JP2014093837A - Power generating device using magnetic powder, etc. - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性粉体と液体や他の粉体を筒状体内で移動させることによって起電力を発生させる発電装置に関するものである。 The present invention relates to a power generation apparatus that generates an electromotive force by moving a magnetic powder and a liquid or other powder in a cylindrical body.
従来、磁性流体を用いた発電装置として、下記の特許文献1や特許文献2などに記載されるようなものがある。
Conventionally, as a power generation device using a magnetic fluid, there are those described in
この発電装置は、図2に示すように、閉ループを構成するループ管91と、このループ管91の内部に封入された磁性流体92と、前記ループ管91の外周部分に巻き付けられたコイル93とを用いて構成される。なお、ここで、「磁性流体」とは、マグネタイトやマンガン亜鉛フェライトなどの強磁性微粒子と、その表面を覆う界面活性剤と、ベース液(水や油)の3つで構成される磁性コロイド溶液であり、その内部の直径10nm程度の強磁性粒子が、界面活性剤とベース液の親和力と界面活性剤同士の反発力によって液中で凝集したり沈降したりすることなく安定して分散状態を保つようにしたものである(ウィキペディア参照)。そして、このような発電装置を用いて電力を発生させる場合は、このループ管91の下部に設けられた加熱源94を用いて磁性流体を加熱させ、これによってループ管91内で磁性流体92を対流させて、コイル93の内側を横切る磁性流体によって起電力を発生させるようにしている。
As shown in FIG. 2, the power generator includes a
しかしながら、このような発電装置においては、次のような問題を有する。 However, such a power generator has the following problems.
すなわち、このような構成を用いて起電力を発生させる場合、ループ管の上下で温度差を生じさせなければ対流を生じさせることができず、また、その温度差を大きくしなければ対流速度を大きくして、大きな起電力を発生させることができない。また、磁性流体をループ管内で対流させるためには、そのループ管を起立させる必要があり、水平な状態で使用させたり、あるいは、振動を生じるような場所で使用したりすることができない。さらには、磁性流体は直径10nm程度の粒子を含んでいるため、環境に対してリスクが大きく、コストも高くつくといった問題もある。 That is, when generating an electromotive force using such a configuration, convection cannot be generated unless a temperature difference is generated between the upper and lower portions of the loop tube, and the convection speed is increased unless the temperature difference is increased. It cannot be made large to generate a large electromotive force. Further, in order to convect the magnetic fluid in the loop tube, the loop tube needs to be erected and cannot be used in a horizontal state or used in a place where vibration is generated. Furthermore, since the magnetic fluid contains particles having a diameter of about 10 nm, there is a problem that the risk is high for the environment and the cost is high.
一方、このような磁性流体を用いることなく、永久磁石を筒内で摺動させて、その筒の外側に設けられたコイルに起電力を生じさせるようにした発電機もある。しかしながら、このように永久磁石を筒内で摺動させる場合は、その摺動に伴って筒の内壁が擦り減ってしまい、メンテナンスが必要になるばかりでなく、永久磁石が壁面に衝突する際の衝撃音や振動などによって発電装置の耐久性が損なわれてしまうといった問題を生じてしまう。 On the other hand, there is a generator in which an electromotive force is generated in a coil provided outside the cylinder by sliding a permanent magnet in the cylinder without using such a magnetic fluid. However, when the permanent magnet is slid in the cylinder in this way, the inner wall of the cylinder is worn away with the sliding, and not only maintenance is required, but also when the permanent magnet collides with the wall surface. There arises a problem that the durability of the power generation device is impaired by impact sound or vibration.
そこで、本発明は、上記課題に着目してなされたもので、安価で安全な磁性粉体を用いて大きな起電力を発生させるとともに、起立させた状態以外でも使用できるようにした発電装置を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and provides a power generation device that can generate a large electromotive force using an inexpensive and safe magnetic powder and can be used even in an upright state. The purpose is to do.
すなわち、本発明における発電機は、上記課題を解決するために、密閉可能に構成された筒状体と、当該筒状体の外周部分に設けられたコイルと、当該コイルの外側に設けられた永久磁石とを備え、前記筒状体の内部に、直径1μm〜500μm以下の磁性粉体と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物を隙間を有するように封入させ、前記混合物を筒状体内で移動可能にしたものである。 That is, the generator according to the present invention is provided with a cylindrical body configured to be hermetically sealed, a coil provided on an outer peripheral portion of the cylindrical body, and an outer side of the coil in order to solve the above-described problem. A mixture of a magnetic powder having a diameter of 1 μm to 500 μm and a liquid or other non-magnetic powder mixed therein so as to have a gap. It can be moved within the body.
このように構成すれば、筒状体を振動あるいは回転などさせることによって、筒状体内に封入されている隙間の範囲内で混合物を移動させることができ、これによって、起電力を発生させることができるようになる。 If comprised in this way, a mixture can be moved within the range of the clearance gap enclosed by the cylindrical body by vibrating or rotating a cylindrical body, and this can generate an electromotive force. become able to.
また、このような発明において、前記混合物を、筒状体の1/5〜1/2の範囲内で封入させるようにする。 In such an invention, the mixture is sealed within the range of 1/5 to 1/2 of the cylindrical body.
このようにすれば、筒状体内で混合物を十分加速させてコイルの内部を通過させることができ、これによって大きな起電力を発生させることができるようになる。 If it does in this way, a mixture can fully be accelerated in a cylindrical body, and the inside of a coil can be passed, and it will become possible to generate a big electromotive force by this.
さらには、前記混合物として、界面活性剤と消泡剤を含ませるようにする。 Furthermore, a surfactant and an antifoaming agent are included as the mixture.
このようにすれば、筒状体内の壁面における摩擦抵抗を低減させることができ、混合物に含まれる磁性粉体が壁面に磁着することを防止できるとともに、泡の発生を防止して、混合物の移動速度を低減させてしまうようなことがなくなる。 In this way, the frictional resistance on the wall surface in the cylindrical body can be reduced, the magnetic powder contained in the mixture can be prevented from magnetically adhering to the wall surface, and the generation of bubbles can be prevented. The movement speed is not reduced.
このように、本発明によれば、密閉可能に構成された筒状体と、当該筒状体の外周部分に設けられたコイルと、当該コイルの外側に設けられた永久磁石とを備え、前記筒状体の内部に、直径1μm〜500μm以下の磁性粉体と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物を隙間を有するように封入させ、前記混合物を筒状体内で移動可能にしたので、筒状体を振動あるいは回転などさせることによって、筒状体内に封入されている隙間の範囲内で混合物を移動させることができ、これによって、起電力を発生させることができるようになる。 Thus, according to the present invention, comprising: a cylindrical body configured to be hermetically sealed; a coil provided on an outer peripheral portion of the cylindrical body; and a permanent magnet provided outside the coil, A mixture in which a magnetic powder having a diameter of 1 μm to 500 μm or less and a liquid or other nonmagnetic powder is mixed is sealed inside the cylindrical body so as to have a gap, and the mixture can be moved in the cylindrical body. Therefore, by vibrating or rotating the cylindrical body, the mixture can be moved within the gap enclosed by the cylindrical body, and thereby an electromotive force can be generated.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
この実施の形態における発電装置1は、振動や回転などによって起電力を発生させるようにしたものであって、図1に示すように、密閉可能に構成された筒状体2と、その筒状体2の外周部分に巻き付けられたコイル3と、そのコイル3の外側に設けられた永久磁石4を備えて構成される。そして、特徴的には、その筒状体2の内部に、比較的安価な直径1μm〜500μm以下の磁性粉体51を混入させた混合物5を筒状体2内で移動可能な量だけ隙間を有するように封入し、この筒状体2を振動あるいは回転などさせることによって、混合物5をコイル3の内部で移動させて起電力を発生させるようにしたものである。以下、本実施の形態における発電装置1の構成について説明する。
The
まず、発電装置1を構成する筒状体2は、内部に混合物5を収容できるような密閉空間を有するように構成されるものであって、断面円形状もしくは断面矩形状をなす直線状の部材で構成される。なお、ここでは、直線状をなす部材で筒状体2を構成するようにしているが、例えば、リング状をなす部材や曲線状をなすように筒状体2を構成してもよい。このような筒状体2の端部には、蓋部が螺着されるように取り付けられており、この蓋部を開けることによって内部に最適な量の混合物5を収容できるようにしている。
First, the
また、この筒状体2の外周部分にはコイル3が巻き付けられる。このコイル3は、筒状体2の略全体に巻き付けられており、これによって内部の混合物5が十分に加速した際に電力を発生させられるようにしている。また、このコイル3には、整流回路6が接続されており、これによってコイル3に発生した電気を直流に変換させるようにしている。
A
さらに、この筒状体2の外側には永久磁石4が設けられる。この永久磁石4としては、例えば、ネオジウム磁石などを用い、これによってコイル3に強い磁界を発生させられるようにしている。
Further, a permanent magnet 4 is provided outside the
このような構成において、筒状体2内には磁性粉体51と液体52を混合させた混合物5が隙間を有するように封入される。
In such a configuration, the
この磁性粉体51としては、例えば、直径1μm〜500μm以下の磁化されていない酸化鉄粒子(例えば、Fe3O4粒子など)を用いる。このとき、粒子径が大きい摩耗や機械的損失が大きくなり、また、細かく磁界を変化させることができなくなる。一方、粒子径が小さ過ぎるとコストや環境リスクが高くなり、また、その磁性粉体51を産業廃棄物として処理しなければならない。このため、好ましくは10μm〜100μmの範囲内の酸化鉄粒子を用いるようにするとよい。また、このような磁性粉体51のみを筒状体2内に封入した場合、永久磁石4からの磁力によって内壁に磁着してしまい、磁界を変化させることができなくなる。このため、この磁性粉体51の壁面への付着を防止して筒状体2内で自由に移動できるように、筒状体2の内壁をフッ素樹脂加工、TEOS処理加工、DLC加工などの滑りコーティング処理をして摩擦抵抗を小さくするとともに、その磁性粉体51の移動を促進するように液体52や他の非磁性粒子(例えば、磁力に影響を与えない二酸化ケイ素の粒子など)と混合させるようにする。このような液体52としてはコストを低減させるために水などを用いる。そして、振動させた際の水の押圧力によって磁性粉体51を筒状体2内でバラバラにして永久磁石4との間で磁界を変化させるようにする。また、このとき、磁性粉体51同士の摩擦や磁着などを可能な限り防止するために、液体52内に界面活性剤を含有させるようにする。しかし、このように界面活性剤を含有させるようにした場合、筒状体2を振動させた際に、筒状体2の隙間が泡で充満してしまい、混合物5の移動を妨げてしまう可能性がある。そのため、その液体52内に消泡剤を含有させるようにする。このようにすれば、泡の発生を防止して、隙間内における混合物5の移動を可能にすることができる。なお、このような混合物5を筒状体2内に封入する際、1/2〜1/5の範囲内で筒状体2内に封入し、残りの1/2〜4/5を隙間の状態としておく。この隙間については空気を入れるようにしてもよく、あるいは真空状態としておいてもよい。このような量にしておけば、混合物5の加速領域を確保することができ、効率よく発電させることができるようになる。
As the
次に、このように構成された発電装置1の作用について説明する。
Next, the operation of the
このような発電装置1を大きく振動させると、筒状体2内に封入された混合物5が振動し、コイル3の内側を横切る。このように混合物5がコイル3の内側を横切ると、コイル3の外側に設けられた永久磁石4との間の磁界が変化し、この磁界の変化によってコイル3に誘導起電力を発生させることができる。このとき、混合物5に含まれる磁性粉体51は、永久磁石4の磁力によって筒状体2の内壁に磁着しようとするが、振動による液体52の押圧力とフッ素加工された壁面、界面活性剤などによってバラバラの状態で筒状体2内を移動することができる。また、このように界面活性剤によって磁性粉体51の磁着を防止する際、泡立ちを防止するための消泡剤によって隙間空間での泡立ちを防止し、その隙間を加速領域として混合物5を移動させることができるようになる。そして、このように混合物5を往復動させることによって誘導起電力を発生させ、整流回路6を介して電力を出力することができるようになる。
When such a
このように上記実施の形態によれば、密閉可能に構成された筒状体2と、当該筒状体2の外周部分に設けられたコイル3と、当該コイル3の外側に設けられた永久磁石4とを備え、前記筒状体2の内部に、直径1μm〜500μm以下の磁性粉体51と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物5を隙間を有するように封入させ、前記混合物5を筒状体2内で移動可能にしたので、筒状体2を振動あるいは回転などさせることによって、筒状体2内に封入されている隙間の範囲内で混合物5を移動させることができ、これによって、起電力を発生させることができるようになる。
As described above, according to the above-described embodiment, the
また、混合物5を、筒状体2の1/5〜1/2の範囲内で封入させるようにしたので、筒状体2内で混合物5を十分加速させてコイル3の内部を通過させることができ、これによって大きな起電力を発生させることができるようになる。
Further, since the
さらには、混合物5に界面活性剤と消泡剤を含ませるようにしたので、筒状体2内の壁面における摩擦抵抗を低減させることができ、混合物5に含まれる磁性粉体51が壁面に磁着することを防止できるとともに、泡の発生を防止して、混合物5の移動速度を低減させてしまうようなことがなくなる。
Furthermore, since the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in a various aspect.
例えば、上記実施の形態では、混合物5として水を用いるようにしたが、流動パラフィン、有機溶剤、シリコン系液剤などを始めとするその他の液体52を用いるようにしてもよい。
For example, in the above embodiment, water is used as the
また、上記実施の形態では、磁性粒子を液体52または非磁性粒子と混合させるようにしたが、磁性粒子と液体52と非磁性粒子の三種類を混合させるようにしてもよい。 In the above embodiment, the magnetic particles are mixed with the liquid 52 or the nonmagnetic particles. However, three types of magnetic particles, the liquid 52 and the nonmagnetic particles may be mixed.
さらに、上記実施の形態では、磁性粒子を混合させるようにしているが、この磁性粒子に非磁性材料をコーティングさせて、磁化された際におけるそれぞれの磁着を防止するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, magnetic particles are mixed. However, the magnetic particles may be coated with a non-magnetic material to prevent each magnetic adhesion when magnetized.
本発明は、例えば、振動や回転などを生じる部分に取り付けられて電力を発生させるような分野に用いることができ、例えば、自転車やバイク・自動車などの乗り物の発電、浮き灯台・浮き桟橋・養殖筏・ブイ・ヨット・ボートなどの波力を利用した発電、その他の多種多様の分野における発電に利用することができる。 The present invention can be used, for example, in a field where electric power is generated by being attached to a portion that generates vibration or rotation, for example, power generation of a vehicle such as a bicycle, a motorcycle, or an automobile, It can be used for power generation using wave power such as dredging, buoys, yachts, boats, and other various fields.
1・・・発電装置
2・・・筒状体
21・・・蓋体
3・・・コイル
4・・・永久磁石
5・・・混合物
51・・・磁性粉体
52・・・液体
6・・・整流回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
当該筒状体の外周部分に設けられたコイルと、
当該コイルの外側に設けられた永久磁石とを備え、
前記筒状体の内部に、直径1μm〜500μm以下の磁性粉体と液体または他の非磁性粉体を混入させた混合物を隙間を有するように封入させ、前記混合物を筒状体内で移動可能にしたことを特徴とする磁性粉体等による発電装置。 A cylindrical body configured to be sealable;
A coil provided on an outer peripheral portion of the cylindrical body;
A permanent magnet provided outside the coil,
A mixture in which magnetic powder having a diameter of 1 μm to 500 μm and liquid or other non-magnetic powder is mixed is sealed inside the cylindrical body so as to have a gap, and the mixture can be moved in the cylindrical body. A power generation device using magnetic powder or the like.
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