WO2011125485A1 - 誘導加熱装置およびそれを備える発電システム - Google Patents

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WO2011125485A1
WO2011125485A1 PCT/JP2011/056819 JP2011056819W WO2011125485A1 WO 2011125485 A1 WO2011125485 A1 WO 2011125485A1 JP 2011056819 W JP2011056819 W JP 2011056819W WO 2011125485 A1 WO2011125485 A1 WO 2011125485A1
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magnetic
induction heating
piece
yoke
heat
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PCT/JP2011/056819
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English (en)
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Inventor
岡崎　徹
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住友電気工業株式会社
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/109—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor using magnets rotating with respect to a susceptor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to an induction heating apparatus that heats a heat medium using induction heating and a power generation system including the induction heating apparatus.
  • Patent Document 1 As a device for heating water, a heating device using induction heating (eddy current) has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • the eddy current heating device described in Patent Document 1 is a conductive rotor having a rotatable rotor having a permanent magnet arranged on the outer periphery and a fixed passage provided outside the rotor, and a flow passage through which water flows. A heating part for the material.
  • the magnetic lines of force generated by the permanent magnets on the outer periphery of the rotor move through the heating unit, so that an eddy current is generated in the heating unit and the heating unit itself generates heat.
  • the heat generated in the heating unit is transmitted to the water flowing through the internal flow passage, and the water is heated.
  • the above-mentioned technology is mainly intended to supply hot water using energy such as wind power, but in recent years, power generation systems using renewable energy such as wind power, hydraulic power, and wave power are also attracting attention. .
  • Non-Patent Documents 1 to 3 describe technologies related to wind power generation.
  • a wind power generation system rotates a windmill with wind and drives a generator to generate electric power, and converts wind energy into rotational energy and extracts it as electric energy.
  • a wind power generation system generally has a structure in which a nacelle is installed at the top of a tower, and a horizontal axis wind turbine (a wind turbine whose rotation axis is substantially parallel to the wind direction) is attached to the nacelle.
  • the nacelle stores a speed increaser that speeds up and outputs the rotational speed of the rotating shaft of the windmill, and a generator that is driven by the output of the speed increaser.
  • the speed increaser increases the number of rotations of the wind turbine to the number of rotations of the generator (for example, 1: 100), and a gear box is incorporated.
  • the power generation output fluctuates with the fluctuation of wind power. Therefore, a power storage system is added to the wind power generation system, unstable power is stored in the storage battery, and the output is smoothed. It has been broken.
  • Wind Power Generation (01-05-01-05)”, [online], Atomic Encyclopedia ATOMICA, [March 12, 2010 search], Internet ⁇ URL: http://www.rist.or.jp/ atomica /> “Subaru wind power generation system SUBARU WIND TURBINE”, [online], Fuji Heavy Industries Ltd., [March 12, 2010 search], Internet ⁇ URL: http://www.subaru-windturbine.jp/windturbine/> “Wind Lecture”, [online], Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., [March 12, 2010 search], Internet ⁇ URL: http://www.mhi.co.jp/products/expand/wind_kouza.html> Mamoru Kimura, “Special Feature: Wind Power Generation with Increased Capacity 2 Comparison of Characteristics of Generators for Large Capacity Wind Power Generation”, IEEJ Journal, 2009, Vol.129, No.5, p.288-290
  • the induction heating energy is proportional to the square of the magnetic field strength (H).
  • H the magnetic field strength
  • a heat medium for example, up to a desired temperature
  • Liquid such as water
  • a power storage system is installed for smoothing the output.
  • the power storage system requires components such as a converter to store power in the storage battery, This increases complexity and power loss.
  • a large-capacity storage battery corresponding to the amount of power generation is required, which increases the cost of the entire system.
  • gearboxes more specifically gearboxes.
  • gearboxes When a gearbox breaks down, it is usually handled by replacing the gearbox.
  • the gearbox if the gearbox is stored in the nacelle installed at the top of the tower, it takes a lot of time to install and remove the gearbox. And labor. Therefore, recently, there is a gearless variable-speed wind generator that does not require a gear box.
  • the number of generator poles can be increased (multi-pole generator), but the generator becomes larger and heavier than when a gearbox is used.
  • the weight of the generator may exceed 300 tons (300000 kg) (see Table 2 of Non-Patent Document 4), and it is difficult to arrange in the nacelle.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide an induction heating device having performance suitable for heating a heat medium. Another object is to provide a power generation system including the induction heating device.
  • the induction heating device of the present invention is a device that heats a heat medium, and includes a rotating body having a rotating shaft, a magnetic piece, a yoke piece, a pair of magnetic protrusions, a heating portion, piping, and a coil. It is characterized by providing.
  • the magnetic piece is a long member fixed to the rotating body.
  • the yoke piece is a long member that is disposed at a distance from the magnetic piece and faces the magnetic piece.
  • the pair of magnetic convex portions is a member that is formed on at least one of the magnetic piece and the yoke piece and protrudes from both ends toward the other.
  • the heating unit is an annular member at least partially made of a conductive material, and is arranged so as to surround the outer periphery of the yoke piece in an annular shape. Piping is provided in a heating part and a heat carrier distribute
  • the coil is used as the magnetic field generating means, a stronger magnetic field (magnetic flux density) can be stably generated as compared with a conventional apparatus using a permanent magnet. Specifically, it is possible to generate a strong magnetic field by increasing the current supplied to the coil, and it is also possible to adjust the strength of the magnetic field by controlling the supplied current. In addition, in the case of a coil, compared to a permanent magnet, the magnetic characteristics are less likely to deteriorate due to a temperature rise, and the magnetic characteristics are less likely to deteriorate over time.
  • a coil as the magnetic field generating means, it is easy to control the energization current and maintain a sufficient magnetic field strength, and to set the heating part (heat medium) at a predetermined temperature (high temperature of 100 ° C. or higher, for example, 100 ° C. to 600 ° C. ) Sufficient performance (heat energy) can be obtained.
  • a direct current is passed through the coil to generate a direct magnetic field.
  • a pipe is provided in a heating section that is fixed without rotating, so that a pipe is connected to a supply / discharge pipe that communicates with the pipe and supplies and discharges a heat medium from the outside. Therefore, it is not necessary to use a rotary joint that allows the rotation. Therefore, a robust connection can be realized with a simple configuration. Specifically, when the heat medium is heated, the pressure in the pipe rises. For example, when the heat medium is water (steam), the pressure reaches about 25 MPa (250 atm) at 600 ° C. When the heating part (pipe) rotates, a special rotary joint that can withstand the pressure is required. When the heating part (pipe) does not rotate, there is no need for a rotary joint. By adopting this method, a sufficiently robust structure can be realized.
  • the heating mechanism of the heat medium in the induction heating apparatus of the present invention will be described.
  • a magnetic field is generated clockwise in the direction in which the current flows, and magnetic flux is generated in the magnetic piece, the yoke piece, and the pair of magnetic projections, thereby forming a magnetic circuit. Is done. Specifically, when the magnetic piece and the yoke piece face each other, a magnetic circuit of magnetic piece ⁇ one magnetic convex portion ⁇ yoke piece ⁇ the other magnetic convex portion ⁇ magnetic piece is formed.
  • the number of magnetic pieces and yoke pieces may be the same or different. Further, when a plurality of magnetic pieces or yoke pieces are arranged side by side, it is preferable that the number is four or more, and they are provided at equal intervals in the circumferential direction.
  • the shape of the magnetic projection formed on at least one of the magnetic piece and the yoke piece is not particularly limited.
  • the magnetic piece, the yoke piece, and the magnetic convex portion are all at least partially made of a magnetic material.
  • the magnetic material to be used include iron, nickel, cobalt, silicon steel, permalloy, and A ferrite etc. are mentioned.
  • a conductive material used for a heating part metals, such as aluminum, copper, and iron, are mentioned, for example.
  • the heating unit can be reduced in weight, and thus the apparatus can be reduced in weight.
  • the heat medium include water, oil, liquid metals (Na, Pb, etc.), liquids such as molten salts, and gases.
  • the coil is a superconducting coil.
  • the coil examples include a normal conducting coil such as a copper wire and a superconducting coil using a superconducting wire.
  • a direct current is passed through the coil to generate a direct current magnetic field
  • the electric resistance is zero, and even if a large current is passed through, no substantial heat (loss) is generated in the coil. Therefore, according to the said structure, compared with a normal conducting coil, the heat_generation
  • a heat insulating part may be provided so as to cover the surface of the yoke piece on the side opposite to the magnetic piece side.
  • the periphery of the heating unit may be covered with a heat insulating material in order not to let the heat of the heating unit escape, but in that case, the sectional area of the heating unit is reduced by the amount of the heat insulating material.
  • the cross-sectional area of the heating part can be increased by the amount of omitting or thinning the heat insulating material around the heating part, and the apparatus can be reduced in size and weight.
  • the induction heating device of the present invention it is possible to include a heat-resistant part that protects the coil from the heat of the heating part.
  • the temperature of the coil rises due to the heat of the heating unit. Further, even if the coil is disposed at a position far from the heating unit, it is conceivable that the temperature of the coil rises due to heat conducted from the heating unit through a member such as a yoke piece. When the temperature of the coil rises, adverse effects such as deterioration of the electrical characteristics of the coil may occur. In particular, as described above, since it is possible to omit or thin the heat insulating material that covers the periphery of the heating unit, there is a possibility that the influence is increased. So, according to the said structure, the temperature rise of the coil resulting from a heating part being heated can be prevented, and a coil can be made hard to receive the thermal influence from a heating part.
  • a rotating shaft is connected to a windmill, and wind power is used as power for rotating the rotating body.
  • an internal combustion engine such as an electric motor or an engine can be used for the power of the rotating body (rotating shaft), but it is preferable to use renewable energy such as wind power, hydraulic power, and wave power. . If renewable energy is used, an increase in CO 2 can be suppressed, and it is particularly preferable to use wind power.
  • the power generation system of the present invention includes the above-described induction heating device of the present invention and a power generation unit that converts the heat of the heat medium heated by the induction heating device into electric energy.
  • the power generation system of the present invention is a novel power generation system that does not use the heat of the heat medium heated by using the above-described induction heating device for power generation.
  • a windmill is connected to the rotating shaft of the induction heating device and wind power is used as the power of the rotating body, the wind energy can be converted from rotational energy to thermal energy and extracted as electrical energy.
  • the electric power generation system of this invention it was set as the structure which converts heat into an electrical energy, By storing energy as heat using a thermal accumulator, efficient and stable electric power generation is realizable.
  • a heat storage system that can store heat in a heat accumulator and extract heat necessary for power generation is simpler than a power storage system, and the heat accumulator is less expensive than a storage battery. Furthermore, it is not necessary to provide a speed increaser as in the conventional wind power generation system, and it is possible to avoid a gearbox trouble.
  • the induction heating apparatus of the present invention uses a coil as the magnetic field generating means, it is easy to heat the heat medium to a high temperature of 100 ° C. or higher. Further, the power generation system of the present invention is a novel power generation system that does not use the heat of the heat medium heated by using the above-described induction heating device for power generation.
  • Embodiment 1 It is the schematic of the induction heating apparatus which concerns on Embodiment 1, (A) is the front view seen from the rotating shaft side, (B) is the side half sectional view cut
  • (E) is a front view
  • (F) is side surface sectional drawing cut
  • the induction heating apparatus which concerns on Embodiment 1 it is a figure which shows typically the time change of the magnetic field (magnetic flux density) T generate
  • (A) is explanatory drawing of the magnetic component which laminated
  • (B) and (C) are the schematic front view and schematic which fixed the magnetic component of the same figure (A) to the outer peripheral surface of a rotary body. It is side surface sectional drawing.
  • (A) is the front view seen from the rotating shaft side
  • (B) is the side surface half cut along the axial direction of a rotating body. It is sectional drawing.
  • (A) is the front view seen from the rotating shaft side
  • (B) is the side surface half cut along the axial direction of a rotating body. It is sectional drawing.
  • (A) is the front view seen from the rotating shaft side
  • (B) is the side surface half cut along the axial direction of a rotating body. It is sectional drawing.
  • FIG. 1 It is a schematic exploded perspective view which shows the structure of the magnetic body piece and yoke piece in the induction heating apparatus which concerns on Embodiment 2-2. It is the schematic of the induction heating apparatus which concerns on Embodiment 3-1, (A) is front sectional drawing seen from the rotating shaft side, (B) is the side surface cut
  • FIG. 6 is a semi-front view showing an arrangement state of yoke pieces.
  • A) is the front view seen from the rotating shaft side
  • B) is the side half sectional view cut
  • An induction heating apparatus 101 according to Embodiment 1 shown in FIG. 1 includes a rotating body 11, a yoke 12, a heating unit 13, a pipe 14, and a coil 15.
  • a rotating body 11 a rotating body 11
  • a yoke 12 a heating unit 13
  • a pipe 14 a pipe 14
  • a coil 15 a heating unit 14
  • the configuration of the induction heating apparatus 101 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 6, only the heating part is shown in cross section.
  • the rotating body 11 is a cylindrical member that has a rotating shaft 21 that is rotatably supported and is supported by a supporting member 115 that extends radially from the rotating shaft 21 (see FIGS. 2 and 3). Further, a pair of first magnetic body convex portions 111a and 111b that protrude outward in the radial direction of the rotating body 11 and are arranged in the axial direction of the rotating body 11 are integrally formed at both ends of the outer peripheral surface of the rotating body 11. ing. In this example, a pair of first magnetic projections 111a and 111b arranged in the axial direction is set as a set, and a plurality (18 sets in this case) are arranged in parallel in the circumferential direction.
  • the rotating body 11 is made of a magnetic material including the first magnetic body convex portions 111a and 111b, and is made of iron in this example.
  • the rotating body 11 extends in the axial direction of the rotating body 11, and a plurality of long magnetic body pieces 110 from which the first magnetic body convex portions 111a and 111b protrude from both ends are connected to each other. It can be said that the pieces 110 are arranged so as to have a cylindrical shape and are integrated.
  • the rotator 11 rotates counterclockwise as viewed from the rotating shaft 21 side (the arrow in FIG. 1A indicates the direction of rotation. The same applies to FIG. 6).
  • the yoke 12 is a cylindrical member disposed on the outer peripheral side of the rotating body 11 at a predetermined interval from the rotating body 11, and is disposed concentrically so as to face the outer peripheral surface of the rotating body 11 ( 2 and 3). Further, both end portions of the inner peripheral surface of the yoke 12 project toward the rotating body 11 so as to correspond to the first magnetic body convex portions 111a and 111b of the rotating body 11, and in the axial direction of the rotating body 11 A pair of second magnetic body convex portions 121a and 121b arranged side by side are formed integrally.
  • a pair of second magnetic body convex portions 121a and 121b arranged in the axial direction is set as a set, and a plurality (18 sets in this case) are arranged in parallel in the circumferential direction.
  • the yoke 12 is made of a magnetic material including the second magnetic body convex portions 121a and 121b. In this example, the yoke 12 is made of iron.
  • the yoke 12 extends in the axial direction of the rotating body 11, a plurality of long yoke pieces 120 from which the second magnetic body convex portions 121a and 121b protrude from both ends are connected, and the plurality of yoke pieces 120 are It can be said that they are arranged so as to have a cylindrical shape and are integrated.
  • the yoke 12 is fixed so as not to rotate.
  • the first magnetic body convex portions 111a and 111b and the second magnetic body convex portions 121a and 121b are both surfaces whose side surfaces facing the circumferential direction of the rotating body 11 are parallel to the axial direction of the rotating body 11, and project.
  • the cross section cut in a direction perpendicular to the direction is a rectangular column having a substantially rectangular shape.
  • the heating unit 13 is an annular member disposed so as to annularly surround the outer periphery of the second magnetic body convex portions 121a and 121b of the yoke piece 120 (see FIG. 4). That is, the heating unit 13 is disposed so as to surround the yoke piece 120 (in this case, including the pair of second magnetic projections 121a and 121b) in an annular shape in the circumferential direction when the longitudinal direction is taken as an axis. .
  • the heating unit 13 is made of a conductive material, and in this example, is formed of aluminum.
  • the periphery of the heating unit 13 is covered with a heat insulating material 13i so that heat does not escape from the heating unit 13.
  • the heat insulating material 13i for example, rock wool, glass wool, foamed plastic, brick, ceramics or the like can be used.
  • Each heating unit 13 is provided with a pipe 14 through which a heat medium flows (see FIG. 1A).
  • each heating unit 13 is provided with a through-hole penetrating along the axial direction of the rotator 11, and the heating before and after the pair of second magnetic body convex portions 121a and 121b arranged in the axial direction is provided.
  • a pipe 14 is inserted so as to pass through each through hole of the portion 13.
  • the heating unit 13 and the pipe 14 are thermally connected. Further, for example, in this example, a heat medium is supplied from one end side of the pipe 14 and discharged from the other end side, or a connection pipe connecting the pipe 14 and another pipe 14 is provided on one end side of the pipe 14.
  • the heat medium can be supplied from the other end side of the pipe 14 and discharged from the other end side of the other pipe 14 through the connecting pipe. That is, in the former case, the flow path is one-way, and in the latter case, the flow path is reciprocal. In the latter case, the heating distance of the heat medium can be increased as compared with the former case.
  • the coil 15 includes a magnetic piece 110 having a pair of first magnetic projections 111a and 111b formed at both ends, and a yoke piece 120 having a pair of second magnetic projections 121a and 121b formed at both ends.
  • a magnetic piece 110 rotary body 11
  • a pair of first magnetic projections 111a and 111b a pair of second magnetic projections 121a and 121b
  • a yoke piece 120 yoke 12
  • It is wound so as to pass through a space (see FIG. 1).
  • the coil 15 is disposed in an annular space between the rotating body 11 and the yoke 12, and is fixed to the yoke 12 side with a space from the rotating body 11.
  • the coil 15 is a normal conducting copper coil, and a DC power source (not shown) is connected to the coil 15.
  • the direction of the direct current flowing through the coil 15 is the same as the direction of rotation of the rotating body 11 (the arrow in FIG. 4 indicates the direction in which the current flows).
  • the induction heating device 101 when the coil 15 is energized, a magnetic field is generated clockwise in the direction in which the current flows (in the case of FIG. 1B, from the front to the back of the page), and the magnetic piece 110, Magnetic flux flows through the first magnetic projections 111a and 111b, the pair of second magnetic projections 121a and 121b, and the yoke piece 120, and a magnetic circuit is formed (the dotted arrow in FIG. 1B indicates the magnetic flux). Show the flow image).
  • the magnetic piece 110 (the pair of first magnetic protrusions 111a and 111b) and the yoke piece 120 (the pair of second magnetic protrusions 121a and 121b) face each other, the magnetic piece 110 ⁇ One first magnetic projection 111a ⁇ one second magnetic projection 121a ⁇ yoke piece 120 ⁇ the other second magnetic projection 121b ⁇ the other first magnetic projection 111b ⁇ the magnetic piece 110 A magnetic circuit is formed.
  • the rotator 11 rotates, when the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 face each other and face each other, the magnetic gap in the magnetic circuit is reduced, and the amount of magnetic flux flowing in the magnetic circuit is increased.
  • the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 are separated from each other, the magnetic gap in the magnetic circuit is increased, so that the amount of magnetic flux flowing in the magnetic circuit is reduced. Therefore, since the amount of magnetic flux flowing through the yoke piece 120 is periodically changed by the rotation of the rotating body 11, the annular heating unit 13 disposed on the outer periphery of the second magnetic body convex portions 121a and 121b of the yoke piece 120 An induced electromotive force (back electromotive force) is generated. As a result, an induction current is generated in the heating unit 13, the heating unit 13 is heated, and the heat medium in the pipe 14 is heated.
  • back electromotive force back electromotive force
  • FIG. 5 shows the magnetic field (magnetic flux density) T generated between the first magnetic body convex portions 111a and 111b and the second magnetic body convex portions 121a and 121b when the rotating body 11 rotates in the induction heating device 101. It is a figure which shows a time change typically. 1A, the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 face each other, and the gap length between the first magnetic convex portion and the second magnetic convex portion is minimized. When it becomes maximal and maximum. On the other hand, as shown in FIG.
  • the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 are displaced from each other, and the first magnetic convex portion-second magnetic convex portion When the gap length between them is the largest, it is minimal and minimal.
  • the coil 15 is a normal conducting coil
  • the coil 15 may be a superconducting coil.
  • a stronger magnetic field magnetic field
  • the number of magnetic pieces 110 having a pair of first magnetic convex portions 111a and 111b and the number of yoke pieces 120 having a pair of second magnetic convex portions 121a and 121b are respectively appropriate. Can be set.
  • the change period of the magnetic flux flowing through the yoke piece 120 can be shortened. Since the induction heating energy is proportional to the frequency of the magnetic flux, the heating efficiency can be improved by shortening the cycle.
  • the second magnetic body convex portions 121a and 121b have been described as an example in which the shape of the second magnetic body convex portions 121a and 121b is a quadrangular prism shape whose section cut in a direction orthogonal to the protruding direction. It is not limited to.
  • a skew structure in which the side surfaces of the second magnetic body convex portions 121a and 121b are inclined with respect to the axial direction of the rotating body 11 may be employed.
  • the skew structure the cogging torque can be reduced and the rotation of the rotating body 11 can be made smooth.
  • the first magnetic convex portions 111a and 111b of the rotating body 11 may have a skew structure.
  • the rotating body 11 is integrally formed of a magnetic material including the first magnetic body convex portions 111a and 111b has been described as an example, but the magnetic body piece and the first magnetic body
  • the convex portion may be formed of a magnetic material and fixed to the outer peripheral surface of the rotating body.
  • a C-shaped electromagnetic steel plate 1100 is laminated to produce a magnetic component 1110 in which the magnetic piece 110 and the magnetic protrusions 111a and 111b are integrated. Then, as shown in FIGS.
  • the magnetic component 1110 is placed on the outer peripheral surface of the cylindrical rotating body 11a supported by the supporting member 115 extending from the rotating shaft 21, and the magnetic convex portion 111a. , 111b are fixed so as to be aligned in the axial direction of the rotating body 11a.
  • manufacture is easier than in the case where the rotating body 11a including the magnetic body convex portions 111a and 111b is integrally formed of a laminated body of electromagnetic steel plates.
  • the rotating body 11a may be, for example, iron, steel, stainless steel, aluminum alloy, magnesium alloy, GFRP (glass fiber reinforced plastic) or CFRP (carbon fiber) used for structural materials, regardless of whether it is a magnetic material or a non-magnetic material. You may form with composite materials, such as a reinforced plastic.
  • the magnetic component 1110 is configured by a laminated body of electromagnetic steel sheets 1100 has been described as an example.
  • the magnetic component 1110 is provided with an insulating coating on the surface of a magnetic powder such as iron powder, and this powder is added. You may comprise the compacted powder magnetic core. Moreover, you may apply such a magnetic component also to a yoke piece and a 2nd magnetic body convex part.
  • the induction heating apparatus 101 has an inner rotor structure in which the rotating body 11 (magnetic piece 110) is disposed on the inner side and the yoke 12 (yoke piece 120) is disposed on the outer side.
  • the magnetic convex portions (the first magnetic convex portions 111a and 111b and the second magnetic convex portions 121a and 121b) are formed on both the piece 110 and the yoke piece 120 has been described as an example.
  • an outer rotor structure in which the rotating body 11 (magnetic piece 110) is arranged on the outside and the yoke 12 (yoke piece 120) is arranged on the inside may be used, or the magnetic piece Magnetic protrusions may be formed only on one of 110 and yoke piece 120.
  • the induction heating device 102a according to Embodiment 2-1 shown in FIG. 8 has an inner rotor structure, and is an example in which a magnetic projection is formed only on a yoke (yoke piece). Below, it demonstrates centering around difference with the induction heating apparatus 101 of Embodiment 1 shown in FIG.
  • the magnetic piece 110 is a long thin plate-like member, and extends in the axial direction of the rotating body 11a on the outer peripheral surface of the rotating body 11a described with reference to FIG. Multiple fixed at intervals.
  • the arrow in FIG. 8 (A) shows a rotation direction.
  • the yoke 12 is a cylindrical member arranged concentrically with the magnetic piece 110 at a predetermined interval on the outer peripheral side of the rotating body 11a.
  • a pair of magnetic projections 122a and 122b that protrude toward the magnetic piece 110 and are aligned in the axial direction of the rotating body 11a are integrally formed at both ends of the inner peripheral surface of the yoke 12.
  • a pair of magnetic protrusions 122a and 122b arranged in the axial direction is set as a set, and a plurality of the magnetic protrusions 122a and 122b are arranged in parallel in the circumferential direction.
  • the yoke 12 extends in the axial direction of the rotating body 11a, and a plurality of long yoke pieces 120 from which the magnetic protrusions 122a and 122b protrude from both ends are connected, and the plurality of yoke pieces 120 are cylindrical. It can be said that they are arranged so as to present a single body.
  • the outer diameter of the yoke 12 is the same as the outer diameter of the yoke 12 in the induction heating apparatus 101 shown in FIG.
  • the gap length between the magnetic piece and the magnetic protrusion when the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 face each other is the gap between the first magnetic protrusion and the second magnetic protrusion in the induction heating device 101. It is the same as the gap length.
  • the induction heating device 102a can also heat the heat medium by the same mechanism as the induction heating device 101. That is, when the coil 15 is energized, a magnetic field is generated, and a magnetic circuit is formed that passes through the magnetic piece 110 ⁇ one magnetic convex portion 122a ⁇ the yoke piece 120 ⁇ the other magnetic convex portion 122b. As the rotating body 11a rotates, the amount of magnetic flux flowing in the magnetic circuit changes, and the amount of magnetic flux flowing in the yoke piece 120 changes periodically, so that the magnetic protrusions 122a and 122b of the yoke piece 120 An induced current is generated in the annular heating unit 13 arranged on the outer periphery. As a result, the heating unit 13 is heated, and the heat medium in the pipe 14 is heated.
  • the magnetic convex portions 122a and 122b are formed only on the yoke 12 (yoke piece 120). However, the magnetic convex portion is formed only on the rotating body 11 (magnetic piece 110). May be.
  • the induction heating device 102b according to Embodiment 2-2 shown in FIG. 9 has an inner rotor structure, and is an example in the case where a magnetic projection is formed only on a rotating body (magnetic piece). Below, it demonstrates centering around difference with the induction heating apparatus 101 of Embodiment 1 shown in FIG.
  • the rotating body 11 is formed integrally with a pair of magnetic convex portions 112a and 112b that protrude radially outward of the rotating body 11 and are arranged in the axial direction of the rotating body 11 at both ends of the outer peripheral surface.
  • a pair of magnetic projections 112a and 112b arranged in the axial direction is set as a set, and a plurality of the magnetic projections 112a and 112b are arranged in parallel in the circumferential direction (see also FIG. 10).
  • the arrow in FIG. 9 (A) shows a rotation direction.
  • the yoke piece 120 is a long thin plate-like member, and a plurality of the yoke pieces 120 are concentrically arranged on the outer peripheral side of the rotating body 11 at a predetermined interval from the rotating body 11.
  • one end side of each yoke piece 120 is connected, and a plurality of yoke pieces 120 are arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction.
  • the gap length between the magnetic convex portion and the yoke piece when the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 face each other is the first magnetic convex portion-second magnetic convex portion in the induction heating device 101. It is the same as the gap length between.
  • the heating unit 13 is arranged so as to annularly surround the outer periphery of the intermediate part of the yoke piece 120 described above, and the periphery is covered with a heat insulating material 13i.
  • Each heating unit 13 is provided with a pipe 14 through which a heat medium flows (see FIG. 9A).
  • each heating unit 13 is provided with a through-hole penetrating along the axial direction of the rotating body 11, and passes through each through-hole of the front and rear heating units 13 arranged in the middle part of the yoke piece 120.
  • a pipe 14 is inserted through the pipe.
  • the induction heating device 102b can also heat the heat medium by the same mechanism as the induction heating device 101. That is, when the coil 15 is energized, a magnetic field is generated, and a magnetic circuit is formed that passes through the magnetic piece 110 ⁇ one magnetic convex portion 112a ⁇ the yoke piece 120 ⁇ the other magnetic convex portion 112b. Since the amount of magnetic flux flowing in the magnetic circuit changes as the rotating body 11 rotates, and the amount of magnetic flux flowing in the yoke piece 120 changes periodically, it is arranged on the outer periphery of the intermediate portion of the yoke piece 120. An induced current is generated in the annular heating unit 13. As a result, the heating unit 13 is heated, and the heat medium in the pipe 14 is heated.
  • the induction heating device 102b in which the heating unit 13 is disposed in the middle part of the yoke piece 120 has a heating part on the magnetic projections 122a and 122b of the yoke piece 120.
  • the size in the axial direction in a state where the heating unit 13 is arranged on the yoke piece 120 can be reduced.
  • the induction heating apparatus 102a can reduce the size in the radial direction in a state where the heating unit is arranged on the yoke piece 120.
  • the gap formed between the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 is positioned radially outward of the rotating shaft 21.
  • the larger the outer diameter of the gap position the faster the relative peripheral speed of the rotating magnetic piece 110 with respect to the fixed yoke piece 120, so that the change in the magnetic flux flowing through the yoke piece 120 can be made steep.
  • the induction heating energy is proportional to the unit time variation of the magnetic flux, the heating efficiency can be improved by increasing the outer diameter of the gap position.
  • Induction heating device 103a according to Embodiment 3-1 shown in FIG. 11 is an example of an outer rotor structure. Below, it demonstrates centering around difference with the induction heating apparatus 101 of Embodiment 1 shown in FIG.
  • the magnetic piece 110 is a long thin plate-like member, and a plurality of pieces are arranged in a cylindrical shape.
  • each magnetic piece 110 extends in the axial direction of the rotating body 11a on the outer peripheral edge of the cylindrical rotating body 11a supported by the support member 115 extending from the rotating shaft 21.
  • a plurality of magnetic pieces 110 are arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction.
  • the arrow in FIG. 11 (A) shows a rotation direction.
  • the yoke 12 is a cylindrical member arranged concentrically with the magnetic piece 110 at a predetermined interval on the inner peripheral side of the magnetic piece 110 arranged in a cylindrical shape.
  • a pair of magnetic projections 122a and 122b that protrude toward the magnetic piece 110 and are aligned in the axial direction of the rotating body 11a are integrally formed at both ends of the outer peripheral surface of the yoke 12.
  • a pair of magnetic protrusions 122a and 122b arranged in the axial direction is set as a set, and a plurality of the magnetic protrusions 122a and 122b are arranged in parallel in the circumferential direction.
  • the outer diameter of the magnetic piece 110 arranged in a cylindrical shape is the same as the outer diameter of the yoke 12 in the induction heating apparatus 101 shown in FIG. 1, and the induction heating apparatuses 103a and 101 are compared.
  • the size in the radial direction is the same.
  • the gap length between the magnetic piece and the magnetic protrusion when the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 face each other is the gap between the first magnetic protrusion and the second magnetic protrusion in the induction heating device 101. It is the same as the gap length.
  • the induction heating device 103a can also heat the heat medium by the same mechanism as the induction heating device 101. That is, when the coil 15 is energized, a magnetic field is generated, and a magnetic circuit is formed that passes through the yoke piece 120 ⁇ one magnetic projection 122a ⁇ the magnetic piece 110 ⁇ the other magnetic projection 122b. As the rotating body 11a rotates, the amount of magnetic flux flowing in the magnetic circuit changes, and the amount of magnetic flux flowing in the yoke piece 120 changes periodically, so that the magnetic protrusions 122a and 122b of the yoke piece 120 An induced current is generated in the annular heating unit 13 arranged on the outer periphery. As a result, the heating unit 13 is heated, and the heat medium in the pipe 14 is heated.
  • the induction heating device 103a When the above-described induction heating devices 103a and 101 are compared, the induction heating device 103a has a larger outer diameter at the gap position, and the relative peripheral speed of the rotating-side magnetic piece 110 with respect to the fixed-side yoke piece 120 Increases the heating efficiency.
  • the heating unit 13 is arranged on the outer periphery of the magnetic projections 122a and 122b of the yoke piece 120 has been described, but the heating unit 13 may be arranged in the middle part of the yoke piece 120.
  • Induction heating device 103b according to Embodiment 3-2 shown in FIG. 13 is an example in which heating unit 13 is arranged in the middle of yoke piece 120.
  • a slit 123 is provided in a portion other than the portion corresponding to the yoke piece 120 in which the magnetic convex portions 122a and 122b are formed at both ends, and the heating portion divided in half is formed.
  • the yoke piece 120 may be disposed so as to surround the outer periphery of the intermediate part in an annular shape.
  • the induction heating device 103b can reduce the size in the axial direction when the heating unit 13 is disposed on the yoke piece 120.
  • the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 each include The so-called radial gap type has been described in which the gap is set in the radial direction of the rotating body and opposed to the radial direction of the rotating body.
  • a so-called axial gap type in which the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 face each other in the axial direction of the rotating body and a gap is set in the axial direction of the rotating body may be used.
  • Induction heating device 104 according to Embodiment 4 shown in FIG. 14 is an example of an axial gap type. Below, it demonstrates centering around difference with the induction heating apparatus 101 of Embodiment 1 shown in FIG.
  • the rotating body 11b is a disk-like member having a rotating shaft 21 on one end face side, and a magnetic piece 110 is fixed on the other end face side.
  • the magnetic piece 110 is a long thin plate-like member, and as shown in FIG. 15A, the magnetic piece 110 extends in the radial direction of the rotating body 11b and is fixed in plural at equal angular intervals in the circumferential direction. ing.
  • the yoke piece 120 is a thin plate-like long member, and a plurality of yoke pieces 120 are arranged so as to face the magnetic piece 110 in the axial direction of the rotary piece 11b with a predetermined interval from the magnetic piece 110 (the rotary piece 11b).
  • a pair of magnetic protrusions 122a and 122b that protrude toward the magnetic piece 110 are integrally formed at both ends of each yoke piece 120.
  • a plurality of yoke pieces 120 extend in the radial direction of the rotating body 11b and are arranged in parallel at equal angular intervals in the circumferential direction so as to correspond to the magnetic piece 110 (FIG. 15B). reference).
  • Each yoke piece 120 is supported by being fixed to a plate-like support member 125 on the side opposite to the side facing the magnetic piece 110.
  • the gap length between the magnetic piece and the magnetic protrusion is the first magnetic protrusion-second magnetic protrusion in the induction heating device 101. It is the same as the gap length between the parts.
  • the heating unit 13 is arranged so as to surround the outer periphery of the magnetic projections 122a and 122b of the yoke piece 120 in an annular shape, and the periphery is covered with a heat insulating material 13i.
  • Each heating unit 13 is provided with a pipe (not shown) through which the heat medium flows.
  • each heating unit 13 is provided with a through-hole penetrating along the radial direction of the rotating body 11b so as to pass through each through-hole of the inner and outer heating unit 13 disposed on the magnetic projections 122a and 122b of the yoke piece 120. It is possible to insert a pipe in
  • the coil 15 is wound so as to pass through the annular space surrounded by the magnetic piece 110, the pair of magnetic protrusions, and the yoke piece.
  • the induction heating device 104 can also heat the heat medium by the same mechanism as the induction heating device 101. That is, when the coil 15 is energized, a magnetic field is generated, and a magnetic circuit is formed that passes through the magnetic piece 110 ⁇ one magnetic convex portion 122a ⁇ the yoke piece 120 ⁇ the other magnetic convex portion 122b. As the rotating body 11a rotates, the amount of magnetic flux flowing in the magnetic circuit changes, and the amount of magnetic flux flowing in the yoke piece 120 changes periodically, so that the magnetic protrusions 122a and 122b of the yoke piece 120 An induced current is generated in the annular heating unit 13 arranged on the outer periphery. As a result, the heating unit 13 is heated, and the heat medium in the pipe is heated.
  • the heating unit 13 is arranged on the outer periphery of the magnetic projections 122a and 122b of the yoke piece 120 has been described, but the heating unit 13 may be arranged on the outer periphery of the intermediate part of the yoke piece 120. Further, the case where the magnetic protrusions 122a and 122b are formed only on the yoke piece 120 has been described, but the magnetic protrusion 110 may be formed on the magnetic piece 110, and both the magnetic piece 110 and the yoke piece 120 may be formed. A magnetic projection may be formed on the substrate.
  • the yoke 12 (yoke piece 120)
  • a heat insulating part may be arranged so as to cover the surface opposite to the rotating body 11 (magnetic piece 110).
  • the induction heating apparatus 101 shown in FIG. 1 will be described as an example.
  • the heat insulating portion 16 may be disposed on the outer peripheral surface of the yoke 12.
  • the yoke piece 120 on which the heating unit 13 is disposed is covered with the heat insulating unit 16, so that heat radiation from the apparatus can be suppressed and the heat retaining property of the heating unit 13 can be ensured. Therefore, the heat insulating material 13i covering the periphery of the heating unit 13 can be omitted or thinned, and the cross-sectional area of the heating unit 13 can be increased correspondingly, and the apparatus can be reduced in size and weight.
  • the heat insulating portion 16 can be formed of the same material as the above-described heat insulating material 13i.
  • the heat of the heating unit 13 is easily conducted to members such as the yoke piece 120.
  • the yoke piece 120 can be cooled and the generated heat can be used effectively. can do.
  • the coil 15 since a normal conducting coil is used as the coil 15, the coil 15 generates heat when energized. Therefore, by arranging the heat medium supply side of the pipe 14 provided in the heating unit 13 so as to receive heat from the coil 15, the coil 15 can be cooled and effective use of heat can be achieved.
  • a heat-resistant part that protects the coil 15 from the heat of the heating part 13 may be provided.
  • the induction heating apparatus 101 shown in FIG. 1 will be described as an example.
  • a heat-resistant part 17 may be provided around the coil 15.
  • the heat-resistant part 17 can be formed of the same material as the heat insulating material 13i described above. According to this configuration, the temperature rise of the coil due to the heating unit 13 being heated can be prevented, and the coil 15 is hardly affected by the heat from the heating unit 13.
  • a yoke piece 120 is arranged in a part of the semicircular direction with respect to the rotating body 11a to which the magnetic piece 110 is fixed, and the yoke piece 120 passes through the center of the rotating body 11a (in FIG. 18, (Horizontal line).
  • the size in the radial direction can be partially reduced. Therefore, transportation restrictions can be relaxed.
  • the annular heating unit 13 is disposed on the outer periphery of the intermediate portion of the yoke piece 120 or the magnetic material convex portion (121a, 121b or 122a, 122b).
  • the pipe may be formed of a conductive material, and the pipe may also serve as the heating unit.
  • a pipe 14 made of a conductive material may be wound around the outer periphery of the yoke piece 120 and attached.
  • the induction heating apparatus uses a coil as the magnetic field generating means, it can stably generate a strong magnetic field as compared with the case where a permanent magnet is used.
  • the strength of the magnetic field cannot be adjusted. Therefore, the magnetic field is always generated, and the rotating body is in a direction to stop the rotation caused by the induced current generated in the heating unit. Torque (braking torque) always acts. Therefore, it is difficult to start rotation with a weak wind, and heat cannot be generated efficiently.
  • the strength of the magnetic field can be adjusted by controlling the energization current. can do.
  • the heating part does not rotate, so that, for example, a rotary joint that allows rotation of the pipe to connect the pipe to the supply / discharge pipe that communicates with the pipe and supplies and discharges the heat medium from the outside. There is no need to use a simple connection, and a robust connection can be realized.
  • a power generation system P shown in FIG. 20 includes an induction heating device 10, a windmill 20, a heat accumulator 50, and a power generation unit 60.
  • the wind turbine 20 is attached to a nacelle 92 installed at the upper part of the tower 91, and the induction heating device 10 is stored in the nacelle 92.
  • the heat accumulator 50 and the power generation unit 60 are installed in a building 93 built at the lower part (base) of the tower 91.
  • the configuration of the power generation system P will be described in detail.
  • the induction heating device 10 is the induction heating device of the present invention, and for example, the induction heating device according to the above-described embodiment can be used. Further, the other end side of the rotating shaft 21 is directly connected to a windmill 20 described later, and wind power is used as power for rotating the rotating body.
  • a case where the heat medium is water will be described as an example.
  • the windmill 20 has a structure in which three blades 201 are radially attached to the rotary shaft 21 around the rotary shaft 21 extending in the horizontal direction.
  • the diameter is 120 m or more and the rotation speed is about 10 to 20 rpm.
  • the pipe of the induction heating device 10 is connected to a water supply pipe 73 that supplies water to the induction heating device 10 and a transport pipe 51 that sends water heated by the induction heating device 10 to the heat accumulator 50.
  • magnetic flux flows through the magnetic piece, the pair of magnetic protrusions, and the yoke piece by direct current application of the coil, and a magnetic circuit is formed.
  • the rotation of the rotating body changes the gap length between the magnetic piece and the yoke piece, and the amount of magnetic flux flowing through the magnetic circuit (yoke piece) changes, so that the annular heating unit disposed on the outer periphery of the yoke piece An induction current is generated in the heater, and the heating part is induction-heated to heat the water in the pipe.
  • the induction heating apparatus 10 uses a coil as the magnetic field generating means, it can generate a strong magnetic field and can heat water as a heat medium to a high temperature such as 100 ° C. to 600 ° C., for example.
  • the induction heating device 10 since the induction heating device 10 has a structure in which the heating unit (pipe) does not rotate, it is not necessary to use a rotary joint for connecting the pipe to the transport pipe 51 and the water supply pipe 73. With a simple configuration, a robust connection can be realized.
  • This power generation system P heats water to a temperature suitable for power generation (for example, 200 ° C. to 350 ° C.) by the induction heating device 10 to generate high temperature and high pressure water.
  • the high-temperature high-pressure water is sent to the regenerator 50 through a transport pipe 51 that connects the induction heating device 10 and the regenerator 50.
  • the heat accumulator 50 stores the heat of the high-temperature and high-pressure water sent through the transport pipe 51, and supplies steam necessary for power generation to the power generation unit 60 using a heat exchanger. Note that steam may be generated by the induction heating device 10.
  • the heat accumulator 50 for example, a steam accumulator, a sensible heat type using a molten salt or oil, or a latent heat type heat accumulator using a phase change of a molten salt having a high melting point can be used. Since the latent heat type heat storage method stores heat at the phase change temperature of the heat storage material, the heat storage temperature range is generally narrower than that of the sensible heat type heat storage method, and the heat storage density is high.
  • the power generation unit 60 has a structure in which a steam turbine 61 and a generator 62 are combined.
  • the steam turbine 61 is rotated by the steam supplied from the heat accumulator 50, and the generator 62 is driven to generate power.
  • the high-temperature high-pressure water or steam sent to the heat accumulator 50 is cooled by the condenser 71 and returned to the water. After that, it is sent to the pump 72 and is circulated by being made into high-pressure water and sent to the induction heating device 10 through the water supply pipe 73.
  • this power generation system P it is possible to generate rotational energy by using renewable energy (eg, wind power) as power, generate heat, and store the heat in a heat accumulator to generate electricity, so that an expensive storage battery is not used.
  • renewable energy eg, wind power
  • stable power generation according to demand can be realized.
  • by supplying the heat of the heat medium to the power generation unit installed in the lower part (base) of the tower for example, by a transport pipe, there is no need to store the power generation part in the nacelle, and the nacelle installed in the upper part of the tower is made small -It can be reduced in weight.
  • the heat medium may be a liquid metal having a higher thermal conductivity than water.
  • An example of such a liquid metal is liquid metal sodium.
  • the liquid metal is used as a primary heat medium that receives heat from a heating unit, and the heat of the liquid metal sent through a transport pipe is passed through a heat exchanger. It is considered that the secondary heat medium (water) is heated to generate steam.
  • the heat medium in the pipe when heated to a predetermined temperature compared to water It is easy to suppress an increase in internal pressure due to vaporization.
  • the induction heating apparatus 101 according to Embodiment 1 shown in FIG. 1 was designed, and the weight of the apparatus when an aluminum conductor was used for the heating part and when a copper conductor was used was estimated.
  • the design conditions were set as follows. It is assumed that the device can obtain 5MW of heating energy, the diameter of the device (yoke 12) is 4300mm (4.3m), the axial length of the device (rotor 11 and yoke 12) is 900mm (0.9m), the first The gap length between the first magnetic convex portion and the second magnetic convex portion when the magnetic convex portion 111a (111b) and the second magnetic convex portion 121a (121b) face each other was set to 2.5 mm. Further, a current of 10000 AT (ampere turn) is passed through the coil 15, and in the state shown in FIG. 1A, between the first magnetic body convex portion 111a (111b) and the second magnetic body convex portion 121a (121b). The generated magnetic field was 1.7 T (Tesla), and the magnetic field generated in the state of FIG. 6 was 0.06 T (Tesla).
  • the weight of the induction heating device stored in the nacelle is light, Easy to place in nacelle.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
  • the shapes of the magnetic piece, the yoke piece, and the magnetic convex portion can be changed as appropriate, and the materials used for these members can be changed as appropriate.
  • the induction heating device of the present invention can be used for a power generation system using renewable energy, for example, a hot water supply system or a heating system.
  • the power generation system of the present invention can be suitably used in the field of power generation using renewable energy.

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Abstract

熱媒体を加熱するのに適した性能を有する誘導加熱装置およびそれを備える発電システムを提供する。誘導加熱装置101は、回転軸21を有する回転体11と、回転体11の外周側に同心状に配置されるヨーク12と、加熱部13と、配管14と、コイル15とを備える。回転体11の外周面両端部には、径方向外方に突出し、軸方向に並ぶ一対の第一磁性体凸部111a,111bが周方向に複数並設されている。ヨーク12の内周面両端部には、回転体11側に向かって突出し、軸方向に並ぶ一対の第二磁性体凸部121a,121bが周方向に複数並設されている。加熱部13は、第二磁性体凸部121a,121bの外周を環状に囲むように配置され、熱媒体が流通する配管14が挿通されている。コイル15は、回転体11とヨーク12との間の環状空間に配置されている。

Description

誘導加熱装置およびそれを備える発電システム
　本発明は、誘導加熱を利用して熱媒体を加熱する誘導加熱装置およびそれを備える発電システムに関する。
　水を加熱する装置として、誘導加熱（渦電流）を利用した加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の渦電流加熱装置は、外周に永久磁石が配置された回転可能なロータと、このロータの外側に固定して設けられ、内部に水を流通させる流通路が形成された導電材料の加熱部とを備える。そして、ロータが回転することより、ロータ外周の永久磁石による磁力線が加熱部を貫通して移動することで、加熱部に渦電流が発生して、加熱部自体が発熱する。その結果、加熱部で発生した熱が内部の流通路を流通する水に伝達され、水が加熱される。
　上記の技術は風力などのエネルギーを利用して給湯を行うことを主目的としたものであるが、近年、同じく風力、水力、波力などの再生可能エネルギーを利用した発電システムが注目されている。
　例えば非特許文献１～３には、風力発電に関する技術が記載されている。風力発電システムは、風で風車を回転させ、発電機を駆動して発電するものであり、風のエネルギーを回転エネルギーに変換して、電気エネルギーとして取り出すものである。風力発電システムは、塔の上部にナセルを設置し、このナセルに水平軸風車（風の方向に対して回転軸がほぼ平行な風車）を取り付けた構造が一般的である。ナセルには、風車の回転軸の回転数を増速して出力する増速機と、増速機の出力によって駆動される発電機とが格納されている。増速機は、風車の回転数を発電機の回転数まで高める（例えば1：100）ものであり、ギアボックスが組み込まれている。
　最近では、発電コストを下げるため、風車を大型化する傾向があり、風車の直径が120m以上、１基当たりの出力が5MWクラスの風力発電システムが実用化されている。このような大型の風力発電システムは、巨大かつ重量物であるため建設上の理由から、洋上に建設されるケースが多い。
　また、風力発電では、風力の変動に伴い発電出力（発電量）が変動するため、風力発電システムに蓄電システムを併設し、不安定な電力を蓄電池に蓄えて、出力を平滑化することが行われている。
特開２００５‐１７４８０１号公報
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　しかし、上記した特許文献１に記載されるような従来の誘導加熱装置では、磁束（磁力線）を発生させる磁場発生手段に永久磁石を用いているため、次のような不具合が起こり得る。
　誘導加熱エネルギーは、磁場の強さ（Ｈ）の二乗に比例するが、永久磁石では一般的に発生できる磁場が弱いため、十分な誘導加熱エネルギーが得られず、所望の温度まで熱媒体（例えば、水などの液体）を加熱できない虞がある。
　また、強力な磁場を得るためにネオジウム磁石を使用することが考えられるが（特に、特許文献１の段落００３７参照）、ネオジウム磁石は熱に弱く、温度が上昇すると、磁気特性が低下する（これは、一般的なフェライト磁石も同じ）。そのため、加熱部の近い位置に永久磁石が配置されるような従来の誘導加熱装置では、永久磁石の温度が上昇し易く、磁気特性が低下して、結果的に所望の温度まで熱媒体を加熱できない虞がある。さらに、永久磁石は、時間の経過とともに磁気特性が劣化することから、長時間の使用に耐えられない虞がある。ところで、熱による磁気特性の低下（劣化）を防止するために、永久磁石の外周を覆うように断熱材を設けることも考えられる。しかし、この場合、断熱材は通常、非磁性体であるため、永久磁石と加熱部との間の磁気ギャップが大きくなり、加熱部を通過する磁束量が減少することから、誘導加熱の効率が低下する。
　一方、一般に広く知られている風力発電システムでは、出力平滑化のため蓄電システムが設置されているが、蓄電システムには電力を蓄電池に蓄えるためにコンバータなどの部品が必要であるため、システムの複雑化、電力損失の増大を招く。また、大型の風力発電システムの場合では、発電量に応じた大容量の蓄電池が必要であり、システム全体としてのコスト増大を招く。
　また、風力発電システムの故障原因の多くは、増速機、より具体的にはギアボックスのトラブルによるものである。ギアボックスが故障すると、通常はギアボックスを交換することで対処しているが、塔の上部に設置されたナセルにギアボックスが格納されている場合は、ギアボックスの取り付け・取り外しに多大な時間と労力を要する。そこで最近では、増速機を必要としないギアレスの可変速式風力発電機もある。
　しかし、ギアレスの場合、具体的には発電機の極数を増やすこと（多極発電機）で対応するが、増速機を使用する場合と比較して、発電機が大型・重量化する。特に、5MWクラスの大型の風力発電システムでは、発電機の重量が300トン（300000kg）を超える場合もあり（非特許文献４の表２参照）、ナセル内に配置することが困難である。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、熱媒体を加熱するのに適した性能を有する誘導加熱装置を提供することにある。また、別の目的は、上記の誘導加熱装置を備える発電システムを提供することにある。
　本発明の誘導加熱装置は、熱媒体を加熱する装置であり、回転軸を有する回転体と、磁性体片と、ヨーク片と、一対の磁性体凸部と、加熱部と、配管と、コイルとを備えることを特徴とする。磁性体片は、回転体に固定される長尺の部材である。ヨーク片は、磁性体片と間隔をあけて配置され、磁性体片と対向する長尺の部材である。一対の磁性体凸部は、磁性体片とヨーク片との少なくとも一方に形成され、両端部から他方に向かって突出する部材である。加熱部は、少なくとも一部が導電材料からなる環状の部材であり、ヨーク片の外周を環状に囲むように配置される。配管は、加熱部に設けられ、熱媒体が流通する。コイルは、磁性体片とヨーク片とが互いに対向するとき、磁性体片、一対の磁性体凸部、及びヨーク片で囲まれる空間内を通るように巻回される。
　本発明の誘導加熱装置によれば、磁場発生手段にコイルを用いているため、従来の永久磁石を用いた装置に比較して、より強い磁場（磁束密度）を安定的に発生することができる。具体的には、コイルに通電する電流を大きくすることで、強い磁場を発生することができ、通電電流を制御することで、磁場の強さを調整することも可能である。また、コイルであれば、永久磁石に比較して、温度上昇による磁気特性の低下や、経時的な磁気特性の劣化が起こり難い。したがって、磁場発生手段にコイルを用いることで、通電電流を制御して十分な磁場強度を維持し易く、加熱部（熱媒体）を所定の温度（100℃以上の高温、例えば100℃～600℃）まで加熱するのに十分な性能（熱エネルギー）を得ることができる。なお、コイルには直流電流を流し、直流磁場を発生することが挙げられる。
　また、本発明の誘導加熱装置では、回転せず固定された加熱部に配管を設けることで、配管に連通して外部から熱媒体を供給・排出する給排管と配管との接続に、配管の回動を許容する回転継手を用いる必要がない。そのため、簡易な構成で、堅牢な接続を実現できる。具体的には、熱媒体が加熱されると配管内の圧力が上昇し、例えば熱媒体が水（蒸気）の場合では600℃で約25MPa（250気圧）に達する。加熱部（配管）が回転する場合は、その圧力に耐え得る特殊な回転継手が必要であるところ、回転しない場合は、回転継手の必要がなく、例えば給排管と配管とを溶接するといった単純な方法を採用することで、十分に堅牢な構造を実現できる。
　本発明の誘導加熱装置における熱媒体の加熱メカニズムについて説明する。本発明の装置では、コイルが通電されることで、電流が流れる方向の右回りに磁界が生じ、磁性体片、ヨーク片、及び一対の磁性体凸部に磁束が発生し、磁気回路が形成される。具体的には、磁性体片とヨーク片とが対向するとき、磁性体片→一方の磁性体凸部→ヨーク片→他方の磁性体凸部→磁性体片の磁気回路が形成される。そして、回転体が回転することにより、磁性体片とヨーク片とが互いに対向して近接するときは、磁気回路中の磁気ギャップが小さくなり、磁気回路中に流れる磁束量が増える。一方、磁性体片とヨーク片とが互いに離間するときは、磁気回路中の磁気ギャップが大きくなることから、磁気回路中に流れる磁束量が減る。したがって、回転体が回転することにより、ヨーク片に流れる磁束量が変化することから、ヨーク片の外周に配置された環状の加熱部に誘導起電力（逆起電力）が発生し、加熱部に誘導電流が発生することで、加熱部が加熱され、熱媒体が加熱される。
　磁性体片は、少なくとも１個あればよく、回転体の周方向に複数個並設してもよい。ヨーク片も、少なくとも１個あればよく、回転体の外周側に周方向に複数個並設してもよい。磁性体片とヨーク片の数は、同じであっても、異なってもよい。また、磁性体片またはヨーク片を複数個並設する場合は、４個以上とし、周方向に等間隔に設けることが好ましい。磁性体片とヨーク片の少なくとも一方に形成される磁性体凸部の形状は、特に問わない。
　本発明において、磁性体片、ヨーク片、及び磁性体凸部はいずれも、少なくとも一部が磁性材料からなり、使用する磁性材料としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ケイ素鋼、パーマロイ、及びフェライトなどが挙げられる。また、加熱部に使用する導電材料としては、例えば、アルミニウムや銅、鉄などの金属が挙げられる。特に、加熱部にアルミニウムを使用することで、加熱部の軽量化を図ることができ、もって装置の軽量化を図ることができる。熱媒体としては、例えば、水、油、液体金属（Na、Pbなど）、溶融塩などの液体、並びに気体が挙げられる。
　本発明の誘導加熱装置の一形態としては、コイルが超電導コイルであることが挙げられる。
　コイルとしては、銅線などの常電導コイルや超電導線材を用いた超電導コイルが挙げられる。コイルに直流電流を流し、直流磁場を発生させる場合、超電導コイルであれば、電気抵抗がゼロであり、大電流を流してもコイルに発熱（損失）が実質的に生じない。そのため、上記構成によれば、常電導コイルに比較して、大電流を流すことによるコイルの発熱（損失）を抑制することができ、電力損失なしで極めて強い磁場を維持することができる。
　本発明の誘導加熱装置の一形態としては、ヨーク片の磁性体片側とは反対側の面を覆うように断熱部を備えることが挙げられる。
　本発明の装置において、加熱部の熱を逃がさないために加熱部の周囲を断熱材で覆うようにしてもよいが、その場合、断熱材の分だけ加熱部の断面積が小さくなる。これに対し、上記構成によれば、ヨーク片を断熱部で覆うことで、装置からの放熱を抑制し、加熱部の保温性を確保することができるので、加熱部の周囲を覆う断熱材を省略または薄くすることが可能である。そのため、加熱部周囲の断熱材を省略または薄くする分だけ、加熱部の断面積を大きくとることができ、装置の小型軽量化を図ることができる。
　本発明の誘導加熱装置の一形態としては、コイルを加熱部の熱から保護する耐熱部を備えることが挙げられる。
　加熱部が加熱されると、コイルが加熱部から近い位置に配置されている場合は、加熱部の熱によってコイルの温度が上昇する。また、コイルが加熱部から遠い位置に配置されていたとしても、加熱部からヨーク片などの部材を介して伝導してきた熱によってコイルの温度が上昇することが考えられる。コイルの温度が上昇すると、コイルの電気特性が低下するなどの悪影響を招くことがある。特に、上述したように加熱部の周囲を覆う断熱材を省略または薄くすることが可能であるため、その影響が大きくなる虞がある。そこで、上記構成によれば、加熱部が加熱されることに起因するコイルの温度上昇を防止し、コイルが加熱部からの熱影響を受け難くすることができる。
　本発明の誘導加熱装置の一形態としては、回転軸が風車に接続され、回転体を回転させる動力に風力を利用することが挙げられる。
　本発明の誘導加熱装置において、回転体（回転軸）の動力には、電動機やエンジンなどの内燃機関を用いることができるが、風力、水力、波力などの再生可能エネルギーを利用することが好ましい。再生可能エネルギーを利用すれば、CO2の増加を抑制でき、中でも風力を利用することが好適である。
　本発明の発電システムは、上記した本発明の誘導加熱装置と、この誘導加熱装置により加熱した熱媒体の熱を電気エネルギーに変換する発電部とを備えることを特徴とする。
　本発明の発電システムは、上記した誘導加熱装置を利用して加熱した熱媒体の熱を発電に利用するものであり、従来にない新規な発電システムである。例えば、誘導加熱装置の回転軸に風車を接続し、回転体の動力に風力を利用すれば、風のエネルギーを回転エネルギー→熱エネルギーに変換して、電気エネルギーとして取り出すことができる。そして、本発明の発電システムによれば、熱を電気エネルギーに変換する構成としたことで、蓄熱器を用いて熱としてエネルギーを蓄えることにより、効率の良い安定した発電を実現できる。また、熱を蓄熱器に蓄え、発電に必要な熱を取り出すことができる蓄熱システムは、蓄電システムに比べて簡易であり、蓄熱器も蓄電池に比べれば安価である。さらに、従来の風力発電システムのように増速機を設ける必要がなく、ギアボックスのトラブルを回避することが可能である。
　本発明の誘導加熱装置は、磁場発生手段にコイルを用いているため、熱媒体を100℃以上の高温に加熱することが容易である。また、本発明の発電システムは、上記した誘導加熱装置を利用して加熱した熱媒体の熱を発電に利用するものであり、従来にない新規な発電システムである。
実施の形態１に係る誘導加熱装置の概略図であり、（A）は、回転軸側から見た正面図であり、（B）は、回転体の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。 実施の形態１に係る誘導加熱装置における回転体およびヨークの概略図であり、（A）は、回転体の正面図であり、（B）は、軸方向に沿って切断した回転体の側面断面図であり、（C）は、ヨークの正面図であり、（D）は、軸方向に沿って切断したヨークの側面断面図である。 図２に示す回転体とヨークとを組み合わせた概略図であり、（E）は、正面図であり、（F）は、軸方向に沿って切断した側面断面図である。 実施の形態１に係る誘導加熱装置の概略図であり、装置の一部分を分解した要部拡大斜視図である。 実施の形態１に係る誘導加熱装置において、回転体が回転したときの磁性体凸部と磁性体突起部との間に発生する磁場（磁束密度）Tの時間的変化を模式的に示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱装置の概略図であり、回転体が回転中の一状態を示す正面図である。 （A）は、電磁鋼板を積層加工した磁性部品の説明図であり、（B）および（C）は、同図（A）の磁性部品を回転体の外周面に固定した概略正面図および概略側面断面図である。 実施の形態２‐１に係る誘導加熱装置の概略図であり、（A）は、回転軸側から見た正面図であり、（B）は、回転体の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。 実施の形態２‐２に係る誘導加熱装置の概略図であり、（A）は、回転軸側から見た正面図であり、（B）は、回転体の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。 実施の形態２‐２に係る誘導加熱装置における磁性体片とヨーク片との構成を示す概略分解斜視図である。 実施の形態３‐１に係る誘導加熱装置の概略図であり、（A）は、回転軸側から見た正面断面図であり、（B）は、回転体の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。 実施の形態３‐１に係る誘導加熱装置における磁性体片とヨーク片との構成を示す概略分解斜視図である。 実施の形態３‐２に係る誘導加熱装置の概略図であり、回転体の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。 実施の形態４に係る誘導加熱装置の概略図であり、回転体の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。 実施の形態４に係る誘導加熱装置における磁性体片とヨーク片との構成を示す概略図であり、（A）は、磁性体片が固定された回転体の半正面図であり、（B）は、ヨーク片の配置状態を示す半正面図である。 変形例１に係る誘導加熱装置の概略図であり、（A）は、回転軸側から見た正面図であり、（B）は、回転体の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。 変形例２に係る誘導加熱装置の概略図であり、回転体の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。 変形例３に係る誘導加熱装置の概略図であり、回転軸側から見た正面図である。 誘導加熱装置における配管の一例を示す概略図である。 本発明に係る発電システムの全体構成の一例を示す概略図である。
　本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
　＜誘導加熱装置＞
　（実施の形態１）
　図１に示す実施の形態１に係る誘導加熱装置101は、回転体11と、ヨーク12と、加熱部13と、配管14と、コイル15とを備える。以下、誘導加熱装置101の構成を図１～７を用いて詳しく説明する。なお、図１、６においては、加熱部のみ断面で示している。
　回転体11は、回転可能に支持された回転軸21を有し、この回転軸21から放射状に延びる支持部材115により支持された筒状の部材である（図２、３参照）。また、回転体11の外周面両端部には、回転体11の径方向外方に突出し、回転体11の軸方向に並ぶ一対の第一磁性体凸部111a,111bが一体に形成され設けられている。この例では、軸方向に並ぶ一対の第一磁性体凸部111a,111bを一組として、これが周方向に等間隔をあけて複数（この場合、18組）並設されている。また、この回転体11は、第一磁性体凸部111a,111bを含めて磁性材料からなり、この例では、鉄で形成されている。つまりこの場合では、回転体11は、回転体11の軸方向に延び、両端部から第一磁性体凸部111a,111bが突出する長尺の磁性体片110が複数連結され、複数の磁性体片110が円筒状を呈するように配置され一体となったもの、といえる。なお、ここでは、回転体11が回転軸21側から見て反時計方向に回転する（図１（A）中の矢印は回転方向を示す。図６も同じ）。
　ヨーク12は、回転体11の外周側に、回転体11と所定間隔をあけて配置された筒状の部材であり、回転体11の外周面と対向するように同心状に配置されている（図２、３参照）。また、ヨーク12の内周面両端部には、上記した回転体11の第一磁性体凸部111a,111bに対応するように、回転体11側に向かって突出し、回転体11の軸方向に並ぶ一対の第二磁性体凸部121a,121bが一体に形成され設けられている。この例では、軸方向に並ぶ一対の第二磁性体凸部121a,121bを一組として、これが周方向に等間隔をあけて複数（この場合、18組）並設されている。また、このヨーク12は、第二磁性体凸部121a,121bを含めて磁性材料からなり、この例では、鉄で形成されている。つまりこの場合では、ヨーク12は、回転体11の軸方向に延び、両端部から第二磁性体凸部121a,121bが突出する長尺のヨーク片120が複数連結され、複数のヨーク片120が円筒状を呈するように配置され一体になったもの、といえる。ここでは、ヨーク12が回転しないように固定されている。
　第一磁性体凸部111a,111bおよび第二磁性体凸部121a,121bはいずれも、回転体11の周方向に面する側面が回転体11の軸方向に平行な面であり、かつ、突出方向と直交方向に切断した断面が略矩形状の四角柱状である。
　加熱部13は、上記したヨーク片120の第二磁性体凸部121a,121bの外周を環状に囲むように配置される環状の部材である（図４参照）。つまり、加熱部13は、ヨーク片120（この場合、一対の第二磁性体凸部121a,121bを含む）の長手方向を軸としたときにその周方向に環状に囲むように配置されている。この加熱部13は、導電材料からなり、この例では、アルミニウムで形成されている。また、この例では、加熱部13から熱が逃げないように、加熱部13の周囲が断熱材13iで覆われている。断熱材13iには、例えば、ロックウール、グラスウール、発泡プラスチック、レンガ、セラミックスなどを使用することができる。
　各加熱部13には、熱媒体が流通する配管14が設けられている（図１（A）参照）。この例では、各加熱部13に回転体11の軸方向に沿って貫通する貫通孔が設けられており、軸方向に並ぶ一対の第二磁性体凸部121a,121bに配置された前後の加熱部13の各貫通孔を通るように配管14が挿通されている。そして、加熱部13と配管14とは熱的に接続されている。また、例えばこの例では、配管14の一端側から熱媒体を供給し、他端側から排出する構成としたり、配管14の一端側において、配管14と別の配管14とを接続する接続管を取り付け、配管14の他端側から熱媒体を供給し、接続管を介して、別の配管14の他端側から排出する構成としたりすることができる。即ち、前者の場合は片道の流路、後者の場合は往復の流路となり、後者の場合、前者の場合と比較して、熱媒体の加熱距離を長くすることができる。
　コイル15は、一対の第一磁性体凸部111a,111bが両端部に形成された磁性体片110と、一対の第二磁性体凸部121a,121bが両端部に形成されたヨーク片120とが互いに対向するとき、磁性体片110（回転体11）、一対の第一磁性体凸部111a,111b、一対の第二磁性体凸部121a,121b、及びヨーク片120（ヨーク12）で囲まれる空間内を通るように巻回されている（図１参照）。この例では、コイル15が、回転体11とヨーク12との間の環状空間に配置され、回転体11と間隔をあけてヨーク12側に固定されている。また、このコイル15は、常電導の銅コイルであり、コイル15には、図示しない直流電源が接続されている。ここでは、コイル15に通電する直流電流の向きを、回転体11の回転方向と同じ方向とする（図４中の矢印は電流が流れる方向を示す）。
　次に、誘導加熱装置101における熱媒体が加熱されるメカニズムについて詳しく説明する。
　誘導加熱装置101では、コイル15が通電されると、電流が流れる方向（図１（B）の場合、紙面手前から奥の方向）の右回りに磁界が発生し、磁性体片110、一対の第一磁性体凸部111a,111b、一対の第二磁性体凸部121a,121b、及びヨーク片120に磁束が流れ、磁気回路が形成される（図１（B）中の点線矢印は磁束の流れのイメージを示す）。具体的には、磁性体片110（一対の第一磁性体凸部111a,111b）とヨーク片120（一対の第二磁性体凸部121a,121b）とが対向するとき、磁性体片110→一方の第一磁性体凸部111a→一方の第二磁性体凸部121a→ヨーク片120→他方の第二磁性体凸部121b→他方の第一磁性体凸部111b→磁性体片110を通る磁気回路が形成される。そして、回転体11が回転することにより、磁性体片110とヨーク片120とが互いに対向して近接するときは、磁気回路中の磁気ギャップが小さくなり、磁気回路中に流れる磁束量が増える。一方、磁性体片110とヨーク片120とが互いに離間するときは、磁気回路中の磁気ギャップが大きくなることから、磁気回路中に流れる磁束量が減る。したがって、回転体11の回転により、ヨーク片120に流れる磁束量が周期的に変化することから、ヨーク片120の第二磁性体凸部121a,121bの外周に配置された環状の加熱部13に誘導起電力（逆起電力）が発生する。その結果、加熱部13に誘導電流が発生し、加熱部13が加熱され、配管14内の熱媒体が加熱される。
　図５は、誘導加熱装置101において、回転体11が回転したときの第一磁性体凸部111a,111bと第二磁性体凸部121a,121bとの間に発生する磁場（磁束密度）Tの時間的変化を模式的に示す図である。磁場Tは、図１（A）に示すように、磁性体片110とヨーク片120とが互いに対向して、第一磁性体凸部‐第二磁性体凸部間のギャップ長が最も小さくなるときは、極大かつ最大となる。一方、図６に示すように、回転体11の回転（この場合、10°）により、磁性体片110とヨーク片120とが互いにずれて、第一磁性体凸部‐第二磁性体凸部間のギャップ長が最も大きくなるときは、極小かつ最小となる。
　上記した誘導加熱装置101では、コイル15が常電導コイルである場合を例に説明したが、コイル15が超電導コイルであってもよい。超電導コイルを採用することで、より強い磁場（磁界）を発生させることができる。
　また、上記した誘導加熱装置101において、第一磁性体凸部111a,111bの対を有する磁性体片110および第二磁性体凸部121a,121bの対を有するヨーク片120の数はそれぞれ、適宜設定することができる。ここで、磁性体片110の数をある程度増やすことで、ヨーク片120に流れる磁束の変化周期を短くすることができる。誘導加熱エネルギーは、磁束の周波数に比例することから、周期を短くすることで、加熱効率を向上できる。
　さらに、上記した誘導加熱装置101では、第二磁性体凸部121a,121bの形状が、突出方向と直交方向に切断した断面が略矩形状の四角柱状である場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第二磁性体凸部121a,121bの側面を回転体11の軸方向に対して傾斜させたスキュー構造としてもよい。スキュー構造を採用することで、コギングトルクを低減して、回転体11の回転を滑らかにすることができる。また、回転体11の第一磁性体凸部111a,111bをスキュー構造としてもよい。
　その他、上記した誘導加熱装置101では、回転体11を、第一磁性体凸部111a,111bを含めて磁性材料で一体に形成する場合を例に説明したが、磁性体片および第一磁性体凸部を磁性材料で形成し、それを回転体の外周面に固定するようにしてもよい。例えば、図７（A）に示すように、Ｃ字状の電磁鋼板1100を積層加工して、磁性体片110および磁性体凸部111a,111bが一体になった磁性部品1110を作製する。そして、図７（B）、（C）に示すように、この磁性部品1110を、回転軸21から延びる支持部材115に支持された円筒状の回転体11aの外周面に、磁性体凸部111a,111bが回転体11aの軸方向に並ぶように固定する。この場合、磁性体凸部111a,111bを含めて回転体11aを電磁鋼板の積層体で一体に形成する場合に比較して、製造が容易である。また、回転体11aは、磁性材料、非磁性材料を問わず、例えば、構造用材料に使用される鉄、鋼、ステンレス、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）やＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などの複合材料で形成してもよい。
　この例では、磁性部品1110を電磁鋼板1100の積層体で構成する場合を例に説明したが、磁性部品1110は、例えば、鉄粉等の磁性粉末の表面に絶縁被覆を施し、この粉末を加圧成形した圧粉磁心で構成してもよい。また、ヨーク片および第二磁性体凸部にも、このような磁性部品を適用してもよい。
　上記した実施の形態１に係る誘導加熱装置101では、回転体11（磁性体片110）が内側に配置され、ヨーク12（ヨーク片120）が外側に配置されたインナーロータ構造であり、磁性体片110とヨーク片120との両方に磁性体凸部（第一磁性体凸部111a,111b、第二磁性体凸部121a,121b）を形成する場合を例に説明した。他の実施の形態としては、回転体11（磁性体片110）が外側に配置され、ヨーク12（ヨーク片120）が内側に配置されたアウターロータ構造であってもよいし、或いは磁性体片110とヨーク片120との一方にのみ磁性体凸部を形成してもよい。
　（実施の形態２‐１）
　図８に示す実施の形態２‐１に係る誘導加熱装置102aは、インナーロータ構造であり、ヨーク（ヨーク片）にのみ磁性体凸部が形成された場合の一例である。以下では、図１に示す実施の形態１の誘導加熱装置101との相違点を中心に説明する。
　磁性体片110は、細板状の長尺の部材であり、図７（B）を用いて説明した回転体11aの外周面に、回転体11aの軸方向に延び、かつ、周方向に等間隔をあけて複数固定されている。なお、図８（A）中の矢印は回転方向を示す。
　ヨーク12は、回転体11aの外周側に、磁性体片110と所定間隔をあけて同心状に配置された筒状の部材である。また、ヨーク12の内周面両端部には、磁性体片110側に向かって突出し、回転体11aの軸方向に並ぶ一対の磁性体凸部122a,122bが一体に形成されている。そして、軸方向に並ぶ一対の磁性体凸部122a,122bを一組として、これが周方向に等間隔をあけて複数並設されている。つまりこの場合では、ヨーク12は、回転体11aの軸方向に延び、両端部から磁性体凸部122a,122bが突出する長尺のヨーク片120が複数連結され、複数のヨーク片120が円筒状を呈するように配置され一体になったもの、といえる。なお、ここでは、ヨーク12の外径が、図１に示す誘導加熱装置101におけるヨーク12の外径と同じである。また、磁性体片110とヨーク片120とが対向するときの磁性体片‐磁性体凸部間のギャップ長が、誘導加熱装置101における第一磁性体凸部‐第二磁性体凸部間のギャップ長と同じである。
　この誘導加熱装置102aも、誘導加熱装置101と同様のメカニズムにより、熱媒体を加熱することができる。即ち、コイル15が通電されることで磁界が発生し、磁性体片110→一方の磁性体凸部122a→ヨーク片120→他方の磁性体凸部122bを通る磁気回路が形成される。そして、回転体11aが回転することにより、磁気回路中に流れる磁束量が変化し、ヨーク片120に流れる磁束量が周期的に変化することから、ヨーク片120の磁性体凸部122a,122bの外周に配置された環状の加熱部13に誘導電流が発生する。その結果、加熱部13が加熱され、配管14内の熱媒体が加熱される。
　上記の例では、ヨーク12（ヨーク片120）にのみ磁性体凸部122a,122bを形成する場合を例に説明したが、回転体11（磁性体片110）にのみ磁性体凸部を形成してもよい。
　（実施の形態２‐２）
　図９に示す実施の形態２‐２に係る誘導加熱装置102bは、インナーロータ構造であり、回転体（磁性体片）にのみ磁性体凸部が形成された場合の一例である。以下では、図１に示す実施の形態１の誘導加熱装置101との相違点を中心に説明する。
　回転体11は、外周面両端部に、回転体11の径方向外方に突出し、回転体11の軸方向に並ぶ一対の磁性体凸部112a,112bが一体に形成されている。そして、軸方向に並ぶ一対の磁性体凸部112a,112bを一組として、これが周方向に等間隔をあけて複数並設されている（図１０も参照）。なお、図９（A）中の矢印は回転方向を示す。
　ヨーク片120は、細板状の長尺の部材であり、回転体11の外周側に、回転体11と所定間隔をあけて同心状に複数配置されている。この例では、図１０に示すように、各ヨーク片120の一端側が連結され、ヨーク片120が周方向に等間隔をあけて複数並設されている。なお、ここでは、磁性体片110とヨーク片120とが対向するときの磁性体凸部‐ヨーク片間のギャップ長が、誘導加熱装置101における第一磁性体凸部‐第二磁性体凸部間のギャップ長と同じである。
　加熱部13は、上記したヨーク片120の中間部の外周を環状に囲むように配置されており、周囲が断熱材13iで覆われている。また、各加熱部13には、熱媒体が流通する配管14が設けられている（図９（A）参照）。この例では、各加熱部13に回転体11の軸方向に沿って貫通する貫通孔が設けられており、ヨーク片120の中間部に配置された前後の加熱部13の各貫通孔を通るように配管14が挿通されている。
　この誘導加熱装置102bも、誘導加熱装置101と同様のメカニズムにより、熱媒体を加熱することができる。即ち、コイル15が通電されることで磁界が発生し、磁性体片110→一方の磁性体凸部112a→ヨーク片120→他方の磁性体凸部112bを通る磁気回路が形成される。そして、回転体11が回転することにより、磁気回路中に流れる磁束量が変化し、ヨーク片120に流れる磁束量が周期的に変化することから、ヨーク片120の中間部の外周に配置された環状の加熱部13に誘導電流が発生する。その結果、加熱部13が加熱され、配管14内の熱媒体が加熱される。
　上記した誘導加熱装置102aと102bとを比較した場合、ヨーク片120の中間部に加熱部13を配置した誘導加熱装置102bの方が、ヨーク片120の磁性体凸部122a,122bに加熱部を配置した誘導加熱装置102aと比較して、ヨーク片120に加熱部13を配置した状態での軸方向の大きさを小さくすることができる。一方、誘導加熱装置102aの方が、ヨーク片120に加熱部を配置した状態での径方向の大きさを小さくすることができる。
　また、誘導加熱装置102bの方が、磁性体片110とヨーク片120との間に形成されるギャップが回転軸21の径方向外方に位置する。ギャップ位置の外径を大きくするほど、固定側のヨーク片120に対する回転側の磁性体片110の相対的な周速度が速くなるため、ヨーク片120に流れる磁束の変化を急峻にすることができる。誘導加熱エネルギーは、磁束の単位時間変化量に比例することから、ギャップ位置の外径を大きくすることで、加熱効率を向上できる。
　（実施の形態３‐１）
　図１１に示す実施の形態３‐１に係る誘導加熱装置103aは、アウターロータ構造である場合の一例である。以下では、図１に示す実施の形態１の誘導加熱装置101との相違点を中心に説明する。
　磁性体片110は、細板状の長尺の部材であり、円筒状に複数配置されている。この例では、図１２に示すように、回転軸21から延びる支持部材115により支持された円筒状の回転体11aの外周縁部に、各磁性体片110が回転体11aの軸方向に延設され、磁性体片110が周方向に等間隔をあけて複数並設されている。なお、図１１（A）中の矢印は回転方向を示す。
　ヨーク12は、円筒状に配置された磁性体片110の内周側に、磁性体片110と所定間隔をあけて同心状に配置された筒状の部材である。また、ヨーク12の外周面両端部には、磁性体片110側に向かって突出し、回転体11aの軸方向に並ぶ一対の磁性体凸部122a,122bが一体に形成されている。そして、軸方向に並ぶ一対の磁性体凸部122a,122bを一組として、これが周方向に等間隔をあけて複数並設されている。なお、ここでは、円筒状に配置された磁性体片110の外径が、図１に示す誘導加熱装置101におけるヨーク12の外径と同じであり、誘導加熱装置103aと101とを比較した場合、径方向の大きさが同じである。また、磁性体片110とヨーク片120とが対向するときの磁性体片‐磁性体凸部間のギャップ長が、誘導加熱装置101における第一磁性体凸部‐第二磁性体凸部間のギャップ長と同じである。
　この誘導加熱装置103aも、誘導加熱装置101と同様のメカニズムにより、熱媒体を加熱することができる。即ち、コイル15が通電されることで磁界が発生し、ヨーク片120→一方の磁性体凸部122a→磁性体片110→他方の磁性体凸部122bを通る磁気回路が形成される。そして、回転体11aが回転することにより、磁気回路中に流れる磁束量が変化し、ヨーク片120に流れる磁束量が周期的に変化することから、ヨーク片120の磁性体凸部122a,122bの外周に配置された環状の加熱部13に誘導電流が発生する。その結果、加熱部13が加熱され、配管14内の熱媒体が加熱される。
　上記した誘導加熱装置103aと101とを比較した場合、誘導加熱装置103aの方が、ギャップ位置の外径が大きく、固定側のヨーク片120に対する回転側の磁性体片110の相対的な周速度が速くなるため、加熱効率を向上できる。
　上記の例では、ヨーク片120の磁性体凸部122a,122bの外周に加熱部13を配置する場合を説明したが、ヨーク片120の中間部に加熱部13を配置してもよい。
　（実施の形態３‐２）
　図１３に示す実施の形態３‐２に係る誘導加熱装置103bは、ヨーク片120の中間部に加熱部13を配置した場合の一例である。例えば、図１２に示すように、ヨーク12において、磁性体凸部122a,122bが両端部に形成されたヨーク片120に相当する部分以外の部分にスリット123を設け、半割りにした加熱部をヨーク片120の中間部の外周を環状に囲むように配置することが挙げられる。
　上記した誘導加熱装置103aと103bとを比較した場合、誘導加熱装置103bの方が、ヨーク片120に加熱部13を配置した状態での軸方向の大きさを小さくすることができる。
　上記した実施の形態１、２‐１、２‐２、３‐１、３‐２に係る誘導加熱装置101、102a、102b、103a、103bではいずれも、磁性体片110とヨーク片120とが回転体の径方向に対向し、回転体の径方向にギャップを設定した、所謂ラジアルギャップ形について説明した。他の実施の形態としては、磁性体片110とヨーク片120とが回転体の軸方向に対向し、回転体の軸方向にギャップを設定した、所謂アキシャルギャップ形にしてもよい。
　（実施の形態４）
　図１４に示す実施の形態４に係る誘導加熱装置104は、アキシャルギャップ形の一例である。以下では、図１に示す実施の形態１の誘導加熱装置101との相違点を中心に説明する。
　回転体11bは、一方の端面側に回転軸21を有する円板状の部材であり、他方の端面側に磁性体片110が固定されている。磁性体片110は、細板状の長尺の部材であり、図１５（A）に示すように、回転体11bの径方向に延び、かつ、周方向に等角度間隔をあけて複数固定されている。
　ヨーク片120は、細板状の長尺の部材であり、磁性体片110（回転体11b）と所定間隔をあけて、回転体11bの軸方向に磁性体片110と対向するように複数配置されている。また、各ヨーク片120の両端部には、磁性体片110側に向かって突出する一対の磁性体凸部122a,122bが一体に形成されている。この例では、磁性体片110と対応するように、ヨーク片120が回転体11bの径方向に延び、かつ、周方向に等角度間隔をあけて複数並設されている（図１５（B）参照）。各ヨーク片120は、磁性体片110と対向する側と反対側が板状の支持部材125に固定され支持されている。なお、ここでは、磁性体片110とヨーク片120とが対向するときの磁性体片‐磁性体凸部間のギャップ長が、誘導加熱装置101における第一磁性体凸部‐第二磁性体凸部間のギャップ長と同じである。
　加熱部13は、上記したヨーク片120の磁性体凸部122a,122bの外周を環状に囲むように配置されており、周囲が断熱材13iで覆われている。また、各加熱部13には、熱媒体が流通する配管（図示せず）が設けられている。例えば、各加熱部13に回転体11bの径方向に沿って貫通する貫通孔を設け、ヨーク片120の磁性体凸部122a,122bに配置された内外の加熱部13の各貫通孔を通るように配管を挿通することが挙げられる。
　コイル15は、磁性体片110とヨーク片120とが互いに対向するとき、磁性体片110、一対の磁性体凸部、及びヨーク片で囲まれる環状空間内を通るように巻回されている。
　この誘導加熱装置104も、誘導加熱装置101と同様のメカニズムにより、熱媒体を加熱することができる。即ち、コイル15が通電されることで磁界が発生し、磁性体片110→一方の磁性体凸部122a→ヨーク片120→他方の磁性体凸部122bを通る磁気回路が形成される。そして、回転体11aが回転することにより、磁気回路中に流れる磁束量が変化し、ヨーク片120に流れる磁束量が周期的に変化することから、ヨーク片120の磁性体凸部122a,122bの外周に配置された環状の加熱部13に誘導電流が発生する。その結果、加熱部13が加熱され、配管内の熱媒体が加熱される。
　上記の例では、ヨーク片120の磁性体凸部122a,122bの外周に加熱部13を配置する場合を説明したが、ヨーク片120の中間部の外周に加熱部13を配置してもよい。また、ヨーク片120にのみ磁性体凸部122a,122bを形成する場合を説明したが、磁性体片110に磁性体凸部を形成してもよく、磁性体片110とヨーク片120との両方に磁性体凸部を形成してもよい。
　（変形例１）
　上記した実施の形態１、２‐１、２‐２、３‐１、３‐２、４に係る誘導加熱装置101、102a、102b、103a、103b、104において、ヨーク12（ヨーク片120）の回転体11（磁性体片110）とは反対側の面を覆うように断熱部を配置してもよい。例えば、図１に示す誘導加熱装置101を例に挙げ説明すると、図１６に示すように、ヨーク12の外周面に断熱部16を配置することが挙げられる。この構成によれば、加熱部13が配置されるヨーク片120が断熱部16で覆われることで、装置からの放熱を抑制し、加熱部13の保温性を確保することができる。そのため、加熱部13の周囲を覆う断熱材13iを省略または薄くすることが可能であり、その分だけ加熱部13の断面積を大きくとることができ、装置の小型軽量化を図ることができる。この断熱部16は、上記した断熱材13iと同じ材料で形成することができる。
　また、加熱部13の周囲を覆う断熱材13iを省略または薄くした場合、加熱部13の熱がヨーク片120などの部材に伝導され易くなる。そこで、加熱部13に設けられた配管14の熱媒体供給側を、例えばヨーク片120から受熱できるように伸ばして配設することで、ヨーク片120などを冷却できると共に、発生した熱を有効利用することができる。また、コイル15には常電導コイルを用いているため、通電によりコイル15が発熱する。そこで、加熱部13に設けられた配管14の熱媒体供給側を、コイル15から受熱できるように伸ばして配設することで、コイル15を冷却できると共に、熱の有効利用を図ることができる。
　（変形例２）
　上記した実施の形態に係る誘導加熱装置において、コイル15を加熱部13の熱から保護する耐熱部を設けてもよい。例えば、図１に示す誘導加熱装置101を例に挙げ説明すると、図１７に示すように、コイル15の周囲に耐熱部17を設けることが挙げられる。この耐熱部17は、上記した断熱材13iと同じ材料で形成することができる。この構成によれば、加熱部13が加熱されることに起因するコイルの温度上昇を防ぐことができ、コイル15が加熱部13からの熱影響を受け難くなる。
　（変形例３）
　上記した実施の形態に係る誘導加熱装置では、複数の磁性体片110又はヨーク片120を回転体の周方向に等間隔あるいは等角度間隔をあけて配置する場合を説明したが、磁性体片110又はヨーク片120を周方向の一部にのみ配置してもよい。例えば、図８に示す誘導加熱装置102aを例に挙げ説明すると、図１８に示すように、周方向の一部にのみヨーク12（ヨーク片120）を配置することが挙げられる。この例では、磁性体片110が固定された回転体11aに対して半周方向の一部にヨーク片120が配置され、このヨーク片120が回転体11aの中心を通る線分（図１８では、水平線）に対して線対称となるように配置されている。この構成によれば、使用材料、部品点数の削減の他、径方向の大きさを一部小さくすることができる。そのため、輸送上の制約を緩和することができる。
　（変形例４）
　さらに、上記した実施の形態に係る誘導加熱装置では、ヨーク片120の中間部や磁性体凸部（121a,121b又は122a,122b）の外周に環状の加熱部13を配置し、この加熱部13に配管14を挿通して配置する場合を例に説明したが、配管を導電材料で形成し、配管が加熱部を兼用する構成としてもよい。例えば図１９に示すように、導電材料からなる配管14をヨーク片120の外周に巻回して取り付けてもよい。この場合、配管14の巻き始めと巻き終わりの端部同士を導体で電気的に短絡することで、ヨーク片120に流れる磁束量が変化することにより、配管14に誘導起電力が発生し、配管14に電流が流れることで、配管14内の熱媒体が加熱される。
　以上説明した本発明の実施の形態に係る誘導加熱装置は、磁場発生手段にコイルを用いているため、永久磁石を用いる場合に比較して、強い磁場を安定的に発生させることができる。また、永久磁石を用いた装置の場合、磁場の強さを調整することができないため、磁場を常に発生し、回転体に対し、加熱部に発生する誘導電流に起因する回転を停止させる方向のトルク（制動トルク）が常に作用する。そのため、弱風で回転始動することが難しく、効率良く熱を発生させることができない。これに対し、コイルを用いた装置の場合、通電電流を制御することで磁場の強さを調整することが可能であるため、通電電流をゼロあるいは小さくすることで、回転体の制動トルクを小さくすることができる。そのため、弱風でも回転始動し易く、効率良く熱を発生させることができる。さらに、加熱部（配管）が回転しない構造としたことで、例えば配管に連通して外部から熱媒体を供給・排出する給排管と配管との接続に、配管の回動を許容する回転継手を用いる必要がなく、簡易な構成で、堅牢な接続を実現できる。
　＜発電システム＞
　次に、図２０を用いて、本発明に係る発電システムの全体構成の一例を説明する。図２０に示す発電システムPは、誘導加熱装置10と、風車20と、蓄熱器50と、発電部60とを備える。塔91の上部に設置されたナセル92に風車20が取り付けられ、ナセル92内に誘導加熱装置10が格納されている。また、塔91の下部（土台）に建てられた建屋93に蓄熱器50及び発電部60が設置されている。以下、発電システムPの構成を詳しく説明する。
　誘導加熱装置10は、本発明の誘導加熱装置であり、例えば、上記した実施の形態に係る誘導加熱装置を利用することができる。また、回転軸21の他端側が後述する風車20に直結され、回転体を回転させる動力に風力を利用している。なお、ここでは、熱媒体が水である場合を例に説明する。
　風車20は、水平方向に延びる回転軸21を中心に、３枚の翼201を回転軸21に放射状に取り付けた構造である。出力が5MWを超える風力発電システムの場合、直径が120m以上、回転数が10～20rpm程度である。
　誘導加熱装置10の配管には、誘導加熱装置10に水を供給する給水管73と、誘導加熱装置10により加熱した水を蓄熱器50に送る輸送管51が接続されている。誘導加熱装置10は、コイルの直流通電により、磁性体片、一対の磁性体凸部、及びヨーク片に磁束が流れ、磁気回路が形成される。そして、回転体の回転により、磁性体片‐ヨーク片間のギャップ長が変化し、磁気回路（ヨーク片）に流れる磁束量が変化することで、ヨーク片の外周に配置された環状の加熱部に誘導電流が発生し、加熱部が誘導加熱され、配管内の水を加熱する。この誘導加熱装置10は、磁場発生手段にコイルを用いているため、強い磁場を発生させることができ、熱媒体である水を例えば100℃～600℃といった高温に加熱することが可能である。また、誘導加熱装置10は、加熱部（配管）が回転しない構造であるので、配管と輸送管51及び給水管73との接続に回転継手を用いる必要がなく、例えば溶接などを用いて、簡易な構成で、堅牢な接続を実現できる。
　この発電システムPは、誘導加熱装置10により水を発電に適した温度（例えば200℃～350℃）まで加熱し、高温高圧水を発生させる。高温高圧水は、誘導加熱装置10と蓄熱器50とを連結する輸送管51を通って蓄熱器50に送られる。蓄熱器50は、輸送管51を通って送られてきた高温高圧水の熱を蓄え、また、熱交換器を用いて発電に必要な蒸気を発電部60に供給する。なお、誘導加熱装置10により蒸気を発生させてもよい。
　蓄熱器50としては、例えば、蒸気アキュムレーターや、溶融塩や油などを用いた顕熱型、或いは、融点の高い溶融塩の相変化を利用した潜熱型の蓄熱器を利用することができる。潜熱型の蓄熱方式は蓄熱材の相変化温度で蓄熱を行うため、一般に、顕熱型の蓄熱方式に比べて蓄熱温度域が狭帯域であり、蓄熱密度が高い。
　発電部60は、蒸気タービン61と発電機62とを組み合わせた構造であり、蓄熱器50から供給された蒸気によって蒸気タービン61が回転し、発電機62を駆動して発電する。
　蓄熱器50に送られた高温高圧水又は蒸気は、復水器71で冷却され水に戻される。その後、ポンプ72に送られ、高圧水にして給水管73を通って誘導加熱装置10に送られることで循環する。
　この発電システムPによれば、再生可能エネルギー（例、風力）を動力として回転エネルギーを得て熱を発生させ、その熱を蓄熱器に蓄熱して発電することで、高価な蓄電池を用いなくても、需要に応じた安定的な発電を実現できる。また、従来の風力発電システムのように増速機を設ける必要がなく、ギアボックスのトラブルを回避することが可能である。さらに、熱媒体の熱を輸送管により例えば塔の下部（土台）に設置された発電部に供給することで、ナセルに発電部を格納する必要がなく、塔の上部に設置されるナセルを小型・軽量化することができる。
　上記した発電システムでは、熱媒体が水である場合を例に説明したが、熱媒体が、水よりも熱伝導率の高い液体金属であってもよい。このような液体金属としては、例えば液体金属ナトリウムが挙げられる。液体金属を熱媒体に使用する場合は、例えば、加熱部から熱を受け取る一次熱媒体に液体金属を使用し、輸送管を通って送られてきた液体金属の熱で熱交換器を介して二次熱媒体（水）を加熱し、蒸気を発生させることが考えられる。
　また、常圧で100℃超の沸点を有する例えば油、液体金属、溶融塩などを熱媒体に用いた場合は、水に比較して、所定の温度まで加熱したときに、配管内の熱媒体の気化による内圧上昇を抑制し易い。
　（試算例）
　図１に示す実施の形態１に係る誘導加熱装置101を設計し、加熱部にアルミニウム導体を採用した場合と銅導体を採用した場合の装置の重量について試算した。
　設計条件は、次のとおり設定した。装置は5MWの加熱エネルギーが得られるものとし、装置（ヨーク12）の直径を4300mm（4.3m）、装置（回転体11およびヨーク12）の軸方向の長さを900mm（0.9m）、第一磁性体凸部111a（111b）と第二磁性体凸部121a（121b）とが互いに対向するときの第一磁性体凸部‐第二磁性体凸部間のギャップ長を2.5mmとした。また、コイル15には、10000AT（アンペアターン）の電流を流し、図１（A）の状態で第一磁性体凸部111a（111b）と第二磁性体凸部121a（121b）との間に発生する磁場を1.7T（テスラ）とし、図６の状態で発生する磁場を0.06T（テスラ）とした。
　装置重量を試算した結果、アルミニウム導体を採用した場合は23トン（23000kg）、銅導体を採用した場合は27トン（27000kg）であった。この結果から、加熱部にアルミニウム導体を採用した場合、銅導体を採用する場合に比較して、約15％の軽量化を実現できることが分かる。また、従来の5MWクラスの風力発電システムでは、ギアレスの場合、発電機の重量が300トンを超えることを考えると、本発明の発電システムでは、ナセルに格納される誘導加熱装置の重量が軽く、ナセル内に配置することが容易である。
　なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、磁性体片、ヨーク片、及び磁性体凸部の形状を適宜変更したり、これら部材に使用する材料を適宜変更したりすることも可能である。
　本発明の誘導加熱装置は、再生可能エネルギーを利用した発電システムに利用する他、例えば給湯システムや暖房システムに利用することも可能である。また、本発明の発電システムは、再生可能エネルギーを利用した発電の分野に好適に利用可能である。
　10、101,102a,102b,103a,103b,104　誘導加熱装置
　P　発電システム
　11,11a,11b　回転体
　　110　磁性体片　　111a,111b　第一磁性体凸部
　　112a,112b　　磁性体凸部
　　115　支持部材
　12　ヨーク
　　120　ヨーク片　　121a,121b　第二磁性体凸部
　　122a,122b　　磁性体凸部
　　123　スリット　　125　支持部材
　13　加熱部　　13i　断熱材
　14　配管
　15　コイル
　16　断熱部
　17　耐熱部
　1100　電磁鋼板　　1110　磁性部品
　21　回転軸
　20　風車　　201　翼
　50　蓄熱器　　51　輸送管
　60　発電部　　61　蒸気タービン　　62　発電機
　71　復水器　　72　ポンプ　　73　給水管
　91　塔　　92　ナセル　　93　建屋

Claims (7)

  1. 　熱媒体を加熱する誘導加熱装置であって、
    　回転軸を有する回転体と、
    　前記回転体に固定される長尺の磁性体片と、
    　前記磁性体片と間隔をあけて配置され、前記磁性体片と対向する長尺のヨーク片と、
    　前記磁性体片と前記ヨーク片との少なくとも一方に形成され、両端部から他方に向かって突出する一対の磁性体凸部と、
    　少なくとも一部が導電材料からなり、前記ヨーク片の外周を環状に囲むように配置される環状の加熱部と、
    　前記加熱部に設けられ、前記熱媒体が流通する配管と、
    　前記磁性体片と前記ヨーク片とが互いに対向するとき、前記磁性体片、一対の前記磁性体凸部、及び前記ヨーク片で囲まれる空間内を通るように巻回されるコイルと、を備えることを特徴とする誘導加熱装置。
  2. 　前記コイルが、超電導コイルであることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
  3. 　前記ヨーク片の前記磁性体片側とは反対側の面を覆うように配置される断熱部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
  4. 　前記コイルを前記加熱部の熱から保護する耐熱部を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
  5. 　前記回転軸が、風車に接続され、
    　前記回転体を回転させる動力に風力を利用することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
  6. 　前記加熱部に、アルミニウムが使用されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の誘導加熱装置と、
    　前記誘導加熱装置により加熱した前記熱媒体の熱を電気エネルギーに変換する発電部と、を備えることを特徴とする発電システム。
PCT/JP2011/056819 2010-04-07 2011-03-22 誘導加熱装置およびそれを備える発電システム WO2011125485A1 (ja)

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