(57)【要約】　【課題】ゆっくりした温度変動であっても、利用可能な形態のエネルギーを迅速に確実に取出すことにある。　【解決手段】熱エネルギーの変換装置は、実質的に容積変化を起こさない媒体収容部（１０）及び容積変化可能な変動部（１１）からなる熱変換体と、ピストン（１３）、回動レバー（１５）及び駆動レバー（１６）で構成される動作部と、香箱車（２１）で構成される第１変換蓄積部と、発電機（３０）で構成される第２変換蓄積部とを備えている。周囲温度が変化すると、媒体収容部（１０）内に収容された熱媒体が体積変化を起こし、変動部（１１）の容積が変化して、ピストン（１３）を動作させる。ピストン（１３）の動作は回動レバー（１５）及び駆動レバー（１６）を介して香箱車（２１）内のゼンマイに蓄えられ、さらに発電機（３０）において発電が行われる。【選択図】　図１
2004104994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　温度変化によって体積が変化する熱媒体を内部に収容した密閉容器を有し、該密閉容器には容積が実質的に変化しない媒体収容部及び該媒体収容部に連通し容積変化可能な変動部が設けられた熱変換体と、
　該変動部の容積変化に応じて動作する動作部と、
を備えた熱エネルギーの変換装置を備え、
　該熱エネルギーの変換装置における前記可動部の可動によりぜんまいが巻き上げられ、ぜんまいに蓄積された弾性エネルギーによって生ずる出力歯車の回転出力により駆動されて電気エネルギーに変換される発電機を有したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は熱エネルギーの変換装置及びこれを備えた機器並びに熱エネルギーの変換方法に係り、特に、温度変化に基づく熱媒体の圧力変動若しくは容積変動に基づいてエネルギーを取り出すように構成された熱エネルギーの変換装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
　外気温の変動を利用して動作エネルギーを得る時計として、ジャガー・ルクルト社のアトモスという置時計がある。この置時計においては、熱媒体として塩化エチルを気相と液相とが混合した状態で封入した変形可能な密封容器が機体内部に設けられ、気温の変化によって密封容器の内部圧力が変動すると密封容器が変形し、この変形によってゼンマイが巻き上げられて、指針を駆動するためのエネルギーを蓄積するように構成されている。
【０００３】
　一方、上記の置時計と同様に、周囲温度の変動によって熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、時計の駆動エネルギーを得るように構成した技術が、特許文献１、特許文献２などに開示されている。これらはいずれも、伸縮可能な蛇腹を備えた密封容器内に熱媒体として液体と気体とを収容し、密封容器に動作レバーを連結した構造を備えている。外気温の変化によって密封容器が伸縮すると、動作レバーもまた往復動作し、動作レバーに噛み合わされた歯車によって回転運動が生ずる。この回転運動が発電機のロータに直接若しくはゼンマイなどを介して伝達されると、発電機において発電が行われ、発生した電気エネルギーはコンデンサ、２次電池などにより蓄電される。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４１３７１号公報
【特許文献２】特開平１０−１４２６５号公報
【０００５】
　しかしながら、上記の各技術においては、一般に外気温の変化が比較的緩慢であるので、密封容器の変形動作はきわめて遅く、その結果、密封容器の変形動作から運動エネルギーを効率よく取り出すことが難しいという問題点がある。
【０００６】
　すなわち、上記のアトモス置時計においては、密封容器を押さえるコイルバネの弾性力を大きくするとともに、密封容器の耐圧性を高めるためにこの密封容器の変形量を小さく抑えているので、外気温の急速な変動に応答することができないとともに、外気温が僅かに変動しただけではエネルギーを取り出すことができない。
【０００７】
　また、上記各公報に記載されている技術では、熱エネルギーを効率的に変換するために、或る程度外気温が大きく変化するまで密封容器の変形を抑制しておき、温度変化量が所定値を超えたときに抑制力を一度に解放することによって密封容器を急激に、且つ、大きく変形させて運動エネルギーを発生させるようにしている。このようにすると、発電機におけるエネルギー変換の効率を向上させることができる反面、温度の急激な昇降変動（例えば急激に昇温した後に急激に降温するような変動）が生じた際には、密封容器を解放する前に温度が戻ってしまうために運動エネルギーを得ることはできない。また、ゆっくりとした温度変動が起こっている状況では熱エネルギーを取り出せるようになるまでにきわめて長い時間が必要となり、しかも、熱エネルギーを取り出せるようになるまでの間に温度が昇降した場合、昇温及び降温に伴って密封容器への熱の出入りが生じても、この熱の出入りに基づいて運動エネルギーを取り出すことはできない。したがって、従来の方法では、本来得られるはずのエネルギーの多くを取り出すことなく、無駄に捨てざるを得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明は、上記の各技術において発生する種々の問題点を解決することを目的とする。
【０００９】
　すなわち、本発明の目的は、気温変化などのように、ゆっくりとした温度変動であっても、利用可能な形態のエネルギーを迅速に或いは確実に取り出すことができる装置又は方法を提供することにある。
【００１０】
　本発明の別の目的は、周囲温度の急激な変化にも十分に応答することができ、短時間のうちに温度上昇と温度降下とが相前後して発生しても、確実にエネルギーを取り出すことができる装置又は方法を提供することにある。
【００１１】
　本発明のさらに別の目的は、周囲温度の変動速度の広い範囲に亘って高い効率でエネルギーを取り出すことができるなど、周囲温度の変動態様に対する対応性に富み、効率的にエネルギーを取り出すことのできる装置又は方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
　上記課題を解決するために、本発明の熱エネルギーの変換装置は、温度変化によって体積が変化する熱媒体を内部に収容した密閉容器を有し、この密閉容器には容積が実質的に変化しない媒体収容部及び該媒体収容部に連通し容積変化可能な変動部が設けられた熱変換体と、該変動部の容積変化に応じて動作する動作部と、を備えたものである。この発明によれば、熱変換体において、容積が実質的に変化しない媒体収容部に対して容積変化可能な変動部を連通させていることにより、媒体収容部内の熱媒体と外部との間で熱のやり取りが行われると、熱媒体の体積変化が発生して変動部に容積変化を生じさせる。このとき、媒体収容部は実質的に容積が変化しないので、媒体収容部内の熱媒体の容積変化によってもたらされる作用は変動部において集中するので、変動部の容積を大きく変化させることができる。その結果、日常の外気温などのきわめて緩慢でわずかな温度変化、或いは、室内から室外へ出て再び室内に戻ったり、機器を皮膚へ密着させた状態から一旦取り外して再び皮膚へ密着させたりするときなどに生ずる急激な温度変化に対して、敏感かつ迅速に変動部を変形させて動作部の運動エネルギーとして取り出すことができるので、従来よりも大きなエネルギーを取り出すことができる。また、上記公報に記載されているように動作部の一時的な動作抑制を行わなくても、或いは、動作を制限する温度変化幅を緩和しても（動作抑制を解除する温度幅（温度差）の設定値を小さくしても）、変動部の容積変化が大きいことによって効率的にエネルギーを取り出すことができる。
【００１３】
　なお、上記の熱変換体において、媒体収容部の容積が実質的に変化しないとの記載は、熱媒体の体積変化に応じて容積変化を生ずる変動部に較べて、媒体収容部の容積変化の度合が少ない範囲で媒体収容部の容積変化が生じてもよいことを示すものである。また、上記の動作部とは、変動部の容積変化によって動作する部分を言い、動作部の動作エネルギーを蓄積するための蓄積手段が動作部に対して接続されている場合には、変動部と蓄積手段とを機械的に連結する動作部分の全てを言う。したがって、動作部は単一の部材で構成されることも、或いは、複数の連結された部材によって構成されることもある。
【００１４】
　あるいは、媒体収納部と変動部とは別体で形成され両者が接続されるようにしてもよく、又は両者が一体で形成されてもよい。この一体で形成される場合は、例えば、媒体収容部は、その肉厚が厚く形成されて媒体収容部に収納された熱媒体の体積が温度変動によって膨張或いは収縮しても媒体収容部の体積が実質的に変化しないように形成され、他方、変動部は、その肉厚が薄く形成されて熱媒体の前述の膨張あるいは収縮によりその容積が変化しやすく、変形しやすいように形成されてもよい。
【００１５】
　この媒体収容部の材質は、実質的に剛体であり且つ熱伝導率の高い材質ならば何でもよく、例えば後述するようなアルミニウム合金、銅合金、銀合金、金合金などが好ましい。また、変動部の材質は、温度変動によって熱媒体が膨張あるいは収縮することに伴ってその容積が変動しやすい材質であればどのような材質でもよく、例えば後述するようなゴム、プラスチック、薄肉弾性金属等の高弾性材が好ましい。
【００１６】
　更に、熱媒体は、温度変化によって膨張あるいは収縮して体積変化を生じる媒体ならば何でもよく、一般に常温常圧において気体或いは液体である物質を用いることが好ましく、例えば、アンモニア、二酸化炭素、塩化エチレンが好適であり、また、酸素、窒素、空気であってもよいし、その外、温度変化による変形量の大きい弾性固体であってもよく、あるいは気体、液体、固体のうち少なくとも２種以上が混合された物質であってもよい。
【００１７】
　ここで、上記媒体収容部の表面が凹凸形状に形成されていることが好ましい。凹凸形状によって媒体収容部の表面積が増大するので熱媒体と外部との間の熱交換が促進される。また、媒体収容部を貫通する貫通部を設けることによってさらに熱交換を促進させることができる。
【００１８】
　本発明において、前記変動部の容積を、前記媒体収容部の容積よりも小さくすることが好ましい。変動部の容積が媒体収容部の容積よりも小さいことによって変動部の容積変化量（変形量）をより大きく増幅することができるので、温度変化に対する応答性をさらに向上させることができるとともに、温度変化に対する感度を高めることができる。
【００１９】
　本発明において、前記媒体収容部は延長形状に構成されていることが好ましい。媒体収容部が延長形状であることによって、媒体収容部の容積に対する表面積の比を大きくすることができるため、媒体収容部に出入りする熱量が増加し、温度変化に対する応答性及び感度をさらに向上させることができる。この場合、特にパイプ状（管状）の媒体収容部を用いることが好ましい。ここで、延長形状の媒体収容部の外面が相互に密集してなる集積構造とすることが、媒体収容部をコンパクトに構成する上で望ましい。
【００２０】
　本発明において、前記媒体収容部は、その延長形状が曲折された状態に形成されていることが望ましい。延長形状の媒体収容部が曲折された状態に形成されていることにより、装置をコンパクトに構成できるとともに、機器の構造などに合わせて適宜の形状に構成することもできるので、種々の設置状況に柔軟に対応することができ、小型機器や携帯機器にも用いることができる。この場合、特にパイプ状（管状）の媒体収容部である場合には、媒体収容部が巻回された状態に形成されていることが好ましい。ここで、延長形状の媒体収容部を曲折させることによって媒体収容部の外面が相互に密集した集積構造とすることが、媒体収容部をコンパクトに構成する上で望ましい。
【００２１】
　本発明において、前記変動部が前記媒体収容部から突出しているとともに、前記変動部の突出方向と直交する平面で切断した前記変動部の断面積が、前記変動部に接続された領域における前記平面で切断した前記媒体収容部の断面積よりも小さいことが好ましい。換言すれば、媒体収容部から変動部に向けて、変動部に向かう方向と直交する平面で切断した場合の断面の面積の移り変わりにおいて、媒体収容部から変動部へ入ったところで上記断面の面積が縮小することが好ましい。変動部が媒体収容部から外部に突出していて、しかも、その断面積が媒体収容部より小さいことにより、容積変化に基づく変動部の変形量を突出方向にさらに増大させることが可能になり、動作部へ伝達可能な運動エネルギーをさらに増大させることができる。この場合、変動部を上記の突出方向にのみ変形可能（或いは伸縮可能）に構成することが、取出可能なエネルギー量を増加させるために、より好ましい。
【００２２】
　本発明において、前記変動部は所定方向に沿って伸縮可能に構成され、前記動作部は、前記変動部の伸縮に応じて前記所定方向に往復動作可能に構成されていることが好ましい。変動部を所定方向に伸縮可能とし、動作部を所定方向に往復動作可能に構成することにより、変動部の容積変化に基づく変形量によって生ずる運動エネルギーを所定方向に限定して取り出すことができるため、動作部の動作ストロークをより大きくすることができるので、さらにエネルギーを効率良く取り出すことが可能になる。
【００２３】
　本発明において、前記動作部の運動エネルギーを蓄積する蓄積手段を有することが好ましい。このとき、蓄積手段は、動作部の運動エネルギーを別のエネルギー形態に変換した上で蓄積することが望ましい。動作部の動作態様が連続的なエネルギー供給に適しないものである場合などにおいて、蓄積手段によって動作部から取り出したエネルギーを蓄積することによって、蓄積されたエネルギーを連続的に供給することが可能になる。蓄積手段としては、ゼンマイ、コイルバネ、トーションスプリングなどの弾性部材を用いて、運動エネルギーをこれら弾性部材の歪みエネルギーに変換して蓄積するもの、重錘などを用いてその引き上げ位置に応じた位置エネルギーに変換して蓄積するもの、フライホイールなどを用いてその回転体の回転モーメントに変換して蓄積するもの、発電機や圧電素子などを用いて電気エネルギーに変換して蓄積するものなどがある。
【００２４】
　本発明において、前記蓄積手段として、前記動作部の運動エネルギーを一時的に蓄積する第１蓄積部と、該第１蓄積部から出力されるエネルギーを変換して蓄積する第２蓄積部とを有することが好ましい。変動部の容積変化によって動作する動作部の運動エネルギーを変換して一時的に第１蓄積部に蓄積し、第１蓄積部から出力されるエネルギーを第２蓄積部によって再び蓄積することにより、周囲温度の変化に応じて生ずる動作部の動作が不規則であり、或いは、動作量の時間的変動が大きい場合などのように、動作部の動作態様がエネルギー変換の変換効率を高めることの困難なものである場合でも、動作部の動作態様に対応可能な、或いは、変換効率上、動作部の動作態様に適した第１蓄積部で一時的にエネルギーを蓄積し、さらに、第２蓄積部において、第１蓄積部から出力されるエネルギーを所望のエネルギー形態、或いは、より使用しやすいエネルギー形態に再変換して蓄積することが可能になるため、エネルギーの取り出し効率の向上と、エネルギー形態の選択幅の拡大とを両立することが可能になる。
【００２５】
　本発明において、前記第１蓄積部におけるエネルギー変換特性は、前記第２蓄積部におけるエネルギー変換特性よりも入力エネルギー量の大小に対する変換効率の変化特性が緩やかであるように構成されていることが好ましい。第１蓄積部における入力エネルギー量の大小に対する変換効率の変化特性が第２蓄積部よりも緩やかであることにより、急激な温度変化に起因する入力エネルギー量の増大や緩やかな温度変化に起因する入力エネルギー量の減少にも広く対応でき、エネルギーの取り込み効率を高めることが可能であり、さらに、第２蓄積部によって再度のエネルギー変換を行うようにしたことによりエネルギーの変換蓄積手段の選択幅を広げることができる。
【００２６】
　なお、本発明においては、前記第１蓄積部におけるエネルギー変換特性は、前記第２蓄積部におけるエネルギー変換特性よりも低エネルギー量に対する変換効率が高くなるように構成されていることが特に望ましい。日常の環境温度の変化は一般にきわめて緩慢であることから、第１蓄積部に入力されるエネルギー量は通常きわめて小さいので、第１蓄積部として、低エネルギー量に対する変換効率が高いものを用いることによって、わずかなエネルギーであっても継続的に変換し、蓄積することができるため、取り出すことのできるエネルギーを全体として増大させることが可能になる。
【００２７】
　例えば、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機においては、取り扱いの容易な電気エネルギーを得ることができる反面、入力される運動エネルギーの量が低下すると、急激にエネルギーの変換効率が悪化する。これに対して、入力エネルギーによりゼンマイを巻き上げるような場合には、機械的損失は免れないものの、低い入力エネルギーを与えられた場合でも変換効率を維持することができる。
【００２８】
　本発明において、前記第１蓄積部から前記第２蓄積部へのエネルギーの送出量を制御する制御手段を備えていることが好ましい。第１蓄積部から第２蓄積部へのエネルギーの送出量を制御手段によって制御できるので、必要に応じて、第１蓄積部における一時的なエネルギー蓄積量や第２蓄積部のエネルギー変換速度を調整することができる。したがって、例えば、第１蓄積部からのエネルギーの送出量を、第２蓄積部におけるエネルギー変換効率の良好な送出速度範囲内にとどめるように制御することにより、装置全体としてのエネルギーの変換効率を高めることができる。また、第２蓄積部において蓄積されたエネルギーを消費する稼動部分（エネルギー消費部）を有する場合、当該稼動部に必要なエネルギーのみを第２蓄積部に送って変換させることも可能であり、さらにまた、第１蓄積部から第２蓄積部に向かう間にエネルギーを消費する稼動部分を有する場合、第１蓄積部から第２蓄積部へ向かうエネルギーの送出量を制御することによって当該稼動部分の稼動状態を制御することも可能になる。
【００２９】
　本発明において、前記制御手段は、前記第２蓄積部のエネルギー蓄積量の変動を緩和するように前記送出量を制御するように構成され、前記第２蓄積部には、前記第２蓄積部において蓄積されたエネルギーを消費するエネルギー消費部が接続されていることが好ましい。制御手段によって第２蓄積部のエネルギー蓄積量の変動が緩和されることにより、エネルギー消費部へのエネルギーの流れ経路において第１蓄積部が有効な緩衝（バッファ）作用を果たす。例えば、エネルギー消費部のエネルギー消費量に応じて、第２蓄積部のエネルギー蓄積量が増大若しくは減少し、この増減に応じて、第１蓄積部から第２蓄積部へのエネルギーの送出量が減少若しくは増大するので、第１蓄積部と第２蓄積部とのそれぞれのエネルギー蓄積量に限界がある場合などにおいては、系全体のエネルギー蓄積能力を有効に用いることができ、また、実質的に系全体のエネルギー取出量を増加させることもできる。
【００３０】
　本発明において、前記制御手段は前記送出量が一定になるように制御するように構成されていることが好ましい。第１蓄積部から第２蓄積部へと送出されるエネルギーの送出量を一定になるように制御することにより、第２蓄積部において安定的にエネルギー変換を実施して効率的にエネルギーを取り出すことができる。例えば、エネルギー送出量を第２蓄積部におけるエネルギー変換効率の最も高い変換速度に対応させることにより、実質的に利用可能なエネルギー量を増大させることができる。
【００３１】
　また、第１蓄積部から第２蓄積部に向かう間にエネルギーを消費する被駆動部を有する場合であって、被駆動部がエネルギーの送出量に応じた動作態様で駆動されるように構成されているとき、第１蓄積部から第２蓄積部へ向かうエネルギー量を一定に制御することによって当該被駆動部の稼動状態（動作態様）を一定に保つことが可能になる。ここで、被駆動部を指針とし、第１蓄積部から第２蓄積部まで一定の回転速度でエネルギーが伝達されるように構成した時計を構成することができる。
【００３２】
　本発明において、前記第１蓄積部は前記動作部の運動エネルギーを歪みエネルギー、位置エネルギー又は回転エネルギーなどの機械的エネルギーに変換して一時的に蓄積する機械的エネルギー蓄積手段であり、前記第２蓄積部は、前記第１蓄積部から出力されるエネルギーを電気エネルギーに変換する発電手段と、該発電部から得られる電気エネルギーを蓄積する蓄電手段とを有することが好ましい。第１蓄積部としては、ゼンマイ、コイルバネ、トーションスプリングなどの弾性部材を用いて運動エネルギーを弾性歪みエネルギーに変換して蓄積するもの、重錘の位置エネルギーに変換して蓄積するもの、フライホイールなどを用いて回転モーメントに変換して蓄積するものなどが考えられる。また、第２蓄積部としては、発電機、圧電素子などのように電気エネルギーに変換して蓄積するものなどが考えられる。
【００３３】
　上記各発明の熱エネルギーの変換装置は各種機器に設けることができる。エネルギーを消費する稼動部分を備えた各種機器において、周囲温度の変化に起因して媒体収容部に連通された変動部にて発生する容積変化を動作部の運動エネルギーとして取りだし、そのエネルギーをそのまま、或いは、適宜に他のエネルギーに変換して稼動部分を駆動することができる。なお、この各種機器としては、熱エネルギーを変換して得た電気エネルギーによって稼動する各種電子機器があり、また、熱エネルギーを変換して得た運動エネルギーを直接に用いた時計、或いは熱エネルギーを変換して得た電気エネルギーを用いて駆動される時計などがある。また、携帯機器においてはエネルギー源として電池などが必要になるが、本発明を用いることによってエネルギー源自体を不要にしたり、或いは、エネルギー源に対して適宜にエネルギーを補充することによってエネルギー源の交換を不要にしたりすることも可能である。
【００３４】
　本発明において、前記熱エネルギーの変換装置を収容するケース体を有し、該ケース体の内面に沿って前記媒体収容部が配置されていることが好ましい。ここで、ケース体の内部には熱エネルギーの変換装置以外の構成部分が必要に応じて収容され得る。ケース体の内面に沿って媒体収容部を配置することにより、媒体収容部とケース体との間で熱のやり取りを効率的に行わせることができるため、周囲温度の変化に対する応答性及び感度を高めることができる。
【００３５】
　本発明において、前記ケース体と前記媒体収容部の外壁とが密着され、若しくは、前記ケース体と前記媒体収容部の外壁とが一体に構成されていることが好ましい。ケース体と媒体収容部の外壁とが密着していることにより、或いは、ケース体と媒体収容部の外壁とが一体に構成されていることにより、媒体収容部と外部との熱のやり取りをより効率的に行うことができるので、周囲温度の変化に対する応答性及び感度をさらに高めることができる。ケース体に対する密着面或いはケース体と一体化された外壁は、その接触面積（密着している面積）、又は、その表面積を大きくするように凹凸形状に構成されていることが好ましい。上記の密着面が凹凸形状に構成されている場合には、媒体収容部とケース体とが凹凸形状によって相互に嵌合していることが望ましい。
【００３６】
　本発明において、前記ケース体には、前記ケース体の外面から前記媒体収容部に臨む位置に到達するように構成され、他部分よりも高い熱伝導率を有する熱経路が設けられていることが好ましい。媒体収容部においては高い熱伝導率を有する熱経路を通って熱が優先的に出入りするため、上記熱経路の設けられたケース体の外面部分を特定の熱源（外気など）に接触させて、選択的に熱エネルギーを取り出すことが可能になる。ここで、腕時計などの携帯機器や装身具（身飾品等）を構成する場合には、当該機器のケース体のうち、身体や衣服に接触する部分以外の外気に露出する外面部分から媒体収容部へ向けて上記の熱経路を設けることが望ましい。
【００３７】
　本発明において、前記ケース体には、前記媒体収容部に臨む部分の外面上に、選択的に凹凸形状が設けられていることが好ましい。ケース体における媒体収容部に臨む部分の外面上に選択的に凹凸形状が設けられているので、当該部分の外面においてケース体の表面積が選択的に増大することから、当該部分において優先的に媒体収容部に対して熱を出入りさせることができる。
【００３８】
　本発明において、前記ケース体における前記媒体収容部に隣接する部分には、他部分よりも低い熱伝導率を有する断熱部が選択的に設けられていることが好ましい。断熱部が選択的に設けられていることにより、断熱部が設けられている部分において媒体収容部と外部との熱のやり取りが妨げられるので、ケース体の外面において部分的に温度変動の少ない熱源に接触する部分が存在する場合、当該部分の熱的影響によって媒体収容部の温度変化が抑制され、取り出し得るエネルギー量が低下することを防止することができる。例えば、腕時計などの携帯機器や装身具（身飾品等）を構成する場合においては、ケース体のうち身体や衣服に接触する部分に断熱部を選択的に設けることによって、体温や衣服等の影響によって媒体収容部の温度変動が妨げられることを防止することができる。
【００３９】
　本発明の熱エネルギーの変換方法は、温度変化によって体積が変化する熱媒体を内部に収容した密閉容器を有する熱変換体を形成し、前記密閉容器には、容積が実質的に変化しない媒体収容部及び該媒体収容部に連通し容積変化可能な変動部を設け、外部の温度変動に基づいて前記媒体収容部内の温度を変化させることにより前記変動部に体積変化を生じさせ、この体積変化によって運動エネルギーを発生させるものである。
【００４０】
　本発明の別の熱エネルギーの変換方法は、温度変化によって体積が変化する熱媒体を内部に収容した密閉容器を有する熱変換体を形成し、前記密閉容器には、容積が実質的に変化しない媒体収容部及び該媒体収容部に連通し容積変化可能な変動部を設け、前記媒体収容部を第１の熱源に対して熱的に接触させた状態から、前記第１の熱源とは異なる温度を有する第２の熱源に対して熱的に接触させた状態へと変化させることにより、前記変動部に体積変化を生じさせ、この体積変化によって運動エネルギーを発生させるものである。
【００４１】
　例えば、携帯機器や装身具（身飾品等）等の内部に熱変換体を収容し、携帯機器や装身具を身に付けているときには媒体収容部が身体や衣服等（第１の熱源）に対して熱的に接触した状態となるように構成し、携帯機器や装身具を身から取り外したときには媒体収容部が外気、机、床等（第２の熱源）に対して熱的に接触した状態になるように構成する。一般に身に付けた状態と身から外した状態では或る程度の温度差が発生するので、携帯機器（携帯電話、腕時計など）及び装身具を身に付けたり、身から外したりする度に、温度変化によって変動部が変形し、ここから運動エネルギーを取り出すことができる。
【００４２】
　本発明のさらに具体的な熱エネルギーの変換方法は、温度変化によって体積が変化する熱媒体を内部に収容した密閉容器を有する熱変換体を形成し、前記密閉容器には、容積が実質的に変化しない媒体収容部及び該媒体収容部に連通し容積変化可能な変動部を設け、前記媒体収容部の周囲に、第１の熱源に接触させるための第１外面部と、前記第１の熱源に対して温度変化の大きな第２の熱源に接触させるための第２外面部とを設け、前記第１外面部を介した外部と前記媒体収容部との間の熱交換性を、前記第２外面部を介した外部と前記媒体収容部との間の熱交換性よりも低くするものである。
【００４３】
　例えば、腕時計などの携帯機器や装身具（身飾品等）を構成する場合には、身体や衣服に接触する第１外面部を有するケース部分（裏蓋部分など）の熱伝導率を、外気にさらされる第２外面部を有するケース部分（時計ケースの外周部分など）の熱伝導率よりも低くなるように形成することによって、外気の温度変化を媒体収容部内に確実に伝えることができ、身体や衣服による恒常的な熱環境に妨げられることなく媒体収容部の温度を外気温の変化に追随させることが可能になり、高い効率でエネルギーを取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
　以下、図面を参照して本発明に係る熱エネルギーの変換装置及びこれを備えた機器並びに熱エネルギーの変換方法の実施形態について詳細に説明する。
【００４５】
　［第１実施形態］
　図１は本発明に係る熱エネルギーの変換装置の第１実施形態を示す概略構成図である。この実施形態において、媒体収容部１０及び変動部１１は内部に熱媒体を収容して密閉することができる密閉容器構造を備えた熱変換体であり、本実施形態は、この熱変換体を用いて温度変化から熱エネルギーを取り出して動作部を動作させ、動作部からエネルギー伝達を行う伝達部やエネルギー変換を行う変換部を経てエネルギーを取り出すように構成されたものである。
【００４６】
　媒体収容部１０は基本的に内部に収容された熱媒体の圧力変化によっても実質的に容積変化を生じないように後述する金属などの剛体によって構成され、変動部１１は内部の熱媒体の圧力に応じて変形可能に構成されている。したがって、媒体収容部１０に収容された熱媒体の圧力変動は、媒体収容部１０に接続された変動部１１の体積や形状を変化させるようになっている。
【００４７】
　媒体収容部１０は延長形状であるパイプ状に形成され、渦巻き状に巻回された状態に配置されている。媒体収容部１０の末端は閉塞され、基端は伸縮可能に構成された変動部１１に接続されている。変動部１１は蛇腹状の管状容器によって構成され、ゴム、プラスチック、薄肉金属などの高弾性材で構成される。また、変動部１１は径方向よりも長手方向（軸線方向）に変形し易く構成されている。このように、変動部としては一般に、他の方向に較べて所定の方向に変形しやすく形成された高弾性容器構造を備えていることが好ましい。
【００４８】
　変動部１１はシリンダ１２の内部に収容されている。シリンダ１２内にはピストン１３が移動可能に配置されており、ピストン１３の一側には変動部１１が当接している。ピストン１３の他側にはコイルバネなどからなる弾性部材１４が収容され、ピストン１３を変動部１１に押し付けている。ピストン１３はシリンダ１２の外部に突出する駆動軸１３ａを備えており、この駆動軸１３ａは、回動軸１５ａを中心にして回動可能に取付けられた回動レバー１５の従動端１５ｂに回動可能に連結されている。回動レバー１５には従動端１５ｂの反端側に駆動端１５ｃが設けられ、この駆動端１５ｃには長孔１５ｄが形成され、この長孔１５ｄは駆動レバー１６の端部に設けられた連結軸１６ａを挿通して、回動レバー１５を駆動レバー１６に対し回動可能に連結している。
【００４９】
　駆動レバー１６は軸受部１７によって軸線方向に直線状に移動するように案内されている。駆動レバー１６の端部１６ｂには圧縮状態のコイルバネなどの弾性部材１８が当接し、弾性部材１８によって連結軸１６ａ側に駆動レバー１６が押圧されている。ここで、端部１６ｂを引っ張りバネなどの弾性部材に係合させ、この弾性部材によって駆動レバー１６が端部１６ｂ側に引き寄せられるように構成してもよい。駆動レバー１６の外周面には軸線方向に伸びるラック１６ｃが形成され、このラック１６ｃは、ゼンマイを収容した香箱車２１に取付けられた被動歯車２１ａに噛合している。
【００５０】
　図５に示すように、被動歯車２１ａは香箱車２１の軸部材２１ｂに対して回転自在に支承されており、軸部材２１ｂの一部に形成された軸歯車２１ｃには、被動歯車２１ａに固定されたラチェット爪２１ｄが係合している。このラチェット爪２１ｄは、被動歯車２１ａが図１において時計廻りに回転するときには軸歯車２１ｃに係合するが、被動歯車２１ａが図１において反時計廻りに回転するときには軸歯車２１ｃに係合しないように構成され、その結果、被動歯車２１ａの時計周りの回転運動は軸歯車２１ｃに伝達されるが、被動歯車２１ａの反時計周りの回転運動は軸歯車２１ｃに伝達されないようになっている。
【００５１】
　軸部材２１ｂは上ケース２１ｅに対して回転自在に取付けられ、また、軸部材２１ｂ及び上ケース２１ｅには、出力歯車２１ｆが回転自在に取付けられている。ゼンマイ２１ｇは、その内端が軸部材２１ｂに取り付けられているとともに、その外端が出力歯車２１ｆに取付け固定されている。ラチェット爪２１ｄによって軸歯車２１ｃが回転すると、ぜんまい２１ｇが巻き上げられていくように構成されている。ぜんまい２１ｇは回転エネルギーを弾性歪みとして蓄える手段であり、香箱車２１は、駆動レバー１６の運動エネルギーを変換し蓄積する第１変換蓄積部として構成されている。出力歯車２１ｆは、ぜんまい２１ｇの弾性力によって回転する。
【００５２】
　再び図１に戻って説明を行う。香箱車２１に伝えられた回転は、上記ゼンマイ２１ｇを巻き上げて、上記の出力歯車２１ｆを回転させる。この出力歯車２１ｆの回転運動は、伝達輪列を構成する複数の歯車体２２，２３，２４を経て増速され、発電機３０のロータ３１を回転させる。発電機３０はロータ３１、ステータ３２及び電磁コイル３３からなり、ロータ３１の回転によって電磁コイル３３に起電力が発生する。
【００５３】
　本実施形態において、媒体収容部１０の内部には、常温において液相と気相とが混在（共存）する状態になるように熱媒体が封入されている。この熱媒体としては温度変化によって体積変化を生じ得る種々の物質を用いることが可能であるが、一般に常温常圧において気体又は液体である物質を用いることが好ましく、例えば、アンモニア、二酸化炭素、塩化エチルなどが好ましい。また、酸素、窒素、空気などを用いることも可能であるが、充分な体積変化量を得るには大気圧よりも高圧で熱変換体内に封入する必要があることから、媒体収容部１０及び変動部１１からなる熱変換体を高い圧力に耐えうる充分な耐圧性を備えたもので構成する必要がある。
【００５４】
　本実施形態では、周囲温度の変化によって媒体収容部１０内に収容された熱媒体の温度が変化すると、内部圧力が変動して変動部１１が変形し、その結果、上記のピストン１３、回動レバー１５及び駆動レバー１６が動作する。駆動レバー１６の動作は香箱車２１にて一時的に弾性歪みとして蓄積される。香箱車２１内に蓄積された弾性エネルギーによって生ずる出力歯車２１ｆの回転出力は増速されて発電機３０にて電気エネルギーに変換される。
【００５５】
　周囲温度が通常の外気温である場合には、その温度変化は不規則であるので、駆動レバー１６の動作もまた不規則になるが、ゼンマイ２１ｇはその蓄積された弾性歪みの量に比較的影響されにくく、変動の少ない回転力を持続的に出力することができる特性を有するため、比較的回転速度の変動の少ない状態で発電機３０のロータ３１を駆動することができるから、駆動レバー１６によって直接ロータ３１を回転駆動する場合に較べて発電効率を高めることができる。
【００５６】
　本実施形態においては、熱変換体を媒体収容部１０と変動部１１とを分け、変動部１１だけが媒体収容部１０内の熱媒体の圧力変動によって体積変化を起こすように構成されている。このため、特開平６−３４１３７１号公報や特開平１０−１４２６５号公報に記載されている、熱媒体を収容する容器（熱変換体）全体が変動部になっているもの（熱変換体の全容積に対する変動部１１の容積の比は１である。）に較べると、媒体収容部１０を変動部１１の他に設けたことにより熱変換体の全容積に対する変動部１１の容積比を（１より）小さくすることができるので、圧力変動に伴う変動部１１の変動量或いは変動ストロークを大きく取ることができる。
【００５７】
　したがって、従来よりも熱応答性を向上させることができるので、周囲温度が急激に変化した後に元の温度に戻った場合でも変動部１１が応答し、その変形によってエネルギーを取り出すことが可能になり、また、従来よりも熱感度を高めることができるので、周囲温度がわずかしか変化しない場合でも変動部の変形量を大きくしてエネルギーを取り出すことが可能になる。その結果、従来のように、変動部の変形量を或る程度大きくしてエネルギーを効率的に取り出すために、変動部の変形を一時的に抑制し、温度変化量が或る程度大きくなった時点で変動部を解放して変動部を一度に変形させるなどの対策を取る必要がなくなるか、或いは，当該対策をとる必要性が低減されることにより変動部の変形抑制幅（変形抑制を解除するまでの温度差）を低減することができる。そして、全体として温度変化によるエネルギーの取り出し効率を高めることができるので、従来実用的とはいえなかったこの種の方式を日常的な各種機器、例えば腕時計などに採用することが可能になる。
【００５８】
　ここで、本実施形態では媒体収容部１０の容積を変動部１１の基準容積（変動部１１の実用的な容積変動範囲の略中間の容積値）よりも大きくなるように、すなわち、媒体収容部１０の容積と変動部１１の基準容積との比が１以上、好ましくは２以上になるように構成している。このことによって、変動部１１の変形量を効果的に増大させることが可能になる。本実施形態では媒体収容部１０の内容積は変動部１１の基準容積の１０倍以上になるように構成されている。
【００５９】
　本実施形態では特に、媒体収容部１０を延長形状（パイプ状或いは管状）に形成しているため、媒体収容部１０の表面積を容易に増大することができ、周囲より効率的に熱を出入りさせることができる。ここで、延長形状の容器を曲折状態（巻回状態）に配置することにより、各種機器の内部にもコンパクトに収納することができる。また、媒体収容部１０を、例えばフレキシブル素材等を用いて任意の形状に曲折可能に構成することによって、種々の機器内に媒体収容部１０を容易に収容することが可能になる。さらに、本実施形態のようにパイプ状（管状）に媒体収容部１０を構成することによって内部圧力に対する耐圧強度を高くすることができるため、媒体収容部１０を構成する素材の選択幅が広がるとともに、さらに高圧の熱媒体を内部に収容して動作させることができるため、より効率的にエネルギーを取り出すことが可能になる。
【００６０】
　［第２実施形態］
　次に、図２を参照して本発明に係る第２実施形態について詳細に説明する。この実施形態において、媒体収容部４０は立方体形状に形成されている。この媒体収容部４０は第１実施形態と同様の変動部４１に接続され、シリンダ４２、ピストン４３、弾性部材４４もまた上記第１実施形態と同様に構成されている。ピストン４３の駆動軸４３ａはピン４５を介して駆動レバー４６に連結されている。駆動レバー４６には、ピン４５に連結された連結端４６ａと、第１実施形態と同様の弾性部材４８によって押圧される押圧端４６ｂと、ラック４６ｃとが形成されている。駆動レバー４６は軸受部４７によってその軸線方向に往復移動可能に案内されている。
【００６１】
　駆動レバー４６のラック４６ｃは第１歯車体５１に噛合し、第１歯車体５１は駆動レバー４６の動作を増速する。第１歯車体５１は香箱車５２の被動歯車５２ａに噛合している。香箱車５２は第１実施形態の香箱車２１と同じ構造を備えている。香箱車５２の出力歯車の回転は、歯車体５３，５４，５５，５６を介してさらに増速され、発電機６０のロータ６１を回転させる。発電機６０は第１実施形態と同様にロータ６１、ステータ６２及び電磁コイル６３とから構成されている。
【００６２】
　この実施形態では、媒体収容部４０が直方体形状に形成されており、この内部に第１実施形態と同様の熱媒体が収容される。媒体収容部４０は変動部４１の基準容積に対して１０倍以上の容積になるように構成されている。したがって、先の第１実施形態と同様に、媒体収容部４０内に収容された熱媒体の圧力が周囲温度の変化によって変動し、その体積が増加し始めると、それに応じて変動部４１の容積も大きく変化し、駆動レバー４６が軸線方向に動作し、その運動エネルギーは香箱車５２内のゼンマイに一時的に蓄積される。ゼンマイに蓄積されたエネルギーはロータ６１を回転駆動し、発電機６０において発電が行われる。
【００６３】
　なお、上記各実施形態では駆動レバーの往復動作のうち、一方への動作時にのみ回転を香箱車に伝えるように構成しているが、駆動レバーの往復動作におけるいずれの方向への動作時にもエネルギーを蓄積できる態様で回転を伝えるように構成することは、公知の手段により可能である。
【００６４】
　また、上記各実施形態の媒体収容部１０，４０の材質としては、アルミニウム合金、銅合金などの熱伝導性の高い材質を用いることが好ましい。特に金属材料を用いることによって熱媒体を密封するために必要な耐圧を確保することも容易になる。
【００６５】
　［変形例１］
　図３には、上記第２実施形態の変形例の構造を示す。この変形例においては、媒体収容部４０の表面に多数の（複数の）凸部４０ａが形成されている。この凸部４０ａは媒体収容部４０の外壁を部分的に厚く形成することによって構成されていてもよいが、媒体収容部４０の外壁を内側からたたき出したように構成されていること、すなわち、媒体収容部４０の熱媒体の収容空間自体の外縁部に凸状の空間を備えていること、がより好ましい。なお、この実施形態の凸部４０ａは、直方体形状に形成された媒体収容部４０の６つの表面全てに形成されているが、表面の一部にのみ形成されていてもよい。
【００６６】
　この変形例においては、媒体収容部４０の表面に凸部４０ａが形成されていることによって、媒体収容部４０の表面積が上記第２実施形態の場合よりも増大し、その結果、媒体収容部４０内の熱媒体と外部との熱交換が促進されるので、熱エネルギーの利用効率及び熱的応答性を高めることができ、エネルギーの取出効率を向上させることができる。
【００６７】
　なお、媒体収容部４０の表面に形成される、熱交換を促進するための構造としては、上記の凸部の代わりに、多数の凹部を形成したものであっても構わない。また、上記構造として凸部と凹部の両方を設けてもかまわない。
【００６８】
　［変形例２］
　次に、図４を参照して上記以外の他の実施形態について説明する。
【００６９】
　図４（ａ）に示すものは図１に示す第１実施形態の熱変換体の変形例（変形例２）であり、媒体収容部１１０は、パイプ状（管状）の部材を環状に湾曲させた状態で積み上げた形状を備えている。ここで、媒体収容部１１０はリング状のパイプ部を複数設けて積み上げ、各パイプ部の内部間を部分的に連通させた構造としてもよく、或いは、長いパイプ状のものを螺旋状に巻き上げることによって図示のように積み上げた形状としてもよい。媒体収容部１１０の一部からは変動部１１１が突出している。変動部１１１は第１実施形態と同様に突出方向に伸縮可能な蛇腹状の構造を備えている。この変形例では、後述するようにケース体の内側面に沿って周回するように媒体収容部１１０を配置することができるので、機器の小型化を妨げずに、周囲温度を媒体収容部１１０内の熱媒体に効率的に取り込むことが可能になる。
【００７０】
　［変形例３］
　図４（ｂ）に示すものは図２及び図３に示す第２実施形態の変形例（変形例３）であり、略直方体状の媒体収容部１２０を備えている。媒体収容部１２０の側面からは上記と同様の伸縮自在な変動部１２１が突出形成されている。この媒体収容部１２０には、対向する２つの面（図示上面と下面）に開口部を有する貫通部１２０ａが複数形成されている。この貫通部１２０ａは媒体収容部１２０の内部に円筒状の内壁が挿通された状態になるように設けられ、その内壁を媒体収容部１２０の密封性を確保するように溶接等で固着するなどの方法で構成してある。このように貫通部１２０ａを形成することによって媒体収容部１２０の表面積を増大させることができ、特に、外部との間の熱交換が少なくなる媒体収容部１２０の中央部分にも、貫通部１２０ａを通じて周囲温度を容易に伝えることができるため、媒体収容部１２０の温度変化に対する熱的な応答性を高めることができ、また、わずかな温度変化でも変動部１２１を十分に変形させることができる。
【００７１】
　［変形例４］
　図４（ｃ）に示すものは図２及び図３に示す第２実施形態のさらに別の変形例（変形例４）である。略直方体形状の媒体収容部１３０には、その外面（周回方向に隣接した４面、すなわち、図示上面、下面及び２つの側面）に襞状に形成されたフィン１３０ａが多数形成されている。フィン１３０ａは外面を凹凸状に形成するためのものであり、媒体収容部１３０の表面積を増大させることができるため、温度変化に対する応答性を高めることができ、また、わずかな温度変化でも変動部１３１を十分に変形させることが可能になる。
【００７２】
　なお、以上説明した第１実施形態及び第２実施形態においては、いずれも変動部の変形によって動作する動作部の運動エネルギーをゼンマイによって一時的に蓄え、ゼンマイの出力で発電機を稼動させて発電して電気エネルギーを取り出すように構成されている。このような構成は、温度変化に起因して生ずる不規則で、且つ時間的変動の大きな運動エネルギーを、運動ストロークの大小や運動速度の大小など、そのエネルギー量にあまり影響されることなくゼンマイによって確実に捕捉し、ゼンマイに蓄積されたエネルギーを発電機の発電特性になるべく適合する状態で送るためのものである。特に、本発明のように媒体収容部を設けて変動部の変形量を増大させている場合には、急激な温度変化やきわめて緩慢な温度変化をも効率よく捕らえて動作部を動作させることができる。したがって、上記のように変動の激しい運動エネルギーを一時的に捕捉し、それを改めて出力させて再び変換する手法を採用することは、きわめて有効であり、エネルギーの取出効率を高める上で大きな役割を果たすものである。さらに、後述する応用例１及び２に示すように、ゼンマイから発電機へのエネルギーの送出量を制御することによって多大の効果を得ることができる。
【００７３】
　［応用例１］
　次に、以上説明した第１実施形態及び第２実施形態を実際に各種機器に対して適用した応用例１の構成について説明する。なお、この応用例は基本的に第１実施形態を適用したものとして以下に説明するが、第２実施形態についても同様に適用することのできるものである。
【００７４】
　図６に示すように、香箱車２１から歯車体２２，２３，２４を介して伝達される回転運動により回転駆動されるロータ３１を備えた発電機３０は、電力制御部７０に対して電力を出力するようになっている。電力制御部７０には、発電負荷をほぼ一定に保つように発電機３０の出力端に並列に接続された電力消費部７１と、発電機３０から出力された交流を整流し、直流化する整流回路７２と、この整流回路７２の出力側に設置された平滑コンデンサ７３と、後述するように発電機３０の負荷電力を制御可能な昇降圧回路７４と、補助コンデンサ７５とが並列に接続されている。補助コンデンサ７５の出力は時計制御回路やステップモータ（時計の場合）などからなる稼動部分（エネルギー消費部）８０に接続される。補助コンデンサ７５は稼動部分８０に供給される電力の安定化を図るためのものである。
【００７５】
　上記各実施形態において、ゼンマイはらせん状に巻かれたバネであり、巻き上げられることによってエネルギーが蓄積され、バネが解きほぐされることによって蓄積されたエネルギーが出力される。したがって、ゼンマイの出力側に所定の負荷（トルク）が印加されていると、その負荷に対応したエネルギーを長時間出力することが可能になる。一方、ゼンマイの出力側に負荷が印加されていないと、バネが急激に解きほぐされて蓄積されたエネルギーがたちまちのうちに散逸してしまう。そこで、この応用例においては、稼動部分８０の消費電力が少ないときには電力消費部７１において発電機３０の出力する電力を適宜に消費し、ロータ３１の回転抵抗を調整することによりゼンマイの巻解けるスピードを低減してゼンマイに蓄積されたエネルギーが急激に浪費されないようにしている。電力消費部７１において採用可能な、電力消費を制御する方法は種々あるが、発電機３０と並列に接続される抵抗やコイルなどの回路素子の電気的特性値を制御するようにしてもよく、或いは、モータなどの電力消費機器で電力を消費してもよい。この場合、そのモータの出力でゼンマイを巻き上げるといった機構を採用してもよい。
【００７６】
　さらに、稼動部分８０において電力消費が全くない場合には、ゼンマイを巻解いてエネルギーを消費することは無駄になる。そこで、本応用例においては、発電機３０のロータ３１の回転を機械的なブレーキ７６によって停止させることができるように構成している。ブレーキ７６は、バイモルフなどの電気的に動作するアクチュエータを用いて構成することができる。このブレーキ７６は平滑コンデンサ７３或いは補助コンデンサ７５に蓄積された電力によって動作するように構成できる。そして、このブレーキ７６は、これらの平滑コンデンサ７３或いは補助コンデンサ７５に電力が蓄積されていない場合、或いは、当該電力量が所定量以下である場合にはロータ３１を解放し、ブレーキをかけないように構成されている。したがって、上記コンデンサに電力が全く蓄積されていない状態、或いは、蓄積されている電力量が所定量以下である場合に、駆動レバーによりゼンマイが巻き上げられ始めると、自然にロータ３１が回転して発電が開始される。そして、発電機３０から供給される電力により平滑コンデンサ７３或いは補助コンデンサ７５の電圧が一定値以上になるとブレーキ７６がロータ３１を停止させてゼンマイに蓄積されたエネルギーの消費を抑制する。
【００７７】
　昇降圧回路７４は、ゼンマイの回転駆動力によって駆動される発電機３０の出力電圧が低い場合でも、出力電流が高くなるようにして、ロータ３１の回転速度が低くても所定の電力が得られるようにしている。例えば、ゼンマイの出力トルクが十分に得られる状態では、発電機３０側の電圧を低下させ、昇降圧回路７４にて昇圧して稼動部分８０に供給する。一方、ゼンマイの出力トルクが低下してくると、上記の状態では発電機３０の出力電流もまた低下してくるので、昇降圧回路７４の昇圧作用を停止して発電機３０から高い出力電圧で低い出力電流が得られるようにする。これにより、ゼンマイが巻解けて出力トルクが低下した状態でも所定の出力電圧及び電流が得られるようにすることができ、稼動部８０の動作時間をさらに延長することができる。
【００７８】
　このような制御が可能な理由は、発電機３０の電磁ブレーキが出力電流に略比例する特性を備え、この特性によってゼンマイの解放速度（巻解ける速度）を制御できるからである。ゼンマイの出力トルクが大きいときには出力電圧を低く、出力電流を高くすることによって発電機３０の電磁ブレーキを大きくし、ゼンマイの出力トルクが小さいときには出力電圧を高く、出力電流を低くすることによって発電機３０の電磁ブレーキを小さくすることにより、発電機３０を稼動することのできるゼンマイの駆動出力の許容範囲を拡大することができる。ゼンマイから発電機３０への供給エネルギーという面から考えると、ゼンマイの出力トルクが大きなときには少ないロータ回転数で必要なエネルギーを供給し、ゼンマイの出力トルクが小さなときにはその分だけロータ回転数を上げて供給エネルギーを確保するようにしていることになる。
【００７９】
　以上説明したような制御は、香箱車２１内のゼンマイにおいて駆動レバーの運動エネルギーを一時的に蓄積し、運動エネルギーの伝達を時間的に平滑化するようにして、すなわち送出されるエネルギー量の変動を緩和させるようにして、発電機３０に伝える一態様である。上記のように発電機３０及びその出力側の操作によって第１変換蓄積部であるゼンマイから第２変換蓄積部である発電機３０へ向かうエネルギーの送出速度を制御してもよいが、第１変換蓄積部自体で第２変換蓄積部へ出力するエネルギー量を制御して送出することによって、第２変換蓄積部へのエネルギーの流れを平滑化することもできる。
【００８０】
　本応用例では電力制御部７０において稼動部分８０の電力消費状態に応じて供給する電力量（発電機３０による発電量）を制御しているが、このような制御を行うことなく、大容量コンデンサや化学電池などの２次電池などで構成された蓄電手段に、発電された電力を蓄えるように構成してもよい。
【００８１】
　［応用例２］
　次に、図７を参照して本発明に係る応用例２について説明する。この応用例は、上記各実施形態の香箱車２１内のゼンマイにて回転駆動される歯車体２２，２３，２４などの回転伝達部により指針を回転駆動するとともに、指針の運針速度を発電機３０の電磁ブレーキによって一定に制御するように構成した電子制御式機械時計の構成例である。この応用例２においても、上記第１実施形態及び第２実施形態のいずれを適用しても構わない。
【００８２】
　この応用例２においては、ゼンマイから発電機３０へ回転を伝達する歯車体２２，２３，２４からなる伝達輪列内の適宜の部分から回転が取りだされ、指針部１００に設けられた指針（時針、分針、秒針など）が回転駆動されるように構成されている。発電機３０の出力は電力制御部９０に供給される。電力制御部９０には、電磁コイル３３の出力端間抵抗などの負荷を可変に構成する可変負荷回路９１と、発電機３０から出力される交流を整流する整流回路９２と、整流回路９２から出力される電力を蓄積する大容量コンデンサや蓄電池などで構成される２次電池９３と、２次電池９３から出力される電力によって動作する時計制御回路９４と、発電機３０から発生する交流出力の周期を検出し、当該周期に応じた態様で、時計制御回路９４から与えられる制御指令に基づいて上記可変負荷回路９１の負荷を制御する負荷制御回路９５とを有する。
【００８３】
　発電機３０から出力された交流は整流回路９２によって直流化されて２次電池９３に蓄積され、この２次電池９３の出力によって時計制御回路９４が動作する。時計制御回路９４には水晶発振器などのクロック信号生成手段が内蔵され、このクロック信号生成手段によって生成されたクロック信号に基づいて負荷制御回路９５へ送る制御指令（時計の運針速度に対応した周期を有する信号）を生成する。負荷制御回路９５は発電機３０の電磁コイル３３の起電力によって生ずる交流出力の周期を検出し、この検出周期と、時計制御回路９４から受けた上記の制御指令とを比較して、発電機の回転周期を制御信号の周期に合わせ込むために可変負荷回路９１に制御信号を送る。この制御信号に基づいて可変負荷回路９１は調整された負荷を形成するので、発電機３０はその出力側負荷に応じて発電を行う。
【００８４】
　時計制御回路９４及び負荷制御回路９５は、発電機３０の交流出力の周期が一定になるように可変負荷回路９１を制御するので、ロータ３１は可変負荷回路９１の負荷に応じて増減する電磁ブレーキ作用を受けることによって、ほぼ一定の回転速度になるように制御されながら発電を続ける。この結果、ロータ３１によって伝達輪列の回転数が一定に制御されるので、この伝達輪列により回転駆動される指針部１００は正確に時刻を刻む。
【００８５】
　［応用例３］
　次に、図８から図１６までを参照して、本実施形態の構造的な応用例について説明する。
【００８６】
　図８は応用例３の構造を示すものであり、この応用例３は本発明を各種機器の具体例である腕時計２００に適用した場合の構造例である。図８に示すように、腕時計２００は、外装ケース（胴）２０１を有し、外装ケース２０１の表面側（図示上側）に窓ガラスなどの透光部材２０２が取り付けられている。外装ケース２０１の内部にはムーブメント２０３が収容され、外装ケース２０１の開口部は裏面側に取り付けられた裏蓋２０４によって封鎖されている。ムーブメント２０３の表面側には指針部や液晶表示部などからなる時刻表示部２０３ａが形成されている。
【００８７】
　外装ケース２０１の内部には、ムーブメント２０３の外周側に上記第１実施形態や変形例２に示すようなパイプ状（管状）の媒体収容部２１０がリング状（環状）に配置されている。この図示例では媒体収容部２１０は内外２周に亘って巻回されているとともに、上下に４周にわたって積み上げられた形状となっている。また、媒体収容部２１０は外装ケース２０１の内面に密着するように配置されている。媒体収容部２１０は、外装ケース２０１の収容空間形状やムーブメント２０３の形状などに応じて適宜に周回数、周回形状などを変更して構成されてもよい。
【００８８】
　媒体収容部２１０はムーブメント２０３の下方に配置された作動部２２０内に接続されている。この作動部２２０内には、上記各実施形態において説明されているように、上記変動部と、動作部（上記のピストン、回動レバー、駆動レバーなどによって構成される。）とが収容されている。作動部２２０内の動作部は、ムーブメント２０３内に収容された歯車体若しくは香箱車の被動歯車などの伝達部に係合している。したがって、周囲温度の変化によって作動部２２０内の変動部が変形し、この変形によって動作部が動作すると、ムーブメント２０３内の伝達部にその運動が伝達されるように構成されている。
【００８９】
　なお、本応用例３のムーブメント２０３内には、上記伝達部の他に、各実施形態にて説明されたものと同様の発電機や制御回路等が収容されている。
【００９０】
　この応用例３においては、パイプ状の媒体収容部２１０をムーブメント２０３と外装ケース２０１の間に介挿し、外装ケース２０１の内面に密着させているため、外装ケース２０１の温度変化に応じて媒体収容部２１０の内部に密封された熱媒体の圧力が変動し、この変動によって変動部が変形して動作部が動作するようになっている。この構造では、媒体収容部２１０がムーブメント２０３の外周に沿って配置されているため、外装ケース２０１の外形寸法をほとんど増加させることなく構成できるので、時計をコンパクトに且つ薄く構成することができる。
【００９１】
　なお、媒体収容部２１０の平面形状は、外装ケース２０１の平面形状に応じて適宜に構成することができ、上記のように環状に形成する他、矩形枠状に形成してもよい。
【００９２】
　［応用例４］
　次に、図９を参照して応用例４について説明する。この応用例４において、上記応用例３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この応用例においては、裏蓋２０４の内面に密着するように、円盤状の媒体収容部２１１が配置されている。また、媒体収容部２１１とムーブメント２０３との間には作動部２２１が配置されている。媒体収容部２１１は作動部２２１内に収容された上記各実施形態と同様の変動部に連通している。作動部２２１内には変動部に連結された動作部もまた収容されており、この動作部はムーブメント２０３内の伝達部などに接続されている。
【００９３】
　この実施形態では、媒体収容部２１１が裏蓋２０４に密着し、裏蓋２０４に沿った円盤形状に形成されているので、裏蓋２０４に接する接触面積を大きくすることができるため、裏蓋２０４の温度変化に迅速に応答し、且つ、微小な温度変化も捉えてエネルギーを取り出すことができる。なお、媒体収容部２１１の平面形状は円形に限らず、外装ケース２０１や裏蓋２０４の平面形状に応じて適宜に（たとえば矩形状などに）形成することができる。
【００９４】
　［応用例５］
　次に、図１０を参照して応用例５について説明する。この応用例５において、上記応用例３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この応用例では、応用例４とほぼ同様の円盤状の媒体収容部２１２が裏蓋２０５と密接して配置されている。媒体収容部２１２が作動部２２２内の変動部に連通し、変動部とともに動作部が作動部２２２内に収容されている点は応用例４と同様である。
【００９５】
　この応用例においては、裏蓋２０５と媒体収容部２１２とが相互に密接しているが、さらに、裏蓋２０５と媒体収容部２１２との接触面が共に凹凸状に形成され、これらの接触面同士が相互に嵌合するように形成されている。このように形成されていることによって、媒体収容部２１２と裏蓋２０５との接触面積が増大するので、裏蓋２０５の温度変化をより敏感に捉えることができる。この場合、媒体収容部２１２においてその外面のみを凹凸状にするのではなく、媒体収容部２１２の内面もまた外面形状を反映して凹凸状に形成されていることが媒体収容部２１２内の熱媒体への熱の移動を容易にする点で好ましい。なお、媒体収容部２１２の平面形状は円形に限らず、外装ケース２０１や裏蓋２０５の平面形状に応じて適宜に（たとえば矩形状などに）形成することができる。
【００９６】
　［応用例６］
　次に、図１１を参照して本発明に係る応用例６について説明する。この応用例６において、上記応用例３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この応用例においては、裏蓋２０６の内面に密着するように、円盤状の媒体収容部２１３が配置されている。媒体収容部２１３の裏蓋２０６に対向する表面には多数の凹部２１３ａが形成されており、この凹部２１３ａには裏蓋２０６の内面上に形成された多数の凸部２０６ａが嵌合している。
【００９７】
　また、媒体収容部２１３とムーブメント２０３との間には作動部２２３が配置されている。媒体収容部２１３は作動部２２３内に収容された上記各実施形態と同様の変動部に連通している。作動部２２３内には変動部に連結された動作部もまた収容されており、この動作部はムーブメント２０３内の伝達部などに接続されている。
【００９８】
　この実施形態では、媒体収容部２１３が裏蓋２０６に密着し、裏蓋２０６に沿った円盤形状に形成されているとともに、媒体収容部２１３の凹部２１３ａと裏蓋２０６の凸部２０６ａとが相互に嵌合しているので、裏蓋２０６に接する接触面積を大きくすることができるため、裏蓋２０６の温度変化に迅速に応答し、且つ、微小な温度変化も捉えてエネルギーを取り出すことができる。なお、媒体収容部２１３においてその外面のみを凹凸状にするのではなく、媒体収容部２１３の内面もまた外面形状を反映して凹凸状に形成されていることが媒体収容部２１３内の熱媒体への熱の移動を容易にする点で好ましい。また、媒体収容部２１３の平面形状は円形に限らず、外装ケース２０１や裏蓋２０６の平面形状に応じて適宜に（たとえば矩形状などに）形成することができる。
【００９９】
　［応用例７］
　次に、図１２を参照して本発明に係る応用例７について説明する。この応用例においても、上記応用例３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この応用例では、裏蓋２０７とムーブメント２０３との間に円盤状の媒体収容部２１４が配置されている。媒体収容部２１４は裏蓋２０７と密接している。媒体収容部２１４は上記各応用例と同様にムーブメント２０３と媒体収容部２１４との間に配置された作動部２２４に接続されている。
【０１００】
　この応用例において、媒体収容部２１４には、図４（ｂ）に示すものと類似の貫通部２１４ａが形成されており、この貫通部２１４ａ内に裏蓋２０７の内面から突出する突出部２０７ａが嵌合している。したがって、媒体収容部２１４と裏蓋２０７との間の接触面積をさらに増加させることができるとともに、媒体収容部２１４内の熱媒体に対してより効率的に裏蓋２０７の温度を伝えることが可能になるから、より敏感に裏蓋２０７の温度変化を捉えることができる。
【０１０１】
　なお、媒体収容部２１４の平面形状は円形に限らず、外装ケース２０１や裏蓋２０７の平面形状に応じて適宜に（たとえば矩形状などに）形成することができる。
【０１０２】
　［応用例８］
　次に、図１３及び図１４を参照して本発明に係る応用例８について説明する。この応用例８の腕時計３００は、上記の各応用例３〜７と同様に、外装ケース３０１、透光部材３０２、ムーブメント３０３、裏蓋３０４を備えている。この応用例においては、全体として環状に構成された外装ケース３０１の内部に媒体収容空間３０１ａが形成され、外装ケース３０１自体が媒体収容部として構成されている。媒体収容空間３０１ａには上記と同様の熱媒体３１０が収容され、裏蓋３０４を外装ケース３０１に取り付けることによって熱媒体３１０が密封されるようになっている。
【０１０３】
　外装ケース３０１の外周部には、複数の環状溝が形成されることによって図示上下方向に形成された表面凹凸構造３０１ｂが設けられている。媒体収容空間３０１ａは、外装ケース３０１の内側に沿って円弧状に伸びる変動部３１１の内部に連通している。変動部３１１は、その延長方向に伸縮可能に構成され、例えば図示のように蛇腹構造を備えている。変動部３１１の先端部には駆動アーム３１２の基端部が接続され、この駆動アーム３１２もまた外装ケース３０１の内側に沿って円弧状に延長した形状を備えている。駆動アーム３１２の先端部は、外装ケース３０１の内側に沿って円弧状に伸びるシリンダ３１３の内部に摺動自在に挿入されている。このシリンダ３１３の内部には、駆動アーム３１２をシリンダ３１３外へし出す方向に弾性力を及ぼすコイルバネなどからなる弾性部材３１４が収容されている。
【０１０４】
　駆動アーム３１２の内側側面にはラック３１２ａが形成されている。ムーブメント３０３には、駆動アーム３１２のラック３１２ａに噛合する歯車３０３ａが設けられ、この歯車３０３ａは歯車３０３ｂに噛合し、歯車３０３ｂは香箱車３０３ｃに噛合している。これらの歯車３０３ａ、３０３ｂは、駆動アーム３１２における円弧状の動きを回転運動の形でムーブメント３０３内に伝達するための伝達輪列を構成している。歯車３０３ａ，３０３ｂによって伝達された回転エネルギーは、上記香箱車３０３ｃ内のゼンマイに蓄積される。
【０１０５】
　外装ケース３０１においては、上記の表面凹凸構造３０１ｂの形成された外周の外壁部３０１ｃが、全周に亘り他部分よりも熱伝導性の高い素材によって構成されている。外装ケース３０１の他部分の素材としては、ステンレス鋼、タングステン、アルミニウム合金、チタン若しくはチタン合金などが挙げられる。また、外壁部３０１ｃの素材としては、上記素材よりも熱伝導率の大きいもの、例えば、金、銀、銅、アルミニウム若しくはアルミニウム合金、マグネシウム合金、ベリリウム合金などが挙げられる。ここで、外壁部３０１ｃの熱伝導率は、一般に外装ケースに使用される鉄、ステンレス鋼、各種樹脂よりも熱伝導率を高くするために、５５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上であることが好ましく、特に、一般に外装ケースに使用される真鍮よりも熱伝導率を高くするために、１１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上であることが望ましい。
【０１０６】
　なお、本実施形態の外装ケース３０１は、上記のように他部分よりも熱伝導性の良好な外壁部３０１ｃが環状に構成されているが、これと同様に他部分よりも熱伝導性の良好な複数の部分を、外装ケース３０１の外周の外壁部に対して、周回方向に配列するように、嵌合させた構造としても構わない。すなわち、外壁部３０１ｃは、外装ケース３０１の外周に連続的に設けられていても、離散的に複数設けられていてもよい。
【０１０７】
　裏蓋３０４は外装ケース３０１の外壁部３０１ｃと他部分のいずれよりも熱伝導性の低い（熱伝導率の小さい）素材によって構成されている。裏蓋３０４の素材としては、例えば、アクリル、ポリエチレン、ポリスチレンなどの各種樹脂素材、ガラス、セラミックス、ガラス繊維・綿・羊毛・合成繊維・紙繊維等の各種繊維素材を固めたもの、石膏ボードやレンガ質素材などが挙げられる。また、ケース体の一部に空洞や溝等を形成し、これらを断熱層として用いても構わない。さらに、裏蓋３０４を外装ケース３０１又は媒体収容空間３０１ａに対して上記のような適宜の断熱層を介して接続してもよい。この場合には、裏蓋３０４自体を熱伝導性の低い素材にしなくても充分な断熱効果を奏するように構成することが可能である。断熱層の熱伝導率としては、外装ケースに一般に使用されるステンレス鋼よりも熱伝導率を低くするために、１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下であることが好ましく、特に、耐火材であるガラス、ムライト磁器、ステアタイト磁器と同等若しくはそれ以下の熱伝導率を得るために、３Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下であることが望ましい。
【０１０８】
　この応用例８においては、外装ケース３０１内に媒体収容空間３１０が構成されていることによって、外部と熱媒体との間の熱交換性が良好になり、その結果、変動部３１１の動作量を増大させることができるので、ムーブメント３０３内に内蔵されたゼンマイ機構や発電装置を介して取り出すことのできるエネルギー量を増やすことができる。
【０１０９】
　また、変動部３１１及び動作部を構成する駆動アーム３１２は外装ケース３０１の内側に沿って配置され、しかも外装ケース３０１の内側に沿って変形、動作するように構成されているので、変動部及び動作部をコンパクトに収容することが可能になるので、スペース効率が良好となり、機器全体を小型化することができる。このような構造は特に腕時計や携帯電話等の携帯機器において大きな意味を有するものである。
【０１１０】
　本応用例８では、特に外装ケース３０１とムーブメント３０３との間の空間内に変動部及び動作部が収容された構造を備えているため、ケース全体をコンパクトに構成し、薄型化することが可能になっている。ここで、この応用例８では外装ケース３０１が円盤状に形成されているとともにムーブメント３０３もまた円盤状に形成されているので、変動部及び動作部の形状も円弧状に伸びた形状に構成され、しかも、その形状が伸びた方向に変形、動作するように構成されている。したがって、これらの各構造部分をコンパクトにまとめ、外装ケース内のスペース効率を向上させることができる。
【０１１１】
　さらに、応用例８においては、外部との熱交換性を高めるために、外装ケース３０１の外壁部３０１ｃのみを熱伝導性の高い素材で構成しているので、外部の所望部位との間において選択的に熱交換を行うことができる。また、外壁部３０１ｃは外装ケース３０１の一部に設けられているので、外装ケース全体を熱伝導性の良好な材質で構成する場合に比べて、ケース材料の調達コストを低減することができ、ケース強度や耐食性の確保、ケース部品の加工性の向上などを図ることができる。
【０１１２】
　［応用例９］
　次に、図１５及び図１６を参照して本発明に係る応用例９について説明する。この応用例９の腕時計４００は、上記の応用例８と同様に、外装ケース４０１、透光部材４０２、ムーブメント４０３を備えている。
【０１１３】
　この応用例においては、応用例８とは異なり、外装ケース４０１が裏蓋相当部分（応用例８において裏蓋３０４が取り付けられている部分に相当する位置にある部分）も一体化されたワンピース構造を備えている。外装ケース４０１は、外周上面部並びに透光部材４０２及びムーブメント４０３を収容する収容凹部を備えた上部材４０１Ａと、この上部材４０１Ａに固着され、上部材４０１Ａよりも高い熱伝導性を有する下部材４０１Ｂとから構成されている。上部材４０１Ａは上記応用例８に示す外装ケース３０１の他部分と同様の素材で構成され、下部材４０１Ｂは応用例８に示す外装ケースの外壁部３０１ｃと同様の素材で構成される。
【０１１４】
　上部材４０１Ａと下部材４０１Ｂとの間には媒体収容空間４０１ａが形成され、この媒体収容空間４０１ａの内部には上記と同様の熱媒体４１０が密封されている。媒体収容空間４０１ａは、ワンピース型の外装ケース４０１における裏蓋相当部分の内側においても存在するように構成されている。外装ケース４０１を構成する下部材４０１Ｂの外周端面には、応用例８と同様の複数の環状溝が上下方向に形成され、表面凹凸構造４０１ｂを構成している。
【０１１５】
　外装ケース４０１の媒体収容部４０１ａは変動部４１１の内部と連通している。変動部４１１は上記各実施形態と同様に延長方向に伸縮自在に構成された蛇腹構造を備えている。変動部４１１の先端部は駆動アーム４１２に接続され、駆動アーム４１２は、外装ケース４０１の内側に設けられたシリンダ部４０１ｃ内において摺動自在に挿入され、シリンダ部４０１ｃの奥部に収容されたコイルバネ等の弾性部材４１４によってシリンダ部４０１ｃから押し出される方向に付勢されている。
【０１１６】
　駆動アーム４１２の側面部にはラック４１２ａが形成されている。このラック４１２ａはムーブメント４０３に設けられた歯車４０３ａに噛合し、歯車４０３ａは歯車４０３ｂに噛合し、さらに歯車４０３ｂは香箱車４０３ｃに噛合している。これらの歯車４０３ａ，４０３ｂからなる伝達輪列で伝達される回転エネルギーは、香箱車４０３ｃ内のゼンマイに蓄積される。
【０１１７】
　この応用例９において、外装ケース４０１は平面視矩形状の外縁形状を備えており、変動部４１１及び動作部に相当する駆動アーム４１２は外装ケース４０１の外縁形状にほぼ沿った直線状に延長した形状を有するとともに、その延長方向に直線状に変形、動作するようになっている。このように、変動部及び動作部は機器構造に合わせて最適な形状に形成され、並びに、最適な変形方向及び動作方向を備えるように構成することができる。
【０１１８】
　本実施形態では、外装ケース４０１の外周の外壁部及び裏蓋相当部分と熱媒体４１０との熱交換が円滑に行われるように構成されている。したがって、腕時計４００としては、腕などに装着されている状態では、裏蓋相当部分を介して体温を熱媒体４１０に伝えやすくなっているとともに、外周の外壁部の表面凹凸構造４０１ｂを介して外気温を熱媒体４１０へ伝えることができるように構成されている。一方、腕から外された状態では、外周の外壁部及び裏蓋相当部分の双方から外気温を熱媒体４１０へ効率的に伝えることができるようになっている。したがって、腕時計４００を腕に装着したり、腕から取り外したりする際に熱媒体４１０の温度が急激に変化してエネルギーを取り込むことができるとともに、外壁部の表面凹凸構造４０１ｂを介して外気温の変化からもエネルギーを取り込むことが可能になっている。
【０１１９】
　［第３実施形態］
　次に、図１７を参照して本発明に係る熱エネルギーの変換方法の実施形態（第３実施形態）について説明する。本実施形態は、上述の応用例８の腕時計３００を用いて実施することのできる方法を示すものである。また、上記熱エネルギーの変換装置の各実施形態において設けられている熱媒体を収容した媒体収容部と、この媒体収容部の内部に対して内部が連通した変動部とを備えた熱変換体を構成し、この熱変換体に対して適宜の動作部及び変換蓄積部を設けた状態で実現されるものである。
【０１２０】
　図１７に示すように、最初に、ステップＳ１において媒体収容部を第１の熱源と熱的に接触させる。この状態で、ステップＳ２において第１の熱源において温度変動が生ずることによって、媒体収容部内の熱媒体の温度が変化し、ステップＳ３では熱媒体の体積変化に起因して生ずる変動部の容積変化（変形）が発生する。そして、この変動部の変形によってステップＳ４に示すように動作部が動作し、この運動エネルギーを、ステップＳ５に示すように変換蓄積部において適宜のエネルギー形態に変換して蓄積する。
【０１２１】
　ここで、第１の熱源としては、応用例８に示すように外気を用いる。外気は時間とともに変動し、特に一日周期で温度上昇と温度降下とを繰り返す。第１の熱源として外気を用いることの利点は、媒体収容部若しくはこれを覆うケース体を外気にさらすだけで熱的接触を取ることができ、改めて別途の熱源を用意したり、熱源との熱的接触を図るための準備をする必要がないという点である。
【０１２２】
　この場合、媒体収容部が構造配置上の理由によって第１の熱源とともに別の第２の熱源に対しても近接配置されたり、接触したりすることが起こり得る。例えば、上記応用例８においては、外装ケースが外気に接触しているが、同時に、裏蓋が第２の熱源である腕に接触している。腕は体温によりほぼ一定の温度に保たれた熱源であるので、媒体収容部が腕に対して熱的に接触すると、熱媒体の温度変化を妨げることになる。したがって、このように第１の熱源よりも温度変動の少ない第２の熱源に対して媒体収容部が近接若しくは接触している場合には、応用例８のように裏蓋を熱伝導性の低い素材で形成するなど、ステップＳ６に示すように第２の熱源と媒体収容部との間を適宜に断熱し、第２の熱源による熱媒体の温度変化に対する妨げ度合いを低減させることが好ましい。
【０１２３】
　［第４実施形態］
　最後に、図１８を参照して本発明に係る熱エネルギーの変換方法の別の実施形態（第４実施形態）について説明する。この第４実施形態においては、ステップＳ１に示すように媒体収容部を第１の熱源に対して熱的に接触させた状態と、この第１の熱源とは温度の異なる第２の熱源に対して熱的に接触させたステップＳ２に示す状態との２つの状態間で、媒体収容部を遷移させることによって、媒体収容部内の熱媒体に温度変化を生じさせる。例えば、媒体収容部が第１の熱源に対して熱的に接触した状態（ステップＳ１）から、第２の熱源に対して熱的に接触した状態（ステップＳ２）へ遷移させることによって、ステップＳ３に示すように熱媒体の温度が変化する。その結果、熱媒体の体積変化に起因して、ステップＳ３に示すように変形部において容積変化に伴う変形が生じ、この変形によってステップＳ４に示すように発生した運動エネルギーをステップＳ５に示すように適宜に変換して蓄積する。
【０１２４】
　この実施形態の具体例としては、応用例９の腕時計を腕に装着したり、腕から取り外したりすることによって、媒体収容部内の熱媒体が体温で暖められる状態と、外気によって冷却される状態との間で遷移させる場合が考えられる。
【０１２５】
　ここで、媒体収容部が第１の熱源（例えば、腕）と熱的に接触しているときに、同時に、第２の熱源（例えば、外気）と熱的に接触していても構わない。
【０１２６】
　また、この第４実施形態と、上記の第３実施形態とを組み合わせてエネルギーを取り出すようにしてもよい。すなわち、第４実施形態において、第１の熱源と第２の熱源との少なくともいずれか一方がエネルギーを取り出すのに充分な温度変動を有する熱源である場合には、媒体収容部が当該熱源に対して熱的に接触している間において、その熱源の温度変動に起因する熱媒体の温度変化からもエネルギーを取り出すようにすることができる。
【０１２７】
　本発明の熱エネルギーの変換装置及びこれを備えた機器並びに熱エネルギーの変換方法は、上述の各図示例に示される機器や状況における実現態様にのみ限定されるものではなく、例えば、時計以外にも、電卓、携帯型オーディオ機器、携帯電話、情報端末機、パソコンなどの携帯型電子機器を含む各種の電子機器、おもちゃ（玩具、電子玩具）などにも適用できるなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
　以上、説明したように本発明によれば、日常の外気温などのきわめて緩慢でわずかな温度変化や、室内から室外へ出て再び室内に戻ったり、或いは、機器を皮膚へ密着させた状態から一旦取り外して再び皮膚へ密着させたりするときなどに生ずる急激な温度変化に対して、敏感かつ迅速に変動部を変形させて動作部の運動エネルギーとして取り出すことができるので、従来よりも大きなエネルギーを取り出すことができるとともに、従来のように動作部の動作抑制を行わなくても、或いは動作制限を緩和しても効率的にエネルギーを取り出すことができる。このような装置、機器又は方法は、特に、エネルギーを消費する携帯機器や装身具に採用することによって、実用的で著しい効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明に係る熱エネルギーの変換装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る熱エネルギーの変換装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図３】第２実施形態の変形例の構造を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る熱エネルギーの変換装置の主要部の変形例をそれぞれ示す概略斜視図（ａ）〜（ｃ）である。
【図５】本発明に係る各実施形態に用いる香箱車の構造を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る各実施形態を用いた応用例１の電気的構造を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る各実施形態を用いた応用例２の電気的構造を示す概略構成図である。
【図８】本発明に係る各実施形態を用いた応用例３の内部構造配置を示す概略断面図である。
【図９】本発明に係る各実施形態を用いた応用例４の内部構造配置を示す概略断面図である。
【図１０】本発明に係る各実施形態を用いた応用例５の内部構造配置を示す概略断面図である。
【図１１】本発明に係る各実施形態を用いた応用例６の内部構造配置を示す概略断面図である。
【図１２】本発明に係る各実施形態を用いた応用例７の内部構造配置を示す概略断面図である。
【図１３】本発明に係る応用例８の内部構造を示す概略断面図である。
【図１４】応用例８の内部平面構造を示す概略横断面図である。
【図１５】本発明に係る応用例９の内部構造を示す概略断面図である。
【図１６】応用例９の内部平面構造を示す概略横断面図である。
【図１７】本発明に係る熱エネルギーの変換方法の実施形態（第３実施形態）の構成を示す概略フローチャートである。
【図１８】本発明に係る熱エネルギーの変換方法の実施形態（第４実施形態）の構成を示す概略フローチャートである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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