ半体を具える第３の導電体アッセンブリとを具えており、
    第１の導電体ユニット半体が、間隔を置いて平行に配列された導電体アッセンブリ半体の各対の一方の導電体アッセンブリ半体を具え、第２の導電体ユニット半体が、間隔を置いて平行に配列された導電体アッセンブリ半体の各対の他方の導電体アッセンブリ半体を具えており、
    第１及び第２の導電体ユニット半体が、第１の解放位置と第２の係合位置との間を前記ドライブシャフトの軸に対して横方向に平行移動するよう構成され、
    前記第１、第２、及び第３の導電体アッセンブリ、及び前記第１、第２、第３、及び第４の磁石アッセンブリが、係合位置で前記第１、第２、及び第３の各導電体アッセンブリが前記第１、第２、第３、及び第４の各磁石アッセンブリの間の前記磁石アッセンブリスペースの中に交互に重なる配列で配置されるように、導電体アッセンブリスペース及び磁石アッセンブリスペースをそれぞれ規定する所定の距離の間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１３に記載の熱発生システム。
20. 前記導電体アッセンブリが、前記導電体アッセンブリの上部及び下部に複数の溝付きのホイールを具えており、
    さらに、前記磁気ヒータが２組の平行な上部トラック及び平行な下部トラックを具えており、
    前記上部及び下部トラックが、互いに略平行且つ前記ドライブシャフトの軸方向に対して略垂直であり、
    前記上部トラックが前記ドライブシャフトの軸に対して一方の側に設けられ、前記下部トラックが前記ドライブシャフトの軸に対して反対側に設けられており、
    前記上部及び下部トラックが、前記導電体アッセンブリが前記ドライブシャフトの回転軸に対して略垂直に平行移動するように、前記トラックの長さ方向に沿った平行移動の際に、前記溝付きのホイールが摺動しつつ受容及び案内するよう構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の熱発生システム。
21. 前記第１及び第２の導電体ユニット半体が、前記第１及び第２の導電体ユニット半体の上部及び下部に複数の溝付きのホイールを具えており、
    前記磁気ヒータが、さらに、２対の平行な上部トラック及び平行な下部トラックを具えており、
    前記上部及び下部トラックが、互いに略平行且つ前記ドライブシャフトの軸方向に対して略垂直であり、
    前記上部トラックが前記ドライブシャフトの軸に対して一方の側に設けられ、前記下部トラックが前記ドライブシャフトの軸に対して反対側に設けられており、
    前記上部及び下部トラックが、前記第１及び第２の導電体ユニット半体が互いに近付いたり遠ざかるよう前記ドライブシャフトの回転軸に対して略垂直に平行移動するように、前記トラックの長さ方向に沿った平行移動の際に、前記溝付きのホイールが摺動しつつ受容及び案内するよう構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の熱発生システム。
22. モータと、
    スクリュードライブシャフトと、
    少なくとも１のスクリュードライブ係合部材と、を具える駆動手段をさらに具えており、
    前記スクリュードライブシャフトが、第１の方向のネジを有する第１のシャフト半体と、逆方向である第２の方向のネジを有する第２のシャフト半体と、を具えており、
    前記スクリュードライブシャフトが、前記第１及び第２のシャフト半体が前記ドライブシャフトの軸に対して反対側に位置するように、前記トラックと平行且つ前記ドライブシャフトの軸方向と垂直に設置されており、
    前記モータが、時計方向及び反時計方向に前記スクリュードライブシャフトを回転させるよう構成され、
    各スクリュードライブ係合部材が、前記第１及び第２の導電体ユニット半体の一方に結合され、前記第１及び第２のシャフト半体の一方と係合しており、
    前記スクリュードライブシャフトが、前記スクリュードライブ係合部材と螺合して、前記スクリュードライブシャフトが第１の方向に回転する場合に前記第１及び第２の導電体ユニット半体が互いに近付くように前記ドライブシャフトに向けて駆動され、逆の第２の方向に回転する場合に前記第１及び第２の導電体ユニット半体が互いに遠ざかって前記ドライブシャフトから離れるよう駆動されるように、構成されることを特徴とする請求項２０に記載の熱発生システム。
23. さらに、前記導電体アッセンブリが流入口及び流出口を具えており、
    前記導電体アッセンブリが前記流体スペースの中に流体流路を与えるよう構成されており、
    前記流体スペースは、動作中に前記導電体プレートが加熱された場合に、前記流体が前記流入口と前記流出口との間を通過して前記導電体プレートから前記流体に十分に熱伝達するよう構成されていることを特徴とする請求項２１に記載の磁気ヒータ。

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