JP2019513202A - 取引文書処理のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このPCT出願は、2014年9月4日に出願された米国特許出願第14/476,878号の一部継続出願である、2016年3月10日に出願された米国特許出願第15/067,051号に基づく優先権を主張する。
従来の発電は、形状記憶合金に頼るか、そうでなければそれを活用することができる。形状記憶合金を利用する熱機関の熱およびカルノー効率は、従来の発電プラントの効率をはるかに下回る可能性があるが、このような熱機関は比較的小さな温度範囲で動作することができ、従って、高品質の電力を発電するために低品質の熱を利用する。このように、熱ごみ(heat refuse)として従来理解されているであろう効果的な熱依存は、材料コストおよび低効率にもかかわらず、形状記憶合金に基づく熱機関を望ましいものにすることができる。より具体的には、ニチノールは、形状記憶合金(SMA:shape memory alloy)または熱弾性材料として知られているいくつかの合金の1つであり、従来の熱機関における影響力である。しかし、ニチノールを活用する従来の熱機関のいくつかは、エネルギーを生成するためにその電力を消費しなければならない場合がある。従来の熱機関のいくつかの他のものは、生成された電力を生成時に使用しなければならない場合がある。SMAを活用する従来の熱機関のさらにいくつかの他のものは、複数の形状記憶ばねを活用して低品質の熱を機械的エネルギーに変換することができる。さらに、いくつかの他の従来の熱機関は、ニチノールが一軸引張りの下で効率的な相転移経路を示すという事実を活用し、従って張力下に保持される単一のニチノール要素を含んできた。このような従来の熱機関が利用可能であるにもかかわらず、形状記憶合金に基づく熱機関の分野では開発すべきことがたくさん残っている。
添付の図面は、本開示の一体となっている部分であり、本明細書に組み込まれる。各図面は、本開示の例示的な実施形態を示し、本記載および特許請求の範囲と併せて、本開示の様々な原理、特徴、または態様を少なくとも部分的に説明する働きをする。本開示の特定の実施形態は、一定の縮尺で描かれていない添付の図面を参照して、以下により完全に記載される。しかしながら、本開示の様々な態様は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載された実践に限定されると解釈されるべきではない。同様の番号は、全体を通して、同様であるが必ずしも同一ではない要素を指す。
本開示は、少なくとも特定の態様において、記憶形状合金および他の熱弾性材料における相転移に基づく発電の問題を認識し、これに取り組む。前述のように、ニチノールは、形状記憶合金(SMA)または熱弾性材料として知られているいくつかの合金の1つである。SMAは、劇的に異なる特性を有する複数の固体相または結晶構造の存在のために機能する。通常、1つの構造は、破壊されることなく容易に回転することができる結合材を有し、他の構造は非常に堅い。これらの2つの構造の存在は、材料の温度を変えるだけで、明らかに塑性的な変形の回復を可能にする。換言すると、熱機関の形状記憶合金または熱弾性材料は、低品質熱エネルギーを高品質機械エネルギーに変換することができる。本開示は、熱力学的作用の生成のための線形出力を生成することができるシェーパ記憶合金部材または他の熱弾性材料部材を活用するモジュール式発電機を提供する。本開示のモジュール式発電機は、エネルギー伝達要素およびエネルギー貯蔵要素から発電要素を切り離すことを可能にする、または容易にする。加えて、モジュール式発電機は、要求に応じた発電電力の利用を可能にする、または容易にする制御機構を含むことができる。
Claims (20)
- 近位端および反対側の遠位端を有する形状記憶合金部材を含む第1のモジュールであって、前記形状記憶合金部材が所定の移行温度である引っ張り状態に移行するように構成される第1のモジュールと、及び
前記形状記憶合金部材の近位端に機械的に結合された機構であって、前記形状記憶合金部材が前記引っ張り状態へ移行するのに応答して移動し、その結果加圧流体の第1の量が前記機構内にもたらされるように構成されたピストンを含む機構と、
前記機構を含む油圧シリンダに結合されたバルブであって、加圧流体の前記第1の量の一部を放出するように構成されたバルブと、及び
加圧流体の第2の量を含む第2のモジュールであって、加圧流体の前記第1の量の前記一部を受け入れるように構成された第2のモジュールと、
を含む、装置。 - 第2の近位端および第2の反対側の遠位端を有する第2の形状記憶合金部材を含む第3のモジュールであって、前記第2の形状記憶合金部材が第2の所定の移行温度で第2の引っ張り状態に移行するように構成される第3のモジュールと、及び
前記第2の形状記憶合金部材の前記第2の近位端に機械的に結合された第2の機構であって、前記第2の形状記憶合金部材が前記第2の引っ張り状態へ移行するのに応答して第2の油圧シリンダ内の第2のピストンを移動し、その結果加圧流体の第3の量が前記第2の油圧シリンダ内にもたらされるように構成された第2の機構と、
をさらに含む、請求項1に記載の装置。 - 前記第2のモジュールに結合された第2のバルブであって、加圧流体の前記第2の量の第2の部分を放出するように構成された第2のバルブと、及び
発電機であって、加圧流体の前記第2の量の前記第2の部分を受け入れ、その結果ある量の電力が前記発電機内に生成される発電機と
をさらに含む、請求項1に記載の装置。 - 未加圧流体を供給する容器と、及び
前記容器に結合された第3のバルブであって、前記未加圧流体の第3の量を前記油圧シリンダへ放出するように構成された第3のバルブと、
をさらに含む、請求項3に記載の装置。 - 前記形状記憶合金部材が、ニッケル−チタン合金を含むロッドを含み、前記所定の移行温度が約5℃から約30℃の範囲内にある、請求項1に記載の装置。
- 前記ロッドが結晶質であり、<1,0,0>結晶方向に沿って配向された長手方向軸を有する、請求項5に記載の装置。
- 前記ロッドが約1.0mmから約8.0mmの範囲内の直径を有し、前記ロッドが約100.0mmから約500.0mmの範囲内の長さを有する、請求項5に記載の装置。
- 前記形状記憶合金部材が、ニッケル−銅−チタン合金を含むロッドを含み、銅の濃度がせいぜい約20at%である、請求項1に記載の装置。
- 前記第1のモジュールが剛性支持部材と、
前記形状記憶合金部材の前記近位端にしっかり固定された第1のリング終端であって、チタン合金を含む第1のリング終端と、及び
前記形状記憶合金部材の前記反対側の遠位端にしっかり固定された第2のチタンリング終端であって、チタン合金を含む第2のチタンリング終端と、
を含む、請求項1に記載の装置。 - 前記第1のモジュールが、吸収材料で少なくとも部分的にコーティングされた表面を有し、前記表面が前記形状記憶合金部材の第2の表面と対向する、請求項9に記載の装置。
- 前記第1のモジュールが、吸収材料で少なくとも部分的にコーティングされた表面を有する可動エンクロージャをさらに含み、前記可動エンクロージャが前記可動エンクロージャの端部に開口を画定する、請求項9に記載の装置。
- 前記可動エンクロージャが、前記剛性支持部材が前記近位端から前記反対側の遠位端まで延在する方向に沿って移動するように構成され、前記可動エンクロージャの移動は前記引っ張り状態への移行に応答する、請求項11に記載の装置。
- 形状記憶合金部材を引っ張り状態に移行させて前記形状記憶合金部材を収縮させること、
前記収縮に対応するピストンの直線的な変位を油圧シリンダ内で引き起こすこと、
前記直線的な変位に応答して前記油圧シリンダ内である量の流体を加圧すること、及び
加圧された流体の量を圧力貯蔵容器に供給すること、
を含む、方法。 - 加圧流体の第2の量を前記圧力貯蔵容器から放出することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記形状記憶合金部材を前記引っ張り状態に移行させることが、前記形状記憶合金を、所定の移行温度を超える温度まで加熱することを含む、請求項13に記載の方法。
- 第1のモジュールであって、
それぞれの熱弾性ロッドであって、前記それぞれの熱弾性ロッドのそれぞれが近位端と反対側の遠位端とを有し、前記それぞれの熱弾性ロッドのそれぞれが所定の移行温度で第1の引っ張り状態から第2の引っ張り状態へ移行するように構成されたそれぞれの熱弾性ロッドと、及び
前記それぞれの熱弾性ロッドに関連付けられたそれぞれの機構であって、前記それぞれの機構のそれぞれが、それぞれの熱弾性ロッドのそれぞれの近位端に機械的に結合され、前記それぞれの機構のそれぞれが、前記それぞれの熱弾性ロッドが前記引っ張り状態に移行するのに応答して移動し、その結果前記それぞれの機構内に加圧された流体のそれぞれの第1の量をもたらすように構成されたピストンを含むそれぞれの機構と
を含む第1のモジュールと、
前記それぞれの機構を含む油圧シリンダに結合されたバルブであって、加圧流体の前記第1の量の一部を放出するように構成されたバルブと、及び
加圧流体の第2の量を含む第2のモジュールであって、加圧流体の前記第1の量の前記一部を受け入れるように構成された第2のモジュールと、
を含む、装置。 - 前記熱弾性ロッドの少なくとも1つが、ニッケル−チタン合金を含むロッドの少なくとも1つを含み、前記所定の移行温度が約−100℃から約160℃の範囲内にある、請求項16に記載の装置。
- 前記熱弾性ロッドが形状記憶ポリマーを含む、請求項17に記載の装置。
- 前記ロッドが、約1.0mmから約8.0mmの範囲内の直径を有し、前記ロッドが約100.0mmから約500.0mmの範囲内の長さを有する、請求項17に記載の装置。
- 前記形状記憶合金部材が、ニッケル−銅−チタン合金を含むロッドを含み、銅の濃度がせいぜい約20at%である、請求項16に記載の装置。
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