JP2001289045A - 熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却方法 - Google Patents
熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンから発生する高温冷却水の熱量を回
転エネルギーに転換して低温冷却水にまで冷却・循環さ
せ、エンジン排熱を回転エネルギーとして有効利用す
る。 【解決手段】 本発明に係る熱磁気回転装置を利用した
エンジン冷却水の冷却方法は、回転自在に軸支した感熱
磁性材製の円筒体１ａと、この円筒体１ａの円周方向に
磁極２ａ・２ｂを位置せしめて円筒体の外周面と対向状
に配設した磁石２と、円筒体１ａの一部を加熱する加熱
領域５と、円筒体の他の部分を冷却する冷却領域６とか
らなる熱磁気回転装置２２において、エンジン１２から
流出する高温冷却水により前記加熱領域５を加熱し、高
温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置２２の回転エ
ネルギーに転換して高温冷却水を低温冷却水にまで冷却
することを特徴としている。
転エネルギーに転換して低温冷却水にまで冷却・循環さ
せ、エンジン排熱を回転エネルギーとして有効利用す
る。 【解決手段】 本発明に係る熱磁気回転装置を利用した
エンジン冷却水の冷却方法は、回転自在に軸支した感熱
磁性材製の円筒体１ａと、この円筒体１ａの円周方向に
磁極２ａ・２ｂを位置せしめて円筒体の外周面と対向状
に配設した磁石２と、円筒体１ａの一部を加熱する加熱
領域５と、円筒体の他の部分を冷却する冷却領域６とか
らなる熱磁気回転装置２２において、エンジン１２から
流出する高温冷却水により前記加熱領域５を加熱し、高
温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置２２の回転エ
ネルギーに転換して高温冷却水を低温冷却水にまで冷却
することを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車等のエンジン
から流出する高温冷却水の冷却方法に関し、更に詳細に
は、高温冷却水の有する熱エネルギーを熱磁気回転装置
の回転エネルギーに転換して高温冷却水を低温冷却水へ
と冷却循環させる熱磁気回転装置を利用したエンジン冷
却水の冷却方法に関する。
から流出する高温冷却水の冷却方法に関し、更に詳細に
は、高温冷却水の有する熱エネルギーを熱磁気回転装置
の回転エネルギーに転換して高温冷却水を低温冷却水へ
と冷却循環させる熱磁気回転装置を利用したエンジン冷
却水の冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のエンジン冷却水の冷却方法を自動
車エンジンを例にとって説明する。図１３はエンジン部
を備えた従来の自動車の概要説明図であり、図１４はそ
の自動車エンジン部の拡大図である。
車エンジンを例にとって説明する。図１３はエンジン部
を備えた従来の自動車の概要説明図であり、図１４はそ
の自動車エンジン部の拡大図である。
【０００３】車体１０のフロント部には、エンジン１２
とポンプ１４とファン１６とラジエータ１８が図示のよ
うに配設されている。ポンプ１４とファン１６はエンジ
ン１２により想像線で示すように駆動される。
とポンプ１４とファン１６とラジエータ１８が図示のよ
うに配設されている。ポンプ１４とファン１６はエンジ
ン１２により想像線で示すように駆動される。
【０００４】エンジン１２の発熱により高温化した冷却
水は、ポンプ１４により矢印ａ方向に送られ、ラジエー
タ１８内の蛇行管部２０に流入する。ファン１６は外部
から冷気を矢印ｂ方向に吸引し、蛇行管部２０を流通す
る高温冷却水を空冷して低温冷却水にする。この低温冷
却水はラジエータ１８から出て、矢印ｃ方向に再びエン
ジン１２内に流入してエンジンを冷却するために循環使
用される。
水は、ポンプ１４により矢印ａ方向に送られ、ラジエー
タ１８内の蛇行管部２０に流入する。ファン１６は外部
から冷気を矢印ｂ方向に吸引し、蛇行管部２０を流通す
る高温冷却水を空冷して低温冷却水にする。この低温冷
却水はラジエータ１８から出て、矢印ｃ方向に再びエン
ジン１２内に流入してエンジンを冷却するために循環使
用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、環境問題は益々
重要となり、エンジン分野では排ガスを低減させるため
にエンジン排気量の低減化が要望されている。エンジン
排気量を低減させると、エンジン出力が低下するため、
自動車の性能を保持するためには、エンジンの熱効率を
向上させる必要がある。
重要となり、エンジン分野では排ガスを低減させるため
にエンジン排気量の低減化が要望されている。エンジン
排気量を低減させると、エンジン出力が低下するため、
自動車の性能を保持するためには、エンジンの熱効率を
向上させる必要がある。
【０００６】ところが、従来のエンジンでは、前述した
ように高温冷却水の熱量をラジエータを介して全て大気
中に放散させる無駄の多い方式をとっていた。しかも、
冷却水の循環用ポンプや空冷用ファンの駆動にはエンジ
ン出力の一部を使っているため、走行用出力を一定度確
保するためにエンジン出力をその分だけ過剰に大きくし
なければならないという欠点があった。
ように高温冷却水の熱量をラジエータを介して全て大気
中に放散させる無駄の多い方式をとっていた。しかも、
冷却水の循環用ポンプや空冷用ファンの駆動にはエンジ
ン出力の一部を使っているため、走行用出力を一定度確
保するためにエンジン出力をその分だけ過剰に大きくし
なければならないという欠点があった。
【０００７】従って、本発明の目的は、エンジンから発
生する高温冷却水の熱量を熱磁気回転装置の回転エネル
ギーに転換して、高温冷却水の冷却を実現し、同時にこ
の回転エネルギーをポンプやファンの駆動に利用して高
温冷却水の熱量の有効利用を図ることである。
生する高温冷却水の熱量を熱磁気回転装置の回転エネル
ギーに転換して、高温冷却水の冷却を実現し、同時にこ
の回転エネルギーをポンプやファンの駆動に利用して高
温冷却水の熱量の有効利用を図ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体と、この円筒体の
円周方向に磁極を位置せしめて円筒体の外周面と対向状
に配設した磁石と、円筒体の一部分を加熱する加熱領域
と、円筒体の他の部分を冷却する冷却領域とからなる熱
磁気回転装置において、エンジンから流出する高温冷却
水により前記加熱領域を加熱し、高温冷却水の熱エネル
ギーを熱磁気回転装置の回転エネルギーに転換して高温
冷却水を低温冷却水にまで冷却することを特徴とする熱
磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却方法であ
る。
自在に軸支した感熱磁性材製の円筒体と、この円筒体の
円周方向に磁極を位置せしめて円筒体の外周面と対向状
に配設した磁石と、円筒体の一部分を加熱する加熱領域
と、円筒体の他の部分を冷却する冷却領域とからなる熱
磁気回転装置において、エンジンから流出する高温冷却
水により前記加熱領域を加熱し、高温冷却水の熱エネル
ギーを熱磁気回転装置の回転エネルギーに転換して高温
冷却水を低温冷却水にまで冷却することを特徴とする熱
磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却方法であ
る。
【０００９】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と、この円筒体の円周方向に磁極を
位置せしめて円筒体の外周面に対向状に配設した磁石
と、円筒体の一部分を加熱する加熱領域と、円筒体の他
の部分を冷却する冷却領域とからなる熱磁気回転装置に
おいて、エンジンから流出する高温冷却水により前記加
熱領域を加熱し、高温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回
転装置の回転エネルギーに転換して高温冷却水を低温冷
却水にまで冷却し、この低温冷却水により前記冷却領域
を冷却することを特徴とする熱磁気回転装置を利用した
エンジン冷却水の冷却方法である。
熱磁性材製の円筒体と、この円筒体の円周方向に磁極を
位置せしめて円筒体の外周面に対向状に配設した磁石
と、円筒体の一部分を加熱する加熱領域と、円筒体の他
の部分を冷却する冷却領域とからなる熱磁気回転装置に
おいて、エンジンから流出する高温冷却水により前記加
熱領域を加熱し、高温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回
転装置の回転エネルギーに転換して高温冷却水を低温冷
却水にまで冷却し、この低温冷却水により前記冷却領域
を冷却することを特徴とする熱磁気回転装置を利用した
エンジン冷却水の冷却方法である。
【００１０】請求項３の発明は、前記熱磁気回転装置に
よりファンを回転させ、このファン回転により高温冷却
水の冷却を助勢する請求項２記載の熱磁気回転装置を利
用したエンジン冷却水の冷却方法である。
よりファンを回転させ、このファン回転により高温冷却
水の冷却を助勢する請求項２記載の熱磁気回転装置を利
用したエンジン冷却水の冷却方法である。
【００１１】請求項４の発明は、前記熱磁気回転装置に
より冷却水循環用のポンプを駆動し、このポンプ駆動に
より高温冷却水の冷却を助勢する請求項２又は３記載の
熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却方法で
ある。
より冷却水循環用のポンプを駆動し、このポンプ駆動に
より高温冷却水の冷却を助勢する請求項２又は３記載の
熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却方法で
ある。
【００１２】請求項５の発明は、前記円筒体は複数のデ
ィスクを積層して形成され、このディスクとディスクの
間隙に高温冷却水又は低温冷却水を流通させて所要部を
加熱又は冷却する請求項２記載の熱磁気回転装置を利用
したエンジン冷却水の冷却方法である。
ィスクを積層して形成され、このディスクとディスクの
間隙に高温冷却水又は低温冷却水を流通させて所要部を
加熱又は冷却する請求項２記載の熱磁気回転装置を利用
したエンジン冷却水の冷却方法である。
【００１３】請求項６の発明は、前記円筒体の円周面に
高温冷却水又は低温冷却水を接近させて所要部を加熱又
は冷却する請求項２記載の熱磁気回転装置を利用したエ
ンジン冷却水の冷却方法である。
高温冷却水又は低温冷却水を接近させて所要部を加熱又
は冷却する請求項２記載の熱磁気回転装置を利用したエ
ンジン冷却水の冷却方法である。
【００１４】請求項７の発明は、回転自在に軸支した感
熱磁性材製の円筒体と、この円筒体の円周方向に磁極を
位置せしめて円筒体の外周面と対向状に配設した磁石
と、円筒体の一部分を加熱する加熱領域と、円筒体の他
の部分を冷却する冷却領域とからなる熱磁気回転装置に
おいて、エンジンから流出する高温冷却水により前記加
熱領域を加熱し、高温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回
転装置の回転エネルギーに転換して高温冷却水を低温冷
却水にまで冷却し、前記熱磁気回転装置によりファンを
回転して冷気により前記冷却領域を冷却させることを特
徴とする熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷
却方法である。
熱磁性材製の円筒体と、この円筒体の円周方向に磁極を
位置せしめて円筒体の外周面と対向状に配設した磁石
と、円筒体の一部分を加熱する加熱領域と、円筒体の他
の部分を冷却する冷却領域とからなる熱磁気回転装置に
おいて、エンジンから流出する高温冷却水により前記加
熱領域を加熱し、高温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回
転装置の回転エネルギーに転換して高温冷却水を低温冷
却水にまで冷却し、前記熱磁気回転装置によりファンを
回転して冷気により前記冷却領域を冷却させることを特
徴とする熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷
却方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明者は、エンジンから流出す
る高温冷却水の熱量を有効利用しながらその低温化を図
る方法を鋭意検討した結果、高温冷却水の熱エネルギー
を熱磁気回転装置の回転エネルギーに転換して高温冷却
水を低温化し、この熱磁気回転装置の回転エネルギーを
他の装置の駆動に有効利用することを着想するに到っ
た。
る高温冷却水の熱量を有効利用しながらその低温化を図
る方法を鋭意検討した結果、高温冷却水の熱エネルギー
を熱磁気回転装置の回転エネルギーに転換して高温冷却
水を低温化し、この熱磁気回転装置の回転エネルギーを
他の装置の駆動に有効利用することを着想するに到っ
た。
【００１６】図１０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。
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。
【００１７】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
感熱磁性材の開発が進み、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
感熱磁性材が出現して来た。図１０の板体Ａを感熱磁性
材により製作し、図１１に示す如く感熱磁性材から成る
板体Ｃの片側の端部Ｃ1 を加熱してその飽和磁束密度Ｂ
1 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回転装置を開
発し、特開平９−２６８９６８号としてこれを公開して
いる。
束密度が急激に減少すると云う温度・磁気特性を備えた
感熱磁性材の開発が進み、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
感熱磁性材が出現して来た。図１０の板体Ａを感熱磁性
材により製作し、図１１に示す如く感熱磁性材から成る
板体Ｃの片側の端部Ｃ1 を加熱してその飽和磁束密度Ｂ
1 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回転装置を開
発し、特開平９−２６８９６８号としてこれを公開して
いる。
【００１８】この熱磁気回転装置２２は、図１２に示す
ように、回転支軸１ｃを備えた感熱磁性材製の円筒体１
ａと、円筒体１ａと対向状に且つその円周方向に磁極２
ａ・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、回転ドラム１を回転させて回
転支軸１ｃから回転駆動力を取り出すものである。
ように、回転支軸１ｃを備えた感熱磁性材製の円筒体１
ａと、円筒体１ａと対向状に且つその円周方向に磁極２
ａ・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、回転ドラム１を回転させて回
転支軸１ｃから回転駆動力を取り出すものである。
【００１９】また、回転ドラム１は耐熱合成樹脂製の回
転子の外周に直径４００ｍｍ、横幅１００ｍｍ、厚さ１
ｍｍの感熱磁性材（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。
転子の外周に直径４００ｍｍ、横幅１００ｍｍ、厚さ１
ｍｍの感熱磁性材（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。
【００２０】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、感熱磁性材（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。
気エンジンに於いては、磁石２の位置、感熱磁性材（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。
【００２１】以下に、この熱磁気回転装置２２を利用し
て、エンジンから流出する高温冷却水の冷却方法の実施
形態を図面に従って詳細に説明する。但し、図１０〜図
１４と同一部分には同一符号を打ってその説明は簡略化
する。
て、エンジンから流出する高温冷却水の冷却方法の実施
形態を図面に従って詳細に説明する。但し、図１０〜図
１４と同一部分には同一符号を打ってその説明は簡略化
する。
【００２２】図１は本発明の第１実施形態の概要説明図
である。エンジン１２からはエンジン排熱により高温化
した高温冷却水が矢印ａ方向に流出する。この高温冷却
水はポンプ１４により、熱磁気回転装置２２の加熱領域
５に誘導され、感温磁性材からなる円筒体１ａを加熱す
る。この熱伝達で高温冷却水は一部冷却される。
である。エンジン１２からはエンジン排熱により高温化
した高温冷却水が矢印ａ方向に流出する。この高温冷却
水はポンプ１４により、熱磁気回転装置２２の加熱領域
５に誘導され、感温磁性材からなる円筒体１ａを加熱す
る。この熱伝達で高温冷却水は一部冷却される。
【００２３】やや冷却した高温冷却水はラジエータ１８
に入り、蛇行管部２０を蛇行しながら、ファン１６が矢
印ｂ方向に吸引する外部の冷気により低温冷却水にまで
冷却される。この低温冷却水は円筒体１ａの冷却領域６
に入り、この領域を冷却した後、矢印ｃ方向に再びエン
ジン１２に帰還し、エンジン系の冷却水として循環使用
される。実線は高温冷却水及び点線は低温冷却水の流路
を示す。
に入り、蛇行管部２０を蛇行しながら、ファン１６が矢
印ｂ方向に吸引する外部の冷気により低温冷却水にまで
冷却される。この低温冷却水は円筒体１ａの冷却領域６
に入り、この領域を冷却した後、矢印ｃ方向に再びエン
ジン１２に帰還し、エンジン系の冷却水として循環使用
される。実線は高温冷却水及び点線は低温冷却水の流路
を示す。
【００２４】円筒体１ａは加熱領域５で加熱され、冷却
領域６で冷却される。この２領域には磁石２の磁極２ａ
・２ｂが接近配設されているから、マックスウェル応力
により回転ドラム１は矢印ｄ方向に回転する。この回転
力により前記ポンプ１４およびファン１６を駆動して、
エンジン系の自律動作を継続する。
領域６で冷却される。この２領域には磁石２の磁極２ａ
・２ｂが接近配設されているから、マックスウェル応力
により回転ドラム１は矢印ｄ方向に回転する。この回転
力により前記ポンプ１４およびファン１６を駆動して、
エンジン系の自律動作を継続する。
【００２５】この第１実施形態では、高温冷却水は２段
階の冷却を受けて低温冷却水になる。第１段冷却は加熱
領域５での熱伝達であり、第２段冷却はラジエータ１８
での放熱である。第１段冷却を効率化することにより、
第２段冷却、即ちラジエータ１８は不要になる。この時
には、熱磁気回転装置２２が完全に熱磁気式ラジエータ
として使用できる。また、ポンプ１４やファン１６を熱
磁気回転装置２２により駆動することで、高温冷却水の
冷却効率が高くなる。即ち、高温冷却水の熱エネルギー
の大部分を回転エネルギーに転換することが本発明の特
徴である。
階の冷却を受けて低温冷却水になる。第１段冷却は加熱
領域５での熱伝達であり、第２段冷却はラジエータ１８
での放熱である。第１段冷却を効率化することにより、
第２段冷却、即ちラジエータ１８は不要になる。この時
には、熱磁気回転装置２２が完全に熱磁気式ラジエータ
として使用できる。また、ポンプ１４やファン１６を熱
磁気回転装置２２により駆動することで、高温冷却水の
冷却効率が高くなる。即ち、高温冷却水の熱エネルギー
の大部分を回転エネルギーに転換することが本発明の特
徴である。
【００２６】図２は熱磁気回転装置２２の加熱領域５の
拡大図である。回転ドラム１はリング状のディスク体１
ｄを積層して構成され、ディスク体１ｄ・１ｄの間隙に
高温冷却水の蛇行配管部５ｄを設けて加熱領域５を形成
している。この蛇行配管部５ｄから高温冷却水の熱をデ
ィスク体１ｄに伝達して、高温冷却水の冷却効率を高め
ている。冷却領域６にも同様の蛇行配管部６ｄが設けら
れている。また、回転ドラム１の外周に接近して磁石２
の磁極２ｂが配設されており、極徴接近させることによ
り回転ドラム１の回転効率を上げている。
拡大図である。回転ドラム１はリング状のディスク体１
ｄを積層して構成され、ディスク体１ｄ・１ｄの間隙に
高温冷却水の蛇行配管部５ｄを設けて加熱領域５を形成
している。この蛇行配管部５ｄから高温冷却水の熱をデ
ィスク体１ｄに伝達して、高温冷却水の冷却効率を高め
ている。冷却領域６にも同様の蛇行配管部６ｄが設けら
れている。また、回転ドラム１の外周に接近して磁石２
の磁極２ｂが配設されており、極徴接近させることによ
り回転ドラム１の回転効率を上げている。
【００２７】図３は図２のＩーＩ線断面図である。積層
されたディスク体１ｄ・１ｄの間に蛇行配管部５ｄ・５
ｄが設けられている。ディスク体１ｄ・１ｄの間には絶
縁体スペーサ１ｅが介装され、蛇行配管部５ｄ・６ｄの
挿入間隔を設けている。高温冷却水および低温冷却水が
内径方向に深く入ることにより熱伝達を確実にしてい
る。
されたディスク体１ｄ・１ｄの間に蛇行配管部５ｄ・５
ｄが設けられている。ディスク体１ｄ・１ｄの間には絶
縁体スペーサ１ｅが介装され、蛇行配管部５ｄ・６ｄの
挿入間隔を設けている。高温冷却水および低温冷却水が
内径方向に深く入ることにより熱伝達を確実にしてい
る。
【００２８】図４は本発明の第２実施形態の概要説明図
である。図１と異なるところは、熱磁気回転装置２２に
複数の加熱領域５と冷却領域６が設けられていることで
ある。回転力を増大させるためには、マックスウェル応
力を増大させる必要がある。
である。図１と異なるところは、熱磁気回転装置２２に
複数の加熱領域５と冷却領域６が設けられていることで
ある。回転力を増大させるためには、マックスウェル応
力を増大させる必要がある。
【００２９】この増大化は同時に高温冷却水の熱エネル
ギーを回転ドラム１の回転エネルギーへ転換する効率の
増大化を意味する。従って、磁極２ａ・２ｂの配置数及
び磁力の増強も転換効率の増大につながる。換言すれ
ば、高温冷却水の第１段冷却の効率を上昇でき、ラジエ
ータ１８による第２段冷却を不要にすることができる。
ギーを回転ドラム１の回転エネルギーへ転換する効率の
増大化を意味する。従って、磁極２ａ・２ｂの配置数及
び磁力の増強も転換効率の増大につながる。換言すれ
ば、高温冷却水の第１段冷却の効率を上昇でき、ラジエ
ータ１８による第２段冷却を不要にすることができる。
【００３０】図５は図４の熱磁気回転装置２２の簡略断
面図である。回転支軸１ｃにより回転子１ｂが軸支さ
れ、回転子１ｂの円周に円筒体１ａが巻回形成されてい
る。加熱領域５および冷却領域６は共に円筒体１ａに熱
交換板５ｅ・６ｅを接近配置して構成される。
面図である。回転支軸１ｃにより回転子１ｂが軸支さ
れ、回転子１ｂの円周に円筒体１ａが巻回形成されてい
る。加熱領域５および冷却領域６は共に円筒体１ａに熱
交換板５ｅ・６ｅを接近配置して構成される。
【００３１】図６は回転ドラム１の円筒体１ａの要部拡
大断面図である。回転ドラム１の構造を詳説すると、薄
い感熱磁性材の円筒体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。
大断面図である。回転ドラム１の構造を詳説すると、薄
い感熱磁性材の円筒体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。
【００３２】また、前記薄い円筒体１ａ1 〜１ａn を形
成する感温磁性材としては、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、感温磁性材の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（Ｏｅ）に於いて感熱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…８５
００（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。
成する感温磁性材としては、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、感温磁性材の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（Ｏｅ）に於いて感熱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…８５
００（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。
【００３３】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×２０
ｍｍ×１００ｍｍ（横幅）に、またヨーク２ｃは２５ｍ
ｍ×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…８．８４
９（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Ｓ
ＵＳ４３０を使用している。
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×２０
ｍｍ×１００ｍｍ（横幅）に、またヨーク２ｃは２５ｍ
ｍ×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…８．８４
９（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Ｓ
ＵＳ４３０を使用している。
【００３４】図７は本発明の第３実施形態の概要説明図
である。図１および図４と異なるところは、冷却領域６
を冷風で空冷することである。従って、第１および第２
実施形態と異なる点を以下に説明する。
である。図１および図４と異なるところは、冷却領域６
を冷風で空冷することである。従って、第１および第２
実施形態と異なる点を以下に説明する。
【００３５】この実施形態では、回転ドラム１の円周に
多数の加熱領域５が設けられ、高温冷却水の熱量をこの
加熱領域５に効率的に伝達して、高温冷却水は低温冷却
水となってエンジン１２に帰還する。
多数の加熱領域５が設けられ、高温冷却水の熱量をこの
加熱領域５に効率的に伝達して、高温冷却水は低温冷却
水となってエンジン１２に帰還する。
【００３６】回転ドラム１の回転によりファン１６及び
ポンプ１４を駆動する。ファン１６で外部から吸引され
た冷気は集風器１６ａで集められ、ダクト１６ｂを介し
て、円筒体１ａの冷却領域６に誘導される。冷風は冷却
ノズル６ｆから円筒体１ａの表面に吹きつけられ、冷却
領域を効率的に冷却する。つまり、高温冷却水により加
熱領域５を加熱し、冷風により冷却領域６を冷却してい
る。
ポンプ１４を駆動する。ファン１６で外部から吸引され
た冷気は集風器１６ａで集められ、ダクト１６ｂを介し
て、円筒体１ａの冷却領域６に誘導される。冷風は冷却
ノズル６ｆから円筒体１ａの表面に吹きつけられ、冷却
領域を効率的に冷却する。つまり、高温冷却水により加
熱領域５を加熱し、冷風により冷却領域６を冷却してい
る。
【００３７】図８は図７の回転ドラム１の要部断面図で
ある。加熱領域５は熱交換板５ｅを介して加熱される。
一方、冷却領域６はノズル６ｆからの冷風吹付けで冷却
されている。
ある。加熱領域５は熱交換板５ｅを介して加熱される。
一方、冷却領域６はノズル６ｆからの冷風吹付けで冷却
されている。
【００３８】この実施形態では、高温冷却水の熱量は熱
磁気回転装置２２の回転、ポンプ１４の駆動およびファ
ン１６の回転に消費され、この過程を通して低温冷却水
まで冷却される。熱磁気回転装置の回転エネルギーを更
に他のプロセスで消費する構成とすれば、冷却効率の一
層の増進を図ることができる。
磁気回転装置２２の回転、ポンプ１４の駆動およびファ
ン１６の回転に消費され、この過程を通して低温冷却水
まで冷却される。熱磁気回転装置の回転エネルギーを更
に他のプロセスで消費する構成とすれば、冷却効率の一
層の増進を図ることができる。
【００３９】図９は、図７に示す熱磁気回転装置の一部
を省略した縦断面図である。非磁性材製の回転子１ｂの
外周に固着した感温磁性材製の円筒体１ａは、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。５ｅは熱交換
板、６ｆは冷却ノズルである。
を省略した縦断面図である。非磁性材製の回転子１ｂの
外周に固着した感温磁性材製の円筒体１ａは、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。５ｅは熱交換
板、６ｆは冷却ノズルである。
【００４０】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における
種々の変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含
するものである。
はなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における
種々の変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含
するものである。
【００４１】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、エンジンから
流出する高温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置の
回転エネルギーに転換して、高温冷却水を低温冷却水に
まで冷却できるから、従来捨てられていた排熱を回転エ
ネルギーとして有効活用することができる。
流出する高温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置の
回転エネルギーに転換して、高温冷却水を低温冷却水に
まで冷却できるから、従来捨てられていた排熱を回転エ
ネルギーとして有効活用することができる。
【００４２】請求項２の発明によれば、エンジンから流
出する高温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置の回
転エネルギーに転換して、高温冷却水を低温にまで冷却
するから、その回転エネルギーをポンプやファン等の駆
動に有効利用できる。従って、エンジン発生熱を単に空
間に放出するのでなく、自動車等の装置の駆動エネルギ
ー源とすることによってエネルギー効率を上昇させ、ま
た省エネルギー化に貢献できる。
出する高温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置の回
転エネルギーに転換して、高温冷却水を低温にまで冷却
するから、その回転エネルギーをポンプやファン等の駆
動に有効利用できる。従って、エンジン発生熱を単に空
間に放出するのでなく、自動車等の装置の駆動エネルギ
ー源とすることによってエネルギー効率を上昇させ、ま
た省エネルギー化に貢献できる。
【００４３】請求項３の発明によれば、得られた回転エ
ネルギーでファンを駆動し、ファン回転で高温冷却水の
冷却を助勢するから、高温冷却水の熱エネルギーを効率
的に回転エネルギーに転換できる。
ネルギーでファンを駆動し、ファン回転で高温冷却水の
冷却を助勢するから、高温冷却水の熱エネルギーを効率
的に回転エネルギーに転換できる。
【００４４】請求項４の発明によれば、得られた回転エ
ネルギーでポンプを駆動し、このポンプ駆動で高温冷却
水の冷却を助勢するから、高温冷却水の熱エネルギーを
回転エネルギーに効率的に転換できる。
ネルギーでポンプを駆動し、このポンプ駆動で高温冷却
水の冷却を助勢するから、高温冷却水の熱エネルギーを
回転エネルギーに効率的に転換できる。
【００４５】請求項５の発明によれば、ディスクとディ
スクの間隙に高温冷却水又は低温冷却水を流通させるか
ら、所要部の加熱又は冷却を効率的に行うことができ、
エンジン排熱を効率的に回転エネルギーに転換できる。
スクの間隙に高温冷却水又は低温冷却水を流通させるか
ら、所要部の加熱又は冷却を効率的に行うことができ、
エンジン排熱を効率的に回転エネルギーに転換できる。
【００４６】請求項６の発明によれば、円筒体の円周面
に高温冷却水又は低温冷却水を接近させて加熱又は冷却
を行うから、円筒体の任意の構造に対して冷却水の配管
設計をすることができる。
に高温冷却水又は低温冷却水を接近させて加熱又は冷却
を行うから、円筒体の任意の構造に対して冷却水の配管
設計をすることができる。
【００４７】請求項７の発明によれば、高温冷却水で加
熱領域を加熱し、冷気送風により冷却領域を冷却するか
ら、加熱効率と冷却効率を高く設定できる。
熱領域を加熱し、冷気送風により冷却領域を冷却するか
ら、加熱効率と冷却効率を高く設定できる。
【図１】本発明の第１実施形態の概要説明図である。
【図２】熱磁気回転装置の加熱領域の拡大図である。
【図３】図２のＩーＩ線断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の概要説明図である。
【図５】図４の熱磁気回転装置の簡略断面図である。
【図６】回転ドラムの円筒体の要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の概要説明図である。
【図８】図７の回転ドラムの要部断面図である。
【図９】図７に示す熱磁気回転装置の一部を省略した縦
断面図である。
断面図である。
【図１０】回転体に作用するマックスウェル力の説明用
モデルである。
モデルである。
【図１１】回転体に作用するマックスウェル力の説明図
である。
である。
【図１２】従前の熱磁気回転装置の要部説明図である。
【図１３】エンジン部を備えた従来自動車の概要説明図
である。
である。
【図１４】図１３の自動車エンジン部の拡大図である。
１は回転ドラム、１ａは円筒体、１ｂは回転子、１ｃは
回転支軸、１ｄ・１ｄ 1 〜１ｄn はディスク体、２は磁
石、２ａ・２ｂは磁極、２ｃはヨーク、５は加熱領域、
５ａは工業用温排水、５ｄは蛇行配管部、５ｅは熱交換
板、６は冷却領域、６ｄは蛇行配管部、６ｅは熱交換
板、６ｆは冷却水ノズル、１０は車体、１２はエンジ
ン、１４はポンプ、１６はファン、１６ａは集風器、１
６ｂはダクト、１８はラジエータ、２０は蛇行管部、２
２は熱磁気回転装置。
回転支軸、１ｄ・１ｄ 1 〜１ｄn はディスク体、２は磁
石、２ａ・２ｂは磁極、２ｃはヨーク、５は加熱領域、
５ａは工業用温排水、５ｄは蛇行配管部、５ｅは熱交換
板、６は冷却領域、６ｄは蛇行配管部、６ｅは熱交換
板、６ｆは冷却水ノズル、１０は車体、１２はエンジ
ン、１４はポンプ、１６はファン、１６ａは集風器、１
６ｂはダクト、１８はラジエータ、２０は蛇行管部、２
２は熱磁気回転装置。
Claims (7)
- 【請求項１】 回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒
体と、この円筒体の円周方向に磁極を位置せしめて円筒
体の外周面と対向状に配設した磁石と、円筒体の一部分
を加熱する加熱領域と、円筒体の他の部分を冷却する冷
却領域とからなる熱磁気回転装置において、エンジンか
ら流出する高温冷却水により前記加熱領域を加熱し、高
温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置の回転エネル
ギーに転換して高温冷却水を低温冷却水にまで冷却する
ことを特徴とする熱磁気回転装置を利用したエンジン冷
却水の冷却方法。 - 【請求項２】 回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒
体と、この円筒体の円周方向に磁極を位置せしめて円筒
体の外周面と対向状に配設した磁極と、円筒体の一部分
を加熱する加熱領域と、円筒体の他の部分を冷却する冷
却領域とからなる熱磁気回転装置において、エンジンか
ら流出する高温冷却水により前記加熱領域を加熱し、高
温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置の回転エネル
ギーに転換して高温冷却水を低温冷却水にまで冷却し、
この低温冷却水により前記冷却領域を冷却することを特
徴とする熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷
却方法。 - 【請求項３】 前記熱磁気回転装置によりファンを回転
させ、このファン回転により高温冷却水の冷却を助勢す
る請求項２記載の熱磁気回転装置を利用したエンジン冷
却水の冷却方法。 - 【請求項４】 前記熱磁気回転装置により冷却水循環用
のポンプを駆動し、このポンプ駆動により高温冷却水の
冷却を助勢する請求項２又は３記載の熱磁気回転装置を
利用したエンジン冷却水の冷却方法。 - 【請求項５】 前記円筒体は複数のディスクを積層して
形成され、このディスクとディスクの間隙に高温冷却水
又は低温冷却水を流通させて所要部を加熱又は冷却する
請求項２記載の熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却
水の冷却方法。 - 【請求項６】 前記円筒体の円周面に高温冷却水又は低
温冷却水を接近させて所要部を加熱又は冷却する請求項
２記載の熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷
却方法。 - 【請求項７】 回転自在に軸支した感熱磁性材製の円筒
体と、この円筒体の円周方向に磁極を位置せしめて円筒
体の外周面と対向状に配設した磁石と、円筒体の一部分
を加熱する加熱領域と、円筒体の他の部分を冷却する冷
却領域とからなる熱磁気回転装置において、エンジンか
ら流出する高温冷却水により前記加熱領域を加熱し、高
温冷却水の熱エネルギーを熱磁気回転装置の回転エネル
ギーに転換して高温冷却水を低温冷却水にまで冷却し、
前記熱磁気回転装置によりファンを回転して冷気により
前記冷却領域を冷却させることを特徴とする熱磁気回転
装置を利用したエンジン冷却水の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106205A JP4486212B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106205A JP4486212B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289045A true JP2001289045A (ja) | 2001-10-19 |
| JP4486212B2 JP4486212B2 (ja) | 2010-06-23 |
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ID=18619420
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000106205A Expired - Fee Related JP4486212B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 熱磁気回転装置を利用したエンジン冷却水の冷却装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4486212B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012229634A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Denso Corp | 熱磁気エンジン装置、および可逆熱磁気サイクル装置 |
| US20130263599A1 (en) * | 2012-04-09 | 2013-10-10 | Delta Electronics, Inc. | Thermal magnetic engine and thermal magnetic engine system |
| CN104454111A (zh) * | 2013-09-18 | 2015-03-25 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 用于发动机的冷却系统和车辆 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107915A (en) * | 1980-02-01 | 1981-08-27 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Engine cooler |
| JPH01129785A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-23 | Tsuyoshi Tanaka | 熱エネルギーを力学的エネルギーに変換する方法及び熱機関 |
| JPH01145971U (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-06 | ||
| JPH09268968A (ja) * | 1996-04-01 | 1997-10-14 | Masahiro Nishikawa | 熱磁気エンジン |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000106205A patent/JP4486212B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107915A (en) * | 1980-02-01 | 1981-08-27 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Engine cooler |
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| JPH01145971U (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-06 | ||
| JPH09268968A (ja) * | 1996-04-01 | 1997-10-14 | Masahiro Nishikawa | 熱磁気エンジン |
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|---|---|---|---|---|
| JP2012229634A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Denso Corp | 熱磁気エンジン装置、および可逆熱磁気サイクル装置 |
| US9027339B2 (en) | 2011-04-25 | 2015-05-12 | Denso Corporation | Thermo-magnetic engine apparatus and reversible thermo-magnetic cycle apparatus |
| US20130263599A1 (en) * | 2012-04-09 | 2013-10-10 | Delta Electronics, Inc. | Thermal magnetic engine and thermal magnetic engine system |
| US8984885B2 (en) * | 2012-04-09 | 2015-03-24 | Delta Electronics, Inc. | Thermal magnetic engine and thermal magnetic engine system |
| CN104454111A (zh) * | 2013-09-18 | 2015-03-25 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 用于发动机的冷却系统和车辆 |
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|---|---|
| JP4486212B2 (ja) | 2010-06-23 |
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