JPH0348747B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可逆的な熱化学反応に生成される金属
間化合物相互間の磁気特性の相違を利用して電圧
を誘起させるための熱化学的発生器に関し、さら
に具体的には、可逆的な熱化学反応の下に気体状
の水素分子を遊離または吸収して生成される異な
る磁気特性の金属間化合物相互間の磁気的転移を
利用して起電力を発生する熱化合的電圧発生器に
関する。

〔従来技術〕

本明細書では、熱電圧発生器とは、温度変化に
よる磁性材料の磁気特性変化により熱を電気に変
換する装置を云う。

通常、強磁性体がキユーリー温度以上に加熱さ
れると、その磁性が消滅し、冷却すると元の強磁
性状態に回復する。このように、磁性材料は熱の
印加によつて高磁化状態及び低磁化状態の間で循
環される。印加磁場の適切な配列によつて磁化の
変化は磁束の変化を生じ、これは変化する磁束を
吸収する様に位置付けられた導体中に起電力を誘
導する。以下Ｅと呼ばれる誘導起電力の大きさは Ｅ＝dφ／dt (1) で表わされ、これは磁束φの負の時間微分であ
る。

M.Ohkoshi等著、Rotation−Type Spin
Reorientation in Nd_1-xDy_xCo₅及びIts
Application to Thermomagnetic Generator、
IEEE Transactions on Magnetics Vol.MAG
−13、No.５、1977年９月刊、第1158〜1160頁はこ
の様な熱電圧（磁気）発生器を説明している。
Ohkoshi等はNdCO₅及びDyCo₅の如き或る希土
類（Ｒ）−コバルト金属間化合物RCo₅が熱電圧変
換器に有用な回転型スピン再配向（SR）現象を
示す事を観測している。NdCo₅及びDyCo₅の混合
系の単結晶中のDy濃度を調節する事によつて、
SR温度は室温の近傍内で確立される。熱電圧発
生器の例はNdCo₅結晶及びSmCo₅の如き永久磁
石を相互接続する２つのパーマロイ・ヨークより
成る磁気回路を使用して説明されている。
NdCo₅結晶の温度を変化させるために、間欠的
に赤外線が照射され冷いN₂気体が冷却剤として
使用されている。NdCo₅結晶の温度変化によつ
て２つのパーマロイ・ヨーク間でスイツチされる
磁束路はこの様なヨークのまわりに巻かれ、逆極
性で直列に接続されたコイルによつて電力に変換
される。類似の熱電圧発生器は1979年NEW
YORK、Intermag−MMM Conferenceで与え
られたShimada等の論文はThermomagnetic
Generators Using Low Curie Temperature
Materialsに説明されている。この論文の熱電圧
発生器は本願第１図に示されているが、軟鉄棒２
２及び２３によつて磁気回路中において相互結合
された作業磁性材料２０及び永久磁石２１より成
る。夫々熱及び冷流体源２４，２５は弁２６及び
２７によつてスイツチされ作業磁石２０を交互に
熱し、冷却する。導電性のコイル２８及び２９が
鉄の棒２２，２３のまわりに巻かれている。動作
中、弁２６は湯の如き熱い流体が作業材料２０に
接触される様に開かれる。磁石２０の磁化は熱せ
られる時に減少され、従つて軟鉄棒２２，２３に
浸透する磁束が減少される。磁束の崩壊は式(1)に
よつて与えられる正の誘導起電力をコイル２８，
２９中に誘導する。次いで、弁２６が閉ざされ、
弁２７が作業磁石２０に冷水を循環させるために
開放される。磁石２０が冷却される時、その磁化
が増大して、−Ｅの逆起電力を誘導する。このプ
ロセスが周期的に繰返され、交流電流が発生され
る。米国特許第2510801号は強磁性キユリー点効
果を使用して熱エネルギーから電気的及び機械的
エネルギーを発生するシステムを開示している。
この特許は１端から他端に向つて漸次組成が変化
し、これに伴つてキユリー間隔が漸進的に変化す
る合成積層体の使用を開示している。この積層体
は磁気回路中に使用され、急速な交互の加熱及び
冷却にさらされ、磁束の変化がアーマチユアの巻
線中に交流電流を誘導し、熱の一部がこれによつ
て電気エネルギーに変換される。この特許の型の
装置は大きな温度範囲にわたつて温度を急速に変
化させる点で問題を有する。

この様な従来の熱電圧発生器は一般に大きな温
度の変化を必要とし、大きな磁束の変化を生ず
る。さらに、混合する事なく熱及び冷流体をスイ
ツチする事は本質的に困難であり、熱及び冷却作
業流体を循環させるのに必要とされる装置はエネ
ルギーを消費し、従つて装置の全体の効率を減少
する。急速に作業磁石の磁化をスイツチするため
には小磁石及び高いΔTのシンク／ソースが必要
とされる。

S.Wolf著、Hydrogen Sponge Heat Pump、
Tenth Intersociety Energy Conversion
Engineering Conference、IECEC ′75 Record、
第1348〜1351頁は希土類金属間化合物、水素スポ
ンジとしてランタン５ニツケル（LaNi₅）、選択
的、発熱的に水素を吸収しこれを可逆的且つ吸熱
的に放出する材料の使用を開示している。快的な
暖房及び空調のための熱ポンプ、１つの水素スポ
ンジから他のスポンジへ水素が移動されつつある
時に有用な軸の仕事が取出される熱機関としての
用途が提案されている。J.R.Powell等著、High
Efficiency Power Conversion Cycles Using
Hydrogen Compressed by Absorption on
Metal Hydrides、IECEC ′75 Record（上掲書）、
第1339〜1347頁はさらにFeTi及びLaNi₅の如き
水素化物コンプレツサのための金属間化合物の作
用及び電気の発生のための用途について調べてい
る。この論文では電力変換サイクルはH₂気体を
再生的閉鎖ブライトン・サイクル中の作業流体と
して使用している。H₂は機械的に圧縮されるの
でなく水素化金属床上の循環的吸収／発生によつ
て圧縮される。高圧H₂は水素化金属コンプレツ
サから供給される。このコンプレツサは高級熱源
によつて熱せられるために低級熱源を使用し、
H₂は電力を発生するためにタービンを介して断
熱的に膨張される。K.Nomura等著、Ａ Novel
Thermal Engine Using Metal Hydride、
Energy Conversion、Vol.19、No.１、Pergamon
Press、第49〜57頁は２つの金属容器中の
LaNi₅H_xを使用し、１つの容器が加熱され、他
方が冷却される時にピストンを駆動するピストン
機関を開示している。水素化物サイクルに基づ
く、この熱機関は電気が間接的に発生され、最も
良い場合で、熱的機関の機械的エネルギーのわず
か約70％が電気に変換され、多くの可動部品が必
要とされるという欠点を有する。

米国特許第2893624号は超高真空を発生するた
めの装置を開示している。この真空ポンプはもし
くはその上に超高真空室に存在する残留気体イオ
ンが吸収される媒体が被覆された強磁性デイスク
もしくはベルト支持体より成る。デイスクもしく
はベルトが隣接高真空室中に向つて回転される
時、これは局所的に加熱され、イオンがデイスク
の被覆から解放される。強磁性デイスクは同様に
永久磁石の非均一磁場中に存在し、磁場の線がデ
イスクを直角に横切つている。吸収された残留気
体分子を除去するのに必要である、より高い圧力
室中のデイスク支持体及び吸収性被覆の局所加熱
によつて支持体デイスクはその強磁性を失い、非
磁性となる。温度がキユリー点を超えた後、永久
磁石の磁界中には磁場に関して磁気的に非対称で
ある物質（支持デイスク）が存在し、この結果対
応するねじれが加えられる。このねじれがデイス
クを回転させ、極高真空室中のデイスク上の吸収
性被覆へ連続的にイオンを吸収させ、加熱高真空
室に放出させる事によつてさらに極高真空室を排
気させる。この論文においては電磁力の発生のた
めの磁気回路のためにインダクタンスを変化させ
る化学反応は存在しない（加熱はデイスク支持体
の強磁性体を変化するのに使用されている）。

米国特許第3477878号は水素及び酸素の如き２
つの気体を一室に導入し、これ等を磁場内の２つ
の電極スクリーン間の領域中で化合させる事によ
つて気体燃料の熱力学的自由エネルギーを電気エ
ネルギーに変換させる装置を開示している。RF
電場が気体分子をイオン化するために印加され
る。電子が磁場によつて電極及び負荷を通して強
制される。この特許においては磁場材料が含まれ
ず、その磁化は変化されない。これに代つて、イ
オン化導電性気体が磁場を通過する時力を受け
る。

米国特許第407762号は円環磁気コアを含む熱電
気発生器を開示している。交流電流が１次コイル
によつてコアに印加され、２次コイル中に電気的
エネルギーを誘導する。熱がコアに印加され、２
次コイル中に誘導される電気的エネルギーが増大
される。

従来の電圧発生器についての主たる問題は大き
な（式１によつて示された如き）誘導起電力を生
ずるために大きな温度変化（一般にキユリー点を
越える）が磁化の大きな変化を発生するのに必要
とされ、この変化は短時間に巡回的に達成されな
ければならない（従つて大きな熱的質量が冷却さ
れなければならない）点にある。この問題は従来
技法では磁性材料と接触する様に急速及び交互に
もたらされる熱及び冷却熱伝導媒体を使用する事
によつて解決されたが、作業流体もしくは媒体の
或る種の混合は不可避である。水素化金属を使用
する従来の技法は間接的に磁気的エネルギーを発
生し、これに対し本発明は電気的エネルギーを直
接的に発生する。従つて従来の水素化物は公差の
密な可能部品を必要とするタービンを回転させる
気体を放出する様に加熱される。

〔本発明の目的〕

本発明は環境中に磁性材料を使用した熱化学的
電圧発生器を与える。磁性材料は磁気回路中に存
在し、高磁化状態と低磁化状態間で循環され、磁
性材料中の磁化中の変化に応答して、磁気回路の
まわりに巻かれたソレノイド・コイル中に起電力
が発生される。磁性材料の磁化は磁性材料及びそ
の環境間の熱化学反応によつて変化される。本発
明のさらに他の態様に従い、熱的化学反応は可逆
的であり、反応は磁性材料の環境に物質を交互に
導入し除去する事によつて開始され、逆転され
る。

本発明のさらに他の目的に従い、磁性材料の環
境に交互に導入され、除去される物質は水素気体
H₂である。

本発明のさらに他の態様に従い、磁性材料は中
庸の水素分圧において水素を可逆的に且つ発熱的
に吸収させる事によつて水素化される時に磁化の
比較的に大きな変化を示す金属間化合物を含む。

本発明のさらに他の態様に従つて、磁性材料は
ランタン・コバルトLaCo₅及び熱化学反応は水素
H₂を磁性材料の環境に添加してLaCo₅によつて
吸収せしめ、その磁化を減少せしめ、環境から水
素を除去して磁化を増大せしめる事を含む。

本発明の熱化学的電圧発生器は次のような構成
を有する。

水素元素の吸収又は除去に応じて高磁化状態及
び低磁化状態の間を遷移する希土類元素又はアク
チニド元素と第１遷移金属との金属間化合物から
成る磁石と通常の強磁性材料の永久磁石とを含む
閉磁路を形成する磁気回路と、 前記金属間化合物磁石の少なくとも一部を水素
ガスに接触させて化学反応を生ぜしめるように該
金属間化合物磁石を収納する反応室と、 前記反応室に周期的に水素ガスを供給し及び排
出するためのガス流出入制御手段と、 前記磁気回路に電磁的に結合した導電性コイル
と、 を備え、 前記ガス流出入制御手段の周期的動作により前
記反応室内において前記金属間化合物による水素
元素の周期的な吸収及び放出作用を伴う可逆的な
化学的変化を該金属化合物に生ぜしめて磁化状態
の遷移を生じ、これに応答して前記コイルに起電
力を発生せしめる事を特徴とする熱化学的電圧発
生器。

本明細書中、熱化学的電圧発生器とは、化学反
応により磁性材料の組成を直接変更しその結果そ
の磁気特性が変更されるような磁性材料および化
学反応を利用する事により、時刻とともに変化す
る磁界を誘起し、フアラデーの電磁誘導の法則
（前述の方程式(1)に従つて起電力を誘導する装置
を云う。

〔実施例〕

次に本発明の好ましい実施例として、ランタ
ン・コバルト金属間化合物を磁性材料として使用
する例が説明されるが、他の磁性材料、即ち前述
のように希土類元素又はアクチニウム元素と第１
遷移金属との金属間化合物であつて可逆的に水素
分子を吸収又は遊離して異なる磁化の大きさの磁
性材料に変成する金属間化合物が使用できる事は
勿論である。本発明の熱化学的電圧発生器は気体
もしくは類似の材料、及び作業磁性材料として磁
化可能材料を含む磁気回路中に電気を発生するた
め磁化可能材料に気体もしくは同様の材料を加え
る事によつて磁化が変化する磁化可能材料を使用
する。気体もしくは類似の材料の分圧が気体もし
くは類似の材料と化合する磁化可能材料によつて
吸収されて減少する時、気体もしくは類似の材料
が吸熱反応によつて駆逐され、これは作業磁性材
料の磁化を減少され、この結果、磁気回路の磁化
を減少する。作業磁性材料を含み、それに気体も
しくは類似の材料が可逆的に導入され、消費され
る１乃至それ以上の室内の高及び低分圧の高速、
循環逆転は電気の源として使用される。

好ましい熱化学電圧発生器は気体もしくは類似
材料として水素H₂を、作業磁性材料として水素
を吸収する磁性金属間化合物を使用する。希土類
元素もしくはアクチニド元素及び第１遷移金属の
間の多くの金属間化合物が中庸の水素の分圧で可
逆的及び発熱的に水素を吸収する。これ等の化合
物の或る物は同様に水素化される時に磁化に大き
い変化を示す。例としてランタン・コバルトの磁
性材料について磁化の変化を第２図に示す。第２
図には、０〓からキユリー温度Tc迄の温度の関
数として、ランタン・コバルトLaCo₅の磁化曲線
３０、その水素化物LaCo₅H₄の磁化曲線３１が
示されている。室温Trにおけるランタン・コバ
ルトLaCo₅の磁化の大きさ、つまり点３２の磁化
の大きさは、約11000ガウスであり、同様に、室
温Trにおけるランタン・コバルト水素化物
LaCo₅H₄の磁化の大きさは約2300ガウスである。
従つてこの熱化学反応によつて磁化の大きさが約
80％変化する。この水素化物LaCo₅H₄は水素H₂
の分圧をその平衡圧以下に減少するかもしくは加
熱する事によつて元の金属間化合物LaCo₅に可逆
的に変更される（第７図を参照）。

水素ガスのランタン・コバルト反応室への流入
及び排気を１〜２秒の周期で切換える事により、
それに対応してランタン・コバルト→その水素化
合物→ランタン・コバルトの化学変化が起り、そ
の結果、時刻とともに磁束が変化し、約８ミリボ
ルトの電圧が周期的に誘起された。詳細について
は第６図に示した実際の熱化学的電圧発生器につ
いて後述する。

第３図を参照するに本発明の熱化学的電圧発生
器の１実施例が示されている。作業磁石４０及び
永久磁石４３は軟鉄製の磁気導体４１，４２によ
つて磁気回路１９中に相互接続されている。作業
磁石４０は磁性材料のLaCo₅である。高圧水素源
４４が圧力室中に置かれた水素化ランタン・ニツ
ケルLaNi₅H₄の床の形で設けられる。この床材
のLaNi₅H₄が熱せられる時、次の分解反応が起
つて高い水素の分圧が高圧水素源４４に発生す
る。

LaNi₅H₄LaNi₅＋2H₂ (2) 弁４６が開かれる時、この高圧水素ガスが反応
作業室４８に流入し、ここで作業磁性材料LaCo₅
が高水素分圧に露され、これが化学的に反応して
LaCo₅H₄が形成される。作業磁性材料４０の磁
化（Ｍ）は第２図の点３２から点３３（約50℃に
対応するLaCo₅H₄の磁化の大きさ）に向かう線
３４に従つて約80％減少する。この化学反応に伴
い発熱が起り、反応生成物であるランタン・コバ
ルト水素化物LaCo₅H₄が加熱され、室温Trより
も高い約50℃に達し、そのため究極的にはランタ
ン・コバルト水素化物LaCo₅H₄の磁化の大きさ
は室温における2300ガウスよりも更に小さく点３
３に対応する大きさである。点３３において、弁
４６が閉じ、弁４７が開放される。弁４７が開か
れる時、低温低圧室４５中のLaNi₅の床が
LaCo₅H₄を含む作業室４８中の水素に露出され
る。室源４５中のランタン・ニツケルLaNi₅は冷
却源５９によつて冷却状態に保持される。この低
い温度において、室４５では式(2)の逆反応が生ず
る。即ち、LaNi₅は水素と反応し、LaNi₅H₄が形
成される。この様にして水素が室４５へ吸収され
る一方、作業室４８中では、LaCo₅H₄が分解し
て、高磁化LaCo₅相が形成される。この分解反応
は吸熱反応であるから、LaCo₅が生成される時に
冷却され、磁化は第２図の点３３（約50℃に対
応）から点３２（室温に対応）へ向う線３５に従
う。点３２において、この弁４７を閉じ、弁４６
を開く事によつて磁化の大きさの急激な減少→増
加のサイクルが繰返される。このような作業磁性
材料４０の磁化の変化は電磁法則に従つて軟鉄棒
４１，４２を取巻くコイル４９，５０中に起電力
を誘起する。水素源４４の水素が欠乏し、室４５
が排気水素で飽和された場合、今までとは逆に室
４５を熱源６０で加熱し、水素源４４を冷却源５
９に連絡する事によつて室４５及び水素源４４の
機能を述にして動作させる事によつてこのシステ
ムが循環的に動作できる。反応作業室４８の中又
はその周りに冷却用コイル３９を設けランタン・
コバルトの水素化合物の生成過程中冷却媒体を流
通させる事により経路３４に沿う水素化段階の速
度が増大される。水素化反応の速度は通常発熱性
反応の熱が除去される速度によつて制御される。
LaCo₅自体及び作業室４８の壁を通る熱伝導によ
る熱の放散は、発生されたすべての反応熱を除去
するに十分でなく、Trから点３３における温度
迄の正味の温度増大を生ずるので強制冷却が好ま
しい。

第３図の熱化学電圧発生システムはいくつかの
利点を有する。熱源６０及び冷却源５９は連続的
に適用され、従つて交互に熱及び冷却作業流体を
供給するという困難な段階が除去される。磁化の
大きな変化が（点３２及び３３間で）発生され、
より高い出力電圧がコイル４９，５０に与えられ
る。サイクル時間は速くなり得る。従来の
LaNi₅H_xを使用する従来の機械的熱機関では0.8
秒程度の速いサイクル時間が観測されている（上
述のNomura氏の論文を参照されたい）。最後に、
必要とされる唯一の可動部分は２つの弁４６，４
７であり、従来技法のエネルギーを費すポンプが
除去されている。

熱源６０は太陽熱吸収器もしくは通常の蒸気発
電所からの廃熱であり得る。大規模動作の場合に
は、第３図中の４８の如き作業室が多数与えられ
得る。これ等の室は夫々４４及び４５の如き共通
の熱源及び冷却源によつて動作され得る。多数の
作業室同様に共通に弁４６及び４７を使用する。
磁気回路中の磁束の変化の時間に対する割合を最
大化するためには、作業磁性材料に授受される効
果的な分圧及び／もしくは熱伝達が必要とされ
る。同様に、磁気回路は作業磁性材料の磁化の変
化を効率的にコイル４９及び５０の巻線を介して
磁束の変化に変換しなければならない。これ等の
考察は共に単一の大きな装置を使用する事による
よりも共通の熱源及び冷却源によつて動作する複
数の装置の使用によつてスケールアツプが達成さ
れる事を提案している。第４図の実施例におい
て、水素源５３はシステムを動作させるための水
素燃料のための貯蔵タンクとして使用される。従
つて水素源５３はパイプライン、圧縮気体シリン
ダ、もしくは空気、水、廃棄材料の嫌気性バクテ
リアの物質代謝によつて生成されたアンモニアか
ら水素を抽出するための装置の如き水素の外部供
給源５１から再充填されなければならない。

第４図に示された実施例では、弁５４が開かれ
てLaCo₅である作業磁性材料４０が水素で充填さ
れる。次いで、弁５４が閉ざされ、弁５５が開放
されて、磁性材料４０からの水素がバラスト槽５
６中に解放される。水素は圧力調節弁５７を介し
てバラスト槽５６から排出され、バーナー５８で
熱され、水素源５３が加熱されて水素が発生され
る。水素源５３中に水素がなくなると、これは弁
５２を介して水素の外部供給源５１から補給され
る。この実施例においては、水素源５３は室４８
中の作業磁性材料を水素化するための高分圧H₂
を発生するための非機械的圧縮器としての働きを
する。

第５図には本発明の熱化学電圧発生器の他の実
施例が示されている。この実施例は電力を直接発
生するための内燃機関を与える。必要とされる水
素圧、温度サイクルは作業磁性材料６１を含む室
６２中の水素−酸素混合物の燃焼によつて得られ
る。

弁６４及び６６が開放される時、水素源６５か
らの水素は酸素源６３からの酸素と混合室６７で
混合される。弁６８が次いで開かれ、作業室６２
に対して水素及び酸素の燃焼性混合物が導入され
る。全圧が70ｇ／cm²であり、H₂中に４体積％の
O₂を含む混合物が適当である。次に弁６８が閉
ざされ、スイツチ７１が閉ざされて点火プラグ６
９が付勢され、燃焼性混合物が点火され、これに
よつてランタン・コバルト磁心６１がその水素化
合物に変換される（第２図、経路３４）。作業磁
石６１が水素化される時、その磁化は減少され、
これによつて作業磁石６１のまわりのコイル７９
中に電磁力が誘導される。燃焼中、室６２中の温
度及び圧力が上昇する。予定の圧力において、圧
力弁７２が開かれ、室６２中の圧力は突然減少さ
れる。LaCo₅H_x磁心６１は燃焼段階によつて加
熱され、これによつてこれは低水素分圧において
急速に分解する。水及び水素気体より成る排気気
体混合体は水抽出器を通して通過され、弁７４を
介して排出タンク７５に除去される。不使用の水
素は次いで弁７６を介して源７７中に貯蔵される
様に指向される。源７７はランタン５ニツケル
LaNi₅の冷却床であり得る。水素源６５が涸渇す
る時は、これは弁７８を介して源７７から、もし
くは水素源５１に関連して他の個所で論ぜられた
如く或る他の源から補充され得る。

第５図の燃焼反応モードを使用した場合も極め
て高速のサイクル時間が可能でなければならな
い。熱抽出率がサイクルの速度を決定するので、
冷却用コイル（コイル３９と類似の）が必要とさ
れ得る。

本発明の熱化学電圧発生器の効率は水素化サイ
クルに基づく熱機関の効率と似ているものと予想
される。上述のNomura氏の論文は7.4％の効率
でランタン５ニツケルLaNi₅を使用する熱機関を
動作させる事、他方計算されたカルノー効率は17
％であると報告している。熱化学電圧発生器も同
様に極めてわずかな可動部分を必要とするので、
水素化サイクルに基づく熱機関の場合よりも長い
動作寿命が予期される。さらに、本発明の熱化学
的電圧発生器はコイル７９中に直接電気を発生す
るが、他方熱機関の機械的エネルギーのわずか約
70％が電気に変換される。

ここで第６図を参照しつつ、温度調節の粗い熱
源（ΔT〓50℃）のみが利用可能な場所において
電気を発生する事が可能な事を示した原型の熱化
学的電圧発生器の説明を行う。発生器１９の構造
は、作業磁性材料４０を形成する水素吸着剤
LaCo₅が置かれる空洞３６を有するスプールの形
状の不銹鋼容器３８を含む（容器３８は第３図及
び第４図の作業室４８並びに磁気導体４１，４２
の両方のための構造を与える）。容器３８の軸に
沿つて水素入力管８１及び出力管８２のための２
本の直径0.63cmの導管が存在する。導管８１はス
プール３８に固定的に取付けられ、導管８２はナ
ツト３７によつて取付けられている。

オプシヨナルであるが、反応熱を冷却するため
の手段はスプール３８の両側に巻かれ、良好な熱
的接触のためにスプールにろう付けされ得る0.63
cmの直径の銅管３９によつて与えられる。コイル
５０を形成するために不銹鋼スプール３８上には
１万１千回の絶縁された銅線（AWG32）が巻か
れる。

全コア組立体３７，３８，３９，５０，８１，
８２は、LaCo₅が水素化されず、従つて高度に強
磁性状態にある時に多数の磁場の線がコア４０を
通過し、水素が空洞３６に加えられて、より低い
磁化を有するLaCo₅H_3.5が形成される時に少数の
磁場の線が通過する磁場回路が形成される様に
1000エルステツドの円筒永久磁石４３の中心に置
かれる。この結果、銅線５０を通る磁場線の移動
が発生され、電圧が誘起される。

第７図を参照するに、次の２つの反応のための
与えられた温度に対する平衡圧を与える、水素化
ランタン・コバルトの温度（Ｔ）、圧力（Ｐ）及
び磁性の相互関係が示されている。

La₁Co₅LaCo₅H_3.5 (3) LaCo₅H_3.5LaCo₅H_4.5 (4) LaCo₅はアルフアα相と、LaCo₅H_3.5はベータ
β相と、及びLaCo₅H_4.5はガンマγ相と表わされ
る。

第６図の熱化学磁気発生器は室温（Tr）でα
← →β遷移に基づいて動作され、導管８１中の
水素H₂源は8439ｇ／cm²の圧力にあり、空洞３６
中のLaCo₅充填密度は75％で、サイクル率は１秒
の程度であり、純粋の水素H₂を使用してコイル
５０に８ミリボルトの電圧が発生され、α→β遷
移では0.2ミリボルトの電圧が発生され、不燃性
の10％H₂90％Ar気体混合体を使用するβ→α遷
移では0.5ミリボルトの電圧が発生される。

第６図の熱化学電圧発生器の動作は、もしチヤ
ンネルがコア４０を通して与えられ、サイクルの
水素化部分の完了時に強い磁気抵抗を提示するた
めに、水素の拡散を増大し、α相と混合される低
磁化のβ相を増大するために充填密度が75％以下
に減少する様に材料が位置すると、２もしくは４
倍改善される。大きな空気間隔及び周辺の磁場は
この原型のパホーマンスを著しく減少する。空気
間隔及び周辺の磁場をなくする事及び適正な充填
密度で強力な希土類永久磁石を粉末のLaCo₅と直
列に使用する事は出力の1000倍の増加を生ずる。

本発明は好ましい実施例に関して説明されたが
本発明の精神を離れる事なく上述の及び他の変形
がなされ得る事は明らかであろう。例えば、反応
性媒質を加える事によつて低磁化相が形成される
任意の材料が使用され得る。同様に、図示された
磁気回路の幾何学形状は単に例示的なものであ
る。同様に本発明の原理は水素の容器もしくはパ
イプへの導入を決定するための変換器中において
使用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱電圧発生器を示した概略図で
ある。第２図はランタン・コバルトLaCo₅及びそ
の水素化物LaCo₅H₄のための温度−磁化図であ
る。第３図は本発明に従う熱化学的電圧発生器の
概略図である。第４図は熱源として水素を使用し
た本発明の熱化学的電圧発生器の第２の実施例の
概略図である。第５図は内燃室を使用した本発明
の熱化学的電圧発生器のさらに他の実施例を示し
た概略図である。第６図は第３図及び第４図の実
施例に従つて構成された熱化学的電圧発生器の磁
気回路部分の機械的図である。第７図はLaCo₅
LaCo₅H_3.5及びLaCo₅H_3.5LaCo₅H_4.5なる反応
のための平衡温度−圧力相図である。 １９……磁気回路、３９……冷却コイル、４０
……作業磁性材料、４１，４２……軟鉄棒、４３
……永久磁石、４４……高圧H₂源、４５……H₂
吸収源、４６，４７……弁、４８……作業室、４
９，５０……コイル、５９……熱シンク、６０…
…熱源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水素元素の吸収又は除去に応じて高磁化状態
   及び低磁化状態の間を遷移する希土類元素又はア
   クチニド元素と第１遷移金属との金属間化合物か
   ら成る磁石と通常の永久磁石とを含む閉磁路を形
   成する磁気回路と、 前記金属間化合物磁石の少なくとも一部を水素
   ガスに接触させて化学反応を生ぜしめるように該
   金属間化合物磁石を収納する反応室と、 前記反応室に周期的に水素ガスを供給し及び排
   出するためのガス流出入制御手段と、 前記磁気回路に電磁的に結合した導電性コイル
   と、 を備え、 前記ガス流出入制御手段の周期的動作により前
   記反応室内において前記金属間化合物による水素
   元素の周期的な吸収及び放出作用を伴う可逆的な
   化学的変化を該金属間化合物に生ぜしめて磁化状
   態の遷移を生じ、これに応答して前記コイルに起
   電力を発生せしめる事を特徴とする熱化学的電圧
   発生器。