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公開番号2025127996
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2024119345
出願日2024-07-25
発明の名称回転発熱機、電熱変換装置及び蓄熱システム
出願人富士電機株式会社,学校法人東海大学
代理人インフォート弁理士法人
主分類H05B 6/02 20060101AFI20250826BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】装置の小型化を図りつつ、熱エネルギーへの変換効率を高めること。
【解決手段】電熱変換装置(10)は、回転発熱機(20)と、シャフト(12)を介して回転子(22)を回転させる電動機(11)とを備えている。回転発熱機は、回転方向に沿う筒状をなす固定子鉄心(25)に固定子巻線(26)が保持されて構成される固定子(21)と、固定子(21)の内部に配置される発熱導体(32)を備えた回転子(22)と、固定子と回転子との間に形成される流路(36)とを備えている。流路には熱媒体(M)が流通する。発熱導体は、塊状の軟磁性導体により構成される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
回転方向に沿う筒状をなす鉄心に巻線が保持されて構成される固定子と、
前記固定子の内部に配置される発熱導体を備えた回転子と、
前記固定子と前記回転子との間に形成される流路とを備え、該流路に熱媒体が流通する回転発熱機であって、
前記発熱導体は、塊状の軟磁性導体により構成されることを特徴とする回転発熱機。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記発熱導体の外周面には凹凸部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の回転発熱機。
【請求項３】
前記凹凸部は、周方向に凹部と凸部が交互に並んで形成されることを特徴とする請求項２に記載の回転発熱機。
【請求項４】
前記鉄心は、周方向に並んで形成される複数のティース部を備え、
前記ティース部における周方向の幅が一定に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転発熱機。
【請求項５】
前記鉄心は、周方向に並んで形成される複数のティース部と、周方向に隣り合う前記ティース部の間に形成されるスロットとを備え、
前記ティース部における周方向の幅が一定に形成され、
前記凹部の形成数を前記スロットの形成数で除算した値が７／６以上であることを特徴とする請求項３に記載の回転発熱機。
【請求項６】
前記鉄心は、周方向に並んで形成される複数のティース部と、周方向に隣り合う前記ティース部の間に形成されるスロットとを備え、
前記スロットにおける周方向の幅が一定に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転発熱機。
【請求項７】
前記鉄心は、周方向に並んで形成される複数のティース部と、周方向に隣り合う前記ティース部の間に形成されるスロットとを備え、
複数の前記ティース部は、前記熱媒体が接触する領域を形成する先端部と、径方向と概略平行に延びて前記先端部以外の領域を形成する基部とを備え、
前記先端部は、前記基部に対して周方向両側にはみ出るつば状に形成され、
前記スロットの形成数と、前記凹部の形成数とが同一であることを特徴とする請求項３に記載の回転発熱機。
【請求項８】
前記鉄心は、周方向に並んで形成される複数のティース部を備え、
複数の前記ティース部は、前記熱媒体が接触する領域を形成する先端部と、
前記先端部以外の領域を形成する基部とを備え、
前記先端部は、塊状の軟磁性導体により構成され、
前記基部は、積層鋼板または軟磁性非金属により構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転発熱機。
【請求項９】
前記請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転発熱機と、シャフトを介して前記回転子を回転させる電動機とを備えていることを特徴とする電熱変換装置。
【請求項１０】
前記請求項９に記載の電熱変換装置と、
前記熱媒体を貯留し、前記回転発熱機に対し前記熱媒体を供給及び回収する蓄熱装置と、
前記蓄熱装置から供給される前記熱媒体の熱を利用する熱利用装置とを備えていることを特徴とする蓄熱システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子及び回転子を有する回転発熱機、電熱変換装置及び蓄熱システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電力系統に接続される電動機と、電動機の回転力を熱に変換する発熱機とを備える発熱装置を開示している。発熱機は、回転部と共に磁束発生部が回転し、発熱部に対して磁束発生部が相対的に移動することで、発熱部の全周にわたって通過する磁束が変化し、発熱部に印加される磁場が周期的に変化する。これにより、発熱部に渦電流が発生して発熱し、その熱によって熱媒体が加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０９７５２３号公報
【非特許文献】
【０００４】
齋藤博起、三浦友史、今盛聡、岡崎徹著、「ノンシールポンプを用いた回転発熱機の熱変換効率の検証」、令和５年電気学会全国大会、２０２３年３月、７－００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような発熱装置にあっては、抵抗ヒータ等を用いた従来の電熱変換装置に比べて小型化できるが、回転子を回転させる機械エネルギーを熱エネルギーに変換する変換効率について、改善する課題がある。非特許文献１では、かかる変換効率向上のため、固定子の発熱量を相対的に低くする点の記載があるが、そのための技術については開示がなく、熱エネルギーへの変換効率を高める技術が求められている。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、装置の小型化を図りつつ、熱エネルギーへの変換効率を高めることができる回転発熱機、電熱変換装置及び蓄熱システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における回転発熱機は、回転方向に沿う筒状をなす鉄心に巻線が保持されて構成される固定子と、前記固定子の内部に配置される発熱導体を備えた回転子と、前記固定子と前記回転子との間に形成される流路とを備え、該流路に熱媒体が流通する回転発熱機であって、前記発熱導体は、塊状の軟磁性導体により構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明における電熱変換装置は、前記回転発熱機と、シャフトを介して前記回転子を回転させる電動機とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明における蓄熱システムは、前記電熱変換装置と、前記熱媒体を貯留し、前記回転発熱機に対し前記熱媒体を供給及び回収する蓄熱装置と、前記蓄熱装置から供給される前記熱媒体の熱を利用する熱利用装置とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転子の発熱導体が塊状の軟磁性導体となるので、回転子において渦電流損を増やしつつヒステリシス損も発生させることができる。これにより、回転発熱機全体の発熱量にて、回転子の発熱量の割合を高め、固定子の発熱量の割合を低くすることができる。よって、回転発熱機にて熱媒体への熱の移動は主として回転子から行われるので、回転子の発熱量の割合を高めることで、熱エネルギーへの変換効率を高めることができる。また、回転子の回転によって熱媒体をかき回すことができ、回転子等の温度上昇を抑制し回転発熱機を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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