JP2011111931A - 熱発電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度変化に基づいて発電を行なう熱発電機1であって、温度変化に基づいて膨張および収縮を行なう熱膨張部材2と、熱膨張部材2の膨張および収縮を受けて封入されている作動液10を直線運動させる管路3と、作動液10の直線運動を回転運動に変換する直線・回転運動変換手段4と、直線・回転運動変換手段4により得られる回転力により動作される発電手段5を備え、管路3は、熱膨張部材2と接する第1端部7と直線・回転運動変換手段4と接する第2端部8を有し、第1端部7の断面積は、第2端部8の断面積よりも大きく、第1端部7と第2端部8とは、管路3内をピストン上に移動する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1における熱発電機のブロック図である。まず、図1を用いて熱発電機の概要を説明する。
熱発電機1は、温度変化による熱膨張部材2の膨張、収縮によって発電を行なう。すなわち、熱発電機1は、外気の温度差や温度変化に基づいて発電を行なう。
熱膨張部材2は、外気温及び周囲温度の変化によって膨張や収縮を行なう部材である。特に、熱膨張係数の高い金属や合金によって形成されることが好適である。
また、熱膨張部材2を透明なフードで囲うことにより太陽光熱等による周囲温度の変化量を増加させることも可能となる。
管路3は、両端に開口部を有する通路であり、内部に作動液10を封入している。管路3の両端の開口部の一方は、第1端部7で閉鎖され、他方は第2端部8で閉鎖される。第1端部7は、熱膨張部材2に接し、第2端部8は、直線・回転運動変換手段4に接する。また、第1端部7および第2端部8は、管路3内部を移動可能であり、第1端部7および第2端部8の移動に合わせて管路3に封入されている作動液10が直線運動を行なう。
次に、直線・回転運動変換手段4について説明する。
発電手段5は、回転運動を受けて回転する発電機6を備え、発電機6の回転によって発電を行なう。
次に、熱発電機1の変形例について図2を用いて説明する。
次に、実施の形態2について説明する。
次に、実施の形態3について説明する。
まず、熱膨張部材に対応する伸縮ロッド温度差伸縮部170について説明する。図4は、単体の伸縮ロッドを備える場合を示し、図6は、複数の伸縮ロッドを備える場合を示す。図6は、本発明の実施の形態3における伸縮ロッド複数型温度差変換部172の詳細図である。
次に、伸縮増幅部173の形態を説明する。
スクリューロッド回転型直線回転変換部174は、スクリューナット118とスクリューロッド121の組み合わせを備えて、直線運動を回転運動に変換する。ガイドロッド116の長手方向に自由に動け又スクリューナット118との取付部がワニ口状になりスクリューナット118の回転を拘束する形状のスクリューナットホルダー117を取付けたガイドロッド116の一方端(接続ピン(c)113側)をガイドロッド116の長手方向の動きを拘束したガイドロッドサポート(a)114及び他方(反接続ピン(c)113側)をガイドロッドサポート(b)115に取付けガイドロッド116を保持する。
次に図10にてスクリューナット回転型直線回転変換部175の詳細を説明する。図10は、本発明の実施の形態3におけるスクリューナット回転型直線回転変換部の側面図である。
また、スクリューロッド回転型直線回転変換部174、スクリューナット回転型直線回転変換部175のスクリューナット及びスクリューロッドのねじ部はボールねじを使用するとより滑らかな動きとなる。
発電部176は、回転運動を受けて発電機131を回転させることで、発電を行なう。発電効率を上げるために、発電部176は、回転力を増速させる機構も有する。
まず、伸縮ロッド単体型温度差伸縮変換部171によって熱発電機が動作する場合を説明する。
回転軸127へ伝達された回転を軸継手(a)128を介して増速機129へ伝達し、回転が増幅され軸継手(b)130を介して発電機131に伝達され発電機131を回転させ発電を行う。
伸縮ロッド複数型温度差伸縮変換部172使用時の熱発電機の動作について説明する。
同様に伸縮ロッドホルダー(a)148に取付けられた伸縮ロッド142が伸縮しその差分伸縮ロッド142に取付けられた伸縮ロッド150と共に伸縮ロッドホルダー(b)149が動く。更に、伸縮ロッド150が伸縮しその差分動く。
回転軸127へ伝達された回転を、軸継手(a)128を介して増速機129へ伝達し回転が増幅され軸継手(b)130を介して発電機131に伝達され発電機を回転させ発電を行う。
以上のように、実施の形態3における熱発電機は、伸縮ロッド温度差伸縮部170の伸縮ロッドの膨張・収縮による直線運動を伸縮増幅部173により増幅し、直線運動をスクリューロッド回転型直線回転変換部174やスクリューナット回転型直線回転変換部175によって回転運動に変換し、この回転運動によって発電部176の発電機131を回して発電を行なう。
2 熱膨張部材
3 管路
4 直線・回転運動変換手段
5 発電手段
6 発電機
7 第1端部
8 第2端部
10 作動液
12 バイパス管路
13 接続シャフト
101 伸縮ロッド
102 伸縮ロッド固定サポート
103 伸縮ロッド移動側サポート
104 接続ピン(a)
105 シリンダー(a)
106 ピストン(a)
107 連通管(a)
108 シリンダー(b)
109 ピストン(b)
110 連通管(b)
111 接続ピン(b)
112 接続ロッド
113 接続ピン(c)
114 ガイドロッドサポート(a)
115 ガイドロッドサポート(b)
116 ガイドロッド
117 スクリューナットホルダー
118 スクリューナット
119 スクリューロッドサポート(a)
120 スクリューロッドサポート(b)
121 スクリューロッド
122 スプロケット(a)
123 スプロケット(b)
124 チェーン
125 回転軸軸受(a)
126 回転軸軸受(b)
127 回転軸
128 軸継手(a)
129 増速機
130 軸継手(b)
131 発電機
141 伸縮ロッド
142 伸縮ロッド
143 接続ピン
144 接続ピン
145 接続ピン
146 接続ピン
147 接続ピン
148 伸縮ロッドホルダー(a)
149 伸縮ロッドホルダー(b)
150 伸縮ロッド
151 伸縮ロッド固定サポート
152 伸縮ロッド移動側サポート
161 スクリューロッドサポート(a)
162 スクリューロッドサポート(b)
163 スクリューロッド
164 スクリューナットサポート
165 スクリューナット
166 スプロケット(a)
170 伸縮ロッド温度差伸縮部
171 伸縮ロッド単体型温度差伸縮変換部
172 伸縮ロッド複数型温度差伸縮変換部
173 伸縮増幅部
174 スクリューロッド回転型直線回転変換部
175 スクリューナット回転型直線回転変換部
176 発電部
Claims (8)
- 温度変化に基づいて発電を行なう熱発電機であって、
温度変化に基づいて膨張および収縮を行なう熱膨張部材と、
前記熱膨張部材の膨張および収縮を受けて封入されている作動液を直線運動させる管路と、
前記作動液の直線運動を回転運動に変換する直線・回転運動変換手段と、
前記直線・回転運動変換手段により得られる回転力により動作される発電手段を備え、
前記管路は、前記熱膨張部材と接する第1端部と前記直線・回転運動変換手段と接する第2端部を有し、前記第1端部の断面積は、前記第2端部の断面積よりも大きく、前記第1端部と前記第2端部とは、前記管路内をピストン上に移動する熱発電機。 - 前記管路は、開口部が前記第1端部および前記第2端部によって閉鎖されており、閉鎖された空間に前記作動液が充填され、前記第1端部が前記管路に挿入されることで、前記作動液が前記第2端部を押し出す請求項1記載の熱発電機。
- 前記熱膨張部材は、並列に前記第1端部に接する複数の突出部を更に備える請求項1又は2記載の熱発電機。
- 前記熱膨張部材は、凹部および凸部の少なくとも一方を備え、外界と接触する表面積を拡大する請求項1から3のいずれか記載の熱発電機。
- 前記熱膨張部材が接する外界の温度を計測する温度計測部を更に備え、前記温度計測部の測定結果に基づいて、前記発電手段で発電される発電量を予測して通知する通知手段を更に備える請求項1から4のいずれか記載の熱発電機。
- 前記直線・回転運動変換部は、スクリューロッドと前記スクリューロッドと螺合するスクリューナットを備え、前記スクリューロッドと前記スクリューナットの螺合によって直線運動を回転運動に変換する請求項1から5のいずれか記載の熱発電機。
- 前記熱膨張部材は、熱膨張係数の高い金属、樹脂、合金の少なくとも一つから形成される請求項1から6のいずれか記載の熱発電機。
- 前記直線・回転運動変換部による回転速度を増加させて前記発電手段を回転させる増速機を更に備える請求項1から7のいずれか記載の熱発電機。
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