(57)【要約】【課題】ヒートパイプに低い温度差を与えた場合であっても、作動流体の自励振動を発生させて、自励振動を利用して起電力を発生させる。【解決手段】熱発電装置は、両端に高度差を有して延伸する延伸部を有する閉ループの管路を形成し、延伸部に気相と液相とが存在するように作動流体が内部に封入されたヒートパイプと、ヒートパイプの液相の液面近傍において、液面の延伸部の延伸方向に沿った動きに応じて移動可能に収容される移動体と、ヒートパイプの延伸部に沿って配置された導電性部材と、を備え、ヒートパイプに延伸部の延伸方向に沿って与えられた温度差に応じて、作動流体は自励振動を行い、移動体が作動流体の自励振動に応じてヒートパイプの内部で往復運動することにより生じる導電性部材の周囲における磁場の変動によって、導電性部材は起電力を発生する。【選択図】図１
2014036495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に高度差を有して延伸する延伸部を有する閉ループの管路を形成し、前記延伸部に気相と液相とが存在するように作動流体が内部に封入されたヒートパイプと、
前記ヒートパイプの液相の液面近傍において、前記液面の前記延伸部の延伸方向に沿った動きに応じて移動可能に収容される移動体と、
前記ヒートパイプの前記延伸部に沿って配置された導電性部材と、を備え、
前記ヒートパイプに前記延伸部の延伸方向に沿って与えられた温度差に応じて、前記作動流体は自励振動を行い、
前記移動体が前記作動流体の自励振動に応じて前記ヒートパイプの内部で往復運動することにより生じる前記導電性部材の周囲における磁場の変動によって、前記導電性部材は起電力を発生することを特徴とする熱発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱発電装置において、
前記移動体は強磁性体を含んで構成され、前記導電性部材は前記延伸部の外周に沿って配置された少なくとも１ターンのコイルにより構成されることを特徴とする熱発電装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱発電装置において、
前記移動体は、中空円筒形状に形成されることを特徴とする熱発電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱発電装置において、
前記移動体の前記液相に対する密度の比は、第１所定値以上、第２所定値以下であり、前記第２所定値は、前記第１所定値よりも大きく、かつ、１未満の値であることを特徴とする熱発電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱発電装置において、
前記液相は、密度が異なり、互いに非相溶な第１および第２の液体により構成され、
前記移動体の密度は、前記第１の液体の密度よりも大きく、前記第２の液体の密度よりも小さいことを特徴とする熱発電装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱発電装置において、
前記移動体は、前記自励振動に応じて、浮力により前記延伸部の延伸方向の上方へ移動し、重力により前記延伸部の延伸方向の下方へ移動することによって往復運動をすることを特徴とする熱発電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱発電装置において、
前記複数の延伸部のそれぞれには、前記移動体が収容され、かつ、前記導電性部材が配置されることを特徴とする熱発電装置。
【請求項８】
請求項７に記載の熱発電装置において、
前記複数の延伸部のそれぞれに配置された前記導電性部材は、前記起電力の総和が最大となるように互いに接続されることを特徴とする熱発電装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱発電装置において、
前記延伸部の下部を加熱、前記延伸部の上部を冷却、または、前記延伸部の下部を加熱および上部を冷却、のうちのいずれかにより前記温度差を与えることを特徴とする熱発電装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の熱発電装置を複数配列して構成されることを特徴とする熱発電システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の熱発電システムにおいて、
前記延伸部の下部は、温度差を有する熱源により加熱され、
前記複数の熱発電装置は、前記熱源の温度差により生じる熱の移動方向に沿って直列に配列されることを特徴とする熱発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱発電装置および熱発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁界中に設けられたヒートパイプを部分的に加熱して、ヒートパイプ内に封入された導電性を有する作動液を自励振動させることにより、電気エネルギーを発生させる発電システムが知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、導電性を有する作動液を自励振動させるためには、５００度以上の高温度差を与えなければならないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の熱発電装置は、両端に高度差を有して延伸する延伸部を有する閉ループの管路を形成し、延伸部に気相と液相とが存在するように作動流体が内部に封入されたヒートパイプと、ヒートパイプの液相の液面近傍において、液面の延伸部の延伸方向に沿った動きに応じて移動可能に収容される移動体と、ヒートパイプの延伸部に沿って配置された導電性部材と、を備え、ヒートパイプに延伸部の延伸方向に沿って与えられた温度差に応じて、作動流体は自励振動を行い、移動体が作動流体の自励振動に応じてヒートパイプの内部で往復運動することにより生じる導電性部材の周囲における磁場の変動によって、導電性部材は起電力を発生することを特徴とする。
請求項１０に記載の熱発電システムは、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の熱発電装置を複数配列して構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ヒートパイプに低い温度差を与えた場合であっても、作動流体の自励振動を発生させ、その自励振動に応じて移動体をヒートパイプの内部で往復運動させることによって、導電性部材は起電力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による熱発電装置の構成を説明する図
【図２】実施の形態による熱発電装置に収容される磁石の一例を示す図
【図３】実施の形態による熱発電システムの構成を説明する図
【図４】本発明の第２の実施の形態による熱発電装置の構成を説明する図
【図５】変形例におけるヒートパイプの形状の一例を説明する図
【図６】変形例における磁石の形状の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施の形態による熱発電装置は、液相と気相とが封入されたヒートパイプに加えられた温度差に従って、液相と気相とからなる作動流体が自励振動する自励振動型ヒートパイプを用いている。そして、熱発電装置は、ヒートパイプの作動流体内に収容された磁石が作動流体の自励振動に応じて往復運動することにより、ヒートパイプの外周に巻回されたコイルが誘導起電力を発生させる。以下、実施の形態に即して詳細に説明する。
【０００９】
−第１の実施の形態−
図面を参照しながら、本発明の第１の実施の形態による熱発電装置について説明する。図１は、熱発電装置１の構成を説明する模式図である。なお、図１では、紙面上下方向を鉛直方向とし、重力方向をｙ軸、水平方向をｘ軸とする座標系を設定している。熱発電装置１は、ヒートパイプ２と、磁石３と、コイル４と、液相５ａ〜５ｅ（総称する場合は符合５）と、気相６ａ〜６ｅ（総称する場合は符合６）とを有している。
【００１０】
ヒートパイプ２は、中空環状の管部材により構成され、閉ループを形成している。ヒートパイプ２は、ｘ軸方向に沿って設けられる水平部２００と、ｙ軸方向に沿って延伸する延伸部２０１ａ〜２０１ｊ（総称する場合は符合２０１）と、隣接する２つの延伸部を連結する屈曲部２０２ａ〜２０２ｉ（総称する場合は符合２０２）とによって構成されている。延伸部２０１ａ〜２０１ｊは、互いに実質的に平行となるように、ｘ軸に沿って直列に配列される。
【００１１】
図１に示すように、延伸部２０１ａの上端部と延伸部２０１ｂの上端部とは屈曲部２０２ａによって接続されている。同様に、延伸部２０１ｃの上端部と延伸部２０１ｄの上端部とは屈曲部２０２ｃにより、延伸部２０１ｅの上端部と延伸部２０１ｆの上端部とは屈曲部２０２ｅにより、延伸部２０１ｇの上端部と延伸部２０１ｈの上端部とは屈曲部２０２ｇにより、延伸部２０１ｉの上端部と延伸部２０１ｊの上端部とは屈曲部２０２ｉにより接続されている。また、延伸部２０１ｂの下端部と２０１ｃの下端部とは屈曲部２０２ｂによって接続されている。同様に、延伸部２０１ｄの下端部と２０１ｅの下端部とは屈曲部２０２ｄにより、延伸部２０１ｆの下端部と２０１ｇの下端部とは屈曲部２０２ｆにより、延伸部２０１ｈの下端部と２０１ｉの下端部とは屈曲部２０２ｈにより接続されている。さらに、延伸部２０１ａの下端部と延伸部２０１ｊの下端部とは水平部２００によって接続されている。なお、ヒートパイプ２が有する延伸部２０１と屈曲部２０２との個数は、図１に示す個数に限定されるものではない。
【００１２】
ヒートパイプ２の内部には、液相５と気相６とが存在するように作動流体が封入されている。液相５は、水平部２００と延伸部２０１ａおよび２０１ｊの下部とに存在する液相５ａと、延伸部２０１ｂおよび２０１ｃの下部と屈曲部２０２ｂとに存在する液相５ｂと、延伸部２０１ｃおよび２０１ｄの下部と屈曲部２０２ｄとに存在する液相５ｃと、延伸部２０１ｆおよび２０１ｇの下部と屈曲部２０２ｆとに存在する液相５ｄと、延伸部２０１ｈおよび２０１ｉの下部と屈曲部２０２ｈとに存在する液相５ｅとを有している。なお、図１においては、図示の都合上、液相５に斜線を付して示している。気相６は、延伸部２０１ａおよび２０１ｂの上部と屈曲部２０２ａとに存在する気相６ａと、延伸部２０１ｃおよび２０１ｄの上部と屈曲部２０２ｃとに存在する気相６ｂと、延伸部２０１ｅおよび２０１ｆの上部と屈曲部２０２ｅとに存在する気相６ｃと、延伸部２０１ｇおよび２０１ｈの上部と屈曲部２０２ｇとに存在する気相６ｄと、延伸部２０１ｉおよび２０１ｊの上部と屈曲部２０２ｉとに存在する気相６ｅとを有している。
【００１３】
後述するようにヒートパイプ２の下部（ｙ軸＋側）を加熱および／または上部（ｙ軸−側）を冷却することにより、ｙ軸方向に沿って温度差が与えられた場合、液相５と気相６との境界面付近で液相５が気化し、気相６が凝結することを繰り返す。このため、液相５の液面、すなわち液相５と気相６との境界面は延伸部２０１の内部でｙ軸方向に沿って振動する（自励振動）。本実施の形態による熱発電装置１では、加熱および／または冷却により生じるｙ軸方向の温度差が、たとえば１００度以下の場合であっても自励振動可能な公知のヒートパイプを用いている。そして、この自励振動を用いて発電を行うために、延伸部２０１には磁石３がそれぞれ収容され、延伸部２０１の外周にはそれぞれコイル４が巻回されている。
【００１４】
各延伸部２０１に収容された磁石３は、作動流体の自励振動に応じて、液相５の液面近傍でｙ軸方向に沿って往復運動する移動体である。延伸部２０１内のそれぞれの磁石３は、それぞれの磁界が一致するように、たとえば、ｙ軸＋側がＳ極、ｙ軸−側がＮ極となるように収容されている。
【００１５】
図２に示すように、磁石３は軸ｚを中心とする中空円筒形状を有し、軸ｚが延伸部２０１の延伸方向（ｙ軸方向）に沿うようにして延伸部２０１内に収容される。磁石３の外径Ｄ３は、ヒートパイプ２の内径Ｄ２に対して最適な値、たとえば（ｄ１≦Ｄ３≦ｄ２＜Ｄ２）となるように形成されている。値ｄ２は、磁石３の軸ｚが鉛直方向に実質的に平行となるように磁石３をヒートパイプ２に収容した場合に、磁石３の外周とヒートパイプ２の内壁とが接触することにより後述する自励振動に応じた磁石３の往復運動が妨げられない最大の値である。値ｄ１は、磁石３が液相５内で傾斜した場合に、磁石３の上面部３０１と下面部３０２とがヒートパイプ２の内壁と接触することにより磁石３の往復運動が妨げられない最少の値である。この結果、磁石３は、延伸部２０１内をｙ軸方向に沿って移動可能に収容される。
【００１６】
本実施の形態の磁石３は、上面部３０１が各延伸部２０１ａ〜２０１ｊにそれぞれ存在する液相５と気相６との境界面付近となるように浮力が設定される。この場合、磁石３の密度Ｍ３の液相５の密度Ｍ５に対する比（Ｍ３／Ｍ５）が、（ｍ１≦Ｍ３／Ｍ５≦ｍ２＜１）を満たすように設定される。この密度の比（Ｍ３／Ｍ５）が１未満の所定値ｍ２に近づくほど、磁石３の軸ｚ方向の長さのうち気相６へ突出した部分（突出部）の長さ（突出長）が短くなり、所定値ｍ１に近づくほど、磁石３の突出長が長くなる。
【００１７】
所定値ｍ１は、磁石３の突出部が延伸部２０１内で過大に大きく傾斜することなしに、自励振動に従って磁石３がヒートパイプ２の内壁と接触することなく安定的に往復運動可能な値として決定される。所定値ｍ２は、磁石３が作動流体の自励振動に従って安定的に往復運動する値として決定される。本実施の形態では、所定値ｍ２は、磁石３の軸ｚ方向の長さのうち、たとえば９０パーセント程度が液相５に存在するように設定されている。上記の密度を得るためには、たとえば磁石３の内部に空洞を設ければよい。または、上記の密度を有する部材に、磁性を持たせるようにすればよい。あるいは、磁石３に所定の材質の部材を接合し、磁石３の密度と接合した部材の密度との合計が上記の条件を満たすようにしてもよい。
【００１８】
コイル４は、それぞれの延伸部２０１の外周に少なくとも１ターン以上巻回されて設けられている。本実施の形態では、互いに隣接する延伸部２０１に設けられたコイル４は、ｙ軸＋方向に向かって互いに逆回りの巻き方向となるように巻回されている。たとえば、延伸部２０１ａ、２０１ｃ、２０１ｅ、２０１ｇ、２０１ｉに設けられたコイル４がｙ軸＋方向に向かって右回りに巻回されると、延伸部２０１ｂ、２０１ｄ、２０１ｆ、２０１ｈ、２０１ｊに設けられたコイル４はｙ軸＋方向に向かって左回りに巻回されている。なお、隣接する延伸部２０１に収容された磁石３同士の磁界の方向が互いに一致していない場合には、互いに隣接する延伸部２０１に設けられたコイル４は、ｙ軸＋方向に向かって互いに同じ巻き方向となるように巻回されている。たとえば、延伸部２０１ａ、２０１ｃ、２０１ｅ、２０１ｇ、２０１ｉに磁石３のｙ軸＋側がＳ極、ｙ軸−側がＮ極となるように収容され、延伸部２０１ｂ、２０１ｄ、２０１ｆ、２０１ｈ、２０１ｊに磁石３のｙ軸＋側がＮ局、ｙ軸−側がＳ極となるように収容されている場合には、全てのコイル４はｙ軸＋方向に向かって右回り、または左回りのいずれかで巻回される。
【００１９】
それぞれのコイル４は、各コイル４で発生した起電力の総和が最大となるように接続されている。なお、各コイル４の接続方式は、コイル４の巻き方向、磁石３の磁界の方向等に応じて決定される。さらに、が延伸部２０１ａに巻回されたコイル４の一端と、延伸部２０１ｊに巻回されたコイル４の一端とは、たとえば図示しない蓄電池等と接続されている。なお、各コイル４のそれぞれが図示しない蓄電池等と接続されてもよい。
【００２０】
以下、熱発電機１の動作について説明する。図１に示す領域Ｈは加熱領域を示している。領域Ｈには、ヒートパイプ２の水平部２００と、屈曲部２０２ｂ、２０２ｄ、２０２ｆ、２０２ｈと、延伸部２０１の下部とが含まれる。領域Ｃは放熱領域を示している。領域Ｃには、屈曲部２０２ａ、２０２ｃ、２０２ｅ、２０２ｇ、２０２ｉと、延伸部２０１の上部とが含まれる。
【００２１】
ヒートパイプ２の領域Ｈが加熱されると、液相５は吸収した熱により温度が上昇し、気泡が発生する、すなわち気化するとともに、気相６の圧力が上昇する。一方、ヒートパイプ２の領域Ｃでは放熱されるので、気相６は凝結して圧力が降下する。この結果、同一の延伸部２０１内に圧力変動が発生し、この圧力変動に従って、延伸部２０１内に封入された液相５と気相６との境界面に振動が発生する。上記の凝結と気化とが繰り返して発生することによって、作動流体がｙ軸方向に沿って所定の振動周期で連続的に振動、すなわち自励振動する。互いに隣接し合う延伸部２０１に封入された作動流体は、ｙ軸方向に沿って逆方向に振動する。図１に示す例では、延伸部２０１ａに封入された作動流体がｙ軸＋側に移動している際には、延伸部２０１ｂに封入された作動流体はｙ軸−側に移動する。
【００２２】
ヒートパイプ２の延伸部２０１のそれぞれには、液相５の液面近傍に、液面の動きに応じて移動するように磁石３が収容されているので、作動流体の振動に応じて、磁石３もｙ軸方向に往復運動を行う。この場合、作動流体が延伸部２０１内部をｙ軸−側に向かって振動するときには、磁石３は、磁石３自身に働く浮力の作用に従って、延伸部２０１内をｙ軸−側へ移動する。そして、作動流体が延伸部２０１内部をｙ軸＋側に向かって振動するときには、磁石３は、磁石３自身に働く重力の作用に従って、延伸部２０１内をｙ軸＋側へ移動する。
【００２３】
磁石３が延伸部２０１の内部を往復運動することによって、延伸部２０１の外周に巻回されたコイル４の周囲では磁場の変動が生じる。この磁場の変動によって、コイル４は誘導起電力を発生させる。上述したように、互いに隣接し合う延伸部２０１に封入された作動流体はｙ軸方向に沿って逆方向に振動するので、互いに隣接し合う延伸部２０１に収容された磁石３も互いにｙ軸方向に沿って逆方向に往復運動する。上述したように、互いに隣接し合う延伸部２０１には、それぞれコイル４がｙ軸＋方向に向かって逆回りに巻回され、各コイル４で発生した起電力の総和が最大となるように接続されている。その結果、作動流体の自励振動に応じて磁石３がｙ軸方向に沿って逆方向に往復運動することによって、効率よく電力を生成できる。
【００２４】
次に、図３を用いて、上述した熱発電装置１を用いた発電システム１００の一例について説明する。図３に示すように、発電システム１００は、４個の熱発電装置１が配列されて構成される。なお、発電システム１００を構成する熱発電装置１の個数は、上記の４個に限定されるものではない。各熱発電装置１は、図１に示した領域Ｈが加熱されるように熱源中に設置される。そして、各熱発電装置１は、コイル４が自励振動に応じて発生させた誘導起電力を出力する。
【００２５】
特に熱源が温度差を有する場合には、熱源の温度差により生じる熱の移動方向に沿って、複数の熱発電装置１が直列に配列される。図３に示すように、熱源Ｈ１の温度が熱源Ｈ２の温度よりも高温の場合には、熱源Ｈ１から熱源Ｈ２へ向けて、矢印Ａｒに沿って熱の移動方向が存在することになる。この場合、複数の熱発電装置１は、矢印Ａｒの方向に沿って直列に配列されることにより、熱発電システム１００が構成される。したがって、熱源Ｈ１の近傍に配列された熱発電装置１で自励振動に利用しきれなかった熱量を、次段に配列された熱発電装置１の自励振動に利用することができるので、熱の回収効率を向上させることができる。
【００２６】
第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）熱発電装置１は、ヒートパイプ２と、磁石３と、コイル４とを備えている。ヒートパイプ２は、実質的に鉛直な方向に延伸する延伸部２０１を有する閉ループの管路を形成し、延伸部２０１には液相５と気相６とが存在するように作動流体が内部に封入されている。磁石３は、ヒートパイプ２の液相５の液面近傍に、液面の鉛直な方向（ｙ軸方向）に沿った動きに応じて移動可能に収容されている。コイル４は、ヒートパイプ２の延伸部２０１の外周に沿って巻回して配置される。熱発電装置１では、ヒートパイプ２に鉛直な方向に沿って与えられた温度差に応じて、作動流体は自励振動を行い、磁石３が作動流体の自励振動に応じてヒートパイプ２の内部で往復運動することにより生じるコイル４の周囲の磁場の変動によって、コイル４が起電力を発生するようにした。したがって、作動流体に導電性を持たせる必要がなくなるので、高温度差を必要とすることなく作動流体に自励振動をさせて、起電力を発生させることができる。
【００２７】
（２）磁石３は、中空円筒形状に形成されるようにした。このため、液面上で、ヒートパイプ２の内径に対して磁石３が占有する領域が小さくなる。したがって、気化、液化が発生する液面の面積を大きくできるので、作動流体は自励振動を効率的に、すなわちｙ軸方向の温度差が小さい場合でも行うことができる。
【００２８】
（３）磁石３の密度Ｍ３の液相５の密度Ｍ５に対する比を、所定値ｍ１以上所定値ｍ２以下とし、所定値ｍ２は１未満の値となるようにした。その結果、磁石３は、作動流体の自励振動に従って、ヒートパイプ２内をｙ軸方向に沿って安定的に往復運動できるので、磁石３の往復運動に伴ってコイル４は効率よく起電力を発生できる。
【００２９】
（４）磁石３は、作動流体の自励振動に応じて、浮力によりｙ軸−側へ移動し、重力によりｙ軸＋側へ移動することによって往復運動させるようにした。したがって、簡便な構成により磁石３を往復運動させることにより、コイル４から起電力を発生させることができる。
【００３０】
（５）熱発電システム１００は、複数の熱発電装置１を、熱源Ｈ１およびＨ２の温度差により生じる熱の移動方向に沿って直列に配列して構成するようにした。したがって、高温の熱源Ｈ１の近傍に配列された熱発電装置１で自励振動に利用しきれなかった熱量を、次段に配列された熱発電装置１の自励振動に利用することができるので、熱の回収効率を向上させることができる。
【００３１】
−第２の実施の形態−
本発明の第２の実施の形態による熱発電装置を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、液相として密度の異なる２種類の液体を用いる点で、第１の実施の形態と異なる。
【００３２】
図４に第２の実施の形態による熱発電装置１の構成を示す。第２の実施の形態においては、液相５として、密度の異なる第１の液体５１と、第２の液体５２とを用いる。第１の液体５１は、たとえばヒマシ油、クロロホルム、ヘキサン等の親油性の液体で沸点が常温前後であり、密度Ｓ１の液体である。第２の液体５２は、たとえばエチルアルコール等の親水性の液体であり、密度Ｓ２（＞Ｓ１）の液体である。したがって、第１の液体５１と第２の液体５２とは、互いに混ざり合わない、非相溶性を示す。さらに、第１の液体５１の密度Ｓ１は第２の液体５２の密度Ｓ２よりも小さいため、各延伸部２０１に封入された液相５では、第１の液体５１が第２の液体５２よりもｙ軸方向−側、すなわち上部に位置する。なお、図４では、図示の都合上、第１の液体５１にはドットを付与し、第２の液体５２には斜線を付与して示している。
【００３３】
本実施の形態の磁石３の密度Ｍ３は、第１の液体５１の密度Ｓ１よりも大きく、第２の液体５２の密度Ｓ２よりも小さくなるように形成される。この場合、磁石３の軸ｚ方向の中点が、第１の液体５１と第２の液体５２との境界面近傍となるように、磁石３の密度Ｍ３が設定される。なお、第１の液体５１は、磁石３が液相５の中に完全に没する程度の量が封入される。
【００３４】
ヒートパイプ２の領域Ｈが加熱されると、第２の液体５２を介して伝達された熱によって、第１の液体５１が気化して気相６の圧力が上昇する。また、ヒートパイプ２の領域Ｃで放熱されると、気相６が凝結して圧力が下降する。この結果、第１の液体５１と気相６との間で液化と凝結とが繰り返されることによって、作動流体は延伸部２０１内で自励振動する。そして、磁石３は、第１の実施の形態の場合と同様に、作動流体の自励振動に応じて延伸部２０１の内部をｙ軸方向に沿って往復運動する。その結果、延伸部２０１の外周に巻回されたコイル４から誘導起電力が発生する。上述した構成を有する第２の実施の形態による熱発電装置１であっても、図３を用いて説明した第１の実施の形態の場合と同様に、熱発電システム１００を構成することができる。
【００３５】
上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態により得られた作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
液相５が、密度が異なり、互いに非相溶な第１の液体５１および第２の液体５２により構成されるようにし、磁石３の密度Ｍ３は、第１の液体５１の密度Ｓ１よりも大きく、第２の液体５２の密度Ｓ２よりも小さくなるようにした。特に、本実施の形態では、磁石３の軸ｚ方向の中点が第１の液体５１と第２の液体５２との境界面近傍に存在する密度Ｍ３とし、磁石３の上端面３０１が第１の液体５１の液面よりも下方に位置するようにした。その結果、磁石３は液相５の没した状態に保持されて往復運動できるので、第１の液体５１の液面の面積は、磁石３の上端面３０１により減少することがなくなり、液面での気化、凝結が効率よく行われることになる。したがって、作動流体は、延伸部２０１に与えられた温度差が小さい場合であっても、効果的に自励振動を行うことができる。
【００３６】
上述した第１および第２の実施の形態を、以下のように変形できる。
（１）全ての延伸部２０１ａ〜２０１ｊの全てに磁石３とコイル４とを設けなくてもよい。たとえば延伸部２０１ａ、２０１ｃ、２０１ｅ、２０１ｇ、２０１ｉに磁石３をそれぞれ収容し、コイル４をそれぞれ設けるようにすることができる。この場合、磁石３を収容するとともにコイル４を設ける延伸部２０１の個数については、熱発電装置１に要求される起電力等に応じて決定されればよい。
【００３７】
（２）ヒートパイプ２の領域Ｈ、すなわち下部を加熱し、領域Ｃ、すなわち上部を放熱領域とするものに代えて、ヒートパイプ２の上部を加熱し、下部を放熱領域として、ｙ軸方向に沿って温度差を与えてもよい。ただし、ヒートパイプ２の屈曲部２０２の個数が所定個数よりも多い場合に限る。
【００３８】
（３）ヒートパイプ２を構成する複数の延伸部２０１をｘ軸方向に沿って直列に配列するものに限定されない。この場合、図５に示すように、複数の延伸部２０１が並列に接続されてもよい。なお、図５は、ヒートパイプ２の形状のみを示している。
【００３９】
（４）磁石３の形状は図２に示す円筒形状に限定されず、液相５の流動抵抗を少なくさせるような形状であってもよい。たとえば図６に示すように、磁石３の軸ｚの中点近傍での内径Ｄ５が最も小さく、上面部３０１および下面部３０２での内径Ｄ４が最も大きくなるような形状であってもよい。
【００４０】
（５）延伸部２０１ａ〜２０１ｉがｙ軸方向に延伸するように構成されるものに限定されず、それぞれの両端がｙ軸方向に高度差を有するように構成されていればよい。すなわち、延伸部２０１ａ〜２０１ｉが鉛直方向に対して傾きを有していてもよい。この場合、延伸部２０１ａ〜２０１ｉは、内部を往復運動する磁石３の動きを妨げない程度に傾むいていることが好ましい。
【００４１】
（６）延伸部２０１の外周にコイル４が巻回され、延伸部２０１内に収容された磁石３が往復運動をすることにより生じるコイル４の周囲における磁場の変動によって、コイル４が起電力を発生させるものに代えて、次のような構成としてもよい。たとえば、延伸部２０１の外周に沿って、異なる磁極が延伸部２０１を挟んで対向するように配置し、延伸部２０１の内部には、磁石３に代えてコイルを収容する。そして、上述したように作動流体が自励振動することに伴ってコイルが延伸部２０１の内部で往復運動を行うことにより、コイルの周囲で磁場の変動が生じ、コイルが起電力を発生する。この場合、コイルが発生した起電力がヒートパイプ２の外部に取り出し可能となるように、たとえば、外部へ接続可能に構成されたレール状の部材を延伸部２０１の内部に設け、レール状の部材に沿ってコイルが往復運動を行うように構成されていればよい。
【００４２】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１…熱発電装置、  ２…ヒートパイプ、
３…磁石、  ４…コイル、
５…液相、  ６…気相、
５１…第１の液体、  ５２…第２の液体、
１００…熱発電システム、  ２０１…延伸部、
２０２…屈曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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