JP2003240467A - Magnetic fluid drive device - Google Patents
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- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、加熱された磁性
流体を移動させてその熱エネルギーまたは運動エネルギ
ーを利用するシステムで使用されている磁性流体駆動装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic fluid driving device used in a system for moving a heated magnetic fluid and utilizing its thermal energy or kinetic energy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】磁性流体駆動装置は、例えば、特開昭６
３−３５１８０号に開示されているように、磁性流体が
循環させられる循環路と、循環路中に互いに間隔をおい
て設けられた加熱部および冷却部と、加熱部にある磁性
流体に磁場を掛ける磁場印加部とを備え、磁場印加部に
おける磁性流体の磁気特性分布の偏りを形成することに
より、磁性流体の移動を起こさせるもので、例えば、そ
の熱エネルギーを利用するヒートパイプ（例えば特開平
８−１４７７９号参照）、その運動エネルギーを利用す
る熱駆動モータ（特開平７−２５９７２４号参照）など
に使用されている。2. Description of the Related Art A magnetic fluid driving device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
As disclosed in JP-A-3-35180, a circulation path in which a magnetic fluid is circulated, a heating section and a cooling section provided at intervals in the circulation path, and a magnetic field is applied to the magnetic fluid in the heating section. And a magnetic field applying section for applying the magnetic field to the magnetic field applying section to cause the magnetic fluid to be distributed in the magnetic field applying section so as to cause the magnetic fluid to move. No. 8-14779), a thermal drive motor that utilizes the kinetic energy (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-259724), and the like.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の磁性流体駆
動装置によると、ヒートパイプにおいては、装置内部の
熱輸送媒体の自己循環を可能とし、また、熱駆動モータ
においては、装置に接続された被駆動体を駆動すること
ができるという利点を有し、その利用範囲が広がろうと
している。According to the above-mentioned conventional magnetic fluid drive device, the heat pipe enables the self-circulation of the heat transport medium inside the device, and the heat drive motor is connected to the device. It has the advantage of being able to drive a driven body, and its range of use is expanding.
【０００４】しかしながら、上記従来の磁性流体駆動装
置では、その性能および効率が十分とは言えず、それら
を向上させることが重要課題となっている。However, in the above-mentioned conventional magnetic fluid drive device, its performance and efficiency cannot be said to be sufficient, and it is an important issue to improve them.
【０００５】この発明の目的は、上記実情に鑑み、高性
能で高効率な磁性流体駆動装置を提供することにある。In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a high performance and highly efficient magnetic fluid drive device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明による磁性流体駆動装置は、磁性流体が循環させら
れる循環路と、循環路中に互いに間隔をおいて設けられ
た加熱部および冷却部と、加熱部にある磁性流体に磁場
を掛ける磁場印加部とを備え、磁場印加部にある磁性流
体に磁気特性分布の偏りを生じさせることにより、磁性
流体の移動を起こさせる磁性流体駆動装置において、磁
性流体は、磁性微粒子を分散させる母液に、母液よりも
沸騰点が小さい低沸点溶媒を少なくとも１種混合したも
のであることを特徴とするものである。The magnetic fluid drive device according to the first aspect of the present invention includes a circulation passage in which a magnetic fluid is circulated, and a heating portion and a cooling portion provided in the circulation passage at intervals. Unit and a magnetic field applying unit for applying a magnetic field to the magnetic fluid in the heating unit, and a magnetic fluid driving device for causing the magnetic fluid to move by causing the magnetic fluid in the magnetic field applying unit to have an uneven magnetic property distribution In the above, the magnetic fluid is characterized in that a mother liquor in which the magnetic fine particles are dispersed is mixed with at least one low boiling point solvent having a boiling point smaller than that of the mother liquor.
【０００７】第１の発明の磁性流体駆動装置によると、
熱輸送媒体として使用される磁性流体に、母液よりも低
沸点の液体を混合したものを用いることで、母液の沸点
よりも低温で沸騰を生じる。これにより、磁性流体を直
接沸騰させた場合に問題となる磁性流体の変質（磁性微
粒子の分散性の劣化など）を起こすことなく、適切な駆
動力を得ることができるとともに、混合媒質の種類、混
合比による熱磁気的諸性質の制御が可能となり、高性能
・高効率な熱輸送サイクルを構成することが可能とな
る。According to the magnetic fluid drive system of the first invention,
When a magnetic fluid used as a heat transport medium is mixed with a liquid having a lower boiling point than that of the mother liquor, boiling occurs at a temperature lower than the boiling point of the mother liquor. As a result, it is possible to obtain an appropriate driving force without causing deterioration of the magnetic fluid (such as deterioration of the dispersibility of the magnetic fine particles) which would be a problem when the magnetic fluid is directly boiled, and it is also possible to The thermomagnetic properties can be controlled by the mixing ratio, and a high performance and high efficiency heat transport cycle can be constructed.
【０００８】第２の発明による磁性流体駆動装置は、磁
性流体が循環させられる循環路と、循環路中に互いに間
隔をおいて設けられた加熱部および冷却部と、加熱部に
ある磁性流体に磁場を掛ける磁場印加部とを備え、磁場
印加部にある磁性流体に磁気特性分布の偏りを生じさせ
ることにより、磁性流体の移動を起こさせる磁性流体駆
動装置において、磁場印加部の一端側に位置して磁性流
体が沸騰している気泡発生部と、同他端側に位置して磁
性流体が沸騰していない気泡非発生部とをさらに備えて
いることを特徴とするものである。In the magnetic fluid driving device according to the second aspect of the invention, a circulation path for circulating the magnetic fluid, a heating section and a cooling section provided at intervals in the circulation path, and a magnetic fluid in the heating section are provided. A magnetic fluid driving device that includes a magnetic field applying unit that applies a magnetic field and causes the magnetic fluid to move in the magnetic fluid in the magnetic field applying unit by causing a bias in the magnetic characteristic distribution. In addition, a bubble generating portion in which the magnetic fluid is boiling and a bubble non-generating portion in which the magnetic fluid is not boiling are located at the other end side.
【０００９】第２の発明の磁性流体駆動装置によると、
磁場印加部の一端側に位置して磁性流体が沸騰している
気泡発生部と、同他端側に位置して磁性流体が沸騰して
いない気泡非発生部とを備えているので、気泡発生部に
ある磁性体の密度が気泡非発生部にある磁性体の密度よ
りも小さくなり、これに伴う磁気特性分布の偏りと気泡
の運動エネルギーとにより、磁性流体が移動させられ
る。したがって、磁場印加部に高温部と低温部とを形成
し、これに伴う磁気特性分布の偏りだけで磁性流体を駆
動する従来のものに比べて、磁性体の密度差が異なるこ
とによる駆動力に気泡の駆動力が加わる点で有利とな
る。According to the magnetic fluid drive system of the second invention,
Since a bubble generating part located at one end side of the magnetic field applying part where the magnetic fluid is boiling and a non-bubble generating part located at the other end side where the magnetic fluid is not boiling are provided The density of the magnetic material in the portion becomes smaller than the density of the magnetic material in the non-bubble generating portion, and the magnetic fluid is moved by the bias of the magnetic characteristic distribution and the kinetic energy of the air bubble accompanying this. Therefore, the driving force due to the difference in the density of the magnetic substance is different from the conventional one in which the magnetic fluid is driven by forming the high temperature portion and the low temperature portion and driving the magnetic fluid only by the bias of the magnetic characteristic distribution accompanying this. This is advantageous in that the driving force of bubbles is applied.
【００１０】第２の発明による磁性流体駆動装置におい
て、磁性流体は、磁性微粒子を分散させる母液に、母液
よりも沸騰点が小さい低沸点溶媒を少なくとも１種混合
したものであり、加熱部の気泡発生部において、低沸点
溶媒の沸騰点以上でかつ母液の沸騰点未満の温度に磁性
流体が加熱されていることが好ましい。In the magnetic fluid driving device according to the second aspect of the present invention, the magnetic fluid is obtained by mixing at least one low boiling point solvent having a boiling point smaller than that of the mother liquor into the mother liquor in which the magnetic fine particles are dispersed. In the generation part, it is preferable that the magnetic fluid is heated to a temperature not lower than the boiling point of the low boiling point solvent and lower than the boiling point of the mother liquor.
【００１１】第１および第２の発明による磁性流体駆動
装置において、磁場印加部は、永久磁石、電磁石などに
よって構成され、その磁場の大きさは、対称でかつ磁場
印加部と非印加部との境界領域において傾斜した略台形
状とされる。In the magnetic fluid drive device according to the first and second aspects of the present invention, the magnetic field applying section is composed of a permanent magnet, an electromagnet, etc., and the magnitude of the magnetic field is symmetrical and the magnetic field applying section and the non-applying section are symmetric. It has a substantially trapezoidal shape that is inclined in the boundary region.
【００１２】磁性流体の母液は、水、有機溶剤等とさ
れ、低沸点溶媒は、この母液よりも低沸点である溶媒が
使用される。低沸点溶媒の種類については、特に限定さ
れるものではなく、母液との相性等を考慮して適宜選択
され、またその混合比については、熱磁気的諸性質がど
うなるかを考慮し適宜決定される。The mother liquor of the magnetic fluid is water, an organic solvent or the like, and the low boiling point solvent is a solvent having a lower boiling point than that of the mother liquor. The type of the low boiling point solvent is not particularly limited, and is appropriately selected in consideration of compatibility with the mother liquor, and the mixing ratio thereof is appropriately determined in consideration of the thermomagnetic properties. It
【００１３】冷却部において、磁性流体中の気泡が凝縮
されるとともに、凝縮潜熱が外部に取り出されているこ
とが好ましい。このようにすると、温度差による熱エネ
ルギーでなく、潜熱を利用することができ、熱輸送量が
増大する。In the cooling section, it is preferable that the bubbles in the magnetic fluid are condensed and the latent heat of condensation is taken out to the outside. In this way, latent heat can be used instead of thermal energy due to the temperature difference, and the amount of heat transport increases.
【００１４】上記の磁性流体駆動装置は、磁性流体の循
環によって熱を輸送するものであってもよく、磁性流体
の移動による運動エネルギーを動力源として利用するも
のであってもよい。The above magnetic fluid drive device may be one that transports heat by circulating a magnetic fluid, or one that uses kinetic energy due to movement of the magnetic fluid as a power source.
【００１５】磁性流体の循環によって熱を輸送する磁性
流体駆動装置としては、以下のようにヒートパイプまた
は流路付き受熱体を使用したものが例示される。ここ
で、ヒートパイプは、単独で熱輸送サイクルを構成し、
流路付き受熱体は、熱輸送サイクルの一部を構成してい
る。An example of a magnetic fluid drive device that transports heat by circulating a magnetic fluid is one that uses a heat pipe or a heat receiver with a flow path as described below. Here, the heat pipe alone constitutes a heat transport cycle,
The heat receiver with the flow path constitutes a part of the heat transport cycle.
【００１６】すなわち、磁性流体の循環によって熱を輸
送する手段は、内部に循環路を有するヒートパイプであ
ることがある。この場合、磁性流体は、ヒートパイプの
加熱部−冷却部−加熱部の循環を繰り返し、熱エネルギ
ーを輸送する。That is, the means for transporting heat by circulating the magnetic fluid may be a heat pipe having a circulation path inside. In this case, the magnetic fluid repeats circulation of the heating part-cooling part-heating part of the heat pipe, and transports thermal energy.
【００１７】また、磁性流体の循環によって熱を輸送す
る手段は、入口および出口が設けられた磁性流体通路を
有する流路付き受熱体と、流路付き受熱体の出口と入口
とを接続する強制循環用導管とを備えており、冷却部
は、導管途中に設けられて自然冷却により磁性流体中の
気泡が凝縮する気泡凝縮部と、気泡凝縮後の磁性流体の
熱を外部に放出する熱交換部とを有していることがあ
る。この場合、磁性流体は流路付き受熱体内を循環する
のではなく、流路付き受熱体内では一方向にのみ移動
し、導管中に設けられた気泡凝縮部において気泡を分離
することで、流路付き受熱体−導管−流路付き受熱体の
循環が可能となる。Further, the means for transporting heat by circulating the magnetic fluid is a heat receiving body with a flow passage having a magnetic fluid passage having an inlet and an outlet, and a forced connection between the outlet and the inlet of the heat receiving body with the flow passage. The cooling part is equipped with a circulation conduit, and the cooling part is provided in the middle of the conduit to condense bubbles in the magnetic fluid by natural cooling and a heat exchange for releasing the heat of the magnetic fluid after the bubbles are condensed to the outside. Part. In this case, the magnetic fluid does not circulate in the heat receiving body with the flow passage, but moves only in one direction in the heat receiving body with the flow passage, and by separating the bubbles in the bubble condensing section provided in the conduit, It is possible to circulate the heat receiving body with attached body-conduit-heat receiving body with flow path.
【００１８】さらにまた、磁性流体の循環によって熱を
輸送する手段は、入口および出口が設けられた磁性流体
通路を有する流路付き受熱体と、流路付き受熱体の出口
と入口とを接続する強制循環用導管とを備えており、冷
却部は、導管途中に設けられて磁性流体中の気泡が分離
する気泡分離部と、分離した気泡が凝縮する気泡凝縮部
と、気泡分離後の磁性流体の熱を外部に放出する熱交換
部とを有し、気泡凝縮部で得られた磁性流体の凝縮液が
副導管を介して強制循環用導管の冷却部−加熱部間に合
流させられていることがある。この場合、磁性流体は流
路付き受熱体内を循環するのではなく、流路付き受熱体
内では一方向にのみ移動し、導管中に設けられた気泡分
離部において気泡を分離することで、流路付き受熱体−
導管−流路付き受熱体の循環が可能となる。気泡凝縮部
で得られた磁性流体の凝縮液は、循環路に戻され、これ
により、気泡凝縮に伴う熱エネルギーの損失を防ぐこと
ができる。Further, the means for transporting heat by circulating the magnetic fluid connects the heat receiving body with the flow path having the magnetic fluid passage having the inlet and the outlet, and the outlet and the inlet of the heat receiving body with the flow path. The cooling unit is provided with a forced circulation conduit, and the cooling unit is provided in the middle of the conduit to separate the bubbles in the magnetic fluid, the bubble condensing unit to condense the separated bubbles, and the magnetic fluid after the bubbles are separated. And a heat exchange part for releasing the heat of the outside to the outside, and the condensate of the magnetic fluid obtained in the bubble condensing part is merged between the cooling part and the heating part of the forced circulation conduit via the auxiliary conduit. Sometimes. In this case, the magnetic fluid does not circulate in the heat receiving body with the flow passage, but moves only in one direction in the heat receiving body with the flow passage, and the air bubbles are separated by the bubble separation section provided in the conduit, Heat receiver with
It becomes possible to circulate the conduit-heat receiver with the flow path. The condensate of the magnetic fluid obtained in the bubble condensing section is returned to the circulation path, which can prevent the loss of thermal energy due to the bubble condensing.
【００１９】こうして、磁性流体駆動装置をヒートパイ
プまたは流路付き受熱体を有する熱輸送サイクルとして
利用した場合、磁性流体を循環させるだけのものに比べ
て、媒体の潜熱を利用することにより、熱輸送量の増大
が図ることができ、また、磁性流体が高温になることが
ないので、高温による磁性流体の劣化を防ぐことがで
き、さらに、気泡によって循環の駆動力を向上させるこ
とができる。In this way, when the magnetic fluid driving device is used as a heat transport cycle having a heat pipe or a heat receiving body with a flow path, the latent heat of the medium is used to generate heat as compared with the case where only the magnetic fluid is circulated. The amount of transportation can be increased, and since the magnetic fluid does not reach a high temperature, deterioration of the magnetic fluid due to high temperature can be prevented, and furthermore, the driving force for circulation can be improved by the bubbles.
【００２０】ヒートパイプまたは流路付き受熱体の加熱
手段としては、特に限定されるものではなく、ヒータ、
ランプ、誘導加熱、太陽熱などが適宜利用される。加熱
手段として太陽熱を利用することにより、上記利点を有
しかつクリーンなエネルギーを利用したシステムを得る
ことができる。The heating means for the heat pipe or the heat receiving body with the flow path is not particularly limited, and a heater,
Lamps, induction heating, solar heat, etc. are appropriately used. By using solar heat as the heating means, it is possible to obtain a system having the above advantages and using clean energy.
【００２１】磁性流体の移動による運動エネルギーを動
力源として利用する磁性流体駆動装置としては、以下の
ようにタービンポンプ等を使用したものが例示される。An example of a magnetic fluid drive device that uses kinetic energy due to the movement of a magnetic fluid as a power source is one that uses a turbine pump or the like as described below.
【００２２】すなわち、磁性流体駆動装置は、移動する
磁性流体によって駆動されるポンプが循環路途中に設け
られているものとされることがある。このようにする
と、電動モータを使用せずにポンプを駆動することがで
き、例えば、加熱手段を太陽熱とすることにより、電源
を必要とせずにポンプを駆動することができる。また、
ポンプに代えて、回転体を設け、これを駆動軸として使
用し、回転体に所要の従動体を結合することにより、装
置を従動体を回転させるモータとして使用することもで
きる。That is, the magnetic fluid drive device may be provided with a pump driven by the moving magnetic fluid in the middle of the circulation path. With this configuration, the pump can be driven without using the electric motor. For example, by using solar heating as the heating means, the pump can be driven without requiring a power source. Also,
Instead of the pump, a rotating body may be provided and used as a drive shaft, and the required driven body may be coupled to the rotating body to use the device as a motor for rotating the driven body.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下図
面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２４】図１は、この発明による磁性流体駆動装置
の原理を説明するものである。磁性流体は、表面に界面
活性剤を付着させた直径１０ｎｍ程度の磁性微粒子を水
や有機溶剤等の液体（すなわち母液）中に安定に分散さ
せたコロイド溶液である。この磁性流体においては、磁
性微粒子と液体分子とは、界面活性剤により電気的に結
合しているため、磁性流体に磁場を作用させると磁化を
持った流体として振る舞う。このため、磁場下における
磁性流体には磁気体積力とよばれる力が働く。磁気体積
力はその場所における「物質の磁化」と「磁場の勾配」
に比例するため、ある対称な磁場分布を与えた空間に例
えば温度差による非対称な磁化を分布させると、磁化が
減少する方向に力が生じる。すなわち、図１において、
横軸の中心よりも右方向の磁場を正、同左方向の磁場を
負にとると、対称軸の左半部では、右に行くにつれて磁
場が徐々に増加すなわち勾配∇Ｈ＞０、同右半部では、
右に行くにつれて磁場が徐々に減少すなわち勾配∇Ｈ＜
０となっていることから、磁気体積力Ｆ∝磁化Ｍ×磁場
の勾配∇Ｈの力が、磁化Ｍ＞０の物質に対し、左半部で
は右向きに、右半部では左向きに働く。このことより、
空間に磁化の変化を生じさせることで流体を駆動するこ
とが可能となる。FIG. 1 illustrates the principle of the magnetic fluid drive device according to the present invention. The magnetic fluid is a colloidal solution in which magnetic fine particles having a diameter of about 10 nm and having a surface-active agent attached thereto are stably dispersed in a liquid such as water or an organic solvent (that is, mother liquor). In this magnetic fluid, since the magnetic fine particles and the liquid molecules are electrically coupled by the surfactant, they behave as magnetized fluid when a magnetic field is applied to the magnetic fluid. For this reason, a force called magnetic volume force acts on the magnetic fluid under the magnetic field. Magneto-volume force is the "magnetization of matter" and "gradient of magnetic field" at that location.
Therefore, when asymmetrical magnetization due to a temperature difference is distributed in a space given a symmetrical magnetic field distribution, a force is generated in the direction in which the magnetization decreases. That is, in FIG.
When the magnetic field to the right of the center of the horizontal axis is positive and the magnetic field to the left of the same is negative, the magnetic field gradually increases toward the right in the left half of the axis of symmetry, that is, the gradient ∇H> 0 and the right half. Then
The magnetic field gradually decreases toward the right, that is, the gradient ∇H <
Since it is 0, the force of magnetic volume force F∝magnetization M × gradient ∇H of the magnetic field acts to the right in the left half and to the left in the right half with respect to the substance with magnetization M> 0. From this,
It is possible to drive the fluid by causing a change in magnetization in the space.
【００２５】図２（ａ）（ｂ）は、本発明で得られるさ
らに改良された磁性流体駆動装置の原理を示すものであ
る。磁性流体駆動装置(1)は、磁性流体が循環させられ
る循環路(2)と、循環路(2)中に互いに間隔をおいて設け
られた加熱部(3)および冷却部(4)と、加熱部(3)にある
磁性流体に対称磁場を掛ける磁場印加部(5)とを備え、
加熱により、磁場が印加されている領域には、磁場印加
部(5)の一端側（上側）に位置して磁性流体が沸騰して
いる気泡発生部(6)と、同他端側（下側）に位置して磁
性流体が沸騰していない気泡非発生部(7)とが形成され
ている。図２（ａ）に示すものは、加熱部(3)から冷却
部(4)に熱が輸送されて、この熱が冷却部(4)において外
部に取り出される熱輸送システムとして利用され、同図
（ｂ）に示すものは、冷却部(4)と加熱部(3)との間に、
移動する磁性流体によって駆動される被駆動部（例え
ば、ポンプ、回転体）(8)が設けられることによって、
この被駆動部(8)が外部に対して駆動源または動力源と
なる熱駆動システムとして利用される。FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the principle of the further improved magnetic fluid drive device obtained by the present invention. The magnetic fluid drive device (1) is a circulation path (2) in which a magnetic fluid is circulated, and a heating section (3) and a cooling section (4) provided at intervals in the circulation path (2), A magnetic field applying unit (5) for applying a symmetrical magnetic field to the magnetic fluid in the heating unit (3) is provided,
In the region where the magnetic field is applied by heating, the bubble generating part (6) where the magnetic fluid is boiling is located at one end side (upper side) of the magnetic field applying part (5) and the other end side (lower side). And a bubble non-generating portion (7) in which the magnetic fluid is not boiled. The one shown in FIG. 2 (a) is used as a heat transport system in which heat is transported from the heating section (3) to the cooling section (4) and this heat is taken out to the outside in the cooling section (4). What is shown in (b) is between the cooling section (4) and the heating section (3),
By providing a driven part (eg, pump, rotating body) (8) driven by a moving magnetic fluid,
The driven part (8) is used as a thermal drive system that serves as a drive source or a power source for the outside.
【００２６】気泡発生部(6)と気泡非発生部(7)とを比較
すると、気泡発生部(6)では、磁性体の密度したがって
単位体積内に存在する磁性体（磁性微粒子）の密度が下
がることにより、気泡非発生部(7)よりも磁場印加部(5)
から受ける力が小さくなっている。冷却部(4)において
は、磁性流体中の気泡が凝縮されるとともに、凝縮潜熱
が外部に取り出されている。Comparing the bubble generating part (6) and the bubble non-generating part (7), the density of the magnetic substance in the bubble generating part (6) and hence the density of the magnetic substance (magnetic fine particles) present in the unit volume is By lowering, the magnetic field applying part (5) is better than the bubble non-generating part (7)
The force received from is reduced. In the cooling section (4), the bubbles in the magnetic fluid are condensed and the latent heat of condensation is extracted to the outside.
【００２７】この装置(1)で使用されている磁性流体
は、母液にこれよりも低沸点の液体を混合したものとさ
れている。そして、対称磁場が印加された状態で磁性流
体を沸騰させることにより、発生する気泡によって加熱
部(3)内の空間平均磁化の変化が生じ、したがって、加
熱部(3)では沸騰熱伝達を伴う高い熱流速による加熱が
可能となるほか、磁場による高い駆動力（ポンプとして
作動する）が発生する。磁性流体中に混入した気泡は、
冷却部(4)における放熱によって凝縮・消滅し、気泡の
ない磁性流体は、再び加熱部(3)に戻り、循環が繰り返
される。The magnetic fluid used in this device (1) is a mixture of a mother liquor and a liquid having a boiling point lower than this. Then, by boiling the magnetic fluid in a state where a symmetrical magnetic field is applied, the generated bubbles cause a change in the spatial average magnetization in the heating part (3), and therefore the heating part (3) is accompanied by boiling heat transfer. In addition to enabling heating with a high heat flow rate, a high driving force (acting as a pump) is generated by the magnetic field. The bubbles mixed in the magnetic fluid are
The magnetic fluid, which is condensed and extinguished due to heat radiation in the cooling section (4) and has no bubbles, returns to the heating section (3) again, and circulation is repeated.
【００２８】図３は、従来の磁性流体駆動装置とこの発
明による磁性流体駆動装置とを比較するもので、同図
（ａ）に示す従来の磁性流体駆動装置(71)は、磁性流体
が循環させられる循環路(72)と、循環路(72)中に互いに
間隔をおいて設けられた加熱部(73)および冷却部(74)
と、加熱部(73)にある磁性流体に磁場を掛ける磁場印加
部(75)とを備え、加熱部(73)には、温度分布の偏りすな
わち高温部と低温部とが形成されている。同図（ｂ）に
示すこの発明による磁性流体駆動装置は、図２に示した
ものと全く同じ構成である。FIG. 3 compares the conventional magnetic fluid driving device with the magnetic fluid driving device according to the present invention. In the conventional magnetic fluid driving device (71) shown in FIG. 3 (a), the magnetic fluid circulates. A circulation path (72) that is made to move, and a heating section (73) and a cooling section (74) provided at intervals in the circulation path (72).
And a magnetic field applying section (75) for applying a magnetic field to the magnetic fluid in the heating section (73), and the heating section (73) is formed with uneven temperature distribution, that is, a high temperature section and a low temperature section. The magnetic fluid drive apparatus according to the present invention shown in FIG. 2B has the same structure as that shown in FIG.
【００２９】磁性流体は磁気に引き寄せられる性質をも
ち、その力は、低温時＞高温時となっている。この性質
を利用すると、温度差と磁場があれば磁性流体を循環さ
せることができるはずである。しかしながら、（ａ）に
示す従来の磁性流体駆動装置(71)の場合、磁性流体は、
まず、磁場印加部(75)に引き寄せられるが、これを通過
後は、磁場印加部(75)から引き戻す方向の力を受け、こ
れにより、循環が妨げられる。これに対し、（ｂ）に示
すこの発明による磁性流体駆動装置(1)の場合、磁性流
体中に低沸点媒体を入れることで気泡を発生させ、単位
体積内に存在する磁性微粒子の密度を下げることによ
り、磁場印加部(5)による磁性流体を引き戻す方向の力
が減少し、磁性流体が循環しやすくなる。気泡は、循環
路(2)中を素早く上方に移動し、これによって、循環の
駆動力はより増加させられる。The magnetic fluid has a property of being attracted to magnetism, and its force is at the time of low temperature> high temperature. Utilizing this property, magnetic fluid should be able to circulate if there is a temperature difference and a magnetic field. However, in the case of the conventional magnetic fluid drive device (71) shown in (a), the magnetic fluid is
First, the magnetic field is applied to the magnetic field applying unit (75), but after passing through the magnetic field applying unit (75), the magnetic field applying unit (75) receives a force in the direction of returning the magnetic field, thereby hindering circulation. On the other hand, in the case of the magnetic fluid drive device (1) according to the present invention shown in (b), bubbles are generated by putting a low boiling point medium in the magnetic fluid, and the density of the magnetic fine particles existing in a unit volume is lowered. As a result, the force exerted by the magnetic field application unit (5) in the direction to pull back the magnetic fluid is reduced, and the magnetic fluid is easily circulated. The bubbles quickly move upward in the circulation path (2), which further increases the driving force for circulation.
【００３０】上記図２および図３（ｂ）に示した磁性流
体駆動装置(1)の基本システムは、ヒートパイプシステ
ム、熱駆動モータなどに利用可能であり、以下にその例
を示す。The basic system of the magnetic fluid drive system (1) shown in FIGS. 2 and 3 (b) can be used for a heat pipe system, a heat drive motor, etc., and examples thereof will be shown below.
【００３１】図４は、この発明による磁性流体駆動装置
をロールボンド成型流路を有するヒートパイプに適用し
たものである。なお、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）
は正面図である。FIG. 4 shows a magnetic fluid drive device according to the present invention applied to a heat pipe having a roll bond molding flow path. Note that FIG. 4A is a side view and FIG.
Is a front view.
【００３２】このヒートパイプシステム(10)は、アルミ
ニウム板を用いたロールボンド成型で得られた方形パネ
ル状のヒートパイプ(11)と、ヒートパイプ(11)内に左右
方向に等間隔で設けられた計４つの磁性流体循環路(12)
と、ヒートパイプ(11)の下部に設けられた加熱部(13)
と、ヒートパイプ(11)の上部に設けられた冷却部(14)
と、左の２つの循環路(12)の間にこれらにまたがるよう
に設けられた左の磁場印加部(15A)と、右の２つの循環
路(12)の間にこれらにまたがるよう設けられた右の磁場
印加部(15B)とを備え、加熱により、磁場が印加されて
いる領域には、磁場印加部(15A)(15B)の一端側（上側）
に位置して磁性流体が沸騰している気泡発生部(16)と、
同他端側（下側）に位置して磁性流体が沸騰していない
気泡非発生部(17)とが形成されている。各磁場印加部(1
5A)(15B)は、循環路(12)の上下長さよりも若干短い上下
長さを有する長方形状磁石とされており、その左右幅
は、循環路(12)の他方の部分にかからないように狭くな
されている。This heat pipe system (10) is provided with a rectangular panel-shaped heat pipe (11) obtained by roll bond molding using an aluminum plate and the heat pipe (11) at equal intervals in the left-right direction. A total of four magnetic fluid circulation paths (12)
And a heating part (13) provided under the heat pipe (11)
And the cooling part (14) provided on the heat pipe (11)
And the left magnetic field applying part (15A) provided between the left two circulation paths (12) and the right two circulation paths (12) so as to straddle them. And a magnetic field applying section (15B) on the right, and in the area where the magnetic field is applied by heating, one end side (upper side) of the magnetic field applying sections (15A) (15B)
A bubble generating part (16) where the magnetic fluid is boiling at
A bubble non-generating portion (17) where the magnetic fluid is not boiling is formed at the other end side (lower side). Each magnetic field application unit (1
5A) and (15B) are rectangular magnets having a vertical length slightly shorter than the vertical length of the circulation path (12), and the left and right width of the magnet is set so that it does not reach the other part of the circulation path (12). It is made narrow.
【００３３】このヒートパイプシステム(10)によると、
各循環路(12)内に低沸点溶媒混合磁性流体を封入し、加
熱部(13)で沸騰、冷却部(14)で凝縮を伴う熱輸送が行わ
れる。磁性流体の駆動には、加熱部(13)−冷却部(14)の
間に配置した磁場印加部としての磁石(15A)(15B)により
磁場を印加することで、沸騰により生じる加熱部(13)と
冷却部(14)との空間平均磁化の差により生じる磁気駆動
力が用いられている。こうして、ヒートパイプ(11)内に
は、矢印で示す方向に磁性流体が流動する。このシステ
ム(10)は、ロールボンド成型により簡便にヒートパイプ
(11)の流路成型を行うことができることを利用して、多
数の平行管ループ状循環路(12)を用いることにより、比
較的容易に熱輸送量を増すことができるという利点を有
している。なお、狭い領域に多数の循環路(12)を配置す
る場合には、磁場印加領域以外の循環路(12)に磁場を作
用させないように注意する必要がある。According to this heat pipe system (10),
A low-boiling-point solvent-mixed magnetic fluid is enclosed in each circulation path (12), and boiling is carried out in the heating part (13) and heat transfer accompanied by condensation is carried out in the cooling part (14). The magnetic fluid is driven by applying a magnetic field by magnets (15A) (15B) as a magnetic field applying section arranged between the heating section (13) and the cooling section (14), so that the heating section (13) generated by boiling ) And the cooling unit (14) have a magnetic driving force generated by the difference in spatial average magnetization. Thus, the magnetic fluid flows in the heat pipe (11) in the direction indicated by the arrow. This system (10) is a heat pipe that can be easily processed by roll bond molding.
By utilizing the fact that the flow path molding of (11) can be performed, by using a large number of parallel tube loop circulation paths (12), there is an advantage that the heat transport amount can be increased relatively easily. ing. When arranging a large number of circulation paths (12) in a narrow area, it is necessary to take care so that the magnetic field does not act on the circulation paths (12) other than the magnetic field application area.
【００３４】図５は、この発明による磁性流体駆動装置
をヒートパイプ使用の太陽熱利用温水器に適用したもの
である。なお、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は正面
図である。FIG. 5 shows an application of the magnetic fluid drive device according to the present invention to a solar water heater using a heat pipe. 5A is a side view and FIG. 5B is a front view.
【００３５】同図において、太陽熱温水システム（温水
器）(20)は、屋根等に傾斜状に設置されるヒートパイプ
(21)と、ヒートパイプ(21)内に設けられた複数の磁性流
体循環路(22)と、ヒートパイプ(21)の表面（パネルの両
面のうち太陽に対向する太陽熱吸収面）側に設けられた
加熱部(23)と、ヒートパイプ(21)の上端部に設けられた
冷却部(24)と、ヒートパイプ(21)の下部に設けられた磁
場印加部(25)とを備え、加熱により、磁場が印加されて
いる領域には、磁場印加部(25)の一端側（上側）に位置
して磁性流体が沸騰している気泡発生部(26)と、同他端
側（下側）に位置して磁性流体が沸騰していない気泡非
発生部(27)とが形成されている。In the figure, a solar hot water system (water heater) (20) is a heat pipe installed on a roof or the like in an inclined shape.
(21), a plurality of magnetic fluid circulation paths (22) provided in the heat pipe (21), and a surface of the heat pipe (21) (a solar heat absorbing surface facing the sun on both sides of the panel) side A heating section (23) provided, a cooling section (24) provided at the upper end of the heat pipe (21), and a magnetic field applying section (25) provided at the bottom of the heat pipe (21), Thus, in the region where the magnetic field is applied, the bubble generating part (26) where the magnetic fluid is boiling is located at one end side (upper side) of the magnetic field applying part (25) and the other end side (lower side). ), A bubble non-generating portion (27) in which the magnetic fluid is not boiled is formed.
【００３６】循環路(22)は、ヒートパイプ(21)の表面側
の部分を通って上端部に至り、その裏面（パネルの両面
のうち建物に対向する面）側の部分を通って下端部に至
るもので、側面からみてループ状、平面からみて並列状
に形成されている。加熱部(23)は、太陽熱によって加熱
され、冷却部(24)は伝熱フィン(29)付き水タンク(28)に
よって冷却されている。The circulation path (22) passes through a portion on the front surface side of the heat pipe (21) to reach the upper end portion, and passes through a portion on the rear surface side (the surface of the panel facing the building) of the lower end portion. It is formed in a loop shape when viewed from the side and in a parallel shape when viewed from the plane. The heating section (23) is heated by solar heat, and the cooling section (24) is cooled by the water tank (28) with heat transfer fins (29).
【００３７】このシステム(20)によると、ヒートパイプ
(21)表面の集光部において太陽光からの熱を受け、磁性
流体ヒートパイプ(21)により熱輸送を行い、伝熱フィン
(29)を通じて上部の水タンク(28)内の水が加熱される。
磁性流体は、ヒートパイプ(21)の表面側で加熱されて沸
騰し、水タンク(28)近傍で伝熱フィン(29)により冷却さ
れ、ヒートパイプ(21)の裏面側を通って循環する。これ
により、ヒートパイプ(21)表面の受光面積を有効に利用
することができる。According to this system (20), the heat pipe
(21) Heat from the sunlight is received at the condensing part of the surface, and heat is transferred by the magnetic fluid heat pipe (21),
The water in the upper water tank (28) is heated through (29).
The magnetic fluid is heated on the front surface side of the heat pipe (21) to boil, cooled by the heat transfer fins (29) near the water tank (28), and circulates through the back surface side of the heat pipe (21). As a result, the light receiving area on the surface of the heat pipe (21) can be effectively used.
【００３８】図６は、太陽熱温水システムの他の例を示
している。図５のものでは、太陽熱を受熱しているヒー
トパイプ(21)内で磁性流体が自然循環しており、循環路
(22)＝ヒートパイプ(21)内流路であるのに対し、この実
施形態のものでは、ヒートパイプ(21)と直結していた水
タンク部を分離して強制循環タイプとし、太陽熱を受熱
している部分（流路付き受熱体と称す）(31)は、循環路
(32)の一部を構成しているという点で異なっている。な
お、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は正面図である。FIG. 6 shows another example of the solar water heating system. In the case of the one shown in FIG. 5, the magnetic fluid naturally circulates in the heat pipe (21) receiving the solar heat,
(22) = Inside the heat pipe (21), in this embodiment, the water tank portion directly connected to the heat pipe (21) is separated into a forced circulation type to receive solar heat. The part (referred to as heat sink with flow path) (31) is the circulation path.
They differ in that they form part of (32). 6A is a side view and FIG. 6B is a front view.
【００３９】このシステム(30)は、磁性流体が循環させ
られる循環路(32)と、循環路(32)中に互いに間隔をおい
て設けられた加熱部(33)および冷却部(34)と、加熱部(3
3)にある磁性流体に磁場を掛ける磁場印加部(35)とを備
えている。This system (30) includes a circulation path (32) in which a magnetic fluid is circulated, and a heating section (33) and a cooling section (34) provided in the circulation path (32) at a distance from each other. , Heating part (3
A magnetic field applying unit (35) for applying a magnetic field to the magnetic fluid in 3) is provided.
【００４０】加熱部(33)を構成する流路付き受熱体(31)
は、入口および出口が設けられた磁性流体通路(41)を有
しており、屋根等に傾斜状に設置される。循環路(32)
は、流路付き受熱体(31)内の磁性流体通路(41)と、流路
付き受熱体(31)の出口と入口とを接続する強制循環用導
管(38)とからなり、冷却部(34)は、導管(38)途中に設け
られて自然冷却により磁性流体中の気泡が凝縮する気泡
凝縮部(39)と、気泡凝縮後の磁性流体の熱を外部に取り
出す熱交換部(40)とを有している。そして、加熱によ
り、磁場が印加されている領域には、磁場印加部(35)の
一端側（上側）に位置して磁性流体が沸騰している気泡
発生部(36)と、同他端側（下側）に位置して磁性流体が
沸騰していない気泡非発生部(37)とが形成されている。Heat receiving body (31) with a flow path constituting the heating section (33)
Has a magnetic fluid passageway (41) having an inlet and an outlet, and is installed on a roof or the like in an inclined manner. Circuits (32)
The magnetic fluid passageway (41) in the heat receiver with flow passage (31), and a forced circulation conduit (38) connecting the outlet and inlet of the heat receiver with flow passage (31), the cooling unit ( 34) includes a bubble condensing part (39) provided in the conduit (38) for condensing bubbles in the magnetic fluid by natural cooling, and a heat exchange part (40) for taking out the heat of the magnetic fluid after the bubble condensation to the outside. And have. Then, in the region where the magnetic field is applied by heating, the bubble generating part (36) in which the magnetic fluid is boiling is located at one end side (upper side) of the magnetic field applying part (35) and the other end side thereof. A bubble non-generating portion (37) located on the (lower side) in which the magnetic fluid does not boil is formed.
【００４１】流路付き受熱体(31)内の磁性流体通路(41)
は、図６（ｂ）に示すように、磁性流体入口を有する下
ヘッダ部(41a)から左右並列状通路(41b)を経て磁性流体
出口を有する上ヘッダ部(41c)に至るもので、側面から
みて直線状、平面からみて並列状に形成されている。Magnetic fluid passage (41) in the heat receiver (31) with flow passage
6B, as shown in FIG. 6B, extends from the lower header portion (41a) having the magnetic fluid inlet to the upper header portion (41c) having the magnetic fluid outlet through the left and right parallel passages (41b). It is formed in a straight line when viewed from above and in a parallel form when viewed from above.
【００４２】熱交換部(40)には、伝熱フィン(43)付き水
タンク(42)が設けられている。The heat exchange section (40) is provided with a water tank (42) with heat transfer fins (43).
【００４３】このシステム(30)によると、流路付き受熱
体(31)表面の集光部において太陽光からの熱を受け、流
路付き受熱体(31)により熱輸送を行い、伝熱フィン(43)
を通じて水タンク(42)内の水が加熱される。磁性流体
は、流路付き受熱体(31)で加熱されて沸騰し、気泡を伴
って流路付き受熱体(31)の上端部から流出する。導管(3
8)を通る磁性流体は、まず、気泡凝縮部(39)によってそ
の気泡が分離させられ、循環が可能となる。そして、熱
交換部(40)において、水タンク(42)の伝熱フィン(43)に
より冷却され、この際、水タンク(42)内の水を加熱す
る。その後、磁性流体は、流路付き受熱体(31)の下端部
へと循環する。これにより、流路付き受熱体(31)表面の
受光面積を有効に利用することができかつ気泡凝縮を利
用した強制循環タイプの太陽熱温水システム(30)が得ら
れる。According to this system (30), heat from the sunlight is received at the light collecting portion on the surface of the heat receiving body (31) with the flow path, and heat is transported by the heat receiving body (31) with the flow path, and the heat transfer fins are provided. (43)
Through this, the water in the water tank (42) is heated. The magnetic fluid is heated in the heat receiving body (31) with a flow path and boils, and flows out from the upper end of the heat receiving body (31) with a flow path along with bubbles. Conduit (3
In the magnetic fluid passing through 8), first, the bubbles are separated by the bubble condensing unit (39), and the magnetic fluid can be circulated. Then, in the heat exchange section (40), the water is cooled by the heat transfer fins (43) of the water tank (42), and at this time, the water in the water tank (42) is heated. After that, the magnetic fluid circulates to the lower end portion of the heat receiver (31) with a flow path. As a result, the solar light hot water system (30) of the forced circulation type can be obtained in which the light receiving area of the surface of the heat receiver (31) with the flow path can be effectively utilized and bubble condensation is utilized.
【００４４】図７は、太陽熱温水システムの強制循環タ
イプの他の例を示している。この実施形態のものは、図
６のものに対して、気泡凝縮部を気泡分離部とは別に設
け、熱交換部と気泡凝縮部との間で熱交換可能とした点
で異なっている。なお、図７（ａ）は側面図、図７
（ｂ）は正面図である。FIG. 7 shows another example of the forced circulation type solar hot water system. This embodiment is different from that of FIG. 6 in that a bubble condensing section is provided separately from the bubble separating section, and heat can be exchanged between the heat exchanging section and the bubble condensing section. 7 (a) is a side view and FIG.
(B) is a front view.
【００４５】このシステム(50)は、磁性流体が循環させ
られる循環路(52)と、循環路(52)中に互いに間隔をおい
て設けられた加熱部(53)および冷却部(54)と、加熱部(5
3)にある磁性流体に磁場を掛ける磁場印加部(55)とを備
えている。This system (50) includes a circulation path (52) in which a magnetic fluid is circulated, and a heating section (53) and a cooling section (54) provided in the circulation path (52) at a distance from each other. , Heating part (5
A magnetic field applying unit (55) for applying a magnetic field to the magnetic fluid in 3) is provided.
【００４６】加熱部(53)を構成する流路付き受熱体(51)
は、入口および出口が設けられた磁性流体通路(62)を有
しており、屋根等に傾斜状に設置される。循環路(52)
は、流路付き受熱体(51)内の磁性流体通路(62)と、流路
付き受熱体(51)の出口と入口とを接続する強制循環用導
管(58)とからなる。冷却部(54)は、導管(58)途中に設け
られて磁性流体中の気泡が分離する気泡分離部(59)と、
分離した気泡が凝縮する気泡凝縮部(60)と、気泡分離後
の磁性流体の熱を外部に放出する熱交換部(61)とを有し
ている。そして、加熱により、磁場が印加されている領
域には、磁場印加部(55)の一端側（上側）に位置して磁
性流体が沸騰している気泡発生部(56)と、同他端側（下
側）に位置して磁性流体が沸騰していない気泡非発生部
(57)とが形成されている。Heat receiving body (51) with a flow path constituting the heating section (53)
Has a magnetic fluid passageway (62) having an inlet and an outlet, and is installed on a roof or the like in an inclined shape. Circulation (52)
Consists of a magnetic fluid passageway (62) in the heat receiver with flow path (51) and a forced circulation conduit (58) connecting the outlet and inlet of the heat receiver with flow path (51). The cooling section (54) is provided in the conduit (58) and a bubble separation section (59) for separating bubbles in the magnetic fluid,
It has a bubble condensing part (60) for condensing the separated bubbles and a heat exchange part (61) for radiating the heat of the magnetic fluid after the bubble separation to the outside. Then, in the region where the magnetic field is applied by heating, the bubble generating part (56) where the magnetic fluid is boiling is located at one end side (upper side) of the magnetic field applying part (55) and the other end side thereof. Bubble non-generating part where magnetic fluid is not boiled at (lower side)
(57) and are formed.
【００４７】流路付き受熱体(51)内の磁性流体通路(62)
は、図７（ｂ）に示すように、磁性流体入口を有する下
ヘッダ部(62a)から左右並列状通路(62b)を経て磁性流体
出口を有する上ヘッダ部(62c)に至るもので、側面から
みて直線状、平面からみて並列状に形成されている。Magnetic fluid passage (62) in heat receiver (51) with flow passage
7B, as shown in FIG. 7B, extends from the lower header portion (62a) having the magnetic fluid inlet to the upper header portion (62c) having the magnetic fluid outlet through the left and right parallel passages (62b). It is formed in a straight line when viewed from above and in a parallel form when viewed from above.
【００４８】熱交換部(61)には、伝熱フィン(64)付き水
タンク(63)が設けられており、気泡凝縮部としての伝熱
フィン(60)は、この水タンク(63)内に設けられている。The heat exchange part (61) is provided with a water tank (63) with heat transfer fins (64), and the heat transfer fin (60) as a bubble condensing part is inside the water tank (63). It is provided in.
【００４９】強制循環用導管(58)は、流路付き受熱体(5
1)の出口から気泡分離部(59)および熱交換部(61)を経て
流路付き受熱体(51)の入口に至る主導管(58a)に加え
て、気泡分離部(59)から気泡凝縮部(60)を経て熱交換部
(61)と流路付き受熱体(51)入口との間において主導管(5
8a)に合流している副導管(58b)を有している。これによ
り、気泡凝縮部(60)で得られた磁性流体の凝縮液が副導
管(58b)を介して強制循環用導管(58)の冷却部(54)の下
流側の部分（流路付き受熱体(51)に入るすぐ手前の部
分）に合流させられている。The forced circulation conduit (58) is connected to the heat receiving body (5
In addition to the main conduit (58a) from the outlet of 1) to the inlet of the heat receiver with flow path (51) via the bubble separation part (59) and heat exchange part (61), bubble condensation from the bubble separation part (59) Heat exchange section through section (60)
The main conduit (5
It has a secondary conduit (58b) which merges with 8a). As a result, the condensate of the magnetic fluid obtained in the bubble condensing unit (60) passes through the sub-conduit (58b) to the downstream side of the cooling unit (54) of the forced circulation conduit (58) (heat receiving with flow passage). It is merged with the body (51) just before entering the body.
【００５０】このシステム(50)によると、流路付き受熱
体(51)表面の集光部において太陽光からの熱を受け、磁
性流体流路付き受熱体(51)により熱輸送を行い、気泡凝
縮部としての伝熱フィン(60)および熱交換部(61)の伝熱
フィン(64)を通じて水タンク(63)内の水が加熱される。
磁性流体は、流路付き受熱体(51)で加熱されて沸騰し、
気泡を伴って流路付き受熱体(51)の上端部から流出す
る。導管(58)を通る磁性流体は、まず、気泡分離部(59)
によってその気泡が分離させられ、液単相の磁性流体と
気単相の磁性流体とに分離され、これにより磁性流体の
循環も可能となる。そして、液単相の磁性流体は、熱交
換部(61)において、水タンク(63)の伝熱フィン(64)によ
り冷却され、この際、水タンク(63)内の水を加熱する。
また、気単相の磁性流体は、気泡凝縮部(60)において、
冷却されるとともに、水タンク(63)内の水を加熱する。
熱交換部(61)を経た液単相の磁性流体は、流路付き受熱
体(51)の下端部へと循環し、気泡凝縮部(60)を経ること
により凝縮した磁性流体も、流路付き受熱体(51)の下端
部へと循環する。これにより、流路付き受熱体(51)表面
の受光面積を有効に利用することができかつ気泡凝縮を
利用した強制循環タイプの太陽熱温水システム(30)が得
られる。According to this system (50), heat is received from sunlight at the light collecting portion on the surface of the heat receiving body (51) with a flow path, and heat is transferred by the heat receiving body (51) with a magnetic fluid flow path to generate bubbles. The water in the water tank (63) is heated through the heat transfer fins (60) as the condensing part and the heat transfer fins (64) of the heat exchange part (61).
The magnetic fluid is heated by the heat receiver with the flow path (51) and boils,
Along with air bubbles, it flows out from the upper end portion of the heat receiver with channel (51). First, the magnetic fluid passing through the conduit (58) is separated into the bubble separation section (59).
The bubbles are separated by the magnetic field, and are separated into a liquid single-phase magnetic fluid and a gas single-phase magnetic fluid, which enables circulation of the magnetic fluid. The liquid single-phase magnetic fluid is cooled by the heat transfer fins (64) of the water tank (63) in the heat exchange section (61), and at this time heats the water in the water tank (63).
In addition, the gas-phase magnetic fluid, in the bubble condensing section (60),
The water in the water tank (63) is heated while being cooled.
The liquid single-phase magnetic fluid that has passed through the heat exchange section (61) circulates to the lower end of the heat receiving body with a flow channel (51), and the magnetic fluid condensed by passing through the bubble condensing section (60) also passes through the flow channel. It circulates to the lower end of the attached heat receiver (51). As a result, the solar light hot water system (30) of the forced circulation type can be obtained which can effectively utilize the light receiving area of the surface of the heat receiver (51) with a flow path and utilizes bubble condensation.
【００５１】この図７に示した実施形態では、気泡分離
部(59)で分離した気相を水タンク(63)内の凝縮部(60)に
導入することにより、凝縮熱を回収することができ、図
６に示した実施形態における自然冷却損失Ｑｄｅｐを回
収することができるという利点をさらに有している。In the embodiment shown in FIG. 7, the heat of condensation can be recovered by introducing the gas phase separated by the bubble separation section (59) into the condensation section (60) in the water tank (63). Therefore, it further has an advantage that the natural cooling loss Qdep in the embodiment shown in FIG. 6 can be recovered.
【図１】この発明による磁性流体駆動装置の基本原理を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic principle of a magnetic fluid drive device according to the present invention.
【図２】この発明による磁性流体駆動装置において改良
された原理を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an improved principle in the magnetic fluid driving device according to the present invention.
【図３】この発明による磁性流体駆動装置において改良
された原理と従来の装置との比較を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a comparison between the improved principle and the conventional device in the magnetic fluid drive device according to the present invention.
【図４】この発明の一実施形態を示す図で、ヒートパイ
プを使用したシステムである。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention, which is a system using a heat pipe.
【図５】この発明の他の実施形態を示す図で、ヒートパ
イプを使用した太陽光利用のシステムである。FIG. 5 is a view showing another embodiment of the present invention, which is a system utilizing sunlight using a heat pipe.
【図６】この発明のさらに他の実施形態を示す図で、流
路付き受熱体を使用した太陽光利用のシステムの変形例
である。FIG. 6 is a view showing still another embodiment of the present invention, which is a modified example of a system utilizing sunlight using a heat receiver with a flow path.
【図７】この発明のさらに他の実施形態を示す図で、流
路付き受熱体を使用した太陽光利用のシステムの他の変
形例である。FIG. 7 is a view showing still another embodiment of the present invention, which is another modification of the system utilizing sunlight using the heat receiving body with the flow path.
(2)(12)(22)(32)(52) 循環路 (3)(13)(23)(33)(53) 加熱部 (4)(14)(24)(34)(54) 冷却部 (5)(15)(25)(35)(55) 磁場印加部 (6)(15)(26)(36)(56) 気泡発生部 (7)(17)(27)(37)(57) 気泡非発生部 (11)(21) ヒートパイプ (31)(51) 流路付き受熱体 (38)(58) 強制循環用導管 (39)(60) 気泡凝縮部 (40) 熱交換部 (58b) 副導管 (59) 気泡分離部 (2) (12) (22) (32) (52) Circulation (3) (13) (23) (33) (53) Heating part (4) (14) (24) (34) (54) Cooling part (5) (15) (25) (35) (55) Magnetic field application unit (6) (15) (26) (36) (56) Bubble generator (7) (17) (27) (37) (57) Bubble-free part (11) (21) Heat pipe (31) (51) Heat receiving body with flow path (38) (58) Forced circulation conduit (39) (60) Bubble condensing part (40) Heat exchange section (58b) Secondary conduit (59) Bubble separation part
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２４Ｊ 2/32 Ｆ２４Ｊ 2/32 (72)発明者 山口 博司 京都府京田辺市多々羅都谷１−３ 同志社 大学工学部内 (72)発明者 須知 成光 京都府京田辺市多々羅都谷１−３ 同志社 大学工学部内Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // F24J 2/32 F24J 2/32 (72) Inventor Hiroshi Yamaguchi 1-3 Tatarasu Miya, Kyotana-shi, Kyoto Doshisha University Faculty of Engineering (72) Inventor Narimitsu Suchi 1-3 Tataratsuya, Kyotanabe, Kyoto Prefecture Doshisha University Faculty of Engineering
Claims (11)
環路中に互いに間隔をおいて設けられた加熱部および冷
却部と、加熱部にある磁性流体に磁場を掛ける磁場印加
部とを備え、磁場印加部にある磁性流体に磁気特性分布
の偏りを生じさせることにより、磁性流体の移動を起こ
させる磁性流体駆動装置において、磁性流体は、磁性微
粒子を分散させる母液に、母液よりも沸騰点が小さい低
沸点溶媒を少なくとも１種混合したものであることを特
徴とする磁性流体駆動装置。1. A circulation path through which a magnetic fluid is circulated, a heating section and a cooling section provided at intervals in the circulation path, and a magnetic field applying section for applying a magnetic field to the magnetic fluid in the heating section. In a magnetic fluid drive device that causes the magnetic fluid to move by causing the magnetic fluid distribution in the magnetic field application unit to be biased, the magnetic fluid has a boiling point higher than that of the mother liquor in the mother liquor in which the magnetic fine particles are dispersed. A magnetic fluid drive device characterized by mixing at least one low boiling point solvent having a small
環路中に互いに間隔をおいて設けられた加熱部および冷
却部と、加熱部にある磁性流体に磁場を掛ける磁場印加
部とを備え、磁場印加部にある磁性流体に磁気特性分布
の偏りを生じさせることにより、磁性流体の移動を起こ
させる磁性流体駆動装置において、磁場印加部の一端側
に位置して磁性流体が沸騰している気泡発生部と、同他
端側に位置して磁性流体が沸騰していない気泡非発生部
とをさらに備えていることを特徴とする磁性流体駆動装
置。2. A circulation path in which a magnetic fluid is circulated, a heating section and a cooling section provided at intervals in the circulation path, and a magnetic field applying section for applying a magnetic field to the magnetic fluid in the heating section. , In a magnetic fluid drive device that causes the magnetic fluid to move by causing a deviation of the magnetic characteristic distribution in the magnetic fluid in the magnetic field applying section, the magnetic fluid is boiling at one end of the magnetic field applying section. A magnetic fluid drive device further comprising a bubble generating portion and a bubble non-generating portion located on the other end side of the magnetic fluid and in which the magnetic fluid is not boiling.
液に、母液よりも沸騰点が小さい低沸点溶媒を少なくと
も１種混合したものであり、気泡発生部において、低沸
点溶媒の沸騰点以上でかつ母液の沸騰点未満の温度に磁
性流体が加熱されている請求項２記載の磁性流体駆動装
置。3. The magnetic fluid is a mixture of at least one low boiling point solvent having a boiling point lower than that of the mother liquor, into the mother liquor in which the magnetic fine particles are dispersed. The magnetic fluid drive device according to claim 2, wherein the magnetic fluid is heated to a temperature lower than the boiling point of the mother liquor.
縮されるとともに、凝縮潜熱が外部に取り出されている
請求項１、２または３に記載の磁性流体駆動装置。4. The magnetic fluid drive device according to claim 1, 2 or 3, wherein bubbles in the magnetic fluid are condensed and latent heat of condensation is extracted to the outside in the cooling section.
のである請求項１〜４に記載の磁性流体駆動装置。5. The magnetic fluid driving device according to claim 1, wherein heat is transported by circulating the magnetic fluid.
動力源として利用するものである請求項１〜４に記載の
磁性流体駆動装置。6. The magnetic fluid drive device according to claim 1, wherein kinetic energy due to movement of the magnetic fluid is used as a power source.
段は、内部に循環路を有するヒートパイプである請求項
５記載の磁性流体駆動装置。7. The magnetic fluid driving device according to claim 5, wherein the means for transporting heat by circulating the magnetic fluid is a heat pipe having a circulation passage therein.
段は、入口および出口が設けられた磁性流体通路を有す
る流路付き受熱体と、流路付き受熱体の出口と入口とを
接続する強制循環用導管とを備えており、冷却部は、導
管途中に設けられて自然冷却により磁性流体中の気泡が
凝縮する気泡凝縮部と、気泡凝縮後の磁性流体の熱を外
部に放出する熱交換部とを有している請求項５記載の磁
性流体駆動装置。8. The means for transporting heat by circulating a magnetic fluid comprises a flow path heat receiving body having a magnetic fluid passageway provided with an inlet and an outlet, and a forced connection between the outlet and the inlet of the flow path heat receiving body. The cooling part is equipped with a circulation conduit, and the cooling part is provided in the middle of the conduit to condense bubbles in the magnetic fluid by natural cooling and a heat exchange for releasing the heat of the magnetic fluid after the bubbles are condensed to the outside. The magnetic fluid drive device according to claim 5, further comprising:
段は、入口および出口が設けられた磁性流体通路を有す
る流路付き受熱体と、流路付き受熱体の出口と入口とを
接続する強制循環用導管とを備えており、冷却部は、導
管途中に設けられて磁性流体中の気泡が分離する気泡分
離部と、分離した気泡が凝縮する気泡凝縮部と、気泡分
離後の磁性流体の熱を外部に放出する熱交換部とを有
し、気泡凝縮部で得られた磁性流体の凝縮液が副導管を
介して強制循環用導管の冷却部−加熱部間に合流させら
れている請求項５記載の磁性流体駆動装置。9. A means for transporting heat by circulation of a magnetic fluid comprises a heat receiving body with a flow path having a magnetic fluid passage having an inlet and an outlet, and a forced connection between the outlet and the inlet of the heat receiving body with the flow path. The cooling unit includes a circulation conduit, and the cooling unit is provided in the middle of the conduit to separate the bubbles in the magnetic fluid, the bubble separating unit condenses the separated bubbles, and the magnetic fluid after the bubbles are separated. A heat exchange part for releasing heat to the outside, and the condensate of the magnetic fluid obtained in the bubble condensing part is merged between the cooling part and the heating part of the forced circulation conduit via the auxiliary conduit. Item 6. The magnetic fluid drive device according to item 5.
または９記載の磁性流体駆動装置。10. The heating means is solar heat.
Alternatively, the magnetic fluid drive device according to item 9.
ポンプが循環路途中に設けられている請求項６記載の磁
性流体駆動装置。11. The magnetic fluid drive device according to claim 6, wherein a pump driven by the moving magnetic fluid is provided in the circulation path.
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|---|---|---|---|
| JP2002038779A JP2003240467A (en) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | Magnetic fluid drive device |
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|---|---|
| JP2003240467A true JP2003240467A (en) | 2003-08-27 |
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