JP4208105B2 - Magnetic heater - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に寒冷時や極寒時におけるディーゼルエンジンやガソリンエンジンを動力源とする主に自動車などの各種車両用エンジンの起動性向上や電気自動車を含む各種車両や船舶のキャビン暖房などに使用されるエンジン冷却水などの熱媒体用流体の補助加熱手段として用いられ、またエンジン駆動される発電機、溶接機、コンプレッサー、建設機械などのエンジン冷却水の予熱あるいは急速昇温(ウォーミングアップ時間の短縮)に用いるマグネット式ヒーターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
寒冷地などにおける始動時のエンジン冷却水の暖房に利用される自動車などの車両用補助暖房熱源として、ビスカス式ヒーターが知られている(特開平2−246823号公報、実開平4−11716号公報、特開平9−254637公報、特開平9−66729号公報、特開平9−323530公報等参照)。
ビスカス式ヒーターは、シリコンオイルなどの粘性流体をせん断により発熱させ、ウォータージャケット内を循環する循環水に熱交換して暖房熱源に利用する方式であって、その構造としては、例えばハウジング内部に発熱室と、この発熱室の外域にウォータージャケットを形成し、ハウジングには軸受装置を介して駆動軸が回動可能に支承され、駆動軸には発熱室内で回動可能なロータが固定されており、発熱室の壁面とロータとの間隙にシリコンオイルなどの粘性流体が封入され、ウォータージャケット内では循環水が入水ポートから取入れられ、出水ポートから外部の暖房回路へ送り出されるべく循環されている。
【0003】
車両の暖房装置に組込まれたこのビスカス式ヒーターでは、駆動軸がエンジンにより駆動されれば、発熱室内でロータが回動するため、粘性流体が発熱室の壁面とロータの外面との間隙でせん断により発熱し、この発熱がウォータージャケット内の循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路でエンジン冷却水など車両の暖房に供されることとなる。
【0004】
しかし、上記したビスカス式ヒーターは、シンプルな構造により、小型化と低コストを実現でき、また摩耗のない非接触式の機構で高い信頼性と安全性を確保することができ、さらに水温が上昇し、補助ヒーターが不要になると温度制御により自動的に運転が停止するため、無駄なエネルギーは使用しないなどの特徴を有するが、粘性流体として用いるシリコンオイルの耐熱性は240℃程度が限界であり、シリコンオイルの温度をあまり高くできないことと、始動時シリコンオイルが撹拌されて高温に発熱するまでに時間がかかると共に、シリコンオイルの温度が上昇すると粘度が低下することによりせん断抵抗が低下して単位時間当りの発熱量が次第に減少する傾向があるためにエンジン冷間時間での急速な暖房効果が得られないという難点がある。また、ビスカス式ヒーターは、使用環境が極低温の場合粘性流体の粘度が高くなるため、起動時の負荷トルクが増大する。特にエンジン駆動の場合は起動時に過大な負荷がかかることになる。このため、特にディーゼルエンジン搭載の寒冷地仕様車の場合、このようなビスカス式ヒータは有効性において十分とはいえず、より短時間にかつ効率よく熱媒体用流体を高温に加熱することができる補助ヒータが望まれていた。
【0005】
そこで本発明者は、このようなビスカス式ヒーターの有する問題点に鑑み、ビスカス式ヒーターに比しより高温にしかも短時間に熱媒体用流体の温度を上昇させることができ、かつ耐熱性に優れたマグネット式ヒーターを開発し、先に提案している。
このマグネット式ヒーターの原理は磁石と導体間に形成される磁路をせん断することにより導体側に発生するスリップ発熱を熱媒体用流体に熱交換する方式であり、具体的には永久磁石、サーマルフェライトなどの磁石と、磁気ヒステリシスの大きな材料やエディカレント材などの導体(発熱体)の2つの部材が僅かなギャップを隔てて向かい合い、磁石と導体を相対的に回転させて磁路をせん断することにより導体側に発生するスリップ発熱を利用したもので、導体にエディカレント材またはヒステリシス材を用いることによって数秒〜数十秒で200〜600℃の温度に発熱させることができるという特徴を有する。なお、上記した 「スリップ発熱」とは前記磁石により発生した磁界内で、該磁界を切る方向に導体を動かす(回転させる)と、当該導体内に渦電流(エディカレント)が発生し、この渦電流の導体内における電気抵抗により発熱することを意味する。
【0006】
この方式のマグネット式ヒーターとしては、例えば前記導体を熱媒体用流体ジャケットとなして駆動軸に軸受装置を介して非回動に支承され、該前記駆動軸により回動可能に設けられ前記熱媒体用流体ジャケットと僅かなギャップを隔てて対向配置した永久磁石を有する永久磁石回転体の回動により熱媒体用流体ジャケットに生じるスリップ発熱により該熱媒体用流体ジャケット内の熱媒体用流体が加熱される構造となしたものや、熱媒体用流体ジャケットの一部が前記導体で構成されて駆動軸に軸受装置を介して非回動に支承され、前記駆動軸により回動可能に設けられ前記熱媒体用流体ジャケットの導体と僅かなギャップを隔てて対向配置した永久磁石を有する永久磁石回転体を備え、かつ前記熱媒体用流体ジャケット内の前記永久磁石と対向する側の導体の内壁にバックプレートを有し、前記永久磁石回転体の回動により熱媒体用流体ジャケットに生じるスリップ発熱により該熱媒体用流体ジャケット内の熱媒体用流体が加熱される構造となしたものなどがある。
【0007】
図4は熱媒体用流体ジャケットの一部が導体で構成されたマグネット式ヒーターを例示したもので、ウォータージャケット本体12−1の前面側に導体製蓋体12−2をシールリング12−3、12−4を介して一体に取付けてなるウォータージャケット12を駆動軸11の外周に軸受装置13を介して非回動に支承し、このウォータージャケット12の導体12−2と僅かなギャップを隔てて対向配置したドーナツ状の永久磁石14を有する磁石回転体(ヨーク)15を締結ボルト16にて前記駆動軸11に一体に取付けている。前記ウォータージャケット12には循環水17の入水ポートP1と出水ポートP2が設けられている。
なお、駆動軸1はプーリ18を介して車両のエンジンなどによりベルトで回転されるようになっている。
【0008】
上記構成のマグネット式ヒーターの場合は、駆動軸11がプーリ18を介してエンジンにより駆動されると、該駆動軸11と一体構造の永久磁石回転体15が回動し永久磁石14が回動することにより、ウォータージャケット本体12−1に取付けられた導体12−2との間に形成されている磁路がせん断されて該導体12−2にスリップ発熱が生じる。このウォータージャケット12の導体12−2の発熱は、当該ジャケット12内の熱媒体用流体としての循環水17に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に供されることとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに図4に示すようなマグネット式ヒーターの場合、ウォータージャケット本体12−1に取付けられた導体12−2と永久磁石回転体15に取付けられた永久磁石14との間には図5に示すごとく永久磁石14の内周側および外周側に漏洩磁束19が発生する。したがって図4に示すようなマグネット式ヒーターは前記漏洩磁束分が発熱ロスとなり、発熱効率が十分とは言い得ないものであった。
【0010】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、前記導体と永久磁石との間に前記漏洩磁束を少なくするための手段を施すことにより、発熱効率の高いマグネット式ヒーターを提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマグネット式ヒーターは、磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることにより導体に生じるスリップ発熱で熱媒体用流体を加熱する方式であって、その第1の実施態様は熱媒体用流体ジャケットの一部が前記導体で構成されて駆動軸に軸受装置を介して非回動に支承され、前記駆動軸により回動可能に設けられ前記熱媒体用流体ジャケットの導体と僅かなギャップを隔てて対向配置した永久磁石を有する永久磁石回転体を備え、前記永久磁石回転体の回動により熱媒体用流体ジャケットに生じるスリップ発熱により該熱媒体用流体ジャケット内の熱媒体用流体が加熱される構造となしたマグネット式ヒーターにおいて、前記熱媒体用流体ジャケットを断面ほぼコ字状となし、該断面ほぼコ字状の熱媒体用流体ジャケットの前面側に当該ジャケット本体の断面形状に対応するごとく形成した導体により当該永久磁石を囲むように設けることにより、永久磁石の漏洩磁束を低減する構造となしたことを特徴とし、また第2の実施態様は熱媒体用流体ジャケットの一部が前記導体で構成されて駆動軸に軸受装置を介して非回動に支承され、前記駆動軸により回動可能に設けられ前記熱媒体用流体ジャケットの導体と僅かなギャップを隔てて対向配置した永久磁石を有する永久磁石回転体を備え、前記永久磁石回転体の回動により熱媒体用流体ジャケットに生じるスリップ発熱により該熱媒体用流体ジャケット内の熱媒体用流体が加熱される構造となしたマグネット式ヒーターにおいて、前記熱媒体用流体ジャケットの導体の永久磁石対向面に当該磁石の内外周面および導体対向面を囲繞する導体製のカバーを取着することにより、永久磁石の漏洩磁束を低減する構造となしたことを特徴とするものである。さらに前記導体製のカバーは永久磁石の内外周面の一部と対向面を囲むような断面形状を有したり、永久磁石の外周面と対向面を囲むような断面形状を有したりするものである。
【0012】
すなわち本発明は熱媒体用流体ジャケットの一部を構成する導体または導体製カバーにて永久磁石の内周側および外周側に発生する漏洩磁束を導体側に取込めるようにしたもので、これにより漏洩磁束を少なくできる結果、発熱量が高められることとなる。
【0013】
なおこのマグネット式ヒーターのON/OFF制御手段としては、電磁クラッチ、サーマルフェライト、電磁ブレーキ、電磁コイルなどを用いることができる。サーマルフェライトは、永久磁石にソフトフェライトを貼り付けたものが一般的であり、ある温度以上に発熱すると磁路がソフトフェライト中を通るようになり、反対に発熱温度がある温度以下に下がると磁路がソフトフェライトの外側に形成されるという特性を有する磁石であるため、永久磁石にサーマルフェライトを用いた場合は、自動的にON/OFF制御が可能となるので、ON/OFF制御系は不要である。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の請求項1に対応するマグネット式ヒーターの一実施例を示す縦断側面図、図2は同請求項2に対応するマグネット式ヒーターの一実施例を示す縦断側面図、図3は同請求項3、4に対応するマグネット式ヒーターを例示したもので、(a)(b)は同請求項3に対応するマグネット式ヒーターの一部を示す縦断側面図、(c)は同請求項4に対応するマグネット式ヒーターの一部を示す縦断側面図であり、1は駆動軸、2A、2Bはウォータージャケット、2A−1、2B−1はウォータージャケット本体、2A−2、2B−2は導体製蓋体、2A−3、2B−3はシールリング、3は軸受装置、4は磁石回転体、5は永久磁石、6はプーリ、7は循環水、8は締結ボルト、9−1、9−2、9−3、9−4は導体製カバーをそれぞれ示す。
【0015】
まず、図1に示すマグネット式ヒーターは図4に示すものと同様、熱媒体用流体ジャケットの一部が導体で構成されたもので、その構造は断面ほぼコ字状のウォータージャケット本体2A−1の前面側に当該ジャケット本体の断面形状に対応するごとく形成した導体製蓋体2A−2をシールリング2A−3を介して一体に取付けてなるウォータージャケット2Aを駆動軸1の外周に軸受装置3を介して非回動に支承し、このウォータージャケット2Aの前記導体製蓋体2A−2の内側に当該蓋体の底面部と僅かなギャップを隔てて対向配置したドーナツ状の永久磁石5を有する磁石回転体(ヨーク)4を締結ボルト8にて前記駆動軸1に一体に取付けている。この場合、ウォータージャケット2Aの導体製蓋体2A−2は磁石回転体(ヨーク)4に取付けられている永久磁石5をほぼ囲繞できる程度の深さを有する。ウォータージャケット2Aには入水ポートP1と出水ポートP2が設けられている。なお、駆動軸1はプーリ6を介して車両のエンジンなどによりベルトで回転されるようになっている。
【0016】
上記構成のマグネット式ヒーターにおいて、駆動軸1がプーリ6を介してエンジンにより駆動されると、該駆動軸1と一体構造の磁石回転体4が回動し永久磁石5が回動することにより、ウォータージャケット本体2A−1に取付けられた導体製蓋体2A−2との間に形成されている磁路がせん断されて該導体2A−2にスリップ発熱が生じる。このウォータージャケット2Aの導体製蓋体2A−2の発熱は、当該ジャケット2A内の熱媒体用流体としての循環水7に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に供されることとなる。
このマグネット式ヒーターの場合、永久磁石5は導体製蓋体2A−2によりほぼ囲繞されているので、特に漏洩磁束が大きい外周側の磁力線を当該蓋体2A−2により取入れることが可能となり、発熱ロスを小さくできる。
【0017】
つぎに図2に示すマグネット式ヒーターは構造的には図4に示す従来のマグネット式ヒーターと同一型式であって、入水ポートP1と出水ポートP2が設けられたウォータージャケット本体2B−1の前面側に平板状の導体製蓋体2B−2をシールリング2B−3を介して一体に取付けてなるウォータージャケット2Bを図1に示すものと同様、駆動軸1の外周に軸受装置3を介して非回動に支承し、このウォータージャケット2Bの前記導体製蓋体2B−2と僅かなギャップを隔てて対向配置したドーナツ状の永久磁石5を有する磁石回転体(ヨーク)4を締結ボルト8にて前記駆動軸1に一体に取付けてなるマグネット式ヒーターにおいて、前記導体製蓋体2B−2の前面に所望のギャップを隔ててドーナツ状の永久磁石5の内外周面および蓋体対向面を囲繞する導体製カバー9−1を取付けて構成したものである。なお、駆動軸1は前記と同様プーリ6を介して車両のエンジンなどによりベルトで回転されるようになっている。
【0018】
上記構成のマグネット式ヒーターにおいて、駆動軸1がプーリ6を介してエンジンにより駆動されると、該駆動軸1と一体構造の磁石回転体4が回動し永久磁石5が回動することにより、ウォータージャケット本体2B−1の導体製蓋体2B−2に取付けられた導体製カバー9−1および導体製蓋体2B−2との間に形成されている磁路がせん断されて導体製カバー9−1および導体製蓋体2B−2にスリップ発熱が生じる。導体製カバー9−1および導体製蓋体2B−2に生じた発熱は、当該ジャケット2B内の熱媒体用流体としての循環水7に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に供されることとなる。
このマグネット式ヒーターの場合は、導体製カバー9−1により永久磁石5の内外周面および対向面が囲繞されているので、該永久磁石5の内周側および外周側に発生する漏洩磁束を導体側に取入れることが可能となり、発熱ロスをさらに小さくできる。
【0019】
また図3(a)〜(c)に示すマグネット式ヒーターは、前記図2に示すマグネット式ヒーターにおける導体製カバー9−1の構造を種々変えたものを例示したもので、このうち(a)(b)に示すマグネット式ヒーターは、磁石回転体4に取付けられている永久磁石5の内外周面の一部と導体対向面を囲むような断面形状を有する導体製カバー9−2、9−3を用いたもので、(a)に示すマグネット式ヒーターにおける導体製カバー9−2は、永久磁石5の内外周面の一部を囲む部分を外側に広がる断面形状としたものであり、(b)に示すマグネット式ヒーターにおける導体製カバー9−3は、永久磁石5の内外周面の一部を囲む部分を当該磁石の形状に沿うような断面形状としたものである。この図3(a) (b)に示すマグネット式ヒーターの場合、導体製カバー9−2、9−3により囲まれる部分は永久磁石5の導体対向面と内外周面の一部のみであるが、この場合も永久磁石5の内周側および外周側に発生する漏洩磁束を導体側に取入れることが可能となり、発熱ロスを小さくできる。さらに図3(c)に示すマグネット式ヒーターは、永久磁石5の外周面と導体対向面を囲むような断面形状を有する導体製カバー9−4を用いたもので、この場合は特に漏洩磁束が大きい外周側の磁力線を当該カバー9−4により取入れることが可能となり、発熱ロスを小さくできる。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したごとく本発明に係るマグネット式ヒーターは、熱媒体用流体ジャケットの一部を構成する導体または導体製カバーにて永久磁石の内周側および外周側に発生する漏洩磁束を導体側に取込めるようにしたことにより漏洩磁束のロスを低減でき、高い発熱量が得られるという優れた効果を奏する。したがって、本発明はより短時間にかつ効率よく熱媒体用流体を高温に加熱することができる補助ヒータとして優れた効果を発揮し、特にディーゼルエンジン搭載の寒冷地仕様車などに極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1に対応するマグネット式ヒーターの一実施例を示す縦断側面図である。
【図2】同請求項2に対応するマグネット式ヒーターの一実施例を示す縦断側面図である。
【図3】同請求項3、4に対応するマグネット式ヒーターを例示したもので、(a)および(b)は同請求項3に対応するマグネット式ヒーターの一部を示す縦断側面図、(c)は同請求項4に対応するマグネット式ヒーターの一部を示す縦断側面図である。
【図4】本発明の対象とする従来のマグネット式ヒーターの一例を示す縦断側面図である。
【図5】図4に示すマグネット式ヒーターにおける永久磁石と導体間に形成される磁力線を示す説明図である。
【符号の説明】
1 駆動軸
2A、2B ウォータージャケット
2A−1、2B−1 ウォータージャケット本体
2A−2、2B−2 導体製蓋体
2A−3、2B−3 シールリング
3 軸受装置
4 磁石回転体
5 永久磁石
6 プーリ
7 循環水
8 締結ボルト
9−1、9−2、9−3、9−4 導体製カバー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for improving the startability of various vehicle engines such as automobiles mainly powered by a diesel engine or a gasoline engine in cold or extremely cold conditions, or for cabin heating of various vehicles or ships including electric vehicles. Preheating or rapid heating of engine cooling water for generators, welding machines, compressors, construction machines, etc. that are used as auxiliary heating means for heat medium fluid such as engine cooling water (shortening warm-up time) The present invention relates to a magnet type heater used in the above.
[0002]
[Prior art]
As an auxiliary heating heat source for a vehicle such as an automobile used for heating engine cooling water at the time of starting in a cold region, a viscous heater is known (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2-246823, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-11716). JP-A-9-254637, JP-A-9-66729, JP-A-9-323530, etc.).
The viscous heater generates heat by shearing a viscous fluid such as silicon oil and uses it as a heating heat source by exchanging heat with circulating water circulating in the water jacket. A water jacket is formed in the chamber and the outer area of the heat generating chamber, a drive shaft is rotatably supported on the housing via a bearing device, and a rotor rotatable in the heat generating chamber is fixed to the drive shaft. A viscous fluid such as silicone oil is sealed in the gap between the wall surface of the heat generating chamber and the rotor, and circulating water is taken in from the water inlet port in the water jacket and circulated to be sent out from the water outlet port to the external heating circuit.
[0003]
In this viscous heater incorporated in a vehicle heating device, if the drive shaft is driven by the engine, the rotor rotates in the heat generating chamber, so that viscous fluid is sheared in the gap between the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor. The generated heat is exchanged with the circulating water in the water jacket, and the heated circulating water is used for heating the vehicle such as engine cooling water in the heating circuit.
[0004]
However, the above-mentioned viscous heater can be reduced in size and cost by a simple structure, and can be secured with high reliability and safety by a non-contact mechanism without wear, and the water temperature can be increased. However, when the auxiliary heater is not required, the operation is automatically stopped by temperature control, so that useless energy is not used. However, the heat resistance of silicone oil used as a viscous fluid is limited to about 240 ° C. The temperature of the silicone oil cannot be increased too much, and it takes time until the silicone oil is stirred and heats up to a high temperature. At the same time, when the temperature of the silicone oil rises, the viscosity decreases and the shear resistance decreases. Because the amount of heat generated per unit time tends to decrease gradually, the rapid heating effect in the engine cold time is not obtained There is a point. Further, since the viscosity of the viscous fluid increases when the usage environment is extremely low, the viscous torque at the time of startup increases. In particular, when the engine is driven, an excessive load is applied at startup. For this reason, particularly in the case of a cold district specification vehicle equipped with a diesel engine, such a viscous heater cannot be said to be sufficient in effectiveness, and can heat the heat medium fluid to a high temperature in a shorter time and efficiently. An auxiliary heater was desired.
[0005]
Therefore, in view of the problems of such a viscous heater, the present inventor can raise the temperature of the heat transfer fluid at a higher temperature and in a shorter time than the viscous heater, and has excellent heat resistance. A magnetic heater has been developed and proposed earlier.
The principle of this magnet heater is a system in which slip heat generated on the conductor side is exchanged with the heat medium fluid by shearing the magnetic path formed between the magnet and the conductor. Two members, a magnet such as ferrite, and a conductor (heating element) such as a material having a large magnetic hysteresis or an eddy current face each other with a slight gap, and the magnet and the conductor rotate relatively to shear the magnetic path. Thus, slip heat generated on the conductor side is utilized, and by using an eddy current material or a hysteresis material for the conductor, heat can be generated at a temperature of 200 to 600 ° C. in several seconds to several tens of seconds. Note that the above-mentioned “slip heat generation” means that when a conductor is moved (rotated) in a magnetic field generated by the magnet in a direction to cut the magnetic field, an eddy current (eddy current) is generated in the conductor. It means that heat is generated by electric resistance in the conductor of current.
[0006]
As this type of magnet-type heater, for example, the conductor is used as a fluid jacket for a heat medium, and is supported on a drive shaft through a bearing device so as not to rotate. The heat medium is rotatably provided by the drive shaft. The heat medium fluid in the heat medium fluid jacket is heated by the slip heat generated in the heat medium fluid jacket by the rotation of the permanent magnet rotating body having the permanent magnet disposed opposite to the heat medium jacket with a slight gap. A part of the fluid jacket for the heat medium, which is constituted by the conductor, is supported on the drive shaft by a non-rotating mechanism via a bearing device, and is provided so as to be rotatable by the driving shaft. A permanent magnet rotating body having a permanent magnet disposed facing a conductor of the medium fluid jacket with a slight gap, and the permanent magnet in the heat medium fluid jacket A structure having a back plate on the inner wall of the conductor on the opposite side, and heat medium fluid in the heat medium fluid jacket is heated by slip heat generated in the heat medium fluid jacket by rotation of the permanent magnet rotor There are things that became.
[0007]
FIG. 4 shows an example of a magnet heater in which a part of the heat medium fluid jacket is made of a conductor. A conductor lid 12-2 is placed on the front side of the water jacket main body 12-1, a seal ring 12-3, A water jacket 12 integrally mounted via 12-4 is supported on the outer periphery of the drive shaft 11 in a non-rotating manner via a bearing device 13, and is separated from a conductor 12-2 of the water jacket 12 by a slight gap. A magnet rotating body (yoke) 15 having a donut-shaped permanent magnet 14 disposed so as to be opposed is integrally attached to the drive shaft 11 with a fastening bolt 16. The water jacket 12 is provided with an inlet port P1 and an outlet port P2 for circulating water 17.
The drive shaft 1 is rotated by a belt by a vehicle engine or the like via a pulley 18.
[0008]
In the case of the magnet heater having the above-described configuration, when the drive shaft 11 is driven by the engine via the pulley 18, the permanent magnet rotating body 15 integrated with the drive shaft 11 is rotated and the permanent magnet 14 is rotated. Thus, the magnetic path formed between the conductor 12-2 attached to the water jacket main body 12-1 is sheared, and slip heat is generated in the conductor 12-2. The heat generated in the conductor 12-2 of the water jacket 12 is heat-exchanged with the circulating water 17 as the heat medium fluid in the jacket 12, and the heated circulating water is used for heating the vehicle in the heating circuit. Become.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the magnet heater as shown in FIG. 4, the gap between the conductor 12-2 attached to the water jacket main body 12-1 and the permanent magnet 14 attached to the permanent magnet rotating body 15 is as shown in FIG. A leakage magnetic flux 19 is generated on the inner and outer peripheral sides of the permanent magnet 14. Therefore, in the magnet type heater as shown in FIG. 4, the leakage magnetic flux component causes a heat loss, and the heat generation efficiency cannot be said to be sufficient.
[0010]
The present invention has been made to solve such problems, and it is intended to provide a magnet heater having high heat generation efficiency by providing means for reducing the leakage magnetic flux between the conductor and the permanent magnet. To do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The magnet heater according to the present invention is a system in which a magnet and a conductor are arranged to face each other with a slight gap, and the heat medium fluid is heated by slip heat generated in the conductor by relatively rotating the magnet and the conductor. In the first embodiment, a part of the fluid jacket for the heat medium is composed of the conductor, and is supported on the drive shaft through a bearing device so as not to rotate, and is provided so as to be rotatable by the drive shaft. A permanent magnet rotating body having a permanent magnet disposed opposite to the conductor of the heat medium fluid jacket with a slight gap, and the heat generated by the slip heat generated in the heat medium fluid jacket by the rotation of the permanent magnet rotor. In the magnet heater having a structure in which the heat medium fluid in the medium fluid jacket is heated, the heat medium fluid jacket has a substantially U-shaped cross section. It is structured to reduce the leakage magnetic flux of the permanent magnet by providing it so as to surround the permanent magnet with a conductor formed so as to correspond to the cross-sectional shape of the jacket body on the front side of the B-shaped heat medium fluid jacket. The second embodiment is characterized in that a part of the fluid jacket for the heat medium is composed of the conductor, and is supported non-rotatably on the drive shaft via a bearing device, and can be rotated by the drive shaft. Slip heat generated in the fluid jacket for the heat medium due to the rotation of the permanent magnet rotor, and a permanent magnet rotor having a permanent magnet disposed opposite to the conductor of the fluid jacket for the heat medium with a slight gap. In the magnet heater having a structure in which the heat medium fluid in the heat medium fluid jacket is heated by the magnet, the conductor of the heat medium fluid jacket is made permanent. By attaching the inner and outer peripheral surfaces and the conductor made of the cover surrounding the conductor facing surface of the magnet stone facing surface, it is characterized in that no structure for reducing the leakage flux of the permanent magnet. Further, the conductor cover has a cross-sectional shape surrounding a part of the inner and outer peripheral surfaces of the permanent magnet and the opposing surface, or a cross-sectional shape surrounding the outer peripheral surface and the opposing surface of the permanent magnet. It is.
[0012]
That is, in the present invention, the magnetic flux generated on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the permanent magnet can be taken into the conductor side by the conductor or the conductor cover that constitutes a part of the fluid jacket for the heat medium. As a result of reducing the leakage magnetic flux, the heat generation amount is increased.
[0013]
An electromagnetic clutch, thermal ferrite, electromagnetic brake, electromagnetic coil, or the like can be used as an ON / OFF control means for the magnet heater. Thermal ferrite is generally made by attaching soft ferrite to a permanent magnet. When heat is generated above a certain temperature, the magnetic path passes through the soft ferrite. Since the magnet has the characteristic that the path is formed outside the soft ferrite, if thermal ferrite is used for the permanent magnet, the ON / OFF control is automatically possible, so the ON / OFF control system is unnecessary. It is.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a longitudinal side view showing an embodiment of a magnet heater corresponding to claim 1 of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal side view showing an embodiment of a magnet heater corresponding to claim 2. FIG. Is an example of a magnet heater corresponding to the third and fourth claims, (a) and (b) are longitudinal side views showing a part of the magnet heater corresponding to the third claim, and (c) is the same. It is a vertical side view which shows a part of magnet type heater corresponding to Claim 4, 1 is a drive shaft, 2A, 2B is a water jacket, 2A-1, 2B-1 is a water jacket main body, 2A-2, 2B-. 2 is a conductor lid, 2A-3 and 2B-3 are seal rings, 3 is a bearing device, 4 is a magnet rotating body, 5 is a permanent magnet, 6 is a pulley, 7 is circulating water, 8 is a fastening bolt, 9- 1, 9-2, 9-3, 9-4 are conductor covers Show Re respectively.
[0015]
First, the magnet type heater shown in FIG. 1 is the same as that shown in FIG. 4 except that a part of the heat medium fluid jacket is made of a conductor, and the structure is a water jacket body 2A-1 having a substantially U-shaped cross section. A water jacket 2A, in which a conductor lid 2A-2 formed so as to correspond to the cross-sectional shape of the jacket body is integrally attached to the outer surface of the drive shaft 1 on the outer periphery of the drive shaft 1, is formed on the front surface side of The doughnut-shaped permanent magnet 5 is disposed on the inner side of the conductor lid body 2A-2 of the water jacket 2A so as to face the bottom surface of the lid body with a slight gap therebetween. A magnet rotating body (yoke) 4 is integrally attached to the drive shaft 1 with fastening bolts 8. In this case, the conductor lid 2A-2 of the water jacket 2A has a depth that can substantially surround the permanent magnet 5 attached to the magnet rotating body (yoke) 4. The water jacket 2A is provided with a water inlet port P1 and a water outlet port P2. The drive shaft 1 is rotated by a belt by a vehicle engine or the like via a pulley 6.
[0016]
In the magnet heater having the above configuration, when the drive shaft 1 is driven by the engine via the pulley 6, the magnet rotating body 4 integrated with the drive shaft 1 rotates, and the permanent magnet 5 rotates. A magnetic path formed between the conductor lid 2A-2 attached to the water jacket main body 2A-1 is sheared, and slip heat is generated in the conductor 2A-2. The heat generated by the conductor lid 2A-2 of the water jacket 2A is exchanged with the circulating water 7 as the heat medium fluid in the jacket 2A, and the heated circulating water is used for heating the vehicle in the heating circuit. The Rukoto.
In the case of this magnet heater, since the permanent magnet 5 is substantially surrounded by the conductor lid 2A-2, it is possible to take in the magnetic field lines on the outer peripheral side where the leakage magnetic flux is particularly large, by the lid 2A-2. Heat loss can be reduced.
[0017]
Next, the magnet type heater shown in FIG. 2 is structurally the same type as the conventional magnet type heater shown in FIG. 4, and the front side of the water jacket main body 2B-1 provided with a water inlet port P1 and a water outlet port P2. In the same manner as shown in FIG. 1, a water jacket 2B in which a flat conductor lid 2B-2 is integrally attached via a seal ring 2B-3 is not attached to the outer periphery of the drive shaft 1 via a bearing device 3. A magnet rotating body (yoke) 4 having a donut-shaped permanent magnet 5 that is supported by the rotation and arranged to face the conductor lid 2B-2 of the water jacket 2B with a slight gap is provided with a fastening bolt 8. In the magnet heater integrally attached to the drive shaft 1, the inner and outer peripheral surfaces of the doughnut-shaped permanent magnet 5 are separated from the front surface of the conductor lid 2B-2 with a desired gap. It is constructed by attaching a conductor made cover 9-1 surrounding the fine lid facing surface. The drive shaft 1 is rotated by a belt by a vehicle engine or the like via a pulley 6 as described above.
[0018]
In the magnet heater having the above configuration, when the drive shaft 1 is driven by the engine via the pulley 6, the magnet rotating body 4 integrated with the drive shaft 1 rotates, and the permanent magnet 5 rotates. The magnetic cover formed between the conductor cover 9-1 and the conductor cover body 2B-2 attached to the conductor cover body 2B-2 of the water jacket main body 2B-1 is sheared to cause the conductor cover 9 to be sheared. -1 and conductor lid 2B-2 generate slip heat. The heat generated in the conductor cover 9-1 and the conductor lid 2B-2 is heat exchanged with the circulating water 7 as the heat medium fluid in the jacket 2B, and the heated circulating water is heated by the heating circuit. It will be used for heating.
In the case of this magnet heater, since the inner and outer peripheral surfaces and the opposed surface of the permanent magnet 5 are surrounded by the conductor cover 9-1, the leakage magnetic flux generated on the inner and outer peripheral sides of the permanent magnet 5 is transferred to the conductor. The heat loss can be further reduced.
[0019]
Moreover, the magnet type heater shown in FIGS. 3A to 3C is an example in which the structure of the conductor cover 9-1 in the magnet type heater shown in FIG. 2 is changed variously. The magnet heater shown in (b) is a conductor cover 9-2, 9- having a cross-sectional shape surrounding a part of the inner and outer peripheral surfaces of the permanent magnet 5 attached to the magnet rotating body 4 and the conductor facing surface. 3, the conductor cover 9-2 in the magnet heater shown in (a) has a cross-sectional shape that spreads outward at a portion surrounding a part of the inner and outer peripheral surfaces of the permanent magnet 5, The conductor cover 9-3 in the magnet heater shown in b) has a cross-sectional shape that follows a part of the inner and outer peripheral surfaces of the permanent magnet 5 along the shape of the magnet. In the case of the magnet heater shown in FIGS. 3A and 3B, the portions surrounded by the conductor covers 9-2 and 9-3 are only the conductor facing surface and a part of the inner and outer peripheral surfaces of the permanent magnet 5. Also in this case, the leakage magnetic flux generated on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the permanent magnet 5 can be taken into the conductor side, and the heat loss can be reduced. Further, the magnet type heater shown in FIG. 3 (c) uses a conductor cover 9-4 having a cross-sectional shape surrounding the outer peripheral surface of the permanent magnet 5 and the conductor facing surface. A large outer peripheral magnetic field line can be taken in by the cover 9-4, and heat loss can be reduced.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, the magnet heater according to the present invention takes the leakage magnetic flux generated on the inner and outer peripheral sides of the permanent magnet by the conductor or the conductor cover constituting a part of the fluid jacket for the heat medium on the conductor side. By making it possible to reduce the leakage magnetic flux loss, it is possible to obtain an excellent effect of obtaining a high calorific value. Therefore, the present invention exhibits an excellent effect as an auxiliary heater capable of heating the heating medium fluid to a high temperature in a shorter time and efficiently, and is extremely effective particularly in a cold district specification vehicle equipped with a diesel engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing an embodiment of a magnet heater corresponding to claim 1 of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal side view showing an embodiment of a magnet heater corresponding to claim 2;
FIGS. 3A and 3B illustrate a magnet heater corresponding to claims 3 and 4, and FIGS. 3A and 3B are longitudinal side views showing a part of the magnet heater corresponding to claim 3; c) is a longitudinal sectional side view showing a part of a magnet heater corresponding to the fourth aspect of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional side view showing an example of a conventional magnet heater that is the subject of the present invention.
5 is an explanatory view showing lines of magnetic force formed between a permanent magnet and a conductor in the magnet heater shown in FIG. 4. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive shaft 2A, 2B Water jacket 2A-1, 2B-1 Water jacket main body 2A-2, 2B-2 Conductor cover body 2A-3, 2B-3 Seal ring 3 Bearing apparatus 4 Magnet rotating body 5 Permanent magnet 6 Pulley 7 Circulating water 8 Fastening bolts 9-1, 9-2, 9-3, 9-4 Conductor cover

Claims (4)

磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることにより導体に生じるスリップ発熱で熱媒体用流体を加熱する方式であって、熱媒体用流体ジャケットの一部が前記導体で構成されて駆動軸に軸受装置を介して非回動に支承され、前記駆動軸により回動可能に設けられ前記熱媒体用流体ジャケットの導体と僅かなギャップを隔てて対向配置した永久磁石を有する永久磁石回転体を備え、前記永久磁石回転体の回動により熱媒体用流体ジャケットに生じるスリップ発熱により該熱媒体用流体ジャケット内の熱媒体用流体が加熱される構造となしたマグネット式ヒーターにおいて、前記熱媒体用流体ジャケットを断面ほぼコ字状となし、該断面ほぼコ字状の熱媒体用流体ジャケットの前面側に当該ジャケット本体の断面形状に対応するごとく形成した導体にて当該永久磁石を囲むように設けることにより、永久磁石の漏洩磁束を低減する構造となしたことを特徴とするマグネット式ヒーター。A system in which a magnet and a conductor are arranged to face each other with a slight gap, and the heat medium fluid is heated by slip heat generated in the conductor by relatively rotating the magnet and the conductor. A part of the conductor is configured to be non-rotatably supported by a drive shaft through a bearing device, and is rotatably provided by the drive shaft and is opposed to the conductor of the heat medium fluid jacket with a slight gap. A structure including a permanent magnet rotor having a permanent magnet disposed, and heat medium fluid in the heat medium fluid jacket being heated by slip heat generated in the heat medium fluid jacket by rotation of the permanent magnet rotor; In the magnet-type heater, the heat medium fluid jacket has a substantially U-shaped cross section, and the jacket is disposed on the front side of the heat medium fluid jacket having the substantially U-shaped cross section. Magnet type heater is characterized in that no by conductors formed as corresponding to the cross-sectional shape of the body by providing to surround the permanent magnet, a structure for reducing the leakage flux of the permanent magnet. 磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることにより導体に生じるスリップ発熱で熱媒体用流体を加熱する方式であって、熱媒体用流体ジャケットの一部が前記導体で構成されて駆動軸に軸受装置を介して非回動に支承され、前記駆動軸により回動可能に設けられ前記熱媒体用流体ジャケットの導体と僅かなギャップを隔てて対向配置した永久磁石を有する永久磁石回転体を備え、前記永久磁石回転体の回動により熱媒体用流体ジャケットに生じるスリップ発熱により該熱媒体用流体ジャケット内の熱媒体用流体が加熱される構造となしたマグネット式ヒーターにおいて、前記熱媒体用流体ジャケットの導体の永久磁石対向面に当該磁石の内外周面および導体対向面を囲繞する導体製のカバーを取着することにより、永久磁石の漏洩磁束を低減する構造となしたことを特徴とするマグネット式ヒーター。A system in which a magnet and a conductor are arranged to face each other with a slight gap, and the heat medium fluid is heated by slip heat generated in the conductor by relatively rotating the magnet and the conductor. A part of the conductor is configured to be non-rotatably supported by a drive shaft through a bearing device, and is rotatably provided by the drive shaft and is opposed to the conductor of the heat medium fluid jacket with a slight gap. A structure including a permanent magnet rotor having a permanent magnet disposed, and heat medium fluid in the heat medium fluid jacket being heated by slip heat generated in the heat medium fluid jacket by rotation of the permanent magnet rotor; In the magnetic heater, a conductor cover surrounding the inner and outer peripheral surfaces of the magnet and the conductor facing surface is attached to the surface of the heat medium fluid jacket conductor facing the permanent magnet. By, magnet type heater is characterized in that no structure for reducing the leakage flux of the permanent magnet. 前記導体製のカバーは永久磁石の内外周面の一部と対向面を囲むような断面形状を有することを特徴とする請求項2記載のマグネット式ヒーター。The magnet heater according to claim 2, wherein the cover made of a conductor has a cross-sectional shape surrounding a part of the inner and outer peripheral surfaces of the permanent magnet and the opposing surface. 前記導体製のカバーは永久磁石の外周面と対向面を囲むような断面形状を有することを特徴とする請求項2記載のマグネット式ヒーター。3. The magnet heater according to claim 2, wherein the cover made of a conductor has a cross-sectional shape surrounding an outer peripheral surface and a facing surface of the permanent magnet.
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