KR100300236B1

KR100300236B1 - 마그네트식 히터

Info

Publication number: KR100300236B1
Application number: KR1019990016740A
Authority: KR
Inventors: 우수이마사요시; 이노우에히로시; 다키카와가즈노리
Original assignee: 우스이유따로; 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2001-09-26
Also published as: DE19921320A1; GB2339377B; US6177660B1; DE19921320C2; FR2778815B1; GB9910915D0; FR2778815A1; KR19990088178A; GB2339377A

Abstract

본 발명은 보다 단시간에 효율적으로 배관 내의 유체를 고온으로 가열할 수 있는 자동차 등의 차량용 보조 난방 열원의 보조 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 배관 내의 유체를 가열하는 방식으로서, 유체 배관의 외주에 끼워져 장착되는 도체를 둘러싸도록 상기 유체 배관에 회전 운동 가능하게 지지되는 실린더형 하우징의 내부에, 상기 도체와 약간의 간격을 두고 영구 자석을 대향하게 배치하여, 상기 실린더형 하우징의 회전 운동에 따라 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 배관 내의 유체가 가열되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

마그네트식 히터 {MAGNET TYPE HEATER}

본 발명은 특히, 디젤 엔진이나 가솔린을 동력원으로 하는 주로 자동차 등의 각종 차량용 엔진의 추운 때의 또는 혹한의 추위에서의 시동 성능을 향상시키기 위해 사용되거나, 전기 자동차를 포함하는 각종 차량이나 선박의 선실 난방에 사용되는 엔진 냉각수와 같은 배관 내의 유체의 보조 가열 수단으로서 이용되는 마그네트식 히터에 관한 것으로, 이 마그네트식 히터는 엔진에 의해 구동되는 발전기의, 그리고 용접기, 압축기, 건설 기계 등의 엔진 냉각수의 예열 또는 급속한 온도 상승(워밍 업 시간의 단축)에 이용되고, 또한 엔진 배기 가스의 촉매 장치나 연료 전지용 연료 가스의 온도 상승에도 이용될 수 있다.

한랭 지방에서의 시동시의 엔진 냉각수의 난방에 이용되는 자동차 등의 차량용 보조 난방 열원으로는 점성식(粘性式) 히터가 공지되어 있다(일본 특허 공개 공보 평성 2-246823호, 실용신안 공개 공보 평성 4-11716호, 특호 공개 공보 평성 9-254637호, 특허 공개 공보 평성 9-66729호 및 특허 공개 공보 평성 9-323530호 등 참조).

점성식 히터는 실리콘 오일 등의 점성 유체가 전단에 의해 열을 발생시켜, 이 발생된 열이 워터 재킷 내부를 순환하는 순환수에 의해 열교환되어 난방 열원으로 이용되는 방식으로서, 그 구조는, 예컨대 하우징 내부의 발열실과, 이 발열실 외부 영역의 워터 재킷으로 형성되어 있으며, 상기 하우징에는 베어링 장치를 통해 구동축이 회전 운동 가능하게 지지되어 있고, 이 구동축에는 발열실 내에서 회전 운동 가능하도록 로터가 고정되어 있으며, 이 로터와 발열실의 벽면과의 간극에는 실리콘 오일 등의 점성 유체가 봉입(封入)되어 있고, 워터 재킷 내에는 입구 포트로부터 순환수가 유입되어 유출 포트로부터 외부의 난방 회로로 유출되도록 순환된다.

차량의 난방 장치에 조립되는 이러한 점성식 히터에서는, 엔진에 의해 구동축이 구동되면 발열실 내에서 로터가 회전 운동하기 때문에, 발열실의 벽면과 로터의 외면과의 간극에서 점성 유체가 전단에 의해 열을 발생시키고, 이렇게 발생된 열이 워터 재킷 내의 순환수에 의해 열교환되어, 그 가열된 순환수가 난방 회로에서 엔진 냉각수 등 차량의 난방에 사용된다.

또한, 엔진 배기 가스 중의 NOx를 감소시켜 정화하는 방법으로서, 배관 내에 설치한 촉매를 이 촉매에 근접하게 배치된 통전 히터(EHC)로 가열하여 배기 가스를 정화하는 방법이 있다.

그러나, 상기 점성식 히터는, 구조가 단순하여 소형화와 저비용을 실현할 수 있고, 마모가 없는 비접촉식 기구로 높은 신뢰성과 안전성을 확보할 수 있으며, 수온이 상승되어 보조 히터가 필요없게 되면 온도 제어에 의해 자동적으로 운전이 정지하여 쓸데없는 에너지가 낭비되지 않는 등의 특징을 갖고 있긴 하지만, 점성 유체로서 이용되는 실리콘 오일의 점성이 로터의 회전수 증가에 따라 점차로 떨어져 전단 저항이 감소되므로, 실리콘 오일의 발열에 의해 달성되는 온도가 240℃ 정도로 제한되고, 따라서 순환수의 온도가 크게 상승될 수 없으며, 시동시 실리콘 오일이 교반될 때까지 시간이 걸리기 때문에 엔진 냉각시에는 급속한 난방 효과를 얻을 수 없다는 난점이 있다. 이 때문에, 특히 디젤 엔진을 탑재한 추운 지방의 차량의 경우, 이러한 점성식 히터는 유효성이 충분하다고는 말할 수 없으므로, 보다 단시간에 효율적으로 배관 내의 유체를 고온으로 가열할 수 있는 보조 히터가 요구된다.

또한, 통전 히터(EHC)에 의해 촉매가 가열되어 활성화되는 방식은, 촉매의온도를 그 활성 온도로 상승시키는데 시간이 걸리며, 예컨대 디젤 엔진의 경우에는 고성능화에 의해 배기 가스의 온도가 낮아지고, 특히 무부한 운전시 촉매의 온도가 100℃ 정도의 저온으로 되며 NOx 촉매의 정화 능력이 충분히 발휘되지 않는다고 하는 난점이 있다.

본 발명은 전술한 점성식 히터의 문제점과, 종래의 엔진 배기 가스의 NOx 촉매의 정화 성능이 낮다는 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 점성식 히터에 비해 보다 고온으로 단시간에 배관 내의 유체의 온도를 상승시킬 수 있으며 내열성이 우수하고 가솔린이나 디젤 엔진 등의 배기 가스 중에 함유된 NOx, HC(하이드로 카본) 등을 감소시키는데도 효과적이며 연료 전지용 수소 등의 연료 가스의 온도를 상승시키는데 사용될 수 있는 마그네트식 히터를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 마그네트식 히터는 자석과 도체 사이에 형성되는 자로(磁路)가 전단됨으로써 도체측에 발생되는 슬립 발열(slip heat generation)이 배관 내의 유체에 의해 열교환되는 방식으로, 본 발명의 제1 실시 양태는 자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 유체 배관의 외주에 끼워 장착된 도체를 둘러싸도록 이 유체 배관에 베어링 장치를 통해 회전 운동 가능하게 지지되는 실린더형 하우징의 내부에, 상기 도체와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 영구 자석을 고정되게 설치하여, 상기 실린더형 하우징의 회전 운동에 따라 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 배관 내의 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을특징으로 한다.

제2 실시 양태는 상기 도체가 유체 배관의 내경과 동일한 내경의 관으로 구성되고, 이 도체의 외주에 베어링 장치를 통해 회전 운동 가능하게 지지되는 실린더형 하우징의 내부에, 상기 도체와 대향하게 배치되는 영구 자석이 고정되게 설치되도록 구성되며, 상기 실린더형 하우징의 회전 운동에 따라 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 배관 내의 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하며, 또한 이 제2 실시 양태에 있어서 상기 도체는 유체 배관의 일부에 커플링에 의해 접속되거나, 상기 도체의 내주면에 방열 핀이 설치된다.

제3 실시 양태는 상기 유체 배관이 도체로 제조되고, 이 도체로 제조된 유체 배관의 외측에 그 반경 방향 중심선 상의 관축 방향에 평행한 평면 상에 회전 운동 가능하게 지지되는 한 쌍의 원반형 영구 자석이 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되며, 이 원반형 영구 자석의 회전 운동에 따라 도체로 제조된 유체 배관에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 배관 내의 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하고, 또한 이 제3 실시 양태에 있어서 상기 도체로 제조된 유체 배관의 원반형 영구 자석과 대향하게 배치되는 배관의 단면은 달걀형 또는 타원형의 편평한 형상으로 형성되며, 또한 상기 도체로 제조된 유체 배관의 원반형 영구 자석과 대향하게 배치되는 배관 부분은 단면이 편평한 형상의 복수 개의 배관으로 구성된다.

제4 실시 양태는 상기 유체 배관이 수지로 제조되고, 이 도체로 제조된 유체 배관의 외측에 그 반경 방향 중심선 상의 관축 방향에 평행한 평면 상에 회전 운동 가능하게 지지되는 한 쌍의 원반형 영구 자석이 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되며, 이 원반형 영구 자석과 대향하게 유체 배관 내부에 도체로 제조된 관이 고정적으로 끼워지고, 상기 원반형 영구 자석의 회전 운동에 따라 상기 도체로 제조된 관에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 배관 내의 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 한다.

제5 실시 양태는, 상기 유체 배관이 도체로 제조되고, 이 도체로 제조된 유체 배관의 외주에 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 원통형의 영구 자석이 베어링 장치를 통해 회전 운동 가능하게 지지되며, 또한 상기 원통형의 영구 자석과 대향하게 배치되는 열교환 코어를 유체 배관 내부에 구비하여, 상기 원통형의 영구 자석의 회전 운동에 따라 도체로 제조된 유체 배관에 유발되는 슬립 발열에 의해 상기 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 한다.

제6 실시 양태는 상기 유체 배관 내에 도체로 제조된 열교환 코어가 배치되고, 이 도체로 제조된 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되며 유통 구멍이 형성된 영구 자석이 베어링 장치를 통해 이 유체 배관 내에 회전 운동 가능하게 지지되며, 이 유통 구멍이 형성된 영구 자석의 회전 운동에 따라 도체로 제조된 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 한다.

제7 실시 양태는 상기 유체 배관 내에 도체로 제조된 열교환 코어가 탠덤 방식으로 배치되고, 상류측과 하류측의 상기 도체로 제조된 열교환 코어 사이에 이들 각각의 도체로 제조된 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되며 유통구멍이 형성된 영구 자석이 베어링 장치를 통해 이 유체 배관의 경로에 회전 운동 가능하게 지지되며, 이 유통 구멍이 형성된 영구 자석의 회전 운동에 따라 상류측과 하류측의 도체로 제조된 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 상류측과 하류측의 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 한다.

제8 실시 양태는 상기 유체 배관 내에 도체로 제조된 중공의 열교환 코어가 배치되고, 이 도체로 제조된 중공의 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 실린더형 영구 자석이 베어링 장치를 통해 상기 유체 배관 내에 회전 운동 가능하게 지지되며, 상기 실린더형 영구 자석의 회전 운동에 따라 도체로 제조된 중공의 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 상기 도체로 제조된 중공의 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 한다.

제9 실시 양태는 상기 유체 배관 내에 도체로 제조된 중공의 열교환 코어가 베어링 장치를 통해 회전 운동 가능하게 지지되고, 또한 상기 도체로 제조된 중공의 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 실린더형 영구 자석이 베어링 장치를 통해 상기 유체 배관 내에 회전 운동 가능하게 지지되며, 상기 실린더형 영구 자석과 도체로 제조된 중공의 열교환 코어의 상대 회전에 의해, 또는 상기 실린더형 영구 자석과 도체로 제조된 중공의 열교환 코어를 각각 반대 방향으로 상대 회전시킴으로써, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 도체로 제조된 중공의 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제5 내지 제9 실시 양태에 있어서, 열교환코어는 벌집 코어 부재에 의해 구성되며, 이 벌집 코어 부재에 촉매가 유지되고, 촉맨 반응은 벌집 코어 부재를 흐르는 처리될 유체를 가열하여 수행된다.

또한, 도체로서 이력 부재, 또는 자석측에 와전류 부재가 설치된 이력 부재를 이용할 수도 있다.

본 발명에 있어서의 '슬립 발열'이란 자석에 의해 발생된 자계 내에서 이 자계를 절단하는 방향으로 도체가 이동(회전)되는 경우, 이 도체에 와전류(eddy current)가 발생되어, 이 와전류의 도체 내에서의 전기 저항에 의해 열이 발생되는 것을 의미한다.

즉, 본 발명은 영구 자석(페라이트, 희토류 등)과, 자기 이력이 큰 재료(이후에 '이력 부재'라고 부름)나 와전류 부재 등의 도체(발열체)의 2개의 부재를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하고, 자석과 도체를 상대 회전시켜 자로를 전단함으로써 도체측에 발생하는 슬립 발열을 이용하며, 도체로 와전류 부재나 이력 부재를 이용함으로써 수초 내지 수십초에 200∼600℃의 온도에서 열이 발생되는 특징을 갖는다. 또, 상기 간격은 특별히 제한되지는 않지만, 통상 0.3∼1.0 ㎜ 정도이다.

본 발명에 있어서의 열교환 방식으로서는, 발열체인 도체와 배관 내의 유체를 직접 또는 간접적으로 접촉시키는 방식을 이용할 수 있다. 도체와 배관 내의 유체를 직접 접촉시켜서 열교환시키는 방식으로는, 유체 배관에 창구멍을 설치하여 도체의 표면을 그 유체 배관에 노출시키는 방식이나, 방열 핀과 유체를 접촉시키는 방식이 있으며, 또한 도체와 배관 내의 유체를 간접적으로 접촉시켜 열교환시키는 방식으로는, 유체 배관의 벽을 통해 또는 배관 내에 열교환 코어를 설치하여 열교환시키는 방식을 각각 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 영구 자석과 열교환 코어의 회전 구동 방식으로는, 예컨대 모터 구동 또는 엔진 구동 등에 의해 회전 구동되는 회전체, 풀리 또는 기어 등을 사용하여 회전 운동시키는 방식을 이용할 수 있다. 특히, 모터 구동 방식의 경우에는 회전 속도를 제어함으로써 발열량을 소망하는 바로 설정하거나, 소정의 온도에 도달한 시점에 구동 모터를 오프시키거나 급속 가열을 위해 역회전시키는 것도 가능하다.

이 마그네트식 히터의 온/오프 제어 수단으로는, 예컨대 온도 센서를 이용하여 배관 내의 유체의 온도를 측정하여, 소정의 온도에 도달한 시점에 영구 자석 또는 열교환 코어의 회전 구동을 정지시키는 방식을 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면 자석과 도체 사이의 상대 회전에 의해 도체가 열을 발생시키는데, 그 발열량은 상기 점성식 히터의 발열량과는 비교가 안되게 높은 값을 계속 유지할 수 있다. 또한, 도체용으로 와전류 부재 또는 이력 부재를 이용함으로써 수초 내지 수십초에 200∼600℃의 온도로 열을 발생시킬 수 있기 때문에, 벌집 코어 부재에 촉매를 유지하여 배기 가스의 NOx 감소를 도모하는 경우에 촉매의 온도를 그 활성 온도로 단시간 내에 상승시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 마그네트식 히터를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 마그네트식 히터의 제1 실시예를 도시한 수직방향으로 절단한 측면도.

도 2는 제2 실시예를 유사하게 도시한 도 1에 상당하는 도면.

도 3은 제3 실시예를 유사하게 도시한 도 1에 상당하는 도면.

도 4는 도 3의 선 IV-IV을 따라 절단한 수직방향 단면도.

도 5a와 도 5b는 도 3의 핀의 종류를 보여주는 것으로, 도 5a는 리본형 핀의 사시도이고 도 5b는 크로스형 핀의 사시도.

도 6은 제4 실시예를 유사하게 도시한 수직방향으로 절단한 정면도.

도 7은 제5 실시예를 유사하게 도시한 수직방향으로 절단한 정면도.

도 8은 제6 실시예를 유사하게 도시한 수직방향으로 절단한 정면도.

도 9는 제7 실시예를 유사하게 도시한 수직방향으로 절단한 측면도.

도 10a와 도 10b는 제8 실시예를 유사하게 도시한 것으로, 도 10a는 수직방향으로 절단한 측면도이고 도 10b는 도 10a의 선 X-X을 따라 절단한 단면도.

도 11a와 도 11b는 제9 실시예를 유사하게 도시한 것으로, 도 11a는 수직방향으로 절단한 측면도이고 도 11b는 도 11a의 선 XI-XI을 따라 절단한 단면도.

도 12a와 도 12b는 제10 실시예를 유사하게 도시한 것으로, 도 12a는 수직방향으로 절단한 측면도이고 도 12b는 도 12a의 선 XII-XII을 따라 절단한 단면도

도 13은 제11 실시예를 유사하게 도시한 수직방향으로 절단한 측면도.

도 14는 제12 실시예를 유사하게 도시한 수직방향으로 절단한 측면도.

도 15는 제13 실시예를 유사하게 도시한 수직방향으로 절단한 측면도.

도 16은 제14 실시예를 유사하게 도시한 수직방향으로 절단한 정면도.

도 17은 본 발명에 따른 마그네트식 히터를 차량의 난방 장치에 조립한 예를 도시한 계통도.

도 18은 본 발명자가 시험적으로 실시한 희토류 자석과 와전류 부재를 조합한 경우의 발열 데이터의 일례를 도시한 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 1-8, 1-9, 1-10, 1-11, 1-12, 1-13, 1-14, MH: 마그네트식 히터

2 : 유체 배관

3 : 도체로 제조된 관

3-1 : 와전류 부재

4 : 고정 링

5 : 실린더형 하우징

6 : 베어링 장치

7 : 영구 자석

8 : 구동 모터

8' : 엔진에 의해 구동 및 회전되는 풀리

9 : 회전 원반

9-1 : 링 기어

9-2 : 피니언 기어

10 : 플랜지 커플링

10-1 : 체결용 플랜지

10-2 : 커플링 볼트

11 : 방열 핀

12 : 열교환 코어

12-1 : 벌집 코어 부재

13 : 엔진

14 : 엔진 냉각수 배관

15 : 히터 코어

V : 밸브

도 1에 도시된 마그네트식 히터(1-1)에서는, 유체 배관(2)의 외주에 장착되는 도체로 제조된 관(3)이 그 양측 외주부에 장착된 고정 링(4)에 의해 고정되며,또한 실린더형 하우징(5)이 상기 도체로 제조된 관(3)을 둘러싸도록 베어링 장치(6)를 통해 상기 고정 링(4)의 외주에 회전 운동 가능하게 지지된다. 이 실린더형 하우징(5)의 내주부에는 도체로 제조된 관(3)과 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 원통형 영구 자석(7)이 요크(yoke;7a)를 통해 장착된다. 실린더형 하우징(5)의 외주면에는 구동 모터(8)의 회전축에 설치되는 회전 원반(9)이 접촉되어 있어, 구동 모터(8)가 시동되면 회전 원반(9)을 통해 실린더형 하우징(5)이 회전 운동하게 된다. 또한, 도체로 제조된 관(3)은 이력(履歷;hysteresis) 부재로 구성되거나, 이력 부재 또는 철 부재, 아르니코(alnico) 부재 등의 기재 부재의 자석측 표면에 와전류 재료를 펴붙여 구성된다.

이러한 구성의 마그네트식 히터(1-1)에서는, 구동 모터(8)가 시동되면, 회전축에 설치되는 회전 원반(9)을 통해 실린더형 하우징(5)이 관축 둘레로 회전 운동하여 영구 자석(7)이 도체로 제조된 관(3)의 둘레를 회전 운동하게 됨으로써, 도체로 제조된 관(3)과 영구 자석(7) 사이에 형성되는 자로(磁路)가 전단되어 도체(3)에 슬립 발열이 유발된다. 이 도체로 제조된 관(3)에 의해 발생된 열은 유체 배관(2) 내의 유체에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다.

다음에, 도 2에 도시된 마그네트식 히터(1-2)는 유체 배관(2)을 도체로서 이용한 것으로, 유체 배관(2)은 일반적으로 철제 배관이므로, 이 유체 배관(2)을 기재 부재로 한 경우 이 배관의 외측에 구리로 된 원통형의 와전류 부재(3-1)를 펴붙여 도체가 구성된다.

도 2에 도시된 마그네트식 히터(1-2)는, 구동 모터(8)가 시동되면, 회전축에설치된 회전 원반(9)을 통해 실린더형 하우징(5)이 관축 둘레로 회전 운동하여 원통형의 영구 자석(7)이 와전류 부재(3-1)의 둘레를 회전 운동하게 됨으로써, 도체인 유체 배관(2)과, 와전류 부재(3-1), 그리고 영구 자석(7) 사이에 형성되는 자로가 전단되어 주로 와전류 부재(3-1)에 슬립 발열이 유발되도록 되어 있다.

또한, 도 3에 도시된 마그네트식 히터(1-3)는 유체 배관(2)의 일부를 절단하여 그 절단된 사이 부분에 유체 배관(2)과 별개로 마그네트식 히터가 조립되는 방식으로, 유체 배관(2)과 내경이 동일하며 내주면에 방열 핀(11)을 구비한 도체로 제조된 관(3)의 외주에 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 원통형의 영구 자석(7)은 요크(7a)에 의해 이것에 장착되는 실린더형 하우징(5)을 베어링 장치(6)를 통해 회전 운동 가능하게 지지하도록 구성되어 있으며, 상기 도체로 제조된 관(3)은 그 양 단부와 유체 배관(2)의 각각의 접합 단부의 외측에 끼워 맞춰지는 체결용 플랜지(10-1)와 이 플랜지를 체결시키는 커플링 볼트(10-2)로 이루어진 플랜지 커플링(10)에 의해 유체 배관(2)에 조립되도록 구성되어 있다.

또, 도 3에 도시된 마그네트식 히터(1-3)의 방열 핀(11)으로는 도 5a에 도시된 리본형 방열 핀(11-1)이나, 도 5b에 도시된 크로스형 핀(11-2) 등을 이용할 수도 있다. 리본형 방열 핀(11-1)은 도체로 제조된 관(3)과 길이가 거의 동일한 1장의 폭이 좁은 판 부재를 비틀어 형성한 것으로, 이 리본형 방열 핀(11-1)을 도체로 제조된 관(3) 내에 삽입하여 그 핀의 적당한 지점을 납땜 등에 의해 관 내벽에 고착시킨다. 또한 크로스형 핀(11-2)은, 예컨대 2장의 짧은 평판을 십자형으로 짜맞추어 구성한 것으로, 이 크로스형 핀(11-2)을 위상을 변경시켜 관축 방향으로 간격을 두고 배치하여 방열 핀을 구성한다. 이 크로스형 핀(11-2)도 그 적당한 지점을 납땜 등에 의해 관 내벽에 고착시킨다.

도 3에 도시된 마그네트식 히터(1-3)의 경우는 도체로 제조된 관(3)이 유체 배관(2)의 절단 부분을 구성하는 것으로, 작용은 도 1에 도시된 마그네트식 히터(1-1)와 동일하여, 구동 모터(8)가 시동되면, 회전축에 설치되는 회전 원반(9)을 통해 실린더형 하우징(5)이 관축 둘레로 회전 운동하여 영구 자석(7)이 도체로 제조된 관(3)의 둘레를 회전 운동함으로써, 도체로 제조된 관(3)과 영구 자석(7) 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 관(3)에 슬립 발열이 유발되고, 이 슬립 발열이 도체로 제조된 관(3) 내의 유체에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다. 또한, 도체로 제조된 관(3) 내에 방열 핀(11)을 설치한 경우에는, 전열 면적이 증가함으로써 유체 배관(2) 내의 유체와의 열교환 효율을 높일 수 있다.

또, 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 실린더형 하우징(5)의 회전 운동 구동 방식은 전술한 바와 같은 모터 구동 방식에 한하지 않고, 예컨대 엔진에 의해 풀리 등을 통해 구동하도록 하여도 좋고, 또한 실린더형 하우징(5)의 외주면과 회전 원반(9)의 외주면에 톱니바퀴를 설치하여 서로 맞물리게 하거나, 실린더형 하우징(5)의 외주면과 회전 원반(9)의 외주면에 벨트를 설치하여 벨트 구동시키거나 원하는 구동 방식을 적당하게 이용할 수 있다.

도 6에 도시된 마그네트식 히터(1-4)는, 유체 배관(2)이 도체로 제조되고, 이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 외측에는 요크(7a)를 통해 자석 지지체(17-1)에 장착되며 복수 개의 세그먼트로 이루어지는 원반형의 2개의 영구 자석(7-1)이 유체배관과 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되어, 도체로 제조된 유체 배관을 반경 방향 중심으로 하여 그 유체 배관(2)의 관축 방향과 평행한 평면 상에 회전 운동할 수 있도록 되어 있다. 이 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)의 각각은 엔진 구동되는 풀리(8')에 의해 회전 운동 가능하게 지지되어, 각 풀리(8')의 회전에 의해 영구 자석이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 바람직하게는 동일한 방향으로 동일한 회전 속도로 회전 운동하도록 되어 있다.

도 6에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-4)에 있어서, 각 풀리(8')가 엔진의 구동에 의해 회전되면, 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)이 각각 도체로 제조된 유체 배관(2)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 회전 운동함으로써, 영구 자석과 도체로 제조된 유체 배관(2)과의 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 유체 배관(2)에 슬립 발열이 유발된다. 이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 발열은 이 유체 배관(2) 내의 유체에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다.

도 7에 도시된 마그네트식 히터(1-5)는, 도 6에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-4)의 원반형 영구 자석(7-1)과 배관(2)의 벽면과의 거리를 일정하게 하여 에너지 효율을 높이기 위해, 요크(7a)를 통해 자석 지지체(17-1)에 장착되는 원반형 영구 자석(7-1)이 대향하게 배치되는 배관의 단면을 달걀형 또는 타원형으로 편평한 형상으로 형성한 것으로, 이 편평한 형상의 도체로 제조된 유체 배관(2)의 외측에는 상기 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)이 각각 구동 모터(8)에 의해, 바람직하게는 동일한 방향으로 동일한 속도로 회전 운동할 수 있도록 지지되어 있다. 따라서, 도 7에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-5)의 경우에는, 편평한 형상의 도체로 제조된 유체 배관(2)과 원반형 영구 자석(7-1) 사이에 안정한 자로가 형성됨으로써, 편평한 형상의 도체로 제조된 유체 배관(2)에 슬립 발열이 효율적으로 발생한다.

도 8에 도시된 마그네트식 히터(1-6)는, 도체로 제조된 유체 배관(2)의 원반형 영구 자석(7-1)과 대향하게 배치되는 배관 부분을 도 7에 도시된 편평한 형상의 도체로 제조된 유체 배관(2) 대신에, 단면이 편평한 도체로 제조된 복수 개의 유체 배관(2-1)으로 구성한 것으로, 이 경우 원형 단면의 도체로 제조된 유체 배관(2)의 원반형 영구 자석(7-1)과 대향하게 배치되는 배관 부분을, 원형 단면의 도체로 제조된 유체 배관(2)의 구조에서 단면이 편평한 형상의 도체로 제조된 복수 개의 유체 배관(2-1)을 동일면 상에서 분기시킨 구조가 되도록 구성한 것으로, 이 단면이 편평한 형상의 도체로 제조된 복수 개의 유체 배관(2-1)으로 이루어진 배관군의 외측에는 요크(7a)를 통해 자석 지지체(17-1)에 장착되는 원반형 영구 자석(7-1)이 약간의 간격을 두고 대향하게 배치된다. 이 경우에도, 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)은 각각 상기 배관군의 관축 방향과 평행한 평면 상에 구동 모터(8)에 의해 회전 운동 가능하게 지지되고, 각 구동 모터(8)의 시동에 의해 도체로 제조된 유체 배관(2)은 관축 방향과 평행한 평면 상에서, 바람직하게는 동일한 방향으로 동일한 회전 속도로 회전 운동하게 된다.

도 8에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-6)에 있어서, 각 구동 모터(8)가 시동되면, 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)이 각각 단면이 편평한 형상의 도체로 제조된 복수 개의 유체 배관(2-1)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 회전 운동됨으로써, 이 도체로 제조된 유체 배관(2-1) 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 유체 배관(2-1)에 슬립 발열이 유발된다. 그리고 이 경우도 편평한 형상의 도체로 제조된 복수 개의 유체 배관(2-1)과 원반형 영구 자석(7-1) 사이에는 안정된 자로가 형성됨으로써, 편평한 형상의 도체로 제조된 복수 개의 유체 배관(2-1)에 효율적으로 슬립 발열이 유발되고, 이 발생된 열이 유체 배관(2-1) 내의 유체에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다.

도 9에 도시된 마그네트식 히터(1-7)는 수지제의 유체 배관에 적용되는 것으로, 이 경우 수지제 유체 배관(2P) 내에 소정 길이의 도체로 제조된 관(3)이 끼워져 고정되고, 이 도체로 제조된 관(3)과 수지제 유체 배관(2P)의 대향하는 양 외측 위치에는 전술한 바와 같이 요크(7a)를 통해 자석 지지체(17-1)에 장착되는 원반형 영구 자석(7-1)이 수지제 유체 배관(2P)과 약간의 간격을 두고 대향하게 배치된다. 이 경우에도 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)은 각각 상기 배관군의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 구동 모터(8)에 의해 회전 운동할 수 있도록 지지되고, 각 구동 모터(8)의 시동에 의해 이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서, 바람직하게는 동일한 방향으로 동일한 회전 속도로 회전 운동하게 된다.

도 9에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-7)에 있어서, 각 구동 모터(8)가 시동되면, 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)이 각각 수지제 유체 배관(2P)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 회전 운동함으로써, 수지제 유체 배관(2P)과 이 배관 내부의 도체로 제조된 관(3) 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 관(3)에 슬립 발열이 유발된다. 이 도체로 제조된 관(3)에 발생한 열은 수지제 유체 배관(2P) 내부의 유체에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다. 단, 이 마그네트식 히터(1-7)의 경우에는 원반형 영구 자석(7-1)과 도체로 제조된 관(3) 사이에 형성되는 자로가 수지제 유체 배관(2P)의 관벽을 통해 형성되기 때문에, 영구 자석과 도체로 제조된 관 사이에 개재물이 없는 전술한 각각의 마그네트식 히터에 비하여 발열 효율이 약간 낮아진다.

다음에, 도체로 제조된 유체 배관 내에 열교환 코어가 내장된 방식의 마그네트식 히터를 도 10 내지 도 16에 기초하여 설명한다.

우선 도 10a와 도 10b에 도시된 마그네트식 히터(1-8)는 도체로 제조된 유체 배관(2)의 외측에 끼워진 고정 링(4)의 외주에 베어링 장치(6)를 통해 실린더형 하우징(5)이 회전 운동 가능하게 지지되고, 이 실린더형 하우징(5)의 내주에는 상기 도체로 제조된 유체 배관(2)과 약간의 간격을 두고 요크(7a)를 통해 원통형의 영구 자석(7)이 서로 대향하게 장착된다. 그리고, 도체로 제조된 유체 배관(2) 내에는 상기 원통형의 영구 자석(7)과 서로 대향하는 위치에 열교환 코어(12)가 내장되어 있다. 열교환 코어(12)로는, 예컨대 도 10b에 도시된 바와 같은 자성 재료로 된 평판과 파형판이 이중으로 겹쳐 권취된 벌집 구조 부재를 이용할 수 있다. 열교환 코어에 적용된 이러한 벌집 구조 부재는 통상 엔진의 배기 가스 정화에 이용되는 금속 유지체로 이루어지는 것이 내진동성, 내열성 등의 면에서 바람직하다.

또한, 실린더형 하우징(5)은 그 외주면에 장착된 링 기어(9-1)가 피니언 기어(9-2)어와 맞물림으로써 구동 모터(8)에 의해 회전 운동된다.

도 10a에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-8)에 있어서, 구동 모터(8)가 시동되면, 회전축에 설치되어 있는 피니언 기어(9-2) 및 이 기어와 맞물려 있는 링 기어(9-1)를 통해 실린더형 하우징(5)이 관축 둘레로 회전 운동하여 영구 자석(7)이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 둘레를 회전 운동함으로써, 도체로 제조된 유체 배관(2)과 영구 자석(7) 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 유체 배관(2)에 슬립 발열이 유발된다. 이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 발열은 이 도체로 제조된 유체 배관(2) 내에 설치된 열교환 코어(12)를 가열하여, 이 코어 내부를 흐르는 유체에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다.

도 11a와 도 11b에 도시된 마그네트식 히터(1-9)는 도체로 제조된 또는 비도체로 제조된 유체 배관(2) 내에 도체로 제조된 열교환 코어(예컨대 페라이트계 강재로 된)(12)가 설치되고, 이 도체로 제조된 열교환 코어(12)의 상류측에 이 도체로 제조된 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 세그먼트형 영구 자석(7)이 대향하게 배치되며, 이 세그먼트형의 영구 자석(7)은 베어링 장치(6)를 통해 유체 배관 내에 회전 운동 가능하게 지지된다. 상기 영구 자석(7)의 도체로 제조된 열교환 코어(12)와 대향하는 면은 도 11b에 도시된 바와 같이 유통 구멍(17-2a)을 갖는 자석 지지체(17-2)에 상기 유통 구멍(17-2a)과 교대로 설치되고, 유체 배관(2)의 외측에 설치된 구동 모터(8)에 의해 회전 운동하도록 구성되어 있다. 이 경우에도 도체로 제조된 열교환 코어(12)로 전술한 바와 같은 평판과 파형판이 이중으로 겹쳐 권취된 자성 재료로 된 벌집 구조 부재를 이용할 수 있다.

도 11a와 도 11b에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-9)에 있어서, 구동 모터(8)가 시동되면, 회전축이 되는 유통 구멍(17-2a)이 형성된 자석 지지체(17-2)에장착되어 있는 영구 자석(7)이 회전 운동함으로써, 이 영구 자석(7)과 도체로 제조된 열교환 코어(12) 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 열교환 코어(12)에 슬립 발열이 유발된다. 이 도체로 제조된 열교환 코어(12)의 발열은 이 코어의 상류측에 설치되어 있는 자석 지지체(17-2)의 유통 구멍(17-2a)을 통하여 이 코어 내부를 흐르는 유체에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다.

도 12a와 도 12b에 도시된 마그네트식 히터(1-10)는 유체 배관 내에 도체로 제조된 열교환 코어가 탠덤 방식으로 배치되는 히터로서, 도체로 제조된 또는 비도체로 제조된 유체 배관(2)의 하류측과 상류측에 도체로 제조된 열교환 코어(12)를 설치하고, 이 상류측과 하류측의 도체로 제조된 열교환 코어(12) 사이에 각각의 도체로 제조된 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 영구 자석(7) 부분을 구비하며 유통 구멍(17-2a)이 형성된 자석 지지체(17-2)가 베어링 장치(6)를 통해 회전 운동 가능하게 지지되고, 이 자석 지지체(17-2)는 그 외주면에 장착된 링 기어(9-1)와 피니언 기어(9-2)가 맞물림으로써 구동 모터(8)에 의해 회전 운동된다. 또, 유통 구멍(17-2a)이 형성된 자석 지지체(17-2)는 도 11b에 도시된 것과 유사하게, 도체로 제조된 열교환 코어(12)와 대향하는 면에 유통 구멍(17-2a)이 세그먼트형 영구 자석(7) 부분과 교대로 뚫려 있는 구조로 되어 있다. 이 경우에도 도체로 제조된 열교환 코어(12)는 전술한 바와 같은 평판과 파형판이 이중으로 겹쳐 권취된 자성 재료로 된 벌집 구조 부재일 수 있다.

도 12a와 도 12b에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-10)에 있어서, 구동 모터(8)가 시동되면, 회전축에 설치되어 있는 피니언 기어(9-2) 및 이 기어와 맞물린링 기어(9-1)를 통해 자석 지지체(17-2)가 관축 둘레로 회전 운동함으로써, 상류측과 하류측의 도체로 제조된 열교환 코어(12)와 각 영구 자석(7) 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 각각의 도체로 제조된 열교환 코어(12)에 슬립 발열이 유발된다. 이 도체로 제조된 열교환 코어(12)의 발열은 이 코어 내부를 흐르는 유체에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다.

도 13에 도시된 마그네트식 히터(1-11)는 도체로 제조된 중공의 열교환 코어를 이용한 히터로서, 그 구조는 도체로 제조된 또는 비도체로 제조된 유체 배관(2) 내에 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)를 설치하고, 이 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)의 내부에 약간의 간격을 두고 원통형의 영구 자석(7)이 대향하게 배치되는 원통형의 영구 자석(7)이 베어링 장치(6)를 통해 이 유체 배관 내에 회전 운동 가능하게 지지되며 유체 배관(2)의 외측에 설치된 구동 모터(8)에 의해 회전되도록 되어 있다. 이 경우에도 도체로 제조된 열교환 코어(12-1)로 전술한 바와 같은 평판과 파형판이 이중으로 겹쳐 권취된 자성 재료로 된 벌집 구조 부재를 이용할 수 있다. 또, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)를 도체로 제조된 내부 케이스를 이용하여 장착되어도 좋다.

도 13에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-11)에 있어서, 구동 모터(8)가 시동되면, 회전축이 되는 원통형의 영구 자석(7)이 회전 운동함으로써, 이 영구 자석(7)과 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1) 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)에 슬립 발열이 유발된다. 이 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)의 발열은 이 코어 내부를 흐르는 유체에의해 열교환되어 가열이 이루어진다.

도 14에 도시된 마그네트식 히터(1-12)는 도체로 제조된 중공의 열교환 코어와 원통형의 영구 자석을 각각 따로따로 회전 구동시키는 방식의 히터로서, 그 구조는 비도체로 제조된 유체 배관(2) 내에 이 유체 배관 내를 가로질러 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)가 그 배관 내벽의 베어링 장치(6)를 통해 배관 내에서 관축 둘레로 회전 운동 가능하게 지지되고, 또한 이 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)는 그 외주에 장착된 링 기어(9-1) 및 이 기어와 맞물린 피니언 기어(9-2)를 통해 구동 모터(8)에 의해 회전 운동하도록 되어 있다. 한편, 상기 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)의 내부에 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 원통형의 영구 자석(7)은 베어링 장치(6)를 통해 유체 배관(2) 내에 회전 운동 가능하게 지지되고, 유체 배관(2)의 외측에 설치된 구동 모터(8)에 의해 회전되도록 되어 있다. 이 경우에도 도체로 제조된 열교환 코어(12-1)로 전술한 바와 같은 평판과 파형판이 이중으로 겹쳐 권취된 자성 재료로 된 벌집 구조 부재를 이용할 수 있고, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)는 도체로 제조된 내부 케이스를 이용하여 장착되어도 좋다.

도 14에 도시된 구성의 마그네트식 히터(1-12)에 있어서, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)와 원통형의 영구 자석(7)을 각각 따로따로 회전 구동시킬 수 있기 때문에, 예컨대 영구 자석(7)을 고정시키고, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)를 구동 모터(8)에 의해 회전시킴으로써, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 도체로 제조된 중공의 열교환 코어 내부를흐르는 유체가 가열된다. 또한, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)를 고정시키고, 영구 자석(7)을 구동 모터(8)에 의해 회전시킴으로써, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어에 슬립 발열이 유발되게 할 수도 있다. 더욱이, 이 마그네트식 히터(1-12)의 경우에는 영구 자석(7)과 도체로 제조된 중공의 열교환 코어(12-1)를 각각 반대 방향으로 회전 구동시킬 수 있기 때문에, 자석과 도체의 상대 회전수를 충분히 넓은 범위로 확보할 수 있어, 높은 발열 효율로 열교환시킬 수 있다.

도 15와 도 16에 도시된 마그네트식 히터(1-13, 1-14)는, 예컨대 디젤 엔진 배기 가스의 촉매 장치에 적용되는 것으로, 도 15에 도시된 마그네트식 히터(1-13)는 구조적으로는 도 6에 도시된 마그네트식 히터(1-4)와 동일한 구성으로, 도체로 제조된 유체 배관(2)의 외측에 요크(7a)를 통해 자석 지지체(17-1)에 장착되는 2개의 원반형 영구 자석(7-1)은 유체 배관과 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되어, 이 배관의 반경 방향 중심선 상의 상기 도체로 제조된 유체 배관(2)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 회전 운동 가능하고, 또한 이 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)은 각각 구동 모터(8)에 의해 회전 운동 가능하게 지지되며, 각 구동 모터(8)의 시동에 의해 이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 이와 같이 회전 운동되는 것 외에도, 원반형 영구 자석(7-1)은, 예컨대 유압 실린더 방식에 의해 각각 관축 방향으로 활주 가능하게 되어 있다. 그리고, 도체로 제조된 유체 배관(2) 내에서 영구 자석(7)과 서로 대향하는 위치에 벌집 코어 부재(12-1)가 내장되어 있고, 이 벌집 코어 부재(12-1)에 촉매가 유지되어 있다. 또, 원반형 영구 자석(7-1)을 관축 방향으로 활주 가능하게 한 것은 영구 자석의 온도가 슬립발열 및 배기열이나 반응열에 의해 퀴리점(Curie point) 이상으로 상승되어 자력이 없어지는 것을 방지하기 위함이다.

도 15에 도시된 마그네트식 히터(1-13)에 있어서, 각 구동 모터(8)가 시동되면, 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)이 각각 도체로 제조된 유체 배관(2)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 회전 운동함으로써, 도체로 제조된 유체 배관(2) 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 유체 배관(2)에 슬립 발열이 유발되고, 이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 발열에 의해 이 유체 배관(2) 내의 벌집 코어 부재(12-1)가 가열되어 촉매가 활성화된다. 이 경우, 도체로 제조된 유체 배관(2)에 유발되는 슬립 발열에 의해 단시간에 코어의 온도를 촉매 활성 온도까지 상승시킬 수 있다. 그리고, 촉매가 고온에 도달하면 원반형 영구 자석(7-1)을 관축 방향으로 활주시켜 방출시키고, 이 영구 자석의 온도가 퀴리점 이상으로 상승되어 자력이 없어지는 것을 방지한다. 한편, 촉매가 저온이 되면 다시 원반형 영구 자석(7-1)을 전술한 바와 반대 방향으로 활주 이동시켜서 소정의 위치로 복귀시켜, 전술한 조작을 행한다.

또한, 도 15에 도시된 마그네트식 히터(1-13)는 원반형 영구 자석(7-1)이 관축 방향으로 활주 이동 가능하게 되어 있지만, 원반형 영구 자석(7-1)은 관축 방향과 직각 방향으로 할주 이동하여도 좋다.

도 16에 도시된 마그네트식 히터(1-14)는 구조적으로는 도 7에 도시된 마그네트식 히터(1-5)와 동일한 구성으로, 원반형 영구 자석(7-1)과 배관(2)의 벽면과의 거리를 일정하게 하여 에너지 효율을 높이기 위해서, 요크(7a)를 통해 자석 지지체(17-1)에 장착되는 원반형 영구 자석(7-1)에 대향하는 배관의 단면을 달갈형 또는 타원형의 편평한 형상으로 한 것으로, 이 편평한 형상의 도체로 제조된 유체 배관(2)의 외측에 상기 2개 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)을 각각 구동 모터(8)에 의해 회전 운동 가능하게 지지되는 구조로 하는 동시에, 원반형 영구 자석(7-1)이, 예컨대 유압 실린더 방식에 의해 각각 관의 직경 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, 도체로 제조된 유체 배관(2) 내에 상기 영구 자석(7)과 서로 대향하는 위치에 벌집 코어 부재(12-1)가 내장되어 있고, 이 벌집 코어 부재(12-1)에는 촉매가 유지되어 있다. 또, 전술한 바와 마찬가지로 원반형 영구 자석(7-1)을 관의 직경 방향으로 활주 이동 가능하게 한 것은 영구 자석의 온도가 슬립 발열 및 배기열이나 반응열에 의해 퀴리점 이상으로 상승되어 자력이 없어지는 것을 방지하기 위함이다.

도 16에 도시된 마그네트식 히터(1-14)에 있어서, 각 구동 모터(8)가 시동되면, 2개 한 쌍의 원반형 영구 자석(7-1)이 각각 도체로 제조된 유체 배관(2)의 관축 방향과 평행한 평면 상에서 회전 운동함으로써, 도체로 제조된 유체 배관(2)과의 사이에 형성되어 있는 자로가 전단되어 도체로 제조된 유체 배관(2)에 슬립 발열이 유발되고, 이 도체로 제조된 유체 배관(2)의 발열에 의해 이 유체 배관(2) 내의 벌집 코어 부재(12-1)가 가열되어 촉매가 활성화된다. 이 히터의 경우에는, 편평한 형상의 도체로 제조된 유체 배관(2)과 원반형 영구 자석(7-1) 사이에는 안정된 자로가 형성됨으로써, 편평한 형상의 도체로 제조된 유체 배관(2)에 슬립 발열이 효율적으로 발생하므로, 보다 단시간에 촉매의 온도를 활성 온도까지 상승시킬수 있다. 촉매가 고온에 도달한 경우에는, 원반형 영구 자석(7-1)을 관의 직경 방향 외측으로 이동시켜 방출시켜, 영구 자석의 온도가 퀴리점 이상으로 상승되어 자력이 없어지는 것을 방지한다. 한편, 촉매가 저온이 되면 다시 원반형 영구 자석(7-1)을 전술한 바와 반대 방향으로 이동시켜서 소정의 위치로 복귀시켜, 전술한 조작을 행한다.

도 17은 엔진(13)의 냉각수가 그 냉각수 배관(14)을 통과하여 밸브(V), 히터 코어(15)를 통해 순환되는 배관 구성에 본 발명의 마그네트식 히터를 조립한 예로, 냉각수 배관(14) 내를 흐르는 배관 내의 유체로서의 엔진 냉각수는 마그네트식 히터(MH)를 통과할 때에 슬립 발열에 의해 열교환되어 가열이 이루어진다.

도 18은 본 발명의 발명자가 시험적으로 행한 희토류 자석과 와전류 부재를 조합한 경우의 발열 데이터를 예시한 것으로, 이 데이터는 영구 자석과 와전류 부재 사이의 간격을 1.0 ㎜로 설정하여 대향하게 배치하고, 와전류 부재측을 고정시킨 상태로 자석측의 회전수를 다양하게 변경시켜 측정한 시간(sec)과 온도의 관계를 나타낸 것이다.

이 데이터로부터, 자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하고 상대 회전시킴으로써, 수초 내지 수십초로 도체에 200∼600℃의 슬립 발열이 유발되는 것을 알 수 있다. 따라서, 엔진 냉각수 배관측에 도체를 장착된 경우에는, 순환수와의 열교환 표면의 온도를 아주 단시간에 200∼600℃의 고온으로 가열할 수 있게 된다.

또, 배관 내의 유체로는 물 이외에, 예컨대 전열 매체 오일, 실리콘 오일 등의 액체, 또는 가솔린, 디젤 엔진의 배출 가스, 공기, 연료 전지의 연료 가스 등의 가스도 채용할 수 있음은 말할 필요도 없다. 또한, 마그네트식 히터의 설치 대수는 1대에 한하지 않고, 용도에 따라 필요한 대수만큼 설치하면 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네트식 히터는 영구 자석과 이 자석측 표면에 이력 부재 또는 와전류 부재를 설치한 이력 부재로 된 도체를 상대 회전시킴으로써, 도체에 유발되는 슬립 발열을 이용하는 것이기 때문에, 구조가 보다 단순해질 수 있고, 소형화와 저비용화를 실현할 수 있으며, 또한 마모가 없는 비접촉식 기구로 보다 높은 신뢰성과 안전성을 확보할 수 있다는 효과에 덧붙여, 예컨대 엔진 냉각시, 급속 난방이 필요한 경우, 구동 모터를 시동시킴으로써 엔진 냉각수를 급속하게 가열하는 동시에 엔진의 난방 기능을 현저히 향상시킬 수 있다고 하는 우수한 효과를 갖는다. 따라서, 본 발명은 보다 단시간에 효율적으로 배관 내의 유체를 고온으로 가열할 수 있는 보조 히터로서 우수한 효과를 발휘하고, 특히 추운 지역에서 사용되는 디젤 엔진을 탑재한 차량 등에 매우 효과적이다.

또한, 열교환 코어에 의해 온도 상승 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 벌집 구조의 열교환 코어에 촉매를 유지함으로써 촉매의 활성 온도를 단시간에 상승시킬 수 있기 때문에, 통전 히터(EHC)에 의해 촉매를 가열하여 배기 가스를 정화시키는 종래의 방법에 비하여 NOx 등의 촉매의 정화 성능이 우수하고, 가솔린이나 디젤 엔진 등의 배기 가스 중 NOx나 HC 등의 감소에도 커다란 효과를 발휘한다.

더욱이 본 발명은 연료 전지용 수소 가스 등의 연료 가스의 온도를 상승시키는 데에도 사용할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

Claims

자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 유체 배관의 외주에 끼워 장착된 도체를 둘러싸도록 상기 유체 배관에 베어링 장치를 통해 회전 운동 가능하게 지지되는 실린더형 하우징의 내부에, 상기 도체와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 영구 자석을 고정되게 설치하여, 상기 실린더형 하우징의 회전 운동에 따라 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 배관 내의 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제1항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에 설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 상기 도체가 유체 배관의 내경과 동일한 내경의 관으로 구성되고, 상기 도체의 외주에 베어링 장치를 통해 회전 운동 가능하게 지지되는 실린더형 하우징의 내부에, 상기 도체와 대향하게 배치되는 영구 자석이 고정되게 설치되도록 구성되며, 상기 실린더형 하우징의 회전 운동에 따라 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 배관 내의 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제3항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에 설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제3항에 있어서, 상기 도체가 유체 배관의 일부에 커플링에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제3항에 있어서, 상기 도체의 내주면에 방열 핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 상기 유체 배관이 도체로 제조되고, 이 도체로 제조된 유체 배관의 외측에 그 반경 방향 중심선 상의 관축 방향에 평행한 평면 상에 회전 운동 가능하게 지지된 한 쌍의 원반형 영구 자석이 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되며, 이 원반형 영구 자석의 회전 운동에 따라 도체로 제조된 유체 배관에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 배관 내의 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제7항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제8항에 있어서, 상기 도체로 제조된 유체 배관의 원반형 영구 자석과 대향하게 배치되는 배관의 단면이 달갈형 또는 타원형의 편평한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제8항에 있어서, 상기 도체로 제조된 유체 배관의 원반형 영구 자석과 대향하게 배치되는 배관 부분은 단면이 편평한 형상의 복수 개의 배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 상기 유체 배관이 수지로 제조되고, 이 도체로 제조된 유체 배관의 외측에 그 반경 방향 중심선 상의 관축 방향에 평행한 평면 상에 회전 운동 가능하게 지지된 한 쌍의 원반형 영구 자석이 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되며, 이 원반형 영구 자석과 대향하게 유체 배관 내부에 도체로 제조된 관이 고정적으로 끼워지고, 상기 원반형 영구 자석의 회전 운동에 따라 상기 도체로 제조된 관에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 배관 내의 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제11항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에 설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 상기 유체 배관이 도체로 제조되고, 이 도체로 제조된 유체 배관의 외주에 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 원통형의 영구 자석이 베어링 장치를 통해 회전 운동 가능하게 지지되며, 또한 상기 원통형의 영구 자석과 대향하게 배치되는 열교환 코어를 유체 배관 내부에 구비하여, 상기 원통형의 영구 자석의 회전 운동에 따라 도체로 제조된 유체 배관에 유발되는 슬립 발열에 의해 상기 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제13항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에 설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제13항에 있어서, 상기 열교환 코어는 벌집 코어 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제14항에 있어서, 상기 벌집 코어 부재에 촉매를 유지하고, 이 벌집 코어 부재를 흐르는 처리될 유체를 가열하여 촉매 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 상기 유체 배관 내에 도체로 제조된 열교환 코어가 배치되고, 이 도체로 제조된 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되며 유통 구멍이 형성된 영구 자석이 베어링 장치를 통해 이 유체 배관 내에 회전 운동 가능하게 지지되며, 이 유통 구멍이 형성된 영구 자석의 회전 운동에 따라 도체로 제조된 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제17항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에 설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제17항에 있어서, 상기 열교환 코어는 벌집 코어 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제19항에 있어서, 상기 벌집 코어 부재에 촉매를 유지하고, 이 벌집 코어 부재를 흐르는 처리될 유체를 가열하여 촉매 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 상기 유체 배관 내에 도체로 제조된 열교환 코어가 탠덤 방식으로 배치되고, 상류측과 하류측의 상기 도체로 제조된 열교환 코어 사이에 이들 각각의 도체로 제조된 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되며 유통 구멍이 형성된 영구 자석이 베어링 장치를 통해 이 유체 배관의 경로에 회전 운동 가능하게 지지되며, 이 유통 구멍이 형성된 영구 자석의 회전 운동에 따라 상류측과 하류측의 도체로 제조된 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 상류측과 하류측의 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제21항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에 설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제21항에 있어서, 상기 열교환 코어는 벌집 코어 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제23항에 있어서, 상기 벌집 코어 부재에 촉매를 유지하고, 이 벌집 코어 부재를 흐르는 처리될 유체를 가열하여 촉매 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 상기 유체 배관 내에 도체로 제조된 중공의 열교환 코어가 배치되고, 이 도체로 제조된 중공의 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 실린더형 영구 자석이 베어링 장치를 통해 상기 유체 배관 내에 회전 운동 가능하게 지지되며, 상기 실린더형 영구 자석의 회전 운동에 따라 도체로 제조된 중공의 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 상기 도체로 제조된 중공의 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제25항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에 설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제25항에 있어서, 상기 열교환 코어는 벌집 코어 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제27항에 있어서, 상기 벌집 코어 부재에 촉매를 유지하고, 이 벌집 코어 부재를 흐르는 처리될 유체를 가열하여 촉매 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
자석과 도체를 약간의 간격을 두고 대향하게 배치하여, 이 자석과 도체를 상대 회전시킴으로써 도체에 유발되는 슬립 발열에 의해 유체를 가열하는 방식으로서, 상기 유체 배관 내에 도체로 제조된 중공의 열교환 코어가 베어링 장치를 통해 회전 운동 가능하게 지지되고, 또한 상기 도체로 제조된 중공의 열교환 코어와 약간의 간격을 두고 대향하게 배치되는 실린더형 영구 자석이 베어링 장치를 통해 상기 유체 배관 내에 회전 운동 가능하게 지지되며, 상기 실린더형 영구 자석과 도체로 제조된 중공의 열교환 코어의 상대 회전에 의해, 또는 상기 실린더형 영구 자석과 도체로 제조된 중공의 열교환 코어를 각각 반대 방향으로 상대 회전시킴으로써, 도체로 제조된 중공의 열교환 코어에 유발되는 슬립 발열에 의해 이 도체로 제조된 중공의 열교환 코어 내부를 흐르는 유체가 가열되는 구조를 이룬 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제29항에 있어서, 상기 도체용으로 이력 부재 또는 와전류 부재를 자석측에 설치한 이력 부재를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제29항에 있어서, 상기 열교환 코어는 벌집 코어 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.
제31항에 있어서, 상기 벌집 코어 부재에 촉매를 유지하고, 이 벌집 코어 부재를 흐르는 처리될 유체를 가열하여 촉매 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네트식 히터.