KR20010023099A - 가열장치 - Google Patents

Abstract

가열장치는 내부공간(31)을 갖는 하우징(1)을 포함한다. 공통축선(6)둘레를 서로에대하여 회전가능하고, 일부품은 영구자석이 설치되고 다른 부품은 전기적으로 도전체로 구성된 두 부품이 추가로 포함된다. 부품의 하나는 하우징(1)내에 설치된 회전축(8)에 비회전식으로 결합되어 있다. 전기적으로 도전체로 이루어진 부품은 열매체가 흐르는 하우징(1)의 내부공간(31)내에 배치된다.

Description

가열장치{Heating device}

유럽특허 EP 0 313 764 A2 에는 영구자석이 장착되고 하우징내에 회전가능하게 장착된 회전축이 결합된 일부를 구비한 가열장치가 제안되어 있다. 개별연철심들은 하우징내에 배치되어 있다.영구자석의 수는 연철심들의 수와는 상이하다. 열전달매체는 하우징의 내부공간내의 연철심의 주위로 흐른다.

실제는 이러한 방식으로는 제한된 범위에서만 기계적 에너지가 열로 전환된다는 것을 나타내고 있다.

" 기계제작(Maschinenbau),V DI 1995 간행, ISBN 3-18-401372-3,1430 쪽 " 사전에는 금속메체내의 와전류에의해 기계적에너지를 열로 전환시키는 비접촉작동의 전기브레이크인 와전류브레이크가 제시되어 있다. 설계상, 와전류브레이크는 내자극직류발전기이다. 이 경우에, 고정내부링은 직류가 흐르고 단극자계가 발생하는 코일이 있다. 전기적으로 도전체인 전기자링은 회전자의 동작부를 구성한다. 고정자에 대한 회전자의 회전시, 와전류가 제동모멘트를 발생하는 고정자계와 협동하는 고정자링내에서 유도되고, 그 범위는 여자전류와 슬립스피드에 비례한다. 이방식의 와전류브레이크는 추진축상의 추가브레이크로서 화물자동차내에 사용되고 있다.

본 발명은 가열장치에 관한 것이다.

본발명의 목적은 소형구조를 가지면서도 고효율의 가열장치를 제공하는 것이다.

본발명에 따라, 이러한 목적은 청구항1의 특징에의하여 달성된다. 회전자상에 규칙적으로 장착된 영구자석들은 하우징의 내부공간내의 고정자로서 배치되며 열전달매체가 그주위를 흐르는 기계적으로 도전체인 폐쇄링내에서 와전류를 유도한다. 주어진 가열장치내에서, 기계적에너지가 열로 전환되는 범위는 한편으로는 회전자와 고정자의 서로에 대한 속도 즉 회전자의 속도와, 다른 한편으로는 영구자석과 전기적으로 도전체인 부품과의 사이의 간격의 크기에 따르며, 특히 결과적으로 이러한 간격이 이용가능하다면 바람직하다.

바람직한 실시예들은 종속항으로 부터 명백하게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 다른 특징, 장점등은 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 기술되는 3개의 예시적인 실시예들에 의하여 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

도1은 제1실시예에 따른 가열장치의 정면도.

도2는 도1의 II-II선을 따라 취한 가열장치의 종단면도

도3은 제2실시예에 따른 가열장치의 정면도.

도4는 도3의 IV-IV선을 따라 취한 가열장치의 부분단면도.

도5는 제3실시예에 따른 가열장치의 정면도.

도6은 도5의 VI-VI선을 따라 취한 가열장치의 종단면도.

도7은 회전자의 평면도

도8은 도7의 VIII-VIII선을 따라 취한 회전자의 종단면도.

도1 및 도2에 도시된 가열장치는 환상원통형하우징(1)으로 구성되고, 하우징의 일면은 나사(3)에의해 하우징(1)에 고정되는 환상원판형태의 커버(2)에의해 폐쇄된다. 하우징(1)은 장착공(5)이 형성된 지지각(4)이 형성되어 있다.

환상원통형하우징(1)에는 두개의 베어링(9,10)에의해 하우징(1)에 대하여 회전가능하게 지지되는 회전축(8)이 베어링터널(7)과 동심축선(6)으로 배치되어 있다. 커버(2)에 인접한 회전축(8)의 일단에는 풀리(11)가 회전축(8)상에 고정되고, 모터(도시않함)에의해 구동되는 구동벨트(12)에의하여 구동되는 풀리(11)를 통하여 회전축(8)은 회전가능하게 고정된다.

커버(2)의 반대편의 선단상의 하우징(1)은 단부벽(13)에의해 폐쇄된다. 원판 회전자(14)는 상기 단부벽(13)에 인접한 회전축(8)의 일단에 장착된다.나사(16)에 의해 상기 원판회전자는 축선(6)방향과 회전방향으로 슬라이딩부시(15)상에 고정된다. 슬라이딩부시(15)는 비회전식으로 회전축(8)상에 결합되나,미끄럼연결구(17)에 의해 축선(6)방향으로 이동가능하다. 이러한 목적을 위하여, 슬라이딩부시(15)는 축선(6)방향으로 평행하게 형성되고 회전축(8)방향으로 개방되며 회전축(8)상의 드릴공(19)내에 위치되는 볼(20)을 맞물고 있는 홈(18)이 그 내측에 형성되어 있다. 회전축(8)상에서 원판회전자(14)와 함께 슬라이딩부시(15)를 변위시키기위하여,조정레버(21)가 설치되고, 상기 조정레버(21)는 하우징(1)상에서 회전자(14)를 지나 돌출된 베어링(22)상에 그 일단부가 힌지고정되어 있다. 구동핀(23)이 조정레버(21)상에 형성되고 부시(15)의 외측홈(24)과 맞물린다. 조정레버(21)가 도2의 실선으로 도시된 위치에서 도2의 일점쇄선으로 도시된 위치로 선회할 때, 역시 회전자(14)는 하우징(1)에 근접한 위치에서 도2의 일접쇄선으로 도시된 위치로 이동되고, 이 위치에서 회전자(14)는 단부벽(13)으로 부터 비교적 멀리 이격되게 위치되거나 중간위치로 위치된다.

회전자(14)의 단부벽(13)방향의 측면에는 회전자(14)의 드릴공(26)에 적합하게 배치된 다수의 영구자석(25)이 배치되어 있다. 상기 영구자석들은 축선(6)으로부터 동일한 방사상거리로 배치되며 서로 동일한 각거리을 갖도록 배치되어 있다. 원주를 따라, 북자극(N)과 남자극(S)이 단부벽(13)방향으로 교대로 번갈아 향하도록 배치된다. 남자극(S)과 북자극(N)은 교대로 단부벽(13)에 면하다 사라지게되어, 즉, 자석(25)의 자화가 축선(6)에 평행하다.

환상폐쇄회전자(27)가 하우징(1)내에 배치되어 있다: 환상폐쇄회전자는 축선(6)에 동심이고 도1 및 도2에 따른 실시예에서는 원통형링형상으로 형성되어 있다. 환상폐쇄회전자의 일측선단부(28)는 단부벽(13)내의 환상원통홈(29)내에 배치되고 커버(2)가 하우징(1)에 장착시 고정장치(30)에 의해 커버(2)상에 장착되고, 하우징(1)의 내부공간(30)내에 저장된다. 고정장치(30)는 도2에 도시된 바와같이 개구부(30)가 형성되어 있다. 고정자(27)의 선단부(28)내에는, 원통형원판형상의 연철심(32)이 고정자(27)의 대응하는 홈(33)상에 장착되어 있다. 연철심(32)은 고정자(27)의 선단부(28)와 동일평면으로 형성되어 있다. 이들 연철심(32)은 영구자석(25)과 마찬가지로 축선(6)으로 부터 동일한 반경거리로 배치된다 : 연철심는 서로 동일한 각거리로 배치되나 수에 있어서는 영구자석(25)의 수에서 1정도 벗어나는 것이 바람직하다. 결과적으로, 연철심(32)의 각거리는 영구자석(25)의 각거리와는 서로 다르다. 고정자(27)의 평균반경거리(a)는 연철심(32) 및 영구자석(25)의 평균반경거리와 동일하다. 도2에 도시된 바와같이, 영구자석(25)과 고정자(27)의 선단부(28)사이의 간격(34)은 매우 좁은 폭 b 이고, 도2의 실선으로 도시된 회전자(14)의 위치에서 1mm이하인 것이 바람직하다.

하우징(1)의 내부공간(31)은 열매체입구연결부(35)와 열매체출구연결부(36)와 열결되어 있고, 통상적으로 물과같은 열매체는 내부공간(31)으로 공급되고 개구부(30')를 지나 고정자(27)의 주위로 흐르고 열매체출구연결부(36)를 통해 배출된다.

하우징(1)은 가능한 한 낮은 열전도율을 나타내도록 비자성 및 전기적으로 비전도성재로 구성된다. 플라스틱, 유리 또는 세라믹이 특히 바람직하다. 회전자는 비자성체 및 전기적으로 비전도성재 즉 비금속재로 구성된다. 고정자(14)는 단일체이고, 환상고정자(27)를 지나 360°의 원주에서 연장되고, 예를들면, 구리 또는 알루미늄과 같은 전기적으로 양호한 도전성을 갖는 도전체로 구성된다. 회전자(14)의 회전작동시, 고정자(27)내에 와전류가 유도되고, 단락에 기인하여, 환상폐쇄고정자(27)내에서 열로 전환된다. 이열은 물 또는 다른 액체열운반체에 전달되게 된다. 이러한 방식으로 기계적에너지는 고정자(27)에대한 회전자(14)의 회전속도 및 간격(34)의 폭 b 에 의존하여 열로 전환된다. 열로 전환되는 기계적에너지는 조정레버(21)에의한 간격(34)의 폭 b 을 대응하는 조정에의해 조절하는 것이 가능하다.

영구자석(25)에 대한 연철심(32)의 정렬 및 유격은 선회모멘트를 감소시키는 목적을 갖는다. 연철심(32)은 와전류효과를 얻기위하여 절대적으로 필요한 것은 아니다.

도3 및 도4에 도시된 가열장치는 도1 및 도2에 따른 실시예에서 사용된 동일한 참조부호를 사용하는한 동일한 부품으로 구성된다 ; 만일 기능적으로 동일하지만, 구조적으로 약간 상이한 경우에는, 프라임이 추가된 동일참조부호가 사용된다. 이러한 것은 추가로 설명할 필요가 없을 것이다. 도3 및 도4에 도시된 가열장치는 근본적으로 동일하고 사이에 자켓링(42)이 배치된 두개의 전면하우징반편(半片)(41)로 이루어진 하우징(1')을 포함한다. 하우징(1')은 결착나사(43)에의해 함께 고정된다. 베어링(9', 10')에의해 회전축(8')는 하우징(1')에 회전가능하게 설치된다. 회전축(8')의 단부쪽의 베어링(9')은 베어링부시(44)내에 내설되고, 상기 베어링부시(44)는 하우징(1')의 베어링터널(7')내에 내재되고 나사(45)에의해 축방향으로 배치된다. 베어링부시(44)의 반대편의 회전축(8')의 단부상에는 풀리(11')(4도내에 개략적으로 도시)가 회전축(8')상에 비회전식으로 고착되어 회전축(8')을 구동시킨다.

환상원판형상의 회전자(14')는 회전축(8')상에 배치되고 강, 철 등과같은 강자성체인 박판(14b')이 사이에 배치된 2개의 동일한 환상원판로터(14a')로 형성되어 있다. 드릴공(26')들이 환상원판(14a')내에 연통되고 동일평면으로 형성되고, 도4에 도시된 바와같이, 상기 드릴공(26')내에 배치된 영구자석(25')은 박판(26')이 사이에 배치되고, 자기력에의해 서로 끌어당긴다. 그러므로, 그들은 각경우에 북자극(N) 및 남자극(S)을 상기 박판(14'b)상에 가지게 된다. 따라서, 그들은 드릴공(26')내에서 타이트하게 보지된다. 축선(6')에 대하여 평행한 방향으로의 특별한 고정이 필요하지않게 된다. 나사(16')에의해 회전자(14')는 축선(6')방향으로 회전축(8')상에 비회전식으로 결착된다. 하우징반편(41)사에에서, 상기 회전자(14')는 하우징(1')내로 돌출되어 있다.

고정자(27')는 각 하우징반편(41)내에서 원판회전자(14')의 일측상의 하우징(1')내에 배치된다 : 밀봉재(47,48)에의해, 고정자(27')는 자켓링(42)방향과 베어링터널(7')에의해 한정된 관상하우징부(46)방향으로 밀봉되어, 각 하우징판편(41)내에 입구연결자(35')를 통하여 각 하우징반편(41)내로 공급되고 출구연결자(36')를 통하여 배출되는 물과같은 열매체가 흐르는 내부공간(31')이 형성된다. 고정자(27')는 도4에 도시된 바와같이 대략 반원형단면을 갖는다. 즉 회전자(14')로부터 보면 경사진 단면을 갖는다.

도1 및 도2에 따른 실시예와는 정반대로, 회전자(14')방향으로 면한 고정자(27')의 선단부(28')내에는 연철심(14')이 배치되어 있지 않다. 영구자석(25')과 직면하는 선단부(28')사이의 각 간격(34')의 폭 b' 는 매우 협소한 공극(34')만을 이용가능하도록 매우 협소하게 제조될 수 있다. 도3 및 도4에 따른 실시예에서, 기계적에너지의 열에너지로의 전환은 회전자(14')의 속도의 변경만으로 변경될 수 있다.

도5 및 도6에 따른 실시예에서, 하우징(1")은 또한 커버(2")를 구비하고 있다. 환상원통형하우징(1")의 베어링터널(7")내에, 회전축(8")이 베어링(9",10")내에 회전가능하게 설치되고, 회전축의 일단부에는 풀리(11")가 비회전식으로 고정되 어 있다. 회전축의 타단부에 인접하게 원판회전자(14")가 슬라이딩부시(15")를 통하여 비회전식으로 장착되지만, 하우징(1")의 단부벽(13")에 인접한 회전축(8")상에 축방향으로 변위가능하게 장착된다. 슬라이딩부시(15")상에 세트칼라(49)가 베어링(50)을 통하여 회전가능하게 지지되고, 조정레버(21")(개략적인 윤곽만으로 도시함)는 축선(6")방향으로 원판회전자(14")와 함께 슬라이딩부시(15")의 변위를 위하여 세트칼라(49)상에서 작동된다. 다시말하면, 영구자석(25)을 구비한 회전자(14")는 도1 및 도2에 따른 실시예에서와 동일한 형태이다. 하우징(1")의 내부공간(31")내에 고정자(27")의 배치에도 동일하게 적용가능하고, 도1 및 도2의 경우에 사용된 참조부호가 사용될 수 있는 이유이다. 고정자(27")는 회전자(14")로부터 보면, 그단면형상이 사다리꼴형상으로 경사진 점만이 도1 및 도2에 기술된 것과 다른 것이다. 도1 및 도2에서와 동일한 형상인 경우는 다른 설명없이 동일한 참조부호를 사용하였다.

하우징(1")의 내부공간(31")내에 펌프임펠러(51)가 배치되고, 상기 펌프임펠러는 회전축(8")상에 비회전식으로 결합되고 열매체로서 기능을 하는 물이 고정자(27")의 주위를 흐르는 동안 열매체입구연결부(35")로부터 내부공간(31")을 통하여 열매체출구연결구(36")로 이송시킨다. 베어링터널(7")을 한정하는 하우징부분(46")을 통하는 펌프임펠러(51)의 통로에서,하우징부분(46")은 밀봉부(53, 54)에 의해 회전축(8")방향으로 밀봉된다.

하우징(1' 및 1") 및 회전자(14' 및 14") 및 고정자(27' 및 27")의 재질 및 작동방식과 관련하여 도1 및 도2와 관련하여 기술된 설명이 동일하게 적용된다.

도7 및 도8은 회전자(14"')가 도시되어 있고 , 상기 회전자는 도3 및 도4에 따른 제2실시예에서 사용가능할 뿐만아니라 도1 및 도2의 제1실시예와 도5 및 도6은 제2실시예에서도 각기 사용할 수 있다. 회전자(14"')의 양측면상에는 링분절(Ring Segment)형상의 홈(55,56)이 형성되어 있고, 상기 홈(55)은 약간 큰 각으로 원주방향으로 연장되고 홈(55)의 형상에 대응하게 맞도록 형성된 형상의 영구자석(25"')을 수납하는 기능을 한다. 약간 작은 각으로 원주방향으로 연장되는 홈(56)내에는 링분절형상에 대응하게 맞도록 형성된 연철플레이트(57)가 설치된다. 홈(55 및 56)은 원판회전자(14"')의 양측에 형성된다. 도3 및 도4에 따른 실시예와 마찬가지로, 박판 또는 원판(58)은 회전자(14"')의 중심평면내에 형성되고, 영구자석(25"')은 북자극(N)과 남자극(S)에의해 둘이 한쌍이 되어 고정되므로, 영구자석들은 홈(55)내에 타이트하게 들어붙게되는 것이다. 이와 대비하여 연철플레이트(57)는 아교와 같은 수단에에해 대응하는 홈내에 고정되어야 한다. 원판(58)과 허브(59)를 포함하여 회전자(14"')는 플라스틱재로 구성된다. 축선(6"')에서 방사상으로 연장된 좁은 웨브형 격벽들(60)은 이웃하는 홈(55 및 56)사이에 형성된다.

도7 및 도8에 도시된 회전자(14"')는 약간의 수정이 가해질때 한편으로는 도1 및 도2에 도시된 가열장치의 회전자 또는 다른 한편으로는 도5 및 도6에 도시된 가열장치의 회전자로서 사용가능하다. 이 경우에, 각기 영구자석(25"') 및 연철플레이트(57)가 구비된 홈(55,56)은 일면만이 고정자와 면하게 배치되고, 다른면에서 격벽들(60)은 생략되고 연속적인 연철링(61)이 삽입되어 자속이 유도된다. 이러한 목적은 회전자(14"')내에 일체로 설치된 원판(58)이 도3 및 도4에 따른 실시예에 도시된 바와같이 강자성체로 구성될때 달성가능하다. 이것은 도8의 하단좌측에 개략적으로 도시되었다. 경험에서 보여준 바와같이, 고정자내의 연철심(32)은 생략될 수 있다.

Claims (20)

1. -내부공간(31,31',31")을 갖는 하우징(1,1',1");

   -상기내부공간(31,31',31")내로 각 개부구가 통하는 열매체입구연결부 (35,35',35") 및 열매체출구연결부(36,36',36");

   -하우징(1,1',1")내에서 회전가능하게 설치되며 축선(6,6',6")을 갖는 회전축(8,8',8");

   - 축선(6,6',6")에 동축으로 배치되된 2개의 부품,

   -- 영구자석(25,25')이 장착된 일부품,

   -- 전기적으로 도전성재인 폐쇄링으로 구성되고 상기 내부공간(31,31',31")내에 적어도 부분적으로 배치된 다른 부품,

   -- 회전축(8,8',8")상에 비회전식으로 회전자로서 배치된 일부품, 및

   -- 영구자석(25)과 전기적인 도전체의 부품사이에 간격(34)이 존재하는 동안, 축선(6,6',6")둘레를 상호관련하여 회전가능한 상기 두부품,

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 두 부품은 간격(34,34")의 폭의 수정에의하여 축선(6,6")방향으로 서로 관련하여 변위가능한 것을 특지으로 하는 가열장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 영구자석(25,25')이 구비된 일부품이 상기 내부공간(31,31',31") 외측에 배치된 것을 특징으로 하는 가열장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 회전자(14,14',14")는 영구자석(25,25')이 구비되고, 전기적인 도전성재인 부품은 축선(6,6',6")에대하여 비회전식인 고정자(27,27',27")인 것을 특징으로 하는 가열장치.
5. 제1항 내지 제4항중의 어느 한 항에 있어서, 영구자석(25')을 구비한 부품은 전기적으로 도전체인 두 부품사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한항에 있어서, 회전축(8")에 비회전식으로 연결된 펌프임펠러(51)는 내부공간(31")내에 배치된 것을 특징으로 하는 가열장치.
7. 제1항 내지 제6항중의 어느 한 항에 있어서, 전기적으로 도전체인 부품은 영구자석(25)방향으로 면한 연철심(32)이 제공된 것을 특징으로 하는 가열장치.
8. 제7항에 있어서, 영구자석(25)의 수와 연철심(32)의 수는 적어도 1개가 다른 것을 특징으로 하는 가열장치.
9. 제1항 내지 제8항에 있어서, 영구자석(25,25')이 설치된 부품은 전기적으로 비도전체이고 비자성체로 구성되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
10. 제1항 내지 제9항중의 어느 한 항에 있어서, 전기적으로 도전체인 부품은 구리, 알루미늄 또는 구리합금 또는 알루미늄합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 가열장치.
11. 제1항 내지 제10항중의 어느 한 항에 있어서, 하우징(1,1',1")은 전기적으로 비도전체 및 비자성체이고, 바람직하게는 플라스틱재, 유리, 또는 세라믹재로 구성된 것을 특징으로 하는 가열장치.
12. 제1항 내지 제11항중의 어느 한 항에 있어서, 영구자석(25)이 설비된 부품은 환상원판형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가열장치.
13. 제1항 내지 제12항중의 어느 한 항에 있어서, 영구자석(25)이 설치된 부품 및 전기적으로 도전체인 부품은 서로 정면으로 면하고 있는 것을 특징으로 하는 가열장치.
14. 제1항 내지 제13항중의 어느 한 항에 있어서, 영구자석(25"')은 링분절의 형태를 가지며 축선(6"')에 대하여 동축으로 설치된 것을 특징으로 하는 가열장치.
15. 제1항 내지 제14항중의 어느 한 항에 있어서, 연철플레이트(57)는 두개의 이웃하는 영구자석(25"')사이에 배치된 것을 특징으로 하는 가열장치.
16. 제15항에 있어서, 연철플레이트(57)는 링분절의 형태를 가지며 축선(6"')에 대하여 방사상인 것을 특징으로 하는 가열장치.
17. 제14 내지 제16항중의 어느 한 항에 있어서, 이웃하는 영구자석(25"')과 연철플레이트(57)는 영구자석(25)이 설치된 부품의 협소한 웨브형태의 격벽(60)에의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
18. 제1항 내지 제17항중의 어느 한 항에 있어서, 영구자석(25)이 설치된 부품은 북자극(N)과 남자극(S)이 서로 직면하게 한쌍으로 배치되는 영구자석(25"')이 양면으로 제공되고, 영구자석(25)이 설치된 부품의 얇은 원판(58)은 한쌍으로 서로 배치된 두 영구자석(25"')사이에 배치된 것을 특징으로 하는 가열장치.
19. 제1항 내지 제18항중의 어느 한 항에 있어서, 영구자석(25)이 설치된 부품은 일면에만 영구자석(25"')이 제공되고 다른면에는 강자성체의 링(61)이 제공되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
20. 제19항에 있어서, 강자성체의 링(61)은 영구자석(25)이 설치된 부품내로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 가열장치.