JPH11312573A - マグネット式ヒーター - Google Patents

マグネット式ヒーター

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JPH11312573A
JPH11312573A JP13266398A JP13266398A JPH11312573A JP H11312573 A JPH11312573 A JP H11312573A JP 13266398 A JP13266398 A JP 13266398A JP 13266398 A JP13266398 A JP 13266398A JP H11312573 A JPH11312573 A JP H11312573A
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JP
Japan
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conductor
heat
heat medium
heating
magnet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13266398A
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English (en)
Inventor
Masayoshi Usui
正佳 臼井
Hiroshi Inoue
洋 井上
Kazuyoshi Takigawa
一儀 滝川
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Original Assignee
Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より短時間にかつ効率よく熱媒体用流体を高
温に加熱することができ、また昇温が完了して暖房が不
要となった時点で直ちに発熱を停止できる自動車などの
車両用補助暖房熱源補助ヒータの提供。 【解決手段】 磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対
向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることによ
り導体に生じるスリップ発熱で熱媒体用流体を加熱する
方式であって、駆動軸1に取付けられた永久磁石回転体
3と、該回転体と対向配置した導体6側にウォータージ
ャケット5が設けられ、駆動軸に結合された電磁クラッ
チを介してON/OFF制御される仕組みとなし、前記
永久磁石回転体の回動により導体に生じるスリップ発熱
によりウォータージャケット内の熱媒体用流体が加熱さ
れる構造となす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に寒冷時や極寒
時におけるディーゼルエンジンやガソリンエンジンを動
力源とする主に自動車などの各種車両用エンジンの起動
性向上や電気自動車を含む各種車両や船舶のキャビン暖
房などに使用されるエンジン冷却水などの熱媒体用流体
の補助加熱手段として用いられ、またエンジン駆動され
る発電機、溶接機、コンプレッサー、建設機械などのエ
ンジン冷却水の予熱あるいは急速昇温(ウォーミングア
ップ時間の短縮)に用いるマグネット式ヒーターに関す
る。
【0002】
【従来の技術】寒冷地などにおける始動時のエンジン冷
却水の暖房に利用される自動車などの車両用補助暖房熱
源として、ビスカス式ヒーターが知られている(特開平
2−246823号公報、実開平4−11716号公
報、特開平9−254637公報、特開平9−6672
9号公報、特開平9−323530公報など参照)。ビ
スカス式ヒーターは、シリコンオイルなどの粘性用流体
をせん断により発熱させ、ウォータージャケット内を循
環する循環水に熱交換して暖房熱源に利用する方式であ
って、その構造としては、例えばハウジング内部に発熱
室と、この発熱室の外域にウォータージャケットを形成
し、ハウジングには軸受装置を介して駆動軸が回動可能
に支承され、駆動軸には発熱室内で回動可能なロータが
固定されており、発熱室の壁面とロータとの間隙にシリ
コンオイルなどの粘性流体が封入され、ウォータージャ
ケット内では循環水が入水ポートから取入れられ、出水
ポートから外部の暖房回路へ送り出されるべく循環され
ている。
【0003】車両の暖房装置に組込まれたこのビスカス
式ヒーターでは、駆動軸がエンジンにより駆動されれ
ば、発熱室内でロータが回動するため、粘性流体が発熱
室の壁面とロータの外面との間隙でせん断により発熱
し、この発熱がウォータージャケット内の循環水に熱交
換され、加熱された循環水が暖房回路でエンジン冷却水
など車両の暖房に供されることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したビス
カス式ヒーターは、シンプルな構造により、小型化と低
コストを実現でき、また摩耗のない非接触式の機構で高
い信頼性と安全性を確保することができ、さらに水温が
上昇し、補助ヒーターが不要になると温度制御により自
動的に運転が停止するため、無駄なエネルギーは使用し
ないなどの特徴を有するが、粘性流体として用いるシリ
コンオイルはロータの回転数が上昇するにつれて粘性が
次第に低下しせん断抵抗が落ちるため、シリコンオイル
の発熱による温度は240℃程度が限界であり、循環水
の温度をあまり高くできないことと、始動時シリコンオ
イルが撹拌されるまでに時間がかかるためにエンジン冷
間時間での急速な暖房効果が得られないという難点があ
る。このため、特にディーゼルエンジン搭載の寒冷地仕
様車の場合、このようなビスカス式ヒータは有効性にお
いて十分とはいえず、より短時間にかつ効率よく熱媒体
用流体を高温に加熱することができる補助ヒータが望ま
れていた。
【0005】本発明は、このようなビスカス式ヒーター
の有する問題点にかんがみなされたもので、ビスカス式
ヒーターに比しより高温にしかも短時間に熱媒体用流体
の温度を上昇させることができ、また昇温が完了して暖
房が不要となった時点で直ちに発熱を停止でき、かつ耐
熱性に優れたマグネット式ヒーターを提供しようとする
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマグネット
式ヒーターは、磁石と導体間に形成される磁路をせん断
することにより導体側に発生するスリップ発熱を熱媒体
用流体に熱交換する方式であり、その要旨は、磁石と導
体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体
を相対的に回転させることにより導体に生じるスリップ
発熱で熱媒体用流体を加熱する方式であって、駆動軸に
軸受装置を介して支承されたハウジングの内部に、前記
駆動軸により回動可能に設けられた永久磁石回転体と、
該回転体と僅かなギャップを隔てて対向配置した導体を
有しかつ該導体側に熱媒体用流体を循環させる熱媒体用
流体ジャケットが設けられ、前記永久磁石回転体の回動
により導体に生じるスリップ発熱により前記熱媒体用流
体ジャケット内の熱媒体用流体が加熱される構造とな
し、また前記ハウジングには軸受装置を介して回転可能
に支承されたクラッチロータ内に位置すべく励磁コイル
が設けられ、前記駆動軸に締結されたハブにアーマチュ
アが固定され、駆動軸が電磁クラッチを介してON/O
FF制御される仕組みとなしたことを特徴とするもので
あり、また、前記導体にエディカレント材またはヒステ
リシス材を用いたりするものである。
【0007】すなわち、本発明は永久磁石(フェライ
ト)と、磁気ヒステリシスの大きな材料(以下「ヒステ
リシス材」と呼ぶ)やエディカレント材などの導体(発
熱体)の2つの部材を僅かなギャップを隔てて対向配置
し、磁石と導体を相対的に回転させて磁路をせん断する
ことにより導体側に発生するスリップ発熱を利用したも
ので、導体にエディカレント材またはヒステリシス材を
用いることによって数秒〜数十秒で200〜600℃の
温度に発熱させることができるという特徴を有する。な
お、前記ギャップは特に限定するものではないが、通常
0.3〜1.0mmである。
【0008】なお上記した「スリップ発熱」とは前記磁
石により発生した磁界内で、該磁界を切る方向に導体を
動かす(回転させる)と、当該導体内に渦電流(エディ
カレント)が発生し、この渦電流の導体内における電気
抵抗により発熱することを意味する。
【0009】本発明における熱交換方式としては、発熱
体である導体に熱媒体用流体を直接または間接に接触さ
せる方式を用いることができる。導体に熱媒体用流体を
直接接触させて熱交換する方式としては、熱媒体用流体
ジャケット内に導体の磁石と反対側の面を熱媒体用流体
ジャケット内に露出させる方式を、また導体に熱媒体用
流体を間接的に接触させて熱交換する方式としては、熱
媒体用流体ジャケットを介して熱交換する方式をそれぞ
れ用いることができる。
【0010】また、本発明における回転駆動源として
は、エンジンによりプーリなどを介して駆動軸を駆動す
る方式、あるいはエンジンとは別設の専用のモーターや
風力、水力などを用いることができる。
【0011】このマグネット式ヒーターのON/OFF
制御手段としては、例えば温度センサーを用いて熱媒体
用流体の温度を測定し、所定の温度に達した時点で電磁
クラッチをOFFする方式やブレーキを作動させる方式
などを用いることができる。
【0012】本発明は、磁石と導体間の相対回転により
主として導体が発熱し、磁石も導体からの輻射熱により
磁力は少し弱まり、駆動トルクは多少減少するが、前記
したビスカス式ヒーター程の比ではなく、発熱量は高い
値を維持し続けることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るマグネット式
ヒーターの一例を示す縦断側面図であり、1は駆動軸、
2は前部ハウジング、2−1は後部ハウジング、3は永
久磁石回転体、4は永久磁石、5はウォータージャケッ
ト、6は導体、7は通しボルト、8は入水ポート、9、
10は軸受装置、11は電磁クラッチ、12はクラッチ
ロータ、13は励磁コイル、14は締結ボルト、15は
ハブ、16はアーマチュアをそれぞれ示す。
【0014】すなわち、図1に示すマグネット式ヒータ
ーは、駆動軸1の外周に軸受装置9を介して支承された
前部ハウジング2内に前記駆動軸1に嵌着された永久磁
石回転体3が収納され、この永久磁石回転体3と僅かな
ギャップを隔てて対向するウォータージャケット5が該
ジャケット背面側の後部ハウジング2−1との間に介在
させたガスケットGを介して各々積層された状態で通し
ボルト7にて締結されている。永久磁石回転体3にはド
ーナツ状の永久磁石4がヨーク4aを介して取付けら
れ、この永久磁石4と僅かなギャップを隔てて相対向す
る導体6がウォータージャケット5に取付けられてい
る。前記導体6はヒステリシス材または鉄板などの基材
の永久磁石4側の表面にエディカレント材を貼着して構
成されたものである。ウォータージャケット5の背面側
に取付けられた後部ハウジング2−1には、入水ポート
8および図示しない出水ポートが隣接して設けられ、入
水ポート8と出水ポートとはウォータージャケット5に
連通されている。ウォータージャケット5には熱交換効
率をよくするためにフィン5aが設けられている。この
フィンの形状としては、例えばスパイラル状や放射状、
あるいは円弧状に設けることができる。なお熱交換効率
をさらに高めるため放熱フィンを導体6に直接設け、放
熱フィン付き導体6として形成することもできる。
【0015】また、この駆動軸1には電磁クラッチ11
が結合されている。この電磁クラッチ11は、前部ハウ
ジング2に軸受装置10を介して回転可能に支承された
クラッチロータ12と、このクラッチロータ12内に位
置するように当該ハウジング2に設けられた励磁コイル
13と、前記駆動軸1に締結ボルト14にて締結された
ハブ15および該ハブによって励磁コイル13側に移動
可能に保持されたアーマチュア16とから構成されてい
る。なお、クラッチロータ12は図示しない車両のエン
ジンによりベルトで回転されるようになっている。
【0016】上記構成のマグネット式ヒーターにおい
て、電磁クラッチ11がONされることにより起動され
れば、駆動軸1に締結されている永久磁石回転体3が軸
芯回りに回動し永久磁石4が回動することにより、ウォ
ータージャケット5の前面に取付けられた導体6と永久
磁石4との間に形成されている磁路がせん断されて導体
6にスリップ発熱が生じる。この導体6の発熱は、ウォ
ータージャケット5内の熱媒体用流体としての循環水に
熱交換され、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房
に供されることとなる。
【0017】図2は本発明者が試験的に行った希土類エ
ディカレント材発熱データを例示したもので、このデー
タは永久磁石とエディカレント材間のギャップを1.0
mmに設定して対向配置し、エディカレント材側を固定
した状態で磁石側の回転数を種々変えて測定した時間
(sec)と温度の関係を示したものである。このデー
タより、磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置
し、該磁石と導体を相対的に回転させることにより、数
秒〜数十秒で導体に200〜600℃のスリップ発熱が
生じることがわかる。したがって、導体側にウォーター
ジャケットを取付けた場合には、循環水と接触する熱交
換表面の温度を極短時間に200〜600℃の高温に加
熱することができることとなる。
【0018】なお、上記の各実施例では、熱媒体用流体
として水を採用したが、これに限定されず、他の熱媒体
用流体、例えば熱媒体油、シリコンオイル、あるいは空
気などのガス体などの種々なものも採用できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明に係るマグ
ネット式ヒーターは永久磁石と、エディカレント材また
はヒステリシス材からなる導体を相対的に回転させるこ
とにより導体に生じるスリップ発熱を利用したものであ
るから、構造をよりシンプルにでき、小型化と低コスト
化を実現でき、また摩耗のない非接触式の機構でより高
い信頼性と安全性を確保することができるという効果に
加え、例えばエンジン冷間時、急速に暖房が必要な場
合、磁石側をエンジンなどにより駆動することによりエ
ンジン冷却水を急速に暖めるとともにエンジンの暖房機
能を著しく向上させることができ、また昇温が完了して
暖房が不要となった時点で直ちに発熱を停止できるとい
う優れた効果を有する。したがって、本発明はより短時
間にかつ効率よく熱媒体用流体を高温に加熱することが
できる補助ヒータとして優れた効果を発揮し、特にディ
ーゼルエンジン搭載の寒冷地仕様車などに極めて有効で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマグネット式ヒーターの一例を示
す縦断側面図である。
【図2】本発明者が試験的に行った希土類エディカレン
ト材発熱データの一例を示す図である。
【符号の説明】
1 駆動軸 2 前部ハウジング 2−1 後部ハウジング 3 永久磁石回転体 4 永久磁石 5 ウォータージャケット 6 導体 7 通しボルト 8 入水ポート 9、10 軸受装置 11 電磁クラッチ 12 クラッチロータ 13 励磁コイル 14 締結ボルト 15 ハブ 16 アーマチュア

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対
    向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることによ
    り導体に生じるスリップ発熱で熱媒体用流体を加熱する
    方式であって、駆動軸に軸受装置を介して支承されたハ
    ウジングの内部に、前記駆動軸により回動可能に設けら
    れた永久磁石回転体と、該回転体と僅かなギャップを隔
    てて対向配置した導体を有しかつ該導体側に熱媒体用流
    体を循環させる熱媒体用流体ジャケットが設けられ、前
    記永久磁石回転体の回動により導体に生じるスリップ発
    熱により前記熱媒体用流体ジャケット内の熱媒体用流体
    が加熱される構造となし、前記駆動軸に結合された電磁
    クラッチを介してON/OFF制御される仕組みとなし
    たことを特徴とするマグネット式ヒーター。
  2. 【請求項2】 導体にエディカレント材またはヒステリ
    シス材を用いることを特徴とする請求項1記載のマグネ
    ット式ヒーター。
JP13266398A 1998-04-27 1998-04-27 マグネット式ヒーター Withdrawn JPH11312573A (ja)

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JP13266398A Withdrawn JPH11312573A (ja) 1998-04-27 1998-04-27 マグネット式ヒーター

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