(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システムを提供する。【解決手段】金属感温磁性材料で軌道１を作りこの軌道１を冷却手段３を用いて金属感温磁性材料のキュリ−温度以下に保って磁場中に通した後、磁場中の軌道１の所定の領域を、加熱手段４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することを特徴とする熱機関において、熱源でオイルを暖め、暖められたオイルを加熱手段４としたことを特徴とする熱機関システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属感温磁性材料で軌道を作りこの軌道を冷却手段を用いて金属感温磁性材料のキュリ−温度以下に保って磁場中に通した後、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することを特徴とする熱機関において、熱源でオイルを暖め、暖められたオイルを加熱手段としたことを特徴とする熱機関システム。
【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金属が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おいて、金属感温磁性材料で作った軌道を加熱する手段として熱源でオイルを暖め、暖められたオイルを加熱手段とした熱機関システム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、一般可燃物等の比較的温度が低い燃焼熱や廃熱、地熱、太陽熱等の熱源を直接加熱手段として利用することには課題があった。
【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】見城尚志著、（モ−タ−のＡＢＣ）、講談社出版、Ｐ１９６〜Ｐ１９９
【非特許文献２】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）
【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、広範囲の熱源を効率良く利用でき、エネルギ−の変換効率が高い金属感温磁性材料の磁気特性を応用した熱機関システム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。
金属感温磁性材料で軌道を作りこの軌道を冷却手段を用いて金属感温磁性材料のキュリ−温度以下に保って磁場中に通した後、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することを特徴とする熱機関において、熱源でオイルを暖め、暖められたオイルを加熱手段としたことを特徴とする熱機関システムを提供できたものである。
【発明の効果】
【０００７】  本発明は、熱源を直接加熱手段とせずに、熱源でオイルを暖め、暖められたオイルを加熱手段としたもので、太陽熱や廃熱等比較的低温の広範囲な熱源も有効に効率よく利用できる熱機関システムを提供できたものである。【０００８】  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、金属感温磁性材料で軌道を作っ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熱伝導率が大きいので効率良く加熱、冷却ができ、更に、暖められたオイルでの加熱は加熱部分のみを局所的にほぼ均一に加熱できるので、エネルギ−の変換効率の高い新たな熱機関システムを提供できたものである。【０００９】  現在、キュリ−温度が数十度から数百度の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寄与できる一方、新たな磁性材料の研究開発が促進されるものと期待できる。【００１０】  本発明は、オイルが水に比べて沸点が高く蒸発しにくいこと、液体であって流動性があり取り扱いが容易であること、加熱温度の温度制御ができること、局所加熱ができること等に着眼してなされたもので、その結果広範囲の温度帯の熱源を利用できる熱機関システムを提供できたもので、従来利用に課題があった一般可燃物の燃焼熱やエンジン等の廃熱、地熱、太陽熱等幅広い熱源を利用した新たな発電システムも構築できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例の斜視図である。
【図２】金属感温磁性材料と一般的な磁性体の磁化と温度の相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  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。
【００１３】  図１は本発明の実施例の斜視図である。
【００１４】  本実施例は、所定の幅のある金属感温磁性材料薄板を所定の長さで折り曲げて同心円筒状の軌道１としたものであるが、実施においては、所定の寸法の金属感温磁性材料薄板を適度な間隔で並べたり、所定の幅と肉厚のある金属感温磁性材料に適度な間隔で溝を入れたり、穴をあけたり、編目としたり、押し出し成型や鋳型での一体成型でもよく、また、無数の棒状、針状、管状、球状等の金属感温磁性材料片を容器等に収容して軌道１としたり、金属感温磁性材料の金網あるいはこれに類似したものを軌道１とすることもできる。
【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３や加熱手段４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】  本実施例は磁石２を適度な台座等に固定して固定局とし、軌道１を回転する移動局とした実施例である。
【００１７】  本実施例は冷却手段３を空冷とした実施例であるが、実施においては、油冷、その他冷却媒体による冷却等様々な冷却手段３がある。
【００１８】  本実施例は熱源でオイルを暖め、暖められたオイルを加熱手段４とし、加熱後のオイルをオイル回収容器７で回収してオイル容器５に戻す循環加熱方式とした実施例である。
【００１９】  図２は、本発明の軌道１の材料である金属感温磁性材料と一般的な磁性体の磁化と温度の相関図であり、一般的な磁性体の磁化がその素材固有のキュリ−温度に向かって温度上昇と供に指数関数的に減少していくのに対し、金属感温磁性材料はキュリ−温度前後で鋭敏な磁性／非磁性のスイッチング機能の特質的な磁気特性があることがわかる。
【００２０】  図２において、熱エネルギ−を力学的エネルギ−に変換するために必要な十分な磁化の変位を得るために、一般的な磁性体ではキュリ−温度前後で大きな温度差を必要とするのに対して、金属感温磁性材料ではキュリ−温度前後で必要とする温度差は極めて小さいことがわかる。
【００２１】  一般的な磁性体の磁化の変位が、キュリ−温度に対してアナログ的変化であるのに対して金属感温磁性材料はデジタル的変化である。
【００２２】  従って、本熱機関の起動時を除いては、軌道１の加熱によって生じるオイルの温度低下は少ないものであることから、熱エネルギ−を再利用できるオイルの循環加熱方式は極めて有効なものである。
【００２３】  また金属感温磁性材料は熱良導材料であるので冷却手段３、加熱手段４によって素早く磁性／非磁性にデジタル的に変化し、磁場中の軌道１に明確な磁性領域と非磁性領域の境界ができるので変換効率の高い熱機関システムができる。
【００２４】  本熱機関において軌道１を必要温度以上に加熱することと、冷却することは熱効率を低下させる要因になるが、暖められたオイルを加熱手段４とした本発明では、オイルの温度を制御し管理することで効率の良い熱機関システムを構築できる。
【００２５】  金属感温磁性材料はすでに、キュリ−温度が数十度から数百度の広範囲の温度領域で安定した性能の素材が生産されているので、現時点においても、本発明は比較的低温の廃熱から高温の燃焼熱まで幅広い加熱温度帯の熱エネルギ−を効率よく力学的エネルギ−に変換できる熱機関システムを提供できるものである。
【００２６】  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、磁石２と加熱手段４間の断熱や磁石２を空冷、水冷、油冷あるいはその他の冷却媒体での冷却して磁石２の磁力の低下を防止する熱対策を講じることもできる。
【００２７】  実施においては軌道１の側面や磁石２の表面を、薄いフィルムや断熱板で覆い、暖められたオイルが磁石２にかからない所作を講ずることもできる。
【００２８】  本発明は、金属感温磁性材料で直線、曲線、同心環状あるいは無限軌道等の軌道１を作って磁場中に通し、磁石２を固定局として軌道１を移動局とする、あるいは軌道１を固定局として磁石２を移動局とし、磁場中の軌道１に冷却手段３と加熱手段４を用いて熱エネルギ−を与えて磁性領域と非磁性領域を作ることによって、熱エネルギ−を直線運動あるいは回転運動エネルギ−等の力学的エネルギ−に変換できる熱機関において、熱源でオイルを暖め、暖められたオイルを加熱手段４としたことを特徴としたもので、幅広い熱源が利用できエネルギ−の変換効率が高い熱機関システムを提供できたものである。
【００２９】  本発明はオイルに限定されるものではなく、類似した液体にも適応できるものである。
【００３０】  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、医療、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】
【００３１】１…軌道
２…磁石
３…冷却手段
４…加熱手段
５…オイル容器
６…回転軸
７…オイル回収容器
【図１】
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【図２】
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