JPH02299481A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気力を利用して、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に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、磁石を磁場中に通し、磁場中における磁石に、磁
石のキュリー温度に応じた高温域と低温域の温度差域を
与え、熱エネルギーを力学的エネルギーに変換する方法
及び熱機関が発明されているが、磁石は極めて熱伝導率
が小さいこと、また加熱、冷却の繰り返しによる磁力の
劣化が著しいこと等の課題があり、熱エネルギーの変換
効率は極めて低かった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の課題を解決し、極めて熱効率が高く、
かつ安定して熱エネルギーを力学的エネルギーに変換す
る方法及び熱機関を、提供する目的からなされたもので
ある。

（課題を解決するための手段） 磁場印加手段（２）で磁場を作り、この磁場中に、磁性
体（１）を通し、磁場中における磁性体（１）に、磁性
体（１）のキュリー温度に応じた高温域と低温域の温度
差域を与え、磁性体（１）または、磁場印加手段（２）
を移動させる。

以上の如くの、熱エネルギーを力学的エネルギーに変換
する方法。

そして、磁場中における磁性体（１）に、加熱手段（３
）または、冷却手段（４）を用いて、磁性体（１）のキ
ュリー温度に応じた高温域と低温域の温度差域を与え、
磁性体（１）または、磁場印加手段（２）を移動させる
ことを特徴とした熱機関。

さらに、磁性体（１）を環状とし、磁性体（１）または
、磁場印加手段（２）が、回転移動可能な機構としたこ
とを特徴とした熱機関。

（作用） Ｎ１、Ｆ、、、Ｃ，、等の強磁性体、および、これらの
化合物は、外部磁場によって磁化し、−次磁石となる。

磁化率Ｊは、一般的に、キュリー・ワイスの法則に基づ
き、温度Ｔの上昇と伴に低下し、指数関数的な低減特性
を示す。

本発明は、従来の永久磁石の代わりに、磁性体を一次磁
石として使用したものである。

磁性体を一次磁石として使用した場合は、永久磁石に比
べて、熱伝導率がはるかに大きく、かつ、加熱、冷却に
よる磁化率の経年劣化がないために、熱エネルギーを安
定的に、かつ効率よく力学的エネルギーに変換できる。

第１図は磁性体（１）の磁化率Ｊと温度Ｔの関係を示す
図である。

ａは、一般の強磁性体の温度特性である。

ｂは、本発明で求める、理想的な磁性体の温度特性であ
る。

Ｃは、キュリー温度Ｔｃが、常温以下にある本発明で求
める理想的な磁性体の温度特性である。

第２図は１本発明の動作原理図である。

磁性体（１）は、磁場印加手段（２）の磁場によって磁
化し、−次磁石となる。

磁場中における磁性体（１）が、均一温度である場合は
、磁性体（１）の磁化率は同一であり、力学的エネルギ
ーは生じない。

いま、加熱手段（３）等によって、磁性体（１）を加熱
すると、加熱部分の磁化率Ｊは、温度Ｔの上昇と伴に低
下し、キュリー温度Ｔｃ以上では、はぼゼロとなる。

この様に、磁場中における磁性体（１）の磁化率Ｊの均
衡がくずれると、磁性体（１）は高温側に、磁場印加手
段（２）は低温側に移動しようとする力学的エネルギー
が生じる。

従って、磁場印加手段（２）を固定した状態で、磁性体
（１）の加熱を続けると、磁性体（１）を連続して移動
できる。

同様に、磁性体（１）を固定した場合は、磁場印加手段
（２）を連続して移動できる。

第１図Ｃ特性のように、キュリー温度Ｔｃが常温以下に
ある磁性体（１）を使用すると、冷熱エネルギーを効率
よく力学的エネルギーに変換できる。

いま、第２図において、磁性体（１）を冷却手段（４）
等によって、キュリー温度Ｔｃ以下に冷却する。この場
合、加熱手段（３）は大気温度で十分であるから、燃焼
による加熱を全く必要としない、完全に無公害な熱機関
を構成できる。

第３図、第４図は、磁場印加手段（２）の極性の差異に
よって、磁場中における磁性体（１）に与えるべき、高
温域と低温域の温度差域が異なることと、高温域と低温
域の温度差境界の位置によって、熱エネルギーを力学的
エネルギーに変換する、熱効率Ｅに差異が生じることを
示した図である。

本図で示す様に、磁場の中心点で、磁性体（１）に、高
温域と低温域の熱エネルギーを与えても、熱エネルギー
は、磁性体（１）の温度を変えるだけで、力学的エネル
ギーには変換できない。

熱エネルギーを、効率よく力学的エネルギーに変換でき
る領域は、磁場の終端近傍である。

磁場の中心点の左右で、熱効率Ｅは等しいが。

磁性体（１）または、磁場印加手段（２）の移動方向が
逆となる。

従って、直進移動や回転移動において、その移動方向を
容易に変えることができる。

（実施例） 第２図は、本発明の動作原理図であり、磁場印加手段（
２）を、磁性体（１）の片面だけに設けた場合の実施例
でもある。

この実施例は、構造が極めて簡単であり、加熱手段（３
）が５石炭等の燃料を燃焼させて、磁性体（１）を直接
的に加熱する方式の場合は、極め有効である。一方１片
面磁場であるため、強い磁が作りにくい欠点がある。

第５図は、上記の欠点を解決するために、磁場印加手段
（２）を対面させた実施例の斜視図である。この様に、
複数個の磁場印加手段（２）を対面させると、その内部
に、強い磁場を形成できる。

第６図は、磁場印加手段（２）が円筒形である場合の実
施例の斜視図である。

第７図は、磁場印加手段（２）の周囲全体に。

磁性体（１）を通した場合の、実施例の一部断面斜視図
である。

磁性体（１）の形状としては、連続した形状のもの、磁
性体（１）間を、適度な間隔をもって熱絶縁して連ねた
形状のもの、磁性体（１）に、熱伝導率の大きい物質を
嵌合または、混合して連ねた形状のもの等、いろいろな
形状がある。

磁場印加手段（２）としては、永久磁石、電磁石、超電
導磁石等が使用できる。

加熱手段（３）としては、燃料を燃焼させる方法、加熱
器による方法、太陽熱や地熱による方法、レザー光線等
の熱光線による方法等、いろいろな手段がある。

冷却手段（４）としては、水冷、油冷、空冷、冷却器に
よる冷却、液体窒素等の低温液化ガスによる冷却等、い
ろいろな手段がある。

第８図は、磁性体（１）を、円盤状の環状として、磁性
体（１）が５回転移動可能な機構とした、本発明の熱機
関の実施例の構成図である。

磁性体（１）の環状の形状としては、円盤状、円筒状、
円錐状、輪状、ベルト状、無限軌道状等の形状がある。

第８図は、磁性体（１）に５キユリ一温度Ｔ６が常温近
傍にあるものを使用し、加熱手段（３）として太陽熱を
利用した、本発明の熱機関の実施例の構成図である。

冷却手段（４）として、液体窒素等の低温液化ガス（７
）を使用すると、冷熱エネルギーと体積膨張によるエネ
ルギーの、両方の物理的エネルギーを有効に利用でき、
小型でかつ熱効率の高い、完全に無公害な熱機関を構成
できる。

第９図は、Ａ−λ断面図である。

本図のように、磁性体（１）の円盤を複数枚にしたり、
磁場印加手段（２）、加熱手段（３）。

冷却手段（４）を複数個にすると、馬力の大きい熱機関
を構成できる。

尚、本発明の実施態様として、次ぎの如きができる。

１磁場印加手段（２）で磁場を作り、この磁場中に、磁
性体（１）を通し、磁場中における磁性体（１）に、磁
性体（１）のキュリー温度に応じた高温域と低温域の温
度差域を与え、磁性体（１）または、磁場印加手段（２
）を移動させる。

以上のような、熱エネルギーを力学的エネルギーに変換
する方法。

２磁場印加手段（２）で磁場を作り、この磁場中に、磁
性体（１）を通し、磁場中における磁性体（１）に手段
を用いて、磁性体（１）のキュリー温度に応じた高温域
と低温域の温度差域を、磁場の特定域において与え、磁
性体（１）または、磁場印加手段（２）を移動させる。

以上のような、熱エネルギーを力学的エネルギーに変換
する方法。

３磁場印加手段（２）で磁場を作り、この磁場中に、磁
性体°（１）を通し、磁場中における磁性体（１）に、
加熱手段（３）または、冷却手段（４）を用いて、磁性
体（１）のキュリー温度に応じた高温域と低温域の温度
差域を与え、磁性体（１）または、磁場印加手段（２）
を移動させる。

以上を特徴とする熱機関。

４磁場印加手段（２）で磁場を作り、この磁場中に、磁
性体（１）を通し、磁場中における磁性体（１）に、加
熱手段（３）および、冷却手段（４）を用いて、磁性体
（１）のキュリー温度に応じた高温域と低温域の温度差
域を与え、磁性体（１）または、磁場印加手段（２）を
移動させる。

以上を特徴とする熱機関。

５磁性体（１）を環状とし、磁性体（１）または磁場印
加手段（２）が１回転移動可能な機構とした実施態様３
項または４項記載の熱機関。

（発明の効果） 本発明は、従来の永久磁石の代りに、磁性体を一次磁石
として使用したものである。

その結果、永久磁石に比べて、熱伝導率がはるかに大き
く、かつ、加熱、冷却による磁化率の経年劣化がないた
めに、熱エネルギーを安定的に、かつ効率よく力学的エ
ネルギーに変換する方法及び熱機関が確立できた。

本発明では、燃焼による加熱であっても、完全燃焼がで
きるので、極めて低公害な熱機関を構成できる。

特に、液体窒素等の冷熱エネルギーや太陽熱を使用する
と、完全に無公害な熱機関を構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁化率Ｊと温度Ｔの関係図。 第２図は本発明の動作原理図。 第３図は本発明の熱効率Ｅを示す図６ 第４図は本発明の他の実施例の熱効率Ｅを示す図。 第５図は本発明の他の実施例の斜視図。 第６図は本発明の他の実施例の斜視図。 第７図は本発明の他の実施例の一部断面斜視図。 第８図は本発明の熱機関の実施例の構成図。 第９図はＡ−λ断面図。 （１）は磁性体 （２）は磁場印加手段 （３）は加熱手段 （４）は冷却手段 （５）は熱回収器 （６）は回転軸 （７）は低温液化ガス （８）は昇圧器 （９）は空圧エンジン （ｌＯ）は太陽熱コレクター （１１）は変速機

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　磁場印加手段（２）で磁場を作り、この磁場中に、
   磁性体（１）を通し、磁場中における磁性体（１）に、
   磁性体（１）のキュリー温度に応じた高温域と低温域の
   温度差域を与え、磁性体（１）または、磁場印加手段（
   ２）を移動させる。 以上の如くの、熱エネルギーを力学的エネルギーに変換
   する方法。 ２　磁場印加手段（２）で磁場を作り、この磁場中に、
   磁性体（１）を通し、磁場中における磁性体（１）に、
   加熱手段（３）または、冷却手段（４）を用いて、磁性
   体（１）のキュリー温度に応じた高温域と低温域の温度
   差域を与え、磁性体（１）または、磁場印加手段（２）
   を移動させる。 以上を特徴とする熱機関。 ３　磁性体（１）を環状とし、磁性体（１）または、磁
   場印加手段（２）が、回転移動可能な機構とした請求項
   ２の熱機関。