JP3123073U - Ｕ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーター - Google Patents

Abstract

【課題】本考案は、広い面積に熱を供給する熱源として熱効率が良く経済性に優れているラジエーターを提供することを課題とする。
【解決手段】高周波電源装置と励磁コイルを配線したＵ字型磁性コア２個以上を配置固定した電気伝導性放熱板とから成るＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターにより表記課題を解決した。
【選択図】図１

Description

本考案はＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターに関する。

従来の暖房用等のラジエーターとしてはスチームラジエーターや電熱ラジエーターなどが知られている。また、Ｅ字型磁性コアを用いる電磁誘導式発熱器には鉄道レールの融雪装置（例えば、特許文献１参照）や電磁誘導型発熱器（例えば、特許文献２参照）がある。

特開２００２−２１００３ 実用新案登録第３１１２６０３号

従来のラジエーターは高温度の熱源を利用するもので、スチームラジエーターはボイラーで発生した水蒸気を用いるので設備の大型化が避けられず、また、電熱ラジエーターは電気ヒーターを用いるのでエネルギー効率が悪く経済性に課題があった。一方、エネルギー効率を改善するために磁性コアを用いる電磁誘導式発熱器が上記特許文献１及び２に開示されている。特許文献１はＥ字型磁性コアをレール側面に密着させ、該コアに配線した励磁コイルに高周波電流を通電することによりレールに渦電流を発生させ、発熱したレールでレール上に積雪する氷雪を融かすと言う融雪装置であり、特許文献２は励磁コイルを配線したＥ字型磁性コアを発熱用金属薄板に固定して一体化した電磁誘導式発熱器で、高周波電流を励磁コイルに通電することにより発熱用金属薄板に渦電流を生じさせて金属薄板を発熱させると言う発熱器である。

ところで、Ｅ字型磁性コアの電磁誘導により発生する電磁界は、Ｅ字コアの中心極と外側極の両極間とに閉磁路を形成するので金属発熱体（特許文献１ではレール、同２では金属薄板）に渦電流を効率良く発生させることができると言う効果があるが、しかし、そのためにコア外側両極から外側に向かう磁束の発生が弱いので、隣り合うコア同士の相互誘導作用が小さく、コア間には渦電流の発生が小さい。広い面積を加熱するためには多数個のコアを近接して配置する必要があり、大面積加熱用には適さない。本考案は広い面積を加熱することができるエネルギー効率の高いＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターを提供することを目的とするものである。

本考案は、高周波電源装置と励磁コイルを配線したＵ字型磁性コアを２個以上配置固定した電気伝導性放熱板とを組み合わせたことにより上記課題を解決したものである。すなわち、良く知られていろようにＵ字型磁性コアは、コア１個を励磁すると、Ｕ字型磁性コアの両極から発生する磁束は、両極の内側間には閉磁路を形成するが、外側間には外に放散する磁束を形成するので、コアから発生する磁束が分散し、対向する金属板など電気伝導性板に生じる渦電流は弱く、Ｅ字型磁性コアより発熱効果が劣るものである。しかしながら、Ｕ字型磁性コアを電気伝導性放熱板上に間隙を空けて２個を配置固定すると、励磁されたＵ字型磁性コアから発生する磁束は、コア両極の内側間に閉磁路を形成し、また、外側極から放散する磁束も隣り合ったＵ字型磁性コアの間に相互誘導作用による閉磁路を形成するので、隣り合ったＵ字型磁性コアの間隙にも渦電流が発生して発熱する。このことを利用して、２個以上のＵ字型磁性コア用いることにより、より広い面積の電気伝導性板を少数のＵ字型磁性コアで均等に、しかも高いエネルギー効率で加熱することが出来るＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターを完成した。

本考案のＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターは、Ｕ字型磁性コアを２個以上用いることにより、隣り合ったＵ字型磁性コアの間にも有効に渦電流を発生するので、広い面積の電気伝導性放熱板を少ない磁性コアを用いて均等に加熱することができると言うエネルギー効果と、使用電力のエネルギー効率が高いと言う経済効果を奏する。また、高温の熱源を使用しないので安全であり、高周波電流を用いることで懸念される電磁波漏洩もＵ字型磁性コアが電気伝導性放熱板に固定して一体化しているので、電気伝導性放熱板が発生する電磁波を吸収して電磁波漏洩を防止する効果を発揮する。

図１は本考案のＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターの構造を示す背面図であり、Ｕ字型磁性コアを４個用いた場合で、電気伝導性放熱板１の裏面にＵ字型磁性コア２を目的とする場所に配置固定し、４個のＵ字型磁性コア間に励磁コイル３を直列に配線し、コイル３を高周波電源装置４のターミナル５に接続した構造であることを示している。電気伝導性放熱板１は鉄板やステンレス板など金属板でも、その他電気伝導性を有する板であれば放熱板として使用できる。Ｕ字型磁性コア２は軟磁性材料であれば、金属合金や金属酸化物の焼結体でも、また、これらの粉末と樹脂とから成る複合体でもＵ字型に成型加工したものであれば使用できる。Ｕ字型磁性コア２の大きさは目的に応じて決め、使用する個数は放熱面積に応じて２個以上を効率の良いコア間隙に配置して固定する。該コアを固定するためには熱硬化性接着剤や固定具を用いる。励磁コイル３は絶縁被覆電線または、リッツ銅線の絶縁被覆電線を用いる。Ｕ字型磁性コア間の配線は電気伝導性放熱板１の大きさにより、直列および／または並列に配線して高周波電源装置４のターミナル５に接続する。高周波電源装置４にはＩＨコンロ用電源ユニットを使用することができる。本考案のＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターは、高周波電源装置４のスイッチ６を家庭用１００または２００ボルト電源に接続すると、瞬時に電気伝導性放熱板１が加熱して放熱を開始する。この放熱効果を利用して屋内では暖房器に屋外では融雪器などに使用する。

実施条件を図１に対応して詳述する。電気伝導性放熱板１は、縦横の幅５００ｍｍ厚さ１．０ｍｍのステンレス板を用い、Ｕ字型磁性コア２は、軟磁性材料にマンガン亜鉛フェライト粉と１２ナイロン樹脂から成る複合材料を用い、形状は、長さ５０ｍｍ高さ２０ｍｍ幅３０ｍｍおよびコア極の厚み８ｍｍのＵ字型に成型加工したもので、２００ｍｍの間隙を置いて放熱板１の上に図１のように４個配置し、熱硬化性接着剤で固定した。次に、励磁コイル３は、直径０．１５ｍｍのエナメル細線１１４本／束の塩ビ被覆リッツ銅線を２束用いて、４個のＵ字型磁性コア間を図１のように直列に配線した。高周波電源装置４は、電気容量が１．４キロワットの市販品ＩＨコンロの電源ユニットを用い、励磁コイル３をターミナル５に接続することにより、Ｕ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターを作成した。

次に、作成したＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターのスイッチ６を、１００ボルトの交流電源７に接続し、高周波電源装置４により周波数２０キロヘルツ、出力１００ワットで励磁コイル３に通電した。そして、放熱板１の表面に設置した熱電温度計（図示せず）により放熱板１の表面温度の変化を測定した。また、熱電温度測定制御装置（図示せず）により放熱板１の表面温度を３５℃に設定した。また、電磁波の漏洩はＦＭラジオを用いて雑音発生の有無で観測した。

励磁コイル３に通電してから１分後、外気温度５℃において、放熱板１の表面温度はＵ字型磁性コア２を設置した真上の部分が３０℃に、隣り合ったコア間の間隙部分が２５℃に温度上昇し、３分後には放熱板１全体が３３〜３５℃になった。次に、本考案ラジエーターの性能試験のために、放熱板１の表面に底面積が放熱板と同じ大きさのガラス製水槽を乗せ、この水槽に深さ３０ｍｍの水を張って放熱板からの熱伝導性を測定した。水温はアルコール温度計で４分割定点測定を行った。測定開始３分から温度上昇して５分後には各観測点温度は２３〜２５℃となった。放熱板１の温度を３５℃に制御しながら外気温度５℃の環境下で２４時間通電した結果、水温は平均３０〜３３℃を保持し消費電力は時間当たり５０ワットであった。また、放熱板１の近傍に置いたＦＭラジオは雑音を生じなかった。

本考案のＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターは、電力効率が高く安全で経済性にも優れ、広い面積を均一に効率良く温めることができると言う特徴があるので、屋内では暖房器に屋外では融雪器など熱源を必要とする多方面の用途に利用できる。また、電磁波漏洩が無く、簡便な構造であるなどの点からも実用性が高いものである。

本考案のＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーターの構成を示す背面図

符号の説明

１・・・電気伝導性放熱板
２・・・Ｕ字型磁性コア
３・・・励磁コイル
４・・・高周波電源装置
５・・・励磁コイルと高周波電源装置をつなぐターミナル
６・・・高周波電源装置の電源スイッチ
７・・・交流電源

Claims (2)

1. 高周波電源装置と励磁コイルを配線したＵ字型磁性コアを２個以上配置固定した電気伝導性放熱板とから成ることを特徴とするＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーター。
2. 励磁コイルがリッツ銅線の絶縁被覆電線であることを特徴とする請求項１に記載のＵ字型磁性コアによる電磁誘導加熱式ラジエーター。

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