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JP2012043728A - Heat generation device and wind-force thermal power generation system - Google Patents

Heat generation device and wind-force thermal power generation system Download PDF

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JP2012043728A
JP2012043728A JP2010186094A JP2010186094A JP2012043728A JP 2012043728 A JP2012043728 A JP 2012043728A JP 2010186094 A JP2010186094 A JP 2010186094A JP 2010186094 A JP2010186094 A JP 2010186094A JP 2012043728 A JP2012043728 A JP 2012043728A
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JP
Japan
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heat generator
heat
yoke
rotor
power generation
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Withdrawn
Application number
JP2010186094A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Okazaki
徹 岡崎
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat generation device advantageous for weight saving, and a wind-force thermal power generation system including the heat generation device as a component.SOLUTION: A heat generation device 30 includes: rotors 31 which are composed of laminated ferromagnetic plates, have a circular arc shape in a cross section perpendicular to a direction of an axis 34, and are rotatable about the axis 34; a yoke 32 which is disposed on the outer peripheral side of the rotors 31 and is made of a ferromagnetic material; and current paths 33U and 33D extending along the axis 34, in between the rotors 31 and the yoke 32.

Description

本発明は発熱機および風力熱発電システムに関し、より特定的には、渦電流による発熱を利用した発熱機および当該発熱機を構成要素として含む風力熱発電システムに関するものである。   The present invention relates to a heat generator and a wind power generation system, and more particularly to a heat generator using heat generated by eddy current and a wind power generation system including the heat generator as a component.

回転エネルギーを熱エネルギーに変換する装置として、渦電流による発熱を利用した発熱装置が知られている。具体的には、たとえば外周に永久磁石を配置したロータを回転させることによって磁界を変化させ、得られた渦電流により熱を発生させる永久磁石式渦電流加熱装置が提案されている(たとえば特許文献1参照)。   As a device for converting rotational energy into heat energy, a heat generating device using heat generated by eddy current is known. Specifically, for example, a permanent magnet type eddy current heating device has been proposed in which a magnetic field is changed by rotating a rotor having a permanent magnet disposed on the outer periphery, and heat is generated by the obtained eddy current (for example, Patent Documents). 1).

特開2005−174801号公報JP 2005-174801 A

しかし、永久磁石により磁場を形成する上記発熱機は、質量が大きくなるという問題がある。また、発熱機の大型化が必要な場合、これに合わせた大型の永久磁石が必要となるが、永久磁石の大型化には限界がある。   However, the heat generator that forms a magnetic field with a permanent magnet has a problem that the mass increases. In addition, when it is necessary to increase the size of the heat generator, a large permanent magnet corresponding to this is required, but there is a limit to increasing the size of the permanent magnet.

本発明はこのような問題点に対応するためになされたものであって、その目的は、軽量化に有利な発熱機および当該発熱機を構成要素として含む風力熱発電システムを提供することである。   The present invention has been made to cope with such problems, and an object of the present invention is to provide a heat generator advantageous for weight reduction and a wind power generation system including the heat generator as a component. .

本発明に従った発熱機は、積層された強磁性体板からなり、軸方向に垂直な断面において円弧状の形状を有し、当該軸周りに回転可能な回転子と、回転子の外周側に配置され、強磁性体からなるヨークと、回転子とヨークとの間において上記軸方向に沿って延在する電流路とを備えている。   A heat generator according to the present invention comprises a laminated ferromagnetic plate, has a circular arc shape in a cross section perpendicular to the axial direction, and can rotate around the axis, and the outer peripheral side of the rotor And a yoke made of a ferromagnetic material and a current path extending along the axial direction between the rotor and the yoke.

本発明の発熱機においては、電流路に電流が流されつつ回転子が回転する。これにより、回転子およびヨークを通る磁路が形成される。また、各場所における磁場は、回転子の回転に伴って変化する。このとき、回転子は積層板からなるため、回転子においては磁場の変化に起因する渦電流はほとんど発生しない。一方、(バルク状の)強磁性体からなるヨークにおいては、上記磁場の変化に起因して渦電流が発生し、発熱する。このように、本発明の発熱機は機能する。上記本発明の発熱機においては、その構造を単純化することが容易である。そのため、本発明の発熱機においては、軽量化に有利な発熱機を提供することができる。   In the heat generator of the present invention, the rotor rotates while current is passed through the current path. This forms a magnetic path through the rotor and yoke. Further, the magnetic field at each location changes as the rotor rotates. At this time, since the rotor is composed of laminated plates, eddy currents caused by changes in the magnetic field are hardly generated in the rotor. On the other hand, in a yoke made of a (bulk-like) ferromagnetic material, an eddy current is generated due to the change in the magnetic field and generates heat. Thus, the heat generator of the present invention functions. In the heat generator of the present invention, it is easy to simplify the structure. Therefore, in the heat generator of this invention, the heat generator advantageous to weight reduction can be provided.

上記発熱機においては、ヨークは筒状の形状を有していてもよい。この場合、上記発熱機は少なくとも1対の電流路を備え、当該1対の電流路には互いに逆向きの電流が流れる。このようにすることにより、単純な構造を維持しつつ十分な発熱を得ることが容易となる。   In the above heat generator, the yoke may have a cylindrical shape. In this case, the heat generator includes at least one pair of current paths, and currents in opposite directions flow through the pair of current paths. By doing so, it becomes easy to obtain sufficient heat generation while maintaining a simple structure.

上記発熱機においては、2対以上の電流路を備え、ヨークの周方向において互いに隣り合う電流路には互いに逆向きの電流が流れるようにしてもよい。このようにすることにより、ヨークおよび回転子を薄肉化することが可能となり、発熱機の軽量化が一層容易となる。   In the heat generator, two or more pairs of current paths may be provided, and currents in opposite directions may flow in current paths adjacent to each other in the circumferential direction of the yoke. By doing so, it is possible to reduce the thickness of the yoke and the rotor, and it becomes easier to reduce the weight of the heat generator.

上記発熱機においては、ヨークは、回転子の周方向に沿って複数配置されていてもよい。このようにすることにより、ヨークの形状として筒状の形状を採用した場合と同様に、単純な構造を維持しつつ十分な発熱を得ることが容易となる。   In the above heat generator, a plurality of yokes may be arranged along the circumferential direction of the rotor. This makes it easy to obtain sufficient heat generation while maintaining a simple structure, as in the case of adopting a cylindrical shape as the yoke.

上記発熱機においては、上記ヨークにおいて回転子に対向する側の面には凹部が形成されており、当該凹部内を通るように電流路が配置されていてもよい。このような構造を採用することにより、発熱機における電流路の配置が容易となる。   In the heat generator, a concave portion is formed on a surface of the yoke facing the rotor, and a current path may be arranged so as to pass through the concave portion. By adopting such a structure, the arrangement of current paths in the heat generator is facilitated.

上記発熱機においては、複数の回転子を備え、当該複数の回転子は円環状の単一の軌道上を回転可能となっていてもよい。このようにすることにより、発熱機において効率よく発熱を実現することができる。   The heat generator may include a plurality of rotors, and the plurality of rotors may be rotatable on a single annular track. By doing in this way, heat_generation | fever can be efficiently implement | achieved in a heat generating machine.

上記発熱機においては、回転子の外周面とヨークの内周面との距離は、回転子の周方向において異なっていてもよい。上記距離を適切に設定することにより、回転子の回転に伴ってヨークの各部位における磁場が変化し続ける状態を実現することが可能となり、材料(ヨーク)の利用効率が向上する。   In the heat generator, the distance between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the yoke may be different in the circumferential direction of the rotor. By appropriately setting the distance, it is possible to realize a state in which the magnetic field in each part of the yoke continues to change as the rotor rotates, and the utilization efficiency of the material (yoke) is improved.

本発明に従った風力熱発電システムは、風車と、風車に接続され、風車の回転により発熱する発熱機と、発熱機に接続され、発熱機において発生した熱を蓄える蓄熱部と、蓄熱部に接続され、蓄熱部において蓄えられた熱を電気に変換する発電部とを備えている。そして、発熱機は上記本発明の発熱機であり、回転子は、上記風車の回転により回転する。   A wind thermal power generation system according to the present invention includes a windmill, a heat generator that is connected to the windmill and generates heat by rotation of the windmill, a heat storage section that is connected to the heat generator and stores heat generated in the heat generator, and a heat storage section. And a power generation unit that converts heat stored in the heat storage unit into electricity. The heat generator is the heat generator of the present invention, and the rotor is rotated by the rotation of the windmill.

本発明の風力熱発電システムにおいては、発熱機として軽量化に有利な構造を有する上記本発明の発熱機が採用される。そのため、たとえば発熱機を風車後方の機械室(ナセル)に収納し、風車およびナセルをタワーにより支持する構造を採用した場合でも、タワーにより支持すべき質量を抑制することができる。   In the wind thermal power generation system of the present invention, the heat generator of the present invention having a structure advantageous for weight reduction is adopted as the heat generator. Therefore, for example, even when the heat generator is housed in the machine room (nacelle) behind the wind turbine and the wind turbine and the nacelle are supported by the tower, the mass to be supported by the tower can be suppressed.

以上の説明から明らかなように、本発明の発熱機および風力熱発電システムによれば、軽量化に有利な発熱機および当該発熱機を構成要素として含む風力熱発電システムを提供することができる。   As is apparent from the above description, according to the heat generator and the wind power generation system of the present invention, it is possible to provide a heat generator that is advantageous for weight reduction and a wind power generation system including the heat generator as a component.

風力熱発電システムの構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a wind thermal power generation system. 実施の形態1における発熱機の部品を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing components of a heat generator in Embodiment 1. 実施の形態1における発熱機の構造を示す概略図である。2 is a schematic diagram illustrating a structure of a heat generator in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における発熱機の構造を示す概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a heat generator in Embodiment 1. FIG. 発熱機の動作を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating operation | movement of a heat generating machine. 発熱機の動作を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating operation | movement of a heat generating machine. 発熱機の動作を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating operation | movement of a heat generating machine. 発熱機の動作を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating operation | movement of a heat generating machine. 図6のPにおける磁場の変化を示す図である。It is a diagram showing changes of the magnetic field at P 1 in FIG. 図6のPにおける磁場の変化を示す図である。It is a diagram showing changes of the magnetic field at P 2 in FIG. 実施の形態2における発熱機の構造を示す概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a heat generator in Embodiment 2. FIG. 実施の形態3における発熱機の構造を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a structure of a heat generator in a third embodiment. 実施の形態4における発熱機の構造を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a structure of a heat generator in a fourth embodiment. 実施の形態5における発熱機の構造を示す概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a heat generator in a fifth embodiment.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態1について説明する。図1を参照して、本実施の形態における風力熱発電システム1は、風車10と、風車10に接続され、風車10の回転により発熱する発熱機30と、発熱機30に接続され、発熱機30において発生した熱を蓄える蓄熱部40と、蓄熱部40に接続され、蓄熱部40において蓄えられた熱を電気に変換する発電部50とを備えている。風車10は、主軸11と、主軸11から径方向に突出し、風を受けることにより主軸11を周方向に回転させるブレード12とを含んでいる。発熱機30は、風車10の主軸11に接続され、主軸11の回転により発熱する。また、発熱機30は、風車10の後方に隣接して配置されたナセル20の中に収納されている。そして、風車10およびナセル20は、回転支持部21を介してタワー81上に配置されている。
(Embodiment 1)
First, Embodiment 1 which is one embodiment of the present invention will be described. Referring to FIG. 1, wind power generation system 1 in the present embodiment is connected to wind turbine 10, heat generator 30 that is connected to wind turbine 10 and generates heat by rotation of wind turbine 10, and is connected to heat generator 30. The heat storage part 40 which stores the heat which generate | occur | produced in 30 and the electric power generation part 50 which is connected to the heat storage part 40 and converts the heat stored in the heat storage part 40 into electricity are provided. The windmill 10 includes a main shaft 11 and a blade 12 that protrudes in the radial direction from the main shaft 11 and rotates the main shaft 11 in the circumferential direction by receiving wind. The heat generator 30 is connected to the main shaft 11 of the windmill 10 and generates heat by the rotation of the main shaft 11. Further, the heat generator 30 is housed in a nacelle 20 disposed adjacent to the rear of the windmill 10. The windmill 10 and the nacelle 20 are arranged on the tower 81 via the rotation support portion 21.

蓄熱部40は、配管91,96,97を介して発熱機30と接続されており、発熱機30において加熱された熱媒体としての流体を保持する。熱媒体としての流体としては、種々の流体を採用可能であるが、本実施の形態としてはその一例として水を採用する。発電部50は、蒸気タービン51と、蒸気タービン51の回転により発電する発電機52とを含んでいる。蒸気タービン51は、配管92により蓄熱部40に接続され、配管92を介して供給される水蒸気により回転する。当該回転は発電機52に伝達され、発電に利用される。   The heat storage unit 40 is connected to the heat generator 30 via pipes 91, 96, and 97, and holds a fluid as a heat medium heated in the heat generator 30. Various fluids can be employed as the fluid as the heat medium, but water is employed as an example of the present embodiment. The power generation unit 50 includes a steam turbine 51 and a generator 52 that generates power by the rotation of the steam turbine 51. The steam turbine 51 is connected to the heat storage unit 40 by a pipe 92 and is rotated by water vapor supplied through the pipe 92. The rotation is transmitted to the generator 52 and used for power generation.

風力熱発電システム1は、さらに復水器60とポンプ71,72とを備えている。復水器60は、配管93により蒸気タービン51に接続されている。復水器60には、蒸気タービン51を通過した水蒸気が配管93を介して供給され、当該水蒸気は復水器60の中で液体の水に戻される。復水器60には、配管61および配管62が接続されている。そして、復水器60には上記水蒸気を冷却して水に戻すための冷却水が配管61を通して供給され、配管62を通して排出される。ポンプ71は、配管94により復水器60に接続されるとともに、配管95により蓄熱部40に接続されている。また、ポンプ72は配管96により蓄熱部40に接続されるとともに、配管97によりタワー81上のナセル20に収納された発熱機30に接続されている。蓄熱部40、発電部50および復水器60は、発電室82内に配置されている。   The wind thermal power generation system 1 further includes a condenser 60 and pumps 71 and 72. The condenser 60 is connected to the steam turbine 51 by a pipe 93. The steam that has passed through the steam turbine 51 is supplied to the condenser 60 via the pipe 93, and the steam is returned to liquid water in the condenser 60. A pipe 61 and a pipe 62 are connected to the condenser 60. The condenser 60 is supplied with cooling water for cooling the water vapor and returning it to the water through the pipe 61, and is discharged through the pipe 62. The pump 71 is connected to the condenser 60 by a pipe 94 and is connected to the heat storage unit 40 by a pipe 95. The pump 72 is connected to the heat storage unit 40 by a pipe 96 and is connected to the heat generator 30 accommodated in the nacelle 20 on the tower 81 by a pipe 97. The heat storage unit 40, the power generation unit 50, and the condenser 60 are disposed in the power generation chamber 82.

次に、風力熱発電システム1の動作について説明する。図1を参照して、ブレード12が風を受けると主軸11が軸周りに回転する。この主軸11の回転は、ナセル20内の発熱機30において熱に変換される。発熱機30において発生した熱は、熱媒体である水の加熱に用いられる。そして、加熱された水は水蒸気となり、配管91を通って蓄熱部40に到達する。そして、当該水蒸気は、高温、高圧の状態で蓄熱部40に蓄えられる。   Next, the operation of the wind thermal power generation system 1 will be described. Referring to FIG. 1, when blade 12 receives wind, main shaft 11 rotates about the axis. The rotation of the main shaft 11 is converted into heat in the heat generator 30 in the nacelle 20. The heat generated in the heat generator 30 is used to heat water as a heat medium. Then, the heated water becomes water vapor and reaches the heat storage unit 40 through the pipe 91. And the said water vapor | steam is stored in the thermal storage part 40 in the state of high temperature and a high voltage | pressure.

蓄熱部40に蓄えられた水蒸気は、配管92を介して蒸気タービン51に供給され蒸気タービン51が回転する。そして、蒸気タービン51の回転が発電機52において電気に変換され、発電が達成される。   The water vapor stored in the heat storage unit 40 is supplied to the steam turbine 51 via the pipe 92 and the steam turbine 51 rotates. Then, the rotation of the steam turbine 51 is converted into electricity in the generator 52, and power generation is achieved.

蒸気タービン51の回転に用いられた水蒸気は配管93を通って復水器60に到達する。復水器60では、当該水蒸気が冷却されて液体の水に戻される。この水は配管94を通ってポンプ71に送られる。そして、ポンプ71は配管95を通して水を蓄熱部40に戻す。一方、蓄熱部40内の水は、配管96を通してポンプ72に送られる。そして、ポンプ72は配管97を通して水を発熱機30に供給する。つまり、発熱機30から蓄熱部40に入り、蓄熱部40から発熱機30に戻る水の循環と、蓄熱部40から蒸気タービン51、復水器60を通って蓄熱部40に戻る水の循環とが形成される。このようにして、熱媒体である水は風力熱発電システム1内を循環する。   The steam used to rotate the steam turbine 51 reaches the condenser 60 through the pipe 93. In the condenser 60, the water vapor is cooled and returned to liquid water. This water is sent to the pump 71 through the pipe 94. Then, the pump 71 returns the water to the heat storage unit 40 through the pipe 95. On the other hand, the water in the heat storage unit 40 is sent to the pump 72 through the pipe 96. The pump 72 supplies water to the heat generator 30 through the pipe 97. That is, circulation of water that enters the heat storage unit 40 from the heat generator 30 and returns from the heat storage unit 40 to the heat generator 30, and circulation of water that returns from the heat storage unit 40 to the heat storage unit 40 through the steam turbine 51 and the condenser 60. Is formed. In this way, water as a heat medium circulates in the wind power generation system 1.

上記風力熱発電システム1においては、風車10の回転エネルギーを熱エネルギーに変換して蓄積し、必要に応じて熱エネルギーを用いて発電することができる。そのため、風車10の回転エネルギーを電気エネルギーに直接変換する風力発電システムにおいて必要な、コストの高い蓄電装置を省略することが可能となる。また、本実施の形態における風力熱発電システム1においては、後述する本実施の形態における発熱機を含む軽量化の容易な本発明の発熱機が採用される。そのため、タワー(図示しない)により支持すべき質量(風車10、および発熱機30を含むナセル20の質量)を抑制することができる。   In the wind thermal power generation system 1, the rotational energy of the windmill 10 can be converted into thermal energy and accumulated, and power can be generated using the thermal energy as necessary. Therefore, it is possible to omit an expensive power storage device that is necessary in a wind power generation system that directly converts the rotational energy of the windmill 10 into electric energy. Moreover, in the wind thermal power generation system 1 in this Embodiment, the heat generator of this invention with easy weight reduction including the heat generator in this Embodiment mentioned later is employ | adopted. Therefore, the mass (the mass of the nacelle 20 including the wind turbine 10 and the heat generator 30) to be supported by a tower (not shown) can be suppressed.

次に、ナセル20内に収納される本実施の形態における発熱機30について、図2〜図4を参照して説明する。本実施の形態における発熱機30は、積層された強磁性体板からなり、軸34方向に垂直な断面において円弧状の形状を有し、軸34周りに回転可能な回転子31と、回転子31の外周側に配置され、強磁性体からなるヨーク32と、回転子31とヨーク32との間において軸34方向に沿って延在する電流路33U,33Dとを備えている。また、ヨーク32の外周面に接触するように、配管36が配置されている(図3参照)。配管36の入口36Aは図1の配管97に接続され、出口36Bは図1の配管91に接続されている。その結果、図3の矢印の向きに沿って熱媒体としての水が移動する。   Next, the heat generator 30 in this Embodiment accommodated in the nacelle 20 is demonstrated with reference to FIGS. The heat generator 30 in the present embodiment is composed of laminated ferromagnetic plates, has a circular arc shape in a cross section perpendicular to the direction of the axis 34, and can rotate around the axis 34, and the rotor A yoke 32 made of a ferromagnetic material and current paths 33U and 33D extending along the direction of the axis 34 between the rotor 31 and the yoke 32 are provided. Moreover, the piping 36 is arrange | positioned so that the outer peripheral surface of the yoke 32 may be contacted (refer FIG. 3). The inlet 36A of the pipe 36 is connected to the pipe 97 of FIG. 1, and the outlet 36B is connected to the pipe 91 of FIG. As a result, water as a heat medium moves along the direction of the arrow in FIG.

ここで、発熱機30の動作を説明する。静止状態である図5に示す状態から、図6〜図8にように回転子31が軸34周りに回転し、かつ図2の矢印αの向きに(図5〜図8の電流路33Uにおいては紙面手前から奥側に向かって)電流が流されると、磁路が形成され、図6〜図8に示す矢印のように変化する磁場が発生する。ここで、図6〜図8における中抜きの矢印の向きは磁場の向き、矢印の太さは磁場の大きさを示している。このとき、図6の場所PおよびPにおける磁場は、それぞれ図9および図10のように変化する。図9において磁場の強度が一定となる領域が形成されるのは、磁場が飽和するためである。もちろん、磁場が飽和しない程度の電流が電流路33Uおよび電流路33Dに流された場合、当該領域にピークが形成される。一方、場所Pにおける磁場強度の最大値が場所Pにおける磁場強度の最大値よりも小さいのは、場所Pを通る磁路の長さが場所Pを通る磁路の長さに比べて大きいためである。 Here, the operation of the heat generator 30 will be described. From the stationary state shown in FIG. 5, the rotor 31 rotates around the shaft 34 as shown in FIGS. 6 to 8 and in the direction of the arrow α in FIG. 2 (in the current path 33U of FIGS. 5 to 8). When a current is applied (from the front side to the back side), a magnetic path is formed, and a magnetic field that changes as indicated by the arrows in FIGS. 6 to 8 is generated. Here, the direction of the hollow arrow in FIGS. 6 to 8 indicates the direction of the magnetic field, and the thickness of the arrow indicates the magnitude of the magnetic field. At this time, the magnetic fields at locations P 1 and P 2 in FIG. 6 change as shown in FIGS. 9 and 10, respectively. In FIG. 9, the region where the strength of the magnetic field is constant is formed because the magnetic field is saturated. Of course, when a current that does not saturate the magnetic field is passed through the current path 33U and the current path 33D, a peak is formed in the region. On the other hand, the maximum value of the magnetic field strength at the location P 2 is smaller than the maximum value of the magnetic field strength at the location P 1 is compared with the length of the magnetic path length of the magnetic path passing through the location P 2 passes through a location P 1 Because it is big.

このとき、回転子31は積層板からなっている。そのため、回転子31においては磁場の変化に起因する渦電流はほとんど発生しない。一方、バルク状の強磁性体からなるヨーク32においては、上記磁場の変化に起因して渦電流が発生し、発熱する。そして、ヨーク32において発生した熱により、配管36(図3参照)内の水が加熱され、配管91を介して蓄熱部40に蓄積される(図1参照)。   At this time, the rotor 31 is made of a laminated plate. Therefore, almost no eddy current is generated in the rotor 31 due to the change of the magnetic field. On the other hand, in the yoke 32 made of a bulk ferromagnetic material, an eddy current is generated due to the change in the magnetic field and generates heat. And the water in the piping 36 (refer FIG. 3) is heated with the heat | fever generate | occur | produced in the yoke 32, and is accumulate | stored in the thermal storage part 40 via the piping 91 (refer FIG. 1).

ここで、本実施の形態における発熱機30によれば、上述のような単純な構造を採用することができる。そのため、本実施の形態における発熱機30は、軽量化に有利な発熱機となっている。   Here, according to the heat generator 30 in the present embodiment, a simple structure as described above can be employed. Therefore, the heat generator 30 in the present embodiment is a heat generator advantageous for weight reduction.

また、本実施の形態における発熱機30では、ヨーク32は筒状の形状を有している。また、軸34に垂直な断面におけるヨーク32の内周面は円形形状を有している。そして、発熱機30は1対の電流路(電流路33Uおよび電流路33D)を備え、図2〜図4を参照して、当該1対の電流路33U,33Dには互いに逆向きの電流が流れる。より具体的には、1対の電流路33U,33Dは軸34を挟んで互いに対向するように配置され、両端においてヨーク32の径方向に接続されている。その結果、1対の電流路33U,33Dはヨーク32の内周側に配置されたコイルを構成している。このようにすることにより、本実施の形態における発熱機30は、単純な構造を維持しつつ十分な発熱を得ることが容易となっている。   Moreover, in the heat generator 30 in this Embodiment, the yoke 32 has a cylindrical shape. Further, the inner peripheral surface of the yoke 32 in a cross section perpendicular to the shaft 34 has a circular shape. The heat generator 30 includes a pair of current paths (current path 33U and current path 33D). With reference to FIGS. 2 to 4, the pair of current paths 33U and 33D have currents in opposite directions. Flowing. More specifically, the pair of current paths 33U and 33D are arranged so as to face each other with the shaft 34 interposed therebetween, and are connected in the radial direction of the yoke 32 at both ends. As a result, the pair of current paths 33U and 33D constitutes a coil disposed on the inner peripheral side of the yoke 32. By doing in this way, it becomes easy for the heat generator 30 in this Embodiment to obtain sufficient heat generation, maintaining a simple structure.

さらに、本発明においては必須の構造ではないが、本実施の形態の発熱機30においては、図4を参照して、ヨーク32において回転子31に対向する側の面には凹部32Aが形成されている。そして、凹部32A内を通るように(凹部32Aに沿って)電流路33Uおよび電流路33Dが配置されている。このような構造を採用することにより、発熱機30における電流路33Uおよび電流路33Dの配置が容易となっている。   Furthermore, although not an essential structure in the present invention, in the heat generator 30 of the present embodiment, referring to FIG. 4, a recess 32 </ b> A is formed on the surface of the yoke 32 that faces the rotor 31. ing. A current path 33U and a current path 33D are arranged so as to pass through the recess 32A (along the recess 32A). By adopting such a structure, the arrangement of the current path 33U and the current path 33D in the heat generator 30 is facilitated.

また、本発明の発熱機において回転子は1つであってもよいが、本実施の形態の発熱機30は複数(具体的にはたとえば図2〜図4に示すように2つ)の回転子31を備えている。そして、複数の回転子31は円環状の単一の軌道上を回転可能となっている。このようにすることにより、発熱機において効率よく発熱を実現することができる。   Further, in the heat generator of the present invention, the number of rotors may be one, but the heat generator 30 of the present embodiment has a plurality of rotations (specifically, for example, two as shown in FIGS. 2 to 4). A child 31 is provided. The plurality of rotors 31 can rotate on an annular single track. By doing in this way, heat_generation | fever can be efficiently implement | achieved in a heat generating machine.

(実施の形態2)
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。実施の形態2における発熱機30および風力熱発電システム1は、基本的には実施の形態1の場合と同様の構造を有し、同様に動作するとともに、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2における発熱機30は、回転子、ヨークおよび電流路の構成において、実施の形態1の場合とは異なっている。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 which is another embodiment of the present invention will be described. The heat generator 30 and the wind thermal power generation system 1 according to the second embodiment basically have the same structure as that of the first embodiment, operate in the same manner, and achieve the same effects. However, the heat generator 30 according to the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the rotor, the yoke, and the current path.

すなわち、図11を参照して、実施の形態2の発熱機30は、2対以上(本実施例では2対)の電流路(電流路33Uおよび電流路33Lの対、および電流路33Dおよび電流路33Rの対)を備え、ヨーク32の周方向において互いに隣り合う電流路には互いに逆向きの電流が流れる。より具体的には、たとえば電流路33Uおよび電流路Dにおいては紙面手前から奥向きに、電流路33Lおよび電流路33Rにおいては紙面奥から手前向きに電流が流れる。ヨーク32には、各電流路33U,33L,33D,33Rに対応する凹部32Aが形成される。また、発熱機30は、周方向に等間隔に配置された4つの回転子31を備えている。このような構造を採用することにより、本実施の形態における発熱機30では、ヨーク32および回転子31を薄肉化することが可能となり、発熱機30の軽量化が一層容易となっている。   That is, referring to FIG. 11, the heat generator 30 of the second embodiment includes two or more pairs (two pairs in the present embodiment) of current paths (a pair of a current path 33U and a current path 33L, and a current path 33D and a current). In the current paths adjacent to each other in the circumferential direction of the yoke 32, currents in opposite directions flow. More specifically, for example, in the current path 33U and the current path D, a current flows from the front to the back of the paper, and in the current path 33L and the current path 33R, a current flows from the back of the paper to the front. The yoke 32 is formed with a recess 32A corresponding to each of the current paths 33U, 33L, 33D, 33R. Further, the heat generator 30 includes four rotors 31 arranged at equal intervals in the circumferential direction. By adopting such a structure, in the heat generator 30 in the present embodiment, the yoke 32 and the rotor 31 can be thinned, and the heat generator 30 can be further reduced in weight.

(実施の形態3)
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態3について説明する。実施の形態3における発熱機30および風力熱発電システム1は、基本的には実施の形態1の場合と同様の構造を有し、同様に動作するとともに、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態3における発熱機30は、ヨーク32の構成において、実施の形態1の場合とは異なっている。
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 which is still another embodiment of the present invention will be described. The heat generator 30 and the wind thermal power generation system 1 according to the third embodiment basically have the same structure as that of the first embodiment, operate in the same manner, and achieve the same effects. However, the heat generator 30 according to the third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the yoke 32.

すなわち、図12を参照して、本実施の形態の発熱機30においては、回転子31の外周面とヨーク32の内周面との距離が、回転子31の周方向において異なっている。より具体的には、回転子31の外周面とヨーク32の内周面との距離は、電流路33Uが配置される位置において最も大きく、電流路33Uから離れるに従ってその距離がg、gと小さくなっている。このようにすることにより、本実施の形態においては、磁路βと磁路γとの磁気抵抗の差が小さく、好ましくは磁路βと磁路γとの磁気抵抗が同じになる。その結果、回転子31の回転に伴ってヨーク32の各部位における磁場が変化し続ける状態を実現することが可能となり、材料(ヨーク32)の利用効率が向上している。なお。上記回転子31の外周面とヨーク32の内周面との距離の調整は、たとえば軸34に垂直な断面における回転子31の外周面の形状を円弧状とする一方、ヨーク32の内周面の形状を電流路33Uの近傍において楕円弧状とすることにより達成することができる。 That is, referring to FIG. 12, in the heat generator 30 of the present embodiment, the distance between the outer peripheral surface of the rotor 31 and the inner peripheral surface of the yoke 32 is different in the circumferential direction of the rotor 31. More specifically, the distance between the outer peripheral surface of the rotor 31 and the inner peripheral surface of the yoke 32 is the largest at the position where the current path 33U is disposed, and the distances g 1 and g 2 increase as the distance from the current path 33U increases. It is getting smaller. By doing so, in the present embodiment, the difference in magnetic resistance between the magnetic path β and the magnetic path γ is small, and preferably the magnetic resistance between the magnetic path β and the magnetic path γ is the same. As a result, it is possible to realize a state in which the magnetic field in each part of the yoke 32 continues to change as the rotor 31 rotates, and the utilization efficiency of the material (yoke 32) is improved. Note that. The distance between the outer peripheral surface of the rotor 31 and the inner peripheral surface of the yoke 32 is adjusted, for example, while the outer peripheral surface of the rotor 31 in a cross section perpendicular to the shaft 34 has an arc shape, while the inner peripheral surface of the yoke 32 is adjusted. Can be achieved by forming an elliptical arc shape in the vicinity of the current path 33U.

(実施の形態4)
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態4について説明する。実施の形態4における発熱機30および風力熱発電システム1は、基本的には実施の形態1の場合と同様の構造を有し、同様に動作する。しかし、実施の形態4における発熱機30は、電流路の構成において、実施の形態1の場合とは異なっている。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment which is still another embodiment of the present invention will be described. The heat generator 30 and the wind thermal power generation system 1 according to the fourth embodiment basically have the same structure as that of the first embodiment and operate in the same manner. However, the heat generator 30 in the fourth embodiment is different from that in the first embodiment in the configuration of the current path.

すなわち、図13を参照して、電流路33Uおよび電流路33Dのそれぞれは、ヨーク32の側壁を挟んで内周面側および外周面側のそれぞれにおいて延在する延在部と、当該延在部の端部同士を接続する接続部とを備えた別々のコイルを構成している。そして、電流路33Uおよび電流路33Dは、いずれも上記内周面側において延在する延在部を構成している。すなわち、電流路33Uおよび電流路33Dは、それぞれ異なるコイルの一部となっている。このような構造を採用することにより、実施の形態1における発熱機30と同様に、本実施の形態における発熱機30は、単純な構造を維持しつつ十分な発熱を得ることが容易となっている。   That is, referring to FIG. 13, each of current path 33 </ b> U and current path 33 </ b> D includes an extending portion that extends on the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side with the side wall of yoke 32 interposed therebetween, and the extending portion. The separate coil provided with the connection part which connects these edge parts is comprised. Each of the current path 33U and the current path 33D constitutes an extending portion that extends on the inner peripheral surface side. That is, the current path 33U and the current path 33D are part of different coils. By adopting such a structure, similar to the heat generator 30 in the first embodiment, the heat generator 30 in the present embodiment can easily obtain sufficient heat generation while maintaining a simple structure. Yes.

(実施の形態5)
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態5について説明する。実施の形態5における発熱機30および風力熱発電システム1は、基本的には実施の形態1の場合と同様の構造を有し、同様に動作する。しかし、実施の形態5における発熱機30は、ヨーク32の構成において、実施の形態1の場合とは異なっている。
(Embodiment 5)
Next, Embodiment 5 which is still another embodiment of the present invention will be described. The heat generator 30 and the wind thermal power generation system 1 according to the fifth embodiment basically have the same structure as that of the first embodiment and operate in the same manner. However, the heat generator 30 in the fifth embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the yoke 32.

すなわち、図14を参照して、本実施の形態における発熱機30においては、ヨーク32は、回転子31の周方向に沿って複数(ここでは2つ)配置されている。このような構造を採用することにより、本実施の形態における発熱機30は、ヨーク32の形状として筒状の形状を採用した実施の形態1の場合と同様に、単純な構造を維持しつつ十分な発熱を得ることが容易となっている。さらに、上述のようにヨーク32が分割された構造を採用することにより、回転子31の軌道を全周にわたってヨーク32が覆わない構造が得られる。即ち、発熱部分が円筒ではなく、回転子31の軌道の一部にだけ面するように配置することで、発熱機30全体の大きさを小さくすることが可能となる。これにより、たとえば発熱機30の輸送(道路輸送など)が容易となる。図14は、発熱部となるべきヨーク32が軸34を挟んで対向するように2つ配置される場合を示しているが、たとえばこれらのうち一方のヨーク32が省略される構造が採用されてもよい。   That is, referring to FIG. 14, in heat generator 30 in the present embodiment, a plurality (two in this case) of yokes 32 are arranged along the circumferential direction of rotor 31. By adopting such a structure, the heat generator 30 in the present embodiment is sufficient while maintaining a simple structure as in the case of the first embodiment in which a cylindrical shape is adopted as the shape of the yoke 32. It is easy to obtain a good heat generation. Furthermore, by adopting a structure in which the yoke 32 is divided as described above, a structure in which the yoke 32 does not cover the entire track of the rotor 31 is obtained. That is, it is possible to reduce the overall size of the heat generator 30 by disposing the heat generating portion so as to face only a part of the path of the rotor 31 instead of the cylinder. Thereby, for example, transportation of the heat generator 30 (road transportation or the like) is facilitated. FIG. 14 shows a case where two yokes 32 to be heat generating portions are arranged so as to face each other across the shaft 34. For example, a structure in which one of the yokes 32 is omitted is adopted. Also good.

なお、上記実施の形態においては、ヨーク32の形状として、軸34に垂直な断面において円弧状の内周面を有する場合について図示したが、本発明の発熱機を構成するヨークはこれに限られず、たとえば平板状の形状を有していてもよい。また、電流路33U,33D,33L,33Rの素材としては銅などの一般的な導体材料が採用されてもよいが、超電導材料を採用してもよい。これにより、発熱の効率を一層向上させることができる。また、上記強磁性体としては、たとえば鉄のほか、コバルト、ニッケルなどを採用してもよい。   In the above embodiment, the case where the yoke 32 has an arcuate inner peripheral surface in a cross section perpendicular to the shaft 34 is illustrated as a shape of the yoke 32, but the yoke constituting the heat generator of the present invention is not limited to this. For example, it may have a flat shape. In addition, as a material for the current paths 33U, 33D, 33L, and 33R, a general conductive material such as copper may be employed, but a superconducting material may be employed. Thereby, the efficiency of heat generation can be further improved. As the ferromagnetic material, for example, cobalt, nickel, etc. may be employed in addition to iron.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の発熱機および風力熱発電システムは、渦電流による発熱を利用した発熱機および当該発熱機を構成要素として含む風力熱発電システムに、特に有利に適用され得る。   The heat generator and the wind power generation system of the present invention can be particularly advantageously applied to a heat generator using heat generated by an eddy current and a wind power generation system including the heat generator as a component.

1 風力熱発電システム、10 風車、11 主軸、12 ブレード、20 ナセル、30 発熱機、31 回転子、32 ヨーク、32A 凹部、33U,33D,33L,33R 電流路、34 軸、36 配管、36A 入口、36B 出口、40 蓄熱部、50 発電部、51 蒸気タービン、52 発電機、60 復水器、71,72 ポンプ、81 タワー、82 発電室、91〜97 配管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind thermal power generation system, 10 windmill, 11 main axis | shaft, 12 blade, 20 nacelle, 30 heat generator, 31 rotor, 32 yoke, 32A recessed part, 33U, 33D, 33L, 33R Current path, 34 axis | shaft, 36 piping, 36A inlet , 36B outlet, 40 heat storage section, 50 power generation section, 51 steam turbine, 52 generator, 60 condenser, 71, 72 pump, 81 tower, 82 power generation chamber, 91-97 piping.

Claims (8)

積層された強磁性体板からなり、軸方向に垂直な断面において円弧状の形状を有し、前記軸周りに回転可能な回転子と、
前記回転子の外周側に配置され、強磁性体からなるヨークと、
前記回転子と前記ヨークとの間において前記軸方向に沿って延在する電流路とを備えた、発熱機。
A rotor composed of laminated ferromagnetic plates, having a circular arc shape in a cross section perpendicular to the axial direction, and rotatable about the axis;
A yoke arranged on the outer peripheral side of the rotor and made of a ferromagnetic material;
A heat generator comprising: a current path extending along the axial direction between the rotor and the yoke.
前記ヨークは筒状の形状を有し、
少なくとも1対の前記電流路を備え、
前記1対の前記電流路には互いに逆向きの電流が流れる、請求項1に記載の発熱機。
The yoke has a cylindrical shape;
Comprising at least one pair of said current paths;
The heat generator according to claim 1, wherein currents in opposite directions flow through the pair of current paths.
2対以上の前記電流路を備え、
前記ヨークの周方向において互いに隣り合う前記電流路には互いに逆向きの電流が流れる、請求項2に記載の発熱機。
Comprising two or more pairs of the current paths;
The heat generator according to claim 2, wherein currents in opposite directions flow in the current paths adjacent to each other in a circumferential direction of the yoke.
前記ヨークは、前記回転子の周方向に沿って複数配置されている、請求項1に記載の発熱機。   The heat generator according to claim 1, wherein a plurality of the yokes are arranged along a circumferential direction of the rotor. 前記ヨークにおいて前記回転子に対向する側の面には凹部が形成されており、
前記凹部内を通るように前記電流路が配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発熱機。
A concave portion is formed on the surface of the yoke that faces the rotor,
The heat generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the current path is disposed so as to pass through the recess.
複数の前記回転子を備え、
前記複数の回転子は円環状の単一の軌道上を回転可能となっている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発熱機。
Comprising a plurality of the rotors;
The heat generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of rotors are rotatable on a single annular track.
前記回転子の外周面と前記ヨークとの距離は、前記回転子の周方向において異なっている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の発熱機。   The heat generator according to any one of claims 1 to 6, wherein a distance between an outer peripheral surface of the rotor and the yoke is different in a circumferential direction of the rotor. 風車と、
前記風車に接続され、前記風車の回転により発熱する発熱機と、
前記発熱機に接続され、前記発熱機において発生した熱を蓄える蓄熱部と、
前記蓄熱部に接続され、前記蓄熱部において蓄えられた熱を電気に変換する発電部とを備え、
前記発熱機は請求項1〜7のいずれか1項に記載の発熱機であり、
前記回転子は、前記風車の回転により回転する、風力熱発電システム。
With a windmill,
A heat generator connected to the windmill and generating heat by rotation of the windmill;
A heat storage unit connected to the heat generator and storing heat generated in the heat generator;
A power generation unit that is connected to the heat storage unit and converts heat stored in the heat storage unit into electricity;
The heat generator is the heat generator according to any one of claims 1 to 7,
The rotor is a wind thermal power generation system that rotates by rotation of the windmill.
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