(57)【要約】【課題】安価で安全な磁性粉体を用いて大きな起電力を発生させるとともに、起立させた状態以外でも使用できるようにした発電装置を提供する。【解決手段】密閉可能に構成された筒状体２と、当該筒状体２の外周部分に設けられたコイル３と、当該コイル３の外側に設けられた永久磁石４とを備え、前記筒状体２の内部に、好ましくは、直径１０μ〜１００μｍ以下の磁化されていない磁性粉体５１と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物５を隙間を有するように封入させ、前記混合物５を筒状体２内で移動可能にする。また、このような液体として、界面活性剤や消泡剤を含有するようなものを用い、磁性粉体５１をばらばらの状態にして筒状体２内で移動できるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能に構成された筒状体と、
当該筒状体の外周部分に設けられたコイルと、
当該コイルの外側に設けられた永久磁石とを備え、
前記筒状体の内部に、直径１μｍ〜５００μｍ以下の磁性粉体と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物を隙間を有するように封入させ、前記混合物を筒状体内で移動可能にしたことを特徴とする磁性粉体等による発電装置。
【請求項２】
前記混合物が、筒状体の１／５〜１／２の範囲内で封入されるものである請求項１に記載の磁性粉体等による発電装置。
【請求項３】
前記混合物が、界面活性剤と消泡剤を含んでなるものである請求項１に記載の磁性粉体等による発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性粉体と液体や他の粉体を筒状体内で移動させることによって起電力を発生させる発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性流体を用いた発電装置として、下記の特許文献１や特許文献２などに記載されるようなものがある。
【０００３】
この発電装置は、図２に示すように、閉ループを構成するループ管９１と、このループ管９１の内部に封入された磁性流体９２と、前記ループ管９１の外周部分に巻き付けられたコイル９３とを用いて構成される。なお、ここで、「磁性流体」とは、マグネタイトやマンガン亜鉛フェライトなどの強磁性微粒子と、その表面を覆う界面活性剤と、ベース液（水や油）の３つで構成される磁性コロイド溶液であり、その内部の直径１０ｎｍ程度の強磁性粒子が、界面活性剤とベース液の親和力と界面活性剤同士の反発力によって液中で凝集したり沈降したりすることなく安定して分散状態を保つようにしたものである（ウィキペディア参照）。そして、このような発電装置を用いて電力を発生させる場合は、このループ管９１の下部に設けられた加熱源９４を用いて磁性流体を加熱させ、これによってループ管９１内で磁性流体９２を対流させて、コイル９３の内側を横切る磁性流体によって起電力を発生させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１２９６４４号公報
【特許文献２】特開２００１−０８６７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような発電装置においては、次のような問題を有する。
【０００６】
すなわち、このような構成を用いて起電力を発生させる場合、ループ管の上下で温度差を生じさせなければ対流を生じさせることができず、また、その温度差を大きくしなければ対流速度を大きくして、大きな起電力を発生させることができない。また、磁性流体をループ管内で対流させるためには、そのループ管を起立させる必要があり、水平な状態で使用させたり、あるいは、振動を生じるような場所で使用したりすることができない。さらには、磁性流体は直径１０ｎｍ程度の粒子を含んでいるため、環境に対してリスクが大きく、コストも高くつくといった問題もある。
【０００７】
一方、このような磁性流体を用いることなく、永久磁石を筒内で摺動させて、その筒の外側に設けられたコイルに起電力を生じさせるようにした発電機もある。しかしながら、このように永久磁石を筒内で摺動させる場合は、その摺動に伴って筒の内壁が擦り減ってしまい、メンテナンスが必要になるばかりでなく、永久磁石が壁面に衝突する際の衝撃音や振動などによって発電装置の耐久性が損なわれてしまうといった問題を生じてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に着目してなされたもので、安価で安全な磁性粉体を用いて大きな起電力を発生させるとともに、起立させた状態以外でも使用できるようにした発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明における発電機は、上記課題を解決するために、密閉可能に構成された筒状体と、当該筒状体の外周部分に設けられたコイルと、当該コイルの外側に設けられた永久磁石とを備え、前記筒状体の内部に、直径１μｍ〜５００μｍ以下の磁性粉体と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物を隙間を有するように封入させ、前記混合物を筒状体内で移動可能にしたものである。
【００１０】
このように構成すれば、筒状体を振動あるいは回転などさせることによって、筒状体内に封入されている隙間の範囲内で混合物を移動させることができ、これによって、起電力を発生させることができるようになる。
【００１１】
また、このような発明において、前記混合物を、筒状体の１／５〜１／２の範囲内で封入させるようにする。
【００１２】
このようにすれば、筒状体内で混合物を十分加速させてコイルの内部を通過させることができ、これによって大きな起電力を発生させることができるようになる。
【００１３】
さらには、前記混合物として、界面活性剤と消泡剤を含ませるようにする。
【００１４】
このようにすれば、筒状体内の壁面における摩擦抵抗を低減させることができ、混合物に含まれる磁性粉体が壁面に磁着することを防止できるとともに、泡の発生を防止して、混合物の移動速度を低減させてしまうようなことがなくなる。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、密閉可能に構成された筒状体と、当該筒状体の外周部分に設けられたコイルと、当該コイルの外側に設けられた永久磁石とを備え、前記筒状体の内部に、直径１μｍ〜５００μｍ以下の磁性粉体と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物を隙間を有するように封入させ、前記混合物を筒状体内で移動可能にしたので、筒状体を振動あるいは回転などさせることによって、筒状体内に封入されている隙間の範囲内で混合物を移動させることができ、これによって、起電力を発生させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態を示す発電装置の概略図
【図２】従来例における磁性流体を用いた発電装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
この実施の形態における発電装置１は、振動や回転などによって起電力を発生させるようにしたものであって、図１に示すように、密閉可能に構成された筒状体２と、その筒状体２の外周部分に巻き付けられたコイル３と、そのコイル３の外側に設けられた永久磁石４を備えて構成される。そして、特徴的には、その筒状体２の内部に、比較的安価な直径１μｍ〜５００μｍ以下の磁性粉体５１を混入させた混合物５を筒状体２内で移動可能な量だけ隙間を有するように封入し、この筒状体２を振動あるいは回転などさせることによって、混合物５をコイル３の内部で移動させて起電力を発生させるようにしたものである。以下、本実施の形態における発電装置１の構成について説明する。
【００１９】
まず、発電装置１を構成する筒状体２は、内部に混合物５を収容できるような密閉空間を有するように構成されるものであって、断面円形状もしくは断面矩形状をなす直線状の部材で構成される。なお、ここでは、直線状をなす部材で筒状体２を構成するようにしているが、例えば、リング状をなす部材や曲線状をなすように筒状体２を構成してもよい。このような筒状体２の端部には、蓋部が螺着されるように取り付けられており、この蓋部を開けることによって内部に最適な量の混合物５を収容できるようにしている。
【００２０】
また、この筒状体２の外周部分にはコイル３が巻き付けられる。このコイル３は、筒状体２の略全体に巻き付けられており、これによって内部の混合物５が十分に加速した際に電力を発生させられるようにしている。また、このコイル３には、整流回路６が接続されており、これによってコイル３に発生した電気を直流に変換させるようにしている。
【００２１】
さらに、この筒状体２の外側には永久磁石４が設けられる。この永久磁石４としては、例えば、ネオジウム磁石などを用い、これによってコイル３に強い磁界を発生させられるようにしている。
【００２２】
このような構成において、筒状体２内には磁性粉体５１と液体５２を混合させた混合物５が隙間を有するように封入される。
【００２３】
この磁性粉体５１としては、例えば、直径１μｍ〜５００μｍ以下の磁化されていない酸化鉄粒子（例えば、Ｆｅ３Ｏ４粒子など）を用いる。このとき、粒子径が大きい摩耗や機械的損失が大きくなり、また、細かく磁界を変化させることができなくなる。一方、粒子径が小さ過ぎるとコストや環境リスクが高くなり、また、その磁性粉体５１を産業廃棄物として処理しなければならない。このため、好ましくは１０μｍ〜１００μｍの範囲内の酸化鉄粒子を用いるようにするとよい。また、このような磁性粉体５１のみを筒状体２内に封入した場合、永久磁石４からの磁力によって内壁に磁着してしまい、磁界を変化させることができなくなる。このため、この磁性粉体５１の壁面への付着を防止して筒状体２内で自由に移動できるように、筒状体２の内壁をフッ素樹脂加工、ＴＥＯＳ処理加工、ＤＬＣ加工などの滑りコーティング処理をして摩擦抵抗を小さくするとともに、その磁性粉体５１の移動を促進するように液体５２や他の非磁性粒子（例えば、磁力に影響を与えない二酸化ケイ素の粒子など）と混合させるようにする。このような液体５２としてはコストを低減させるために水などを用いる。そして、振動させた際の水の押圧力によって磁性粉体５１を筒状体２内でバラバラにして永久磁石４との間で磁界を変化させるようにする。また、このとき、磁性粉体５１同士の摩擦や磁着などを可能な限り防止するために、液体５２内に界面活性剤を含有させるようにする。しかし、このように界面活性剤を含有させるようにした場合、筒状体２を振動させた際に、筒状体２の隙間が泡で充満してしまい、混合物５の移動を妨げてしまう可能性がある。そのため、その液体５２内に消泡剤を含有させるようにする。このようにすれば、泡の発生を防止して、隙間内における混合物５の移動を可能にすることができる。なお、このような混合物５を筒状体２内に封入する際、１／２〜１／５の範囲内で筒状体２内に封入し、残りの１／２〜４／５を隙間の状態としておく。この隙間については空気を入れるようにしてもよく、あるいは真空状態としておいてもよい。このような量にしておけば、混合物５の加速領域を確保することができ、効率よく発電させることができるようになる。
【００２４】
次に、このように構成された発電装置１の作用について説明する。
【００２５】
このような発電装置１を大きく振動させると、筒状体２内に封入された混合物５が振動し、コイル３の内側を横切る。このように混合物５がコイル３の内側を横切ると、コイル３の外側に設けられた永久磁石４との間の磁界が変化し、この磁界の変化によってコイル３に誘導起電力を発生させることができる。このとき、混合物５に含まれる磁性粉体５１は、永久磁石４の磁力によって筒状体２の内壁に磁着しようとするが、振動による液体５２の押圧力とフッ素加工された壁面、界面活性剤などによってバラバラの状態で筒状体２内を移動することができる。また、このように界面活性剤によって磁性粉体５１の磁着を防止する際、泡立ちを防止するための消泡剤によって隙間空間での泡立ちを防止し、その隙間を加速領域として混合物５を移動させることができるようになる。そして、このように混合物５を往復動させることによって誘導起電力を発生させ、整流回路６を介して電力を出力することができるようになる。
【００２６】
このように上記実施の形態によれば、密閉可能に構成された筒状体２と、当該筒状体２の外周部分に設けられたコイル３と、当該コイル３の外側に設けられた永久磁石４とを備え、前記筒状体２の内部に、直径１μｍ〜５００μｍ以下の磁性粉体５１と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物５を隙間を有するように封入させ、前記混合物５を筒状体２内で移動可能にしたので、筒状体２を振動あるいは回転などさせることによって、筒状体２内に封入されている隙間の範囲内で混合物５を移動させることができ、これによって、起電力を発生させることができるようになる。
【００２７】
また、混合物５を、筒状体２の１／５〜１／２の範囲内で封入させるようにしたので、筒状体２内で混合物５を十分加速させてコイル３の内部を通過させることができ、これによって大きな起電力を発生させることができるようになる。
【００２８】
さらには、混合物５に界面活性剤と消泡剤を含ませるようにしたので、筒状体２内の壁面における摩擦抵抗を低減させることができ、混合物５に含まれる磁性粉体５１が壁面に磁着することを防止できるとともに、泡の発生を防止して、混合物５の移動速度を低減させてしまうようなことがなくなる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００３０】
例えば、上記実施の形態では、混合物５として水を用いるようにしたが、流動パラフィン、有機溶剤、シリコン系液剤などを始めとするその他の液体５２を用いるようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施の形態では、磁性粒子を液体５２または非磁性粒子と混合させるようにしたが、磁性粒子と液体５２と非磁性粒子の三種類を混合させるようにしてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施の形態では、磁性粒子を混合させるようにしているが、この磁性粒子に非磁性材料をコーティングさせて、磁化された際におけるそれぞれの磁着を防止するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、例えば、振動や回転などを生じる部分に取り付けられて電力を発生させるような分野に用いることができ、例えば、自転車やバイク・自動車などの乗り物の発電、浮き灯台・浮き桟橋・養殖筏・ブイ・ヨット・ボートなどの波力を利用した発電、その他の多種多様の分野における発電に利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・発電装置
２・・・筒状体
２１・・・蓋体
３・・・コイル
４・・・永久磁石
５・・・混合物
５１・・・磁性粉体
５２・・・液体
６・・・整流回路
【図１】
2014093837.tif 000003
【図２】
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