(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体（１ａ）と，前記円筒体（１ａ）の円周方向に磁極（２ａ）・（２ｂ）を位置せしめて円筒体（１ａ）の外周面と対向状に配設した磁石（２）と，円筒体（１ａ）の一部分を加熱する加熱領域（５）と，円筒体（１ａ）の他の部分を冷却する冷却領域（６）とから形成した熱磁気エンジンに於いて、前記円筒体（１ａ）を、複数個の厚みの薄い感熱磁性材製の円筒体（１ａ1 ）・（１ａn ）を電気絶縁材（７）を介設して同芯状に積層固定した構成としたことを特徴とする熱磁気エンジン。
【請求項２】
回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体（１ａ）と，前記円筒体（１ａ）の円周方向に磁極（２ａ）・（２ｂ）を位置せしめて円筒体（１ａ）の外周面と対向状に配設した磁石（２）と，円筒体（１ａ）の一部分を加熱する加熱領域（５）と，円筒体（１ａ）の他の部分を冷却する冷却領域（６）とから形成した熱磁気エンジンに於いて、前記円筒体（１ａ）を、非磁性材製の回転子（１ｂ）の外周面に感熱磁性材製のほぼ均一な厚みのフィルム（８ａ）と電気絶縁材製のほぼ均一な厚みのフィルム（７ａ）とを交互に複数層積層して成る円筒体（１ａ）としたことを特徴とする熱磁気エンジン。
【請求項３】
回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体（１ａ）と，前記円筒体（１ａ）の円周方向に磁極（２ａ）・（２ｂ）を位置せしめて円筒体（１ａ）の外周面と対向状に配設した磁石（２）と，円筒体（１ａ）の一部分を加熱する加熱領域（５）と，円筒体（１ａ）の他の部分を冷却する冷却領域（６）とから形成した熱磁気エンジンに於いて、前記円筒体（１ａ）を、複数枚の厚みの薄い感熱磁性材製のディスク体（１ｄ1 ）・（１ｄn ）を電気絶縁材（７）を介設して同芯状に積層固定した構成としたことを特徴とする熱磁気エンジン。
【請求項４】
回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体（１ａ）と，前記円筒体（１ａ）の円周方向に磁極（２ａ）・（２ｂ）を位置せしめて円筒体（１ａ）の外周面と対向状に配設した磁石（２）と，円筒体（１ａ）の一部分を加熱する加熱領域（５）と，円筒体（１ａ）の他の部分を冷却する冷却領域（６）とから形成した熱磁気エンジンに於いて、前記円筒体（１ａ）を、非磁性材製の回転子（１ｂ）の外表面にリング状の薄い感熱磁性材製のディスク体と電気絶縁材とを交互に複数層積層して成る円筒体（１ａ）としたことを特徴とする熱磁気エンジン。
【請求項５】
回転自在に軸支したローラ（９ａ）・（９ｂ）間に巻回され、厚みの薄い感温磁性材製のフィルム（８ａ）を備えたベルト状の回動体（１０）と、前記回動体（１０）の長手方向に磁極（２ａ）、（２ｂ）を位置せしめ、回動体（１０）の外表面と対向状に且つその長手方向に所定の間隔を置いて配設した複数個の磁石（２）と、回動体（１０）の一方の各磁極と対向する近傍部分を加熱する加熱領域（５）と、回動体（１０）の他方の各磁極と対向する近傍部分を冷却する冷却領域（６）とから形成され、前記ローラ（９ａ）及び又はローラ（９ｂ）から回転駆動力を出力する構成とし、前記ベルト状の回動体（１０）を、厚みの薄い感温磁性材製のフィルム（８ａ）を電気絶縁材（７）を介設して複数枚積層して成る回動体（１０）としたことを特徴とする熱磁気エンジン。
【請求項６】
回転自在に軸支したローラ（９ａ）・（９ｂ）間に巻回され、厚みの薄い感温磁性材製のフィルム（８ａ）を備えたベルト状の回動体（１０）と、前記回動体（１０）の長手方向に磁極（２ａ）、（２ｂ）を位置せしめ、回動体（１０）の外表面と対向状に且つその長手方向に所定の間隔を置いて配設した複数個の磁石（２）と、回動体（１０）の一方の各磁極と対向する近傍部分を加熱する加熱領域（５）と、回動体（１０）の他方の各磁極と対向する近傍部分を冷却する冷却領域（６）とから形成され、前記ローラ（９ａ）及び又はローラ（９ｂ）から回転駆動力を出力する構成とし、前記ベルト状の回動体（１０）を、非磁性材製のベルト体（１０ａ）の外表面に複数枚の厚みの薄い感温磁性材製のフィルム（８ａ）を電気絶縁材（７）を介設して積層固着して成る積層体（１０ｂ）を有する回動体（１０）としたことを特徴とする熱磁気エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感温磁性材製の円筒状ロータ又は感温磁性材製のベルト状回動体に作用するマックスウェル応力を回転駆動源とする熱磁気エンジンの改良に関するものであり、主として工業用温排水や廃熱等の低質エネルギーの有効利用に利用されるものである。
【０００２】
図１４に示すように、飽和磁束密度Ｂ1 、Ｂ2 の異なった二種類の強磁性材料Ａ1 、Ａ2 からなる板体Ａを永久磁石Ｍの磁界Ｈによって磁気飽和させると、両磁性材Ａ1 、Ａ2 の境界面Ａ3 にマックスウェル応力が作用し、板体Ａに大きな飽和磁束密度Ｂ2 の方から小さな飽和磁束密度Ｂ1 の方へ向う力Ｆ＝１／２▽（Ｂ・Ｈ）が生ずることは、広く知られた事象である。
【０００３】
一方、近年所謂キュリー温度近傍で飽和磁束密度が急激に減少すると云う温度・磁気特性を備えた感温磁気材の開発が進み、例えばフェライトや整磁合金材（サーマロイ等）の如く、その成分調整によってキュリー温度を広範囲に亘って任意に設定できるようにした感温磁性材が出現して来た。
前記図１４の板体Ａを感温磁性材により製作し、図１５に示す如く感温磁性材から成る板体Ｃの片側の端部Ｃ1 を加熱してその飽和磁束密度Ｂ1 を小さくすると共に、他側の端部Ｃ2 を冷却してその飽和磁束密度Ｂ2 を高め、これに永久磁石Ｍの磁界を与えることにより板体Ｃの力Ｆを発生させると云う機構が着想され、本件出願人も当該機構を用いて温排水等の低質エネルギーを回収するようにした熱磁気エンジンを開発し、特開平９−２６８９６８号としてこれを公開している。
【０００４】
即ち、上記熱磁気エンジンは図１６、図１７及び図１８に示すように、回転支軸１ｃを備えた回転子１ｂに嵌合した感熱磁性材製の円筒体１ａと、前記回転ドラム１の外方に、円筒体１ａと対向状に且つその円周方向に磁極２ａ・２ｂを位置せしめて配設した磁石２と、回転ドラム１を形成する円筒体１ａの一部分を加熱する加熱領域５と、回転ドラム１を形成する円筒体１ａの前記加熱領域５以外の部分を冷却する冷却領域６とから構成されており、工業用温排水５ａ等を熱源とする加熱領域５に於いて円筒体１ａの一部分を加熱すると共に、冷却ファン６ａの冷風等を用いる冷却領域６に於いて円筒体１ａの他の部分を冷却することにより、回転支軸１ｃから回転駆動力を取り出すものである。
【０００５】
尚、図１６乃至図１８に於いて、３は支柱、４は軸支持体、５ｂは水槽であり、また、回転ドラム１は耐熱合成樹脂製の回転子１ｂの外周に直径４００ｍｍ、横幅１００ｍｍ、厚さ１ｍｍの感熱磁性体（鉄・ニッケルから成る整磁材料・サーマロイ）製の円筒体１ａを嵌合することにより形成されており、更に、磁石２にはコバルト・サマリウム永久磁石が用いられている。
【０００６】
上記特開平９−２６８９６８号に係る熱磁気エンジンに於いては、磁石２の位置、感温磁性材（円筒体１ａ）のキュリー温度、円筒体１ａの加熱領域５の面積範囲等を適宜に選定することにより、約８０〜８５℃の温排水を用い且つシロッコファンで約１５〜１８℃の風冷を行なうことにより、静止トルク０．７Ｎ、最高出力０．１７Ｗ（回転速度１２ｒｐｍの時）の回転駆動力が得られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平９−２６８９６８号の熱磁気エンジンによれば、比較的低速度に於いては高い出力を得ることができ、従って、感温磁性体製の円筒体１ａ内の磁束密度Ｂ（Ｔ）、外部磁界の強さＨ（Ａ／ｍ）、熱源の温度Ｔ（℃）、円筒体１ａの温度変化による磁気特性の変化ｄＢ／ｄＴ、円筒体１ａの温度分布ｄＴ／ｄＸ、外部磁界Ｈの分布ｄＨ／ｄＸ（但し、Ｘはドラム１の円周長さ）を夫々大きくすると共に、ドラム１の直径及び横幅、円筒体１ａの断面積を大きくすることにより、低質排熱等をエネルギー源とする熱磁気エンジンの実用化が可能となる。
【０００８】
しかし、当該特開平９−２６８９６８号の熱磁気エンジンにも解決すべき多くの問題が残されており、その中でも当該熱磁気エンジンの実用化を図る上で問題となる点は、回転ドラム１の回転数の上昇と共に出力値Ｐが低下することである。
即ち、回転ドラム１の回転数が上昇するにつれて、導体である感温磁性体製の円筒体１ａの外表面に誘起される渦電流が増加する。その結果当該渦電流と磁石２の磁界との間に働く電磁力が大きくなり、これが回転ドラム１に制動力を与えることによって回転ドラムの出力Ｐが低下する。
【０００９】
第２の問題は、熱磁気エンジンの出力の大幅な増加が構造上困難な点である。即ち、回転ドラム１を用いる型式の熱磁気エンジンにあっては、円筒体１ａの外周に配置する磁石２の数を増すと共に、円筒体１ａの加熱・冷却サイクルを増加させることが、その出力増を図る上で必要不可欠な要件となる。
しかし、回転ドラム１の直径（即ち、円筒体１ａの円周長さＸ）には構造面からの制約があり、従って円筒体１ａの加熱・冷却サイクルの増加も必然的に制約を受け、熱磁気エンジンの大幅な出力増加が図れないと云う問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のこの種熱磁気エンジンに於ける上述の如き問題、即ち▲１▼渦電流に起因する電磁制動力の発生により、高速回転時の出力が大幅に低下すること及び▲２▼回転ドラムを用いる構造上、磁極や熱サイクル数を増すことが比較的困難であり、その結果、熱磁気エンジンの大幅な出力増を図り難いこと等の問題を解決せんとするものであり、高速回転下に於いても高出力が得られると共に、容易に出力増を図れるようにした熱磁気エンジンを提供せんとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本件請求項１に記載の発明は、回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体１ａと，前記円筒体１ａの円周方向に磁極２ａ・２ｂを位置せしめて円筒体１ａの外周面と対向状に配設した磁石２と，円筒体１ａの一部分を加熱する加熱領域５と，円筒体１ａの他の部分を冷却する冷却領域６とから形成した熱磁気エンジンに於いて、前記円筒体１ａを、複数個の厚みの薄い感熱磁性材製の円筒体１ａ1 ・１ａn を電気絶縁材７を介設して同芯状に積層固定した構成としたものである。
【００１３】
請求項２の発明は、回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体１ａと，前記円筒体１ａの円周方向に磁極２ａ・２ｂを位置せしめて円筒体１ａの外周面と対向状に配設した磁石２と，円筒体１ａの一部分を加熱する加熱領域５と，円筒体１ａの他の部分を冷却する冷却領域６とから形成した熱磁気エンジンに於いて、前記円筒体１ａを、非磁性材製の回転子１ｂの外周面に感熱磁性材製のほぼ均一な厚みのフィルム８ａと電気絶縁材製のほぼ均一な厚みのフィルム７ａとを交互に複数層積層して成る円筒体１ａとしたものである。
【００１４】
請求項３の発明は、回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体１ａと，前記円筒体１ａの円周方向に磁極２ａ・２ｂを位置せしめて円筒体１ａの外周面と対向状に配設した磁石２と，円筒体１ａの一部分を加熱する加熱領域５と，円筒体１ａの他の部分を冷却する冷却領域６とから形成した熱磁気エンジンに於いて、前記円筒体１ａを、複数枚の厚みの薄い感熱磁性材製のディスク体１ｄ1 ・１ｄn を電気絶縁材７を介設して同芯状に積層固定した構成としたものである。
【００１６】
本件請求項４に記載の発明は、回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体１ａと，前記円筒体１ａの円周方向に磁極２ａ・２ｂを位置せしめて円筒体１ａの外周面と対向状に配設した磁石２と，円筒体１ａの一部分を加熱する加熱領域５と，円筒体１ａの他の部分を冷却する冷却領域６とから形成した熱磁気エンジンに於いて、前記円筒体（１ａ）を、非磁性材製の回転子（１ｂ）の外表面にリング状の薄い感熱磁性材製のディスク体と電気絶縁材とを交互に複数層積層して成る円筒体（１ａ）としたものである。
【００１７】
請求項５の発明は、回転自在に軸支したローラ９ａ・９ｂ間に巻回され、厚みの薄い感温磁性材製のフィルム８ａを備えたベルト状の回動体１０と、前記回動体１０の長手方向に磁極２ａ、２ｂを位置せしめ、回動体１０の外表面と対向状に且つその長手方向に所定の間隔を置いて配設した複数個の磁石２と、回動体１０の一方の各磁極と対向する近傍部分を加熱する加熱領域５と、回動体１０の他方の各磁極と対向する近傍部分を冷却する冷却領域６とから形成され、前記ローラ９ａ及び又はローラ９ｂから回転駆動力を出力する構成とし、前記ベルト状の回動体１０を、厚みの薄い感温磁性材製のフィルム８ａを電気絶縁材７を介設して複数枚積層して成る回動体１０としたものである。
【００１９】
請求項６の発明は、回転自在に軸支したローラ９ａ・９ｂ間に巻回され、厚みの薄い感温磁性材製のフィルム８ａを備えたベルト状の回動体１０と、前記回動体１０の長手方向に磁極２ａ、２ｂを位置せしめ、回動体１０の外表面と対向状に且つその長手方向に所定の間隔を置いて配設した複数個の磁石２と、回動体１０の一方の各磁極と対向する近傍部分を加熱する加熱領域５と、回動体１０の他方の各磁極と対向する近傍部分を冷却する冷却領域６とから形成され、前記ローラ９ａ及び又はローラ９ｂから回転駆動力を出力する構成とし、前記ベルト状の回動体１０を、非磁性材製のベルト体１０ａの外表面に複数枚の厚みの薄い感温磁性材製のフィルム８ａを電気絶縁材７を介設して積層固着して成る積層体１０ｂを有する回動体１０としたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の各実施形態を説明する。
図１は本発明に係る熱磁気エンジンの縦断面概要図であり、図２は要部を示す平面概要図、図３は回転ドラム１の断面概要図である。
図１乃至図３に於いて１は回転ドラム、１ａは感熱磁性材製の円筒体、１ｂは非磁性材製の回転子、１ｃは回転支軸、２は磁石、２ａ・２ｂは磁極、３は支柱、４は軸支持体、５は加熱領域、５ａは温排水、５ｂは水槽、５ｃは温水ノズル、６は冷却領域、６ａは冷却水、６ｂは冷水ノズルであり、熱磁気エンジンの構成そのものは、感熱磁性材製の円筒体１ａの部分を除いて前記図１６乃至図１８の従来例の場合と略同一である。
【００２２】
即ち、回転ドラム１は、後述するように、薄い感温磁性材の円筒体１ａ1 〜１ａn を積層固着して成る直径４００ｍｍ、横幅１００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円筒体１ａと、その内方へ嵌合固定した中央部に軸挿通用リブ部を設けた耐熱合成樹脂製の回転子１ｂと、これに挿通固定した回転支軸１ｃとより形成されている。
また、前記薄い円筒体１ａ1 〜１ａn を形成する感熱磁性材としては、整磁材料であるサーマロイを使用しており、成分は鉄・ニッケルであって、他の材料に比べて前記各条件の点で優れており、熱的・機械的ショックにも強く、しかも耐食性もよいと云う特徴を有している。
更に、感熱磁性材のＴｃ１０００は約８０℃に設定されている。但し、ここでＴｃ１０００とは、磁界Ｈが２５（０ｅ）に於いて感温磁性材料の飽和磁束密度が１０００Ｇになるときの温度のことであり、キュリー温度とは少し異なる。尚、当該サーマロイの物理特性はＴｃ１０００…５０〜２５０（℃）、密度…８．２（ｇ／ｃｃ）、硬さ…１３０（ＨＶ）、弾性係数…８５００（ｋｇ／ｍｍ）、熱膨張係数…０．００００１（１／℃）、比熱…０．１２（Ｃａｌ／ｇ・℃）、熱伝導率１３．６である。
【００２３】
前記磁石２は、コバルト・サマリウム永久磁石から成る磁極２ａ・２ｂとヨーク２ｃとから形成されており、磁極２ａ・２ｂの外形寸法は２５ｍｍ×２０ｍｍ×１００ｍｍ（横幅）に、またヨーク２ｃは２５ｍｍ×１２２ｍｍ×１００ｍｍ（横幅）に、夫々選定されている。
尚、前記コバルト・サマリウム磁石の磁気特性は、最大エネルギー積…２６．６９（ＭＧＯｅ）、残留磁束密度…１．０６６９（ＫＧ）、Ｂ保持力…８．８４９（ＫＯｅ）、Ｊ保持力…１０．０５（ＫＯｅ）、磁束密度の温度係数…３（％／℃）、リコイル比透磁率…１．０２、キュリー温度…８２０（℃）であり、また前記磁石２を形成するヨーク２ｂには、耐食性を考えてＳＵＳ４３０を使用している。
【００２４】
前記加熱領域５は、熱媒タンク内に貯留した７０〜９０℃の熱媒（湯）を温水ノズル５ｃから回転ドラム１の外表面へ噴出し、当該回転ドラム１の外表面の一部分を加熱する構成としている。
また、前記冷却領域６は、冷水ノズル６ｂからの冷却水６ａにより回転ドラム１の外表面の一部分を強制冷却する構成としている。
【００２５】
図４は、本発明の要部を形成する感温磁性材製の円筒体１ａの第１実施例を示す部分拡大断面図であり、非磁性材製の短筒状回転子１ｂの外周面に、厚さ０．０１〜０．２ｍｍの感温磁性材の板材又はフィルム材より成る複数個の薄い円筒体１ａ1 〜１ａn を積層固着することにより形成されている。
【００２６】
前記薄い円筒体１ａ1 〜１ａn は夫々別体として形成されており、僅かに内径の違う円筒体１ａ1 〜１ａn をその内径順に順次積層固着することにより、厚さ１．５〜３．０ｍｍの円筒体１ａが形成されている。
【００２７】
尚、本実施態様では、各薄い円筒体１ａ1 〜１ａn を個別に形成し、これ等を積層固着するようにしているが、各薄い円筒体１ａ1 〜１ａn を、公知のＣＶＤやＰＶＤ等の薄膜形成技術を用いて順次積層状に形成することも可能である。
【００２８】
また、積層した各薄い円筒体１ａ1 〜１ａn の層間は密着された状態となっているが、各薄い円筒体１ａ1 〜１ａn の内・外表面上に形成された酸化膜等が不働態膜の役目を果たし、円筒体１ａの直径方向の電気抵抗は相当高抵抗になっている。
その結果、磁石２の磁界によって生ずるうず電流は、各円筒体１ａ1 〜１ａn の厚さが薄いことと相俟って、従前の円筒体１ａの場合に比較して相当に減少し、これにより円筒体１ａの回転速度が上昇しても電磁制動力が押えられ、出力アップを図ることが可能となる。
【００２９】
図５は、本発明に係る円筒体の第２実施例を示すものであり、積層した複数の薄い円筒体１ａ1 〜１ａn の層間に、電気絶縁材から成る円筒状のフィルム７ａ又は薄い円筒体７ｂを介在させたものである。
当該電気絶縁材より成る薄い円筒状のフィルム７ａ又は円筒体７ｂを介在させることにより、発生する前記うず電流をより少なくすることができ、その結果回転ドラム１に作用する制動力がより少さくなり、高速回転時の出力アップが可能となる。
尚、前記円筒状のフィルム７ａ又は円筒体７ｂとしては、熱伝導性のより高い物質が、円筒体１ａの加熱・冷却のサイクルの点から好都合である。
【００３０】
図６は円筒体１ａの第３実施例を示すものであり、積層した複数の薄い感温磁性材製円筒体１ａ1 〜１ａn の層間に電気絶縁材より成る薄い棧体７ｃを介在せしめたものである。
当該棧体７ｃを介在させることにより、前記円筒体１ａ1 〜１ａn に発生するうず電流値をより小さくできると共に、各薄い円筒体１ａ1 〜１ａn の層間内への熱媒体５ａの流入が可能となり、円筒体１ａの加熱・冷却のサイクルをより円滑に増加されることが可能となる。
また、棧体７ｃとしては、熱伝達性に優れた物質が前記加熱・冷却の熱サイクルの増加上有利である。
【００３１】
図７は、本発明の第２実施形態に係る熱磁気エンジンの一部を省略した縦断面概要図であり、非磁性材製の回転子１ｂの外周に固着した感熱磁性材製の円筒体１ａの形態が、前記図１乃至図６に示した第１実施形態の場合と若干異なっている。尚、円筒体１ａの部分を除いてその他の部分の構成は、前記第１実施形態の場合とほぼ同一である。
【００３２】
即ち、図７の第２実施形態に於いては、円筒体１ａがリング状の薄い感熱磁性材製のディスク体１ｄ1 〜１ｄn を複数枚積層固着することにより形成されており、具体的には厚さ０．１〜０．３ｍｍ程度のディスク体１ｄ1 〜１ｄn を３０〜５０枚積層することにより、円筒体１ａが形成されている。尚、図７に於いて、６ａは冷却水、６ｂは冷水ノズル、５ａは温排水、５ｂは温水ノズルである。
【００３３】
尚、図７の第２実施形態に於いても、第１実施形態の場合と同様に、複数枚のディスク体１ｄ1 〜１ｄn をそのまま直に積層固着しても、或いは電気絶縁材製のフィルムや電気絶縁材製の桟体１ｃを介在せしめて積層固着するようにしてもよい。
また、非磁性材製の回転子１ｂの外周縁によって、積層固着したディスク体１ｄ1 〜１ｄn より成るリング状の円筒体１ａの上・下両面を挾持すると共に、各ディスク体１ｄ1 〜１ｄn の間に桟体１ｃを放射状に介在させ、冷却水６ａや温排水５ａの流通路を形成するようにしてもよい。
【００３４】
図８は、本発明の第２実施形態に係る熱磁気エンジンの一部を省略した縦断面概要図であり、図９は図８の一部を省略した平面図である。
当該熱磁気エンジンは回転自在に軸支したローラ９ａ・９ｂと、両ローラ９ａ・９ｂ間に巻回した感温磁性材製のフィルムの積層体１０ｂを備えたベルト状回動体１０と、ベルト状回動体１０の外周面部に所定のピッチで配設した磁石２と、ベルト状回動体１０の所定箇所を加熱する加熱領域５と、ベルト状回動体１０の所定箇所を冷却する冷却領域６等から構成されている。
【００３５】
前記ベルト状回動体１０は、図１０に示すように感温磁性材製の薄いフィルム８ａを複数枚積層固着することにより、約厚さ０．５〜１．０ｍｍ程度のベルト状に形成されており、ローラ９ａ・９ｂ間にエンドレス状に巻回されている。
尚、図１０の第１実施例に於いては、複数枚のフィルム８ａ同士を積層状に直接固着する構成としているが、各感温磁性材製のフィルム８ａの層間に、電気絶縁材製のフィルム（図示省略）を介在させるようにしてもよく、或いは、熱伝導性の高い電気絶縁材製のフィルム上に感温磁性材製の薄膜を形成し、これを複数枚積層固着するようにしてもよい。
また、前記感温磁性材製のフィルム８ａの形成方法は如何なる方法であってもよい。
【００３６】
前記ベルト状回動体１０は、図１１に示すように低熱伝導性の非磁性材製ベルト体１０ａの外表面に、感温磁性材製のフィルム８ａを公知の所謂薄膜形成技術を用いて複数枚積層状に固着形成し、積層体１０ａにかかる引張り力を非磁性材製ベルト１０ｂにより負担する構成としてもよい。
また、前記図１１の実施例に於いては、非磁性材製のベルト１０ｂ上にフィルム８ａを積層状に固着形成するようにしているが、図１２に示すように、フィルム８ａの各層間に高熱伝導性の電気絶縁材より成るフィルム７ａを介在させるようにしてもよい。
【００３７】
磁石２は、図８及び図９に示す如くベルト状回動体１０の外表面と対向状に適宜の間隔で配設されており、ベルト状回動体１０の感温磁性材製のフィルム積層体１０ｂに強磁界を加える。
【００３８】
前記加熱領域５及び冷却領域６は、前記磁石２の各磁極２ａ・２ｂの真下若しくは図８に示す如く各磁極２ａ・２ｂの前後位置に、所定の間隔を置いて配設されており、図８の実施形態に於いては、約９０〜９５℃の温水を直接ベルト状回動体１０へ向けて噴霧することにより加熱領域５が、また５〜１０℃の冷水を直接ベルト状回動体１０へ向けて噴霧することにより冷却領域６が、夫々形成されている。
【００３９】
前記各磁石２の磁極ピッチや各磁石２の配置間隔及び各磁極２ａ・２ｂと加熱領域５や冷却領域６との相互位置関係等は、ベルト回動体１０の加熱・冷却サイクルやその回動速度等から適宜に決定される。
【００４０】
今、磁石２の各磁極２ａ・２ｂと回動体１０の加熱・冷却領域５・６が図１４のモデルに示す如き理想的な位置関係にあると、回動体１０の冷・温域境界には前述の如く矢印方向にマックスウェル力が作用し、回動体１０は矢印方向に回動される。また、回動体１０に加えられた回動力は、ローラ９ａ・９ｂの一方又は両方を介して外部へ、機械的出力として出力されることになる。
尚、回動体１０に作用する全マックスウェル力は、磁石２の数と回動体１０に備えられた感温磁性材製フィルム積層体１０ｂの縦断面積の積に比例（即ち、積層体１０ｂの体積に比例）する。
【００４１】
試験の結果によれば、図１３に示すように、第１実施形態の回転ドラム型の熱磁気エンジンに於いては、３０〜４０ｒｐｍの回転速度に於いて約３Ｗの出力が得られている（但し、回転ドラム１及び磁石２の仕様は図１乃至図３の場合と同一であり、且つ磁石数を３、加熱温度を９８℃、冷却温度を１１℃とした場合の値である）。同様に、第２実施形態の熱磁気エンジンでも３〜５Ｗの出力が得られている。
また、第２実施形態の熱磁気エンジンに於いては、回転数が約３０〜４０ｒｐｍの下で約１００Ｗ〜１ＫＷの出力を得るべく、現在実施設計が進められており、ベルト状回動体１０の長さ約２０ｍ、磁石数１０個、ベルト状回動体１０の幅１５０ｍｍ、感温磁性材製フィルムの厚さ約５０〜１００μｍ、積層数５〜１０層、冷却温度約１０℃、加熱温度約９８℃程度の条件下に於いて、２０〜３０Ｗ（回転数３０ｒｐｍ）の出力が得られる予定である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に於いては、回転ドラムやベルト状回動体に備えた感熱磁性材製の円筒体又は感熱磁性材製の積層体を、薄い感熱磁性材製の円筒体や薄い感熱磁性材製のディスク体又は感熱磁性材製のフィルムを用いて形成する構成としている。これにより、回転ドラムやベルト状回動体に備えた感熱磁性材に誘起される渦電流が少なくなり、高速回転時に作用する電磁制動力がより小さくなって、高出力の取り出しが可能となる。
【００４３】
また、本発明の第３実施形態に於いては、ベルト状回動体の長さや幅を任意に選定することができ、所謂感熱磁性材部分の体積の増加を機械的に容易に図ることができる。
その結果、感熱磁気エンジンの出力増加をより容易に達成することができ、工業用排温水等の低質排熱エネルギーの有効利用が可能となる。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱磁気エンジンの断面概要図である。
【図２】図１の要部を示す平面概要図である。
【図３】回転ドラムの断面概要図である。
【図４】本発明で使用する円筒体の第１実施例を示す部分拡大断面図である。
【図５】円筒体の第２実施例を示す部分拡大断面図である。
【図６】円筒体の第３実施例を示す部分拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る熱磁気エンジンの一部を省略した縦断面概要図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る熱磁気エンジンの一部を省略した縦断面概要図である。
【図９】図８の一部を省略した平面概要図である。
【図１０】ベルト状回動体１０の第１実施例を示す部分断面図である。
【図１１】ベルト状回動体１０の第２実施例を示す部分断面図である。
【図１２】ベルト状回動体１０の第３実施例を示す部分断面図である。
【図１３】第１実施形態に係る熱磁気エンジンの出力特性曲線である。
【図１４】回動体に作用するマックスウェル力の説明用モデルである。
【図１５】回動体に作用するマックスウェル力の説明図である。
【図１６】従前の熱磁気エンジンの作動説明図である。
【図１７】従前の熱磁気エンジンの要部縦断面図である。
【図１８】従前の回転ドラムの断面概要図である。
【符号の説明】
１は回転ドラム、１ａは感熱磁性材製の円筒体、１ａ1 〜１ａn は薄い感温磁性材製の円筒体、１ｂは非磁性材製の回転子、１ｃは回転支軸、１ｄ1 〜１ｄn は薄い感熱磁性材製のディスク体、２は磁石、２ａ・２ｂは磁極、２ｃはヨーク、３は支柱、４は軸支持体、５は加熱領域、５ａは温排水、５ｂは水槽、５ｃは温水ノズル、６は冷却領域、６ａは冷却水、６ｂは冷却水、７は電気絶縁材、７ａは薄い電気絶縁材製のフィルム、７ｂは薄い電気絶縁材製の円筒体、７ｃは薄い電気絶縁材製の棧体、８ａは薄い感温磁性材製のフィルム、９ａ・９ｂはローラ、１０はベルト状回動体、１０ａは非磁性材製のベルト体、１０ｂは感温磁性材製のフィルムの積層体。
【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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