JR東海の特許技術:ゼーベック効果を利用した熱電システムによる冬季融雪方法


今回のコラムは、JR東海(東海旅客鉄道株式会社)が2004年に出願し、2011年に特許化された技術について紹介します。この技術は、冬季の鉄道運営において大きな課題となっている、鉄道車両への着雪をいかにして防止するかというものです。融雪や着雪防止のための発熱部と、その駆動電力を供給する発電部を核としており、熱電効果(ゼーベック効果)を活用する点が大変ユニークです。
なお、この特許は、現在は権利が消滅しており、誰でも利用可能なフリーテクノロジーとなっています。
https://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1800/PU/JP-4664632/0541BFE36D27E73A16FA7434048EFC522FA37B1D8C79CB2B272EF0273257C2A5/15/ja

ゼーベック効果とは

上述のとおり、この特許発明の中心にあるのは、熱電効果(ゼーベック効果)です。これは、異なる金属または半導体間に温度差がある場合、電圧が生じる現象を指します。身近な例では、温度の測定などに用いる熱電対にこの原理が活用されています。このゼーベック効果を利用することで、温度差を直接電力に変換することが可能になります。JR東海のシステムでは、この原理を用いて、鉄道車両の走行中に自然に発生する熱(例えばモーターやエンジンからの熱)を利用して電力を生成し、融雪や着雪防止に必要なエネルギーを得るのです。

【熱電素子を用いた本発明の概略図】

熱発電システムの概要

このシステムは、熱電素子を用いて温度差から電力を生成し、その電力を融雪や着雪防止のために利用します。このプロセスは、熱電素子によるゼーベック効果を利用しており、発電部と発熱部の両方に熱電素子が使用されています。

具体的実施形態

発電部と発熱部は電気的に接続され、発光ダイオードを通じて動作状態が視覚的に識別できます。このシステムは特に鉄道車両に適用され、車両の走行に用いられるモータの動作に伴って自然に発生する熱を利用して効率的に発電します。これにより、車両の床下部分などの雪や氷の付着を防ぎ、安全な運行を支援します。

安全性と効率性

この特許で提示されたシステムは、温度差がなくなると自動的に発熱が停止するため、安全性が高く、無駄なエネルギー消費を防ぎます。また、家屋に応用された場合においても、内外の温度差を利用して効率的に発電し、屋根上の雪を溶かすなどの応用が可能です。

実用化されたかは疑問

上述のとおり、この特許は権利期間満了を待たずに権利消滅しています。
ゼーベック効果に関する一般的な問題点および課題として、発電効率、材料、コストなどの問題が常に挙げられます。現状、最も大きな問題点は、エネルギー変換効率が低い点です。多くの熱電材料では、変換効率は10%以下であり、これは他の発電方法と比較しても低い値です。また、必要な材料としては希少で高価な原料を使用せねばならず、トータルコストとして見合わないという問題もあります。
しかしながら、今後の社会課題を考えるにあたり、JR東海の革新的なアプローチは、鉄道業界における技術革新の先鞭として、優れた例といえるでしょう。今後のさらなる進歩が期待されます。


ライター

+VISION編集部

普段からメディアを運営する上で、特許活用やマーケティング、商品開発に関する情報に触れる機会が多い編集スタッフが順に気になったテーマで執筆しています。

好きなテーマは、#特許 #IT #AIなど新しいもが多めです。




Latest Posts 新着記事

Switchユーザー歓喜!特許から判明した「Switch 2」の驚きの新機能とは?

Nintendo Switchは、発売以来多くのゲーマーに愛され、携帯機と据え置き機のハイブリッドとして独自の地位を築いてきました。そして、次世代機「Nintendo Switch 2」に関する特許情報が明らかになり、新たな機能の存在が期待されています。本記事では、特許から判明したSwitch 2の新機能を詳しく解説し、どのようにゲーム体験が向上するのかを考察します。 Joy-Conがマウスとして...

あおもりプロテオグリカンの新たな可能性:花粉症抑制への挑戦

青森県は、その豊かな自然と特産品で知られていますが、近年、新たな健康素材として注目を集めているのが「あおもりプロテオグリカン(PG)」です。プロテオグリカンは、細胞外マトリクスの主要成分であり、皮膚や軟骨などに存在し、高い保水性と柔軟性を持つクッションのような役割を果たしています。  プロテオグリカンの発見と抽出技術の革新 プロテオグリカンは、プロテイン(たんぱく質)とグリカン(多糖)の複合語であ...

韓国の脱毛化粧品特許出願が世界最大の理由とその背景

近年、美容・パーソナルケア市場において、脱毛関連製品の需要が急速に拡大している。特に、韓国における脱毛化粧品の特許出願が2002年から2023年までの22年間で世界最大の比重を占めていることが明らかとなった。この背景には、韓国の美容文化の変遷、研究開発の強化、政府の知的財産政策、そしてグローバル市場への進出戦略が関係している。本稿では、韓国が脱毛化粧品の特許出願で世界をリードする要因を探り、その影...

トヨタ「ランクルミニ」登場間近?「ランドクルーザーFJ」商標取得で期待高まる

2025年、トヨタの自動車市場に新たな波が訪れるかもしれません。特に注目されているのは、同社のランドクルーザーシリーズに新たに加わる可能性がある「新型ランクルミニ」の登場です。この新型車の登場を示唆する証拠として、「ランドクルーザーFJ」の商標取得が報じられています。この商標が何を意味しているのか、そして新型車がどのようなコンセプトで登場するのかについて、あらゆる観点から考察していきます。 1.ラ...

笑顔の違いが命運を分けた—「クマ形グミ」商標権紛争で敗訴したハリボの戦略と誤算

ドイツのグミ菓子メーカー「ハリボ(HARIBO)」は、その愛らしいクマ形グミで世界中に知られている。しかし、近年ハリボは「クマ形グミ」の商標を巡って他社と法廷で争い、意外な判決を受けることとなった。本稿では、ハリボが直面した商標権紛争の背景、敗訴の要因、そして知財戦略上の示唆について考察する。 クマ形グミの商標戦争 ハリボは1920年に創業し、1922年には現在の代表商品である「ゴールドベア(Go...

卵同士がくっつかないようにする技術の特許申請などをサポート

知的財産で企業価値を向上—金融機関の新たな支援策 知的財産(IP)の活用が企業価値向上の重要な要素として注目される中、金融機関が知財を軸とした企業支援を強化する動きが広がっている。その一環として、ある金融機関が「知財活用企業の魅力アップ」をテーマに成果報告会を開催し、特許申請のサポート事例や支援の成果を紹介した。本稿では、この取り組みが持つ意義と、企業が知財をどのように経営戦略に取り込めるのかを考...

膝の上がデスクに早変わり! “特許取得リュック”でスキマ時間を有効活用しよう

現代の働き方は、テクノロジーの進化とともに大きく変化しています。以前はオフィスに出勤し、決まったデスクで仕事をするのが一般的でしたが、現在ではリモートワークやフリーランスの働き方が増え、時間や場所に縛られずに働くスタイルが広がっています。特に、通勤中や外出先での「スキマ時間」を有効活用することができれば、日々の生産性は格段に向上します。しかし、移動中に作業をする際、最も大きな課題となるのが「作業環...

特許庁×ユニ・チャームのコラボ動画公開! 知財が生むイノベーションの秘密に迫る

はじめに 特許庁は、知的財産の重要性を広く周知するため、公式YouTubeチャンネル「JPOちゅーぶ」において、企業とのコラボレーション動画を公開しています。2025年3月12日、その最新作として、ユニ・チャーム株式会社とのコラボ動画が配信されました。 本動画では、ユニ・チャームの代表的な製品である「超立体」や「超快適」マスクの開発秘話と、それに関連する知的財産戦略について深く掘り下げています。知...

View more


Summary サマリー

View more

Ranking
Report
ランキングレポート

大学発 知財活用収益ランキング

冒頭の抜粋文章がここに2〜3行程度でここにはいります鶏卵産業用機械を製造する共和機械株式会社は、1959年に日本初の自動洗卵機を開発した会社です。国内外の顧客に向き合い、技術革新を重ね、現在では21か国でその技術が活用されていますり立ちと成功の秘訣を伺いました...

View more



タグ

Popular
Posts
人気記事


Glossary 用語集

一覧を見る