JP2024139640A - Systems, Apparatuses, and Methods - Google Patents
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Abstract
【課題】コロイド状物質を含有する媒体により発電するシステムを提供することを目的とする。【解決手段】第一導電部及び第二導電部と、媒体と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部が媒体と接触し、第二導電部が媒体と接触し、第一導電部及び第二導電部は互いに非接触であり、媒体がコロイド状物質を含有する、システム。【選択図】 図1[Problem] An object of the present invention is to provide a system for generating electricity using a medium containing a colloidal substance. [Solution] The system includes a first conductive part and a second conductive part, a medium, and a functional part, the first conductive part and the functional part are connected, the second conductive part and the functional part are connected, the first conductive part is in contact with the medium, the second conductive part is in contact with the medium, the first conductive part and the second conductive part are not in contact with each other, and the medium contains a colloidal substance. [Selected Figure] Figure 1
Description
特許法第30条第2項適用申請有り 令和4年3月28日にトライポッド・デザイン株式会社により、TOWARDS THE FUTUREでの展示にて公開。 令和4年4月26日にトライポッド・デザイン株式会社により、国際シンポジウム RETURN TO NATUREでの展示にて公開。 令和4年10月11日にトライポッド・デザイン株式会社により、国際シンポジウム SPECULATIVE DESIGN & TECHNOLOGYでの展示にて公開。 令和4年10月25日にトライポッド・デザイン株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/photo/?fbid=555244779935476&set=pcb.555250793268208)。 令和4年10月25日にトライポッド・デザイン株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/FutureBrainLab/posts/pfbid028LqTBqhkhpBfT1R1kXZDLbTKWcbAevwYXD9TGPvcjuio4RG9XuXrnMmcr3HrZePVl)。 令和4年10月25日に株式会社センシングネットにより、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/sensingnet/posts/pfbid02a64nGvCEJa5avZESYxbWRSthgnwB6NBkYjF6YKLKjBjKKhvZek7UVdiycU4XNbNNl)。 令和5年1月5日~1月8日にトライポッド・デザイン株式会社により、CES 2023での展示にて公開。 令和5年1月6日、令和5年1月7日、令和5年1月8日、令和5年1月10日、及び令和5年1月13日にトライポッド・デザイン株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/tripoddesign/videos/569536417922835 他)。Application for application of Article 30,
特許法第30条第2項適用申請有り 令和5年1月7日、及び令和5年1月8日に株式会社アークエッジ・スペースにより、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://twitter.com/ArkEdgeSpace/status/1611578471784022017?cxt=HHwWgoDUpZyFvd0sAAAA 他)。 令和5年1月10日にトライポッド・デザイン株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/FutureBrainLab/posts/pfbid02vq1pS4xeTMqWjwXMUXCMiRy42ErJRHmWRo4RDSiFpsGM6PbFL42krG58epAifGnNl)。 令和5年1月10日に株式会社センシングネットにより、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/sensingnet/posts/pfbid0xmB7UfcTAKicnDwnZW9A39CkRFoyP6nGnYAckS1vp2Eu5hFkqL2NjeatLfphkeK9l)。 令和5年1月13日に日本テレビ放送網株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://twitter.com/ntv_rd/status/1613865963929362433?cxt=HHwWgoDT8eSizeUsAAAA)。 令和5年1月17日に株式会社電波新聞社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://dempa-digital.com/article/394556?fbclid=IwAR3liD1_oVaiio6SMpxE4gu4CxMXxfGwCzXynODu4XMUFjL6WTwplGVbkY4)。 令和5年1月17日にトライポッド・デザイン株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/tripoddesign/posts/pfbid02M6BvD8u5cH8pXCaz4hhsakx7w966Fn1UKQT27Rb3kuNrYJvYbNNM3qtMXRqp4a97l 他)。Application for application of Article 30,
特許法第30条第2項適用申請有り 令和5年1月25日に株式会社マイナビにより、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://news.mynavi.jp/techplus/article/20230125-2574082/?fbclid=IwAR36Dnc4S_uR4S73U--SQS2aVhSh-NFEe4FZVBq3aeV-CAMlbbHydmCifVc)。 令和5年3月12日にBuzzFeed Japan株式会社により、YouTubeへの投稿にて公開(https://www.youtube.com/watch?v=VhgDwB5NViQ)。 令和5年3月13日にBuzzFeed Japan株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.huffingtonpost.jp/entry/story_jp_64099123e4b01ea51224a6a3)。 令和5年3月14日にトライポッド・デザイン株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/tripoddesign/posts/pfbid0nm3tarpXpfM1gWTiyQXkPHkZttSTehstY7pP7gj5FZG8GpR6M2ezRSMuio9zYULvl 他)。 令和5年3月14日にトライポッド・デザイン株式会社により、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/FutureBrainLab/posts/pfbid025gxapHHJdkHR4ohjstteugSmefRFWUYXE6DEABYh33QTq43YeN4Cejucj3pfWoutl)。 令和5年3月14日に株式会社センシングネットにより、ウェブサイトへの掲載にて公開(https://www.facebook.com/sensingnet/posts/pfbid0chDMYdeUbdThcZpJFzvbiRxHvvcjV6h4F6rKCn7Tf8zrokrWyjSoKxkwCfGvkKuyl)。Application for application of Article 30,
本発明は、システム、装置、及び方法に関する。 The present invention relates to a system, an apparatus, and a method.
ボルタ電池やダニエル電池のように、異なる二種類の金属を電極とし、電解液に浸すことで、それぞれの電極において、酸化反応又は還元反応を生じさせ、電子の流れる経路を作り出す装置(つまり、電池)がある。 There are devices (i.e. batteries) that use two different metals as electrodes and are immersed in an electrolyte, causing an oxidation or reduction reaction at each electrode, creating a path for electrons to flow, such as Voltaic cells and Daniell cells.
電池の電解液として使用される液体は、化学やけどのおそれ、火災又は爆発のおそれ、あるいは有毒なガスの発生等、人体や環境に悪影響を与える可能性があり、電解液の取り扱いは非常に難しいものであった。加えて、製品化をする際において、液漏れを起こさないようにしなければならず、コストが増大するという課題があった。 The liquid used as the electrolyte in batteries can have adverse effects on the human body and the environment, such as the risk of chemical burns, fire or explosion, or the generation of toxic gases, making the electrolyte extremely difficult to handle. In addition, when commercializing the product, care must be taken to prevent leakage, which increases costs.
ところで、近年は、可視光、熱、電波、あるいは微生物による有機物の分解処理等の微小なエネルギーを電力に変換するエネルギーハーヴェスティング技術が注目されており、エネルギーハーヴェスティング技術を利用して、自立電源を実用化する研究がなされている。 In recent years, energy harvesting technology, which converts minute energies such as visible light, heat, radio waves, or the decomposition of organic matter by microorganisms into electricity, has been attracting attention, and research is being conducted to put independent power sources into practical use using energy harvesting technology.
また、土や水など、身近に存在するものを媒体として発電するシステムも知られている(特許文献1参照)。このシステムによれば、導電部を、土や水などの媒体と接触させることで電力を得ることができる。 There is also a system known that generates electricity using familiar materials such as soil and water as a medium (see Patent Document 1). With this system, electricity can be obtained by bringing a conductive part into contact with a medium such as soil or water.
本発明の目的は、コロイド状物質を含有する媒体により発電するシステムを提供することである。 The object of the present invention is to provide a system for generating electricity using a medium containing a colloidal material.
本発明によれば、上記目的は、
[1]第一導電部及び第二導電部と、媒体と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部が媒体と接触し、第二導電部が媒体と接触し、第一導電部及び第二導電部は互いに非接触であり、媒体がコロイド状物質を含有する、システム;
[2]コロイド状物質が、高吸水性ポリマー、寒天、ゼラチン、及び/又は、でんぷんを含有する、[1]に記載のシステム;
[3]媒体が、水、海水、及び/又は、水分を含む砂もしくは土を含有する、[1]又は[2]に記載のシステム;
[4]第一導電部及び第二導電部と、媒体と、を備え、第一導電部が媒体と接触し、第二導電部が媒体と接触し、第一導電部及び第二導電部は互いに非接触であり、媒体がコロイド状物質を含有する、装置;
[5]第一導電部及び第二導電部を機能部と接続することにより発電し、機能部を機能させる、[4]に記載の装置;
[6]第一導電部及び第二導電部と、媒体と、を備え、第一導電部が媒体と接触し、第二導電部が媒体と接触し、第一導電部及び第二導電部は互いに非接触であり、媒体がコロイド状物質を含有する装置において、第一導電部及び第二導電部を機能部と接続することにより発電させ、機能部を機能させる、方法;
により達成することができる。
According to the present invention, the above object is achieved by:
[1] A system comprising a first conductive part and a second conductive part, a medium, and a functional part, the first conductive part and the functional part are connected, the second conductive part and the functional part are connected, the first conductive part is in contact with the medium, the second conductive part is in contact with the medium, the first conductive part and the second conductive part are not in contact with each other, and the medium contains a colloidal substance;
[2] The system according to [1], wherein the colloidal material contains a superabsorbent polymer, agar, gelatin, and/or starch;
[3] The system according to [1] or [2], wherein the medium contains water, seawater, and/or moist sand or soil;
[4] A device comprising a first conductive portion, a second conductive portion, and a medium, wherein the first conductive portion is in contact with the medium, the second conductive portion is in contact with the medium, the first conductive portion and the second conductive portion are not in contact with each other, and the medium contains a colloidal substance;
[5] The device according to [4], in which the first conductive part and the second conductive part are connected to a functional part to generate electricity and cause the functional part to function;
[6] A method for generating electricity by connecting the first conductive part and the second conductive part to a functional part, in a device comprising a first conductive part, a second conductive part, and a medium, the first conductive part being in contact with the medium, the second conductive part being in contact with the medium, the first conductive part and the second conductive part being in non-contact with each other, and the medium containing a colloidal substance, thereby causing the functional part to function;
This can be achieved by:
本発明によれば、コロイド状物質を含有する媒体により発電するシステムを提供することができる。 The present invention provides a system that generates electricity using a medium containing a colloidal substance.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下、効果に関する記載は、本発明の実施の形態の効果の一側面であり、ここに記載するものに限定されない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings. The following description of the effects is one aspect of the effects of the embodiment of the present invention, and is not limited to those described here.
図1は、本発明の実施の形態にかかるシステムの構成を示す図である。図1(A)~(D)に示するように、本発明の実施の形態にかかるシステムは、第一導電部1と、第二導電部2と、機能部3と、媒体4(4a及び4b)とから構成される。第一導電部1及び機能部3、並びに、機能部3及び第二導電部2は、それぞれ電気的に接続されている。「電気的に接続」とは、例えば、導電性を有する導線等により通電可能に接続されることをいう。
Figure 1 is a diagram showing the configuration of a system according to an embodiment of the present invention. As shown in Figures 1 (A) to (D), the system according to the embodiment of the present invention is composed of a first
第一導電部1の一部又は全部が、媒体4と接触している。また、第二導電部2の一部又は全部が、媒体4と接触している。第一導電部1及び第二導電部2は、互いに非接触である。「非接触」とは、例えば、第一導電部1と第二導電部2とが直接接触していない状態をいう。
A part or all of the first
図1(A)においては、媒体4は、同一の組成を有する物質又は同一の素材が物理的に連続することで、一体として構成されている。つまり、図1(A)においては、第一導電部1と接触している媒体4と、第二導電部2と接触している媒体4とは、同一の組成を有する物質又は同一の素材であり、かつ、媒体4は、物理的に連続し、一体として構成されている。
In FIG. 1(A), the
また、図1(A)において、媒体4は、容器に収容されていている。媒体4を収納する容器等の素材は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、木製の容器、アクリル製の容器等を用いることができる。
In FIG. 1(A), the
媒体4は、コロイド状物質を含有するものである。コロイド状物質には、ゲル状物質、ゾル状物質、ゲルとゾルの中間状態の物質などが含まれる。ゲルとは、液体を分散媒とするコロイドであって、流動性を有しないものを指す。ゾルとは、液体を分散媒とするコロイドであって、流動性を有するものを指す。分散媒は、水などの無機溶媒でも、アルコールなどの有機溶媒でもよい。ゲルは、溶媒に不溶の三次元網目構造を持つ高分子の膨潤体であってもよい。ゾルは、エマルションやサスペンションであってもよい。ゲル状物質は、ゲルの状態となっている物質のことを指す。ゾル状物質は、ゾルの状態となっている物質のことを指す。
The
コロイド状物質、例えば、ゲル状物質及び/又はゾル状物質は、高吸水性ポリマー、寒天、ゼラチン、及び/又は、でんぷんを含有していてもよい。これらの物質は、コロイド状物質において、分散質として機能し得る。また、これらの物質は、入手が容易で、環境への負荷が小さい。 Colloidal substances, such as gel-like substances and/or sol-like substances, may contain superabsorbent polymers, agar, gelatin, and/or starch. These substances may function as dispersoids in the colloidal substances. In addition, these substances are easily available and have a small environmental impact.
ゲル及び/又はゾルは、液体と固体の中間の物質形態であると言える。水、海水などの液体を媒体4として発電する場合、砂、土などの固体を媒体4として発電する場合よりも、媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値は小さくなる。該抵抗値が小さい場合、該抵抗値が大きい場合と比べて、単位時間あたりの発電量は大きくなるが、第一導電部1及び/又は第二導電部2が劣化する速度は早くなる。ゲル状物質及び/又はゾル状物質は、一般的に、分散媒となる液体よりも、抵抗値が大きくなる。また、ゲル状物質及び/又はゾル状物質は、一般的に、砂、土などの固体よりも、抵抗値が小さい。そのため、媒体4にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有させることで、媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値を変化させ、単位時間あたりの発電量、並びに、第一導電部1及び/又は第二導電部2が劣化する速度を調整することが可能となる。
It can be said that gel and/or sol are intermediate material forms between liquid and solid. When generating electricity using liquid such as water or seawater as the
媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値は、0.001kΩ以上が好ましく、0.01kΩ以上がより好ましく、0.1kΩ以上がさらに好ましく、1kΩ以上であることがより一層好ましく、10kΩ以上であることが特に好ましい。本発明の実施の形態にかかるシステムは、一般的な電解液を用いた電池とは異なり、媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値が大きくとも、機能することが可能である。
The resistance between the first
媒体4は、少なくとも一部にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有していてもよく、全体がゲル状物質及び/又はゾル状物質となっていてもよい。「少なくとも一部にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有する」とは、媒体4の成分中にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有することをいう。例えば、媒体4の中に、液体とゲル状物質及び/又はゾル状物質が混在していてもよく、固体とゲル状物質及び/又はゾル状物質が混在していてもよい。「混在する」とは、全体が均一に混ざり合い、均一な素材となっていることでもよく、部分的に均一に混ざり合っておらず、不均一な素材となっていることでもよい。
The medium 4 may contain at least a part of a gel-like substance and/or a sol-like substance, or may be entirely made of a gel-like substance and/or a sol-like substance. "Containing at least a part of a gel-like substance and/or a sol-like substance" means that the components of the medium 4 contain a gel-like substance and/or a sol-like substance. For example, the
媒体4が少なくとも一部にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有する場合、第一導電部1の一部又は全部が、媒体4中のゲル状物質及び/又はゾル状物質と接触していてもよく、媒体4中のゲル状物質及び/又はゾル状物質とは接触していなくともよい。また、媒体4が少なくとも一部にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含むものである場合には、第二導電部2の一部又は全部が、媒体4中のゲル状物質及び/又はゾル状物質と接触していてもよく、媒体4中のゲル状物質及び/又はゾル状物質とは接触していなくともよい。
When the medium 4 contains at least a portion of a gel-like substance and/or a sol-like substance, a portion or all of the first
媒体4が少なくとも一部にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有する場合、第一導電部1の一部又は全部が、媒体4中のゲル状物質及び/又はゾル状物質と接触していることが好ましい。また、媒体4が少なくとも一部にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有する場合、第二導電部2の一部又は全部が、媒体4中のゲル状物質及び/又はゾル状物質と接触していることが好ましい。
When the medium 4 contains at least a portion of a gel-like substance and/or a sol-like substance, it is preferable that a portion or all of the first
さらに、媒体4が少なくとも一部にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有する場合、第一導電部1が媒体4と接触する面においては、第一導電部1の全部が、媒体4中のゲル状物質及び/又はゾル状物質と接触していることが好ましい。また、媒体4が少なくとも一部にゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有する場合、第二導電部2が媒体4と接触する面においては、第二導電部2の全部が、媒体4中のゲル状物質及び/又はゾル状物質と接触していることが好ましい。
Furthermore, when the medium 4 contains at least a portion of a gel-like substance and/or a sol-like substance, it is preferable that the entire first
媒体4は、水、海水、及び/又は、水分を含む砂もしくは土を含有してもよい。つまり、媒体4は、高吸水性ポリマー、寒天、ゼラチン、及び、でんぷんからなる群より選ばれる1以上の物質と、水、海水、水分を含む砂、及び、水分を含む土からなる群より選ばれる1以上の物質とを含有していてもよい。高吸水性ポリマー、寒天、ゼラチン、及び、でんぷんからなる群より選ばれる1以上の物質と、水、海水、水分を含む砂、及び、水分を含む土からなる群より選ばれる1以上の物質とは、全体が均一に混ざり合い、均一な物質となっていてもよく、不均一に混ざり合い、部分的に均一に混ざり合っておらず、不均一な物質となっていてもよい。
The medium 4 may contain water, seawater, and/or sand or soil containing moisture. That is, the
媒体4が水を含有する場合、水の電解質濃度は、1mol/L以下であってもよく、0.6mol/L以下であってもよく、0.1mol/L以下であってもよく、0.01mol/L以下であってもよく、0.001mol/L以下であってもよく、さらには、0.0001mol/L以下であってもよい。また、水に含まれる電解質のうち、陽イオンの濃度は、0.00001mol/L以下であってもよく、0.000001mol/L以下であってもよく、0.0000001mol/L以下であってもよく、0.00000001mol/L以下であってもよく、さらには、0mol/Lであってもよい。 When the medium 4 contains water, the electrolyte concentration of the water may be 1 mol/L or less, 0.6 mol/L or less, 0.1 mol/L or less, 0.01 mol/L or less, 0.001 mol/L or less, or even 0.0001 mol/L or less. Furthermore, the concentration of cations among the electrolytes contained in the water may be 0.00001 mol/L or less, 0.000001 mol/L or less, 0.0000001 mol/L or less, 0.00000001 mol/L or less, or even 0 mol/L.
土又は砂の含水率は、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましく、20質量%以上であることがより一層好ましく、30質量%以上であることが特に好ましい。また、土又は砂の含水率は、100質量%未満であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましい。ここで、含水率とは、土又は砂に含まれる水分の質量を、水分と土又は砂の固形分との質量の和で除したものをいう。例えば、水を含んだ土の質量を測定し、100℃以上で3分間以上乾燥し、乾燥後の質量を測定することで、土に含まれる水分の質量を求め、これを乾燥前の水を含んだ土の質量で除することで、土の含水率を算出することができる。 The moisture content of the soil or sand is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 10% by mass or more, even more preferably 20% by mass or more, and particularly preferably 30% by mass or more. The moisture content of the soil or sand is preferably less than 100% by mass, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or less. Here, the moisture content refers to the mass of the moisture contained in the soil or sand divided by the sum of the mass of the moisture and the solid content of the soil or sand. For example, the mass of the soil containing water is measured, dried at 100°C or more for 3 minutes or more, and the mass after drying is measured to determine the mass of the moisture contained in the soil, and this can be divided by the mass of the soil containing water before drying to calculate the moisture content of the soil.
また、媒体4に含まれるゲル状物質及び/又はゾル状物質の含有量((媒体4に含まれるゲル状物質及び/又はゾル状物質の体積)/(該媒体4の体積)の百分率)は、50体積%以上であることが好ましく、70体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることがさらに好ましい。また、媒体4に含まれるゲル状物質の含有量は、100体積%以下であってもよく、98体積%以下であってもよく、95体積%以下であってもよい。ここで、「媒体4に含まれるゲル状物質及び/又はゾル状物質の体積」は、「媒体4の体積」から、「媒体4に含まれる液体の体積」と「媒体4に含まれる固体の体積」との和を減じたものとする。媒体4の全体がゲル状又はゾル状である場合、媒体4に含まれるゲル状物質又はゾル状物質の含有量は100体積%である。
The content of the gel-like substance and/or sol-like substance contained in the medium 4 (percentage of (volume of gel-like substance and/or sol-like substance contained in the medium 4)/(volume of the medium 4)) is preferably 50% by volume or more, more preferably 70% by volume or more, and even more preferably 90% by volume or more. The content of the gel-like substance contained in the
媒体4に含まれるゲル状物質及び/又はゾル状物質における、分散媒と分散質との割合は、特に限定されず、分散媒及び分散質の種類や、発電する際に希望する抵抗値などに応じて、適宜設計可能である。
The ratio of the dispersion medium and dispersoid in the gel-like substance and/or sol-like substance contained in the
本発明の実施の形態にかかるシステムは、図1(B)に示すように、第一導電部1が接触する媒体4aと、第二導電部2が接触する媒体4bとが、接触していてもよい。この場合、第一導電部1が接触する媒体4aと第二導電部2が接触する媒体4bとは、互いに異なる組成を有する物質又は異なる素材である。媒体4aと媒体4bとは、同一種類の素材を含有し、各素材の配合量が異なるものであってもよく、異なる種類の素材を含有するもの又は異なる素材であってもよい。
As shown in FIG. 1(B), in the system according to the embodiment of the present invention, the medium 4a with which the first
この場合、媒体4aと媒体4bとのうち、いずれか1以上がゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有していればよい。つまり、媒体4a及び/又は媒体4bは、ゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有する。媒体4aと媒体4bとのうち、ゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有しない媒体4は、水、海水、及び/又は、水分を含む砂もしくは土を含有してもよい。また、ゲル状物質及び/又はゾル状物質を含有する媒体4a及び/又は媒体4bも、水、海水、及び/又は、水分を含む砂もしくは土を含有してもよい。
In this case, it is sufficient that at least one of
また、媒体4aと媒体4bが互いに異なる組成を有する物質又は異なる素材である場合には、第一導電部1と第二導電部2が同一の素材からなるものであってもよい。
In addition, when medium 4a and medium 4b are substances having different compositions or made of different materials, first
図1(B)において、媒体4a及び媒体4bは、容器に収容されていている。媒体4a及び媒体4bを収納する容器等の素材は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、木製の容器、アクリル製の容器等を用いることができる。
In FIG. 1(B),
あるいは、図示しないが、システムが備える媒体4は、3以上の互いに異なる組成を有する物質又は異なる素材から構成されてもよい。その場合、第一導電部1が接触する媒体4aと、第二導電部2が接触する媒体4bとは、媒体4aと媒体4b以外の、他の組成を有する物質又は異なる素材からなる媒体を介して物理的に接続していることが好ましい。
Alternatively, although not shown, the medium 4 provided in the system may be composed of three or more substances having different compositions or different materials. In that case, it is preferable that the medium 4a with which the first
あるいは、システムが備える媒体4は、図示しないが、第一導電部1と接触している媒体4と第二導電部2と接触している媒体4とが同一の組成を有する物質又は同一の素材であって、第一導電部1と接触している媒体4と、第二導電部2と接触している媒体4とが、他の組成を有する物質又は他の素材からなる媒体を介して物理的に接続していてもよい。
Alternatively, the medium 4 provided in the system may be a medium 4 in contact with the first
つまり、システムにおいて、媒体4は、媒体を介して第一導電部1と第二導電部2との間で陽イオン、陰イオン、及び/又は電子の移動が可能であるように構成されていればよい。また、媒体4は、容器に収容されていていてもよい。
In other words, in the system, the
また、本発明実施の形態にかかるシステムは、図1(C)に示すように、複数の第一導電部1と第二導電部2の対(以下、「導電部の対」という)を、直列に接続してもよい。図1(C)において、システムは、n個の第一導電部1(11、・・・、1k、1k+1、・・・、1n)と、n個の第二導電部2(21、・・・、2k、2k+1、・・・、2n)と、機能部3と、n個の媒体4(41、・・・、4k、4k+1、・・・、4n)とから構成されている。ここで、nは2以上の任意の整数を表し、kは1以上、n未満の整数を表す。
In addition, the system according to the embodiment of the present invention may have a plurality of pairs of first
図1(C)では、隣接する導電部の対のうち、第二導電部2kと第一導電部1k+1とが電気的に接続されることで、隣接する導電部の対が直列に接続されている。以下、直列に接続された導電部の対を、「直列接続された導電部の対」という。
1C , among the pair of adjacent conductive parts, the second
図1(C)では、直列接続された導電部の対の端部にあたる、第一導電部11と第二導電部2nが、それぞれ機能部3と電気的に接続されている。「電気的に接続」とは、例えば、導電性を有する導線等により通電可能に接続されることをいう。
1C , a first conductive portion 1-1 and a second conductive portion 2- n , which are at the ends of a pair of conductive portions connected in series, are each electrically connected to a
直列接続された導電部の対の数が多いほど、機能部3に印加される電圧も高くなる。
The more pairs of conductive parts connected in series, the higher the voltage applied to the
また、図1(C)に示すように、それぞれの導電部の対の、第一導電部1の一部又は全部が、媒体4と接触している。さらに、それぞれの導電部の対の、第二導電部2の一部又は全部が、媒体4と接触している。そして、それぞれの導電部の対の、第一導電部1及び第二導電部2は、互いに非接触である。「非接触」とは、例えば、第一導電部1と第二導電部2とが直接接触していない状態をいう。
As shown in FIG. 1(C), a part or all of the first
図1(C)では、それぞれの導電部の対の、第一導電部1及び第二導電部2は、同じ媒体4と接触している。そして、それぞれの導電部の対の第一導電部1及び第二導電部2が接触している媒体4は、分離している。つまり、第一導電部11と第二導電部21が媒体41と接触しており、第一導電部1kと第二導電部2kが媒体4kと接触しており、第一導電部1k+1と第二導電部2k+1が媒体4k+1と接触しており、第一導電部1nと第二導電部2nが媒体4nと接触している。そして、媒体41、媒体4k、媒体4k+1、媒体4nは、それぞれ異なる容器に収容されており、非接触の状態である。媒体4を収納する容器等の素材は特に限定されない。例えば、木製の容器、アクリル容器等を用いることができる。
In FIG. 1C, the first
図示しないが、それぞれの導電部の対の第一導電部1及び第二導電部2が接触している媒体4は分離されず、物理的に連続し、一体として形成されていてもよい。
Although not shown, the medium 4 with which the first
また、図示しないが、図1(B)のように、それぞれの導電部の対の、第一導電部1が接触する媒体4aと第二導電部2が接触する媒体4bが互いに異なる組成を有する物質又は異なる素材であって、それぞれの導電部の対の、第一導電部1が接触する媒体4aと第二導電部2が接触する媒体4bが接触していてもよい。この場合、それぞれの導電部の対が接触している媒体4の組成の組み合わせは、他の導電部の対が接触している媒体4の組成の組み合わせと同じでも、異なっていてもよい。
Although not shown, as shown in FIG. 1(B), the medium 4a with which the first
あるいは、図示しないが、媒体4は、3以上の互いに異なる組成を有する物質又は異なる素材から構成されてもよい。その場合、第一導電部1が接触する媒体4aと、第二導電部2が接触する媒体4bとは、媒体4aと媒体4b以外の、他の組成を有する物質又は他の素材からなる媒体を介して物理的に接続していることが好ましい。
Alternatively, although not shown, the
あるいは、媒体4は、図示しないが、第一導電部1と接触している媒体4と第二導電部2と接触している媒体4とが同一の組成を有する物質又は同一の素材であって、第一導電部1と接触している媒体4と、第二導電部2と接触している媒体4とが、他の組成を有する物質又は他の素材からなる媒体を介して物理的に接続していてもよい。
Alternatively, although not shown, the medium 4 in contact with the first
つまり、システムにおいて、媒体4は、媒体を介して第一導電部1と第二導電部2との間で陽イオン、陰イオン、及び/又は電子の移動が可能であるように構成されていればよい。また、媒体4は、容器に収容されていていてもよい。
In other words, in the system, the
また、本発明の実施の形態にかかるシステムは、図1(D)に示すように、複数の第一導電部1と第二導電部2の対を、並列に接続してもよい。図1(D)において、システムは、m個の第一導電部1(11、・・・、1j、1j+1、・・・、1m)と、m個の第二導電部2(21、・・・、2j、2j+1、・・・、2m)と、機能部3と、m個の媒体4(41、・・・、4j、4j+1、・・・、4m)とから構成されている。ここで、mは2以上の任意の整数を表し、jは1以上、m未満の整数を表す。
Furthermore, the system according to the embodiment of the present invention may have a plurality of pairs of first
図1(D)では、隣接する導電部の対のうち、第一導電部1jと第一導電部1j+1とが電気的に接続され、第二導電部2jと第二導電部2j+1とが電気的に接続されることで、隣接する導電部の対が並列に接続されている。以下、並列に接続された導電部の対を、「並列接続された導電部の対」という。 1D , among the pairs of adjacent conductive parts, the first conductive part 1j and the first conductive part 1j+1 are electrically connected, and the second conductive part 2j and the second conductive part 2j+1 are electrically connected, thereby connecting the pairs of adjacent conductive parts in parallel. Hereinafter, the pairs of conductive parts connected in parallel will be referred to as "pairs of conductive parts connected in parallel."
図1(D)では、並列接続された導電部の対の端部にあたる、第一導電部1mと第二導電部2mが、それぞれ機能部3と電気的に接続されている。「電気的に接続」とは、例えば、導電性を有する導線等により通電可能に接続されることをいう。
1D , a first conductive portion 1m and a second conductive portion 2m , which are at the ends of a pair of conductive portions connected in parallel, are each electrically connected to a
並列接続された導電部の対の数が多いほど、機能部3に供給される電流も大きくなる。つまり、導電部が媒体4に接触する面積が大きいほど、機能部3に供給される電流も大きくなる。
The greater the number of pairs of conductive parts connected in parallel, the greater the current supplied to the
なお、第一導電部1と第二導電部2は、対にならない状態で並列に接続されていてもよい。つまり、第一導電部1と第二導電部2の数がそれぞれ異なった状態で、第一導電部1同士、及び第二導電部2同士が接続されていてもよい。例えば、3個の第一導電部1と2個の第二導電部2が並列に接続されていてもよい。
The first
第一導電部1と第二導電部2の数がそれぞれ異なっている場合にも、並列接続された導電部の数が多いほど、機能部3に供給される電流も大きくなる。つまり、導電部が媒体4に接触する面積が大きいほど、機能部3に供給される電流も大きくなる。
Even if the number of first
また、図1(D)に示すように、それぞれの導電部の対の、第一導電部1の一部又は全部が、媒体4と接触している。さらに、それぞれの導電部の対の、第二導電部2の一部又は全部が、媒体4と接触している。そして、それぞれの導電部の対の、第一導電部1及び第二導電部2は、互いに非接触である。「非接触」とは、例えば、第一導電部1と第二導電部2とが直接接触していない状態をいう。
As shown in FIG. 1(D), a part or all of the first
図1(D)では、それぞれの導電部の対の、第一導電部1及び第二導電部2は、同じ媒体4と接触している。そして、それぞれの導電部の対の第一導電部1及び第二導電部2が接触している媒体4は、分離している。つまり、第一導電部11と第二導電部21が媒体41と接触しており、第一導電部1jと第二導電部2jが媒体4jと接触しており、第一導電部1j+1と第二導電部2j+1が媒体4j+1と接触しており、第一導電部1mと第二導電部2mが媒体4mと接触している。そして、媒体41、媒体4j、媒体4j+1、媒体4mは、それぞれ異なる容器に収容されており、非接触の状態である。媒体4を収納する容器等の素材は特に限定されない。例えば、木製の容器、アクリル容器等を用いることができる。
In FIG. 1D, the first
図示しないが、それぞれの導電部の対の第一導電部1及び第二導電部2が接触している媒体4は分離されず、物理的に連続し、一体として形成されていてもよい。
Although not shown, the medium 4 with which the first
また、図示しないが、図1(B)のように、それぞれの導電部の対の、第一導電部1が接触する媒体4aと第二導電部2が接触する媒体4bが互いに異なる組成を有する物質又は異なる素材であって、それぞれの導電部の対の、第一導電部1が接触する媒体4aと第二導電部2が接触する媒体4bが接触していてもよい。この場合、それぞれの導電部の対が接触している媒体4の組成の組み合わせは、他の導電部の対が接触している媒体4の組成の組み合わせと同じでも、異なっていてもよい。
Although not shown, as shown in FIG. 1(B), the medium 4a with which the first
あるいは、図示しないが、媒体4は、3以上の互いに異なる組成を有する物質又は異なる素材から構成されてもよい。その場合、第一導電部1が接触する媒体4aと、第二導電部2が接触する媒体4bとは、媒体4aと媒体4b以外の、他の組成を有する物質又は他の素材からなる媒体を介して物理的に接続していることが好ましい。
Alternatively, although not shown, the
あるいは、媒体4は、図示しないが、第一導電部1と接触している媒体4と第二導電部2と接触している媒体4とが同一の組成を有する物質であって、第一導電部1と接触している媒体4と、第二導電部2と接触している媒体4とが、他の組成を有する物質又は他の素材からなる媒体を介して物理的に接続していてもよい。
Alternatively, although not shown, the medium 4 in contact with the first
つまり、システムにおいて、媒体4は、媒体を介して第一導電部1と第二導電部2との間で陽イオン、陰イオン、及び/又は電子の移動が可能であるように構成されていればよい。また、媒体4は、容器に収容されていていてもよい。
In other words, in the system, the
また、本発明の実施の形態にかかるシステムは、上記のように複数の導電部を並列に接続したものを、複数個、直列に接続してもよい。以下、並列接続と直列接続が混在するシステムの中で、複数の導電部を並列に接続したものを並列ユニットという。並列ユニットを直列に接続する態様については、図1(C)及び(D)の説明の記載を必要な範囲で採用できる。直列接続された並列ユニットの数が多いほど、機能部3に印加される電圧も高くなる。
In addition, the system according to the embodiment of the present invention may have multiple conductive parts connected in parallel as described above, and may have multiple conductive parts connected in series. Hereinafter, in a system in which parallel and series connections are mixed, a parallel connection of multiple conductive parts is referred to as a parallel unit. Regarding the manner in which parallel units are connected in series, the descriptions in Figures 1(C) and (D) may be adopted to the extent necessary. The greater the number of parallel units connected in series, the higher the voltage applied to the
並列ユニットの中で並列に接続する導電部の数は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、並列ユニットの中で並列に接続する導電部の数は、6個でも、8個でも、20個でもよい。 The number of conductive parts connected in parallel in a parallel unit is not particularly limited and can be designed as appropriate. For example, the number of conductive parts connected in parallel in a parallel unit may be 6, 8, or 20.
また、直列に接続する並列ユニットの数は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、直列に接続する並列ユニットの数は、3個でも、10個でも、50個でもよい。 The number of parallel units connected in series is not particularly limited and can be designed as appropriate. For example, the number of parallel units connected in series may be 3, 10, or 50.
本発明の実施の形態にかかるシステムにおいて、各導電部の形状が円柱状又は角柱状である場合、対となる各導電部(第一導電部1及び第二導電部2)は、導電部の長さ方向が略平行となるように配置されることが好ましい。各導電部の形状がシート状である場合、対となる各導電部(第一導電部1及び第二導電部2)は、各導電部の平面が略平行となるように配置されることが好ましい。
In the system according to the embodiment of the present invention, when the conductive parts are cylindrical or prismatic, it is preferable that the paired conductive parts (first
第一導電部1が媒体4に接触する位置と、第二導電部2が媒体4に接触する位置との間の距離、つまり第一導電部1と第二導電部2との間の距離は、第一導電部1、第二導電部2、及び/又は媒体4の種類や、発電したい電力量に応じて、適宜設計可能である。
The distance between the position where the first
第一導電部1及び第二導電部2の間の距離は、例えば、20mm以下であることが好ましく、10mm以下であることがより好ましく、5mm以下であることがさらに好ましい。また、第一導電部1及び第二導電部2の間の距離は、例えば、0.1mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましく、1mm以上であることがさらに好ましい。
The distance between the first
第一導電部1及び第二導電部2の間に媒体4を配置することで、第一導電部1及び第二導電部2の間の距離を上記範囲内となるようにしてもよい。また、第一導電部1及び第二導電部2の間に媒体4を配置することで、第一導電部1と第二導電部2とが接触することを防止することができる。
By disposing the medium 4 between the first
以下、本発明の実施の形態にかかるシステムが備える、第一導電部1、第二導電部2、及び機能部3について説明する。
The following describes the first
第一導電部1及び第二導電部2は、いずれも導電性を有することが好ましい。ここで、第一導電部1及び第二導電部2の素材として、例えば、金属、導電性ポリマー、カーボン等が挙げられる。第一導電部1及び第二導電部2の形状は、特に限定されない。第一導電部1及び第二導電部2の形状は、直方体状、円柱状(棒状)、角錐状、円錐状、板状、シート状、フィルム状、又は紐状であってもよく、形状を問わない。
It is preferable that both the first
第一導電部1及び第二導電部2に用いられる金属としては、例えば、銀、銅、金、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、白金、スズ、チタン、ステンレス、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、又は、その他上述の金属夫々の酸化物などから適宜選択して用いることができる。また、所定の金属に、所定の金属とは異なる他の金属や、他の導電性を有する材料が被膜されていてもよい。
The metal used for the first
第一導電部1と第二導電部2の素材は、異なる種類のものを用いてもよく、同じ種類のものを用いてもよい。
The materials of the first
交流インピーダンス法を用いて、第一導電部1及び第二導電部2の少なくとも一方に対して分極抵抗を測定した場合に、測定値が100Ω以上であることが好ましい。
When the polarization resistance of at least one of the first
ここで、例えば、電流の起点となる導電部を第一導電部1として定義し、終点となる導電部を第二導電部2として定義することができる。いずれの導電部が第一導電部1として機能するかは、導電部の材質、又は、導電部を取り巻く環境(例えば、温度、湿度、気圧、pHなど)により決定される。第一導電部1又は第二導電部2と媒体4の界面で、化学反応が行われ、導電部に自由電子が発生する。
Here, for example, the conductive part where the current starts can be defined as the first
例えば、第一導電部1と第二導電部2において異なる金属を用いた場合には、標準電極電位が大きな値の金属を用いた方が第一導電部1に、標準電極電位が小さな値の金属を用いた方が第二導電部2になる。この場合、第二導電部2から機能部3へ向かって電子が移動し、機能部3から第一導電部1へ向かって電子が移動する。すなわち、第一導電部1側から機能部3を介して第二導電部2側へ電流が流れる。
For example, if different metals are used for the first
例えば、第二導電部2では、導電部を構成する金属が媒体4中に陽イオンとして溶出して、自由電子が発生する。また、例えば、第二導電部2では、媒体4に含まれる陰イオンもしくは水の分子が酸化されて、自由電子が発生する。また、例えば、第一導電部1では、媒体4の中にある陽イオン又は水分子が自由電子と反応し、電気的に中和又は還元される。また、例えば、第一導電部1では、空気中に含まれる酸素分子が自由電子と反応し、電気的に還元される。
For example, in the second
標準電極電位の高低は、物質同士の標準電極電位の相対的な値(相対値)を比較して定められるものであって、標準電極電位の絶対値を用いて比較するものではない。例えば、標準電極電位が-5Vの物質Aと+2Vの物質Bとを比較した場合に、物質Aの標準電極電位は低く、物質Bの標準電極電位は高い。 The level of standard electrode potential is determined by comparing the relative values (relative values) of the standard electrode potentials of substances, and is not compared using the absolute values of the standard electrode potential. For example, when comparing substance A with a standard electrode potential of -5 V and substance B with a standard electrode potential of +2 V, the standard electrode potential of substance A is low and the standard electrode potential of substance B is high.
一方、導電部に同一の金属を用いた場合でも、例えば、温度、湿度、気圧、pH、媒体4の種類、媒体4が導電部と接触している面積など、導電部の周辺環境の条件が、2つの導電部の相互で異なれば、いずれかの導電部が第一導電部1として、他方の導電部が第二導電部2として機能し、電流が流れる。例えば、一方の導電部が接触している媒体4と、他方の導電部が接触している媒体4とが同一の場合であっても、媒体4と導電部が接触している面積が相互に異なれば、一方の導電部が第一導電部1として、他方の導電部が第二導電部2として機能する。よって、2つの導電部の周囲の温度、湿度、気圧、pH、媒体4の種類、媒体4が導電部と接触している面積などの条件が変われば、第一導電部1として機能していたものが第二導電部2として機能し、第二導電部2として機能していたものが第一導電部1として機能することもあり得る。
On the other hand, even if the same metal is used for the conductive parts, if the conditions of the surrounding environment of the conductive parts, such as temperature, humidity, air pressure, pH, type of
第一導電部1と第二導電部2が異なる素材を用いる場合に、標準電極電位の低い方の導電部に用いられる素材としては、例えば、亜鉛、鉛、カドミウム、マグネシウム、炭素系材料、導電性高分子(ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、PEDOT等)、金属(リチウム、スズ、アルミニウム、ジルコニウム、チタン等)及びこれらの合金、金属酸化物(酸化チタン、リチウム―チタン酸化物、ケイ素酸化物等)等があげられる。標準電極電位の低い方の導電部に用いられる素材の標準電極電位は、-200mV以下であることが好ましく、-500mV以下であることがより好ましく、-700mV以下であることがさらに好ましい。また、標準電極電位の低い方の導電部に用いられる素材の標準電極電位は、-3.5V以上であることが好ましく、-2.5V以上であることがより好ましく、-1.5V以上であることがさらに好ましい。
When the first
第一導電部1と第二導電部2が異なる素材を用いる場合に、標準電極電位の高い方の導電部に用いられる素材としては、例えば、酸化マンガン、酸化銀、酸素、オゾン、酸化鉛、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、アルカリ金属又はアルカリ土類金属とそれ以外の金属(コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、マグネシウム、アルミニウムなど)、炭素系材料などがあげられる。標準電極電位の高い方の導電部に用いられる素材の標準電極電位は、-300mV以上であることが好ましく、0mV以上であることがより好ましく、+500mV以上であることがさらに好ましい。また、標準電極電位の高い方の導電部に用いられる素材の標準電極電位は、3.5V以下であることが好ましく、2.5V以下であることが好ましく、1.5V以下であることがさらに好ましい。
When the first
第一導電部1と第二導電部2が同一の素材を用いる場合、上述した、標準電極電位の低い方の導電部に用いられる素材、及び、標準電極電位の高い方の導電部に用いられる素材として例示したものを、導電部に用いることができる。
When the first
導電部間の標準電極電位の差は、200mV以上であることが好ましく、500mV以上であることがより好ましく、700mV以上であることがさらに好ましい。 The difference in standard electrode potential between the conductive parts is preferably 200 mV or more, more preferably 500 mV or more, and even more preferably 700 mV or more.
第一導電部1及び第二導電部2の間で生じる起電力は、1.8V以下であることが好ましく、0.9V以下であることがより好ましく、0.35V以下であることがさらに好ましく、0.25V以下であることがとりわけ好ましい。また、第一導電部1及び第二導電部2の間で生じる起電力は、5mV以上であることが好ましい。
The electromotive force generated between the first
機能部3は、例えば、通電することで所定の機能を実行するものをいう。機能部3は、電力を消費して所定の機能を発揮する電力消費部、導電部にて発生した電気を蓄電する蓄電部、昇圧回路や降圧回路のように出力する電圧を変換する出力電圧変換部等、回路を制御するマイコン等の制御部、他の装置と無線により通信が可能な通信部等を含むことができる。電力消費部としては、例えば、白熱電球や発光ダイオードなどの光源、熱を発する発熱体、音を発する発音体、又は、信号を発する発信体等のいずれかを採用することができる。蓄電部は、昇圧回路又は降圧回路に含まれていてもよい。マイコン等の制御部は、回路を制御して、蓄電部に蓄電した電気を所定の条件で放出させることができる。放出された電気は、電力消費部にて消費される。また、マイコン等の制御部においても、わずかではあるが電力が消費されるため、制御部を起動させるのに必要な電力を確保しつつ、蓄電した電気を放出するように制御することができる。
The
機能部3は、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部及び制御部のいずれか1つを備えていればよく、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部及び制御部のいずれか2つ以上を組み合わせて構成したものを機能部3としてもよい。また、機能部3は、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部及び制御部のいずれか2つ以上を一体に構成したものであってもよく、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部及び制御部のいずれかを、電気的に接続しつつ、それぞれ別々に構成したものであってもよい。
The
機能部3における入力インピーダンスは、0.001kΩ以上であってもよく、0.01kΩ以上であってもよく、0.1kΩ以上であってもよい。
The input impedance in the
機能部3における入力インピーダンスの値に特に制限はないが、入力インピーダンスが1kΩ以上である場合には、機能部3における入力インピーダンスは、非線形な電流-電圧特性(I-V特性)を有していてもよい。非線形な電流-電圧特性とは、抵抗に電圧をかけた場合に、電圧の値と電流の値が比例しないような特性をいう。例えば、電圧が大きくなるにしたがって、インピーダンスが大きくなり、電流の値が大きくなる度合いが小さくなるような場合をいう。
There is no particular limit to the value of the input impedance in the
一般的に、電気回路において、電池にて発生した電力は、電池の内部抵抗と、外部抵抗とにおいて消費される。電池にて発生した電力は、内部抵抗により電圧降下するため、外部抵抗に印加される電圧は、電池の起電力に比べて低下する。内部抵抗が小さいほど、外部抵抗に印加される電圧は増大する。 Generally, in an electric circuit, the power generated by a battery is consumed by the battery's internal resistance and external resistance. The power generated by the battery undergoes a voltage drop due to the internal resistance, so the voltage applied to the external resistance is lower than the electromotive force of the battery. The smaller the internal resistance, the higher the voltage applied to the external resistance.
本発明のシステムにおいては、第一導電部1及び第二導電部2の間で生じる起電力が電池の起電力、媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値が内部抵抗に相当し、機能部3における入力インピーダンスが外部抵抗に相当すると考えることができる。媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値が、機能部3の入力インピーダンスよりも十分に大きい場合、線形な電流-電圧特性を有する機能部3を利用すると、出力される出力電圧は低くなる傾向にある。しかし、非線形な電流-電圧特性を有する機能部3を利用する場合、機能部3に印加される電圧値が高くなるにしたがって電流値が大きくなる度合いが小さくなり、機能部3の入力インピーダンスが高くなる。そのため、非線形な電流-電圧特性を有する機能部3を利用する場合、線形な電流電圧特性を有する機能部3を利用する場合と比べ、機能部3に印加される電圧を高くすることができ、機能部3の消費電力も大きくなる。
In the system of the present invention, the electromotive force generated between the first
本発明のシステムは、媒体4の種類や、第一導電部1と第二導電部2間の距離によって、媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値にはばらつきが生じる。媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値が経時的に変化し、機能部3の入力インピーダンスが、非線形な電流-電圧特性を有することで、電力の伝達効率を改善することができる。そのため、本発明のシステムでは、起電力が小さくとも、機能することが可能である。
In the system of the present invention, the resistance between the first
一方、機能部3における入力インピーダンスが1kΩ未満である場合には、機能部3における入力インピーダンスは、線形な電流-電圧特性(I-V特性)を有していてもよい。線形な電流-電圧特性とは、例えば、機能部3に電流を流した際の電圧変化において、電流値が大きくなるに従って電圧値が高くなり、電圧が電流に比例するような場合をいう。
On the other hand, if the input impedance of the
媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値が1kΩ以上である場合には、機能部3における入力インピーダンスを1kΩ以上としてもよい。
If the resistance between the first
媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値と機能部3における入力インピーダンスの比(媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値/機能部3における入力インピーダンス)は、1/100以上であることが好ましく、1/10以上であることがより好ましく、1/1以上であることがさらに好ましい。
The ratio of the resistance between the first
媒体4の第一導電部1と第二導電部2間の抵抗値は、電力を出力する側の出力インピーダンスとみなすことができ、機能部3における入力インピーダンスは、電力を受け入れる側の負荷インピーダンスとみなすことができる。出力インピーダンスと負荷インピーダンスを同程度にする、すなわち、インピーダンス整合を行うことで、第一導電部1と第二導電部2との間で生じた微小な電力を、より効率的に機能部へ伝達することができる。
The resistance value between the first
機能部3は、出力インピーダンスを変換する機能を有することが好ましい。これにより、機能部3の入力信号に与える影響を制御することができる。また、機能部3は、蓄電部を有し、第一導電部1及び/又は第二導電部2から供給される電荷を蓄積することとしてもよい。制御部は、電荷を蓄積するのに要した時間よりも短い時間で、蓄積した電荷を放出するように制御することができる。
The
機能部3の動作電圧の下限値は、0.9V以下で動作することが好ましい。0.35V以下で動作することがより好ましく、20mV以下で動作することがさらに好ましい。
The lower limit of the operating voltage of the
図2は、本発明の実施の形態にかかる、電力変換部の構成を示すブロック図である。図2(A)は、本発明の実施の形態にかかる昇圧回路の回路図である。昇圧回路又は降圧回路は、機能部3の一例であり、蓄電部を備えている。
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a power conversion unit according to an embodiment of the present invention. Figure 2 (A) is a circuit diagram of a boost circuit according to an embodiment of the present invention. The boost circuit or the step-down circuit is an example of a
図示するように、インダクタL、ダイオードD、トランジスタTr、及びコンデンサCが電気的に接続されている。例えば、入力端子A1は、第一導電部1と接続され、入力端子A2は、第二導電部2と接続されている。出力端子B1及び出力端子B2は、電力消費部や制御部等と接続されている。なお、制御部は、昇圧回路と、第一導電部1及び第二導電部2との間で、昇圧回路と並列になるように接続されていてもよい。トランジスタTrがONである場合に、入力電圧VINが印加されると、インダクタLにエネルギーが蓄電される。入力電圧VINは、接続点P1と接続点P2の電位差である。トランジスタTrがOFFである場合に、入力電圧VINに由来する電気エネルギーにインダクタLに蓄電されたエネルギーが加算され、ダイオードDを介して出力される。その結果、入力電圧VINよりも接続点P1と接続点P2の電位差である出力電圧VOUTの方が高い電圧となる。昇圧回路は、入力電圧VINが所定の電圧よりも低い電圧であることを前提にするもので、所定の電圧よりも高い電圧では昇圧制御が実行されないようなものであってもよい。昇圧回路の入力電圧VINは、5mV以上であることが好ましい。なお、トランジスタTrのON/OFFは、制御部により制御される。
As shown in the figure, an inductor L, a diode D, a transistor Tr, and a capacitor C are electrically connected. For example, an input terminal A1 is connected to a first
図2(B)は、本発明の実施の形態にかかる、降圧回路の回路図である。図示するように、トランジスタTr、インダクタL、ダイオードD、及びコンデンサCが電気的に接続される。例えば、入力端子A1は、第一導電部1と接続され、入力端子A2は、第二導電部2と接続されている。出力端子B1及び出力端子B2は、電力消費部や制御部等と接続されている。なお、制御部は、降圧回路と、第一導電部1及び第二導電部2との間で、降圧回路と並列になるように接続されていてもよい。
Figure 2 (B) is a circuit diagram of a step-down circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a transistor Tr, an inductor L, a diode D, and a capacitor C are electrically connected. For example, an input terminal A1 is connected to a first
トランジスタTrがONの場合には、インダクタLに電気エネルギーが蓄電される。入力電圧VINは、接続点P11と接続点P12の電位差であり、出力電圧VOUTは、接続点P13と接続点P14の電位差である。この場合、入力電圧VINは、出力電圧VOUTとほぼ等しくなる。トランジスタTrがOFFとなると、インダクタLの左端にある接続点P15の電位が接続点P14の電位よりも低くなるため、出力電圧VOUTの方が低い電圧となる。降圧回路は、入力電圧VINが所定の電圧よりも高い電圧であることを前提にするもので、所定の電圧よりも低い電圧では降圧制御が実行されないようなものであってもよい。なお、トランジスタTrのON/OFFは、制御部により制御される。 When the transistor Tr is ON, electrical energy is stored in the inductor L. The input voltage V IN is the potential difference between the connection points P 11 and P 12 , and the output voltage V OUT is the potential difference between the connection points P 13 and P 14. In this case, the input voltage V IN is almost equal to the output voltage V OUT . When the transistor Tr is OFF, the potential of the connection point P 15 at the left end of the inductor L becomes lower than the potential of the connection point P 14 , so that the output voltage V OUT becomes a lower voltage. The step-down circuit is premised on the input voltage V IN being higher than a predetermined voltage, and may be such that step-down control is not performed at a voltage lower than the predetermined voltage. The ON/OFF of the transistor Tr is controlled by the control unit.
本発明の実施の形態にかかるシステムは、第一導電部1及び第二導電部2と、媒体4と、を備え、第一導電部1が媒体4と接触し、第二導電部2が媒体4と接触し、第一導電部1及び第二導電部2は互いに非接触であり、媒体4がコロイド状物質を含有する装置を、機能部3と接続することにより構築することができる。
The system according to the embodiment of the present invention includes a first
また、第一導電部1及び第二導電部2と、媒体4と、を備え、第一導電部1が媒体4と接触し、第二導電部2が媒体4と接触し、第一導電部1及び第二導電部2は互いに非接触であり、媒体4がコロイド状物質を含有する装置を、機能部3と接続することにより、第一導電部1及び第二導電部2から発電することが可能となる。さらに、機能部3は、第一導電部1及び第二導電部2から発電した電力を使用して機能することができる。つまり、第一導電部1及び第二導電部2の電位の差を利用して得られた電力は、機能部3に供給される。そして、機能部3は、該電力を利用して、所定の機能を実行することができる。
In addition, by connecting a device comprising a first
このように、システムが、第一導電部及び第二導電部と、媒体と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部が媒体と接触し、第二導電部が媒体と接触し、第一導電部及び第二導電部は互いに非接触であり、媒体がコロイド状物質を含有することで、コロイド状物質を含有する媒体により発電するシステムを提供することができる。 In this way, the system includes a first conductive part and a second conductive part, a medium, and a functional part, the first conductive part and the functional part are connected, the second conductive part and the functional part are connected, the first conductive part is in contact with the medium, the second conductive part is in contact with the medium, the first conductive part and the second conductive part are not in contact with each other, and the medium contains a colloidal substance, thereby providing a system that generates electricity using a medium containing a colloidal substance.
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.
(実施例1)
試験は、常温、常圧で行った。図1(A)に示すような、第一導電部1、第二導電部2、機能部3、及び媒体4を備えるシステムを構成するため、第一導電部1として、カーボン製のシート状部材(約1mm厚、10cm×10cm、日本特殊塗料株式会社製、カーボンクロス)を用い、第二導電部2として、マグネシウム製のシート状部材(0.5mm厚、10cm×10cm)を用いた。
Example 1
The test was performed at room temperature and normal pressure. In order to configure a system including a first
機能部3は、電力消費部、出力電圧変換部及び制御部を備えるものを用いた。また、その入力インピーダンスは1kΩ以上であり、非線形な電流-電圧特性を有するものを用いた。電力消費部には、3V以上の電圧がかかると点灯するLEDを用いた。出力電圧変換部には、昇圧回路を用いた。制御部には、電荷を蓄積するのに要した時間よりも短い時間で、蓄積した電荷を放出するように制御するものを用いた。
The
媒体4としては、水道水をゼラチン(マルハニチロ株式会社製、ゼライス)でゲル状にした物質(以下、ゼリーともいう)を用いた。つまり、ゼリーの分散媒は、水道水であった。ゼリーには、水道水100質量部に対して、ゼラチン2質量部が含まれるようにした。
As
まず、水道水を80℃まで加熱し、ゼラチンを加えて攪拌することでゼラチン溶液を作成した。アクリル製の容器(内寸:縦10cm×横10cm×深さ10cm)の中に、ゼラチン溶液を、高さ5cmまで注いだ。該アクリル製の容器の中に、第一導電部1及び第二導電部2を、シート状の平面部分がアクリル製の容器の深さ方向に平行となるように配置した。第一導電部1及び第二導電部2は、シート状の平面部分が対向するように略平行に配置され、第一導電部1と第二導電部2との間の距離は約10mmであった。第一導電部1及び第二導電部2と、ゼラチン溶液とが内部に配された状態で、アクリル製の容器を冷蔵庫内で冷却することで、ゼラチン溶液を固めてゼリー状とした。
First, tap water was heated to 80°C, gelatin was added and stirred to prepare a gelatin solution. The gelatin solution was poured into an acrylic container (inner dimensions: length 10 cm x width 10 cm x depth 10 cm) to a height of 5 cm. The first
第一導電部1を出力電圧変換部の昇圧回路の入力端子A1に接続し、また、昇圧回路の出力端子B1をLED電球に接続した。さらに、第二導電部2を昇圧回路の入力端子A2に接続し、また、昇圧回路の出力端子B2を、LED電球の出力端子B1と接続されている端子とは反対側の端子で接続することで、システムを構成した。
The first
構成したシステムにおいて、LED電球は2秒おきに点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部1及び/又は第二導電部2から、発電していることを確認できた。
In the constructed system, the LED bulb blinked repeatedly every two seconds. In other words, it was confirmed that electricity was being generated from the first
構成したシステムにおいて、機能部3の代わりに34401Aマルチメーター(Agilent Technologies社製)を接続し、第一導電部1と第二導電部2の間の電圧を測定したところ、370mVであった。
In the constructed system, a 34401A multimeter (manufactured by Agilent Technologies) was connected in place of
(実施例2)
試験は、常温、常圧で行った。媒体4として、水道水を寒天(株式会社カサイ製、角寒天)でゲル状にした物質(以下、寒天ゲルともいう)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、システムを構成した。つまり、寒天ゲルの分散媒は、水道水であった。寒天ゲルには、水道水100質量部に対して、寒天1.5質量部が含まれるようにした。また、水道水の加熱温度は100℃であった。
Example 2
The test was performed at room temperature and normal pressure. The system was configured in the same manner as in Example 1, except that a substance (hereinafter also referred to as agar gel) made by gelling tap water with agar (Kakuagar, manufactured by Kasai Co., Ltd.) was used as the
構成したシステムにおいて、LED電球は10~20秒おきに点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部1及び/又は第二導電部2から、発電していることを確認できた。
In the constructed system, the LED bulb repeatedly blinked on and off every 10 to 20 seconds. In other words, it was confirmed that electricity was being generated from the first
構成したシステムにおいて、機能部3の代わりに34401Aマルチメーター(Agilent Technologies社製)を接続し、第一導電部1と第二導電部2の間の電圧を測定したところ、300mVであった。
In the constructed system, a 34401A multimeter (manufactured by Agilent Technologies) was connected in place of
(実施例3)
試験は、常温、常圧で行った。図1(A)に示すような、第一導電部1、第二導電部2、機能部3、及び媒体4を備えるシステムを構成するため、第一導電部1として、カーボン製のシート状部材(0.05~0.5mm厚、12cm×12cm)を用い、第二導電部2として、マグネシウム製のシート状部材(0.5mm厚、12cm×12cm)を用いた。
Example 3
The test was performed at room temperature and normal pressure. In order to configure a system including a first
機能部3は、電力消費部、出力電圧変換部及び制御部を備えるものを用いた。また、その入力インピーダンスは1kΩ以上であり、非線形な電流-電圧特性を有するものを用いた。電力消費部には、3V以上の電圧がかかると点灯するLEDを用いた。出力電圧変換部には、昇圧回路を用いた。制御部には、電荷を蓄積するのに要した時間よりも短い時間で、蓄積した電荷を放出するように制御するものを用いた。
The
媒体4としては、土(茨城県にて採取した黒土、160cm3、含水率約30~50%)と、高吸水性ポリマー(ケニス株式会社製、超吸水性樹脂)とを混合し、ゲル状にした物質(以下、土ポリマーともいう)を用いた。つまり、土ポリマーの分散媒は、土に含まれる水分であった。土ポリマーには、土100質量部に対して、高吸水性ポリマー100質量部が含まれるようにした。 The medium 4 used was a gel-like substance (hereinafter referred to as soil polymer) made by mixing soil (black soil collected in Ibaraki Prefecture, 160 cm3 , moisture content approximately 30-50%) with a highly water-absorbent polymer (super water-absorbent resin, manufactured by Kenis Co., Ltd.). In other words, the dispersion medium for the soil polymer was the moisture contained in the soil. The soil polymer was made to contain 100 parts by mass of highly water-absorbent polymer for every 100 parts by mass of soil.
第一導電部1を、シート状の平面部分が作業台の上面に平行となるように、作業台の上に載置した。第二導電部2の上面全体に、土ポリマーを、厚さ約1mmとなるよう塗り広げた。土ポリマーの上に、第二導電部2を、第一導電部1とシート状の平面部分が対向するように略平行に配置した。第一導電部1と第二導電部2との間の距離は約1mmであった。
The first
第一導電部1を出力電圧変換部の昇圧回路の入力端子A1に接続し、また、昇圧回路の出力端子B1をLED電球に接続した。さらに、第二導電部2を昇圧回路の入力端子A2に接続し、また、昇圧回路の出力端子B2を、LED電球の出力端子B1と接続されている端子とは反対側の端子で接続することで、システムを構成した。
The first
構成したシステムにおいて、LED電球は5~6秒おきに点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部1及び/又は第二導電部2から、発電していることを確認できた。
In the constructed system, the LED bulb blinked repeatedly every 5 to 6 seconds. In other words, it was confirmed that electricity was being generated from the first
構成したシステムにおいて、機能部3の代わりに34401Aマルチメーター(Agilent Technologies社製)を接続し、第一導電部1と第二導電部2の間の電圧を測定したところ、1.2Vであった。
In the constructed system, a 34401A multimeter (manufactured by Agilent Technologies) was connected in place of
(実施例4)
試験は、常温、常圧で行った。図1(A)に示すような、第一導電部1、第二導電部2、機能部3、及び媒体4を備えるシステムを構成するため、第一導電部1として、カーボンナノチューブのシート状部材(0.1mm厚、17.9cm×17.9cm)を用い、第二導電部2として、マグネシウム製のシート状部材(0.5mm厚、17.9cm×17.9cm)を用いた。
Example 4
The test was performed at room temperature and normal pressure. In order to configure a system including a first
機能部3は、電力消費部、出力電圧変換部及び制御部を備えるものを用いた。また、その入力インピーダンスは1kΩ以上であり、非線形な電流-電圧特性を有するものを用いた。電力消費部には、3V以上の電圧がかかると点灯するLEDを用いた。出力電圧変換部には、昇圧回路を用いた。制御部には、電荷を蓄積するのに要した時間よりも短い時間で、蓄積した電荷を放出するように制御するものを用いた。
The
媒体4としては、水道水と高吸水性ポリマー(ケニス株式会社製、超吸水性樹脂)とを混合し、ゲル状にした物質(以下、水ポリマーともいう)を用いた。つまり、水ポリマーの分散媒は、水道水であった。水ポリマーには、水道水100質量部に対して、高吸水性ポリマー0.5質量部が含まれるようにした。
As the
アクリル製の容器(内寸:厚さ1.2cm×横21.4cm×深さ21.4cm)の中に、第一導電部1を、容器の内部の平面部分(面積が広い方の側面)に接触するように配置した。また、第二導電部2を、第一導電部1と対向する容器の内部の平面部分(面積が広い方の側面)に接触するように配置した。第一導電部1と第二導電部2との間の距離は12mmであり、第一導電部1及び第二導電部2は、シート状の平面部分が対向するように略平行に配置されていた。次に、第一導電部1と第二導電部2の間に水ポリマーが配置されるように、容器の内部に水ポリマーを高さ14.5cmまで入れた。以下、このように作成した実施例4の装置を、水ポリマー装置ともいう。
The first
第一導電部1を出力電圧変換部の昇圧回路の入力端子A1に接続し、また、昇圧回路の出力端子B1をLED電球に接続した。さらに、第二導電部2を昇圧回路の入力端子A2に接続し、また、昇圧回路の出力端子B2を、LED電球の出力端子B1と接続されている端子とは反対側の端子で接続することで、システムを構成した。
The first
構成したシステムにおいて、LED電球は少なくとも1時間以上、点灯していた。すなわち、第一導電部1及び/又は第二導電部2から、発電していることを確認できた。
In the constructed system, the LED bulb was lit for at least one hour. In other words, it was confirmed that electricity was being generated from the first
次に、構築したシステムにおいて、機能部3を外し、水ポリマー装置から所定の電流を引いたとき(所定の電流を負荷したとき)の電圧の変化を調べるため、第一導電部1と第二導電部2に電子負荷装置(Bio-Logic Science Instruments社製、EC-LAB)を接続した。
Next, in the constructed system, the
図3は、本発明の実施の形態にかかる実施例及び比較例の装置の電圧の変化を示す図である。図3において、横軸は時間(秒)、左側の縦軸は電圧(V)、右側の縦軸は電流(mA)を表す。電圧の測定は、第一導電部1と第二導電部2に接続した34401Aマルチメーター(Agilent Technologies社製)により行った。また、測定された電圧を、データロガー装置を用いて記録した。
Figure 3 shows the change in voltage of the devices of the examples and comparative examples according to the embodiment of the present invention. In Figure 3, the horizontal axis represents time (seconds), the left vertical axis represents voltage (V), and the right vertical axis represents current (mA). Voltage measurements were performed using a 34401A multimeter (manufactured by Agilent Technologies) connected to the first
図3(A)は、実施例4の水ポリマー装置から所定の電流を引いたときの電圧の変化を示している。 Figure 3 (A) shows the change in voltage when a certain current is drawn from the water polymer device of Example 4.
まず、実施例4の水ポリマー装置から電流を引かない状態で10分間電圧を測定した後、実施例4の水ポリマー装置から0.01mAの電流を引いた状態で10分間電圧を測定した。次に、実施例4の水ポリマー装置から電流を引くのを止め、電流を引かない状態で10分間電圧を測定した後、実施例4の水ポリマー装置から0.05mAの電流を引いた状態で10分間電圧を測定した。また、実施例4の水ポリマー装置から電流を引くのを止め、電流を引かない状態で10分間電圧を測定した後、実施例4の水ポリマー装置から0.1mAの電流を引いた状態で10分間電圧を測定した。さらに、実施例4の水ポリマー装置から電流を引くのを止め、電流を引かない状態で10分間電圧を測定した後、実施例4の水ポリマー装置から0.2mAの電流を引いた状態で10分間電圧を測定した。また、実施例4の水ポリマー装置から電流を引くのを止め、電流を引かない状態で10分間電圧を測定した後、実施例4の水ポリマー装置から0.5mAの電流を引いた状態で10分間電圧を測定した。さらに、実施例4の水ポリマー装置から電流を引くのを止め、電流を引かない状態で10分間電圧を測定した。 First, the voltage was measured for 10 minutes without drawing a current from the water polymer device of Example 4, and then the voltage was measured for 10 minutes with a current of 0.01 mA drawn from the water polymer device of Example 4. Next, the current was stopped from being drawn from the water polymer device of Example 4, and the voltage was measured for 10 minutes without drawing a current, and then the voltage was measured for 10 minutes with a current of 0.05 mA drawn from the water polymer device of Example 4. In addition, the current was stopped from being drawn from the water polymer device of Example 4, and the voltage was measured for 10 minutes without drawing a current, and then the voltage was measured for 10 minutes with a current of 0.1 mA drawn from the water polymer device of Example 4. Furthermore, the current was stopped from being drawn from the water polymer device of Example 4, and the voltage was measured for 10 minutes without drawing a current, and then the voltage was measured for 10 minutes with a current of 0.2 mA drawn from the water polymer device of Example 4. In addition, the current was stopped from being drawn from the water polymer device of Example 4, and the voltage was measured for 10 minutes without drawing a current, and then the voltage was measured for 10 minutes with a current of 0.5 mA drawn from the water polymer device of Example 4. Furthermore, the current was stopped from being drawn from the water polymer device of Example 4, and the voltage was measured for 10 minutes without drawing a current.
測定された電圧は、電流を引かれている間は低下し、電流を引かれなくなると、約1.59V前後まで戻るという変化を示した。図3(A)において両矢印で示した、実施例4の水ポリマー装置から0.5mAの電流を引いたときの電圧の低下Vaは、約0.095Vであった。つまり、実施例4の水ポリマー装置から0.5mAの電流を引いたときの、実施例4の水ポリマー装置の内部抵抗の値は、約193Ωであった。 The measured voltage showed a change in which it dropped while the current was being drawn, and returned to around 1.59 V when the current was no longer drawn. The voltage drop Va when a current of 0.5 mA was drawn from the water polymer device of Example 4, as indicated by the double arrow in Figure 3 (A), was about 0.095 V. In other words, the value of the internal resistance of the water polymer device of Example 4 when a current of 0.5 mA was drawn from the water polymer device of Example 4 was about 193 Ω.
(比較例1)
試験は、常温、常圧で行った。媒体4として水道水を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、装置(以下、水装置ともいう)、及び、システムを構成した。水道水は、容器の内部において、高さ15cmとなるように入れられた。
(Comparative Example 1)
The test was performed at room temperature and normal pressure. An apparatus (hereinafter also referred to as a water apparatus) and a system were configured in the same manner as in Example 4, except that tap water was used as the
構成したシステムにおいて、LED電球は数秒間点灯した後、1秒間に約10回の間隔で点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部1及び/又は第二導電部2から、発電していることを確認できた。
In the constructed system, the LED bulb was lit for a few seconds, and then repeatedly blinked at intervals of about 10 times per second. In other words, it was confirmed that electricity was being generated from the first
次に、構築したシステムにおいて、機能部3を外し、実施例4と同様に、水装置から所定の電流を引いたとき(所定の電流を負荷したとき)の電圧の変化を調べた。図3(B)は、比較例1の水装置から所定の電流を引いたときの電圧の変化を示している。
Next, in the constructed system, the
測定された電圧は、電流を引かれている間は低下し、電流を引かれなくなると、約1.56V前後まで戻るという変化を示した。図3(B)において両矢印で示した、比較例1の水装置から0.5mAの電流を引いたときの電圧の低下Vbは、約0.036Vであった。つまり、比較例1の水装置から0.5mAの電流を引いたときの、比較例1の水装置の内部抵抗の値は、約72.3Ωであった。 The measured voltage showed a change in which it dropped while current was being drawn, and returned to around 1.56 V when current was no longer being drawn. The voltage drop Vb when a current of 0.5 mA was drawn from the water device of Comparative Example 1, as indicated by the double arrow in Figure 3 (B), was approximately 0.036 V. In other words, the internal resistance value of the water device of Comparative Example 1 when a current of 0.5 mA was drawn from it was approximately 72.3 Ω.
(比較例2)
試験は、常温、常圧で行った。媒体4として土(茨城県にて産出された黒土)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、装置(以下、土装置ともいう)、及び、システムを構成した。土は、容器の内部において、高さ13cmとなるように入れられた。
(Comparative Example 2)
The test was carried out at room temperature and pressure. The apparatus (hereinafter also referred to as the soil apparatus) and the system were constructed in the same manner as in Example 4, except that soil (black soil produced in Ibaraki Prefecture) was used as the
構成したシステムにおいて、LED電球は数秒間点灯した後、1秒間に約10回の間隔で点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部1及び/又は第二導電部2から、発電していることを確認できた。
In the constructed system, the LED bulb was lit for a few seconds, and then repeatedly blinked at intervals of about 10 times per second. In other words, it was confirmed that electricity was being generated from the first
次に、構築したシステムにおいて、機能部3を外し、実施例4と同様に、土装置から所定の電流を引いたとき(所定の電流を負荷したとき)の電圧の変化を調べた。図3(C)は、比較例2の土装置から所定の電流を引いたときの電圧の変化を示している。
Next, in the constructed system,
測定された電圧は、電流を引かれている間は低下し、電流を引かれなくなると、約1.63V前後まで戻るという変化を示した。図3(C)において両矢印で示した、比較例2の土装置から0.5mAの電流を引いたときの電圧の低下Vcは、約0.19Vであった。つまり、比較例2の土装置から0.5mAの電流を引いたときの、比較例2の土装置の内部抵抗の値は、約382Ωであった。 The measured voltage showed a change in which it dropped while the current was being drawn, and returned to around 1.63 V when the current was no longer being drawn. The voltage drop Vc when a current of 0.5 mA was drawn from the earth device of Comparative Example 2, as indicated by the double arrow in Figure 3(C), was approximately 0.19 V. In other words, the internal resistance value of the earth device of Comparative Example 2 when a current of 0.5 mA was drawn from it was approximately 382 Ω.
実施例4、及び、比較例1の結果から、水を溶媒としたゲル状物質を媒体4とした場合は、水を媒体4とした場合よりも、装置の内部抵抗が大きかった。また、実施例4、比較例1、及び、比較例2の結果から、装置の内部抵抗は、媒体4が水である場合、媒体4が水を溶媒としたゲル状物質である場合、媒体4が土である場合の順に大きかった。 From the results of Example 4 and Comparative Example 1, when medium 4 was a gel-like substance with water as the solvent, the internal resistance of the device was higher than when medium 4 was water. Also, from the results of Example 4, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, the internal resistance of the device was highest when medium 4 was water, highest when medium 4 was a gel-like substance with water as the solvent, and lowest when medium 4 was soil.
1 第一導電部、2 第二導電部、3 機能部、4 媒体 1 first conductive part, 2 second conductive part, 3 functional part, 4 medium
Claims (6)
媒体と、
機能部と
を備え、
第一導電部及び機能部は接続されており、
第二導電部及び機能部は接続されており、
第一導電部が媒体と接触し、
第二導電部が媒体と接触し、
第一導電部及び第二導電部は互いに非接触であり、
媒体がコロイド状物質を含有する、
システム。 A first conductive portion and a second conductive portion,
The media,
A functional part is provided.
the first conductive portion and the functional portion are connected to each other,
the second conductive portion and the functional portion are connected to each other,
The first conductive part is in contact with the medium,
The second conductive part is in contact with the medium;
the first conductive portion and the second conductive portion are not in contact with each other,
The medium contains a colloidal material;
system.
請求項1に記載のシステム。 The colloidal material contains a superabsorbent polymer, agar, gelatin, and/or starch.
The system of claim 1 .
請求項1又は2に記載のシステム。 The medium contains water, seawater, and/or moist sand or soil;
3. A system according to claim 1 or 2.
媒体と、
を備え、
第一導電部が媒体と接触し、
第二導電部が媒体と接触し、
第一導電部及び第二導電部は互いに非接触であり、
媒体がコロイド状物質を含有する、装置。 A first conductive portion and a second conductive portion,
The media,
Equipped with
The first conductive portion is in contact with the medium;
The second conductive part is in contact with the medium;
the first conductive portion and the second conductive portion are not in contact with each other,
A device wherein the medium contains a colloidal material.
媒体と、
を備え、
第一導電部が媒体と接触し、
第二導電部が媒体と接触し、
第一導電部及び第二導電部は互いに非接触であり、
媒体がコロイド状物質を含有する装置において、
第一導電部及び第二導電部を機能部と接続することにより発電させ、機能部を機能させる、方法。 A first conductive portion and a second conductive portion;
The media and
Equipped with
The first conductive part is in contact with the medium,
The second conductive part is in contact with the medium;
the first conductive portion and the second conductive portion are not in contact with each other,
In a device in which the medium contains a colloidal material,
A method for generating electricity by connecting a first conductive portion and a second conductive portion to a functional portion, thereby causing the functional portion to function.
Priority Applications (1)
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