JP2017050915A - Eddy current type heating device - Google Patents

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裕 野上
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英介 中山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an eddy current type heating device by which kinetic energy of a rotary shaft can be effectively converted into thermal energy and recovered while suppressing a temperature rise of magnets.SOLUTION: A heating device 1 comprises a rotary shaft 3, a heating member 4, a plurality of permanent magnets 5, a magnet holding member 6, a sealed container, a nonmagnetic partition wall 15, a heat recovery mechanism and a cooling mechanism. The rotary shaft 3 is supported in a rotatable manner by a non-rotary part. The heating member 4 is fixed to the rotary shaft 3. The plurality of permanent magnets 5 oppose the heating member 4 while being spaced therefrom and between mutually neighboring permanent magnets, arrangements of magnetic poles are alternately different. The magnet holding member 6 holds the permanent magnets 5 and is fixed o the non-rotary part. The sealed container is fixed to the non-rotary part and encloses the heating member 4 and the permanent magnets 5. The nonmagnetic partition wall 15 partitions the inside of the sealed container into a first space S1 in which the heating member 4 exists and a second space S2 in which the permanent magnets 5 exist. The heat recovery mechanism recovers heat generated in the heating member 4. The cooling mechanism cools the permanent magnets 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回転軸の運動エネルギ(回転動力)を熱エネルギに変換して回収するための発熱装置に関する。特に、本発明は、永久磁石(以下、単に「磁石」ともいう)を用い、磁石からの磁界の作用によって生じる渦電流を利用した渦電流式発熱装置に関する。   The present invention relates to a heat generating device for converting and recovering kinetic energy (rotational power) of a rotating shaft into heat energy. In particular, the present invention relates to an eddy current heating device that uses a permanent magnet (hereinafter, also simply referred to as “magnet”) and uses an eddy current generated by the action of a magnetic field from the magnet.

近年、化石燃料の燃焼に伴う二酸化炭素の発生が問題視される。このため、太陽熱エネルギ、風力エネルギ、水力エネルギ等のような自然エネルギの活用が推進される。自然エネルギの中でも、風力エネルギ、水力エネルギ等は流体の運動エネルギである。従来、流体運動エネルギを活用して発電が行われる。   In recent years, the generation of carbon dioxide accompanying the combustion of fossil fuels has been regarded as a problem. For this reason, utilization of natural energy such as solar thermal energy, wind energy, and hydraulic energy is promoted. Among natural energies, wind energy, hydraulic energy, etc. are kinetic energy of fluid. Conventionally, power generation is performed using fluid kinetic energy.

例えば、一般的な風力発電設備では、羽根車が風力を受けて回転する。羽根車の回転軸は発電機の入力軸に連結されており、羽根車の回転に伴って発電機の入力軸が回転する。これにより、発電機で電気が発生する。つまり、一般的な風力発電設備では、風力エネルギが羽根車の回転軸の運動エネルギに変換され、この回転軸の運動エネルギが電気エネルギに変換される。   For example, in a general wind power generation facility, an impeller rotates by receiving wind force. The rotating shaft of the impeller is connected to the input shaft of the generator, and the input shaft of the generator rotates as the impeller rotates. Thereby, electricity is generated by the generator. That is, in a general wind power generation facility, wind energy is converted into kinetic energy of the rotating shaft of the impeller, and the kinetic energy of the rotating shaft is converted into electric energy.

特開2011−89492号公報(特許文献1)は、エネルギの利用効率の向上を図った風力発電設備を開示する。特許文献1の発電設備は渦電流式減速装置を備え、風力エネルギから電気エネルギへの変換過程で熱エネルギを発生する。   Japanese Patent Laying-Open No. 2011-89492 (Patent Document 1) discloses a wind power generation facility in which energy use efficiency is improved. The power generation facility of Patent Document 1 includes an eddy current reduction device, and generates thermal energy in the process of converting wind energy into electrical energy.

特許文献1の発電設備においては、風力エネルギが羽根車の回転軸の運動エネルギに変換され、この回転軸の運動エネルギが油圧ポンプの油圧エネルギに変換される。油圧エネルギによって油圧モータが回転する。油圧モータの主軸は渦電流式減速装置の回転軸に連結され、この減速装置の回転軸は発電機の入力軸に連結される。油圧モータの回転に伴って減速装置の回転軸が回転するとともに、発電機の入力軸が回転する。これにより、発電機で電気が発生する。   In the power generation facility of Patent Document 1, wind energy is converted into kinetic energy of the rotating shaft of the impeller, and the kinetic energy of the rotating shaft is converted into hydraulic energy of the hydraulic pump. The hydraulic motor is rotated by the hydraulic energy. The main shaft of the hydraulic motor is connected to the rotating shaft of the eddy current reduction device, and the rotating shaft of the reduction device is connected to the input shaft of the generator. Along with the rotation of the hydraulic motor, the rotation shaft of the speed reducer rotates and the input shaft of the generator rotates. Thereby, electricity is generated by the generator.

渦電流式減速装置は、永久磁石からの磁界の作用によって生じる渦電流を利用し、減速装置の回転軸の回転速度を減速する。これにより、油圧モータの主軸の回転速度が減速し、これに伴い油圧ポンプを介して羽根車の回転速度が調整される。   The eddy current type reduction device uses an eddy current generated by the action of a magnetic field from a permanent magnet to reduce the rotational speed of the rotary shaft of the reduction device. As a result, the rotational speed of the main shaft of the hydraulic motor is reduced, and the rotational speed of the impeller is adjusted via the hydraulic pump.

また、渦電流式減速装置においては、渦電流の発生により、回転軸の回転速度を減速させる制動力が発生すると同時に、熱が発生する。つまり、風力エネルギの一部が熱エネルギに変換される。その熱(熱エネルギ)が蓄熱装置に回収され、回収された熱エネルギによって原動機が駆動する。原動機の駆動によって発電機が駆動し、その結果として発電機で電気が発生する、と特許文献1には記載される。このことから、特許文献1の渦電流式減速装置は、羽根車の回転軸の運動エネルギを熱エネルギに変換して回収するための発熱装置ともいえる。   Further, in the eddy current type speed reducer, heat is generated at the same time as a braking force for reducing the rotational speed of the rotating shaft is generated due to the generation of the eddy current. That is, a part of wind energy is converted into heat energy. The heat (heat energy) is recovered by the heat storage device, and the prime mover is driven by the recovered heat energy. Patent Document 1 describes that a generator is driven by driving a prime mover, and as a result, electricity is generated by the generator. From this, it can be said that the eddy current type reduction gear of patent document 1 is a heat generating device for converting and recovering the kinetic energy of the rotating shaft of the impeller into thermal energy.

また、渦電流式減速装置は、トラック、バス等の車両に補助ブレーキとして搭載される場合がある。この場合の減速装置は、プロペラシャフト、ドライブシャフト等のような回転軸の回転速度を減速する。これにより、車両の走行速度が調整される。その際、回転軸の回転速度を減速させる制動力が発生すると同時に、熱が発生する。したがって、車両に搭載された渦電流式減速装置においても、回転軸の運動エネルギが熱エネルギに変換されることから、この熱エネルギを回収して活用することが望まれる。   Further, the eddy current type speed reducer may be mounted as an auxiliary brake on vehicles such as trucks and buses. In this case, the speed reducer decelerates the rotational speed of a rotating shaft such as a propeller shaft or a drive shaft. Thereby, the running speed of the vehicle is adjusted. At that time, a braking force for reducing the rotational speed of the rotating shaft is generated and at the same time, heat is generated. Therefore, also in the eddy current type reduction gear mounted on the vehicle, the kinetic energy of the rotating shaft is converted into thermal energy, and it is desired to recover and use this thermal energy.

特開2011−89492号公報JP 2011-89492 A

特許文献1の風力発電設備は、回転軸である羽根車と渦電流式減速装置(発熱装置)との間に油圧ポンプ及び油圧モータを備える。このため、設備の構造が複雑になる。また、多段階のエネルギ変換が必要であるから、エネルギの変換ロスが著しい。これに伴って、発熱装置としての渦電流式減速装置で得られる熱エネルギも小さくなる。   The wind power generation facility of Patent Document 1 includes a hydraulic pump and a hydraulic motor between an impeller that is a rotating shaft and an eddy current reduction device (heat generating device). This complicates the equipment structure. In addition, energy conversion loss is significant because multi-stage energy conversion is required. Along with this, the thermal energy obtained by the eddy current type reduction device as the heat generating device is also reduced.

また、特許文献1の渦電流式減速装置の場合、複数の磁石が円筒状のロータの内周面に対向し、円周方向にわたり配列される。これらの磁石の磁極(N極、S極)の配置は、回転軸を中心とする周方向であって、円周方向に隣接する磁石同士で一律である。このため、磁石からの磁界が広がらず、ロータに到達する磁束密度が少ない。そうすると、実質的に、磁石からの磁界の作用によってロータに生じる渦電流が小さくなり、十分な発熱が得られない。   Further, in the case of the eddy current reduction device of Patent Document 1, a plurality of magnets are opposed to the inner peripheral surface of the cylindrical rotor and are arranged in the circumferential direction. Arrangement of magnetic poles (N pole, S pole) of these magnets is uniform in the circumferential direction around the rotation axis and adjacent to each other in the circumferential direction. For this reason, the magnetic field from a magnet does not spread and the magnetic flux density which reaches | attains a rotor is small. If it does so, the eddy current which arises in a rotor by the effect | action of the magnetic field from a magnet will become small substantially, and sufficient heat_generation | fever cannot be obtained.

更に、特許文献1の渦電流式減速装置の場合、稼働中に磁石の温度が上昇することがある。磁石の温度上昇が著しくなると、磁力は低下する。以下、このような事態を減磁ともいう。磁力が低下すると、ロータに生じる渦電流が更に小さくなり、十分な発熱が得られない。   Furthermore, in the case of the eddy current reduction device of Patent Document 1, the temperature of the magnet may rise during operation. When the temperature rise of the magnet becomes significant, the magnetic force decreases. Hereinafter, such a situation is also referred to as demagnetization. When the magnetic force is reduced, the eddy current generated in the rotor is further reduced, and sufficient heat generation cannot be obtained.

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、磁石の温度上昇を抑制することができ、回転軸の運動エネルギ(回転動力)を熱エネルギに有効に変換して回収することができる渦電流式発熱装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide an eddy current heating device that can suppress a temperature rise of a magnet and can effectively convert kinetic energy (rotational power) of a rotating shaft into heat energy and recover it. is there.

本発明の実施形態による渦電流式発熱装置は、下記(1)又は(2)の構成を備える。   An eddy current heating device according to an embodiment of the present invention has the following configuration (1) or (2).

(1)非回転部に回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸に固定された発熱部材と、
前記発熱部材に隙間を空けて対向し、互いに隣接するもの同士で磁極の配置が交互に異なる複数の永久磁石と、
前記永久磁石を保持し、前記非回転部に固定された磁石保持部材と、
前記非回転部に固定されて前記発熱部材及び前記永久磁石を包囲する密閉容器と、
前記密閉容器内を、前記発熱部材が存在する第1空間と前記永久磁石が存在する第2空間とに仕切る非磁性の隔壁と、
前記発熱部材に生じた熱を回収する熱回収機構と、
前記永久磁石を冷却する冷却機構と、を備える。
(1) a rotating shaft rotatably supported by the non-rotating portion;
A heat generating member fixed to the rotating shaft;
A plurality of permanent magnets opposed to each other with a gap between the heat generating members, and the magnetic poles alternately arranged with each other adjacent to each other,
A magnet holding member that holds the permanent magnet and is fixed to the non-rotating portion;
A sealed container that is fixed to the non-rotating portion and surrounds the heat generating member and the permanent magnet;
A non-magnetic partition that partitions the inside of the sealed container into a first space in which the heat generating member is present and a second space in which the permanent magnet is present;
A heat recovery mechanism for recovering heat generated in the heat generating member;
A cooling mechanism for cooling the permanent magnet.

(2)非回転部に回転可能に支持された回転軸と、
前記非回転部に固定された発熱部材と、
前記発熱部材に隙間を空けて対向し、互いに隣接するもの同士で磁極の配置が交互に異なる複数の永久磁石と、
前記永久磁石を保持し、前記回転軸に固定された磁石保持部材と、
前記非回転部に固定されて前記発熱部材及び前記永久磁石を包囲する密閉容器と、
前記密閉容器内を、前記発熱部材が存在する第1空間と前記永久磁石が存在する第2空間とに仕切る非磁性の隔壁と、
前記発熱部材に生じた熱を回収する熱回収機構と、
前記永久磁石を冷却する冷却機構と、を備える。
(2) a rotating shaft rotatably supported by the non-rotating portion;
A heat generating member fixed to the non-rotating part;
A plurality of permanent magnets opposed to each other with a gap between the heat generating members, and the magnetic poles alternately arranged with each other adjacent to each other,
A magnet holding member that holds the permanent magnet and is fixed to the rotating shaft;
A sealed container that is fixed to the non-rotating portion and surrounds the heat generating member and the permanent magnet;
A non-magnetic partition that partitions the inside of the sealed container into a first space in which the heat generating member is present and a second space in which the permanent magnet is present;
A heat recovery mechanism for recovering heat generated in the heat generating member;
A cooling mechanism for cooling the permanent magnet.

上記(1)又は(2)の渦電流式発熱装置は、更に下記の構成を備える。   The eddy current heating device according to (1) or (2) further includes the following configuration.

前記熱回収機構は、
前記密閉容器の前記第1空間に繋がる入口及び出口にそれぞれ接続された第1配管と、
前記各第1配管に接続された蓄熱装置と、
前記第1空間、前記第1配管、及び前記蓄熱装置を循環する蓄熱用熱媒体と、を含む。
前記冷却機構は、
前記密閉容器の前記第2空間に繋がる吸入口及び排出口にそれぞれ接続された第2配管と、
前記各第1配管、及び前記各第2配管に接続された熱交換器と、
前記第2空間、前記第2配管、及び前記熱交換器を循環する磁石冷却用熱媒体と、を含む。
前記熱交換器は、
再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器と、冷却塔と、を備えるとともに、前記再生器、前記凝縮器、前記蒸発器、及び前記吸収器を循環する熱交換器用熱媒体を備える。
前記再生器は、前記第1配管からの前記蓄熱用熱媒体と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させる。
前記蒸発器は、前記第2配管からの前記磁石冷却用熱媒体と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させる。
The heat recovery mechanism is
A first pipe connected to each of an inlet and an outlet connected to the first space of the sealed container;
A heat storage device connected to each of the first pipes;
A heat storage heat medium that circulates through the first space, the first pipe, and the heat storage device.
The cooling mechanism is
A second pipe connected to each of an inlet and an outlet connected to the second space of the sealed container;
A heat exchanger connected to each first pipe and each second pipe;
A heat medium for cooling the magnet that circulates through the second space, the second pipe, and the heat exchanger.
The heat exchanger is
A regenerator, a condenser, an evaporator, an absorber, and a cooling tower, and a heat exchanger for heat exchanger that circulates through the regenerator, the condenser, the evaporator, and the absorber. .
The regenerator evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the heat storage heat medium from the first pipe and the liquefied heat exchanger heat medium.
The evaporator evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the magnet cooling heat medium from the second pipe and the liquefied heat exchanger heat medium.

本発明の渦電流式発熱装置によれば、磁石の温度上昇を抑制することができ、回転軸の運動エネルギを熱エネルギに有効に変換して回収することができる。   According to the eddy current heating device of the present invention, the temperature rise of the magnet can be suppressed, and the kinetic energy of the rotating shaft can be effectively converted into heat energy and recovered.

図1は、第1実施形態の発熱装置の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the heat generating device of the first embodiment. 図2は、第1実施形態の発熱装置の横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat generating device of the first embodiment. 図3は、第1実施形態の熱交換器を模式的に示す図である。Drawing 3 is a figure showing typically the heat exchanger of a 1st embodiment. 図4は、第1実施形態の発熱装置における発熱部材の好適な態様の一例を示す横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a preferable aspect of the heat generating member in the heat generating device of the first embodiment. 図5は、第2実施形態の発熱装置の縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the heat generating device of the second embodiment. 図6は、第3実施形態の発熱装置の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the heat generating device of the third embodiment. 図7は、第3実施形態の熱交換器を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a heat exchanger according to the third embodiment.

本発明の実施形態による渦電流式発熱装置は、回転軸と、発熱部材と、複数の永久磁石と、磁石保持部材と、密閉容器と、非磁性の隔壁と、熱回収機構と、冷却機構と、を備える。回転軸は、非回転部に回転可能に支持される。発熱部材は、前記回転軸に固定される。複数の永久磁石は、前記発熱部材に隙間を空けて対向し、互いに隣接するもの同士で磁極の配置が交互に異なる。磁石保持部材は、前記永久磁石を保持し、前記非回転部に固定される。密閉容器は、前記非回転部に固定されて前記発熱部材及び前記永久磁石を包囲する。非磁性の隔壁は、前記密閉容器内を、前記発熱部材が存在する第1空間と前記永久磁石が存在する第2空間とに仕切る。熱回収機構は、前記発熱部材に生じた熱を回収する。冷却機構は、前記永久磁石を冷却する。   An eddy current heating device according to an embodiment of the present invention includes a rotating shaft, a heating member, a plurality of permanent magnets, a magnet holding member, a sealed container, a non-magnetic partition, a heat recovery mechanism, and a cooling mechanism. . The rotating shaft is rotatably supported by the non-rotating portion. The heat generating member is fixed to the rotating shaft. The plurality of permanent magnets are opposed to the heat generating member with a gap, and the arrangement of the magnetic poles is alternately different between those adjacent to each other. The magnet holding member holds the permanent magnet and is fixed to the non-rotating portion. The sealed container is fixed to the non-rotating portion and surrounds the heat generating member and the permanent magnet. The nonmagnetic partition partitions the inside of the sealed container into a first space where the heat generating member is present and a second space where the permanent magnet is present. The heat recovery mechanism recovers heat generated in the heat generating member. The cooling mechanism cools the permanent magnet.

また、本発明の他の実施形態による渦電流式発熱装置において、発熱部材は、非回転部に固定されても構わない。この場合、磁石保持部材は、回転軸に固定される。   In the eddy current heating device according to another embodiment of the present invention, the heat generating member may be fixed to the non-rotating portion. In this case, the magnet holding member is fixed to the rotating shaft.

前記熱回収機構は、第1配管と、蓄熱装置と、蓄熱用熱媒体と、を含む。第1配管は、前記密閉容器の前記第1空間に繋がる入口及び出口にそれぞれ接続される。蓄熱装置は、前記各第1配管に接続される。蓄熱用熱媒体は、前記第1空間、前記第1配管、及び前記蓄熱装置を循環する。   The heat recovery mechanism includes a first pipe, a heat storage device, and a heat storage heat medium. The first pipe is connected to an inlet and an outlet connected to the first space of the sealed container. The heat storage device is connected to each of the first pipes. The heat storage heat medium circulates through the first space, the first pipe, and the heat storage device.

前記冷却機構は、第2配管と、熱交換器と、磁石冷却用熱媒体と、を含む。第2配管は、前記密閉容器の前記第2空間に繋がる吸入口及び排出口にそれぞれ接続される。熱交換器は、前記各第1配管、及び前記各第2配管に接続される。磁石冷却用熱媒体は、前記第2空間、前記第2配管、及び前記熱交換器を循環する。   The cooling mechanism includes a second pipe, a heat exchanger, and a heat medium for cooling the magnet. The second pipe is connected to each of an inlet and an outlet connected to the second space of the sealed container. The heat exchanger is connected to each first pipe and each second pipe. The magnet cooling heat medium circulates through the second space, the second pipe, and the heat exchanger.

前記熱交換器は、再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器と、冷却塔と、を備えるとともに、熱交換器用熱媒体を備える。熱交換器用熱媒体は、前記再生器、前記凝縮器、前記蒸発器、及び前記吸収器を循環する。前記再生器は、前記第1配管からの前記蓄熱用熱媒体と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させる。前記蒸発器は、前記第2配管からの前記磁石冷却用熱媒体と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させる。   The heat exchanger includes a regenerator, a condenser, an evaporator, an absorber, and a cooling tower, and includes a heat exchanger heat exchanger. The heat exchanger heat medium circulates through the regenerator, the condenser, the evaporator, and the absorber. The regenerator evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the heat storage heat medium from the first pipe and the liquefied heat exchanger heat medium. The evaporator evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the magnet cooling heat medium from the second pipe and the liquefied heat exchanger heat medium.

本実施形態の渦電流式発熱装置によれば、発熱部材に対向する磁石の磁極の配置が、互いに隣接する磁石同士で交互に異なるため、磁石からの磁界が広がり、発熱部材に到達する磁束密度が多くなる。これにより、磁石からの磁界の作用によって発熱部材に生じる渦電流が大きくなり、十分な発熱が得られる。しかも、磁石が、冷却機構により冷却される。この冷却により、磁石の温度上昇が抑制され、減磁が起こりにくい。したがって、回転軸の運動エネルギを熱エネルギに有効に変換して回収することができる。   According to the eddy current heating device of the present embodiment, the magnetic pole density of the magnet facing the heating member is alternately different between adjacent magnets, so that the magnetic field from the magnet spreads and the magnetic flux density reaches the heating member. Will increase. Thereby, the eddy current generated in the heat generating member by the action of the magnetic field from the magnet is increased, and sufficient heat generation is obtained. Moreover, the magnet is cooled by the cooling mechanism. By this cooling, the temperature rise of the magnet is suppressed and demagnetization is unlikely to occur. Therefore, the kinetic energy of the rotating shaft can be effectively converted into heat energy and recovered.

上記の発熱装置は、以下の構成を採用できる。前記熱交換器には、前記各第1配管に代わって、外気に開放する一対の第3配管が接続される。前記再生器は、前記各第3配管からの前記外気と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させる。   The above-described heat generating device can employ the following configuration. A pair of third pipes that are open to the outside air are connected to the heat exchanger instead of the first pipes. The regenerator evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the outside air from the third pipes and the liquefied heat exchanger heat medium.

上記の発熱装置は、風力発電設備、水力発電設備等のように流体運動エネルギを利用した発電設備に搭載することができる。また、上記の発熱装置は、車両に搭載することができる。いずれの場合でも、発熱装置は回転軸の運動エネルギを熱エネルギに変換して回収する。回収した熱エネルギは、例えば電気エネルギの生成に利用される。   The heat generating device can be mounted on a power generation facility using fluid kinetic energy such as a wind power generation facility or a hydropower generation facility. Moreover, said heat generating apparatus can be mounted in a vehicle. In any case, the heat generating device converts the kinetic energy of the rotating shaft into heat energy and recovers it. The recovered thermal energy is used for generating electric energy, for example.

以下に、本発明の渦電流式発熱装置の実施形態について詳述する。   Hereinafter, embodiments of the eddy current heating device of the present invention will be described in detail.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の発熱装置の縦断面図である。図2は、第1実施形態の発熱装置の横断面図である。図1及び図2には、風力発電設備に搭載した発熱装置1を例示する。図1に示すように、第1実施形態の発熱装置1は、回転軸3と、発熱部材4と、複数の永久磁石5と、磁石保持部材6と、密閉容器と、非磁性の隔壁15と、熱回収機構と、冷却機構と、を備える。回転軸3は、非回転部である固定の本体2に対し、軸受7を介して回転可能に支持される。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the heat generating device of the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat generating device of the first embodiment. 1 and 2 illustrate a heat generating device 1 mounted on a wind power generation facility. As shown in FIG. 1, the heat generating device 1 of the first embodiment includes a rotating shaft 3, a heat generating member 4, a plurality of permanent magnets 5, a magnet holding member 6, a sealed container, and a nonmagnetic partition wall 15. And a heat recovery mechanism and a cooling mechanism. The rotating shaft 3 is rotatably supported via a bearing 7 with respect to the fixed main body 2 that is a non-rotating portion.

発熱部材4は、回転軸3に固定される。発熱部材4は、回転軸3を軸心とする円筒部材4Aと、この円筒部材4Aと回転軸3を繋ぐ円板状の連結部材4Bと、を含む。連結部材4Bには、軽量化及び熱回収のために、複数の貫通穴4Cが設けられる。磁石保持部材6は、発熱部材4の外側に配置され、本体2に固定される。磁石保持部材6は、回転軸3を軸心とする円筒部材6aを含む。円筒部材6aは磁石5を保持する。   The heat generating member 4 is fixed to the rotating shaft 3. The heat generating member 4 includes a cylindrical member 4A having the rotating shaft 3 as an axis, and a disk-shaped connecting member 4B connecting the cylindrical member 4A and the rotating shaft 3. The connecting member 4B is provided with a plurality of through holes 4C for weight reduction and heat recovery. The magnet holding member 6 is disposed outside the heat generating member 4 and is fixed to the main body 2. The magnet holding member 6 includes a cylindrical member 6a having the rotation shaft 3 as an axis. The cylindrical member 6 a holds the magnet 5.

磁石5は、円筒部材6aの内周面に固定され、発熱部材4(円筒部材4A)の外周面に対し隙間を空けて対向する。ここで、図2に示すように、磁石5は、円周方向にわたり配列される。これらの磁石5の磁極(N極、S極)の配置は、回転軸3を中心とする径方向であって、円周方向に隣接する磁石5同士で交互に異なる。第1実施形態の場合、磁石5を直接保持する円筒部材6aの材質は、強磁性材料である。   The magnet 5 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical member 6a and faces the outer peripheral surface of the heat generating member 4 (cylindrical member 4A) with a gap. Here, as shown in FIG. 2, the magnets 5 are arranged over the circumferential direction. Arrangement of the magnetic poles (N pole, S pole) of these magnets 5 is different in the radial direction centering on the rotating shaft 3 and alternately between the magnets 5 adjacent in the circumferential direction. In the case of the first embodiment, the material of the cylindrical member 6a that directly holds the magnet 5 is a ferromagnetic material.

発熱部材4の材質、特に磁石5と対向する円筒部材4Aの外周面の表層部の材質は、導電性材料である。導電性材料としては、強磁性金属材料(例:炭素鋼、鋳鉄等)、弱磁性金属材料(例:フェライト系ステンレス鋼等)、又は非磁性金属材料(例:アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス鋼、銅合金等)が挙げられる。   The material of the heat generating member 4, in particular, the material of the outer layer of the cylindrical member 4 </ b> A facing the magnet 5 is a conductive material. Examples of conductive materials include ferromagnetic metal materials (eg, carbon steel, cast iron, etc.), weak magnetic metal materials (eg: ferritic stainless steel, etc.), or non-magnetic metal materials (eg, aluminum alloys, austenitic stainless steel, Copper alloy etc.).

第1実施形態では、密閉容器は、本体2と磁石保持部材6の円筒部材6aとで形成される。すなわち、密閉容器は、非回転部に固定される。密閉容器は、発熱部材4及び磁石5を包囲する。発熱部材4と磁石5との隙間には、円筒状の隔壁15が配置される。この隔壁15は本体2に固定される。隔壁15は、密閉容器内を第1空間S1と第2空間S2とに仕切る。第1空間S1内には、発熱部材4が存在する。第2空間S2内には、磁石5が存在する。隔壁15の材質は非磁性材料である。磁石5から発熱部材4への磁界に悪影響を及ぼさないようにするためである。第1実施形態では、第1空間S1に繋がる入口11及び出口12が設けられる。第2空間S2に繋がる吸入口13及び排出口14が設けられる。   In the first embodiment, the sealed container is formed by the main body 2 and the cylindrical member 6 a of the magnet holding member 6. That is, the sealed container is fixed to the non-rotating part. The sealed container surrounds the heat generating member 4 and the magnet 5. A cylindrical partition wall 15 is disposed in the gap between the heat generating member 4 and the magnet 5. The partition wall 15 is fixed to the main body 2. The partition 15 partitions the inside of the sealed container into a first space S1 and a second space S2. The heat generating member 4 is present in the first space S1. A magnet 5 is present in the second space S2. The material of the partition 15 is a nonmagnetic material. This is to prevent the magnetic field from the magnet 5 to the heat generating member 4 from being adversely affected. In the first embodiment, an inlet 11 and an outlet 12 connected to the first space S1 are provided. A suction port 13 and a discharge port 14 connected to the second space S2 are provided.

回転軸3が回転すると、発熱部材4が回転軸3と一体で回転する(図1中の白抜き矢印参照)。これにより、磁石5と発熱部材4との間に相対的な回転速度差が生じる。このとき、図2に示すように、発熱部材4(円筒部材4A)の外周面と対向する磁石5に関し、磁極(N極、S極)の配置は、回転軸3を中心とする径方向であって、円周方向に隣接する磁石5同士で交互に異なる。また、磁石5を保持する円筒部材6aが強磁性体である。   When the rotating shaft 3 rotates, the heat generating member 4 rotates integrally with the rotating shaft 3 (see the white arrow in FIG. 1). Thereby, a relative rotational speed difference is generated between the magnet 5 and the heat generating member 4. At this time, as shown in FIG. 2, with respect to the magnet 5 facing the outer peripheral surface of the heat generating member 4 (cylindrical member 4 </ b> A), the arrangement of the magnetic poles (N pole, S pole) is in the radial direction centering on the rotating shaft 3. Thus, the magnets 5 adjacent in the circumferential direction are alternately different. The cylindrical member 6a that holds the magnet 5 is a ferromagnetic material.

このため、磁石5からの磁束(磁界)は、次のような状況になる。互いに隣接する磁石5のうちの一方の磁石5のN極から出た磁束は、この磁石5に対向する発熱部材4(円筒部材4A)に達する。発熱部材4に達した磁束は、他方の磁石5のS極に達する。他方の磁石5のN極から出た磁束は、円筒部材6aを通じて一方の磁石5のS極に達する。つまり、円周方向に隣接する磁石5同士、磁石5を保持する円筒部材6a、及び発熱部材4との間に、磁石5による磁気回路が形成される。このような磁気回路が、円周方向の全域にわたり、交互にその磁束の向きを逆向きにして形成される。そうすると、磁石5からの磁界が広がり、発熱部材4に到達する磁束密度が多くなる。   For this reason, the magnetic flux (magnetic field) from the magnet 5 is as follows. The magnetic flux emitted from the N pole of one of the magnets 5 adjacent to each other reaches the heat generating member 4 (cylindrical member 4 </ b> A) facing this magnet 5. The magnetic flux that has reached the heat generating member 4 reaches the south pole of the other magnet 5. The magnetic flux emitted from the N pole of the other magnet 5 reaches the S pole of one magnet 5 through the cylindrical member 6a. That is, a magnetic circuit including the magnets 5 is formed between the magnets 5 adjacent to each other in the circumferential direction, the cylindrical member 6 a that holds the magnets 5, and the heat generating member 4. Such a magnetic circuit is formed by alternately reversing the direction of the magnetic flux over the entire circumferential direction. If it does so, the magnetic field from the magnet 5 will spread and the magnetic flux density which reaches | attains the heat generating member 4 will increase.

磁石5と発熱部材4との間に相対的な回転速度差が生じた状態において、磁石5から発熱部材4に磁界が作用すると、発熱部材4(円筒部材4A)の外周面に渦電流が発生する。この渦電流と、磁石5からの磁束密度との相互作用により、フレミングの左手の法則に従い、回転軸3と一体で回転する発熱部材4には回転方向と逆向きの制動力が発生する。   When a magnetic field acts on the heat generating member 4 from the magnet 5 in a state where a relative rotational speed difference is generated between the magnet 5 and the heat generating member 4, an eddy current is generated on the outer peripheral surface of the heat generating member 4 (cylindrical member 4A). To do. Due to the interaction between the eddy current and the magnetic flux density from the magnet 5, a braking force in the direction opposite to the rotational direction is generated in the heat generating member 4 rotating integrally with the rotating shaft 3 in accordance with Fleming's left-hand rule.

更に、渦電流の発生により、制動力が発生すると同時に、発熱部材4に熱が発生する。上記のとおり、発熱部材4に到達する磁束密度が多いので、磁石5からの磁界の作用によって発熱部材4に生じる渦電流が大きくなり、十分な発熱が得られる。   Furthermore, due to the generation of eddy current, braking force is generated and heat is generated in the heat generating member 4 at the same time. As described above, since the magnetic flux density reaching the heat generating member 4 is large, the eddy current generated in the heat generating member 4 due to the action of the magnetic field from the magnet 5 is increased, and sufficient heat generation is obtained.

発熱装置1は、発熱部材4に生じた熱を回収して活用するために、熱回収機構を備える。熱回収機構は、第1配管と、蓄熱装置と、蓄熱用熱媒体と、を含む。   The heat generating device 1 includes a heat recovery mechanism in order to recover and utilize the heat generated in the heat generating member 4. The heat recovery mechanism includes a first pipe, a heat storage device, and a heat storage heat medium.

第1配管は、入側配管41及び出側配管42からなる。第1空間S1(発熱部材存在空間)の入口11及び出口12のそれぞれには、入側配管41及び出側配管42が接続される。また、入側配管41及び出側配管42は、蓄熱装置50に接続される。更に、第1配管は、熱交換器35にも接続される。具体的には、図1に示すように出側配管42は、分岐して蓄熱装置50と熱交換器35とに接続される。入側配管41も同様に、分岐して蓄熱装置50と熱交換器35とに接続される。より詳しくは、後述するように、入側配管41及び出側配管42は、熱交換器35の再生器35Aに接続される。第1空間S1、第1配管、及び蓄熱装置50、は一連の経路を形成し、この経路中を蓄熱用熱媒体が流通して循環する(図1中の実線矢印参照)。また、出側配管42内の蓄熱用熱媒体の一部は、上記経路から分岐して熱交換器35に導かれる。出側配管42の分岐点には弁39が配置される。弁39は、分岐させる蓄熱用熱媒体の流量を調整する。分岐した蓄熱用熱媒体は、熱交換器35を出ると、上記の経路に合流する。なお、この経路中には、蓄熱用熱媒体を送り出すポンプ36が設置される。   The first pipe includes an inlet side pipe 41 and an outlet side pipe 42. An inlet side pipe 41 and an outlet side pipe 42 are connected to the inlet 11 and the outlet 12 of the first space S1 (heating member existence space), respectively. Further, the inlet side pipe 41 and the outlet side pipe 42 are connected to the heat storage device 50. Further, the first pipe is also connected to the heat exchanger 35. Specifically, as shown in FIG. 1, the outlet side pipe 42 is branched and connected to the heat storage device 50 and the heat exchanger 35. Similarly, the inlet side pipe 41 is branched and connected to the heat storage device 50 and the heat exchanger 35. More specifically, as will be described later, the inlet side pipe 41 and the outlet side pipe 42 are connected to the regenerator 35A of the heat exchanger 35. The first space S1, the first pipe, and the heat storage device 50 form a series of paths through which the heat storage heat medium circulates and circulates (see solid arrows in FIG. 1). Further, a part of the heat storage heat medium in the outlet side pipe 42 is branched from the above path and led to the heat exchanger 35. A valve 39 is disposed at the branch point of the outlet side pipe 42. The valve 39 adjusts the flow rate of the heat storage heat medium to be branched. When the branched heat storage heat medium exits the heat exchanger 35, it joins the above-described path. A pump 36 for sending out a heat storage heat medium is installed in this path.

このような構成によれば、ポンプ36の駆動により、蓄熱用熱媒体が入口11から第1空間S1に導入される(図1中の実線矢印参照)。第1空間S1に導入された蓄熱用熱媒体は、発熱部材4の近傍領域を流通する。発熱部材4に生じた熱は、第1空間S1を流通する蓄熱用熱媒体に伝達される。第1空間S1内の蓄熱用熱媒体は、第1空間S1の出口12から排出され、出側配管42を通じて蓄熱装置50に導かれる。蓄熱装置50は、熱交換によって蓄熱用熱媒体から熱を受け取って回収し、その熱を蓄える。蓄熱装置50を経た蓄熱用熱媒体は、入側配管41を通じ、入口11から第1空間S1に戻る。このようにして、発熱部材4に生じた熱が回収される。熱交換器35に導かれる蓄熱用熱媒体は、後述するように、磁石冷却用熱媒体の冷却に活用される。   According to such a configuration, the heat storage heat medium is introduced into the first space S <b> 1 from the inlet 11 by driving the pump 36 (see the solid line arrow in FIG. 1). The heat storage heat medium introduced into the first space S <b> 1 circulates in the vicinity of the heat generating member 4. The heat generated in the heat generating member 4 is transmitted to the heat storage heat medium that flows through the first space S1. The heat storage heat medium in the first space S <b> 1 is discharged from the outlet 12 of the first space S <b> 1 and guided to the heat storage device 50 through the outlet side pipe 42. The heat storage device 50 receives and collects heat from the heat storage heat medium by heat exchange, and stores the heat. The heat storage heat medium that has passed through the heat storage device 50 returns from the inlet 11 to the first space S <b> 1 through the inlet pipe 41. In this way, the heat generated in the heat generating member 4 is recovered. The heat storage heat medium guided to the heat exchanger 35 is utilized for cooling the magnet cooling heat medium, as will be described later.

蓄熱用熱媒体は、例えば硝酸塩系の溶融塩(例:硝酸ナトリウム60%と硝酸カリウム40%との混合塩)である。蓄熱用熱媒体にはその他に、熱媒油、水(蒸気)、空気、超臨界CO2等を適用してもよい。 The heat storage heat medium is, for example, a nitrate-based molten salt (eg, a mixed salt of 60% sodium nitrate and 40% potassium nitrate). In addition to the heat storage heat medium, heat medium oil, water (steam), air, supercritical CO 2 or the like may be applied.

上述したように、渦電流式発熱装置では、磁石5の温度が上昇するため、磁石5の減磁が起こりやすい。そこで、発熱装置1は、磁石5を冷却するために、冷却機構を備える。冷却機構は、第2配管と、熱交換器35と、磁石冷却用熱媒体と、を含む。   As described above, in the eddy current heating device, since the temperature of the magnet 5 rises, demagnetization of the magnet 5 is likely to occur. Therefore, the heat generating device 1 includes a cooling mechanism in order to cool the magnet 5. The cooling mechanism includes a second pipe, a heat exchanger 35, and a magnet cooling heat medium.

第2配管は、吸入側配管31及び排出側配管32からなる。第2空間S2(磁石存在空間)の吸入口13及び排出口14のそれぞれには、吸入側配管31及び排出側配管32が接続される。吸入側配管31及び排出側配管32は、熱交換器35に接続される。より詳しくは、後述するように、吸入側配管31及び排出側配管32は、蒸発器35Cに接続される。第2空間S2、吸入側配管31、排出側配管32、及び熱交換器35は一連の経路を形成し、この経路中を磁石冷却用熱媒体が流通して循環する(図1中の点線矢印参照)。この経路中には、磁石冷却用熱媒体を送り出すポンプ38が設置される。   The second pipe includes a suction side pipe 31 and a discharge side pipe 32. A suction side pipe 31 and a discharge side pipe 32 are connected to the suction port 13 and the discharge port 14 of the second space S2 (magnet presence space), respectively. The suction side pipe 31 and the discharge side pipe 32 are connected to the heat exchanger 35. More specifically, as will be described later, the suction side pipe 31 and the discharge side pipe 32 are connected to an evaporator 35C. The second space S2, the suction side pipe 31, the discharge side pipe 32, and the heat exchanger 35 form a series of paths through which the magnet cooling heat medium circulates and circulates (dotted line arrows in FIG. 1). reference). A pump 38 for sending out a heat medium for cooling the magnet is installed in this path.

このような構成によれば、ポンプ38の駆動により、磁石冷却用熱媒体が吸入口13から第2空間S2に導入される(図1中の点線矢印参照)。第2空間S2に導入された磁石冷却用熱媒体は、磁石5の近傍領域を流通する。その際、磁石5が冷却される。磁石5を冷却した磁石冷却用熱媒体は、排出口14から排出側配管32に排出される(図1中の点線矢印参照)。排出側配管32に排出された磁石冷却用熱媒体は、熱交換器35で冷却され、吸入側配管31に送り出される。このようにして、磁石5を磁石冷却用熱媒体によって強制的に冷却し、磁石5の温度上昇を抑制することができる。磁石冷却用熱媒体は、例えば空気、水、熱媒油、CO2等である。なお、簡便のため、図1中の上部に示す入口11等に接続される配管等は省略する。 According to such a configuration, the heat medium for cooling the magnet is introduced from the suction port 13 into the second space S2 by driving the pump 38 (see the dotted line arrow in FIG. 1). The magnet cooling heat medium introduced into the second space S <b> 2 circulates in the vicinity of the magnet 5. At that time, the magnet 5 is cooled. The magnet cooling heat medium that has cooled the magnet 5 is discharged from the discharge port 14 to the discharge side pipe 32 (see the dotted arrow in FIG. 1). The heat medium for cooling the magnet discharged to the discharge side pipe 32 is cooled by the heat exchanger 35 and sent to the suction side pipe 31. In this way, the magnet 5 can be forcibly cooled by the magnet cooling heat medium, and the temperature rise of the magnet 5 can be suppressed. The heat medium for cooling the magnet is, for example, air, water, heat medium oil, CO 2 or the like. For the sake of simplicity, piping and the like connected to the inlet 11 shown at the top in FIG.

図3は、第1実施形態の熱交換器を模式的に示す図である。図1に示すように、熱交換器35は、再生器35Aと、凝縮器35Bと、蒸発器35Cと、吸収器35Dと、冷却塔36と、を備える。更に、熱交換器35は、熱交換器用熱媒体を備える。再生器35A、凝縮器35B、蒸発器35C、及び吸収器35Dは一連の経路を形成し、この経路中を熱交換器用熱媒体が流通して循環する。熱交換器用熱媒体は、例えば水、CO2、アンモニア、プロパン、イソブタン、フロン等である。 Drawing 3 is a figure showing typically the heat exchanger of a 1st embodiment. As shown in FIG. 1, the heat exchanger 35 includes a regenerator 35A, a condenser 35B, an evaporator 35C, an absorber 35D, and a cooling tower 36. Furthermore, the heat exchanger 35 includes a heat exchanger heat exchanger. The regenerator 35A, the condenser 35B, the evaporator 35C, and the absorber 35D form a series of paths through which the heat exchanger heat medium flows and circulates. The heat medium for the heat exchanger is, for example, water, CO 2 , ammonia, propane, isobutane, or chlorofluorocarbon.

再生器35Aには、第1空間S1からの第1配管(入側配管41及び出側配管42)が接続される。再生器35A内には、液化した熱交換器用熱媒体が存在する。具体的には、第1空間S1を出た高温の蓄熱用熱媒体は、第1配管(出側配管42)を介して再生器35Aに入る。再生器35Aでは、高温の蓄熱用熱媒体と液化した熱交換器用熱媒体とが熱交換する。すなわち、蓄熱用熱媒体が熱交換器用熱媒体に熱エネルギを与える。熱交換後、蓄熱用熱媒体は、第1配管(入側配管41)を介して再生器35Aを出る。この熱交換により、熱交換器用熱媒体は蒸発する。気化した熱交換器用熱媒体は、凝縮器35Bに導かれる。   The regenerator 35A is connected to a first pipe (incoming pipe 41 and outgoing pipe 42) from the first space S1. A liquefied heat exchanger heat exchanger exists in the regenerator 35A. Specifically, the high-temperature heat storage heat medium that has exited the first space S1 enters the regenerator 35A via the first pipe (outlet pipe 42). In the regenerator 35A, the high-temperature heat storage heat medium and the liquefied heat exchanger heat medium exchange heat. That is, the heat storage heat medium gives heat energy to the heat exchanger heat medium. After heat exchange, the heat storage heat medium exits the regenerator 35A via the first pipe (inlet pipe 41). By this heat exchange, the heat medium for the heat exchanger evaporates. The vaporized heat exchanger heat medium is guided to the condenser 35B.

凝縮器35Bには、冷却塔36の冷却管37が接続される。冷却管37内は冷媒体が循環する。凝縮器35Bでは、冷却管37からの冷媒体と気化した熱交換器用熱媒体とが熱交換する。この熱交換により、熱交換器用熱媒体は液化する。液化した熱交換器用熱媒体は、蒸発器35Cに導かれる。   A cooling pipe 37 of the cooling tower 36 is connected to the condenser 35B. A refrigerant body circulates in the cooling pipe 37. In the condenser 35B, the refrigerant body from the cooling pipe 37 exchanges heat with the vaporized heat exchanger heat medium. By this heat exchange, the heat medium for the heat exchanger is liquefied. The liquefied heat exchanger heat medium is guided to the evaporator 35C.

蒸発器35Cには、第2空間S2からの第2配管(吸入側配管31及び排出側配管32)が接続される。蒸発器35C内には、液化した熱交換器用熱媒体が存在する。具体的には、第2空間S2を出た高温の磁石冷却用熱媒体は、第2配管(排出側配管32)を介して蒸発器35Cに入る。蒸発器35Cでは、高温の磁石冷却用熱媒体と液化した熱交換器用熱媒体とが熱交換する。すなわち、磁石冷却用熱媒体は、熱交換器用熱媒体に熱エネルギを与える。熱交換後、磁石冷却用熱媒体は、第2配管(吸入側配管31)を介して蒸発器35Cを出る。この熱交換により、熱交換器用熱媒体は蒸発する。このとき、熱交換器用熱媒体は、磁石冷却用熱媒体から気化熱を奪う。したがって、磁石冷却用熱媒体は冷却される。冷却された磁石冷却用熱媒体は、第2配管(吸入側配管31)を通り、第2空間S2に戻る。これにより、磁石5が冷却される。また、気化した熱交換器用熱媒体は、吸収器35Dに導かれる。   The evaporator 35C is connected to a second pipe (suction side pipe 31 and discharge side pipe 32) from the second space S2. A liquefied heat exchanger heat medium is present in the evaporator 35C. Specifically, the high-temperature magnet cooling heat medium exiting the second space S2 enters the evaporator 35C through the second pipe (discharge side pipe 32). In the evaporator 35C, the high-temperature magnet cooling heat medium and the liquefied heat exchanger heat medium exchange heat. That is, the heat medium for cooling the magnet gives heat energy to the heat medium for heat exchanger. After heat exchange, the heat medium for cooling the magnet exits the evaporator 35C via the second pipe (suction side pipe 31). By this heat exchange, the heat medium for the heat exchanger evaporates. At this time, the heat exchanger heat medium takes heat of vaporization from the magnet cooling heat medium. Therefore, the magnet cooling heat medium is cooled. The cooled heat medium for cooling the magnet passes through the second pipe (suction side pipe 31) and returns to the second space S2. Thereby, the magnet 5 is cooled. The vaporized heat exchanger heat medium is guided to the absorber 35D.

吸収器35Dには、冷却塔36の冷却管37が接続される。吸収器35Dでは、冷却管37からの冷媒体と気化した熱交換器用熱媒体とが熱交換する。この熱交換により、熱交換器用熱媒体は液化する。液化した熱交換器用熱媒体は、再生器35Aに戻る。   A cooling pipe 37 of the cooling tower 36 is connected to the absorber 35D. In the absorber 35D, the refrigerant body from the cooling pipe 37 and the vaporized heat exchanger heat medium exchange heat. By this heat exchange, the heat medium for the heat exchanger is liquefied. The liquefied heat exchanger heat medium returns to the regenerator 35A.

第1実施形態の発熱装置1においては、上記のとおり、発熱部材4で十分な発熱が得られる。しかも、第1実施形態の発熱装置1では、蓄熱用熱媒体の一部が熱交換器35に導かれる。この蓄熱用熱媒体の熱を活用して磁石冷却熱媒体が冷却される。そして、冷却された磁石冷却用熱媒体によって、磁石5が冷却されるため、磁石5の温度上昇を抑制できる。その結果、発熱装置1が連続運転を行っても磁石5の減磁が起こりにくい。したがって、回転軸3の運動エネルギを熱エネルギに有効に変換して回収することができる。   In the heat generating device 1 of the first embodiment, sufficient heat generation is obtained by the heat generating member 4 as described above. Moreover, in the heat generating device 1 of the first embodiment, a part of the heat storage heat medium is guided to the heat exchanger 35. The magnet cooling heat medium is cooled by utilizing the heat of the heat storage heat medium. And since the magnet 5 is cooled with the cooled heat medium for magnet cooling, the temperature rise of the magnet 5 can be suppressed. As a result, demagnetization of the magnet 5 is unlikely to occur even when the heating device 1 performs continuous operation. Therefore, the kinetic energy of the rotating shaft 3 can be effectively converted into heat energy and recovered.

第1実施形態の発熱装置1は、風力発電設備に搭載される。すなわち、図1に示すように、発熱装置1の回転軸3の延長線上に、風車である羽根車20が設けられる。羽根車20の回転軸21は、固定の本体2に対し、軸受25を介して回転可能に支持される。羽根車20の回転軸21は、クラッチ装置23及び増速装置24を介して、発熱装置1の回転軸3に連結される。羽根車20の回転軸21の回転に伴って発熱装置1の回転軸3が回転する。このとき、発熱装置1の回転軸3の回転速度は、増速装置24によって、羽根車20の回転軸21の回転速度よりも増加する。増速装置24には、例えば遊星歯車機構を適用できる。   The heat generating apparatus 1 according to the first embodiment is mounted on a wind power generation facility. That is, as shown in FIG. 1, an impeller 20 that is a windmill is provided on an extension line of the rotating shaft 3 of the heat generating device 1. The rotating shaft 21 of the impeller 20 is rotatably supported via a bearing 25 with respect to the fixed main body 2. The rotating shaft 21 of the impeller 20 is connected to the rotating shaft 3 of the heat generating device 1 through the clutch device 23 and the speed increasing device 24. As the rotating shaft 21 of the impeller 20 rotates, the rotating shaft 3 of the heat generating device 1 rotates. At this time, the rotational speed of the rotating shaft 3 of the heat generating device 1 is increased by the speed increasing device 24 more than the rotational speed of the rotating shaft 21 of the impeller 20. For example, a planetary gear mechanism can be applied to the speed increasing device 24.

このような風力発電設備では、羽根車20が風力を受けて回転する(図1の白抜き矢印参照)。羽根車20の回転に伴って発熱装置1の回転軸3が回転する。これにより、発熱部材4で熱が発生し、発生した熱は蓄熱装置に回収される。すなわち、羽根車20の回転に基づく発熱装置1の回転軸3の運動エネルギの一部が熱エネルギに変換されて回収される。その際、羽根車20と発熱装置1との間には、特許文献1の風力発電設備のような油圧ポンプ及び油圧モータが無いため、エネルギの変換ロスが少ない。蓄熱装置に回収された熱は、例えば、熱素子、スターリングエンジン等による発電に利用される。   In such a wind power generation facility, the impeller 20 receives wind force and rotates (see the white arrow in FIG. 1). As the impeller 20 rotates, the rotating shaft 3 of the heat generating device 1 rotates. Thereby, heat is generated in the heat generating member 4, and the generated heat is recovered by the heat storage device. That is, a part of the kinetic energy of the rotating shaft 3 of the heat generating device 1 based on the rotation of the impeller 20 is converted into heat energy and recovered. In that case, since there is no hydraulic pump and hydraulic motor like the wind power generation equipment of patent document 1 between the impeller 20 and the heat generating apparatus 1, there is little energy conversion loss. The heat recovered by the heat storage device is used for power generation by a heat element, a Stirling engine or the like, for example.

更に、発熱装置1の回転軸3が回転することにより、発熱部材4が発熱すると同時に、回転軸3には、回転を減速させる制動力が発生する。これにより、増速装置24及びクラッチ装置23を介し羽根車20の回転速度が調整される。ここで、クラッチ装置23は以下の機能を有する。発熱装置1で発熱が必要な場合には、クラッチ装置23は、羽根車20の回転軸21と発熱装置1の回転軸3とを接続する。これにより、羽根車20の回転動力が発熱装置1に伝達される。蓄熱装置に蓄積された熱量が許容量に達し、発熱装置1で発熱の必要が無くなった場合、メンテナンスのために発熱装置1を停機する場合等には、クラッチ装置23は、羽根車20の回転軸21と発熱装置1の回転軸3との接続を切る。これにより、羽根車20の回転動力が発熱装置1に伝達されない。このときに羽根車20が風力で自由に回転することのないように、羽根車20とクラッチ装置23との間に、羽根車20の回転を止める摩擦式、電磁式等のブレーキ装置22を設置するのが好ましい。   Furthermore, when the rotating shaft 3 of the heat generating device 1 rotates, the heating member 4 generates heat, and at the same time, a braking force that reduces the rotation is generated on the rotating shaft 3. Thereby, the rotational speed of the impeller 20 is adjusted via the speed increasing device 24 and the clutch device 23. Here, the clutch device 23 has the following functions. When the heat generating device 1 needs to generate heat, the clutch device 23 connects the rotating shaft 21 of the impeller 20 and the rotating shaft 3 of the heat generating device 1. Thereby, the rotational power of the impeller 20 is transmitted to the heat generating device 1. When the amount of heat accumulated in the heat storage device reaches an allowable amount and the heat generation device 1 no longer needs to generate heat, or when the heat generation device 1 is stopped for maintenance, the clutch device 23 rotates the impeller 20. The connection between the shaft 21 and the rotating shaft 3 of the heat generating device 1 is disconnected. Thereby, the rotational power of the impeller 20 is not transmitted to the heat generating device 1. At this time, a frictional or electromagnetic brake device 22 for stopping the rotation of the impeller 20 is installed between the impeller 20 and the clutch device 23 so that the impeller 20 is not freely rotated by wind power. It is preferable to do this.

上記のとおり、発熱部材4(円筒部材4A)に発生した渦電流により、発熱部材4が発熱する。このため、磁石5は発熱部材4からの輻射熱によって温度が上昇し、保有する磁力が低下するおそれがある。そこで、磁石5の温度上昇を抑制する工夫を施すことが望ましい。   As described above, the heat generating member 4 generates heat due to the eddy current generated in the heat generating member 4 (cylindrical member 4A). For this reason, the temperature of the magnet 5 is increased by the radiant heat from the heat generating member 4, and the magnetic force held by the magnet 5 may decrease. Therefore, it is desirable to devise measures to suppress the temperature rise of the magnet 5.

この点、第1実施形態の発熱装置1では、発熱部材4からの輻射熱が隔壁15によって遮断される。これにより、冷却機構による磁石5の冷却に加え、更に磁石5の温度上昇を防止することができる。また、この場合、磁石5と隔壁15との間に、断熱材が充填されたり、磁石5と隔壁15との間が真空状態にされたりすることが好ましい。発熱部材4からの輻射熱をより確実に遮断することができるからである。   In this regard, in the heat generating device 1 of the first embodiment, the radiant heat from the heat generating member 4 is blocked by the partition wall 15. Thereby, in addition to the cooling of the magnet 5 by a cooling mechanism, the temperature rise of the magnet 5 can be further prevented. Further, in this case, it is preferable that a heat insulating material is filled between the magnet 5 and the partition wall 15 or a vacuum state is provided between the magnet 5 and the partition wall 15. This is because the radiant heat from the heat generating member 4 can be blocked more reliably.

図4は、第1実施形態の発熱装置における発熱部材の好適な態様の一例を示す横断面図である。図4では、磁石5と対向する発熱部材4(円筒部材4A)の外周面近傍を拡大して示す。図4に示すように、発熱部材4は、基材4aの外周面に、第1層4b、第2層4c及び酸化防止皮膜層4dが順に積層される。基材4aの材質は、熱伝導率の高い導電性金属材料(例:銅合金、アルミニウム合金等)である。第1層4bの材質は、強磁性金属材料(例:炭素鋼、鋳鉄等)である。第2層4cの材質は、非磁性金属材料又は弱磁性金属材料であり、特に第1層4bに比べて導電率の高い材料(例:アルミニウム合金、銅合金等)が望ましい。酸化防止皮膜層4dは、例えばNi(ニッケル)めっき層である。   FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a preferable aspect of the heat generating member in the heat generating device of the first embodiment. 4, the vicinity of the outer peripheral surface of the heat generating member 4 (cylindrical member 4A) facing the magnet 5 is shown enlarged. As shown in FIG. 4, in the heat generating member 4, the first layer 4b, the second layer 4c, and the antioxidant coating layer 4d are sequentially laminated on the outer peripheral surface of the substrate 4a. The material of the base material 4a is a conductive metal material (eg, copper alloy, aluminum alloy, etc.) having a high thermal conductivity. The material of the first layer 4b is a ferromagnetic metal material (eg, carbon steel, cast iron, etc.). The material of the second layer 4c is a non-magnetic metal material or a weak magnetic metal material, and in particular, a material having higher conductivity than the first layer 4b (eg, aluminum alloy, copper alloy, etc.) is desirable. The antioxidant coating layer 4d is a Ni (nickel) plating layer, for example.

基材4aと第1層4bとの間、第1層4bと第2層4cとの間、第2層4cと酸化防止皮膜層4dとの間には、それぞれ緩衝層4eが積層される。緩衝層4eの線膨張係数は、隣接する一方の材料の線膨張係数よりも大きく、他方の材料の線膨張係数よりも小さい。各層の剥離を防止するためである。緩衝層4eは、例えばNiP(ニッケル−リン)めっき層である。   Buffer layers 4e are laminated between the base material 4a and the first layer 4b, between the first layer 4b and the second layer 4c, and between the second layer 4c and the antioxidant coating layer 4d, respectively. The linear expansion coefficient of the buffer layer 4e is larger than the linear expansion coefficient of one adjacent material and smaller than the linear expansion coefficient of the other material. This is to prevent peeling of each layer. The buffer layer 4e is, for example, a NiP (nickel-phosphorus) plating layer.

このような積層構造によれば、磁石5からの磁界の作用によって発熱部材4に生じる渦電流がより大きくなり、高い制動力とより十分な発熱を得ることが可能になる。ただし、第2層4cは省いて構わないし、緩衝層4eも省いて構わない。   According to such a laminated structure, the eddy current generated in the heat generating member 4 by the action of the magnetic field from the magnet 5 becomes larger, and it becomes possible to obtain a high braking force and more sufficient heat generation. However, the second layer 4c may be omitted, and the buffer layer 4e may be omitted.

[第2実施形態]
図5は、第2実施形態の発熱装置の縦断面図である。図5に示す第2実施形態の発熱装置1は、前記第1実施形態の発熱装置1の構成を基本とする。第2実施形態の発熱装置1は、前記第1実施形態と比較し、主に発熱部材4が非回転部に固定され、磁石5が回転軸3に固定される点で相違する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the heat generating device of the second embodiment. The heat generating device 1 of the second embodiment shown in FIG. 5 is based on the configuration of the heat generating device 1 of the first embodiment. The heat generating device 1 of the second embodiment is different from the first embodiment in that the heat generating member 4 is mainly fixed to the non-rotating portion and the magnet 5 is fixed to the rotating shaft 3.

発熱部材4は、回転軸3を軸心とする円筒状であり、本体2(非回転部)に固定される。磁石保持部材6は、発熱部材4の内側に配置され、回転軸3に固定される。磁石保持部材6は、回転軸3を軸心とする円筒部材6aと、この円筒部材6aと回転軸3を繋ぐ円板状の連結部材6bと、を含む。円筒部材6aは磁石5を保持する。連結部材6bには、軽量化のために、複数の貫通穴6cが設けられる。   The heat generating member 4 has a cylindrical shape with the rotating shaft 3 as an axis, and is fixed to the main body 2 (non-rotating portion). The magnet holding member 6 is disposed inside the heat generating member 4 and is fixed to the rotating shaft 3. The magnet holding member 6 includes a cylindrical member 6 a having the rotating shaft 3 as an axis, and a disk-shaped connecting member 6 b that connects the cylindrical member 6 a and the rotating shaft 3. The cylindrical member 6 a holds the magnet 5. The connecting member 6b is provided with a plurality of through holes 6c for weight reduction.

磁石5は、円筒部材6aの外周面に固定され、発熱部材4の内周面に対し隙間を空けて対向する。ここで、磁石5は、円周方向にわたり配列される。これらの磁石5の磁極(N極、S極)の配置は、回転軸3を中心とする径方向であって、円周方向に隣接する磁石5同士で交互に異なる。第2実施形態の場合、磁石5を直接保持する円筒部材6aの材質は、強磁性材料である。また、発熱部材4の外側には、全体を包囲するように円筒状のカバー8が配置される。このカバー8は、本体2に固定される。   The magnet 5 is fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical member 6 a and faces the inner peripheral surface of the heat generating member 4 with a gap. Here, the magnets 5 are arranged over the circumferential direction. Arrangement of the magnetic poles (N pole, S pole) of these magnets 5 is different in the radial direction centering on the rotating shaft 3 and alternately between the magnets 5 adjacent in the circumferential direction. In the case of the second embodiment, the material of the cylindrical member 6a that directly holds the magnet 5 is a ferromagnetic material. In addition, a cylindrical cover 8 is disposed outside the heat generating member 4 so as to surround the whole. This cover 8 is fixed to the main body 2.

第2実施形態では、密閉容器は、本体2とカバー8とで形成される。第1実施形態と同様に、発熱部材4と磁石5との隙間には、円筒状の隔壁15が配置される。この隔壁15は、密閉容器内を第1空間S1と第2空間S2とに仕切る。第1空間S1内には、発熱部材4が存在する。第2空間S2内には、磁石5が存在する。   In the second embodiment, the sealed container is formed of the main body 2 and the cover 8. Similar to the first embodiment, a cylindrical partition wall 15 is disposed in the gap between the heat generating member 4 and the magnet 5. The partition 15 partitions the inside of the sealed container into a first space S1 and a second space S2. The heat generating member 4 is present in the first space S1. A magnet 5 is present in the second space S2.

要するに、第2実施形態では、固定の発熱部材4に対し、磁石5が回転する。これにより、磁石5と発熱部材4との間に相対的な回転速度差が生じる。したがって、第1実施形態と同様に、発熱部材4で十分な発熱が得られる。また、第1実施形態と同様に、第2実施形態の発熱装置1は冷却機構を備える。そのため、磁石5の温度上昇も抑制されるため、回転軸3の運動エネルギを熱エネルギに有効に変換して回収することができる。   In short, in the second embodiment, the magnet 5 rotates relative to the fixed heat generating member 4. Thereby, a relative rotational speed difference is generated between the magnet 5 and the heat generating member 4. Therefore, as in the first embodiment, sufficient heat generation is obtained by the heat generating member 4. Similarly to the first embodiment, the heat generating device 1 of the second embodiment includes a cooling mechanism. Therefore, since the temperature rise of the magnet 5 is also suppressed, the kinetic energy of the rotating shaft 3 can be effectively converted into heat energy and recovered.

[第3実施形態]
図6は、第3実施形態の発熱装置の縦断面図である。図6に示す第3実施形態の発熱装置1は、前記第1実施形態の発熱装置1の構成を基本とする。第3実施形態の発熱装置1は、前記第1実施形態と比較し、主に熱交換器35に、第1配管(入側配管41及び出側配管42)に代わって第3配管が接続される点で相違する。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the heat generating device of the third embodiment. The heat generating device 1 of the third embodiment shown in FIG. 6 is based on the configuration of the heat generating device 1 of the first embodiment. Compared with the first embodiment, the heat generating device 1 of the third embodiment is mainly connected to the heat exchanger 35 with a third pipe instead of the first pipe (incoming side pipe 41 and outgoing side pipe 42). Is different.

第1配管は、入側配管41及び出側配管42からなる。第1空間S1の入口11及び出口12のそれぞれには、第1実施形態と同様に、入側配管41及び出側配管42が接続される。入側配管41及び出側配管42は、蓄熱装置50に接続される。第3実施形態では、入側配管41及び出側配管42は、熱交換器35に接続されない。   The first pipe includes an inlet side pipe 41 and an outlet side pipe 42. Similarly to the first embodiment, an inlet side pipe 41 and an outlet side pipe 42 are connected to each of the inlet 11 and the outlet 12 of the first space S1. The inlet side piping 41 and the outlet side piping 42 are connected to the heat storage device 50. In the third embodiment, the inlet side pipe 41 and the outlet side pipe 42 are not connected to the heat exchanger 35.

第3実施形態では、熱交換器35には、一対の第3配管が接続される。第3配管は、入側配管61及び出側配管62からなる。第3配管(入側配管61及び出側配管62)は、外気に開放される。すなわち、第3実施形態では、外気を活用して磁石冷却用熱媒体を冷却する。   In the third embodiment, a pair of third pipes are connected to the heat exchanger 35. The third pipe includes an inlet side pipe 61 and an outlet side pipe 62. The third pipe (inlet pipe 61 and outlet pipe 62) is open to the outside air. That is, in the third embodiment, the heat medium for cooling the magnet is cooled using outside air.

図7は、第3実施形態の熱交換器を模式的に示す図である。第3実施形態の熱交換器35は、第1実施形態の熱交換器の構成を基本とする。第3実施形態の熱交換器35は、前記第1実施形態と比較し、主に再生器35Aに、第3配管(入側配管61及び出側配管62)が接続される点で相違する。   FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a heat exchanger according to the third embodiment. The heat exchanger 35 of the third embodiment is based on the configuration of the heat exchanger of the first embodiment. The heat exchanger 35 of the third embodiment is different from the first embodiment in that a third pipe (incoming pipe 61 and outgoing pipe 62) is mainly connected to the regenerator 35A.

再生器35Aには、第3配管(入側配管61及び出側配管62)が接続される。第3配管(入側配管61及び出側配管62)は外気に開放される。すなわち、再生器35Aには、入側配管61から外気が導かれる。再生器35Aでは、入側配管61からの外気と液化した熱交換器用熱媒体とが熱交換する。熱交換後、出側配管62内の外気は外気に開放される。この熱交換により、第1実施形態と同様に、再生器35A内の熱交換器用熱媒体は蒸発する。   The regenerator 35A is connected to a third pipe (inlet side pipe 61 and outlet side pipe 62). The third pipe (inlet pipe 61 and outlet pipe 62) is open to the outside air. That is, outside air is led from the inlet side pipe 61 to the regenerator 35A. In the regenerator 35A, the outside air from the inlet side pipe 61 and the liquefied heat exchanger heat exchanger exchange heat. After the heat exchange, the outside air in the outlet side pipe 62 is released to the outside air. By this heat exchange, as in the first embodiment, the heat exchanger heat medium in the regenerator 35A evaporates.

外気により熱交換器用熱媒体を効率的に蒸発させるためには、第3配管(入側配管61)は、圧縮機63を備えるのが好ましい。この場合、再生器35Aに導かれる外気(熱媒体)は圧縮されることにより、温度が高くなる。そのため、再生器35A内の熱交換器用熱媒体が蒸発しやすい。すなわち、熱交換効率が高い。   In order to efficiently evaporate the heat exchanger heat medium by the outside air, the third pipe (inlet pipe 61) preferably includes a compressor 63. In this case, the temperature of the outside air (heat medium) guided to the regenerator 35A is increased by being compressed. Therefore, the heat exchanger heat medium in the regenerator 35A is likely to evaporate. That is, the heat exchange efficiency is high.

凝縮器35B、蒸発器35C、及び吸収器35Dでは、第1実施形態と同様に、熱交換器用熱媒体が液化又は気化することで熱交換が行われる。これにより、上述したように蒸発器35C内で、磁石冷却用熱媒体が冷却される。   In the condenser 35B, the evaporator 35C, and the absorber 35D, heat exchange is performed by liquefying or vaporizing the heat exchanger heat medium as in the first embodiment. Thereby, as described above, the heat medium for cooling the magnet is cooled in the evaporator 35C.

要するに、第3実施形態の発熱装置1では、外気を熱交換器35に導く。この外気の熱を活用して磁石冷却熱媒体を冷却する。そして、冷却された磁石冷却用熱媒体によって、磁石5が冷却される。したがって、第1実施形態と同様に、発熱部材4で十分な発熱が得られる。また、磁石5の温度上昇も抑制されるため、回転軸3の運動エネルギを熱エネルギに有効に変換して回収することができる。   In short, in the heat generating apparatus 1 of the third embodiment, the outside air is guided to the heat exchanger 35. The heat of the outside air is utilized to cool the magnet cooling heat medium. The magnet 5 is cooled by the cooled magnet cooling heat medium. Therefore, as in the first embodiment, sufficient heat generation is obtained by the heat generating member 4. Moreover, since the temperature rise of the magnet 5 is also suppressed, the kinetic energy of the rotating shaft 3 can be effectively converted into heat energy and recovered.

このような磁石冷却機構は、前記第2実施形態の発熱装置1に適用することも可能である。   Such a magnet cooling mechanism can also be applied to the heat generating device 1 of the second embodiment.

上記の実施形態では、いずれも磁石5は回転軸3を中心とする円周方向にわたり配列され、磁石5の磁極の配置は、回転軸3を中心とする径方向である。しかしながら、磁石5の配列及び磁極の配置は、上記実施形態の態様に限定されない。例えば、円周方向にわたり配列された磁石5の磁極の配置は、回転軸3を中心とする円周方向であってもよい。この場合であっても、磁極の配置は円周方向に隣接する磁石5同士で交互に異なる。また、磁石5の配置は、軸方向にわたり配列されてもよい。この場合、磁極の配置は、回転軸3に沿った軸方向である。この場合であっても、磁極の配置は軸方向に隣接する磁石5同士で異なる。   In each of the above embodiments, the magnets 5 are arranged in the circumferential direction around the rotation shaft 3, and the magnetic poles of the magnet 5 are arranged in the radial direction around the rotation shaft 3. However, the arrangement of the magnets 5 and the arrangement of the magnetic poles are not limited to the aspects of the above embodiment. For example, the arrangement of the magnetic poles of the magnets 5 arranged in the circumferential direction may be in the circumferential direction around the rotation axis 3. Even in this case, the arrangement of the magnetic poles is alternately different between the magnets 5 adjacent in the circumferential direction. Moreover, the arrangement | positioning of the magnet 5 may be arranged over an axial direction. In this case, the magnetic poles are arranged in the axial direction along the rotation axis 3. Even in this case, the arrangement of the magnetic poles differs between the magnets 5 adjacent in the axial direction.

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、発熱部材4が円筒状とされているが、これに代えて、回転軸3を軸心とする円板状とされても構わない。この場合、磁石保持部材6も回転軸3を軸心とする円板状とされる。この円板部材は、円板状の発熱部材の主面(軸方向の両面のうちの一方の面)と対向し、この主面と対向する面に磁石5を保持する。これにより、磁石は、発熱部材の主面に対し隙間を空けて対向する。この場合、磁石5の配列形態は、例えば、以下の3種類となる。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the heat generating member 4 is formed in a cylindrical shape, but instead of this, it may be formed in a disk shape having the rotation shaft 3 as an axis. In this case, the magnet holding member 6 is also formed in a disk shape having the rotation shaft 3 as an axis. This disk member faces the main surface (one surface of both surfaces in the axial direction) of the disk-shaped heat generating member, and holds the magnet 5 on the surface facing this main surface. Thus, the magnet faces the main surface of the heat generating member with a gap. In this case, the arrangement forms of the magnets 5 are, for example, the following three types.

第1の配列態様では、磁石は、回転軸3を中心とする円周方向にわたり配列される。これらの磁石の磁極(N極、S極)の配置は、軸方向であって、円周方向に隣接する磁石同士で交互に異なる。この場合、磁石を直接保持する円板部材の材質は、強磁性材料である。   In the first arrangement mode, the magnets are arranged over the circumferential direction around the rotation axis 3. The arrangement of the magnetic poles (N pole, S pole) of these magnets is alternately different in the axial direction and adjacent magnets in the circumferential direction. In this case, the material of the disk member that directly holds the magnet is a ferromagnetic material.

第2の配列態様では、磁石は、回転軸3を中心とする円周方向にわたり配列される。これらの磁石の磁極(N極、S極)の配置は、周方向であって、円周方向に隣接する磁石同士で交互に異なる。この場合、磁石を直接保持する円板部材の材質は、非磁性材料である。円周方向で隣接する磁石の間に強磁性体からなるポールピースが設けられる。   In the second arrangement mode, the magnets are arranged over the circumferential direction around the rotation axis 3. Arrangement of magnetic poles (N pole, S pole) of these magnets is different in the circumferential direction and alternately in the magnets adjacent in the circumferential direction. In this case, the material of the disc member that directly holds the magnet is a non-magnetic material. A pole piece made of a ferromagnetic material is provided between magnets adjacent in the circumferential direction.

第3の配列態様では、磁石は、回転軸3を中心とする径方向にわたり同心円状に配列される。これらの磁石の磁極(N極、S極)の配置は、径方向であって、径方向に隣接する磁石同士で交互に異なる。この場合、磁石を直接保持する円板部材の材質は、非磁性材料である。径方向で隣接する磁石の間に強磁性体からなるポールピースが設けられる。更に、ポールピースは、径方向の両端に配置された磁石の端にも設けられる。   In the third arrangement mode, the magnets are arranged concentrically over the radial direction around the rotation axis 3. Arrangement of magnetic poles (N pole, S pole) of these magnets is in the radial direction, and is alternately different between adjacent magnets in the radial direction. In this case, the material of the disc member that directly holds the magnet is a non-magnetic material. A pole piece made of a ferromagnetic material is provided between magnets adjacent in the radial direction. Furthermore, pole pieces are also provided at the ends of the magnets arranged at both ends in the radial direction.

また、上記の発熱装置は、風力発電設備のみならず、水力発電設備等のように流体運動エネルギを利用した発電設備に搭載することができる。   The heat generating device can be mounted not only on wind power generation equipment but also on power generation equipment using fluid kinetic energy such as hydroelectric power generation equipment.

更に、上記の発熱装置は、車両に搭載することができる。この場合、上記の発熱装置は、補助ブレーキとしての渦電流式減速装置とは別個に設けられてもよいし、補助ブレーキとして兼用されてもよい。補助ブレーキとして兼用される場合、制動と非制動を切り替えるスイッチ機構を設置すればよい。車両に搭載した発熱装置によって回収された熱は、例えば、車体内を暖めるための暖房機の熱源に利用されたり、コンテナ内を冷却するための冷凍機の熱源に利用されたりする。   Further, the heat generating device can be mounted on a vehicle. In this case, the heat generating device described above may be provided separately from the eddy current type speed reducer as an auxiliary brake, or may be used as an auxiliary brake. When used also as an auxiliary brake, a switch mechanism for switching between braking and non-braking may be installed. The heat recovered by the heat generating device mounted on the vehicle is used, for example, as a heat source of a heater for heating the inside of the vehicle body or as a heat source of a refrigerator for cooling the inside of the container.

本発明の渦電流式発熱装置は、風力発電設備、水力発電設備等のように流体運動エネルギを利用した発電設備、及びトラック、バス等の車両に有用である。   The eddy current heating device of the present invention is useful for power generation equipment using fluid kinetic energy, such as wind power generation equipment and hydroelectric power generation equipment, and vehicles such as trucks and buses.

1:渦電流式発熱装置、 2:本体、 3:回転軸、
4:発熱部材、 4A:円筒部材、 4B:連結部材、 4C:貫通穴、
5:永久磁石、 6:磁石保持部材、 6a:円筒部材、
7:軸受、 8:カバー、
11:入口、 12:出口、 13:吸入口、 14:排出口、
15:隔壁、 20:羽根車、 21:回転軸、 22:ブレーキ装置、
23:クラッチ装置、 24:増速装置、 25:軸受、
31:吸入側配管、 32:排出側配管、 35:蓄熱装置、
35A:再生器、 35B:凝縮器、 35C:蒸発器、 35D:吸収器、
41:入側配管(第1配管)、 42:出側配管(第1配管)、
50:熱交換器、 61:入側配管(第3配管)、
62:出側配管(第3配管)、 63:圧縮機、
S1:第1空間、 S2:第2空間

1: eddy current heating device, 2: body, 3: rotating shaft,
4: Heat generating member, 4A: Cylindrical member, 4B: Connecting member, 4C: Through hole,
5: permanent magnet, 6: magnet holding member, 6a: cylindrical member,
7: Bearing, 8: Cover,
11: Inlet, 12: Outlet, 13: Inlet, 14: Outlet,
15: partition wall, 20: impeller, 21: rotating shaft, 22: brake device,
23: clutch device, 24: speed increasing device, 25: bearing,
31: suction side piping, 32: discharge side piping, 35: heat storage device,
35A: regenerator, 35B: condenser, 35C: evaporator, 35D: absorber,
41: Inlet piping (first piping), 42: Outlet piping (first piping),
50: heat exchanger, 61: inlet side pipe (third pipe),
62: Outlet piping (third piping), 63: Compressor,
S1: 1st space, S2: 2nd space

Claims (3)

非回転部に回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸に固定された発熱部材と、
前記発熱部材に隙間を空けて対向し、互いに隣接するもの同士で磁極の配置が交互に異なる複数の永久磁石と、
前記永久磁石を保持し、前記非回転部に固定された磁石保持部材と、
前記非回転部に固定されて前記発熱部材及び前記永久磁石を包囲する密閉容器と、
前記密閉容器内を、前記発熱部材が存在する第1空間と前記永久磁石が存在する第2空間とに仕切る非磁性の隔壁と、
前記発熱部材に生じた熱を回収する熱回収機構と、
前記永久磁石を冷却する冷却機構と、を備え、
前記熱回収機構は、
前記密閉容器の前記第1空間に繋がる入口及び出口にそれぞれ接続された第1配管と、
前記各第1配管に接続された蓄熱装置と、
前記第1空間、前記第1配管、及び前記蓄熱装置を循環する蓄熱用熱媒体と、を含み、
前記冷却機構は、
前記密閉容器の前記第2空間に繋がる吸入口及び排出口にそれぞれ接続された第2配管と、
前記各第1配管、及び前記各第2配管に接続された熱交換器と、
前記第2空間、前記第2配管、及び前記熱交換器を循環する磁石冷却用熱媒体と、を含み、
前記熱交換器は、
再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器と、冷却塔と、を備えるとともに、前記再生器、前記凝縮器、前記蒸発器、及び前記吸収器を循環する熱交換器用熱媒体を備え、
前記再生器は、前記第1配管からの前記蓄熱用熱媒体と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させ、
前記蒸発器は、前記第2配管からの前記磁石冷却用熱媒体と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させる、渦電流式発熱装置。
A rotating shaft rotatably supported by the non-rotating part;
A heat generating member fixed to the rotating shaft;
A plurality of permanent magnets opposed to each other with a gap between the heat generating members, and the magnetic poles alternately arranged with each other adjacent to each other,
A magnet holding member that holds the permanent magnet and is fixed to the non-rotating portion;
A sealed container that is fixed to the non-rotating portion and surrounds the heat generating member and the permanent magnet;
A non-magnetic partition that partitions the inside of the sealed container into a first space in which the heat generating member is present and a second space in which the permanent magnet is present;
A heat recovery mechanism for recovering heat generated in the heat generating member;
A cooling mechanism for cooling the permanent magnet,
The heat recovery mechanism is
A first pipe connected to each of an inlet and an outlet connected to the first space of the sealed container;
A heat storage device connected to each of the first pipes;
A heat storage heat medium that circulates through the first space, the first pipe, and the heat storage device,
The cooling mechanism is
A second pipe connected to each of an inlet and an outlet connected to the second space of the sealed container;
A heat exchanger connected to each first pipe and each second pipe;
A heat medium for cooling the magnet circulating in the second space, the second pipe, and the heat exchanger,
The heat exchanger is
A regenerator, a condenser, an evaporator, an absorber, and a cooling tower, and a heat exchanger heat exchanger that circulates through the regenerator, the condenser, the evaporator, and the absorber. ,
The regenerator evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the heat storage heat medium from the first pipe and the liquefied heat exchanger heat medium,
The evaporator is an eddy current heating device that evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the magnet cooling heat medium from the second pipe and the liquefied heat exchanger heat medium.
非回転部に回転可能に支持された回転軸と、
前記非回転部に固定された発熱部材と、
前記発熱部材に隙間を空けて対向し、互いに隣接するもの同士で磁極の配置が交互に異なる複数の永久磁石と、
前記永久磁石を保持し、前記回転軸に固定された磁石保持部材と、
前記非回転部に固定されて前記発熱部材及び前記永久磁石を包囲する密閉容器と、
前記密閉容器内を、前記発熱部材が存在する第1空間と前記永久磁石が存在する第2空間とに仕切る非磁性の隔壁と、
前記発熱部材に生じた熱を回収する熱回収機構と、
前記永久磁石を冷却する冷却機構と、を備え、
前記熱回収機構は、
前記密閉容器の前記第1空間に繋がる入口及び出口にそれぞれ接続された第1配管と、
前記各第1配管に接続された蓄熱装置と、
前記第1空間、前記第1配管、及び前記蓄熱装置を循環する蓄熱用熱媒体と、を含み、
前記冷却機構は、
前記密閉容器の前記第2空間に繋がる吸入口及び排出口にそれぞれ接続された第2配管と、
前記各第1配管、及び前記各第2配管に接続された熱交換器と、
前記第2空間、前記第2配管、及び前記熱交換器を循環する磁石冷却用熱媒体と、を含み、
前記熱交換器は、
再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器と、冷却塔と、を備えるとともに、前記再生器、前記凝縮器、前記蒸発器、及び前記吸収器を循環する熱交換器用熱媒体を備え、
前記再生器は、前記第1配管からの前記蓄熱用熱媒体と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させ、
前記蒸発器は、前記第2配管からの前記磁石冷却用熱媒体と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させる、渦電流式発熱装置。
A rotating shaft rotatably supported by the non-rotating part;
A heat generating member fixed to the non-rotating part;
A plurality of permanent magnets opposed to each other with a gap between the heat generating members, and the magnetic poles alternately arranged with each other adjacent to each other,
A magnet holding member that holds the permanent magnet and is fixed to the rotating shaft;
A sealed container that is fixed to the non-rotating portion and surrounds the heat generating member and the permanent magnet;
A non-magnetic partition that partitions the inside of the sealed container into a first space in which the heat generating member is present and a second space in which the permanent magnet is present;
A heat recovery mechanism for recovering heat generated in the heat generating member;
A cooling mechanism for cooling the permanent magnet,
The heat recovery mechanism is
A first pipe connected to each of an inlet and an outlet connected to the first space of the sealed container;
A heat storage device connected to each of the first pipes;
A heat storage heat medium that circulates through the first space, the first pipe, and the heat storage device,
The cooling mechanism is
A second pipe connected to each of an inlet and an outlet connected to the second space of the sealed container;
A heat exchanger connected to each first pipe and each second pipe;
A heat medium for cooling the magnet circulating in the second space, the second pipe, and the heat exchanger,
The heat exchanger is
A regenerator, a condenser, an evaporator, an absorber, and a cooling tower, and a heat exchanger heat exchanger that circulates through the regenerator, the condenser, the evaporator, and the absorber. ,
The regenerator evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the heat storage heat medium from the first pipe and the liquefied heat exchanger heat medium,
The evaporator is an eddy current heating device that evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the magnet cooling heat medium from the second pipe and the liquefied heat exchanger heat medium.
請求項1又は請求項2に記載の渦電流式発熱装置であって、
前記熱交換器には、前記各第1配管に代わって、外気に開放する一対の第3配管が接続され、
前記再生器は、前記各第3配管からの前記外気と液化した前記熱交換器用熱媒体との熱交換により、前記熱交換器用熱媒体を蒸発させる、渦電流式発熱装置。
The eddy current heating device according to claim 1 or 2,
In place of the first pipes, a pair of third pipes that are open to the outside air is connected to the heat exchanger,
The regenerator is an eddy current heating device that evaporates the heat exchanger heat medium by heat exchange between the outside air from each of the third pipes and the liquefied heat exchanger heat medium.
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