KR101489025B1 - 전자기 유도식 발열 장치ㆍ열풍 발생 장치 및 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 간단한 구성으로, 일반 가정이나 농업 분야에 있어서, 고효율이며, 안전하고 또한 경제적인 열원으로서 유용한 전자기 유도식 발열 장치ㆍ열풍 발생 장치 및 발전 장치를 제공하는 것이다.
영구 자석(1a)을 회전체(1) 내부에 등간격으로 배치한다. 모터(3)에 의해 회전되는 회전체(1)와, 회전체(1)의 근방에 배치하여 설치되는 동시에, 영구 자석(1a)에 의한 자계 중에 배치된 도전재를 포함하는 발열부(2)와, 발열부(2) 근방에 배치하여 설치되는 동시에, 복수의 열풍 유통 구멍(6a)이 천공된 열풍 포착판(6)으로 구성하고, 회전체(1)를, 모터(3)에 연결된 회전축(3a)에 의해 고속 회전시킨다. 또한, 발열부(2)에 열전대(4)를 접속하여, 외기 중에 흩어지는 열 에너지를, 다시 전기 에너지로 변환한다. 또한, 전자기 유도식 열풍 발생 장치에는 발열부(2) 근방에 복수의 열풍 유통 구멍(6a)이 천공된 열풍 포착판(6)을 배치하여 구성한다.

Description

전자기 유도식 발열 장치ㆍ열풍 발생 장치 및 발전 장치 {ELECTROMAGNETIC INDUCTION TYPE HEATING DEVICE, HOT-BLAST GENERATING DEVICE, AND POWER GENERATING DEVICE}

본 발명은 영구 자석을 사용하여 와전류를 발생시켜 얻은 줄 열에 의해 열풍을 발생시키고, 특히 발생한 열풍을 하우스 재배의 가온, 가옥의 난방이나 적설 용해에 사용하기 적합한 열풍 발생 장치 및 발생한 열의 일부를 다시 전력으로 변환하여 전원 장치로서 사용하는 전자기 유도식 발열 장치ㆍ열풍 발생 장치 및 발전 장치에 관한 것이다.

종래부터 교류 전류에 의해 교류 자계를 발생시켜 행하는 유도 가열의 방법을 사용한 전자기 유도식 가열 장치가 여러가지 제안되어 있다. 예를 들어, 도전성의 피가열체와 교류 자장 발생 수단으로 구성되는 유도 가열 장치에 있어서, 직류 자장 발생 수단을 영구 자석으로 하고, 이 직류 자장에 교류 자장을 작용시킴으로써, 피가열체를 급속하게 가열하도록 한 유도 가열 장치(특허 문헌 1 참조)나 와전류가 발생 가능한 로터리의 외주에 복수의 영구 자석을 배치한 가열 장치(특허 문헌 2 참조) 등이 제안되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2002-343541호 공보 특허 문헌 2 : 재공표 WO2003/053103호 공보

그러나, 상기 종래의 장치는 복사기에 있어서의 토너의 정착이나 공업용 재료의 건조ㆍ가열에 응용한 것으로, 일반 가정에 있어서의 열원이나 농업 분야에 있어서의 가온 장치로서의 응용예는 거의 없는 것이 실상이다. 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 과제를 감안하여, 간단한 구성으로, 일반 가정이나 농업 분야에 있어서, 고효율이며, 안전하고 또한 경제적인 열원으로서 유용한 전자기 유도식 발열 장치ㆍ열풍 발생 장치 및 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 발열 장치는 내부에 영구 자석이 배치되고, 회전 가능하게 설치된 평반 형상 회전체와, 상기 평반 형상 회전체의 근방에 배치하여 설치되는 동시에, 상기 영구 자석에 의한 자계 중에 배치된 도전재를 포함하는 발열부로 이루어지는 것을 제1 특징으로 하고, 발열부에 열전대를 접속한 것을 제2 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 전자기 유도식 열풍 발생 장치는 내부에 영구 자석이 배치되고, 회전 가능하게 설치된 평반 형상 회전체와, 상기 평반 형상 회전체의 근방에 배치하여 설치되는 동시에, 상기 영구 자석에 의한 자계 중에 배치된 도전재를 포함하는 발열부와, 상기 발열부 근방에 배치하여 설치되는 동시에, 복수의 열풍 유통 구멍이 천공된 열풍 포착판으로 이루어지는 것을 제3 특징으로 한다. 또한, 열풍 유통 구멍이 나선 형상으로 배치되어 있는 것을 제4 특징으로 한다. 또한, 열풍 포착판에, 열풍 유통 구멍의 배치에 따라서 가이드판이 세워 설치되어 있는 것을 제5 특징으로 한다. 또한, 열풍 유통 구멍은, 그 열풍 유입 단부로부터 유출 단부를 향해 점차 협소해지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 제6 특징으로 하고, 발열부에 열전대를 접속한 것을 제7 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 전자기 유도식 발열 장치의 일 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 회전체 내의 영구 자석의 배치도이다.
도 3은 본 발명에 관한 전자기 유도식 열풍 발생 장치의 일 실시예를 도시하는 사시도.
도 4의 (a)는 열풍 포착부의 평면 단면도, (b)는 정면 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 도면에 도시하는 실시예에 기초하여 설명하지만, 본 발명이 본 실시예로 한정되지 않는 것은 물론이다.

본 발명에서는 금속판 등의 도전재의 근방에, 강력한 자력을 갖는 영구 자석을 내부에 배치한 평반 형상 로터를 고속 회전시킴으로써 도전재에 N, S의 자극이 교대로 가로지르고, 그 결과, 전자기 유도 현상에 의해 도전재 자체에는 와전류가 발생하고, 이 와전류가 열 에너지로 변환되어 도전재가 발열한다.

도전재로서는, 자력에 의해 와전류가 발생하기 쉬운, 구리, 은, 알루미늄, 스테인리스 등의 양호 도전체의 금속을 선택하는 것이 바람직하다.

영구 자석으로서는, 예를 들어 네오디뮴계 자석, 사마륨계 자석 등의 표면 3000 가우스 이상의 영구 자석을 사용하는 것이 바람직하다. 영구 자석의 자력의 강도가 강할수록 도전재는 고온으로 발열한다. 영구 자석은 도전재의 주위를 수백rpm 이상으로 회전시킨다. 필요 발열량이나 용도에 맞추어, 영구 자석의 강도나 극수, 회전수는 결정된다. 발열 온도 조정은 로터의 회전수의 조정에 의해 용이하게 행할 수 있다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명에 관한 전자기 유도식 발열 장치의 일 실시예를 도시하는 사시도, 도 2는 회전체 내의 영구 자석의 배치도이다.

본 발명의 가열 장치는 복수의 영구 자석(1a)이 임의의 간격을 두고 고정된 평반 형상 회전체(1)의 상방이고 또한 근방(본 실시예에서는 25㎜)에, 발열부(2)로서의 알루미늄제의 도넛형 원판이 접사다리부(2a)에 의해 세워 설치 고정 배치되어 있다.

영구 자석(1a)은 회전체(1)의 원주에 등간격으로 배치한다. 자석(1a)은 각각 N극과 S극이 교대로 위치하도록 배치해도 좋고, 동극끼리가 인접하도록 배치해도 좋다. 배치하는 개수도 임의이다. 회전체(1)는 모터(3)에 연결된 회전축(3a)에 의해 고속 회전한다. 또한, 본 실시예에 있어서 모터(3)의 전원은 상용 전원(5)으로 하였지만, 태양광, 수력, 풍력 등의 자연계의 에너지를 사용하여 전원으로 하는 것이 유익한 것은 물론이다.

또한, 본 장치에서는 발열부(2)에 열전대(4)를 접속함으로써, 외기 중에 흩어지는 열 에너지를, 다시 전기 에너지로 변환할 수 있도록 되어 있다. 이 열전대(4)로부터 발생하는 전력은 승압 수단 등을 통해 모터(3)에서 사용하는 전력으로서 공급해도 좋고, 별도 전기 기기의 전원으로서 사용하는 것도 물론 가능하다.

(제2 실시예)

도 3은 본 발명에 관한 전자기 유도식 열풍 발생 장치의 일 실시예를 도시하는 사시도, 도 4의 (a)는 열풍 포착부의 평면 단면도, (b)는 정면 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전자기 유도식 열풍 발생 장치는 복수의 영구 자석(1a)이 임의의 간격을 두고 고정된 평반 형상 회전체(1)의 상방이고 또한 근방에, 발열부(2)로서의 알루미늄제의 원판과, 이 원판의 상방이고 또한 근방에 대략 동일한 직경의 열풍 포착부(10)가 접사다리부(2a)에 의해 세워 설치 고정 배치되어 있다.

발열부(2)와 열풍 포착부(10)의 열풍 포착판(6)에는 그 주연으로부터 돌출되어 각각 4개소의 플랜지부(6b)가 일체로 형성되고, 이 플랜지부(6b)에 접사다리부(2a)의 선단을 삽입 관통시켜 너트 체결하여 고정한다.

여기서, 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 영구 자석(1a)은 회전체(1)의 원주를 따라서 등간격으로 배치한다. 자석(1a)은 각각 N극과 S극이 교대로 위치하도록 배치해도 좋고, 동극끼리가 인접하도록 배치해도 좋다. 배치하는 개수도 임의이다. 회전체(1)는 모터(3)에 연결된 회전축(3a)에 의해 고속 회전한다. 또한, 본 실시예에 있어서 모터(3)의 전원은 상용 전원(5)으로 하였지만, 태양광, 수력, 풍력 등의 자연계의 에너지를 사용하여 전원으로 하는 것이 유익한 것은 물론이다.

열풍 포착부(10)는 발열부(2)에서 발생한 줄(Joule) 열을 포착 수집하는 장치이고, 도 4에 도시한 바와 같이 복수의 열풍 유통 구멍(6a)이 천공된 알루미늄제의 열풍 포착판(6)의 상면에 열풍 배기통(7a)을 갖는 대략 원통 형상의 커버(7)로 피복하여 설치된다. 본 실시예에서는, 열풍 유통 구멍(6a)은 나선 형상으로 천공 배치되고, 이 배치에 따라서 띠 형상의 가이드판(9)이 나선 형상으로 세워 설치된다. 열풍 배기통(7a)에는 덕트(8)를 통해 블로어(도시하지 않음)가 연결되어 있고, 흡입하여 발열부(2)에서 발생한 줄 열을 열풍으로서 포집하도록 되어 있다.

여기서, 열풍 유통 구멍(6a)은 그 열풍 유입 단부로부터 유출 단부를 향해 점차 협소해지는 테이퍼 형상으로 형성함으로써, 열풍의 포착 효과 및 유입 속도를 높이도록 되어 있다. 또한, 열풍 유통 구멍의 수, 형상 및 천공 위치는 임의이고, 본 실시예로 한정되지 않는 것은 물론이다. 또한, 발열부(2)와 열풍 포착부(10)를 동일 부재로 하여, 양쪽의 기능을 겸하는 구성으로 해도 좋다.

또한, 본 장치의 발열부(2)에 있어서도 제1 실시예와 마찬가지로 열전대(4)를 접속함으로써, 외기 중에 흩어지는 열 에너지를, 다시 전기 에너지로 변환할 수 있도록 되어 있다. 이 열전대(4)로부터 발생하는 전력은 승압 수단 등을 통해 모터(3)에서 사용하는 전력으로서 공급해도 좋고, 별도 전기 기기의 전원으로서 사용하는 것도 물론 가능하다.

도전재로서는, 자력에 의해 와전류가 발생하기 쉬운, 구리, 은, 알루미늄, 스테인리스 등의 양호 도전체의 금속을 선택하는 것이 바람직하다.

영구 자석으로서는, 예를 들어 네오디뮴계 자석, 사마륨계 자석 등의 표면 3000 가우스 이상의 영구 자석을 사용하는 것이 바람직하다. 영구 자석의 자력의 강도가 강할수록 도전재는 고온으로 발열한다. 영구 자석은 도전재의 주위를 수백 rpm 이상으로 회전시킨다. 필요 발열량이나 용도에 맞추어, 영구 자석의 강도나 극수, 회전수는 결정된다. 발열 온도 조정은 로터의 회전수의 조정에 의해 용이하게 행할 수 있다.

열풍 포착판의 재질로서는, 도전재와 마찬가지로, 구리, 은, 알루미늄, 스테인리스 등의 양호 도전체의 금속을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 열풍 유통 구멍의 수 및 천공 위치는 임의이지만, 나선 형상이나 인벌류트 곡선 형상으로 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 발열 장치 및 발전 장치는 이하의 우수한 효과가 있다.

(1) 와전류에 의해 도전 재료를 발열시키는 자기 발열이므로, 열 효율이 좋고, 또한 이산화탄소의 발생이 없어, 환경 친화적인 열원이다. 또한, 사용하는 전력은 로터를 회전시킬 뿐이므로, 전력 소비량은 적고, 운전비를 낮게 억제할 수 있다.

(2) 로터 내에 영구 자석을 배치하여, 도전 재료의 근방에서 회전시키는 것뿐인 간단한 구조이므로, 고장나기 어렵고, 유지 보수도 하기 쉽다.

(3) 온도 조정은 로터의 회전수만 조정하면 되므로, 용이하다.

(4) 도전 재료에 열전대를 접속한 것에 의해, 흩어지는 열을 다시 전력으로서 사용할 수 있으므로, 효율이 더욱 증대된다.

(5) 복수의 열풍 유통 구멍이 천공된 열풍 포착판에 의해, 발열부에서 발생한 줄 열을 효율적으로 포집할 수 있다.

본 발명 장치는 일반 가정에 있어서의 풍로나 급탕에 있어서의 열원으로서 사용할 수 있는 것은 물론, 농업 분야에서의 온실 하우스 재배에 있어서의 가온 장치로서, 혹은 소각로의 열원에 사용하여 실용성이 높아 극히 유용하다. 또한, 가옥의 난방이나 적설 용해용 열원으로서 사용할 수 있어 실용성이 높아 극히 유용하다.

Claims (7)

1. 내부에 영구 자석이 배치되고, 회전 가능하게 설치된 양호 도전체 금속제의 평반 형상 회전체와, 상기 평반 형상 회전체의 상방 근방에 배치하여 설치되는 동시에, 상기 영구 자석에 의한 자계 중에 배치된 도전재를 포함하는 발열부와, 복수의 열풍 유통 구멍이 나선 형상 또는 인벌류트 곡선 형상으로 배치 천공되고, 이들 열풍 유통 구멍의 배치에 따라서 가이드판이 세워 설치되고, 상기 각 열풍 유통 구멍은, 그 열풍 유입 단부로부터 유출 단부를 향해 점차 협소해지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 열풍 포착판으로 이루어지고, 상기 열풍 포착판의 상면을 열풍 배기통을 갖는 통 형상의 커버로 피복하고, 상기 열풍 배기통으로부터 덕트를 통해 흡입하여, 상기 발열부에서 발생한 줄(Joule) 열을 열풍으로서 포집하는 것을 특징으로 하는, 전자기 유도식 열풍 발생 장치.
2. 제1항에 있어서, 발열부에만 열전대를 접속한 것을 특징으로 하는, 전자기 유도식 열풍 발생 장치.
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