JP5527685B2

JP5527685B2 - 電磁誘導式熱風発生及び発電装置

Info

Publication number: JP5527685B2
Application number: JP2009230973A
Authority: JP
Inventors: 嗣光松井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: JP2011049130A

Description

本発明は、永久磁石を用いて渦電流を発生させて得たジュール熱により熱風を発生させ、発生した熱風をハウス栽培の加温、家屋の暖房や積雪溶解に使用すると共に、発電用コイルで発電した電力の再利用が可能な電磁誘導式熱風発生及び発電装置に関するものである。

従来から交流電流により交流磁界を発生させて行う誘導加熱の手法を用いた電磁誘導式加熱装置が種々提案されている。例えば、導電性の被加熱体と交流磁場発生手段から構成される誘導加熱装置において、直流磁場発生手段を永久磁石とし、この直流磁場に交流磁場を作用させることにより、被加熱体を急速に加熱するようにした誘導加熱装置（特許文献１参照）や渦電流が発生可能なロータリーの外周に複数の永久磁石を配置した加熱装置（特許文献２参照）等が提案されている。一方、変換元の電力を電動機に入力し、その回転運動を同軸上の発電機に伝達、発電し電気エネルギーに戻す電動発電装置も知られており、この電動発電装置は、交流電力の周波数変換では交流電動機と交流電動機とで構成する。また、直流から交流を得るときは直流電動機と交流発電機とで、直流の電圧変換では直流電動機と直流発電機とで構成する。変圧器が電圧の変換しかできないのに対し、電動発電機では機構上、電力で発電機を作動させて発電する形となるため、電動機と発電機の組み合わせ方によって電圧変換・周波数変換・直流−交流変換など様々な電力変換に対応できる点が特徴であり、古くから用いられてきた。

特開２００２−３４３５４１号公報再公表ＷＯ２００３／０５３１０３号公報

しかしながら、上記従来の装置は、複写機におけるトナーの定着や工業用材料の乾燥・加熱に応用したものであり、一般家庭における熱原や農業分野、とくにハウス栽培における加温装置としての応用例はほとんど無いのが実情である。本発明は上記のような従来技術の課題に鑑み、簡単な構成で、一般家庭や農業分野において、高効率で、安全且つ経済的な熱源として有用な電磁誘導式熱風発生及び発電装置を提供することを目的とするものである。

この目的を達成するため、本発明の電磁誘導式熱風発生及び発電装置は、内部に永久磁石が配置され、回転可能に設けられた良導電体金属製の平盤状回転体と、この平盤状回転体の一方側面近傍に配置して設けられると共に、前記永久磁石による磁界中に配置された導電材を含む発熱部と、複数の熱風流通孔が螺旋状又はインボリュート曲線状に配置穿孔され、これら熱風流通孔の配置に倣ってガイド板が立設され、前記各熱風流通孔は、その熱風流入端から流出端に向かって漸次狭小するテーパ状に形成されている熱風捕捉板とからなり、当該熱風捕捉板の両側面を熱風排気筒を有する略円筒形状の風洞で被覆し、この風洞内で回転して送風するファンを前記平盤状回転体と同軸上に配置して、前記発熱部で発生したジュール熱を熱風として送風すると共に、前記発電用の空芯コイルの両側面を挟持するように一対の平盤状回転体を胴軸上に設けたことを特徴とする。

本発明の電磁誘導式熱風装置は、以下の優れた効果がある。
（１）渦電流により導電材料を発熱させる自己発熱なので、熱効率がよく、二酸化炭素の発生がなく、エコロジーな熱源である。また、使用する商用電力消費量は少なく、ランニングコストを低く抑えることができる。
（２）回転体内に永久磁石を配置し、導電材料の近傍で回転させるだけの簡単な構造なので、故障しにくく、メンテナンスもし易い。
（３）温度調整は、回転数の調整だけで済むので、容易である。
（４）複数の熱風流通孔が穿孔された熱風捕捉板により、発熱部で発生したジュール熱を効率良く捕集できる。
（５）平盤状回転体の他面側のコイルを配置したので発電が可能でありこれを再度電力として使用できるので、さらに効率が増大する。
（６）発電用コイルは鉄心等のヨーク無し（空芯コイル）としたので、回転抵抗が極小で効率良く発電できる。

本発明では、金属板等の導電材の近傍に、強力な磁力を有する永久磁石を内部に配置した平盤状回転体を高速回転させることによって、導電材にＮ，Ｓの磁極が交互に横切り、その結果、電磁誘導現象により導電材自体には渦電流が発生し、この渦電流が熱エネルギーに変換されて導電材が発熱する。

導電材としては、磁力により渦電流が発生し易い、銅、銀、アルミニウム、ステンレスなどの良導電体の金属を選択するのが好ましい。

永久磁石としては、例えば、ネオジウム系磁石、サマリウム系磁石などの表面３０００ガウス以上の永久磁石を使用するのが好ましい。永久磁石の磁力の強さが強いほど導電材は高温に発熱する。永久磁石は導電材の周りを数１００ｒｐｍ以上で回転させる。必要発熱量や用途にあわせて、永久磁石の強さや極数、回転数は決定される。発熱温度調整はロータの回転数の調整により容易に行うことができる。

熱風捕捉板の材質としては、導電材と同様に、銅、銀、アルミニウム、ステンレスなどの良導電体の金属を選択するのが好ましい。また、熱風流通孔の数及び穿孔位置は任意であるが、螺旋状やインボリュート曲線状に配置するのが望ましい。

さらに、発電用コイルを固定して設け、その両側面を挟持するように一対の平盤状回転体を同軸上に設け、各々の平盤状回転体から対称に導電材を含む発熱部と、発熱部近傍に配置して設けられると共に、複数の熱風流通孔が穿孔された熱風捕捉板とを配置し、熱風排出口を設けた風洞で覆い、この風洞内で回転して送風するファンを平盤状回転体と同軸上に配置している。

図１は本発明に係る電磁誘導式熱風発生及び発電装置の一実施例を示す側面断面図、図２は回転体内の永久磁石の配置図、図３は、熱風捕捉部の（ａ）は平面断面図、（ｂ）は正面断面図である。

図１に示すように、本発明の電磁誘導式熱風発生及び発電装置は、複数の永久磁石１ａが任意の間隔をおいて固定された平盤状回転体１の一方側面の近傍に、発熱部２としてのアルミニウム製の円板と、この円板の近傍に略同径の熱風捕捉部１０が連結棒２ａにより連結固定配置されている。

発熱部２と熱風捕捉部１０の熱風捕捉板６には、その周縁から突出して各々４箇所の鍔部２ａ及び６ｂが一体に形成され、この鍔部２ａ及び６ｂに脚立部２ａの先端を挿通させてナット締めして固定する。

さらに、装置全体の略中央には発電用コイル４を固定して設け、その両側面を挟持するように一対の平盤状回転体１を同軸４ａ上に設け、各々の平盤状回転体１から対称に導電材を含む発熱部２と、発熱部２近傍に配置して設けられると共に、熱風捕捉板６とを配置し、熱風排出口１１ａを設けた風洞１１で覆い、この風洞１１内で回転して送風するファン８を平盤状回転体１と同軸４ａ上に配置する。

図２に示すように、永久磁石１ａは回転体１の円周に沿って等間隔に配置する。磁石１ａは、それぞれＮ極とＳ極とが交互に位置するように配置しても良いし、同極同士が隣接するように配置しても良い。配置する個数も任意である。回転体１は、モータ３にＶベルト３ａを介して連結された回転軸４により高速回転する。尚、本実施例においてモータ３の電源は商用電源５としたが、太陽光、水力、風力等の自然界のエネルギーを用いて電源とすることが有益なことは言うまでもない。

熱風捕捉部１０は、発熱部２で発生したジュール熱を捕捉収集する装置であり、図２に示すように、複数の熱風流通孔６ａが穿孔されたアルミ製の熱風捕捉板６の上面に熱風排気筒７ａを有する略円筒状のカバー７で被覆して設けられる。本実施例では、熱風流通孔６ａは螺旋状に穿孔配置され、この配置に倣って帯状のガイド板９が螺旋状に立設される。そして、送風ファン８により引圧して発熱部２で発生したジュール熱を熱風として熱風排出口１１ａから送風できるようにされている。

ここで、熱風流通孔６ａは、その熱風流入端から流出端に向かって漸次狭小するテーパ状に形成することで、熱風の捕捉効果並びに流入速度を高めるようにされている。尚、熱風流通孔の数、形状及び穿孔位置は任意であり、本実施例に限定されないことは言うまでもない。また、本発明では発熱部２と熱風捕捉板６を同一部材とし、双方の機能を兼ねる構成にしているが別体としてもよい。

さらに、回転体１と発電コイル４により発電し、この発電コイル４から生じる電力は、昇圧手段等を介してモータ３で使用する電力として供給しても良いし、別途電気機器の電源として使用することも勿論可能である。

本発明装置は、農業分野での温室ハウス栽培における加温装置として、また、家屋の暖房や積雪溶解用の熱原として使用でき実用性が高く極めて有用である。

本発明に係る電磁誘導式熱風発生及び発電装置の一実施例を示す側面断面図である。回転体内の永久磁石の配置図である。熱風捕捉部の（ａ）は平面断面図、（ｂ）は正面断面図である。

１回転体
１ａ永久磁石
２導電材（発熱部）
２ａ連結棒
３モータ
３ａＶベルト
４発電コイル
４ａシャフト（回転軸）
５商用電源
６熱風捕捉板
６ａ熱風流入孔
６ｂ熱風捕捉板の鍔部
７熱風捕捉板のカバー
７ａ熱風排出筒
８送風ファン
９ガイド板
１０熱風捕捉部
１１風洞
１１ａ熱風排出口

Claims

内部に永久磁石が配置され、回転可能に設けられた良導電体金属製の平盤状回転体と、この平盤状回転体の一方側面近傍に配置して設けられると共に、前記永久磁石による磁界中に配置された導電材を含む発熱部と、複数の熱風流通孔が螺旋状又はインボリュート曲線状に配置穿孔され、これら熱風流通孔の配置に倣ってガイド板が立設され、前記各熱風流通孔は、その熱風流入端から流出端に向かって漸次狭小するテーパ状に形成されている熱風捕捉板とからなり、当該熱風捕捉板の両側面を熱風排気筒を有する略円筒形状の風洞で被覆し、この風洞内で回転して送風するファンを前記平盤状回転体と同軸上に配置して、前記発熱部で発生したジュール熱を熱風として送風すると共に、前記発電用の空芯コイルの両側面を挟持するように一対の平盤状回転体を胴軸上に設けたことを特徴とする電磁誘導式熱風発生及び発電装置。