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    感應加熱裝置(101)係具備有：具有旋轉軸的旋轉體(11)；及具有與旋轉體(11)隔著間隔所配置的加熱部(13)的定子部(12)。在旋轉體(11)，設有在加熱部(13)的方向發生磁通的線圈(15)。加熱部(13)係以磁性材料與導電材料的複合材料所形成，且具有將磁性材料部(131)與導電材料部(132)加以組合的構造。線圈(15)位於加熱部(13)的對向位置時，相較於加熱部(13)中由線圈(15)所發生的磁通的交鏈面積，磁性材料部(131)的剖面積為較小，而且，以包圍磁性材料部(131)的周圍的方式配置導電材料部(132)。在加熱部(13)設有供熱媒體流通的流通路(14)。
    公开号:TW201320828A
    申请号:TW101120292
    申请日:2012-06-06
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Toru Okazaki；Tetsushi Matsuo；Ken Mifune
    申请人:Sumitomo Electric Industries；Univ Kyoto；
    IPC主号:H02N99-00
    专利说明:
    感應加熱裝置及具備其之發電系統
    本發明係關於利用感應加熱來將熱媒體加熱的感應加熱裝置、及具備其之發電系統。
    以將水加熱的裝置而言，已提出一種利用感應加熱(渦電流)的加熱裝置(參照例如專利文獻1)。專利文獻1所記載之渦電流加熱裝置係具備有：在外周配置有永久磁石之可旋轉的轉子；及被固定設在該轉子的外側，在內部形成有使水流通的通路的導電材料的加熱部。接著，由於轉子作旋轉，藉由轉子外周的永久磁石所致的磁力線(磁通)會貫穿加熱部而移動，藉此會在加熱部發生渦電流，加熱部本身會發熱。結果，在加熱部所發生的熱會被傳達至在內部的流通路流通的水而使水被加熱。
    上述技術係以利用風力等能量來進行供給熱水為主要目的，但是近年來，同樣地利用風力、水力、波力等可再生能量的發電系統備受矚目。
    例如在非專利文獻1~3記載有關於風力發電的技術。風力發電係以風使風車旋轉，驅動發電機而發電者，將風的能量轉換成旋轉能量，作為電能而取出。風力發電系統一般係在塔架的上部設置機艙，在該機艙安裝有水平軸風車(相對於風的方向，旋轉軸為大致平行的風車)的構造。在機艙係儲放有：將風車的旋轉軸的旋轉數增速而輸出的增速機；及藉由增速機的輸出予以驅動的發電機。增速機係將風車的旋轉數提高至發電機的旋轉數為止(例如1：100)，組入有齒輪箱。
    最近，為了降低發電成本，有將風車(風力發電系統)大型化的傾向，風車的直徑為120m以上、平均1台的輸出為5MW等級的風力發電系統已被實用化。如上所示之大型的風力發電系統巨大且為重物，因此基於建設上的理由，大部分的案例是建設在海上。
    此外，在風力發電中，發電輸出(發電量)會隨著風力的變動而變動，因此在風力發電系統併設蓄電系統，在蓄電池蓄存不穩定的電力，進行將輸出平滑化。 [先前技術文獻] [專利文獻]
    [專利文獻1]日本特開2005-174801號公報 [非專利文獻]
    [非專利文獻1]“風力發電(01- 05- 01- 05)”、〔online〕、原子力百科辭典ATOMICA、[平成23(2011)年2月2日檢索]、網際網路<URL：http：//www.rist.or.jp/atomica/>
    [非專利文獻2]“速霸陸風力發電系統SUBARU WIND TURBINE”、〔online〕、富士重工業股份有限公司、[平成23(2011)年2月2日檢索]、網際網路<URL：http：//www.subaru-windturbine.jp/windturbine/>
    [非專利文獻3]“風力講座”、〔online〕、三菱重工業股份有限公司、[平成23(2011)年2月2日檢索]、網際網路<URL：http：//www.mhi.co.jp/products/expand/wind_kouza.html>
    但是，在上述專利文獻1所記載之習知的感應加熱裝置中，由於加熱部由不銹鋼或鋁合金等單一導電材料所形成，因此無法獲得充分的熱能量(發熱量)，會有無法將熱媒體(例如水等液體)加熱至所希望溫度為止之虞。
    另一方面，在一般廣為人知的風力發電系統中，為了輸出平滑化而設置有蓄電系統，但是在蓄電系統為了將電力蓄積在蓄電池而必須要有轉換器等零件。因此，導致系統複雜化、電力損失增大。此外，若為大型的風力發電系統，必須要有對應發電量的大容量的蓄電池，導致作為系統全體的成本增大。
    此外，風力發電系統的大部分故障原因係因增速機，更具體而言為因齒輪箱的不良情形所致。若齒輪箱發生故障，通常係替換齒輪箱來處理，但是若在塔架的上部設置有機艙時，在齒輪箱的安裝/卸除需要極大的時間與勞力。因此近來亦有一種不需要增速機的無齒輪的可變速風力發電機。
    但是，若為無齒輪的情形，具體而言藉由增加發電機的極數(多極發電機)來對應，但是與使用增速機的情形相比較，發電機會大型/重量化。尤其，在5MW等級的大型風力發電系統中，發電機的重量會超過300噸(300000kg)，不易配置在機艙內。
    本發明係鑑於上述情形而研創者，其目的之一在提供一種可提升發熱量，具有適於加熱熱媒體之性能的感應加熱裝置。此外，其他目的在提供具備有上述感應加熱裝置的發電系統。
    本發明人等係在設計感應加熱裝置時，由於更加提高發熱量而試行錯誤的結果，在由外部被施加周期性改變的磁場(磁通)的導電材料(加熱部)，按照下式算出產生發熱。
    [數1]W=(σω2δ/4k2)B1y 2=(δ/4)σν2B1y 2=σ(πf0R)2δB1y 2=(πf0R)2[σ/(nπf0μ)]1/2B1y 2
    在上述右式中，f0為頻率，R為加熱部的內徑，n為極數，σ為加熱部的導電率，μ為加熱部的透磁率，B1y為在加熱部的磁場強度。此外，ω為角速度(ω=2 π f0)，δ為加熱部的表皮厚度(δ=[2/(ω μ σ)]1/2)，k為波數(k=n/R)，ν為速度(ν=ω/k)。接著，由該式獲得加熱部由透磁率(μ)及導電率(σ)均高的材料形成，對於發熱量的提升極為有效的知見。其中，在右式中，在分母包含有μ，μ較高者的發熱量(W)變大的理由係基於式中的B1y係以μH1y表示，結果在分子殘留μ的3/2乘方之故。H1y係在加熱部的磁場。在此，上述數1中，之所以未使用H1y來表現，係基於可實際測定的是磁通密度，因此數1的表現在實用上較容易利用之故。本發明係根據以上知見所研創者。
    本發明之感應加熱裝置係將熱媒體加熱的裝置，其特徵為：具備有：具有旋轉軸的旋轉體；及具有與旋轉體隔著間隔所配置的加熱部的定子部。在旋轉體，以與加熱部相對向的方式，設有在加熱部的方向發生磁通的磁通發生部。加熱部係以磁性材料與導電材料的複合材料所形成，且具有將磁性材料部與導電材料部加以組合的構造。接著，磁通發生部位於加熱部的對向位置時，相較於加熱部中由磁通發生部所發生的磁通的交鏈面積，磁性材料部的剖面積為較小，而且，以包圍磁性材料部的周圍的方式配置導電材料部。此外，在加熱部設有供熱媒體流通的流通路為其特徵。
    以單一材料形成加熱部時，一般而言，μ及σ均高的材料並不存在，因此不易獲得配合設計的最適材料。藉由上述構成，由μ高的磁性材料與σ高的導電材料的複合材料形成加熱部，因此可自由選擇加熱部的μ及σ來進行設計，可達成發熱量的提升。此外，當磁通發生部位於加熱部的對向位置時，相較於加熱部中由磁通發生部所發生的磁通的交鏈面積，磁性材料部的剖面積變得較小，此時在磁通發生部的磁通所交鏈的加熱部的領域，係混合存在有磁性材料部與導電材料部，μ及σ即被調整。磁性材料部係列舉如：以與由磁性發生部所發生的磁通方向呈平行(亦即加熱部的厚度方向)地由一端面延伸至另一端面的方式形成為柱狀或板狀。
    以形成磁性材料部的磁性材料而言，較佳為選擇μ高的材料，例如換算成比透磁率為1000以上的磁性材料。具體而言，列舉有鐵、鎳、鈷、矽鋼、坡莫合金(permalloy)及鐵氧磁體(Ferrite)等。另一方面，以形成導電材料部的導電材料而言，較佳為選擇σ高的材料，例如σ為3×107S/m以上的導電材料。具體而言，列舉有鋁或銅等金屬以及其合金。但是，在磁性材料與導電材料選擇不同的材料，以磁性材料與導電材料之組合之一例而言，列舉有在磁性材料選擇鐵系材料、在導電材料選擇鋁系材料或銅系材料。鋁系材料或銅系材料係在熱傳導性亦優異而較為理想，此外，供熱媒體流通的流通路係較佳為設在以導電材料所形成的導電材料部。尤其，若以鋁系材料形成導電材料部，可達成加熱部的輕量化，因而可達成感應加熱裝置的輕量化。以熱媒體而言，列舉如水、油、液體金屬(Na、Pb等)、熔融鹽等液體以及氣體。
    此外，在未作旋轉而被固定的加熱部設置流通路，藉此在與流通路相連通而由外部供給/排出熱媒體的給排管與流通路的連接，不需要使用容許流通路旋動的旋轉接頭，可以簡易構成來實現堅固的連接。具體而言，由於熱媒體被加熱，流通路內的壓力會上升，例如熱媒體為水(蒸氣)的情形下，在600℃達至約25MPa(250氣壓)。若加熱部(流通路)作旋轉，必須要有可耐該壓力的特殊旋轉接頭，若未作旋轉而被固定時，則不需要旋轉接頭，例如在給排管與流通路的連接即使採用熔接等單純的方法，亦可實現充分堅固的連接構造。
    以本發明之感應加熱裝置之一形態而言，列舉有：當磁通發生部位於加熱部的對向位置時，在磁通發生部之磁通所交鏈的加熱部的領域存在複數個磁性材料部。
    藉由該構成，在磁通發生部的磁通所交鏈的加熱部的領域存在複數個磁性材料部，藉此將磁性材料部分割成複數個的構造。減小加熱部中的μ與σ的偏差，可使熱分布均一化。此外，例如在各磁性材料部間的導電材料部設置供熱媒體流通的流通路，可使熱傳導至熱媒體，而可效率佳地取出熱。此外，可減小磁性材料部的平均每個的重量及大小，因此組裝作業性亦優異。
    以本發明之感應加熱裝置之一形態而言，列舉有：磁性材料部的剖面形狀為圓形或多角形。
    磁性材料部的剖面形狀可形成為任意形狀，並未特別限定，但是可形成為例如圓形或多角形。若形成為圓形時，係形成為正圓形或橢圓形，或若形成為多角形時，係形成為三角形或四角形等可採用各種形狀。尤其，若磁性材料部的剖面形狀為如圓形般周緣帶圓的形狀時，可減低齒槽效應轉矩，而使旋轉體的旋轉更為順暢。其中，磁性材料部的剖面形狀係指與由磁通發生部所發生的磁通方向呈正交的剖面的形狀。
    以本發明之感應加熱裝置之一形態而言，列舉有：由磁通發生部所發生的磁通係藉由線圈所致者。
    以磁通的發生手段而言，係可使用永久磁石或線圈(電磁石)。以線圈而言，列舉有銅線等常電導線圈、或使用超電導線材的超電導線圈。若使用線圈，與使用永久磁石的情形相比較，可使其發生較強的磁場。具體而言，藉由加大通電至線圈的電流，可使其發生較強的磁場，亦可藉由控制通電電流，來調整磁場的強度。發熱量係與磁場強度的平方成正比，因此可期待發熱量的更加提升。此外，若為線圈，與永久磁石相比較，較不易發生因溫度上升所造成的磁氣特性的降低、或經時性的磁氣特性的劣化。因此，若由磁通發生部所發生的磁通為藉由線圈所致者，加大通電電流而容易維持充分的磁場強度，可得將熱媒體加熱至預定溫度(例如100℃~600℃)充分的性能(熱能量)。例如，在上述專利文獻1的感應加熱裝置中，由於在與加熱部相對向且接近加熱部的位置配置有永久磁石，因此藉由來自加熱部的熱的影響，永久磁石的溫度容易上升，磁氣特性降低，而結果會有無法將熱媒體加熱至所希望的溫度之虞。其中，列舉在線圈流通直流電流而發生直流磁場。
    此外，在線圈流通直流電流，使直流磁場發生時，若為超電導線圈，則電阻為零，即使流通大電流，亦在線圈不會實質上產生發熱(損失)。因此，與常電導線圈相比較，可抑制因流通大電流所造成的線圈的發熱(損失)，可在無電力損失的情形下維持極強的磁場。
    以本發明之感應加熱裝置之一形態而言，列舉有：旋轉軸與風車相連接，在使旋轉體旋轉的動力利用風力。
    在旋轉體(旋轉軸)的動力係可使用電動機或引擎等內燃機關，但是以利用風力、水力、波力等可再生能量為佳。若利用可再生能量，可抑制CO2增加，其中亦以利用風力較為適合。
    本發明之發電系統之特徵為具備有：上述本發明之感應加熱裝置；及將藉由該感應加熱裝置所加熱的熱媒體的熱轉換成電能的發電部。
    該發電系統係將利用上述感應加熱裝置而加熱的熱媒體的熱利用在發電者，為習知所未有的新穎的發電系統。例如在感應加熱裝置的旋轉軸連接風車，若在旋轉體的動力利用風力，可將風的能量轉換成旋轉能量→熱能量，作為電能來取出。以一例而言，列舉如將熱媒體的水加熱而生成高溫高壓蒸氣，利用該蒸氣，藉由蒸氣渦輪而使發電機旋轉來發電。接著，藉由該發電系統，藉由形成為將熱轉換成電能的構成，使用蓄熱器作為熱來蓄積能量，藉此可實現效率佳且穩定的發電。此外，若可在將熱蓄積在蓄熱器的同時，由蓄熱器取出發電所需熱的蓄熱系統，與蓄電系統相比較為簡易，蓄熱器亦與蓄電池相比，較為廉價。此外，不需要如習知的風力發電系統般設置增速機，可避免齒輪箱的不良情形。
    本發明之感應加熱裝置係具有加熱部由磁性材料與導電材料的複合材料所形成且將磁性材料部與導電材料部加以組合的構造，藉此可使發熱量提升。此外，本發明之發電系統係可將利用上述感應加熱裝置而加熱的熱媒體的熱藉由發電部而轉換成電能來發電。
    使用圖示說明本發明之實施形態。其中，圖中相同元件符號係表示相同或相當部分。 <感應加熱裝置> (實施形態1)
    第1~3圖所示實施形態1之感應加熱裝置101係具備有：旋轉體11、及具有加熱部13的定子部12。以下詳加說明感應加熱裝置101的構成。
    旋轉體11係具有以可旋轉的方式被支持的旋轉軸21，由軸向觀看的外形形狀形成為具有朝徑向突出的複數凸部111的齒輪形狀。在該例中，具有8個凸部111，各凸部111朝圓周方向等間隔形成。此外，在旋轉體11的外周設有後述的磁通發生部(在該例中為線圈15)。其中，在此係旋轉體11設為朝逆時針方向旋轉者(第2圖中的箭號表示旋轉方向)。
    以形成旋轉體11的材料而言，不問磁性材料、非磁性材料，若為具有機械強度且可支持線圈15的材料即可，以構造強度與長期耐久性(耐候性及耐蝕性)優異的材料為佳。列舉如：構造用材料所使用的鐵、鋼、不銹鋼、鋁合金、鎂合金、GFRP(玻璃纖維強化塑膠)或CFRP(碳纖維強化塑膠)等複合材料。
    在該例中，旋轉體11(包含凸部111)由非磁性材料形成。若在線圈15使用常電導線圈時，較佳為以磁性材料形成旋轉體11。另一方面，若使用超電導線圈時，旋轉體11亦可由磁性材料、非磁性材料的任一者所形成。
    加熱部13係在旋轉體11的徑向外側與旋轉體11隔著間隔作配置，以包圍旋轉體11的周圍的方式形成為圓筒狀。該加熱部13係被固定在不作旋轉的定子部12。
    線圈15係以與加熱部13相對向的方式被捲繞在旋轉體11的各凸部111來作安裝，在旋轉體11的徑向(加熱部13的方向)發生磁通的磁通發生部。此外，在各線圈15係連接有未圖示的直流電源。在該例中，控制通電至各線圈15的直流電流的方向，決定所發生的磁場(磁通)的方向，相鄰的線圈15的極性彼此不同(參照第2圖)。各線圈15係超電導線圈，以未圖示的冷卻用套管包覆周圍，藉由進行冷卻而被保持在超電導狀態。在線圈15係可使用常電導線圈，亦可使用永久磁石來替代線圈15。此外，在線圈15，係若透過例如集電環而與外部電源相連接而供給電流即可。
    在加熱部13係通過由線圈15所發生的磁通。加熱部13係由磁性材料與導電材料的複合材料所形成，具有將磁性材料部131與導電材料部132加以組合的構造。在該例中，分別選擇在磁性材料含有鐵的鐵系材料、在導電材料含有鋁的鋁系材料或含有銅的銅系材料，分別磁性材料部131以鐵系材料所形成，導電材料部132以鋁系材料或銅系材料所形成。
    在該加熱部13中，當線圈15位於對向位置時，相較於由線圈15所發生的磁通的交鏈面積(在該例中係相當於凸部111的剖面積)，磁性材料部131的剖面積變得較小，此時，在線圈15的磁通所交鏈的加熱部13的領域係混合存在磁性材料部131與導電材料部132，此外，磁性材料部131分散存在複數個(參照第2圖)。
    若詳加說明加熱部13的構造，如第3圖所示，磁性材料部131係剖面形狀為圓形的圓柱狀構件，導電材料部132係以包圍該磁性材料部131的周圍的方式作配置。此外，磁性材料部131係以朝加熱部13的厚度方向由內周面延伸至外周面的方式形成，以加熱部13的軸向等間隔配列有複數個。接著，該磁性材料部131之列，遍及加熱部13的全周而等間隔配置有複數個，導電材料部132以包圍該等各磁性材料部131的方式一體形成。
    在加熱部13設有供熱媒體流通的流通路14。在該例中，以與加熱部13的軸向呈平行的方式，形成貫穿朝圓周方向相鄰的磁性材料部131間的導電材料部132的內部的孔，藉此設有直線狀的流通路14(參照第3圖)。例如在該例中，係列舉：形成為由流通路14的一端側供給熱媒體，由另一端側排出的構成，或者形成為在流通路14的一端側，安裝將流通路14與其他流通路14相連接的連接管，由流通路14的另一端側供給熱媒體，透過連接管，由其他流通路14的另一端側排出的構成。亦即，前者情形下，係形成為單程的流路，後者情形下，係形成為往返的流路，將後者的情形與前者的情形相比較，可加長熱媒體的加熱距離。
    此外，在該例中，定子部12具有由磁性材料所構成的圓筒狀磁軛部125，磁軛部125被配置在加熱部13之旋轉體11側的相反側(加熱部13的外周)。接著，各磁性材料部131與磁軛部125相連接，透過磁軛部125而相連結。
    此外，在加熱部13的周圍亦可配置絕熱材(未圖示)。例如在該例中，列舉：在加熱部13的內外周面、及加熱部13的端面之中除了流通路14的形成部位以外的部位設置絕熱材。在絕熱材係可使用例如石棉、玻璃棉、發泡塑膠、磚、陶瓷等。
    接著，詳加說明感應加熱裝置101中的熱媒體被加熱的機制。
    在感應加熱裝置101中，係藉由將線圈15通電，在旋轉體11的徑向發生磁通，磁通會通過加熱部13。線圈15位於加熱部13的對向位置時，在線圈15的磁通所交鏈的加熱部13的領域中，係大多數的磁通會通過，磁場會變強。另一方面，線圈15不在加熱部13的對向位置時，在線圈15的磁通未交鏈的加熱部13的領域中，所通過的磁通會減少，磁場會變弱。接著，線圈15連同旋轉體11一起旋轉，藉此相對加熱部13，線圈15作相對移動，遍及加熱部13的全周所通過的磁通會改變，施加至加熱部13的磁場會周期性改變。結果，在加熱部13發生渦電流，藉此使加熱部13發熱，因該熱而使流通路內的熱媒體被加熱。
    在此，在感應加熱裝置101中，加熱部13以磁性材料與導電材料的複合材料所形成，因此調整加熱部13的μ及σ，以發熱量變高的方式進行設計，藉此可達成發熱量的提升。此外，磁性材料部131分散存在複數個在線圈15的磁通所交鏈的加熱部13的領域，而且，磁性材料部131均等配置在加熱部13的全體，因此在全體上沒有加熱部13中的μ與σ的偏離，可使加熱部13的熱分布均一化。接著，由於在朝圓周方向所配列的磁性材料部131間的導電材料部132設有流通路14，因此可使熱傳導至熱媒體，而可效率佳地取出熱。此外，各磁性材料部131透過由相同的磁性材料所構成的磁軛部125而相連結，藉此可加多流至磁性材料部131(加熱部13)的磁通，可期待發熱量的更進一步的提升。
    此外，在感應加熱裝置101中，相鄰線圈15的極性彼此不同，因此在N極線圈15相對向的情形下與S極線圈15相對向的情形下，磁通(磁場)的方向不同。N極線圈15位於加熱部13的對向位置時，磁通(磁場)的方向由加熱部13的內周側成為外周側方向(徑向的+方向)。另一方面，S極線圈15位於加熱部13的對向位置時，磁通(磁場)的方向由加熱部13的外周側成為內周側方向(徑向的-方向)。亦即，線圈15連同旋轉體11一起旋轉，藉此磁通(磁場)的方向一面周期性逆轉一面改變。
    此外，磁性材料部131的剖面形狀為圓形，可減低齒槽效應轉矩，而使旋轉體的構造形成為較為平順。 (變形例1)
    在上述實施形態1之感應加熱裝置101中，如第3圖之例示，以加熱部13的磁性材料部131為剖面圓形的圓柱狀構件的情形為例加以說明，但是磁性材料部131的形狀並非限定於此。例如，磁性材料部131亦可為剖面多角形的角柱狀構件。
    此外，如第4圖之例示，磁性材料部131亦可為板狀構件。在第4圖例示的加熱部13的構造中，磁性材料部131為剖面四角形的板狀構件，導電材料部132以包圍該磁性材料部131的周圍的方式予以配置。磁性材料部131係以朝加熱部13的厚度方向由內周面延伸至外周面的方式形成，與加熱部13的軸向呈平行地在豎設狀態下予以配置。接著，該磁性材料部131遍及加熱部13的全周以等間隔配置複數個，導電材料部132以包圍該等各磁性材料部131的方式一體形成。在該例中，將磁性材料部131以與加熱部13的軸向呈平行的方式進行配置，但是亦可將磁性材料部131以朝加熱部13的軸向呈傾斜的方式進行配置。此外，亦可將磁性材料部131以與加熱部13的軸向呈正交的方式作配置，朝向加熱部13的軸向等間隔配列複數個。
    此外，若磁性材料部131為柱狀構件，在第3圖例示的加熱部13的構造中，將磁性材料部131以朝加熱部13的軸向及圓周方向整列的方式進行配置，但是亦可配置成千鳥狀(蛇行狀)。 (變形例2)
    在上述實施形態1之感應加熱裝置101中，如第3圖之例示，以與加熱部13的軸向呈平行的方式設有直線狀流通路14的情形為例加以說明，但是流通路14的形狀並非限定於此。例如，在第3圖例示的加熱部13的構造中，如第5圖(A)之例示，亦可以通過朝軸向相鄰的磁性材料部131間的導體材料部132的內部的方式使流通路141、142呈蛇行而設。此外，流通路141、142係設在彼此加熱部13的厚度方向不同的位置。其中，第5圖(A)係將第3圖的加熱部13由旋轉體11側觀看，亦即由加熱部13的內周面側觀看的展開圖(第5圖(B)亦同)。此外，如第5圖(B)之例示，亦可以朝圓周方向連續通過朝圓周方向相鄰的磁性材料部131間的導體材料部132的方式使流通路14蛇行而設。 <發電系統>
    接著，使用第6圖，說明本發明之發電系統的全體構成之一例。第6圖所示之發電系統P係具備有：感應加熱裝置10、風車20、蓄熱器50、及發電部60。在被設置於塔架91的上部的機艙92安裝風車20，在機艙92內儲放有感應加熱裝置10。此外，在被建在塔架91的下部(底座)的建築物93設置有蓄熱器50及發電部60。以下詳加說明發電系統P的構成。
    感應加熱裝置10為本發明之感應加熱裝置，可利用例如上述實施形態1之感應加熱裝置101。此外，旋轉軸21的另一端側與後述風車20直接連結，在使旋轉體旋轉的動力使用風力。其中，在此係以熱媒體為水時為例來進行說明。
    風車20係以朝水平方向延伸的旋轉軸21為中心，將3枚翼片201以放射狀安裝在旋轉軸21的構造。若為輸出超過5MW的風力發電系統，直徑為120m以上、旋轉數為10~20rpm左右。
    在感應加熱裝置10的流通路係連接有：對感應加熱裝置10供給水的供水管73；及將藉由感應加熱裝置10所加熱的水輸送至蓄熱器50的輸送管51。接著，感應加熱裝置10係由設在旋轉體的磁場發生部發生磁通，藉由旋轉體的旋轉，通過與旋轉體隔著間隔所配置的加熱部的磁通會改變，藉此使加熱部發生渦電流，加熱部會發熱，而將流通路內的水加熱。感應加熱裝置10係由於加熱部13由磁性材料與導電材料的複合材料所形成，因此發熱量高，可將作為熱媒體的水加熱至例如100℃~600℃等高溫。此外，感應加熱裝置10係加熱部(流通路)不作旋轉的構造，因此不需要在流通路與輸送管51及供水管73的連接使用旋轉接頭，可使用例如熔接等，以簡易的構成來實現堅固的連接。
    該發電系統P係藉由感應加熱裝置10，將水加熱至適於發電的溫度(例如200℃~350℃)，使高溫高壓水發生。高溫高壓水係通過將感應加熱裝置10與蓄熱器50相連結的輸送管51而被送至蓄熱器50。蓄熱器50係將通過輸送管51所被送來的高溫高壓水的熱貯存，此外，使用熱交換器，將發電所需蒸氣供給至發電部60。其中，亦可藉由感應加熱裝置10來使蒸氣發生。
    以蓄熱器50而言，係可利用例如蒸氣累積器、或使用熔融鹽或油等的顯熱型、或者利用熔點高的熔融鹽的相變化的潛熱型的蓄熱器。潛熱型的蓄熱方式係以蓄熱材的相變化溫度來進行蓄熱，因此一般而言與顯熱型的蓄熱方式相比，蓄熱溫度範圍為狹窄範圍，蓄熱密度高。
    發電部60係將蒸氣渦輪61與發電機62加以組合的構造，藉由由蓄熱器50所被供給的蒸氣，蒸氣渦輪61作旋轉，驅動發電機62而發電。
    被送至蓄熱器50的高溫高壓水或蒸氣係在冷凝器71被冷卻而恢復成水。之後，被送至泵72，形成為高壓水，通過供水管73而被送至感應加熱裝置10，藉此來作循環。
    藉由該發電系統P，以可再生能量(例如風力)為動力，獲得旋轉能量而使熱發生，將該熱蓄熱在蓄熱器而發電，藉此即使未使用昂貴的蓄電池，亦可實現因應需要的穩定發電。此外，不需要如習知的風力發電系統般設置增速機，可避免齒輪箱的不良情形。此外，藉由輸送管，將熱媒體的熱供給至被設置在例如塔架下部(底座)的發電部，藉此不需要在機艙儲放發電部，即可將被設置在塔架上部的機艙小型/輕量化。
    在上述發電系統中，係以在熱媒體使用水的情形為例來加以說明，但是亦可將熱傳導率高於水的液體金屬使用在熱媒體。以如上所示之液體金屬而言，列舉如液體金屬鈉。若將液體金屬使用在熱媒體時，例如在由加熱部接受熱的一次熱媒體使用液體金屬，因通過輸送管而被送來的液體金屬的熱，透過熱交換器來將二次熱媒體(水)加熱，而使蒸氣發生。
    此外，若將常壓下具有超過100℃的沸點的例如油、液體金屬、熔融鹽等使用在熱媒體時，與水相比較，當加熱至預定溫度時，容易抑制因流通路內的熱媒體的氣化所致的內壓上升。
    其中，本發明並非限定於上述實施形態，可在未脫離本發明之要旨的範圍內作適當變更。例如可適當變更加熱部中的磁性材料部及導體材料部的形狀或形成材料、流通路的形狀等。
    本發明之感應加熱裝置係除了利用在利用可再生能量的發電系統以外，亦可利用在例如供給熱水系統或暖氣設備系統。此外，本發明之發電系統係可適於利用在利用可再生能量的發電領域。
    10、101‧‧‧感應加熱裝置
    11‧‧‧旋轉體
    12‧‧‧定子部
    13‧‧‧加熱部
    14、141、142‧‧‧流通路
    15‧‧‧磁通發生部(線圈)
    20‧‧‧風車
    21‧‧‧旋轉軸
    50‧‧‧蓄熱器
    51‧‧‧輸送管
    60‧‧‧發電部
    61‧‧‧蒸氣渦輪
    62‧‧‧發電機
    71‧‧‧冷凝器
    72‧‧‧泵
    73‧‧‧供水管
    91‧‧‧塔架
    92‧‧‧機艙
    93‧‧‧建築物
    111‧‧‧凸部
    125‧‧‧磁軛部
    131‧‧‧磁性材料部
    132‧‧‧導電材料部
    201‧‧‧翼片
    P‧‧‧發電系統
    第1圖係實施形態1之感應加熱裝置的概略圖，(A)係分解斜視圖，(B)係組裝斜視圖。
    第2圖係實施形態1之感應加熱裝置的概略圖，朝向與旋轉體的軸向呈正交方向作切斷的正面剖面圖。
    第3圖係以模式顯示實施形態1之感應加熱裝置中的加熱部的構造的部分放大展開斜視圖。
    第4圖係以模式顯示感應加熱裝置中之加熱部的變形例的部分放大展開斜視圖。
    第5圖係以模式顯示感應加熱裝置中之流通路的變形例的部分放大展開平面圖，(A)係顯示第3圖所例示之加熱部的構造中之流通路之一例，(B)係顯示第4圖所例示之加熱部的構造中之流通路之一例。
    第6圖係顯示本發明之發電系統的全體構成之一例的概略圖。
    11‧‧‧旋轉體
    12‧‧‧定子部
    13‧‧‧加熱部
    14‧‧‧流通路
    15‧‧‧磁通發生部(線圈)
    101‧‧‧感應加熱裝置
    111‧‧‧凸部
    125‧‧‧磁軛部
    131‧‧‧磁性材料部
    132‧‧‧導電材料部
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] 一種感應加熱裝置，其係將熱媒體加熱的感應加熱裝置，其特徵為：具備有：具有旋轉軸的旋轉體；及具有與前述旋轉體隔著間隔所配置的加熱部的定子部，在前述旋轉體，以與前述加熱部相對向的方式，設有在前述加熱部的方向發生磁通的磁通發生部，前述加熱部係以磁性材料與導電材料的複合材料所形成，且具有將磁性材料部與導電材料部加以組合的構造，前述磁通發生部位於前述加熱部的對向位置時，相較於前述加熱部中由前述磁通發生部所發生的磁通的交鏈面積，前述磁性材料部的剖面積為較小，以包圍前述磁性材料部的周圍的方式配置前述導電材料部，在前述加熱部設有供前述熱媒體流通的流通路。
    [2] 如申請專利範圍第1項之感應加熱裝置，其中，另外當前述磁通發生部位於前述加熱部的對向位置時，在前述磁通發生部之磁通所交鏈的前述加熱部的領域存在複數個前述磁性材料部。
    [3] 如申請專利範圍第1項或第2項之感應加熱裝置，其中，前述磁性材料部的剖面形狀為圓形或多角形。
    [4] 如申請專利範圍第1項或第2項之感應加熱裝置，其中，由前述磁通發生部所發生的磁通係藉由線圈所致者。
    [5] 如申請專利範圍第1項或第2項之感應加熱裝置，其中，前述導電材料部由鋁系材料所形成。
    [6] 如申請專利範圍第1項或第2項之感應加熱裝置，其中，前述旋轉軸與風車相連接，在使前述旋轉體旋轉的動力利用風力。
    [7] 一種發電系統，其特徵為具備有：如申請專利範圍第1項或第2項之感應加熱裝置；及將藉由前述感應加熱裝置所加熱的前述熱媒體的熱轉換成電能的發電部。
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