(57)【要約】      （修正有）【課題】金属感温磁性材料の磁気特性を応用した熱機関を提供する。【解決手段】磁石２で磁場を作り、この磁場中に無数の金属感温磁性材料片から成る軌道１を、金属感温磁性材料のキュリ−温度以下にして通して磁化した後、磁場中の軌道１の所定の領域を、加熱手段を用いて金属感温磁性材料のキュリ−温度あるいはそれ以上に加熱して消磁して、軌道１を磁場中に引き込む力を生じさせ、磁石２を固定して軌道１を移動局とする、あるいは軌道１を固定し磁石２を移動局として移動局が移動できる機構を具備し、軌道の加熱された領域を磁場から引き離した後に金属感温磁性材料のキュリ−温度以下に冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石で磁場を作り、この磁場中に無数の金属感温磁性材料片から成る軌道を、金属感温磁性材料のキュリ−温度以下にして通して磁化した後、磁場中の軌道の所定の領域を、加熱手段を用いて金属感温磁性材料のキュリ−温度あるいはそれ以上に加熱して消磁して、軌道を磁場中に引き込む力を生じさせ、磁石を固定して軌道を移動局とする、あるいは軌道を固定し磁石を移動局として移動局が移動できる機構を具備し、軌道の加熱された領域を磁場から引き離した後に金属感温磁性材料のキュリ−温度以下に冷却することを特徴とする熱機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金属感温磁性材料のキュリ−温度前後で示す鋭敏な磁性／非磁性のスイッチング機能の特質的な磁気特性と熱良導材料であることに着眼してなされた、金属感温磁性材料の磁気特性を応用した熱機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、磁性体のキュリ−温度近傍における磁化の変位を利用して熱エネルギ−を力学的エネルギ−に変換する方法や熱機関が考案されているが、一般の磁性体で十分な磁化の変位を得るためには、大きな温度差が必要であるためエネルギ−の変換効率が低く、一方感温フェライトは優れた磁気特性がありながらも熱伝導率が小さいため加熱・冷却時の熱交換効率が低い等の課題があり、磁性材料の磁気特性を応用した熱機関は今だ実用化されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開平２−１０６１８３（磁性流体熱機関）
【特許文献２】  特開平６−１４１５７１（磁性体熱機関）
【特許文献３】  特開平６−１４１５７２（磁性体エンジン）
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】  特願２０１２−２７０７５５（金属感温磁性材料の磁気特性を応用した熱機関）
【非特許文献２】  特願２０１２−８５８８０（熱磁気アクチュエ−タ−）
【非特許文献３】  特願２０１２−８５８８１（熱磁気アクチュエ−タ−）
【非特許文献４】  見城尚志著、（モ−タ−のＡＢＣ）、講談社出版、Ｐ１９６〜Ｐ１９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、従来の課題を解決し、エネルギ−の変換効率が高く産業上利用できる新たな熱機関を提供する目的からなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記の課題を解決する本発明は、以下の通りである。
磁石で磁場を作り、この磁場中に無数の金属感温磁性材料片から成る軌道を、金属感温磁性材料のキュリ−温度以下にして通して磁化した後、磁場中の軌道の所定の領域を、加熱手段を用いて金属感温磁性材料のキュリ−温度あるいはそれ以上に加熱して消磁して、軌道を磁場中に引き込む力を生じさせ、磁石を固定して軌道を移動局とする、あるいは軌道を固定し磁石を移動局として移動局が移動できる機構を具備し、軌道の加熱された領域を磁場から引き離した後に金属感温磁性材料のキュリ−温度以下に冷却することを特徴とする熱機関を提供できたものである。
【発明の効果】
【０００７】  Ｆｅ，Ｎｉ等の一般的な磁性体の軌道で十分な磁化の変位を得るためには、軌道の低温領域と高温領域で数百度の温度差を必要とするが、無数の金属感温磁性材料片から成る軌道を用いた本発明においては、軌道の低温領域と高温領域の温度差は、金属感温磁性材料のキュリ−温度前後の数度の温度差で十分な磁化の変位を得ることができることに加え、軌道が無数の熱良導体の金属感温磁性材料片で形成されているので局部的な加熱、冷却が迅速に効率良くでき、エネルギ−変換効率の高い新たな熱機関を確立できたものである。【０００８】  現在、Ｆｅ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ等の金属感温磁性材料が生産され、電磁調理器の電磁誘導加熱材料や温度スイッチ材料として限定的に使用されているが、今後はこれらの素材の生産が飛躍的に拡大して産業の発展に貢献でき、更なる特性の優れた磁性材料の開発や応用が促進されるものと期待できる。【０００９】  従来、熱エネルギ−を力学的エネルギ−に変換するための作業物質は、蒸気機関を基軸に一般的に気体であり、気体の体積膨張や圧力上昇であったが、本発明の作業物質は金属感温磁性材料であり、その素材のキュリ−温度前後で示す鋭敏な磁性／非磁性のスイッチング機能の特質的な磁気特性と優れた熱伝導によるものであって、エネルギ−変換のメカニズムは、根本的に全く異なる新たな熱機関を確立できたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の同心環状軌道の実施例の正面断面図である。
【図２】本発明の直線軌道の実施例の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】  図１は本発明の同心環状軌道の実施例の正面断面図である。
【００１３】  本実施例は、無数の球状の金属感温磁性材料片を、肉薄の同心円筒の回転体６の表面に固着して軌道１を形成して移動局とし、軌道１の背面側に磁石２を適度な支持体に固定して固定局とし、太陽光４を集光器５を用いて集光して加熱手段（太陽熱）３として、磁場中にある軌道１の所定の領域に照射し、それ以外の軌道１周辺を遮熱板７を用いて太陽光を遮断して周辺の大気雰囲気を冷却手段とした、太陽光の熱エネルギ−を利用した熱機関の実施例である。
【００１４】  実施における軌道１は、無数の棒状、針状、管状、球状、板状等様々な形状の金属感温磁性材料片を集合したり、または集積したり、適度な穴のあいた容器やメッシュ容器等に収容したり、また肉薄の平板や円板、円筒あるいはベルト等に固定あるいは固着して形成することもできる。
【００１５】  軌道１の形状や形態には様々あるが、基本的には使用される冷却手段や加熱手段３によって効率良く熱交換できる形状や形態を選定できる。
【００１６】  本発明は軌道１を直線・曲線・同心環状あるいは無限軌道にして熱エネルギ−をそれぞれ直線運動・往復運動あるいは回転運動エネルギ−等の力学的エネルギ−に変換する熱機関とすることができる。
【００１７】  冷却手段としては、自然冷却、空冷、水冷、その他冷却媒体による冷却等様々な手段がある。
【００１８】  加熱手段３としては、高温気体、高温蒸気、高温液体、可燃物の燃焼熱、可燃ガスの燃焼熱、太陽光の集光熱、レ−ザ−加熱、電磁誘導加熱等様々な手段がある。
【００１９】  図２は、本発明の直線軌道の実施例の正面断面図であり、軌道１を軌道支持体１１に固定して固定局とし、磁石２を移動体１０に固定して移動局とし、太陽光４を集光器５を用いて集光して加熱手段（太陽熱）３として、磁場中の軌道１の所定の領域に照射し、周辺を遮熱板７を用いて遮熱し、集光器５と遮熱板７を移動体１０に取り付けて、移動体１０と供に移動できる機構とした実施例である。
【００２０】  本発明は、金属感温磁性材料の優れた磁気特性に着眼し、その素材の無数の小片を集合して表面積を増やして加熱、冷却効率を高め、比較的低温域の熱エネルギ−も利用できる軌道を形成したことを特徴とする熱機関である。
【００２１】  太陽光を集光すると、地上でも２００度位の高温を得ることができ、宇宙空間では照射光だけでも数百度の高温が得られるので、本発明の熱機関は、地上においてもまた宇宙空間においても有効に活用できるものである。
【００２２】  本実施例の様に加熱手段３を太陽熱とする場合は、太陽の動きを追尾して磁石２、集光器５、遮熱板７の位置を変えて効率的なシステムを構築することもできる。
【００２３】  金属感温磁性材料は、一般的に金属光沢のある素材であるが、本発明は熱の吸収と放射によるものであるから、黒体であることが望ましく、表面処理等の所作を講じて黒色とすることもできる。
【００２４】  磁場を作るための磁石２には永久磁石、電磁石等があるが、磁石２の温度が上昇すると磁力が低下するので、磁石２の温度上昇を抑える熱対策は重要であり、実施においては、磁石２を加熱領域と断熱したり、磁石２を水冷、空冷、油冷あるいはそれ以外の冷却媒体による冷却等の熱対策を講ずることができる。
【００２５】  本発明は、金属感温磁性材料の優れた磁気特性と熱伝導に基づくものであるが、今後開発される可能性のある、磁気特性に優れ且つ熱伝導の良い非金属系の感温磁性材料を用いた熱機関にも適応できるものである。
【００２６】  本発明は原理と構成が極めて簡単なものであるから、今後更なる優れた磁性材料が開発されることと相生して、一般産業はもとよりエネルギ−関連、電力、遊具、宇宙産業等の広範囲の分野で利用できるものである。
【符号の説明】
【００２７】    １…軌道
２…磁石
３…加熱手段（太陽熱）
４…太陽光
５…集光器
６…回転体
７…遮熱板
８…支持体
９…移動局の移動方向
１０…移動体
１１…軌道支持体
【図１】
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【図２】
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