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公開番号2022133562
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-14
出願番号2021032302
出願日2021-03-02
発明の名称エネルギー変換素子
出願人個人
代理人
主分類H02N 11/00 20060101AFI20220907BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】騒音、振動が発生しない単純な構造を有する、温度差エネルギーから運動エネルギーへのエネルギー変換素子を提供する。
【解決手段】回転可能な円盤状の永久磁石である感温磁性体1と、これに磁場印加する部分5とを磁性流体2を用いて熱伝導し、永久磁石部分を通して外部からの熱を感温磁性体に誘導する。加熱された感温磁性体部分は磁化が小さくなり、加熱される前の感温磁性体がより磁場に引き付けられることにより回転トルクが生じる。感温磁性体1に永久磁石を用いることにより、反力も利用できる。低温入力端子8を通して感温磁性体1を冷却する。低温入力側では感温磁性体1との反力の温度依存から高温入力側7と同方向の回転トルクが生じる。簡単な構造により、低振動、低騒音、高信頼性のエネルギー変換素子を得られる。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項1】
回転可能な円盤状あるいは円筒状あるいは円錐状の帯磁した永久磁石である感温磁性体と、前記感温磁性体との間で磁気による引力を発生する強磁性体を含む固定端子を有し、素子外部からの熱入力により帯磁した永久磁石である感温磁性体を回転させることを特徴とするエネルギー変換素子。
続きを表示(約 660 文字)【請求項2】
回転可能な円盤状あるいは円筒状あるいは円錐状の感温磁性体と、前記感温磁性体との間で磁気による反力を発生する材料を含む固定端子を有し、素子外部からの熱入力により感温磁性体を回転させることを特徴とするエネルギー変換素子。
【請求項3】
回転可能な円盤状あるいは円筒状あるいは円錐状の感温磁性体と、前記感温磁性体との間で磁気による引力を発生する強磁性体を含む固定端子を有し、且つ前記感温磁性体との間で磁気による反力を発生する材料を含む固定端子を有し、素子外部からの熱入力により感温磁性体を回転させることを特徴とする〈請求項1,2〉記載のエネルギー変換素子。
【請求項4】
感温磁性体と、固定端子との間に液体または微粒子が分散された液体を充填することで、回転する感温磁性体と固定端子を継続的に熱伝導させる〈請求項1-3〉記載のエネルギー変換素子。
【請求項5】
感温磁性体と,前記感温磁性体との間で磁気による引力を発生する固定端子との間に充填する液体または微粒子が分散された液体は磁性流体であることを特徴とする〈請求項1,3,4〉記載のエネルギー変換素子。
【請求項6】
第6の開示は温度差入力端子を同一感温磁性体上に複数対設置することを特徴とする〈請求項1-5〉記載のエネルギー変換素子。
【請求項7】
〈請求項1-6〉記載のエネルギー変換素子を同一回転軸に複数設置することを特徴とするエネルギー変換素子積層集合体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、温度差エネルギーから運動エネルギーへ変換するエネルギー変換素子構造及び構成材料に関する。
続きを表示(約 1,600 文字)【背景技術】
【0002】
温度差を運動エネルギーへ変換する手法について、数百℃以上の温度差領域についてはガスタービンが主に用いられている。より低い温度領域で温度差を運動エネルギーへ変換する手法については、低沸点媒体を沸騰させこれをタービンで運動エネルギーに変換するという、複雑な構造が必要となる(特開2013-036456)。
【0003】
また磁性流体を用いた冷却システムが研究されている(特開昭64-12852,特開2018-046036,非特許文献1)。ここでは装置内部の発熱により生じた熱を発熱により生じる磁性流体の流動により冷却する手法である。ポンプレスの冷却装置として考案され、低い温度差でも磁性流体の流動化が生じるが、運動エネルギーとして取り出すことは考慮されていない。〈JP4904528B2〉においては流体の運動からドラムを回転させるとの記載があるが、ここではマイクロ波又はミリ波を照射する必要があり、複雑な構成が必要となる。
【0004】
本発明者は特願2020-044836において、温度差エネルギーから運動エネルギーへ変換する素子を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2013-036456
特開昭64-12852
特開2018-046036
JP4904528B2
特願2020-044836
【非特許文献】
【0006】
Iwamoto, Y., Yamaguchi, H., and Niu, X.-D., “Magnetically-Driven Heat Transport Device using a Binary Temperature-Sensitive Magnetic Fluid”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 323 (2011), pp. 1378-1383.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
工場や家庭で排出される100℃程度以下の比較的低温度差領域においては、温度差エネルギーを運動エネルギーへ直接変換できる単純な手法が一般的に提供されていない。前述の様に低沸点溶媒を沸騰させ、この蒸気でタービンを回転させる手法があるが装置が複雑かつ大規模になる。また温度差で発電するゼーベック素子を用いて発電し、この電気によりモーターを回転させる手法もあるが、前記2種類の素子が必要となる。
【0008】
本発明は温度差エネルギーへから運動エネルギーへ変換する手法において、溶媒の蒸発やタービンの駆動という複雑な手法や2種類以上の素子の組み合わせを行うのではなく、マイクロ波、ミリ波も用いることなく、単純な構造の素子で騒音振動を伴うことなく直接的に運動エネルギーを出力させることを目的とする。
【0009】
本発明者が開発した手法(特願2020-044836)は温度差エネルギーから運動エネルギーへ変換する手法において、複雑な動作を伴うことなく直接にエネルギー変換を行い、素子に温度差エネルギーを入力することで騒音振動を伴うことなく直接的に運動エネルギーを出力させる。この手法をより発展させることが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述の課題を解決するために、第1の開示は、回転可能な円盤状あるいは円筒状あるいは円錐状の帯磁した永久磁石である感温磁性体と、前記感温磁性体との間で磁気による引力を発生する強磁性体を含む固定端子を有し、素子外部からの熱入力により帯磁した永久磁石である感温磁性体を回転させることを特徴とするエネルギー変換素子の構造である。
(【0011】以降は省略されています)

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