(57)【要約】【課題】容易な温度制御により発電することができ、また、安全性にも優れる電力発生装置、および、その電力発生装置を備える車載エネルギー回生装置を提供すること。【解決手段】電力発生装置１に、磁石２ａを備える第１部材２、および、軟磁性材料を備える第２部材３からなり、第１部材２および第２部材３が枠状に接続されるとともに、少なくとも一部において分断可能とされる枠状部材４と、軟磁性材料の温度を上下させるための加熱装置５と、枠状部材４に巻きつけられるコイル８を有しており、加熱装置５により軟磁性材料の温度が上下され、枠状部材４の分断面における両側が近接および／または離間されて生じる誘導起電力を取り出すための電力取出装置７とを備える。【選択図】図１
2014027717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を備える第１部材、および、軟磁性材料を備える第２部材からなり、前記第１部材および前記第２部材が枠状に接続されるとともに、少なくとも一部において分断可能とされる枠状部材と、
前記軟磁性材料の温度を上下させるための温度調節手段と、
前記枠状部材に巻きつけられるコイルを有しており、前記温度調節手段により前記軟磁性材料の温度が上下され、前記枠状部材の分断面における両側が近接および／または離間されて生じる誘導起電力を取り出すための電力取出手段と
を備えることを特徴とする、電力発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力発生装置を備え、
前記電力発生装置の前記温度調節手段が、内燃機関を備えることを特徴とする、車載エネルギー回生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力発生装置および車載エネルギー回生装置、詳しくは、電力発生装置、および、その電力発生装置を備える車載エネルギー回生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジンなどの内燃機関や、ボイラー、空調設備などの熱交換器、発電機、モータなどの電動機関、照明などの発光装置などの各種エネルギー利用装置では、例えば、排熱、光などとして、多くの熱エネルギーが放出および損失されている。
【０００３】
近年、省エネルギー化の観点から、放出される熱エネルギーを回収し、エネルギー源として再利用することが要求されており、このような方法として、例えば、自動車の排気ガスシステムにおいて、排ガス浄化触媒およびマフラーの間に排気ガス熱交換器を設け、その排気ガス熱交換器において、排気管中の排気ガスを均質化するとともに、排気管および冷却器の間にＢｉ２Ｔｅ３からなる熱電素子（サーモエレクトリックモジュール）を配置してなるサーモエレクトリックジェネレーター（ＴＥＧ）が、提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
このサーモエレクトリックジェネレータでは、排気ガスにより温められた排気管と、冷却器との間に熱電素子を配置し、その一方面および他方面に温度差を生じさせて、熱電素子のゼーベック効果により、発電している。このようにして得られた電力は、通常、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータなどを介して車載バッテリーなどに蓄電され、必要に応じて、適宜使用される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＭＴＺ  Ｍｏｔｏｒｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ  ０４１２００９  Ｖｏｌｕｍｅ７０（出版社  ｖｉｅｗｅｇ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載されるサーモエレクトリックジェネレータでは、熱電素子を用いるので１つの素子の表面および裏面を異なる温度条件にする必要があり、温度制御が困難な場合がある。
【０００７】
また、熱電素子は、ビスマスなどの有毒物質を含有する場合があり、安全性にも劣るという不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、容易な温度制御により発電することができ、また、安全性にも優れる電力発生装置、および、その電力発生装置を備える車載エネルギー回生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の電力発生装置は、磁石を備える第１部材、および、軟磁性材料を備える第２部材からなり、前記第１部材および前記第２部材が枠状に接続されるとともに、少なくとも一部において分断可能とされる枠状部材と、前記軟磁性材料の温度を上下させるための温度調節手段と、前記枠状部材に巻きつけられるコイルを有しており、前記温度調節手段により前記軟磁性材料の温度が上下され、前記枠状部材の分断面における両側が近接および／または離間されて生じる誘導起電力を取り出すための電力取出手段とを備えることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の車載エネルギー回生装置は、上記の電力発生装置を備え、前記電力発生装置の前記温度調節手段が、内燃機関を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電力発生装置および車載エネルギー回生装置では、温度調節手段によって軟磁性材料が高温状態とされると、その磁気特性が減少する。そうすると、枠状部材の分断面における両側が離間されるように、枠状部材が動作する。また、温度調節手段によって軟磁性材料が低温状態とされると、その磁気特性が回復する。そうすると、枠状部材の分断面における両側が近接するように、枠状部材が動作する。
【００１２】
そのため、軟磁性材料が、温度調節手段によって繰り返し高温状態および低温状態にされることにより、枠状部材４の分断面における両側が、繰り返し近接および離間される。
【００１３】
そして、これに伴って、第１部材および第２部材により生じる磁束が変化し、電磁誘導によって、枠状部材に巻きつけられたコイルに誘導起電力が生じ、電力取出手段によって取り出される。
【００１４】
このように、本発明の電力発生装置および車載エネルギー回生装置では、軟磁性材料を単純に加熱または冷却することにより電力を生じさせるので、軟磁性材料の表面および裏面を異なる温度条件にする必要がなく、容易に温度制御することができる。
【００１５】
また、本発明の電力発生装置および車載エネルギー回生装置では、ビスマスなどの有害物質を含有しない磁石および軟磁性材料が用いられるので、安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電力発生装置の第１実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は、枠状部材の分断面両側が近接する状態を示す正面図、（ｂ）は、枠状部材の分断面両側が離間する状態を示す正面図である。
【図２】図１に記載の電力発生装置において、電力を発生させる方法を示す工程図であって、（ａ）は、軟磁性材料を加熱する工程、（ｂ）は、第１部材と第２部材とを離間させる工程、（ｃ）は、軟磁性材料を冷却する工程、（ｄ）は、第１部材と第２部材とを近接させる工程を、それぞれ示す。
【図３】本発明の電力発生装置の第２実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は、枠状部材の分断面両側が近接する状態を示す正面図、（ｂ）は、枠状部材の分断面両側が離間する状態を示す正面図である。
【図４】図３に記載の電力発生装置において、電力を発生させる方法を示す工程図であって、（ａ）は、軟磁性材料を加熱する工程、（ｂ）は、第１部材と第２部材とを離間させる工程、（ｃ）は、軟磁性材料を冷却する工程、（ｄ）は、第１部材と第２部材とを近接させる工程を、それぞれ示す。
【図５】本発明の車載エネルギー回生装置の一実施形態を搭載する車両の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．第１実施形態の電力発生装置の全体構成
図１は、本発明の電力発生装置の第１実施形態を示す概略構成図であり、図１（ａ）は、枠状部材の分断面両側が近接する状態を示す正面図、図１（ｂ）は、枠状部材の分断面両側が離間する状態を示す正面図である。
【００１８】
図１において、電力発生装置１は、第１部材２および第２部材３からなる枠状部材４と、温度調節手段としての加熱装置５と、保持装置６と、電力取出手段としての電力取出装置７とを備えている。
【００１９】
第１部材２は、磁石２ａと、磁石２ａに連結される複数（２つ）の延長部２ｂとを備えている。
【００２０】
磁石２ａは、公知の磁石であって、公知の磁石材料、好ましくは、資源保護および低コスト化の観点から、Ｄｙ（ジスプロシウム）を含有しない磁石材料から、正面視略矩形状（角柱状）に形成されている。
【００２１】
延長部２ｂは、公知の磁性体であって、例えば、鉄、例えば、ケイ素鋼などの鋼板などの公知の磁性材料から形成されている。
【００２２】
このような２つの延長部２ｂは、磁石２ａの長手方向（紙面上下方向）両端部から、磁石２ａの長手方向と直交する方向（紙面左右方向）の一方向（第２部材３に向かう方向）に向かって延設されるとともに、互いに対向配置されている。また、延長部２ｂは、長手方向他方側（紙面右側）端部が、磁力によって磁石２ａに連結されており、さらに、必要により接着剤などによって磁石２ａに接着固定されている。
【００２３】
つまり、各延長部２ｂの長手方向他方側（紙面右側）端部の間を連結するように、磁石２ａが配置されており、これによって、第１部材２は、延長部２ｂの長手方向一方側（紙面左側）が開放された正面視略コ字状に形成されている（図１（ｂ）参照）。
【００２４】
第２部材３は、第１部材２の延長部２ｂの長手方向一方側（紙面左側）において、２つの延長部２ｂの対向方向（紙面上下方向）に沿って延び、磁石２ａに対して対向配置されている。また、第２部材３は、図示しない固定部材によって、上記の位置に固定されている。
【００２５】
このような第２部材３は、軟磁性材料からなる。
【００２６】
軟磁性材料としては、特に制限されず、公知の軟磁性材料を用いることができ、具体的には、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、または、これらを含む合金などが挙げられる。
【００２７】
軟磁性材料のキュリー点は、例えば、２０〜９００℃、好ましくは、５０〜８００℃である。
【００２８】
そして、上記の第１部材２および第２部材３が互いに引き合い、枠状に接続されることによって、枠状部材４が形成されている。より具体的には、各延長部２ｂの長手方向一方側（紙面左側）端部が、磁力によって第２部材３の側面に連結されることによって、正面視略矩形枠状の枠状部材４が形成される。
【００２９】
また、このような枠状部材４は、各延長部２ｂと第２部材３との間（２箇所）において、分断可能とされている（図１（ｂ）参照）。
【００３０】
加熱装置５は、第２部材３（軟磁性材料）を任意のタイミングで加熱および冷却し、第２部材３の温度を上下させるための装置であって、特に制限されず、公知のヒータ（例えば、シーズヒータ、バンドヒータ、ＩＨヒータなど）を用いることができる。また、詳しくは後述するが、例えば、車両などの動力を出力する内燃機関であってもよく、その排熱を用いて、第２部材３を加熱および冷却することもできる。
【００３１】
保持装置６は、第１部材２を第２部材３に対して近接および／または離間させた状態において保持するための保持装置であって、第１部材２の表面、具体的には、第２部材３と対向しない他方側の表面に連結するように、固定されている。
【００３２】
より具体的には、保持装置６は、磁石２ａの長手方向途中に連結されており、第１部材２を弾性的に支持している。
【００３３】
保持装置６としては、特に制限されないが、例えば、第１部材２を第２部材３に向けて押圧可能であり、また、第２部材３から離間するように引張可能であるばね部材などを用いることができる。保持装置６としてばね部材を用いれば、そのばね部材の伸縮によって、第１部材２を第２部材３に対して近接および／または離間させた状態において保持することができる。
【００３４】
すなわち、詳しくは後述するが、第１部材２が第２部材３に対して近接するときには、その近接状態が、伸長状態のばね部材によって保持される。一方、第１部材２が第２部材３に対して離間するときには、その離間状態が、収縮状態のばね部材によって保持される。
【００３５】
電力取出装置７は、加熱装置５により第２部材３（軟磁性材料）の温度が上下され、枠状部材４の分断面における両側が近接および／または離間されて生じる誘導起電力を取り出すための装置であって、１つの枠状部材４に対して２つ設けられている。
【００３６】
このような電力取出装置７は、枠状部材４に巻き付けられるコイル８と、コイル８に電気的に接続されるバッテリー９とを備えている。
【００３７】
コイル８は、公知のコイルであって、枠状部材４の外周面、具体的には、延長部２ｂに巻き付けられている。なお、コイル８の長さおよび巻き付け数などは、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００３８】
バッテリー９としては、特に制限されず、公知のバッテリーを用いることができる。
【００３９】
このようなバッテリー９は、詳しくは後述するが、電磁誘導によりコイル８に生じる誘導起電力を取り出し、蓄電できるように、コイル８に電気的に接続されている。
【００４０】
また、この電力発生装置１は、第２部材３の温度を効率的に上下させるため、さらに、冷却装置（図示せず）を備えることができる。
【００４１】
冷却装置（図示せず）としては、第２部材３を任意のタイミングで冷却するための装置であって、第２部材３の温度を低下させることができれば、特に制限されず、例えば、公知の空冷装置などを用いることができる。
２．第１実施形態の電力発生装置による電力発生
図２は、図１に記載の電力発生装置において、電力を発生させる方法を示す工程図である。
【００４２】
以下において、図２を参照して、上記の電力発生装置１により電力を発生させる方法について詳述する。
【００４３】
この方法では、まず、図２（ａ）に示すように、所定のタイミングで加熱装置５を作動させ、熱エネルギーを第２部材３に供給することにより、第２部材３を加熱する。これにより、第２部材３を高温状態にする。
【００４４】
高温状態における第２部材３の温度は、好ましくは、キュリー点以上、より好ましくは、キュリー点よりわずかに高い温度であって、具体的には、例えば、３０〜９５０℃、好ましくは、６０〜８５０℃である。
【００４５】
また、必要に応じて、加熱装置５によって第２部材３および磁石２ａの両方を加熱し、これにより、第２部材３および磁石２ａの両方を高温状態にすることもできる。
【００４６】
なお、このような場合、磁石２ａを所定温度（例えば、１００〜３５０℃）以上に加熱すると、不可逆減磁を生じるため、高温状態における温度として、好ましくは、不可逆減磁を生じる温度未満である。
【００４７】
高温状態における磁石２ａの温度として、具体的には、例えば、２０〜３５０℃、好ましくは、５０〜２００℃である。
【００４８】
このように、第２部材３（および必要により加熱される磁石２ａ）が高温状態にされると、第２部材３（および必要により加熱される磁石２ａ）の磁気特性が低下（熱減磁）する。そのため、第１部材２と第２部材３との引き合う力が低下する。
【００４９】
その結果、図２（ｂ）において矢印で示すように、保持装置６（ばね部材）の引張力に従って、第１部材２と第２部材３とが分断され、分断面における両側、すなわち、第１部材２と第２部材３とが離間する。そして、保持装置６（ばね部材）の引張力と、第１部材２および第２部材３の引き合う力とが均衡することにより、その離間状態が保持される。
【００５０】
次いで、この方法では、図２（ｃ）に示すように、所定のタイミングで加熱装置５を停止させ、第２部材３を冷却（放冷）する。また、電力発生装置１が冷却装置（図示せず）を備える場合には、冷却装置（図示せず）を作動させることによって、第２部材３を効率的に冷却する。これにより、第２部材３を冷却し、第２部材３を低温状態にする。
【００５１】
低温状態における第２部材３の温度は、好ましくは、キュリー点未満、具体的には、例えば、１０〜８５０℃、好ましくは、４０〜７５０℃である。
【００５２】
また、高温状態における第２部材３の温度と、低温状態における第２部材３の温度との差は、例えば、５〜２００℃である。
【００５３】
また、上記したように、磁石２ａが加熱される場合には、第２部材３および磁石２ａの両方を上記したように冷却し、第２部材３および磁石２ａの両方を低温状態にすることもできる。
【００５４】
低温状態における磁石２ａの温度は、例えば、０〜３００℃、好ましくは、２０〜１８０℃である。
【００５５】
また、高温状態における磁石２ａの温度と、低温状態における磁石２ａの温度との差は、例えば、５〜２００℃である。
【００５６】
このように、第２部材３（および必要により冷却される磁石２ａ）が低温状態にされると、上記の加熱により減少された第２部材３（および必要により冷却される磁石２ａ）の磁気特性が回復するため、第１部材２と第２部材３との引き合う力が復元（向上）する。
【００５７】
その結果、図２（ｄ）において矢印で示すように、保持装置６（ばね部材）の引張力に抗して、上記の分断面における両側、すなわち、第１部材２と第２部材３とが近接する。そして、第１部材２と第２部材３とが接触し、その近接状態が保持される。
【００５８】
そして、上記の操作を繰り返して、加熱装置５により第２部材３（および必要により磁石２ａ）を加熱および冷却し、それらの温度を上下させることにより、枠状部材４の分断面における両側、すなわち、第１部材２と第２部材３とが、近接および離間を繰り返す。
【００５９】
このように第１部材２と第２部材３とが近接および／または離間すると、第１部材２および第２部材３により生じる磁束が変化する。その結果、電磁誘導によって、延長部２ｂに巻きつけられたコイル８に誘導起電力が生じ、その電力が取り出されるとともに、バッテリー９に蓄電される。
＜作用・効果＞
以上述べたように、上記の電力発生装置１では、加熱装置５によって第２部材３が高温状態とされ、その磁気特性が減少するときには、枠状部材４の分断面における両側が離間されるように、枠状部材４が動作する。また、加熱装置５（および必要により備えられる冷却装置（図示せず））によって第２部材３が低温状態とされ、その磁気特性が回復するときには、枠状部材４の分断面における両側が近接するように、枠状部材４が動作する。
【００６０】
そのため、第２部材３が、加熱装置５（および必要により備えられる冷却装置（図示せず））によって繰り返し高温状態および低温状態にされることにより、枠状部材４の分断面における両側が、繰り返し近接および離間される。
【００６１】
そして、これに伴って、第１部材２および第２部材３により生じる磁束が変化し、電磁誘導によって、枠状部材４に巻きつけられたコイル８に誘導起電力が生じ、電力取出装置７によって取り出される。
【００６２】
このように、上記の電力発生装置１では、第２部材３を単純に加熱または冷却することにより電力を生じさせるので、第２部材３の表面および裏面を異なる温度条件にする必要がなく、容易に温度制御することができる。
【００６３】
また、上記の電力発生装置１では、枠状部材４の分断面における両側が近接および／または離間されるように枠状部材４が動作するので、例えば、枠状部材４を分断することなく、第１部材２および第２部材３を接続した状態において、単に第２部材３を加熱または冷却する場合に比べ、より大きく磁束を変化させることができる。その結果、上記の電力発生装置１によれば、より優れた効率で発電することができる。
【００６４】
また、上記の電力発生装置１では、ビスマスなどの有害物質を含有しない磁石２ａおよび第２部材３が用いられるので、安全性を確保することができる。
３．第２実施形態の電力発生装置の全体構成
図３は、本発明の電力発生装置の第２実施形態を示す概略構成図であり、図３（ａ）は、枠状部材の分断面両側が近接する状態を示す正面図、図３（ｂ）は、枠状部材の分断面両側が離間する状態を示す正面図である。なお、上記した部材に対応する部材については、以下の各図において同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
上記した第１実施形態では、枠状部材４を、延長部２ｂと第２部材３との間の２箇所において分断したが、枠状部材４は、少なくとも一部において分断されていれば、その位置および数は上記に限定されず、任意の位置および数で分断することができ、例えば、図３に示すように、第２部材３の途中部分の１箇所のみを分断することができる。
【００６６】
より具体的には、図３において、電力発生装置１は、第１部材２および第２部材３からなる枠状部材４と、温度調節手段としての加熱装置５と、電力取出手段としての電力取出装置７とを備えている。
【００６７】
そして、この第２実施形態において、第２部材３は、軟磁性材料からなる分断部材を複数（２つ）備えている。
【００６８】
なお、以下において、複数（２つ）の分断部材を区別する場合には、一方の分断部材（紙面上側）を、第１分断部材３１とし、他方の分断部材（紙面下側）を、第２分断部材３２とする。
【００６９】
第１分断部材３１および第２分断部材３２は、延長部２ｂの長手方向一方側（紙面左側）端部から、延長部２ｂの対向方向内側に向かって延設されるように設けられ、磁力によって各延長部２ｂに連結され、さらに、必要により接着剤などによって磁石２ａに接着固定されている。
【００７０】
また、これら第１分断部材３１および第２分断部材３２は、互いに対向するように、配置されている。
【００７１】
そして、これら第１分断部材３１および第２分断部材３２が互いに引き合い、枠状に接続されることによって、枠状部材４が形成されている。
【００７２】
より具体的には、第１分断部材３１および第２分断部材３２の対向方向における内側端部が、互いに磁力によって連結され、また、これとともに各延長部２ｂが撓むように弾性変形することにより、正面視略矩形枠状の枠状部材４が形成されている。
【００７３】
また、このような枠状部材４は、第１分断部材３１と第２分断部材３２との間の１箇所において、分断可能とされている（図３（ｂ）参照）。
４．第２実施形態の電力発生装置による電力発生
図４は、図３に記載の電力発生装置において、電力を発生させる方法を示す工程図である。
【００７４】
以下において、図４を参照して、上記の電力発生装置１により電力を発生させる方法について詳述する。
【００７５】
この方法では、まず、図４（ａ）に示すように、所定のタイミングで加熱装置５を作動させ、熱エネルギーを第２部材３に供給することにより、第２部材３（第１分断部材３１および第２分断部材３２）を加熱する。これにより、第２部材３を高温状態にする。
【００７６】
また、必要に応じて、加熱装置５によって第２部材３および磁石２ａの両方を加熱し、これにより、第２部材３および磁石２ａの両方を高温状態にすることもできる。
【００７７】
このように、第２部材３（および必要により加熱される磁石２ａ）が高温状態にされると、第２部材３（および必要により加熱される磁石２ａ）の磁気特性が低下（熱減磁）する。そのため、第１分断部材３１と第２分断部材３２との引き合う力が低下する。
【００７８】
その結果、図４（ｂ）において矢印で示すように、延長部２ｂの弾性力に従って、第１分断部材３１と第２分断部材３２とが分断され、分断面における両側、すなわち、第１分断部材３１と第２分断部材３２とが離間する。そして、延長部２ｂの弾性力が解消されるか、または、延長部２ｂの弾性力と、第１分断部材３１および第２分断部材３２の引き合う力とが均衡することにより、その離間状態が保持される。
【００７９】
次いで、この方法では、図４（ｃ）に示すように、所定のタイミングで加熱装置５を停止させ、第２部材３を冷却（放冷）する。また、電力発生装置１が冷却装置（図示せず）を備える場合には、冷却装置（図示せず）を作動させることによって、第２部材３を効率的に冷却する。これにより、第２部材３を冷却し、第２部材３を低温状態にする。
【００８０】
このように、第２部材３（および必要により冷却される磁石２ａ）が低温状態にされると、上記の加熱により減少された第２部材３（および必要により冷却される磁石２ａ）の磁気特性が回復するため、第１分断部材３１と第２分断部材３２との引き合う力が復元（向上）する。
【００８１】
その結果、図４（ｄ）において矢印で示すように、各延長部２ｂが撓むように弾性変形し、上記の分断面における両側、すなわち、第１分断部材３１と第２分断部材３２とが近接する。そして、第１分断部材３１と第２分断部材３２とが接触し、その近接状態が保持される。
【００８２】
そして、上記の操作を繰り返して、加熱装置５により第２部材３（および磁石２ａ）を加熱および冷却し、それらの温度を上下させることにより、枠状部材４の分断面における両側、すなわち、第１分断部材３１と第２分断部材３２とが、近接および離間を繰り返す。
【００８３】
このように第１分断部材３１と第２分断部材３２とが近接および／または離間すると、第１部材２および第２部材３により生じる磁束が変化する。その結果、電磁誘導によって、延長部２ｂに巻きつけられたコイル８に誘導起電力が生じ、その電力が取り出されるとともに、バッテリー９に蓄電される。
＜作用・効果＞
以上述べたように、上記の電力発生装置１では、加熱装置５によって第２部材３が高温状態とされ、その磁気特性が減少するときには、枠状部材４の分断面における両側が離間されるように、枠状部材４が動作する。また、加熱装置５（および必要により備えられる冷却装置（図示せず））によって第２部材３が低温状態とされ、その磁気特性が回復するときには、枠状部材４の分断面における両側が近接するように、枠状部材４が動作する。
【００８４】
そのため、第２部材３が、加熱装置５（および必要により備えられる冷却装置（図示せず））によって繰り返し高温状態および低温状態にされることにより、枠状部材４の分断面における両側が、繰り返し近接および離間される。
【００８５】
そして、これに伴って、第１部材２および第２部材３により生じる磁束が変化し、電磁誘導によって、枠状部材４に巻きつけられたコイル８に誘導起電力が生じ、電力取出装置７によって取り出される。
【００８６】
このように、上記の電力発生装置１では、第２部材３を単純に加熱または冷却することにより電力を生じさせるので、第２部材３の表面および裏面を異なる温度条件にする必要がなく、容易に温度制御することができる。
【００８７】
また、上記の電力発生装置１では、枠状部材４の分断面における両側が近接および／または離間されるように枠状部材４が動作するので、例えば、枠状部材４を分断することなく、第１部材２および第２部材３を接続した状態において、単に第２部材３を加熱または冷却する場合に比べ、より大きく磁束を変化させることができる。その結果、上記の電力発生装置１によれば、より優れた効率で発電することができる。
【００８８】
また、上記の電力発生装置１では、ビスマスなどの有害物質を含有しない磁石２ａおよび第２部材３が用いられるので、安全性を確保することができる。
【００８９】
なお、上記した説明では、枠状部材４を矩形枠状に形成したが、枠状部材４の形状としては、これに限定されず、例えば、円形枠状など、任意の形状とすることができる。
【００９０】
また、上記した説明では、１つの枠状部材４に対して、電力取出装置７を２つ設けたが、電力取出装置７の数は特に制限されず、目的および用途に応じて適宜設定される。
【００９１】
また、上記した説明では、第１部材２は、磁石２ａおよび延長部２ｂを備えているが、第１部材２は、少なくとも一部が磁石２ａであればよく、全部が磁石２ａから形成されていてもよい。
５．車載エネルギー回生装置の全体構成
図５は、本発明の車載エネルギー回生装置の一実施形態を搭載する車両の概略構成図である。
【００９２】
図５において、車両１１は、車載エネルギー回生装置１０を備えており、その車載エネルギー回生装置１０は、上記した電力発生装置１の第１実施形態（図１参照）、具体的には、第１部材２および第２部材３からなる枠状部材４、加熱装置５としての内燃機関１２および開閉弁１３（後述）、保持装置６および電力取出装置７を備えている。
【００９３】
すなわち、車載エネルギー回生装置１０において、加熱装置５は、内燃機関１２および開閉弁１３（後述）を備えている。そして、内燃機関１２および開閉弁１３（後述）が加熱装置５を構成し、枠状部材４、保持装置６および電力取出装置７とともに、電力発生装置１を構成する。
【００９４】
より具体的には、車両１１には、略直方体状の箱型空間１４が区画されており、この箱型空間１４内に、上記した電力発生装置１の枠状部材４、保持装置６、および、電力取出装置７のコイル８が格納されるとともに、バッテリー９が、箱型空間１４の外側に配置されている。
【００９５】
内燃機関１２は、車両１１の動力を出力する装置であって、例えば、単気筒型または多気筒型（例えば、２気筒型、３気筒型、４気筒型、６気筒型）が採用されるとともに、その各気筒において、多サイクル方式（例えば、２サイクル方式、４サイクル方式、６サイクル方式など）が採用される。
【００９６】
例えば、内燃機関１２において、４気筒型４サイクル方式が採用される場合には、詳しくは図示しないが、複数（４つ）の気筒を備えており、各気筒において、ピストンの昇降運動が繰り返され、吸気工程、圧縮工程、爆発工程、排気工程が順次実施されることにより、燃料が燃焼され、動力が出力されている。
【００９７】
また、このような内燃機関１２の各気筒には、排気管１５が接続されている。
【００９８】
排気管１５は、内燃機関１２の各気筒から排出される排気ガスを収束するために設けられる排気多岐管（エキゾーストマニホールド）であって、内燃機関１２の各気筒に接続される複数（４つ）の分岐管１６と、それら分岐管１６の下流側において、各分岐管１６を１つに統合する集気管１７とを備えている。
【００９９】
複数（４つ）の分岐管１６は、車両１１の車幅方向に沿って、互いに間隔を隔てて並列配置されている。
【０１００】
このような排気管１５では、分岐管１６の上流側端部が、それぞれ、内燃機関１２の各気筒に接続されるとともに、分岐管１６の下流側端部と集気管１７の上流側端部とが接続されている。また、集気管１７の下流側端部は、後述する触媒搭載部２４の上流側端部に接続されている。
【０１０１】
また、排気管１５の流れ方向途中には、分岐管１６からさらに分岐するように、排気ガス輸送管１８が接続されている。
【０１０２】
排気ガス輸送管１８は、内燃機関１２から排気された排気ガスを、箱型空間１４内に導入するために設けられており、その上流側端部が分岐管１６に接続され、下流側端部が箱型空間１４に接続されている。
【０１０３】
また、排気ガス輸送管１８には、図示しない制御ユニットに電気的に接続される加熱装置５としての開閉弁１３が備えられており、制御ユニット（図示せず）によりその開閉が制御されている。
【０１０４】
また、箱型空間１４には、車両１１の走行に伴って生じる走行風を、箱型空間１４内に導入するための走行風導入管１９が接続されている。
【０１０５】
具体的には、車両１１の車両前後方向前面のパネルには、車両１１の走行時に生じる走行風（車両１１の進行方向と対向する方向に向かって生じる空気流。）を、車両１１内に導入するための前面開口部２０が、貫通形成されている。また、このような前面開口部２０には、走行風を走行風導入管１９に向かって案内するための複数の風向板２１が、その開口内において、上下方向に間隔を隔てて設けられている。
【０１０６】
そして、走行風導入管１９は、その上流側端部が、前面開口部２０と前後方向に対向配置され、前面開口部２０に向かうように開口されるとともに、内燃機関１２を迂回してその後側に延びるように配置されている。また、走行風導入管１９の下流側端部は、箱型空間１４に接続されている。これにより、前面開口部２０により車両１１内に導入された走行風を、箱型空間１４内に導入可能としている。
【０１０７】
また、走行風導入管１９には、図示しない制御ユニットに電気的に接続される冷却装置としての開閉弁２２が備えられており、制御ユニット（図示せず）によりその開閉が制御されている。
【０１０８】
また、箱型空間１４には、排気ガスおよび走行風を箱型空間１４から排出させるための排気ガス排出管２３が接続されている。排気ガス排出管２３は、その上流側端部が、箱型空間１４に接続されるとともに、下流側端部が、後述する触媒搭載部２４に接続されている。これにより、排気ガスおよび走行風を箱型空間１４から排出可能としている。
【０１０９】
また、この車両１１は、上記の車載エネルギー回生装置１０のほか、さらに、触媒搭載部２４、エキゾーストパイプ２５、マフラー２６および排出パイプ２７を備えている。
【０１１０】
触媒搭載部２４は、例えば、触媒担体およびその担体上にコーティングされる触媒を備えており、内燃機関１２から排出される排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）などの有害成分を浄化するために、集気管１７の下流側端部に接続されている。
【０１１１】
エキゾーストパイプ２５は、触媒搭載部２４において浄化された排気ガスをマフラー２６に案内するために設けられており、上流側端部が触媒搭載部２４に接続されるとともに、下流側端部がマフラー２６に接続されている。
【０１１２】
マフラー２６は、内燃機関１２（とりわけ、爆発工程）において生じる騒音を、静音化すために設けられており、その上流側端部がエキゾーストパイプ２５の下流側端部に接続されている。また、マフラー２６の下流側端部は、排出パイプ２７の上流側端部に接続されている。
【０１１３】
排出パイプ２７は、内燃機関１２から排出され、排気管１５、触媒搭載部２４、エキゾーストパイプ２５およびマフラー２６を順次通過し、浄化および静音化された排気ガスを、外気に放出するために設けられており、その上流側端部がマフラー２６の下流側端部に接続されるとともに、その下流側端部が、外気に開放されている。
【０１１４】
そして、この車載エネルギー回生装置１０では、内燃機関１２から排出される排気ガスが、開閉弁１３の開閉により排気ガス輸送管１８を介して箱型空間１４に供給または供給停止され、これにより、第２部材３（および、必要により磁石２ａ）が加熱および冷却される。そして、この車載エネルギー回生装置１０では、内燃機関１２から排気ガスとして排出される熱エネルギーが、電力発生装置１を介して回生される。
６．エネルギー回生
以下において、車載エネルギー回生装置１０よりエネルギーを回生する方法について、詳述する。
【０１１５】
この車両１１では、内燃機関１２の各気筒において、ピストンの昇降運動が繰り返されており、例えば、４サイクル方式では、吸気工程、圧縮工程、爆発工程、排気工程などが順次実施され、燃料が燃焼され、動力が出力されている。
【０１１６】
そして内燃機関１２から出力された動力により、駆動輪が回転され、車両１１が駆動される。
【０１１７】
一方、排気工程では、高温の排気ガスが内燃機関１２の各気筒から排気され、排気管１５に排出される。
【０１１８】
排気管１５に排出された排気ガスは、大部分が、各分岐管１６を通過した後、集気管１７に供給され、集気された後、触媒搭載部２４に供給され、その触媒搭載部２４に備えられる触媒により浄化される。その後、排気ガスは、エキゾーストパイプ２５に供給され、マフラー２６において静音化された後、排出パイプ２７を介して、外気に排出される。
【０１１９】
一方で、これとともに、排気ガスの一部が、分岐管１６から分岐する排気ガス輸送管１８に導入される。
【０１２０】
このとき、制御ユニット（図示せず）の制御により排気ガス輸送管１８の開閉弁１３が開かれると、排気ガスが箱型空間１４に供給され、その排気ガスを熱媒体として熱エネルギーが第２部材３（および、必要により磁石２ａ）に供給される。これにより、第２部材３（および、必要により磁石２ａ）が加熱され、高温状態とされる（図２（ａ）参照）。
【０１２１】
なお、排気ガスの温度が高すぎる場合には、例えば、箱型空間１４に排気ガスを供給するとともに、走行風導入管１９の開閉弁１３を開き、箱型空間１４に走行風を供給するなどにより、温度を調節することができる。
【０１２２】
そして、第２部材３（および、必要により磁石２ａ）が高温状態にされると、第２部材３（および、必要により磁石２ａ）の磁気特性が低下（熱減磁）するため、第１部材２と第２部材３との引き合う力が低下する。
【０１２３】
その結果、図２（ｂ）において矢印で示すように、保持装置６（ばね部材）の引張力に従って、第１部材２と第２部材３とが分断され、分断面における両側、すなわち、第１部材２と第２部材３とが離間する。そして、保持装置６（ばね部材）の引張力と、第１部材２および第２部材３の引き合う力とが均衡することにより、その離間状態が保持される。
【０１２４】
一方、制御ユニット（図示せず）の制御により排気ガス輸送管１８の開閉弁１３が閉じられると、内燃機関１２からの排気ガスの供給が停止され、これにより、第２部材３（および、必要により磁石２ａ）が冷却（放冷）される。また、これと同時に、走行風導入管１９の開閉弁１３が開かれ、走行風が箱型空間１４に供給されると、第２部材３（および、必要により磁石２ａ）がさらに冷却される。これにより、第２部材３（および、必要により磁石２ａ）が低温状態とされる（図２（ｃ）参照）。
【０１２５】
このように、第２部材３（および、必要により磁石２ａ）が低温状態にされると、上記の加熱により減少された第２部材３（および、必要により磁石２ａ）の磁気特性が回復するため、第１部材２と第２部材３との引き合う力が復元（向上）する。
【０１２６】
その結果、図２（ｄ）において矢印で示すように、保持装置６（ばね部材）の引張力に抗して、上記の分断面における両側、すなわち、第１部材２と第２部材３とが近接する。そして、第１部材２と第２部材３とが接触し、その近接状態が保持される。
【０１２７】
そして、上記の操作を繰り返して、第２部材３（および必要により磁石２ａ）を加熱および冷却し、それらの温度を上下させることにより、枠状部材４の分断面における両側、すなわち、第１部材２と第２部材３とが、近接および離間を繰り返す。
【０１２８】
このように第１部材２と第２部材３とが近接および／または離間すると、第１部材２および第２部材３により生じる磁束が変化する。その結果、電磁誘導によって、延長部２ｂに巻きつけられたコイル８に誘導起電力が生じ、その電力が取り出されるとともに、バッテリー９に蓄電される。
【０１２９】
そして、バッテリー９に蓄電された電力は、例えば、ハイブリッドカーに搭載されるモータや、例えば、照明などのアクセサリに用いられる。
【０１３０】
このように、上記の車載エネルギー回生装置１０では、加熱装置５によって第２部材３が高温状態とされ、その磁気特性が減少するときには、枠状部材４の分断面における両側が離間されるように、枠状部材４が動作する。また、加熱装置５（および必要により備えられる冷却装置（図示せず））によって第２部材３が低温状態とされ、その磁気特性が回復するときには、枠状部材４の分断面における両側が近接するように、枠状部材４が動作する。
【０１３１】
そのため、第２部材３が、加熱装置５（および必要により備えられる冷却装置（図示せず））によって繰り返し高温状態および低温状態にされることにより、枠状部材４の分断面における両側が、繰り返し近接および離間される。
【０１３２】
そして、これに伴って、第１部材２および第２部材３により生じる磁束が変化し、電磁誘導によって、枠状部材４に巻きつけられたコイル８に誘導起電力が生じ、電力取出装置７によって取り出される。
【０１３３】
このように、上記した車載エネルギー回生装置１０では、第２部材３を単純に加熱または冷却することにより電力を生じさせるので、第２部材３の表面および裏面を異なる温度条件にする必要がなく、容易に温度制御することができる。
【０１３４】
また、上記した車載エネルギー回生装置１０では、枠状部材４の分断面における両側が近接および／または離間されるように枠状部材４が動作するので、例えば、枠状部材４を分断することなく、第１部材２および第２部材３を接続した状態において、単に第２部材３を加熱または冷却する場合に比べ、より大きく磁束を変化させることができる。その結果、上記の電力発生装置１によれば、より優れた効率で発電することができる。
【０１３５】
また、上記した車載エネルギー回生装置１０では、ビスマスなどの有害物質を含有しない磁石２ａおよび第２部材３が用いられるので、安全性を確保することができる。
【０１３６】
なお、上記した説明では、排気ガス（および走行風）を、箱型空間１４全体に供給したが、例えば、磁石２ａを収容することなく第２部材３を収容する内箱空間３０（図５破線参照）を備え、排気ガス（および走行風）を、その内箱空間３０に供給することもできる。
【０１３７】
排気ガス（および走行風）を、その内箱空間３０に供給すれば、第２部材３のみを加熱および／または冷却することができる。その結果、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１      電力発生装置
２      第１部材
３      第２部材
４      枠状部材
５      加熱装置
７      電力取出装置
８      コイル
【図１】
2014027717.tif 000003
【図２】
2014027717.tif 000004
【図３】
2014027717.tif 000005
【図４】
2014027717.tif 000006
【図５】
2014027717.tif 000007