JPH06165541A - 中、低温排熱の電気変換回収方法 - Google Patents
中、低温排熱の電気変換回収方法Info
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- JPH06165541A JPH06165541A JP33558292A JP33558292A JPH06165541A JP H06165541 A JPH06165541 A JP H06165541A JP 33558292 A JP33558292 A JP 33558292A JP 33558292 A JP33558292 A JP 33558292A JP H06165541 A JPH06165541 A JP H06165541A
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- heat
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンデンサー誘電体の誘電率を排熱エネルギ
ーの温熱源と冷熱源を利用して変化させ、この変化に伴
う蓄電電圧の上昇を利用することにより、各種プラント
から排出される約１００℃以下の中、低温排熱を電気エ
ネルギーに変換することを目的とする。 【構成】 コンデンサー３に所定の電荷を蓄電した後、
このコンデンサー３を排熱により昇温あるいは降温させ
て、誘電体の蓄電容量を減少させることによって、逆に
コンデンサー３の電荷の電圧を上げ、上記排熱の熱エネ
ルギーを電気エネルギーとして取り出すことを特徴とし
ている。
ーの温熱源と冷熱源を利用して変化させ、この変化に伴
う蓄電電圧の上昇を利用することにより、各種プラント
から排出される約１００℃以下の中、低温排熱を電気エ
ネルギーに変換することを目的とする。 【構成】 コンデンサー３に所定の電荷を蓄電した後、
このコンデンサー３を排熱により昇温あるいは降温させ
て、誘電体の蓄電容量を減少させることによって、逆に
コンデンサー３の電荷の電圧を上げ、上記排熱の熱エネ
ルギーを電気エネルギーとして取り出すことを特徴とし
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、技術的、経済的に利用
が難しいために放置あるいは放棄されていた中、低温排
熱を、電気エネルギーとして回収することを目的とする
ものであり、詳しくは、コンデンサーの誘電体の誘電率
を熱エネルギーにより変化させ、この変化に伴う蓄電電
圧の上昇を利用して、上記低質な熱エネルギーを電気エ
ネルギーとして取り出す、中、低温排熱の電気変換回収
方法に関するのものである。
が難しいために放置あるいは放棄されていた中、低温排
熱を、電気エネルギーとして回収することを目的とする
ものであり、詳しくは、コンデンサーの誘電体の誘電率
を熱エネルギーにより変化させ、この変化に伴う蓄電電
圧の上昇を利用して、上記低質な熱エネルギーを電気エ
ネルギーとして取り出す、中、低温排熱の電気変換回収
方法に関するのものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、原子力、火力発電所からの排熱、
あるいは各種工場からの排熱は、１００℃以下のものが
大半を占めている。これら中、低温に分類される比較的
低質な熱エネルギーは、限られた熱源として暖房等の狭
い分野において、その一部が利用されてはいるが、ター
ビン等による発電には効率上利用し難いことから電気エ
ネルギーとしての回収はされず、大部分が未利用のまま
放棄されているのが現状である。
あるいは各種工場からの排熱は、１００℃以下のものが
大半を占めている。これら中、低温に分類される比較的
低質な熱エネルギーは、限られた熱源として暖房等の狭
い分野において、その一部が利用されてはいるが、ター
ビン等による発電には効率上利用し難いことから電気エ
ネルギーとしての回収はされず、大部分が未利用のまま
放棄されているのが現状である。
【０００３】一方、上記のような現状に対処すべく、半
導体を用いた熱電変換素子による発電において、上記
中、低温排熱の熱エネルギーの利用が試みられてはいる
が、効率上やコスト上等に解決すべき課題があり、未だ
実用には到っていない。
導体を用いた熱電変換素子による発電において、上記
中、低温排熱の熱エネルギーの利用が試みられてはいる
が、効率上やコスト上等に解決すべき課題があり、未だ
実用には到っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き排熱の利用は、環境の保護に重点が置かれる今後の
エネルギー開発の大きな課題であり、また、地球の温暖
化等を防止する上でも、上記排熱の有効利用は社会的急
務ともなっている。
如き排熱の利用は、環境の保護に重点が置かれる今後の
エネルギー開発の大きな課題であり、また、地球の温暖
化等を防止する上でも、上記排熱の有効利用は社会的急
務ともなっている。
【０００５】本発明は、叙上の如き実状に対処すべくな
されたものであり、コンデンサー誘電体の誘電率を上記
排熱エネルギーにより変化させ、この変化に伴う蓄電電
圧の上昇を利用することにより、上記低質な排熱のエネ
ルギーを電気エネルギーに変換することを目的とするも
のである。
されたものであり、コンデンサー誘電体の誘電率を上記
排熱エネルギーにより変化させ、この変化に伴う蓄電電
圧の上昇を利用することにより、上記低質な排熱のエネ
ルギーを電気エネルギーに変換することを目的とするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合す
る本発明の中、低温排熱の電気変換回収方法の特徴は、
所定の入力電源を、接続スイッチを介しコンデンサーに
継なぐ入力回路と、上記コンデンサーを、接続スイッチ
を介し出力側に継なぐ出力回路とを用い、上記入力回路
を閉に、出力回路を開にして、コンデンサーに所定の電
荷を蓄電せしめ、次いで、上記入力回路も開にすると共
に、上記コンデンサーに所定の熱を加えて、誘電体の温
度を上昇せしめて誘電率を減少させることにより、上記
コンデンサーの蓄電容量を減少させ、かつこの蓄電容量
の減少によってコンデンサーに蓄電した上記電荷の電圧
を上昇せしめ、後、上記出力回路を閉にして、この電圧
の上昇した電荷を電気エネルギーとして増幅して取り出
すところにある。
る本発明の中、低温排熱の電気変換回収方法の特徴は、
所定の入力電源を、接続スイッチを介しコンデンサーに
継なぐ入力回路と、上記コンデンサーを、接続スイッチ
を介し出力側に継なぐ出力回路とを用い、上記入力回路
を閉に、出力回路を開にして、コンデンサーに所定の電
荷を蓄電せしめ、次いで、上記入力回路も開にすると共
に、上記コンデンサーに所定の熱を加えて、誘電体の温
度を上昇せしめて誘電率を減少させることにより、上記
コンデンサーの蓄電容量を減少させ、かつこの蓄電容量
の減少によってコンデンサーに蓄電した上記電荷の電圧
を上昇せしめ、後、上記出力回路を閉にして、この電圧
の上昇した電荷を電気エネルギーとして増幅して取り出
すところにある。
【０００７】また、本発明のもう１つの中、低温排熱の
電気変換回収方法は、所定の入力電源を、接続スイッチ
を介しコンデンサーに継なぐ入力回路と、上記コンデン
サーを、接続スイッチを介し出力側に継なぐ出力回路と
を用い、上記入力回路を閉に、出力回路を開にして、コ
ンデンサーに所定の電荷を蓄電せしめ、次いで、上記入
力回路も開にすると共に、上記コンデンサーから所定の
熱を奪い、誘電体の温度を下降せしめて、誘電率を減少
させることにより、上記コンデンサーの蓄電容量を減少
させ、かつこの蓄電容量の減少によってコンデンサーに
蓄電した上記電荷の電圧を上昇せしめ、後、上記出力回
路を閉にして、この電圧の上昇した電荷を電気エネルギ
ーとして増幅して取り出すことを特徴とする。
電気変換回収方法は、所定の入力電源を、接続スイッチ
を介しコンデンサーに継なぐ入力回路と、上記コンデン
サーを、接続スイッチを介し出力側に継なぐ出力回路と
を用い、上記入力回路を閉に、出力回路を開にして、コ
ンデンサーに所定の電荷を蓄電せしめ、次いで、上記入
力回路も開にすると共に、上記コンデンサーから所定の
熱を奪い、誘電体の温度を下降せしめて、誘電率を減少
させることにより、上記コンデンサーの蓄電容量を減少
させ、かつこの蓄電容量の減少によってコンデンサーに
蓄電した上記電荷の電圧を上昇せしめ、後、上記出力回
路を閉にして、この電圧の上昇した電荷を電気エネルギ
ーとして増幅して取り出すことを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記本発明方法の基本原理を先ず説明する。コ
ンデンサーの蓄電容量（Ｃ）に蓄えられる電荷（Ｑ）と
電圧（Ｖ）の間には周知の通り次の関係がある。 Ｃ・Ｖ＝Ｑ また、貯えられているエネルギー（Ｅ）は次式の通りで
ある。 Ｅ＝1/2 Ｃ・Ｖ2
ンデンサーの蓄電容量（Ｃ）に蓄えられる電荷（Ｑ）と
電圧（Ｖ）の間には周知の通り次の関係がある。 Ｃ・Ｖ＝Ｑ また、貯えられているエネルギー（Ｅ）は次式の通りで
ある。 Ｅ＝1/2 Ｃ・Ｖ2
【０００９】即ち、低温、例えば通常、常温でコンデン
サーに蓄電（充電）した後、入力電源を切り離し、コン
デンサーの誘電体を昇温し誘電率を減少させると、電荷
量（Ｑ）は変わらずにコンデンサーの蓄電容量（Ｃ）が
小さくなり、これによって上記Ｃ・Ｖ＝Ｑの関係から電
圧（Ｖ）が上昇する。
サーに蓄電（充電）した後、入力電源を切り離し、コン
デンサーの誘電体を昇温し誘電率を減少させると、電荷
量（Ｑ）は変わらずにコンデンサーの蓄電容量（Ｃ）が
小さくなり、これによって上記Ｃ・Ｖ＝Ｑの関係から電
圧（Ｖ）が上昇する。
【００１０】従って、コンデンサーの初期の容量を（Ｃ
0 ) 、入熱後の容量を（Ｃ1 ）とすると、コンデンサー
に貯えられているエネルギー（Ｅ）も、Ｃ0 ／Ｃ1 倍に
増幅される。つまり、上記本発明の方法によれば、コン
デンサーに所定の熱を加えることにより、誘電体の誘電
率減少に費やされた熱エネルギーの一部が、電気エネル
ギーに転換されたことになる。
0 ) 、入熱後の容量を（Ｃ1 ）とすると、コンデンサー
に貯えられているエネルギー（Ｅ）も、Ｃ0 ／Ｃ1 倍に
増幅される。つまり、上記本発明の方法によれば、コン
デンサーに所定の熱を加えることにより、誘電体の誘電
率減少に費やされた熱エネルギーの一部が、電気エネル
ギーに転換されたことになる。
【００１１】以上においては誘電体の誘電率の温度係数
が負の領域を使用した方法を説明したが、温度係数が正
の領域を使用する場合には類似の方法でコンデンサの奪
熱が利用できる。これは図１０に示す誘電体の誘電率の
温度特性から説明出来る。
が負の領域を使用した方法を説明したが、温度係数が正
の領域を使用する場合には類似の方法でコンデンサの奪
熱が利用できる。これは図１０に示す誘電体の誘電率の
温度特性から説明出来る。
【００１２】そして、上記コンデンサーの誘電率の変化
は、例えば固体誘電体としてチタン酸バリウム系誘電体
に代表される。しかし、これ以外に、例えば BasnO3 −
BaTiO3 ,BaZrO3 − BaTiO3 , PbTiO3 − BaTiO3 , Pb
(Mg1/3Nb2/3) O3 − PbTiO3−Pb(Ni1/3Nb2/3) O3 等
の、ペロブスカイト構造を有する物質を用いれば、大き
な誘電率，大きな誘電率変化、及び摂氏零度以下をも含
む幅広い温度範囲での利用が可能であり、前記した中、
低温の排熱を充分に利用することが可能である。
は、例えば固体誘電体としてチタン酸バリウム系誘電体
に代表される。しかし、これ以外に、例えば BasnO3 −
BaTiO3 ,BaZrO3 − BaTiO3 , PbTiO3 − BaTiO3 , Pb
(Mg1/3Nb2/3) O3 − PbTiO3−Pb(Ni1/3Nb2/3) O3 等
の、ペロブスカイト構造を有する物質を用いれば、大き
な誘電率，大きな誘電率変化、及び摂氏零度以下をも含
む幅広い温度範囲での利用が可能であり、前記した中、
低温の排熱を充分に利用することが可能である。
【００１３】
【実施例】以下、さらに添付図面を参照して、本発明の
実施例を説明する。図１は本発明実施例の排熱の電気変
換回収システムを示す説明図、図２は同システムのコン
デンサーを示す拡大断面図、図３は同コンデンサーの一
方の電極、例えば負極板内部を示す説明図である。
実施例を説明する。図１は本発明実施例の排熱の電気変
換回収システムを示す説明図、図２は同システムのコン
デンサーを示す拡大断面図、図３は同コンデンサーの一
方の電極、例えば負極板内部を示す説明図である。
【００１４】図１に示すように、本発明の電気変換回収
システムは、直流入力電源（１）を、接続スイッチ
（２）を介しコンデンサー部（３）に継なぐ入力回路
（４）と、上記コンデンサー部（３）を、接続スイッチ
（５）を介し出力側、ここでは負荷（６）に継なぐ出力
回路（７）とを有し、上記コンデンサー部（３）には、
図示の如く排熱を利用した高温熱源（８）からのヒート
パイプ（９）と、冷温熱源（１０）からのヒートパイプ
（１１）とが夫々接続されている。
システムは、直流入力電源（１）を、接続スイッチ
（２）を介しコンデンサー部（３）に継なぐ入力回路
（４）と、上記コンデンサー部（３）を、接続スイッチ
（５）を介し出力側、ここでは負荷（６）に継なぐ出力
回路（７）とを有し、上記コンデンサー部（３）には、
図示の如く排熱を利用した高温熱源（８）からのヒート
パイプ（９）と、冷温熱源（１０）からのヒートパイプ
（１１）とが夫々接続されている。
【００１５】コンデンサー部（３）は、図２に示すよう
に、正極板（１２）と負極板（１３）の間に誘電体（１
４）を挟んだコンデンサー（１５）の積層体からなる。
この例では、図３に示す如く負極板（１３）の内部にヒ
ートパイプ（９），（１１）が通り、該負極板（１３）
が厚くなることから、この負極板（１３）を中心に２枚
の誘電体（１４）と２枚の正極板（１３）とを並設して
２組分のコンデンサー（１５）を形成し、このコンデン
サー（１５）を連続的に設置してユニットとする。ま
た、上記コンデンサー（１５）の主要寸法は、全体が１
ｍ×１ｍの正方形板からなり、誘電体（１４）（チタン
サンバリウム系磁器 BaTiO3 −La 2 O 3・3TiO3 ）は厚
さ約0.5mm 、正極板（１２）は誘電体（１４）上に金属
被膜として形成し、厚さ約0.1mm 以下、負極板（１３）
の全幅（前記の如く２組分に相当）は約１８mmである。
図３に示す負極板（１３）の内部には、前記したよう
に、高温熱源（８）用及び冷温熱源（１０）用の２種の
ヒートパイプ（９），（１１）が交互にその内側面に密
着して設けられている。なお、ここで、ヒートパイプの
設置は必ずしも負極板の側とする必要はなく、正極板と
入れ替えても機能及び性能上、何ら問題はない。
に、正極板（１２）と負極板（１３）の間に誘電体（１
４）を挟んだコンデンサー（１５）の積層体からなる。
この例では、図３に示す如く負極板（１３）の内部にヒ
ートパイプ（９），（１１）が通り、該負極板（１３）
が厚くなることから、この負極板（１３）を中心に２枚
の誘電体（１４）と２枚の正極板（１３）とを並設して
２組分のコンデンサー（１５）を形成し、このコンデン
サー（１５）を連続的に設置してユニットとする。ま
た、上記コンデンサー（１５）の主要寸法は、全体が１
ｍ×１ｍの正方形板からなり、誘電体（１４）（チタン
サンバリウム系磁器 BaTiO3 −La 2 O 3・3TiO3 ）は厚
さ約0.5mm 、正極板（１２）は誘電体（１４）上に金属
被膜として形成し、厚さ約0.1mm 以下、負極板（１３）
の全幅（前記の如く２組分に相当）は約１８mmである。
図３に示す負極板（１３）の内部には、前記したよう
に、高温熱源（８）用及び冷温熱源（１０）用の２種の
ヒートパイプ（９），（１１）が交互にその内側面に密
着して設けられている。なお、ここで、ヒートパイプの
設置は必ずしも負極板の側とする必要はなく、正極板と
入れ替えても機能及び性能上、何ら問題はない。
【００１６】しかして、本発明実施例の排熱の電気エネ
ルギーへの変換方法は、上記の如きシステムを用い、 先ず第１段階として 図４に示すように、前記入力
回路（４）をスイッチ（２）を閉の状態にする一方、前
記出力回路（７）をスイッチ（５）を開の状態にして、
コンデンサー部（３）に所定の電荷を蓄電する。 次いで図５に示すように、上記入力回路（４）も開
にする一方、図示の如く上記コンデンサー部（３）に、
排熱利用の高温熱源（８）からヒートパイプ（９）を介
し、７０℃程度の熱を加えて、コンデンサー誘電体（１
４）の誘電率を減少させ、各コンデンサー（１５）の蓄
電容量を減少させる。そして、この蓄電容量（Ｃ）の減
少によって、前述したＣ・Ｖ＝Ｑの関係から、コンデン
サー（１５）に蓄電した上記電荷（Ｑ）の電圧（Ｖ）を
上昇せしめる。 そして、図６に示すように、上記出力回路（７）を
閉にして、上記電圧の上昇した電荷を、電気エネルギー
として負荷（６）に供給する。 最後に、図７に示すように、上記各コンデンサー
（１５）を、冷温熱源（１０）からヒートパイプ（１
１）を介して除熱し、顕熱（余分の熱）を放出させて元
の状態に復帰させる。
ルギーへの変換方法は、上記の如きシステムを用い、 先ず第１段階として 図４に示すように、前記入力
回路（４）をスイッチ（２）を閉の状態にする一方、前
記出力回路（７）をスイッチ（５）を開の状態にして、
コンデンサー部（３）に所定の電荷を蓄電する。 次いで図５に示すように、上記入力回路（４）も開
にする一方、図示の如く上記コンデンサー部（３）に、
排熱利用の高温熱源（８）からヒートパイプ（９）を介
し、７０℃程度の熱を加えて、コンデンサー誘電体（１
４）の誘電率を減少させ、各コンデンサー（１５）の蓄
電容量を減少させる。そして、この蓄電容量（Ｃ）の減
少によって、前述したＣ・Ｖ＝Ｑの関係から、コンデン
サー（１５）に蓄電した上記電荷（Ｑ）の電圧（Ｖ）を
上昇せしめる。 そして、図６に示すように、上記出力回路（７）を
閉にして、上記電圧の上昇した電荷を、電気エネルギー
として負荷（６）に供給する。 最後に、図７に示すように、上記各コンデンサー
（１５）を、冷温熱源（１０）からヒートパイプ（１
１）を介して除熱し、顕熱（余分の熱）を放出させて元
の状態に復帰させる。
【００１７】以上の〜までを繰り返すことにより、
本発明では排熱の熱エネルギーを汲み上げて、電気エネ
ルギーに変換する。即ち、高温熱源と冷温熱源の温度差
を利用し、熱移動の過程で誘電体の結晶構造の転移に伴
い誘電率が変化し減少することを利用して電気エネルギ
ーの増幅としてエネルギーを汲み上げ、回収するもので
ある。ここで特記すべき事項として、誘電率の減少は必
ずしも昇温のみによるのでなく、図１０に示す特性の如
く降温によっても起こることである。
本発明では排熱の熱エネルギーを汲み上げて、電気エネ
ルギーに変換する。即ち、高温熱源と冷温熱源の温度差
を利用し、熱移動の過程で誘電体の結晶構造の転移に伴
い誘電率が変化し減少することを利用して電気エネルギ
ーの増幅としてエネルギーを汲み上げ、回収するもので
ある。ここで特記すべき事項として、誘電率の減少は必
ずしも昇温のみによるのでなく、図１０に示す特性の如
く降温によっても起こることである。
【００１８】この場合は、電気変換システムは例えば図
８に示すように、図１のものに対し、高温熱源と冷温熱
源を入れ替えたものとすれば良い。従って、熱の移動も
図１とは逆になる。高温熱源（８）には排熱を利用す
る。また、高温熱源を室温程度として冷温熱源（１０）
に室温以下の冷熱が必要な場合には、排熱を冷熱化すれ
ば良く、この時、冷熱化によって生じる熱を高温熱源に
導入することもできる。
８に示すように、図１のものに対し、高温熱源と冷温熱
源を入れ替えたものとすれば良い。従って、熱の移動も
図１とは逆になる。高温熱源（８）には排熱を利用す
る。また、高温熱源を室温程度として冷温熱源（１０）
に室温以下の冷熱が必要な場合には、排熱を冷熱化すれ
ば良く、この時、冷熱化によって生じる熱を高温熱源に
導入することもできる。
【００１９】なお、上記システムにおいて、コンデンサ
ー（１５）への熱の授受には、熱応答速度、熱輸送効
率、可動部分がない事等の諸点から、前記したヒートパ
イプ（９），（１１）が適している。
ー（１５）への熱の授受には、熱応答速度、熱輸送効
率、可動部分がない事等の諸点から、前記したヒートパ
イプ（９），（１１）が適している。
【００２０】一方、図９に示すコンデンサー（１５）
は、チタン酸バリウム系の誘電体（εｒ＝７０００〜３
０００）の誘電体（１４）を１ｍ×１ｍ（あるいは数ｃ
ｍ×数ｃｍの細片で１ｍ×１ｍを構成）、厚さ0.1cm の
板状に形成し、両面に電極板（１２），（１３）を合わ
せたものである。この１個のコンデンサー（１５）に保
有されるエネルギー（入熱後のエネルギー）は、 Ｅ＝1/2 ＣＶ2 ×１０-9 但し、Ｖ：ボルト、Ｃ：μＦ、Ｅ：ｋｗｓ（キロワット
秒）
は、チタン酸バリウム系の誘電体（εｒ＝７０００〜３
０００）の誘電体（１４）を１ｍ×１ｍ（あるいは数ｃ
ｍ×数ｃｍの細片で１ｍ×１ｍを構成）、厚さ0.1cm の
板状に形成し、両面に電極板（１２），（１３）を合わ
せたものである。この１個のコンデンサー（１５）に保
有されるエネルギー（入熱後のエネルギー）は、 Ｅ＝1/2 ＣＶ2 ×１０-9 但し、Ｖ：ボルト、Ｃ：μＦ、Ｅ：ｋｗｓ（キロワット
秒）
【００２１】前記した〜のサイクルを１０秒に１回
行うとすれば、出力（Ｐｅ）は、 Ｐｅ＝1/2 ＣＶ2 ×１０-10 （ｋｗ） ここで、蓄電容量（Ｃ）は次式、数１で表される。
行うとすれば、出力（Ｐｅ）は、 Ｐｅ＝1/2 ＣＶ2 ×１０-10 （ｋｗ） ここで、蓄電容量（Ｃ）は次式、数１で表される。
【００２２】
【数１】 但し、ｔ：0.05cm、Ａ：１０4 cm2 、εｒ：３×１０3
（入熱あるいは奪熱後の比誘電率）
（入熱あるいは奪熱後の比誘電率）
【００２３】しかして、システムの出力回路（７）の負
荷間の出力電圧（Ｖ）をＶ＝３２００ボルトと設定した
場合、Ｐｅ＝0.027kw となる。
荷間の出力電圧（Ｖ）をＶ＝３２００ボルトと設定した
場合、Ｐｅ＝0.027kw となる。
【００２４】即ち、１cmピッチで上記要素を１００個並
べ１ユニットとすると、１ユニット［１ｍ3 ］当たりの
出力は、Ｐｕ＝0.027 ×１００＝2.7kw となる。
べ１ユニットとすると、１ユニット［１ｍ3 ］当たりの
出力は、Ｐｕ＝0.027 ×１００＝2.7kw となる。
【００２５】次に、誘電率を変化させる方法を説明す
る。その方法には、大別して次の３つの方法が挙げられ
る。 （１）固定誘電体の温度による誘電率減少。典型的な例
はキューリ点近傍での誘電率急変化がある。ちなみにチ
タン酸バリウム（ BaTiO3 ) は１２０℃付近である。 （２）液体誘電体の熱による気化。誘電率減少の例とし
て、フロンの液体誘電率（εｒ＝２〜５）が気体で約ε
ｒ＝１となる。その気化温度はフロンの種類により、０
度以下から１００℃以上の広範囲に亘り、排熱の温度に
合わせて適宜選択できる。 （３）コンデンサーの電極間の間隔を、荷電電荷のクー
ロン力に抗して押し拡げ、これによって、その容量を減
少させることも出来る。その方法としては、フロン等の
液体に排熱を入熱して気化させ、その圧力を利用して電
極間間隔を拡げるなどである。これには相変化でなく、
気体、固体の熱膨張を利用する事も可能である。
る。その方法には、大別して次の３つの方法が挙げられ
る。 （１）固定誘電体の温度による誘電率減少。典型的な例
はキューリ点近傍での誘電率急変化がある。ちなみにチ
タン酸バリウム（ BaTiO3 ) は１２０℃付近である。 （２）液体誘電体の熱による気化。誘電率減少の例とし
て、フロンの液体誘電率（εｒ＝２〜５）が気体で約ε
ｒ＝１となる。その気化温度はフロンの種類により、０
度以下から１００℃以上の広範囲に亘り、排熱の温度に
合わせて適宜選択できる。 （３）コンデンサーの電極間の間隔を、荷電電荷のクー
ロン力に抗して押し拡げ、これによって、その容量を減
少させることも出来る。その方法としては、フロン等の
液体に排熱を入熱して気化させ、その圧力を利用して電
極間間隔を拡げるなどである。これには相変化でなく、
気体、固体の熱膨張を利用する事も可能である。
【００２６】なお、誘電物質の選択は、利用する排熱の
温度範囲により種々異なる。例えば、 （１）固体の誘電率変化を利用する場合 チタン酸バリウム系磁器を代表とするペロブスカイト
構造物質は、その組成により大略−２００℃から＋２０
０℃の範囲で選択できる。本発明の誘電体として用いる
ことのできるチタン酸バリウム系磁器は BaTiO3 を主体
とした磁器の総称であり、これらを分類すると、（ｉ）
BaTiO3 とこれに微量の化合物を含有するもの、（ｉ
ｉ） BaTiO3 とチタン酸塩（ MgTiO3 ,CaTiO3 その他）
との固溶体、BaTiO3 の結晶格子中の Ba を一部 Mg,Ca
で置換したもの（ｉｉｉ） BaTiO3 と Ba の錫酸塩，ジ
ルコン酸塩などとの固溶体およびそれらの混合物、BaTi
O3 中のTiを一部 Sn,Zrで置換したものとなる。チタン
酸バリウム系磁器を代表とするペロブスカイト構造物質
は同様な誘電率の温度特性を有し、一般に本発明の目的
に使用できる。
温度範囲により種々異なる。例えば、 （１）固体の誘電率変化を利用する場合 チタン酸バリウム系磁器を代表とするペロブスカイト
構造物質は、その組成により大略−２００℃から＋２０
０℃の範囲で選択できる。本発明の誘電体として用いる
ことのできるチタン酸バリウム系磁器は BaTiO3 を主体
とした磁器の総称であり、これらを分類すると、（ｉ）
BaTiO3 とこれに微量の化合物を含有するもの、（ｉ
ｉ） BaTiO3 とチタン酸塩（ MgTiO3 ,CaTiO3 その他）
との固溶体、BaTiO3 の結晶格子中の Ba を一部 Mg,Ca
で置換したもの（ｉｉｉ） BaTiO3 と Ba の錫酸塩，ジ
ルコン酸塩などとの固溶体およびそれらの混合物、BaTi
O3 中のTiを一部 Sn,Zrで置換したものとなる。チタン
酸バリウム系磁器を代表とするペロブスカイト構造物質
は同様な誘電率の温度特性を有し、一般に本発明の目的
に使用できる。
【００２７】一方、誘電率のほかもう一つの重要な特性
として絶縁抵抗値がある。蓄電器は、物質の絶縁抵抗値
や形状によって決まる内部は抵抗値を有する。この内部
抵抗を通して漏洩電流が流れ、時間と共に電荷が減少し
て行く。その時定数 ｛［1/e ］に減少するに要する時
間（秒）｝は、 τ＝Ｒ・Ｆ 但し、Ｆ：コンデンサーの容量，ファラッド Ｒ：コンデンサーの内部抵抗，オーム で表すことができる。図４〜７に記すサイクルに要する
時間に対し、時定数が十分に大きいこと、例えば１０倍
程度以上であることが材質選択の目途となる。
として絶縁抵抗値がある。蓄電器は、物質の絶縁抵抗値
や形状によって決まる内部は抵抗値を有する。この内部
抵抗を通して漏洩電流が流れ、時間と共に電荷が減少し
て行く。その時定数 ｛［1/e ］に減少するに要する時
間（秒）｝は、 τ＝Ｒ・Ｆ 但し、Ｆ：コンデンサーの容量，ファラッド Ｒ：コンデンサーの内部抵抗，オーム で表すことができる。図４〜７に記すサイクルに要する
時間に対し、時定数が十分に大きいこと、例えば１０倍
程度以上であることが材質選択の目途となる。
【００２８】（２）液体の気化を利用する場合 フロン等も種類により選択幅は広い。例えばトリクロ
ロトリフルオロエタンでは約４７℃以上である。また、
ヒートパイプの選択は利用する排熱の温度範囲により異
なる。一例を下記表１に示す。以下余白
ロトリフルオロエタンでは約４７℃以上である。また、
ヒートパイプの選択は利用する排熱の温度範囲により異
なる。一例を下記表１に示す。以下余白
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の中低温
排熱の電気変換回収方法は、コンデンサーに所定の電荷
を蓄電した後、このコンデンサーを排熱により昇温ある
いは降温させて、誘電体の蓄電容量を減少させることに
より、逆にコンデンサーの電荷の電圧を上げ、増幅した
電気エネルギーとして回収し取り出すものであり、従
来、放置あるいは放棄されていた、各プラントからの
中、低温排熱を利用して、これを電気エネルギーに変換
せしめ、環境を壊さない新エネルギー開発としての課題
を解決すると共に、上記排熱を使用することによって地
球の温暖化防止にも寄与するとの顕著な効果を奏するも
のである。
排熱の電気変換回収方法は、コンデンサーに所定の電荷
を蓄電した後、このコンデンサーを排熱により昇温ある
いは降温させて、誘電体の蓄電容量を減少させることに
より、逆にコンデンサーの電荷の電圧を上げ、増幅した
電気エネルギーとして回収し取り出すものであり、従
来、放置あるいは放棄されていた、各プラントからの
中、低温排熱を利用して、これを電気エネルギーに変換
せしめ、環境を壊さない新エネルギー開発としての課題
を解決すると共に、上記排熱を使用することによって地
球の温暖化防止にも寄与するとの顕著な効果を奏するも
のである。
【図１】本発明実施例の排熱の電気変換回収システムを
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】同シテスムのコンデンサーを示す拡大断面図で
ある。
ある。
【図３】同コンデンサーの負極板内部を示す説明図であ
る。
る。
【図４】図１に示す電気変換回収システムの使用方法を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図５】図１に示す電気変換回収システムの使用方法を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図６】図１に示す電気変換回収システムの使用方法を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図７】図１に示す電気変換回収システムの使用方法を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図８】本発明他の実施例の排熱の電気変換回収システ
ムを示す説明図である。
ムを示す説明図である。
【図９】本発明実施例のコンデンサーの他の例を示す斜
視図である。
視図である。
【図１０】磁器コンデンサーの電気的特性を示すグラフ
である。
である。
（１） 入力電源 （２）（５） 接続スイッチ （３） コンデンサー部 （４） 入力回路 （６） 出力側負荷 （７） 出力回路 （８） 高温熱源 （９）（１１）ヒートパイプ （１０） 冷温熱源 （１２） 正極板 （１３） 負極板 （１４） 誘電体 （１５） コンデンサー
Claims (2)
- 【請求項１】 入力電源を、接続スイッチを介しコンデ
ンサーに継なぐ入力回路と、上記コンデンサーを、接続
スイッチを介し出力側に継なぐ出力回路とを用い、上記
入力回路を閉に、出力回路を開にして、コンデンサーに
所定の電荷を蓄電せしめ、次いで、上記入力回路も開に
すると共に、上記コンデンサーに所定の熱を加えて、誘
電体の温度を上昇せしめて、誘電率を減少させることに
より、上記コンデンサーの蓄電容量を減少させ、かつこ
の蓄電容量の減少によってコンデンサーに蓄電した上記
電荷の電圧を上昇せしめ、後、上記出力回路を閉にし
て、この電圧の上昇した電荷を電気エネルギーとして取
り出すことを特徴とする中、低温排熱の電気変換回収方
法。 - 【請求項２】 入力電源を、接続スイッチを介しコンデ
ンサーに継なぐ入力回路と、上記コンデンサーを、接続
スイッチを介し出力側に継なぐ出力回路とを用い、上記
入力回路を閉に、出力回路を開にして、コンデンサーに
所定の電荷を蓄電せしめ、次いで、上記入力回路も開に
すると共に、上記コンデンサーから所定の熱を奪い、誘
電体の温度を下降せしめて、誘電率を減少させることに
より、上記コンデンサーの蓄電容量を減少させ、かつこ
の蓄電容量の減少によってコンデンサーに蓄電した上記
電荷の電圧を上昇せしめ、後、上記出力回路を閉にし
て、この電圧の上昇した電荷を電気エネルギーとして取
り出すことを特徴とする中、低温排熱の電気変換回収方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33558292A JPH06165541A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | 中、低温排熱の電気変換回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33558292A JPH06165541A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | 中、低温排熱の電気変換回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06165541A true JPH06165541A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18290198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33558292A Pending JPH06165541A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | 中、低温排熱の電気変換回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06165541A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009545716A (ja) * | 2006-07-31 | 2009-12-24 | シムカ，パベル | モジュール式冷暖房装置を有する熱エネルギー収集・輸送システム |
| WO2012011298A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | 株式会社村田製作所 | 熱誘電発電装置 |
| CN102931884A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-02-13 | 西南科技大学 | 高热流密度器件废热发电装置 |
| WO2013021686A1 (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | 株式会社村田製作所 | 熱誘電発電装置 |
| CN103780158A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-05-07 | 中国矿业大学 | 一种电动汽车动力电池余热利用装置 |
| CN113890151A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-04 | 茂硕电源科技股份有限公司 | 节能电路、装置及设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56141785A (en) * | 1980-04-03 | 1981-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Converting method of energy |
| JPH0473807A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-09 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 強誘電材料 |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP33558292A patent/JPH06165541A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56141785A (en) * | 1980-04-03 | 1981-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Converting method of energy |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE112011102448T5 (de) | 2010-07-23 | 2013-08-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vorrichtung zur thermodielektrischen Leistungserzeugung |
| JP5459404B2 (ja) * | 2010-07-23 | 2014-04-02 | 株式会社村田製作所 | 熱誘電発電装置 |
| WO2013021686A1 (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | 株式会社村田製作所 | 熱誘電発電装置 |
| JPWO2013021686A1 (ja) * | 2011-08-10 | 2015-03-05 | 株式会社村田製作所 | 熱誘電発電装置 |
| DE112012003303B4 (de) | 2011-08-10 | 2020-06-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vorrichtung zur thermodielektrischen Leistungserzeugung |
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| CN103780158B (zh) * | 2014-01-21 | 2015-12-02 | 中国矿业大学 | 一种电动汽车动力电池余热利用装置 |
| CN113890151A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-04 | 茂硕电源科技股份有限公司 | 节能电路、装置及设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950919 |