專利名稱：磁性加熱器裝置及方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明系有關(guān)于一種使用磁性物以產(chǎn)生熱的裝置及方法。尤其是，本發(fā)明系有關(guān)于使用磁性物，尤其是永久磁性物以產(chǎn)生熱，并傳遞熱至一工作流體的裝置及方法。
有數(shù)種已知方法及裝置加熱流體。大部份傳統(tǒng)加熱流體的方法牽涉到燃燒加熱或電阻加熱。然而，此兩種方式均不理想。
燃燒加熱流體自古以來即為習(xí)知的。大體上，產(chǎn)生火焰并靠近被加熱的流體。在某些應(yīng)用上，火焰直接施加于流體，例如，在傳統(tǒng)氣體爐中，空氣橫跨火焰吹動(dòng)。在其他應(yīng)用中，火焰則施加于散熱器或熱傳導(dǎo)器，例如在傳統(tǒng)熱水器中一金屬槽在火焰上加熱。
以上基本的方式還有許多習(xí)知的改良。然而，它們均有一些共同的缺點(diǎn)。首先，火焰本身是危險(xiǎn)的。易燃物必須遠(yuǎn)離火焰以防止其蔓延。一般而言，此即意謂著任何火焰加熱裝置必須以不可燃村料制成，且必須可阻止任何可燃材料進(jìn)入火焰附近。
此外，任何火源均需要穩(wěn)定的燃料通路。因此需要燃料管線，槽或類似裝置，此點(diǎn)在某些應(yīng)用上帶來不便。此外，燃料管線及槽會(huì)導(dǎo)致火或爆炸的災(zāi)害。
類似地，火焰需要一穩(wěn)定的氧氣通路。一般氧氣系經(jīng)由備置氣流至火焰的一鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)。然而，在某些應(yīng)用上，例如加熱流體，備置一可靠的空氣源十分困難或不便。
此外，火焰產(chǎn)生不同的燃燒物，許多是有害物質(zhì)。在傳統(tǒng)以火焰為主的加熱系統(tǒng)中常會(huì)堆積煤灰，因此系統(tǒng)須定期清潔。更嚴(yán)重的是，火焰會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，如一氧化碳。在設(shè)計(jì)以火焰為主的加熱系統(tǒng)時(shí)必須特別謹(jǐn)慎以阻止此種氣體之產(chǎn)生，或必須驅(qū)離人畜附近。
此外，許多燃燒副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境會(huì)造成傷害。這在燃料混合不好，低燃燒溫度下造成的不完全燃燒時(shí)會(huì)發(fā)生。在此種狀況下，會(huì)產(chǎn)生多種有害環(huán)境的化合物。此外，即使燃燒十分“干凈”，幾乎所有的燃料均會(huì)在燃燒時(shí)產(chǎn)生所謂的“溫室氣體”，大部份時(shí)候是二氧化碳。雖然，小量的二氧化碳及其他溫室氣體不會(huì)直接對(duì)人造成傷害，此種氣體的產(chǎn)生一般被認(rèn)為是一項(xiàng)缺點(diǎn)，因其會(huì)造成地球氣候的改變。
此外，許多傳統(tǒng)的以火焰為主的加熱系統(tǒng)藉由產(chǎn)生一個(gè)或數(shù)個(gè)極高溫?zé)狳c(diǎn)源而操作。亦即，此種系統(tǒng)的活性組份變得十分熱，甚至在許多狀況下熱到足以傷害或破壞在設(shè)計(jì)上無法承受高熱的材料。因此，人以及塑膠，木頭，紙等必須遠(yuǎn)離以火焰為主的加熱系統(tǒng)的活性組份，以避免傷害。
此外，傳統(tǒng)的以火焰為主的加熱系統(tǒng)一般均需要大量的構(gòu)件，如閥，管，火焰噴嘴等，置于被加熱的流體中或附近。對(duì)于通常的不反應(yīng)流體，如空氣，不用考慮。然而，若擬加熱的是腐蝕性或其他有害流體，基本上需要特別設(shè)計(jì)可避免直接與擬加熱流體直接接觸的系統(tǒng)，或使用可抵抗該流體的構(gòu)件及材料。對(duì)于復(fù)雜的零件，如閥及噴嘴，加入它們會(huì)造成制造及維修上的困難。
流體之電阻加熱亦為習(xí)知的。傳統(tǒng)系統(tǒng)藉由電流通過具高電阻的一加熱元件而運(yùn)轉(zhuǎn)。電流在加熱元件中產(chǎn)生熱，然后熱直接或間接傳遞至流體。
雖然電阻加熱避免了以火焰為主系統(tǒng)的缺點(diǎn)，但它亦存在幾項(xiàng)缺點(diǎn)。雖然電阻加熱系統(tǒng)不需要燃料或氧氣，它們卻需要提供給加熱元件的電。與燃料管線及空氣風(fēng)扇一樣，在某些應(yīng)用上電線的加入有其困難及不便。
類似地，許多傳統(tǒng)的電阻加熱系統(tǒng)通過產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)高溫?zé)狳c(diǎn)源而運(yùn)轉(zhuǎn)?；旧?，操作電流通過一個(gè)或數(shù)個(gè)相當(dāng)小的加熱元件，因而該元件變得十分熱。在某些狀況下，加熱元件加熱至白熱點(diǎn)，可高達(dá)華氏數(shù)千度。人、塑膠、木材、紙，甚至某些金屬及玻璃必須遠(yuǎn)離電阻加熱系統(tǒng)之活性組份以避免危險(xiǎn)或傷害。
此外，此種溫度超過某些可燃?xì)怏w及霧氣的燃燒溫度，因此該物質(zhì)必須遠(yuǎn)離加熱元件以及電阻加熱系統(tǒng)的其他活性組份。若無法避免可燃?xì)怏w及霧氣的存在，活性組份必須密封在氣密殼體中以防止爆炸或火災(zāi)。
此外，電阻加熱，因其依賴電流的傳遞，會(huì)產(chǎn)生電擊的危險(xiǎn)。施有電壓的部件產(chǎn)生的電弧和火花是非常危險(xiǎn)的。此外，在運(yùn)用到潛在的傳導(dǎo)的流體，尤其是水時(shí)，使用電阻加熱裝置特別危險(xiǎn)。在靠近電流通路中或附近出現(xiàn)此種傳導(dǎo)流體會(huì)造成短路，因而傷害裝置或附近的人或財(cái)產(chǎn)。
此外，電阻加熱系統(tǒng)也許較以火焰為主系統(tǒng)能承受腐蝕性或降解液，此點(diǎn)尤其適用加熱元件。加熱元件基本上十分小，因此由于在體積上高比例的曝露區(qū)的優(yōu)點(diǎn)而特別可承受腐蝕。加熱元件亦常直接曝露或直接浸在擬加熱流體中。此外，由于加熱元件亦必須承受十分高的溫度，增加加熱元件抗腐蝕性變得困難。因此，可使用的材料，結(jié)構(gòu)及制造方法均受限制。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的為克服上述困難，提供一種改良的產(chǎn)生熱的裝置及方法。
本發(fā)明的目的為提供一種不需要燃料、氧氣或電流輸送至活性加熱組份的加熱流體的裝置及方法，且不會(huì)有局部高溫、火、電擊或有毒副產(chǎn)物產(chǎn)生的危險(xiǎn)。
本發(fā)明系有關(guān)于一種用以產(chǎn)生熱的磁性物加熱機(jī)構(gòu)。它包括至少一導(dǎo)電元件以及與其靠近的至少一磁性物。在導(dǎo)電元件上的磁性物產(chǎn)生的磁場(chǎng)用來作循環(huán)的改變。此造成導(dǎo)電元件變熱。一種達(dá)成此目的的方法是循環(huán)地相互移動(dòng)至少導(dǎo)電元件及磁性物之一。于是，磁性物施加于導(dǎo)電元件上的磁場(chǎng)會(huì)作循環(huán)上的改變。
尤其是，在導(dǎo)電元件上一既定點(diǎn)之磁場(chǎng)改變，使得導(dǎo)電元件上的該點(diǎn)變熱。在某些實(shí)施例中，大部份或所有的導(dǎo)電元件會(huì)以此方式變熱。然而，只有導(dǎo)電元件的一單點(diǎn)如此加熱。
本發(fā)明亦涉及一種具有一磁性加熱機(jī)構(gòu)的磁性加熱器。依據(jù)本發(fā)明的原理的一磁性加熱器的一實(shí)施例包括至少一磁性物以及靠近該至少一磁性物但不與其直接接觸的至少一導(dǎo)電元件。在某些實(shí)施例中，磁性物可便利地架設(shè)在一框架上。至少導(dǎo)體及磁性物之一可相對(duì)于另一物作循環(huán)的移動(dòng)。
在一較佳實(shí)施例中，該至少一磁性物為永久磁性物。
一流體通道與導(dǎo)電元件以熱相通。
導(dǎo)電元件及磁性物的相對(duì)動(dòng)作可作顯著的改變。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電元件和/或磁性物可相對(duì)另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。在其他實(shí)施例中，導(dǎo)電元件及磁性物之一或兩者可相對(duì)另一個(gè)振動(dòng)。循環(huán)動(dòng)作的形式并不重要。
當(dāng)導(dǎo)電元件和/或磁性物循環(huán)地移動(dòng)時(shí)，由磁性物施加于導(dǎo)電元件的磁場(chǎng)在導(dǎo)電元件上的至少一點(diǎn)作循環(huán)地改變，以至少造成導(dǎo)電元件上的該點(diǎn)變熱。加熱依賴導(dǎo)電元件的電傳導(dǎo)性，而非磁性或物理特性。導(dǎo)電元件不需為鐵磁體或具有任何特殊的磁特性。相似地，導(dǎo)電元件不需具有特定的形狀或尺寸。
通過流體通道的流體吸收導(dǎo)電元件的熱。
在某些實(shí)施例中，產(chǎn)生于導(dǎo)電元件內(nèi)的熱能量超過產(chǎn)生循環(huán)改變磁場(chǎng)所施加的總能量。
在本申請(qǐng)案申請(qǐng)之前尚未確定本發(fā)明中熱產(chǎn)生的物理過程為何。相信，感應(yīng)加熱至少為部份原因。雖然感應(yīng)加熱本身是習(xí)知的，本發(fā)明產(chǎn)生熱的效率可超過100％是十分驚人且前所未知的。
此外，依據(jù)本發(fā)明原則的一裝置可包括一驅(qū)動(dòng)軸，其上架設(shè)導(dǎo)電元件或磁性物，以利循環(huán)的動(dòng)作。它亦可包括用以驅(qū)動(dòng)軸的一馬達(dá)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它亦可另包括一流體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如強(qiáng)迫流體通過流體通道以有效地加熱流體之一泵或鼓風(fēng)機(jī)。
依據(jù)本發(fā)明的原則的一裝置，燃料、氧氣或電力不須直接備置或使用在加熱機(jī)構(gòu)內(nèi)。因此可避免潛在的危險(xiǎn)。
依據(jù)本發(fā)明的原則的一裝置不會(huì)有弧光或閃光，因?yàn)椴豁氈苯邮┘油怆娏χ翆?dǎo)電元件或磁性物以產(chǎn)生熱。
如前所述，在導(dǎo)電元件中產(chǎn)生熱的一可能熱源為磁性感應(yīng)。磁性感應(yīng)牽涉到電渦轉(zhuǎn)電流的產(chǎn)生及擴(kuò)散。然而，在導(dǎo)體內(nèi)的渦轉(zhuǎn)電流一般呈現(xiàn)的弧光及閃光是可忽視的。因?yàn)槠洳蛔砸粯?gòu)件流至另一構(gòu)件，或橫跨一大段距離，而僅在導(dǎo)體本身的一局部區(qū)內(nèi)移動(dòng)。此外，渦轉(zhuǎn)電流，與其他電流一樣，會(huì)隨著最低阻力的電流通路，基本上是在導(dǎo)體內(nèi)，而非通過四周的環(huán)境。因此，自然可避免短路、弧光及閃光。即使被視為相當(dāng)具有傳導(dǎo)性的流體，如鹽水，通常較如金屬之傳導(dǎo)固體具有較低的傳導(dǎo)性。因此，即使擬加熱此種傳導(dǎo)流體，亦可避免閃光之危險(xiǎn)。
相似地，依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置不需要使用火焰或熱絲產(chǎn)物生成熱，且不需要高電壓或電流呈現(xiàn)在曝露的構(gòu)件中。
依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置具有十分少的元件，可以由耐高溫及腐蝕性環(huán)境等的材料制成。因此，依據(jù)本發(fā)明原則的裝置可用于此種環(huán)境下。
依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置另外不需要任何加熱至高溫才能操作的構(gòu)件。該導(dǎo)電元件可加熱至與流體之所欲溫度相似的中溫，因此不會(huì)喪失效率。
依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置，不會(huì)有習(xí)知以火焰為主加熱器及電阻加熱器的危險(xiǎn)，特別適于作商用及家用上的應(yīng)用，如爐子，空間加熱器以及水加熱器。然而，須了解的是這些應(yīng)用僅為例示之用，本發(fā)明的用途并不限于此。
此外，依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置，不會(huì)產(chǎn)生廢氣或任何種類的廢物，尤其是不會(huì)制造溫室氣體或其他有害環(huán)境物質(zhì)。同樣地，它不會(huì)產(chǎn)生固態(tài)廢物或粒子，如灰塵，泥灰等，也不會(huì)產(chǎn)生有毒或腐蝕性氣體或流體，即二氧化硫，氧化氮，硫酸等。因此，其操作不會(huì)有害于環(huán)境。
依據(jù)本發(fā)明之原則的方法，其包括轉(zhuǎn)動(dòng)靠近至少一磁性物的至少一導(dǎo)電元件以加熱導(dǎo)電元件之步驟。然后，流體可靠進(jìn)導(dǎo)電元件而配置，以吸收導(dǎo)電元件之熱。
相信，磁性感應(yīng)至少可在依據(jù)本發(fā)明的裝置中產(chǎn)生部份的熱。傳統(tǒng)感應(yīng)加熱基本上依賴電磁以產(chǎn)生電場(chǎng)。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，使用永久磁性物。
然而，本發(fā)明的其他實(shí)施例中可包括電磁。雖然電磁可能具有與電阻加熱器相同的缺點(diǎn)，因其需要直接傳送至加熱元件的電流，因此使用電磁裝置之電線必須避免電擊，但在某些實(shí)施例中使用電磁是較佳的。
永久磁性物在構(gòu)造上十分簡(jiǎn)單，且無任何移動(dòng)零件、電流通路或其他內(nèi)部構(gòu)件。因此，它們?cè)谖锢硇?、化學(xué)性上均十分可靠且熱性強(qiáng)。
此外，在本發(fā)明中使用的永久磁性物加上不須使用電力、氣體管線及處理廢料等等，使得本發(fā)明之實(shí)施例具有很少甚至無支持的構(gòu)造體。
此外，習(xí)知使用磁性感應(yīng)加熱的裝置大體上在產(chǎn)生熱的效率上較依據(jù)本發(fā)明之裝置為差。因此，相信除了電磁感應(yīng)之外，某些現(xiàn)象對(duì)于本發(fā)明中熱的產(chǎn)生是有影響的。
因此，須強(qiáng)調(diào)的是加熱效果不須限于磁性感應(yīng)加熱。
附圖簡(jiǎn)要說明在附圖中對(duì)應(yīng)的元件使用相似的標(biāo)號(hào)。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的原則的適于轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置的實(shí)施例的橫截面圖；圖2為圖1中所示裝置中具有磁性物的一框架的透視圖；圖3為依據(jù)本發(fā)明具有數(shù)個(gè)導(dǎo)電元件裝置的另一實(shí)施例之橫截面圖4為依據(jù)本發(fā)明之裝置的另一實(shí)施例的橫截面圖，其顯示傳導(dǎo)及非傳導(dǎo)層；圖5為依據(jù)本發(fā)明之一導(dǎo)電元件的一實(shí)施例的透視圖；圖6為具有磁性物的一框架的另一實(shí)施例的透視圖圖7為具有磁性物的一框架的另一實(shí)施例的透視圖；圖8類似于圖2為具有磁性物的一框架的透視圖，其中顯示磁性物的極性；圖9為依據(jù)本發(fā)明之裝置的另一適于振動(dòng)的實(shí)施例的橫截面圖；圖10為依據(jù)本發(fā)明的裝置的另一適于擺動(dòng)的實(shí)施例的橫截面圖；圖11為依據(jù)本發(fā)明的裝置的另一適于轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)施例的橫截面圖；該裝置具有一體成型的流體驅(qū)動(dòng)器；圖12為類似于圖2的具有磁性物的一框架之一實(shí)施例的透視圖，顯示不同于圖8的磁極；圖13為依據(jù)本發(fā)明的裝置的一實(shí)施例的透視圖，其中磁性物及感應(yīng)元件之間的距離改變；圖14為類似于圖2的一磁性物的放大圖；圖15為依據(jù)本發(fā)明的裝置的一實(shí)施例，其中磁性物配置在導(dǎo)電元件的兩面上；圖16為圖15的部份放大圖，顯示例示的磁性物方向；圖17為依據(jù)本發(fā)明的裝置的一實(shí)施例的橫截面圖，其中磁性物配置在導(dǎo)電元件的兩面上；圖18為依據(jù)本發(fā)明的加熱器的一實(shí)施例的橫截面圖；圖19概略地顯示依據(jù)本發(fā)明的一熱驅(qū)動(dòng)裝置；圖20顯示類似圖15的一實(shí)施例，其中導(dǎo)電元件部已拆去。
較佳實(shí)施的詳細(xì)描述參看圖1，依據(jù)本發(fā)明之以磁性產(chǎn)生熱10的一裝置包括一框架20。該框架可為或非傳導(dǎo)或?yàn)榇判缘摹Ｈ鐖D3所示，框架20為一圓形，大體上固體的平板。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員亦可了解此僅為例示之用，其他形狀，包括但不限于矩形或開放式柱組合亦是適合的。
此外，框架本身亦僅為例式的。它提供一便利的結(jié)構(gòu)，其上架設(shè)磁性物30。
回到圖1，該裝置包括至少一磁性物30，其固定連接框架20。在較佳實(shí)施例中，該至少一磁性物30為永久磁性物。數(shù)種磁性物30，永久或非永久的，均適于使用。
在使用永久磁性物的實(shí)施例中，該些實(shí)施例在某些程度上操作受限于使用的特定永久磁性物30的最高有效操作溫度，即，若磁性物30過熱，其磁場(chǎng)會(huì)破壞。在使用永久磁性物的一較佳實(shí)施例中，磁性物30為高溫永久磁性物，使得其在升高的溫度下維持其磁場(chǎng)。在另一更佳實(shí)施例中，磁性物30具有至少為水沸點(diǎn)的操作溫度。在另一更佳實(shí)施例中，磁性物30具有至少350°F下的有效操作溫度。
稀有磁土是已知適于本發(fā)明目的之磁性物，而釤鈷磁性物特別地適合。然而，使用釤鈷磁性物和稀有磁土僅只為例示之用，其他永久性磁性物亦適于使用。
“有效操作溫度”為習(xí)知技藝中常使用的詞系指超過永久性磁性物產(chǎn)生的磁場(chǎng)的點(diǎn)，超過該點(diǎn)磁力即顯著地開始下降。磁場(chǎng)強(qiáng)度某些小程度的下降在此點(diǎn)之下是可測(cè)出來的。相似地，磁場(chǎng)可在該有效操作溫度之上至少維持一些完整性。
此處所謂的有效操作溫度僅為例示之用。具有不同有效操作溫度的永久磁性物亦可適用。尤其是，具有較高有效操作溫度的永久磁性物亦適用于本發(fā)明。
此外，須強(qiáng)調(diào)的是該裝置整體不限于磁性物30的操作溫度。在某些實(shí)施例中，該裝置的其他部份，如導(dǎo)電元件40(以下將說明)可到達(dá)較磁性物30所經(jīng)歷的溫度較高之溫度，亦即超過磁性物30本身的最高操作溫度。
此外，磁性物30可被保護(hù)以避免過熱及其他潛在的災(zāi)害。例如，如類似圖3顯示的磁性物30及框架20的一部份的圖14的橫截面所示的，磁性物30可包括一保護(hù)層31。此保護(hù)層31可提供熱保護(hù)，和/或構(gòu)造及化學(xué)保護(hù)。數(shù)種材料適于用作保護(hù)層31，只要其不顯著地減少磁性物30的磁場(chǎng)擴(kuò)散即可。
就某些實(shí)施例而言，鋁可作為一合適的保護(hù)層31。因?yàn)殇X具有高的反射性，其可阻止熱被磁性物30吸收，且因其具有高的紅外線發(fā)射率，可使磁性物30的熱快速地再放射。這些因素共同使磁性物30被動(dòng)冷卻。此外，鋁相當(dāng)耐用，因此鋁制保護(hù)層31可以物理性保護(hù)磁性物30。此外，鋁相當(dāng)?shù)鼐卟豢蓾B透性，因此可有效地密封磁性物30對(duì)抗任何由于通過流體通路50(下述)的濕氣、氧氣及流體而導(dǎo)致的潛在腐蝕。
然而，使用鋁僅為例示，許多其他種材料亦同樣適用。尤其是，多層材料，而不是單層材料(即鋁層)亦適用。同樣地，保護(hù)層31亦僅為例示而已。
此外，就某些實(shí)施例而言，該裝置可包括另一磁性物30的主動(dòng)或被動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)32。有數(shù)種適合的冷卻機(jī)構(gòu)32。例如，被動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)32可包括，但不限于，散熱器及輻射散熱片。主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)32可包括，但不限于，冷卻環(huán)及冷凍單元。
如下述之流體流動(dòng)通路50可構(gòu)成冷卻機(jī)構(gòu)32。由于在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，提供從導(dǎo)電元件40吸收熱的機(jī)構(gòu)，亦適于吸收磁性物30的熱。
然而，這些特定的冷卻機(jī)構(gòu)32以及冷卻機(jī)構(gòu)均僅為例示而已。
在一較佳實(shí)施例中，該裝置包括數(shù)個(gè)磁性物30。如圖1及圖3所示，該裝置有八個(gè)繞著框架20周邊對(duì)稱地配置的磁性物30。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解到此僅為例示而已。數(shù)種不同尺寸，形狀，數(shù)量及配置的磁性物30亦可適用。尤其是，不對(duì)稱的磁性物30及非繞著框架20周邊的磁性物30亦可適用。例如，圖6顯示兩直排的磁性物30。圖7顯示靠近框架20之中心配置三個(gè)磁性物30呈一弧形，以及五個(gè)靠近框架20之周邊排成一較大之弧形的配置。
此外，雖然磁性物30在圖中為圓盤形狀，此僅為例示而已。其他形狀的磁性物，包括但不限于矩形，亦適用。此外磁性物30不須均具有相同的形狀。
此外，雖然小磁性物30的配置在某些應(yīng)用上十分便利，此亦僅為例示而已。除圖中所示之外尺寸的磁性物30亦同樣適用。此外，在具有超過一個(gè)磁性物30的實(shí)施例中，磁性物30不必為相同尺寸。
此外，如圖1所示，磁性物30固定至框架20的表面。然而，此配置僅為例示。如圖3所示，磁性物30可凹至框架20中。磁性物30可如圖所示完全凹入，使得磁性物30的表面與框架20表面等高，或磁性物30可部份地凹入框架20中?？蛇x擇地，磁性物30可完全包封在框架20內(nèi)，如圖4所示。許多種磁性物30之配置均可適用，只要磁性物30所產(chǎn)生的磁場(chǎng)延伸至超出框架20的表面之外即可。
該磁性物可以不同方式定向。在一較佳實(shí)施例中，所有磁性物均以不同的磁極定向。亦即，如圖8所示，某些磁性物的北極背對(duì)紙張，而兩側(cè)的磁性物之南極背面紙張(北極面向紙張)。此種組合具有其優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹辽偎a(chǎn)生較磁性物30排列成同一方向產(chǎn)生較大磁場(chǎng)密度的改變。
此種組合可形容成某些磁性物30的北極N直接指向?qū)щ娫?0，而交替的磁性物30之北極N則直接背對(duì)導(dǎo)電元件40。
然而，此組合僅為例示，其他組合亦適用。例如，可以交替的磁極配置磁性物30，使得各磁性物30的北極配置成相對(duì)或接近于相對(duì)其鄰接磁性物30。圖12顯示此一組合的實(shí)例。如該圖所示，一些磁性物30的北極N指向框架20的中心，而在兩側(cè)的磁性物30之北極指向外。
此外，配置磁性物30使其北極在同一或接近同一方向?qū)R或以非上述交替方式的其他方式配置亦具有優(yōu)點(diǎn)。尤其是，須強(qiáng)調(diào)的是磁性物30之極的排列不限于直接平行或重直于框架20的平面(若有)。磁性物30可大體上以任何方式定向，只要造成磁場(chǎng)的改變即可。
至少一導(dǎo)電元件40配置成靠近磁性物30。
磁性物30及導(dǎo)電元件40配置成使得至少導(dǎo)電元件40的一部份經(jīng)歷到磁性物30之循環(huán)改變的磁場(chǎng)。
一種產(chǎn)生循環(huán)改變磁場(chǎng)的方式是使至少導(dǎo)電元件40以及磁性物30之一可相互作循環(huán)上的移動(dòng)。因此，當(dāng)磁性物30或?qū)щ娫?0或兩者移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電元件40的不同部份上所經(jīng)歷的磁場(chǎng)會(huì)不一樣。
許多種動(dòng)作均為可能的，只要導(dǎo)電元件40所經(jīng)歷的磁場(chǎng)之循環(huán)改變確實(shí)產(chǎn)生即可。
如一種適宜的運(yùn)動(dòng)，磁性物30可相對(duì)于導(dǎo)電元件40轉(zhuǎn)動(dòng)。或者導(dǎo)電元件40相對(duì)于磁性物30轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，磁性物30及導(dǎo)電元件40可以不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，或至少以不同速度轉(zhuǎn)動(dòng)以在其間形成相對(duì)動(dòng)作。
在圖1所示的實(shí)施例中，磁性物30以大體上平面的組合方式架設(shè)至框架20。亦如圖1的實(shí)施例所示，導(dǎo)電元件40為平面的?？蚣?0配置成使磁性物30的平面33大體上平行且靠近導(dǎo)電元件40之平面43。此一組合的優(yōu)點(diǎn)在于精巧且便于操作，且籍由轉(zhuǎn)動(dòng)框架20或?qū)щ娫?0可作快速規(guī)則的循環(huán)動(dòng)作。然而，此僅為例示。其他組合，包括但不限于以下所述，亦可適用。
如圖1所示，圖1包括所有上述實(shí)施例。亦即如圖所示，其上架設(shè)磁性物30的框架20可轉(zhuǎn)動(dòng)，或?qū)щ娫?0可轉(zhuǎn)動(dòng)，或兩者均可轉(zhuǎn)動(dòng)。不管哪一種元件轉(zhuǎn)動(dòng)，該裝置之構(gòu)造，外觀及功能均類似。
如上所述，其他循環(huán)的動(dòng)作及元件之組合亦適用。
例如，振動(dòng)是適用的。
尤其是，線性振動(dòng)在某些實(shí)施例中是適合的。如圖9所示，其上備置磁性物30的一框架20可置于靠近一平面導(dǎo)電元件40處?？蚣?0及導(dǎo)電元件40之一或兩者可以非轉(zhuǎn)動(dòng)方向作循環(huán)的移動(dòng)，亦即側(cè)向。可選擇地，框架20及導(dǎo)電元件40之一或兩者可朝向或背離彼此而移動(dòng)。
可選擇地，在某些實(shí)施例中，擺動(dòng)式的振動(dòng)亦是適合的。如圖10所示，其上備置磁性物30的一彎曲框架20可置放成靠近具有一配合曲度的一導(dǎo)電元件40。框架20可設(shè)定成作擺動(dòng)的動(dòng)作，以形成由導(dǎo)電元件40所經(jīng)歷的磁場(chǎng)之循環(huán)上的改變。
許多種其他的組合及動(dòng)作亦適用，其包括但不限于在一較大曲面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的一圓筒部或圓形隆起部，靠近一扁平平板轉(zhuǎn)動(dòng)的一圓筒部，或在一圓筒部?jī)?nèi)來回移動(dòng)一活塞。無論如何，磁性物30或?qū)щ娫?0或兩者均可移動(dòng)。
此處所謂有關(guān)于磁場(chǎng)之“循環(huán)上的改變”廣義地說是指重復(fù)動(dòng)作，其中磁場(chǎng)依據(jù)某一循環(huán)而改變。例如磁場(chǎng)的密度可升降。又例如，磁場(chǎng)的升降可改變磁場(chǎng)方向，即改變磁北的角度，或甚至極性由北極改變成南極。此外。磁場(chǎng)的改變可包括磁場(chǎng)方向及密度的改變。重復(fù)的模式可以是簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的，且不需要在每一循環(huán)中精確地重復(fù)。亦即，每一循環(huán)中頻率，振幅等均可不一樣。此外，在密度及磁場(chǎng)方向改變的實(shí)施例中，密度及方向不須同步地改變，或依照同一循環(huán)作改變。
此處所謂有關(guān)于物理動(dòng)作之“循環(huán)上的改變”可延伸解釋成用以產(chǎn)生磁場(chǎng)循環(huán)上改變的物理動(dòng)作。相同地，它的重復(fù)模式可為簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的，或每一循環(huán)可有不一樣處。
導(dǎo)電元件40的整個(gè)磁力或磁場(chǎng)強(qiáng)度不須改變(雖然在某些實(shí)施例中有改變)。但在導(dǎo)電元件40上的一既定點(diǎn)上的局部磁場(chǎng)必須改變，以使該點(diǎn)主動(dòng)地加熱。
例如，若在圖1的實(shí)施例中，框架20轉(zhuǎn)動(dòng)，則磁性物不會(huì)靠近或遠(yuǎn)離導(dǎo)電元件40，因?yàn)樗鼈冋@著垂直磁性物30之平面33的一軸以及導(dǎo)電元件40的平面43移動(dòng)。因此，整個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度不會(huì)改變。然而在框架20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)電元件40上的任何既定點(diǎn)上之磁場(chǎng)均會(huì)改變，亦即，不論個(gè)別磁性物靠近或遠(yuǎn)離該點(diǎn)。
此外，須強(qiáng)調(diào)的是雖然此處的許多實(shí)施例均使用物理性動(dòng)作以產(chǎn)生一循環(huán)上不同的磁場(chǎng)，此僅為例示而已。在無物理性動(dòng)作下用以產(chǎn)生循環(huán)上改變之磁場(chǎng)的組合包括但不限于各種電磁的使用。
磁場(chǎng)的循環(huán)改變?cè)斐蓪?dǎo)電元件40變熱。參看圖1，就物理性動(dòng)作而言，當(dāng)導(dǎo)電元件40相對(duì)于磁性物30轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電元件40變熱(反之亦然)，此系由于導(dǎo)電元件40所經(jīng)歷的磁場(chǎng)不同。
須強(qiáng)調(diào)的是導(dǎo)電元件40為電傳導(dǎo)的；雖然其通過與磁性物30的交互作用而加熱，導(dǎo)電元件40不必是鐵磁體，或具有任何其他特別的磁特性。雖然其可為鐵磁體，導(dǎo)電元件40的電特性(而非磁特性)是重要的。
在一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)電元件40以耐用，耐熱，高傳導(dǎo)材料制成。在一更佳實(shí)施例中，導(dǎo)電元件40以金屬制成。在另一更佳實(shí)施例中，導(dǎo)電元件40以銅或合金制成。其優(yōu)點(diǎn)在于銅及合金在物理性的持久性，高傳導(dǎo)性及耐高溫。然而，此僅為例示，其他材料亦適于制造導(dǎo)電元件40。
如上述，依據(jù)本發(fā)明之原則可形成許多種實(shí)施例。然而，由操作效率的觀點(diǎn)來看(以下將細(xì)述)，較佳實(shí)施例如圖15所示。
其中，導(dǎo)電元件40具有第一側(cè)43及第二側(cè)45。其上備置數(shù)個(gè)第一磁性物30的第一框架20配置成與導(dǎo)電元件40的第一側(cè)43有第一距離12。類似地，其上備置數(shù)個(gè)第二磁性物35的第二框架25配置成與導(dǎo)電元件40的第二側(cè)45具有第二距離14。
最好框架20，25配置成使得磁性物30，35相互對(duì)齊以在導(dǎo)電元件40的各側(cè)上形成成對(duì)。相同地，就其中框架20，25可移動(dòng)的實(shí)施例而言，它們可一起移動(dòng)以維持該組合以及磁性物30，35成對(duì)。
如圖16所示，更佳的是任何成對(duì)的磁性物30，35之極性面對(duì)同一方向。最佳的是，磁性物30，35對(duì)齊，使得成對(duì)中的一磁性物的北極直接面向?qū)щ娫?0，而成對(duì)中的另一磁性物之北極背向?qū)щ娫?0。
已發(fā)現(xiàn)此一組合可產(chǎn)生高熱。相信這是由于導(dǎo)電元件40置于以此方式定向的兩個(gè)磁性物30，35之間時(shí)在磁場(chǎng)中產(chǎn)生高的梯度。
如圖16所示，磁性物30及35的北極直接指向左邊。然而，在最佳實(shí)施例中，磁性物30及35的北極直接指向右邊也是適宜的。
此外，如上述，毗鄰磁性物具有相對(duì)磁極是適宜的。亦即若一對(duì)磁性物30及35的磁極如圖16所示(北極指向左邊)，毗鄰該對(duì)的成對(duì)磁性物的磁極以如圖16所示相反方向配置(北極指向右邊)。
如同圖1中所示的實(shí)施例，圖15的實(shí)施例可便利地通過使用額外的導(dǎo)電元件40及磁性物30而擴(kuò)張。圖17示出了一種三個(gè)導(dǎo)電元件40和四組磁性物30的配置。須知導(dǎo)電元件40及磁性物30的數(shù)量?jī)H為例示之用，其他數(shù)目的組合亦適用此外，須知此較佳實(shí)施例僅為例示之用，其他組合亦同樣適合。
產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)電元件40及磁性物30之間的距離成反比。因此，在依據(jù)本發(fā)明之裝置的一實(shí)施例中，導(dǎo)電元件40與磁性物30的距離12不超過0.35英時(shí)。在一更佳實(shí)施例中，導(dǎo)電元件40的距離12不超過0.060英時(shí)。然而，此組合僅為例示之用。
此外，雖然在某些實(shí)施例中，磁性物30及導(dǎo)電元件40的距離為固定的，此僅為例示之用。在該裝置操作或不操作而調(diào)整時(shí)，磁性物30及導(dǎo)電元件40之間的距離可改變。
尤其是，須知可通過改變磁性物30及導(dǎo)電元件40之間的距離而改變導(dǎo)電元件的磁場(chǎng)。許多實(shí)施例均適合此種作法。例如，參看圖1，改變距離12，即以側(cè)向改變導(dǎo)電元件40或備置磁性物30的框架20會(huì)改變導(dǎo)電元件40所經(jīng)歷的磁場(chǎng)。若距離12作循環(huán)的改變，不管導(dǎo)電元件40或磁性物30是否轉(zhuǎn)動(dòng)均會(huì)在導(dǎo)電元件40中產(chǎn)生熱。
另一可得到此特征之優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例如圖13所示。其中，磁性物30及導(dǎo)電元件40配置成使得當(dāng)框架20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，距離12在磁性物30靠近及離開導(dǎo)電元件40時(shí)會(huì)作循環(huán)地改變。
另外，須知不管在操作或非操作時(shí)距離的改變可同時(shí)伴隨著移動(dòng)磁性物30或?qū)щ娫?0，或移動(dòng)兩者。
可選擇地，不調(diào)整磁性物30及導(dǎo)電元件40之間的距離，在某些實(shí)施例中，可移動(dòng)磁性物30和/或?qū)щ娫?0至裝置10內(nèi)或自裝置10中移出。
例如，參看圖15，框架20及/或25，以及/或?qū)щ娫?0可整體滑至裝置10中，或自裝置10中滑出。亦即，非(例如)移動(dòng)框架20，25分開，以加寬距離12及14，框架20及25可向下移動(dòng)，以部份地或完全地自裝置10中移開兩者或兩者之一。
若框架20及25完全移開，在裝置10中產(chǎn)生的熱大體上為零，因?yàn)閷?dǎo)電元件40未曝露于一循環(huán)改變的磁場(chǎng)。若僅移開其一，或其一或兩者部份地移開，在一既定速度操作下的裝置10產(chǎn)生的熱會(huì)減少，但不會(huì)降至零。
因此，如此提供了另一種控制熱產(chǎn)生的方式。此運(yùn)動(dòng)在構(gòu)造上可視為類似于在核子反應(yīng)器中插入和移開燃料棒。
此一組合如圖20所示，其中導(dǎo)電元件40已自裝置10中部份地撤出。
與距離12及14之改變相同的是，本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，框架20及25可在裝置10未操作、正在操作或兩者時(shí)移開。
如上所述，在某些實(shí)施例中，磁性物30可配置成平面的組合，使得磁性物30的一表面界定一平面33。相似地，導(dǎo)電元件40可具有平面的形狀，以大體上配合平面43。就某實(shí)施例而言此為一種方便的組合，因?yàn)槿绱丝稍趯?dǎo)電元件40及磁性物30之間無任何相對(duì)平移下使動(dòng)作快速(因此磁場(chǎng)快速的改變)。因此，導(dǎo)電元件40及磁性物30可相互配置時(shí)十分靠近而無碰撞的危險(xiǎn)。
然而，亦如前述，此一組合僅為例示之用。磁性物30不須配置在平面33上，或(如上述)不須所有磁性物30及導(dǎo)電元件40之間的距離12皆相同。
由于熱完全籍由物理性動(dòng)作產(chǎn)生，不需要電力，燃料或氧氣。
本文中主要系說明繞著一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。如此十分方便，因?yàn)樵S多種裝置均可產(chǎn)生容易和可靠地繞著一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。尤其是，由數(shù)種裝置產(chǎn)生繞著一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作僅需少許的設(shè)備，而適當(dāng)?shù)幕九鋫浒ǖ幌抻陲L(fēng)車及水輪。同樣地，內(nèi)燃機(jī)，人力或動(dòng)物之力量，與車輛之滾動(dòng)輪子有關(guān)之波浪動(dòng)作，重力以及其他動(dòng)能均為適當(dāng)?shù)?。此外，繞著一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作亦可使用電動(dòng)馬達(dá)而產(chǎn)生，如習(xí)知的直流或交流電動(dòng)馬達(dá)，或以人工裝置產(chǎn)生。
若使用電動(dòng)馬達(dá)，可以一局部電源，如太陽能電池，電池或其他小范圍或獨(dú)立的電源使電動(dòng)馬達(dá)充電而操作本發(fā)明，如此不須連接一大的電路。若使電磁，電磁亦可不依賴中央電路而產(chǎn)生功能。因此，本發(fā)明可為攜帶型的，且可在無支持性的基本配備下使用。例如，某些實(shí)施例可無電線。
同樣地，氣體線路，廢氣線，廢棄之處理均可省去。
因此，即使在無標(biāo)準(zhǔn)電路，氣體分配系統(tǒng)等的狀況下亦可使用本發(fā)明之實(shí)施例(即在無此種基本設(shè)施的荒郊野外)。
然而，必須再度強(qiáng)調(diào)的是除了繞著一軸轉(zhuǎn)動(dòng)之外其他適當(dāng)形式的動(dòng)作包括但不限于線性振動(dòng)及擺動(dòng)。
至少可部份地加熱傳電元件之一種可能的物理現(xiàn)象為磁感應(yīng)。雖然磁感應(yīng)為習(xí)知現(xiàn)象，由于其應(yīng)用于本發(fā)明，以下仍對(duì)其作簡(jiǎn)要說明。在本文中，為清楚起見，假定磁感應(yīng)系用來加熱本發(fā)明之用。然而，須知在本發(fā)明中，磁感應(yīng)不必為唯一的熱源，甚至它也可不為本發(fā)明之熱源。
此外，為清楚起見，以下特別說明圖1的單一實(shí)施例，其中導(dǎo)電元件轉(zhuǎn)動(dòng)，而磁性物固定在適當(dāng)位置。然而，須知此說明大體上適用于本發(fā)明的任何實(shí)施例。
改變磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電流為眾所周知的事。即使磁性物30產(chǎn)生大體上強(qiáng)度及極性固定的磁場(chǎng)，當(dāng)導(dǎo)電元件40轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與永久磁性物及固定強(qiáng)度之電磁相同的是，導(dǎo)電元件40的不同部份會(huì)靠近及遠(yuǎn)離永久磁性物30。因此，就導(dǎo)電元件40的任何點(diǎn)而言，即使永久磁性物30產(chǎn)生的磁場(chǎng)是固定的，在該點(diǎn)上所經(jīng)歷的磁場(chǎng)是不同的。
施加在導(dǎo)電元件40的一既定點(diǎn)上之磁場(chǎng)的此一改變亦可通過使用強(qiáng)度變化磁性物而達(dá)成。例如，通過改變施加于電磁的電流量而改變一電磁散發(fā)之磁場(chǎng)強(qiáng)度是已知的。同樣地，電磁的極性可通過轉(zhuǎn)換施加其上的電流的方向而改變。此改變亦適于在有或無任何實(shí)際的物理動(dòng)作下，在導(dǎo)電元件40上產(chǎn)生一循環(huán)改變的磁場(chǎng)。
在導(dǎo)電元件40的各點(diǎn)上磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變會(huì)在導(dǎo)電元件40內(nèi)產(chǎn)生局部的逆流電流。與其他種類電流相似的是，由于導(dǎo)電元件40的電阻，逆流電流在導(dǎo)電元件40內(nèi)部流過時(shí)會(huì)以熱的形式散布能量。因此，當(dāng)導(dǎo)電元件40靠近永久磁性物30轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電元件會(huì)加熱。
可選擇地，由于造成分子之間的內(nèi)部張力以及/或摩擦力的各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變而造成的導(dǎo)電元件40分子構(gòu)造上的振動(dòng)，導(dǎo)致某些或所有導(dǎo)電元件40的加熱。
可選擇地，通過改變磁場(chǎng)可產(chǎn)生導(dǎo)電元件40的結(jié)晶構(gòu)造體上的張力以及/或改變。
雖然以上已說明了在本發(fā)明中熱的產(chǎn)生所牽涉到的物理現(xiàn)象，但依據(jù)本發(fā)明的裝置不限于經(jīng)由這些現(xiàn)象產(chǎn)生熱。另外以及/或替代的現(xiàn)象已可能會(huì)牽涉其中。
在依據(jù)本發(fā)明之原則的一裝置之一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)電元件40為圓盤形。由于圓盤形本身一致性的轉(zhuǎn)動(dòng)及加熱而具有其便利性。然而，此形狀僅為例示，其他許多亦同樣適用的形狀包括但不限于方形，或矩形平板，曲線形元件，圓柱形，環(huán)形等。
此外，在依據(jù)本發(fā)明之原則的一裝置之一較佳實(shí)施例，導(dǎo)電元件40為一單一整片的傳導(dǎo)材料。然而，此構(gòu)造僅為例示。許多種其他構(gòu)形亦適用。
例如，導(dǎo)電元件40不須完全由導(dǎo)電材料構(gòu)成，只要其至少一部份傳導(dǎo)即可。如圖4所示，導(dǎo)電元件40可由多層構(gòu)成，其備置至少一電傳導(dǎo)層42，以及至少一非傳導(dǎo)層44。在此狀況下，各電傳導(dǎo)層42獨(dú)立地加熱。
此外，導(dǎo)電元件40不須由一封閉環(huán)或整片導(dǎo)電材料構(gòu)成。如圖5所示，導(dǎo)電元件40可由兩層或數(shù)層分開的導(dǎo)體46構(gòu)成，其以不傳導(dǎo)村料48分開。如此，導(dǎo)體46會(huì)獨(dú)立加熱。
相同地，導(dǎo)電元件40，即使為單片傳導(dǎo)村料，可具有孔徑，或在電線，柱，桿等內(nèi)形成中空的空間。
熱產(chǎn)生率依賴導(dǎo)電元件40所經(jīng)歷的磁場(chǎng)改變之幅度而定。此依次依據(jù)磁性物之置放及磁場(chǎng)強(qiáng)度，導(dǎo)電元件40及永久磁性物30之間相對(duì)動(dòng)作之速度，導(dǎo)電元件40相對(duì)于磁性物30的置放位置以及導(dǎo)電元件40的形狀，尺寸及傳導(dǎo)性而定。
同樣地，熱的產(chǎn)生速率依據(jù)導(dǎo)電元件40的形狀，尺寸及傳導(dǎo)性而定。
因此，在一既定實(shí)施例中，熱可通過改變導(dǎo)電元件40及磁性物30之間相對(duì)之速度而產(chǎn)生。因此，依據(jù)本發(fā)明之裝置產(chǎn)生的熱可精準(zhǔn)地控制。由于上述，該裝置可大體上以任何速度操作，以產(chǎn)生大的輸出熱量。因此，該裝置在熱的輸出量上可連續(xù)地改變，甚至高達(dá)材料結(jié)構(gòu)的最高溫度上限。
在依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置之一較佳應(yīng)用中，動(dòng)作的速度可設(shè)定成使得導(dǎo)電元件40的溫度不超過120°F，以使熱的產(chǎn)生不會(huì)造成對(duì)附近人燒傷的傷害。
在依據(jù)本發(fā)明原則的裝置的另一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)電元件40及磁性物30之間的相對(duì)動(dòng)作可設(shè)定成一種速度，使得導(dǎo)電元件40加熱至至少為水的沸點(diǎn)，以產(chǎn)生蒸氣。
在依據(jù)本發(fā)明原則的裝置的另一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)電元件40及磁性物30之問的相對(duì)動(dòng)作可設(shè)定成一種速度，使得導(dǎo)電元件40加熱至至少350°F，以便于烹調(diào)或在短時(shí)間內(nèi)釋出大量的熱。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知需要用來達(dá)成上述溫度的動(dòng)作之確實(shí)速度依特定實(shí)施例而有不同。例如，就轉(zhuǎn)動(dòng)而言，小于1rpm或大于5000rpm之速度適于某些特定的應(yīng)用。非轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作大體上可以不同的速度執(zhí)行。此外，可變化的速度亦適合產(chǎn)生可變化的溫度及熱量。
依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置之一較佳實(shí)施例亦包括靠近導(dǎo)電元件40的至少一流體通道50。當(dāng)導(dǎo)電元件40加熱時(shí)，在流體通道50的流體接收來自導(dǎo)電元件40的熱。通過傳導(dǎo)，對(duì)流及輻射之一或超過一項(xiàng)可將熱自導(dǎo)電元件40傳遞至流體通道50中的流體。
然而，雖然具有一流體通道50就某些應(yīng)用而言有其優(yōu)點(diǎn)，但流體通道及在其中流動(dòng)之流體僅為例示之用。在依據(jù)本發(fā)明之原則的一裝置之其他較佳實(shí)施例中，熱可通過直接自導(dǎo)電元件傳導(dǎo)或輻射產(chǎn)生。例如，熱可自導(dǎo)電元件40傳導(dǎo)至一固體熱傳導(dǎo)器，散熱器或熱儲(chǔ)存裝置，即陶瓷，磚，石塊等。
此處所使用的“流體”一詞系就廣義的機(jī)械性而言，大體上系指可流動(dòng)的物質(zhì)。因此，流體可包括但不限于砂，糖或其他粒狀物；規(guī)則固體如珠子，豆?；蛐A粒；不規(guī)則固體如金屬?；蛩槭?。同樣地，“流體”一詞亦包括大體上可變形而流動(dòng)的固體材料。此種材料包括但不限于石蠟，金屬鈉，某些塑膠等。因此，雖然本發(fā)明不排除使用液體及氣體，且其為適當(dāng)?shù)?，但適用于本發(fā)明的流體不限于液體或氣體。此外，適合的流體可包括具有不同物理或化學(xué)性質(zhì)的復(fù)合物之混合物，如在懸浮流體中的小粒子，完全或部份溶解于溶劑中的固體，以及不相容流體，如油及水的混合物。
如第1，3及4圖所示，流體通道50為一開放通道，其引導(dǎo)流體與導(dǎo)電元件40直接接觸。其優(yōu)點(diǎn)為構(gòu)造簡(jiǎn)單。然而，此結(jié)構(gòu)僅為例示，且許多種其他適用的流體通道50包括但不限于包封管及貯存槽。
尤其是，流體通道50可部份地或完全地配置在裝置的其他元件內(nèi)。例如，流體通道50可通過導(dǎo)電元件40。例如，導(dǎo)電元件40可包括一個(gè)或數(shù)個(gè)以導(dǎo)電元件制成的管。該管適于承接貫通其中而流動(dòng)的流體，以形成在導(dǎo)電元件40本身內(nèi)的流體通道50。流體通過流體通道50而流動(dòng)，在此例示實(shí)施例中，流體通道50實(shí)際上是導(dǎo)電元件40的一部份，其吸收通過導(dǎo)電元件40的熱。
該裝置包括一支持元件60，其備置一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)電元件40以及其上架設(shè)磁性物30的框架20。如圖所示，支持元件60為一軸，其架設(shè)成使得導(dǎo)電元件40或框架20可與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如此備置一簡(jiǎn)單且耐用的用以轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)電元件40或磁性物30的機(jī)構(gòu)。然而，此機(jī)構(gòu)僅為例示，許多種其他支持元件60亦同樣適合轉(zhuǎn)動(dòng)地架設(shè)導(dǎo)電元件40。適合的支持元件60包括但不限于套管，軸承，帶，鏈及齒輪。
如圖所示，支持元件60通過在導(dǎo)電元件40上的一開口41而延伸。類似地，支持元件60通過在框架20上的一開口21而延伸。
在適于轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)電元件40的結(jié)構(gòu)中，開口41可固定導(dǎo)電元件40至支持元件60，以與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，在框架20上的開口21的結(jié)構(gòu)使得支持元件60自由地在其上轉(zhuǎn)動(dòng)。相反的，開口41可使得支持元件60自由旋轉(zhuǎn)，開口21可構(gòu)形成使得框架20與支持元件60一起移動(dòng)，使得磁性物30可轉(zhuǎn)動(dòng)，而導(dǎo)電元件40維持固定。
此一組合便于轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，此僅為例示，數(shù)種其他組合亦適合轉(zhuǎn)動(dòng)及非轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作。
該裝置可包括與導(dǎo)電元件40或磁性物30(即經(jīng)由框架20)或兩者接合的一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70。如圖所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70與支持元件60接合，使得驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70驅(qū)動(dòng)支持元件60，其如上述，可用來驅(qū)動(dòng)導(dǎo)電元件40或框架20。然而，此組合僅為例示，且數(shù)種其他組合同樣適用。例如，可使用兩個(gè)分開的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70，各自驅(qū)動(dòng)導(dǎo)電元件40及框架20。其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70可用來轉(zhuǎn)動(dòng)或非轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)其他構(gòu)造。
相似地，數(shù)種適合的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70包括但不限于電動(dòng)馬達(dá)及風(fēng)車葉片。驅(qū)動(dòng)裝置為習(xí)知的，因此不在此贅述。
該裝置可包括適于驅(qū)動(dòng)流體通過流體通道50的一流體驅(qū)動(dòng)器80。如圖所示，流體驅(qū)動(dòng)器80為適于吹動(dòng)氣體，如空氣，通過流體通道50的風(fēng)扇。然而，此僅為例示，其他組合亦同樣適用。相似地，數(shù)種適合的流體驅(qū)動(dòng)器80包括但不限于用以驅(qū)動(dòng)流體的泵。流體驅(qū)動(dòng)器為習(xí)知的，因此不再贅述。
依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置可包括不只一個(gè)導(dǎo)電元件40。此外，任何多加的導(dǎo)電元件40可配置在靠近超過一種的永久磁性物30之組合處，如圖3示。如圖所示，數(shù)個(gè)導(dǎo)電元件40均架設(shè)至一單一軸60，而流體通道50靠近各導(dǎo)電元件40。亦如圖所示，框架20與支柱90連接，以在導(dǎo)電元件40轉(zhuǎn)動(dòng)支持其相互牢固地固定。此組合僅為例示，數(shù)種其他組合亦同樣適用。
依據(jù)本發(fā)明的原則的裝置構(gòu)形成可產(chǎn)生十分高的效率。即產(chǎn)生比所需能量更多的熱量。以下為一實(shí)例的說明。
在類似于圖1所示的本發(fā)明之一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70包括一電動(dòng)馬達(dá)，其在220伏特的電壓下供應(yīng)95安培的電流。如眾所周知，電力可依據(jù)以下公式計(jì)算公式1P＝I×V其中P為電力瓦數(shù)I為電流安培數(shù)；而V為電位伏特?cái)?shù)依據(jù)公式1，供應(yīng)至電動(dòng)馬達(dá)的電力為20,900瓦。
在典型實(shí)施例中，流體驅(qū)動(dòng)器80包括一電扇，使用220伏8安培的電力。根據(jù)公式1，供應(yīng)給電扇的電力是1760瓦。
因此，輸入系統(tǒng)的全部電力為22,660瓦。為方便起見，輸入電力可轉(zhuǎn)換成BTU/小時(shí)。1瓦等于大約3.415BTU/小時(shí)。因此，整個(gè)輸入例示實(shí)施例中的電力等于77,179BTU/小時(shí)。
在例示實(shí)施例中整個(gè)電力很方便地由通過系統(tǒng)之流體的熱能之改變計(jì)算出來。在例示實(shí)施例中，使用的流體為空氣。系統(tǒng)之熱輸出可以下列公式計(jì)算公式2Q＝q×ρ×Cp×(T0-T1)其中 Q為全部熱輸出量q為通過系統(tǒng)之空氣的流速ρ空氣密度Cp為空氣的熱容量T0為空氣的排出溫度T1為空氣的流入溫度在例示實(shí)施例中，通過裝置而流動(dòng)的空氣加熱至80°F。因此，空氣之出口及入口溫度差為(T0-T1)＝80°F。
在例示實(shí)施例中，測(cè)出之通過系統(tǒng)之空氣流速為3200ft3/分。此亦可以192,000ft3/小時(shí)表示。
其余值具合理的精確度。在標(biāo)準(zhǔn)溫度及壓力下空氣密度ρ大約為0.075lbs/ft3?？諝獾臒崛萘緾p為0.24BTU/lb-°F。
因此，依據(jù)公式2，例示實(shí)施例之輸出熱為276,480BTU/小時(shí)。
一裝置的效率通常系以輸出量除以輸入量求得。該例示實(shí)施例產(chǎn)生熱之效率可以(276,480BTU/小時(shí))/(77,179BTU/小時(shí))表示，亦即大約3.58或358％之效率。
須知以上所述僅為例示，依據(jù)本發(fā)明之原則的一裝置不限于特定裝置，材料或上述輸入輸出電力。
此外，358％效率僅為該特定實(shí)施例的效率，且不被認(rèn)為是一最高值，最低值，甚至一較佳值。依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置可具有不同的操作效率。
因此，在導(dǎo)電元件40內(nèi)產(chǎn)生的全部熱能超過施加于裝置10的總熱能。在上述實(shí)施例中，產(chǎn)生熱與施加能量的比例為3.58，亦即，效率為358％。
理論上的能量效率之計(jì)算有以下數(shù)點(diǎn)看法雖然如上文中所述，實(shí)務(wù)上，總能量以計(jì)算在流體(因此包括用以驅(qū)動(dòng)流體所施加的能量)中熱的改變而計(jì)算出，就理論而言，較清楚的計(jì)算效率的方式是考慮施加于導(dǎo)電元件40以及/或磁性物30上以產(chǎn)生循環(huán)上不同磁場(chǎng)(輸入能量)的能量與在導(dǎo)電元件40上產(chǎn)生的熱能(輸出能量)作比較。
就磁場(chǎng)之循環(huán)改變以導(dǎo)電元件40以及/或磁性物30的物理動(dòng)作產(chǎn)生的實(shí)施例而言，實(shí)際輸入能量為動(dòng)態(tài)的。
當(dāng)考慮施加之動(dòng)態(tài)能量時(shí)，施加于任何支持結(jié)構(gòu)，如支持磁性物(與其一起移動(dòng))的框架20上的能量必須考慮進(jìn)去。因此，所謂的動(dòng)態(tài)能量為在導(dǎo)電元件40及磁性物30之間產(chǎn)生循環(huán)動(dòng)作所施加的動(dòng)態(tài)能量不僅僅是磁性物30或?qū)щ娫?0本身的動(dòng)態(tài)能量。無論動(dòng)作是何種動(dòng)作，或多少額外的物質(zhì)可被移動(dòng)，此點(diǎn)是不變的。
同樣地，就磁場(chǎng)之循環(huán)改變藉由電磁之磁場(chǎng)強(qiáng)度之改變而產(chǎn)生的實(shí)施例而言，實(shí)際的輸入能量在本質(zhì)上為電。
就使用物理動(dòng)作及可改變電力之電磁的實(shí)施例而言，輸入之能量為施加之動(dòng)能及電能的總和。
因此，無論施加之能源為何，亦即，風(fēng)，水，電動(dòng)馬達(dá)，電池，人或動(dòng)物操作之機(jī)構(gòu)等，本發(fā)明之用以產(chǎn)生熱的實(shí)際能量輸入在本質(zhì)上為動(dòng)能和/或電力。
同樣地，不管產(chǎn)生能量之用途為何，是用于產(chǎn)生蒸汽，電力或加熱一物品或一區(qū)域，本發(fā)明的實(shí)際能量輸出為產(chǎn)生在導(dǎo)電元件40內(nèi)的熱。
然而，在實(shí)際應(yīng)用及測(cè)試狀況中，通常較方便的是測(cè)量熱輸出，而非直接測(cè)量產(chǎn)生的熱。同樣地，通常較方便的是測(cè)量施加于系統(tǒng)上的總能量，而非直接施加于導(dǎo)電元件40以及/或磁性物30的動(dòng)能及電能。
此種測(cè)量會(huì)導(dǎo)致測(cè)試資料少許的差異。例如，如流體驅(qū)動(dòng)器80之輔助裝置消耗能量，且產(chǎn)生一些熱量。施加于此種裝置的能量不直接由裝置的磁性加熱部所使用，亦即，它不動(dòng)作以改變施加于導(dǎo)電元件40的磁場(chǎng)。結(jié)果，在導(dǎo)電元件40中不產(chǎn)生熱。備置給此裝置的能量及其產(chǎn)生的熱在計(jì)算木發(fā)明之效率時(shí)均不被考慮進(jìn)去。
然而，在實(shí)務(wù)上，此種差異具有十分小甚至無任何影響。首先，流體驅(qū)動(dòng)器80及類似裝置的輸出能量及輸入能量與加熱器10整體比較大體上十分地小。因此，其對(duì)效率之計(jì)算影響十分小。
第二，由于此種習(xí)知裝置轉(zhuǎn)換電力及其他輸入能量成為熱的效率小于100％，如此會(huì)造成測(cè)試資料所顯示的效率低于實(shí)際效率。
由于這些理由，它被視為在上述實(shí)施例中被接受的計(jì)算方式，其中計(jì)算出總施加的能量，并與流體之熱能的總改變比較。
然而，須知，至少就理論而言，效率可適當(dāng)?shù)乇徽J(rèn)為是導(dǎo)電元件40產(chǎn)生的熱能除以施加于導(dǎo)電元件以及/或磁性物的動(dòng)能及電能以產(chǎn)生磁場(chǎng)的循環(huán)改變。基本上，本發(fā)明的熱效率為其轉(zhuǎn)換此施加之動(dòng)能及電能成為導(dǎo)電元件40上的熱能之效率。
在一較佳實(shí)施例中，熱產(chǎn)生效率至少為100％。
在一更佳實(shí)施例中，熱產(chǎn)生效率至少為150％。
在一更佳實(shí)施例中，熱產(chǎn)生效率至少為200％。
在一更佳實(shí)施例中，熱產(chǎn)生效率至少為250％。
在一更佳實(shí)施例中，熱產(chǎn)生效率至少為300％。
在一更佳實(shí)施例中，熱產(chǎn)生效率至少為350％。
熱產(chǎn)生效率不必限制成大約350％；較高的效率亦為適當(dāng)?shù)摹４送?，在某些?shí)施例中可以小于100％的效率產(chǎn)生熱。
須知，如上所述在本發(fā)明之發(fā)展中所測(cè)出的效率程度在習(xí)知裝置中是未見的。超過100％的效率程度似乎顛覆了傳統(tǒng)上對(duì)于熱動(dòng)能的認(rèn)知。此種高效率的理由以及其后的物理基礎(chǔ)在本申請(qǐng)案申請(qǐng)前尚未為人們所了解。然而，須強(qiáng)調(diào)的是上述效率之計(jì)算系依據(jù)實(shí)際資料，且相信可精確地反應(yīng)本發(fā)明之功能。
除了圖中所示以及上述之外本發(fā)明亦可有許多種不同的構(gòu)造。大體上任何其中導(dǎo)電元件40靠近至少一磁性物30轉(zhuǎn)動(dòng)或磁性物30靠近至少一導(dǎo)電元件40轉(zhuǎn)動(dòng)的組合均為適當(dāng)?shù)摹?br> 例如，就某些實(shí)施例而言，其優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電元件40或框架20(或甚至磁性物30)的形狀設(shè)計(jì)成于流體通道50中或通過流體通道50驅(qū)動(dòng)流體。例如，導(dǎo)電元件40或框架20可構(gòu)形成包括葉片，風(fēng)扇葉片等。亦即，依據(jù)移動(dòng)的裝置為何，流體驅(qū)動(dòng)器80可與導(dǎo)電元件40或框架20整合在一起。此一組合如圖11所示。
此外，導(dǎo)電元件40大體上可為任何尺寸及形狀。雖然產(chǎn)生的熱之精確數(shù)量部份依據(jù)裝置的形狀而定，足夠量的熱可大體上以任何形狀的裝置產(chǎn)生。例如，依據(jù)本發(fā)明原則的裝置可為微小或十分為小的尺寸。此種裝置可作非技術(shù)上的應(yīng)用。
相反地，依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置可構(gòu)形成特別的大，以適合大型商業(yè)或工業(yè)上的應(yīng)用。
流體通道50亦可有不同的結(jié)構(gòu)。例如，一個(gè)或數(shù)個(gè)流體通道50可配置在導(dǎo)電元件40內(nèi)。在一可能的實(shí)施例中，一管可帶動(dòng)流體進(jìn)入在導(dǎo)電元件40內(nèi)的空間中，其中流體吸收導(dǎo)電元件40的熱。
可選擇地，流體通道50可連接至導(dǎo)電元件40。例如，管等可固定至導(dǎo)電元件40，使得流經(jīng)其中的流體吸收導(dǎo)電元件40的熱。
此外，磁性物30本身可有不同的形式。例如，可使用圓筒形殼體的磁性物30，而為一中空管的一導(dǎo)電元件40在其中轉(zhuǎn)動(dòng)。
此外，雖然上述說明大體上是有關(guān)于熱的產(chǎn)生，本發(fā)明亦可用來作為冷卻之用。在此一組合中，可使用具有適當(dāng)沸點(diǎn)及散熱性的流體，其包括但不限于水或二氯二氟代甲烷。
在導(dǎo)電元件40附近的流體保持在壓力下。一旦流體吸收導(dǎo)電元件40之熱，使得其溫度超過在大氣壓力下的沸點(diǎn)時(shí)，它即自導(dǎo)電元件40中離開，此時(shí)壓力釋放，流體被允許自流體狀態(tài)膨脹成蒸汽。該膨脹吸收相當(dāng)于在膨脹附近之物所蒸發(fā)的熱。于是喪失熱能物或區(qū)域被冷卻，此效應(yīng)即使在完全冷卻效應(yīng)之流體較擬冷卻之物或區(qū)域溫度高時(shí)亦可發(fā)生。因此，熱的流體可用來作為冷卻之用。
本發(fā)明產(chǎn)生的熱以及加熱的流體具有許多種用途。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用包括但不限于作為習(xí)知的火爐，空間加熱器，烹飪用爐，用于水凈化或淡化，干衣，加熱家畜屋舍，吹風(fēng)機(jī)，熱槍，蒸汽散發(fā)器，熱水器，空調(diào)，游泳池加熱器，熔化或加工礦石，金屬或合金，食物消毒，蒸汽消毒，引擎熱源，熱消毒，蒸汽產(chǎn)生，熱能發(fā)電，經(jīng)由白熱光加熱產(chǎn)生紅外線，可見光，紫外線光波。
其他應(yīng)用包括谷粒，花生，咖啡等之烘焙，可沉入家畜水池，養(yǎng)魚場(chǎng)，野生動(dòng)物庇護(hù)所，家畜用水槽的加熱器等，空氣之除濕加濕及凈化。
須強(qiáng)調(diào)的是雖然上述的許多用途為小型住家或商業(yè)上的應(yīng)用，本發(fā)明不限于小型之應(yīng)用。裝置的尺寸及其熱輸出量可依材料及空間之允許上下調(diào)整以符合不同的需求。尤其是，大型農(nóng)業(yè)及商界上的加工，以及工業(yè)加熱，冷卻，冷藏以及冷凍均為本發(fā)明某些實(shí)施例的適當(dāng)應(yīng)用。
此外，須知依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置可制造成十分簡(jiǎn)單的形式，其中無復(fù)雜的機(jī)構(gòu)且僅有少許移動(dòng)部份。
因此，實(shí)施例可構(gòu)形成十分耐用，且具有長(zhǎng)的使用壽命。
此外，由于本發(fā)明之相當(dāng)簡(jiǎn)單的構(gòu)造，有限的移動(dòng)部份，不須大體上的支持設(shè)備(即燃料管線，廢氣通風(fēng)等)依據(jù)本發(fā)明之原則的裝置適于十分嚴(yán)峻且要求很多的環(huán)境。例如，它適于高馬力及其他張力普遍存在的應(yīng)用上，例如火箭及其它高能量火箭，太空船，軍用車輛以及某些種類的軍需品。同樣地，本發(fā)明適用于真空以及無重力或低重力的環(huán)境，如太空船中。此外，某些實(shí)施例適于使用太陽風(fēng)以提供轉(zhuǎn)動(dòng)能量，以產(chǎn)生循環(huán)上改變的磁場(chǎng)。
最后，本發(fā)明適用于任何熱產(chǎn)生，熱傳送或須以熱或熱傳送(如蒸汽，電)操作的方法或產(chǎn)品之應(yīng)用上。
為較清楚地說明本發(fā)明之實(shí)施例的可能應(yīng)用，圖18、19為兩個(gè)例示的裝置。
圖18中所示的例示加熱器11包括類似于圖15的加熱機(jī)構(gòu)，其包括一導(dǎo)電元件40，其上架設(shè)磁性物30，35的框架20及25，而磁性物配置成與導(dǎo)電元件40有一段距離12，14。一流體驅(qū)動(dòng)器80配置在其中以驅(qū)動(dòng)通過流體通道50的流體。一支持元件60通過導(dǎo)電元件40及框架20，25而延伸，并連接至一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70。
如對(duì)于其他實(shí)施例所述的，許多以上所述及第18圖中所示的元件僅為例示且可省略。
如圖所示，上述元件配置在一殼體12內(nèi)。殼體12保護(hù)元件，并保護(hù)附近的人們及物品不與熱的導(dǎo)電元件40以及任何移動(dòng)部份(如在某些實(shí)施例中的磁性物，框架或傳電元件)接觸。
殼體為習(xí)知的，不在此贅述。
此外，如圖所示，加熱器11可包括一溫度控制機(jī)構(gòu)13。該溫度控制機(jī)構(gòu)13可方便地控制加熱器11的熱輸出量。如圖所示，溫度控制機(jī)構(gòu)13與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70相通。該組合中，框架20及25或?qū)щ娫?0的動(dòng)作速度可被其控制。然而，此僅為例示。亦可，例如，藉由控制距離12及14，或移動(dòng)磁性物30及35以及/或?qū)щ娫?0相互靠近或遠(yuǎn)離而控制熱輸出量。
適合的溫度控制機(jī)構(gòu)13，包括但不限于自動(dòng)調(diào)溫器及固定程度的輸出量控制(如數(shù)字盤或滑塊)，溫度控制機(jī)構(gòu)13為習(xí)知的，不在此贅述。
依據(jù)尺寸及實(shí)際的構(gòu)造，圖18中所示的加熱器11適合不同的應(yīng)用，從小型鼓風(fēng)機(jī)或空間加熱器里熱水器或家庭火爐至大型工業(yè)加熱裝置。
現(xiàn)在參看圖19，例示的驅(qū)動(dòng)裝置14亦包括類似于圖15的一加熱機(jī)構(gòu)。如圖所示，它包括一導(dǎo)電元件40，磁性物30，35架設(shè)其上的框架20，25，而磁性物配置成與導(dǎo)電元件40有一段距離12，14。一流體驅(qū)動(dòng)器80配置在其中以驅(qū)動(dòng)通過流體通道50的流體。一支持元件60通過導(dǎo)電元件40及框架20，25而延伸，并連接至一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70。再次，這些元件均僅為例示，其可改良或省略。
除加熱機(jī)構(gòu)外，熱驅(qū)動(dòng)裝置14亦包括一熱操作機(jī)構(gòu)15。該熱操作機(jī)構(gòu)15與加熱機(jī)構(gòu)相通，以自其中接收熱。
在圖19中，熱操作機(jī)構(gòu)15定位在導(dǎo)電元件40之距離流體驅(qū)動(dòng)器80遠(yuǎn)端上，使得熱操作機(jī)構(gòu)15可自其中接收加熱的流體。然而，此僅為例示。其他組合亦同樣適用包括但不限于導(dǎo)電元件40及熱操作機(jī)構(gòu)15的直接接觸。經(jīng)由直接流體環(huán)路，第二流體環(huán)路，熱交換機(jī)，輻射等傳送熱。
熱操作機(jī)構(gòu)15之配置以傳送熱的精確方法(亦即熱備置至熱操作機(jī)構(gòu)15的方法)因?qū)嵤├煌?，尤其是可依?jù)特定熱操作機(jī)構(gòu)15的功能及本質(zhì)而有差異。只要熱操作機(jī)構(gòu)15與加熱機(jī)構(gòu)相通，且熱可傳送至熱操作機(jī)構(gòu)15，精確的方法即不重要。
許多種熱操作機(jī)構(gòu)15適合與熱驅(qū)動(dòng)裝置14一起使用。適合的熱操作機(jī)構(gòu)15包括但不限于火爐，空間加熱器，發(fā)電機(jī)，蒸氣機(jī)，空調(diào)，烹煮機(jī)構(gòu)。其他適合的熱操作機(jī)構(gòu)可包括完成任何上述應(yīng)用的機(jī)構(gòu)。
由于熱操作機(jī)構(gòu)15可作顯著的變化，在圖19中僅概略地顯示成“黑框”裝置。然而，實(shí)際上熱操作機(jī)構(gòu)15具有實(shí)體構(gòu)造，具有不同的輸出，且可使用或需要除加熱機(jī)構(gòu)之外的輸入。用以顯示熱操作機(jī)構(gòu)15的概略形式不應(yīng)被解釋成包括此種裝置，輸入及輸出。
尤其是，雖然熱驅(qū)動(dòng)裝置14被稱為以熱驅(qū)動(dòng)，不應(yīng)解釋成隱含排除其他輸入或電源。例如，在它們出現(xiàn)的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70或流體驅(qū)動(dòng)器80可拉動(dòng)電力或可以流體流動(dòng)力量，風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng)力量等等操作。此處所謂的“熱驅(qū)動(dòng)裝置”系指被熱驅(qū)動(dòng)裝置14所使用以執(zhí)行其功能之熱源。而非熱為執(zhí)行該功能唯一的需求或輸入。
以上說明，實(shí)例及資料已對(duì)本發(fā)明之制造及構(gòu)造作了一完整的描述。由于本發(fā)明在不脫離其范圍下可作出不同的實(shí)施例，本發(fā)明的范圍僅以申請(qǐng)專利范圍界定。
權(quán)利要求
1.一種加熱器裝置，其包括至少一導(dǎo)電元件；以及至少一配置在靠近所述至少一導(dǎo)電元件附近的磁性物；其中所述至少一磁性物適于施加一循環(huán)改變的磁場(chǎng)于所述導(dǎo)電元件的至少一部份上以加熱所述導(dǎo)電元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中至少所述導(dǎo)電元件及所述磁性物之一可作循環(huán)地移動(dòng)，使得至少所述導(dǎo)電元件及所述磁性物之一的動(dòng)作造成以所述永久磁性物施加于所述導(dǎo)電元件上的磁場(chǎng)作循環(huán)改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中所述至少一磁性物為適于形成所述循環(huán)改變的磁場(chǎng)的一電磁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中所述至少一磁性物為一永久磁性物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中在所述導(dǎo)電元件中產(chǎn)生的熱能量超過施加以產(chǎn)生所述循環(huán)改變之磁場(chǎng)的總能量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱器裝置，其中所述至少一導(dǎo)電元件相對(duì)于所述至少一永久磁性物轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱器裝置，其中所述至少一磁性物相對(duì)于所述至少一導(dǎo)電元件轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱器裝置，其中所述至少一導(dǎo)電元件與所述至少一磁性物相互轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱器裝置，其中所述至少一導(dǎo)電元件相對(duì)于所述至少一磁性物振動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱器裝置，其中所述至少一磁性物相對(duì)于所述至少一導(dǎo)電元件振動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱器裝置，其中所述至少一導(dǎo)電元件及所述至少一磁性物之一固定至一可轉(zhuǎn)動(dòng)軸，使得所述軸的轉(zhuǎn)動(dòng)造成所述導(dǎo)電元件及所述磁性物之一的循環(huán)動(dòng)作。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的加熱器裝置，其中所述軸從另一所述至少一導(dǎo)電元件及所述至少一磁性物中通過。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，還包括數(shù)個(gè)所述磁性物。
14.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱器裝置，還包括數(shù)個(gè)所述磁性物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的加熱器裝置，其中所述磁性物在一平面中布置；所述至少一導(dǎo)電元件在形狀上為平面；及而所述至少一導(dǎo)電元件配置成使得其一平面與所述磁性物的所述平面組合之一平面平行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的加熱器裝置，其中所述至少一導(dǎo)電元件包括第一及第二側(cè)；所述磁性物配置成靠近所述第一及第二側(cè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的加熱器裝置，其中所述磁性物成對(duì)地配置；各對(duì)磁性物的第一磁性物配置在所述至少一導(dǎo)電元件的所述第一側(cè)上；而各對(duì)磁性物的第二磁性物配置在所述至少一導(dǎo)電元件的所述第二側(cè)上；各對(duì)磁性物的所述第一及所述第二磁性物相互對(duì)齊。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的加熱器裝置，其中在各對(duì)磁性物中，所述第一及第二磁性物配置成使其北極大體上在同一方向。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的加熱器裝置，其中所述磁性物配置成具有交替的磁極，使得毗鄰的磁性物具有相反方向排列的北極。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的加熱器裝置，其中所述磁極在直接朝向所述至少一導(dǎo)電元件的一北極直線及背對(duì)所述至少一導(dǎo)電元件的北極直線之間交替。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中在所述至少一磁性物及所述至少一導(dǎo)電元件之間的距離不超過0.35英寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中在所述至少一磁性物及所述至少一導(dǎo)電元件之間的距離不超過0.60英寸。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中所述至少一導(dǎo)電元件包括金屬。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中所述至少一導(dǎo)電元件包括銅。
25.根據(jù)權(quán)利要求4的加熱器裝置，其中所述至少一永久磁性物為一稀土磁體。
26.根據(jù)權(quán)利要求4的加熱器裝置，其中所述至少一永久磁性物為一釤鈷磁性物。
27.根據(jù)權(quán)利要求4的加熱器裝置，其中所述至少一永久磁性物具有至少212°F的有效最大操作溫度。
28.根據(jù)權(quán)利要求4的加熱器裝置，其中所述至少一永久磁性物具有至少350°F的有效最大操作溫度。
29.根據(jù)權(quán)利要求4的加熱器裝置，還包括配置在所述至少一永久磁性物上的一保護(hù)層。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的加熱器裝置，其中所述保護(hù)層包括鋁。
31.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，還包括數(shù)個(gè)所述導(dǎo)電元件；以及數(shù)個(gè)所述磁性物，而各所述磁性物配置成靠近所述至少所述導(dǎo)電元件之一；其中所述磁性物適于在各所述導(dǎo)電元件的至少一部份上產(chǎn)生循環(huán)改變的磁場(chǎng)，以加熱所述導(dǎo)電元件。
32.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱器裝置，其中通過施加所述循環(huán)改變的磁場(chǎng)加熱所述導(dǎo)電元件不產(chǎn)生廢料。
33.一種加熱器，包括至少一導(dǎo)電元件；以及至少一配置在靠近所述至少一導(dǎo)電元件附近的磁性物；其中所述至少一磁性物適于施加一循環(huán)改變的磁場(chǎng)于所述導(dǎo)電元件的至少一部份上以加熱所述導(dǎo)電元件；以及靠近所述導(dǎo)電元件的一流體通道，其配置成使得在所述導(dǎo)電元件中產(chǎn)生的熱可被在所述流體通道內(nèi)的流體所吸收。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的加熱器，其中至少所述導(dǎo)電元件及所述磁性物之一可作循環(huán)地移動(dòng)，使得至少所述導(dǎo)電元件及所述磁性物的動(dòng)作造成以永久磁性物施加于所述導(dǎo)電元件上的磁場(chǎng)作循環(huán)改變；其還包括一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)與至少所述導(dǎo)電元件及磁性物之一相通并適于循環(huán)地驅(qū)動(dòng)所述至少導(dǎo)電元件及所述磁性物之一。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的加熱器，其中在所述導(dǎo)電元件中產(chǎn)生的熱能量超過施加以產(chǎn)生所述循環(huán)改變的磁場(chǎng)的總能量。
36.根據(jù)權(quán)利要求33的加熱器，還包括適于驅(qū)動(dòng)所述流體通道內(nèi)的流體的一流體驅(qū)動(dòng)器。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的加熱器，其中所述流體驅(qū)動(dòng)器與所述導(dǎo)電元件及所述永久磁性物分開。
38.根據(jù)權(quán)利要求34的加熱器，還包括適于驅(qū)動(dòng)在所述流體通道內(nèi)的流體的一流體驅(qū)動(dòng)器其中所述流體驅(qū)動(dòng)器與至少所述導(dǎo)電元件及所述磁性物之一整合為一并可循環(huán)移動(dòng)，所述至少所述導(dǎo)電元件及所述永久磁性物之一的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)在所述流體通路內(nèi)的流體。
39.根據(jù)權(quán)利要求34的加熱器，其中所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)適于以由AC馬達(dá)，DC馬達(dá)，內(nèi)燃機(jī)，風(fēng)力，水力，人力操作，波浪動(dòng)作，動(dòng)物力，以及車輛的滾動(dòng)車輪構(gòu)成的群組中的至少一項(xiàng)操作。
40.根據(jù)權(quán)利要求34的加熱器，其中所述至少一導(dǎo)電元件及所述至少一磁性物之一固定至一可轉(zhuǎn)動(dòng)軸，使得所述軸之轉(zhuǎn)動(dòng)造成所述導(dǎo)電元件及所述磁性物之一的循環(huán)動(dòng)作，所述軸與所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相通。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的加熱器，其中所述軸從另一個(gè)所述至少一導(dǎo)電元件及所述至少一磁性物中通過。
42.根據(jù)權(quán)利要求33的加熱器，還包括包封住所述至少一導(dǎo)電元件，所述至少一永久磁性物及所述流體通道的一殼體。
43.根據(jù)權(quán)利要求33的加熱器，還包括一溫度控制機(jī)構(gòu)。
44.根據(jù)權(quán)利要求33的加熱器，其中通過施加所述循環(huán)改變的磁場(chǎng)加熱所述導(dǎo)電元件不產(chǎn)生廢料。
45.一種熱驅(qū)動(dòng)裝置，其包括一加熱器機(jī)構(gòu)，其包括至少一導(dǎo)電元件，以及配置成靠近所述至少一導(dǎo)電元件的至少一磁性物；其中至少一磁性物適于施加一循環(huán)上改變的磁場(chǎng)于所述導(dǎo)電元件的至少一部份上以加熱所述導(dǎo)電元件；以及與所述加熱機(jī)構(gòu)相通的一熱操作機(jī)構(gòu)，以自其中接收熱。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的熱驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述熱操作機(jī)構(gòu)包括由火爐、空間加熱器、發(fā)電機(jī)、蒸氣機(jī)、空調(diào)以及烹調(diào)機(jī)構(gòu)構(gòu)成之組群中之至少一項(xiàng)。
47.一種產(chǎn)生熱的方法，包括以下步驟配置至少一磁性物靠近至少一導(dǎo)電元件以及循環(huán)地改變由所述永久性磁性物施加于至少所述導(dǎo)電元件的至少一部份上的磁場(chǎng)以加熱所述導(dǎo)電元件。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中產(chǎn)生于所述導(dǎo)電元件中的熱能量超過施加于產(chǎn)生所述循環(huán)改變磁場(chǎng)的總能量。
全文摘要
一種用以產(chǎn)生熱的裝置及方法，尤其是用以加熱流體的裝置及方法。該裝置包括一框架，以及固定地架設(shè)至框架的至少一永久磁性物。一導(dǎo)電元件配置成靠近永久磁性物。該施加于導(dǎo)電元件上的磁場(chǎng)會(huì)循環(huán)地改變?；旧?，永久磁性物、導(dǎo)電元件或兩者可相互移動(dòng)。導(dǎo)電元件及磁性物之間的相對(duì)動(dòng)作造成施加力于導(dǎo)電元件的磁場(chǎng)改變，使其變熱。在導(dǎo)電元件中產(chǎn)生的總熱量可超過施加于裝置以產(chǎn)生改變之磁場(chǎng)的總能量。該裝置可包括靠近導(dǎo)電元件的一流體通道。在流體通道中的流體自導(dǎo)電元件接收熱。該裝置亦可包括用以架設(shè)導(dǎo)電元件的一架設(shè)元件，用以移動(dòng)該導(dǎo)電元件的一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及用以驅(qū)動(dòng)流體通道內(nèi)的流體的一流體驅(qū)動(dòng)器。該方法包括移動(dòng)一導(dǎo)電元件，靠近該導(dǎo)電元件的永久磁性物或兩者，以加熱導(dǎo)電元件之步驟。該方法可包括流體通過靠近導(dǎo)電元件的流體通道使得流體吸收導(dǎo)電元件之熱的步驟。
文檔編號(hào)H05B6/10GK1586093SQ02818289
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2002年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月24日
發(fā)明者特羅伊·里德, 提姆·盧恩博格, 凱文·勞爾, 保羅·吉恩·蒂姆, 詹姆士·羅納德·托馬斯, 尼爾·霍華德·托馬斯 申請(qǐng)人:瑪格科技有限責(zé)任公司