特開 2022-125523 発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022125523

(43)【公開日】2022-08-29

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   F01K 23/10 20060101AFI20220822BHJP

   F01K 27/02 20060101ALI20220822BHJP

   F01K 9/00 20060101ALI20220822BHJP

   F01D 9/06 20060101ALI20220822BHJP

【ＦＩ】

F01K23/10 W

F01K23/10 X

F01K27/02 B

F01K9/00 F

F01D9/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021023140

(22)【出願日】2021-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】511024399

【氏名又は名称】ＹＳＥＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100140866

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 武史

(72)【発明者】

【氏名】山内 慶次郎

(72)【発明者】

【氏名】阿部 和幸

(72)【発明者】

【氏名】黒川 将太

【テーマコード（参考）】

3G081

3G202

【Ｆターム（参考）】

3G081BA02

3G081BA11

3G081BC07

3G081BC30

3G202GA19

(57)【要約】      （修正有）

【課題】作動する外部装置及び各種の熱源を利用してより効率よく発電可能な発電装置を提供すること。
【解決手段】発電装置１は、ジェットエンジン２の排気熱を利用して発電を行うものであって、作動媒体が循環する作動媒体ラインを構成する配管３０～４０と、作動媒体ラインに設けられ、ジェットエンジンの排気部に配置されて作動媒体を気化する加熱部１２と、作動媒体ラインにおける加熱部１２の下流側に設けられ、気化した作動媒体によって回転する動翼タービンを有するタービンスピンドル１６と、動翼タービンの回転によって発電を行う発電機１８と、作動媒体ラインにおけるタービンスピンドル１６の下流側に設けられ、作動媒体を液体化する凝縮領域５３と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作動する外部装置の排気熱を利用して発電を行う発電装置であって、
作動媒体が循環する作動媒体ラインと、
前記作動媒体ラインに設けられ、前記外部装置の排気部に配置されて前記作動媒体を気化する第１熱交換部と、
前記作動媒体ラインにおける前記第１熱交換部の下流側に設けられ、気化した前記作動媒体によって回転するタービンを有するタービン部と、
前記タービンの回転によって発電を行う発電機と、
前記作動媒体ラインにおける前記タービン部の下流側に設けられ、前記作動媒体を液体化する凝縮部と、を備えることを特徴とする発電装置。

【請求項2】

前記作動媒体ラインにおける前記凝縮部の下流側でかつ前記第１熱交換部の上流側に設けられ、液体化した前記作動媒体を加熱する第２熱交換部を更に備え、
前記第２熱交換部は、前記外部装置に備えられた回転軸に連結し、前記外部装置の作動とともに前記回転軸が回転することによって発電を行う主発電機に配置されることを特徴とする請求項１記載の発電装置。

【請求項3】

前記作動媒体ラインにおいて、前記発電機と熱交換を行い、液体化している前記作動媒体を加熱する第３熱交換部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の発電装置。

【請求項4】

前記タービン部は、
気化した前記作動媒体を導入する導入部と当該導入部から導入された前記作動媒体を排気する排出部とを備え、内部に前記タービンを収納する外側ケーシングと、
前記外側ケーシングの内部に収納され、前記導入部から導入された前記作動媒体が前記タービンに向かう流路を形成するガイド部材と、
前記タービンに固定され、前記タービンの回転を前記発電機に伝達する回転シャフトと、
を更に有し、
前記導入部から導入された前記作動媒体は、前記流路を通って前記タービンを回転させて前記排出部から排気され、
前記流路は、前記タービンに向かって狭くなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の発電装置。

【請求項5】

２つの前記タービン部の前記回転シャフトを連結するカップリング部材を更に備えることを特徴とする請求項４記載の発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱源で温めることによって気化した作動流体を用いて発電を行う発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両においては、特許文献１に記載されるように、作動する外部装置の一例であるエンジンを作動させることによって発電する発電機が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１１７１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、飛行機においては、作動する外部装置の一例であるジェットエンジンに発電機が取り付けられており、この発電機から供給される電力によって機内の電気系統等が動作する。ここで、大型のエンジンであれば、発電能力の高い発電機が使用可能であり、十分な電力を供給することが可能である。しかし、小型のエンジンであれば、発電能力の高い発電機を使用することが困難になる。このため、機内の電気系統に安定した電力供給を行うためにも、補助的な発電装置の出現が望まれる。

【0005】

本発明は、このような問題点に対して鑑みなされたものであり、作動する外部装置を利用して効率よく発電することが可能な発電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するため、本発明は、次の構成を備えている。

【0007】

（１） 作動する外部装置（例えば、ジェットエンジン２）の排気熱を利用して発電を行う発電装置であって、
作動媒体が循環する作動媒体ライン（例えば、配管３０～３８、４０）と、
前記作動媒体ラインに設けられ、前記外部装置の排気部に配置されて前記作動媒体を気化する第１熱交換部（例えば、加熱部１２）と、
前記作動媒体ラインにおける前記第１熱交換部の下流側に設けられ、気化した前記作動媒体によって回転するタービン（例えば、動翼タービン１０８）を有するタービン部（例えば、タービンスピンドル１６）と、
前記タービンの回転によって発電を行う発電機（例えば、発電機１８）と、
前記作動媒体ラインにおける前記タービン部の下流側に設けられ、前記作動媒体を液体化する凝縮部（例えば、凝縮領域５３）と、を備えることを特徴とする発電装置。

【0008】

（１）の発明によれば、外部装置において比較的温度が高い排気部に第１熱交換部が配置されているため、効率よく作動媒体を気化させることが可能になる。これにより、作動する外部装置の排気熱を利用して効率よく発電することができる。

【0009】

（２） （１）において、
前記作動媒体ラインにおける前記凝縮部の下流側でかつ前記第１熱交換部の上流側に設けられ、液体化した前記作動媒体を加熱する第２熱交換部（例えば、加熱部１０）を更に備え、
前記第２熱交換部は、前記外部装置に備えられた回転軸に連結し、前記外部装置の作動とともに前記回転軸が回転することによって発電を行う主発電機（例えば、主発電機３）に配置されることを特徴とする発電装置。

【0010】

（２）の発明によれば、外部装置の作動によって発電を行う主発電機に第２熱交換部が配置されているため、主発電機の熱によって液体の作動媒体が加熱される一方で、主発電機が冷却される。このように、液体の作動媒体が第１熱交換部に移動する前に第２熱交換部で加熱されるため、第１熱交換部において作動媒体が気化しやすくなり、発電効率を向上させることが可能になる。

【0011】

（３） （１）又は（２）において、
前記作動媒体ラインにおいて、前記発電機と熱交換を行い、液体化している前記作動媒体を加熱する第３熱交換部（例えば、加熱部２０）を更に備えることを特徴とする発電装置。

【0012】

（３）の発明によれば、作動媒体によって発電している発電機の熱によって液体の作動媒体が加熱される一方で、発電機が冷却される。このように、液体の作動媒体が第１熱交換部に移動する前に第３熱交換部で加熱されるため、第１熱交換部において作動媒体が気化しやすくなり、発電効率を向上させることが可能になる。

【0013】

（４） （１）から（３）のいずれかにおいて、
前記タービン部は、
気化した前記作動媒体を導入する導入部（例えば、導入管１０３）と当該導入部から導入された前記作動媒体を排気する排出部（例えば、排出管１０９）とを備え、内部に前記タービンを収納する外側ケーシング（例えば、外側ケーシング１０１）と、
前記外側ケーシングの内部に収納され、前記導入部から導入された前記作動媒体が前記タービンに向かう流路を形成するガイド部材（例えば、ガイド体１０６）と、
前記タービンに固定され、前記タービンの回転を前記発電機に伝達する回転シャフト（例えば、回転シャフト１００）と、
を更に有し、
前記導入部から導入された前記作動媒体は、前記流路を通って前記タービンを回転させて前記排出部から排気され、
前記流路は、前記タービンに向かって狭くなることを特徴とする発電装置。

【0014】

（４）の発明によれば、作動媒体の流路が、タービンに向かって狭くなるため、作動媒体がタービンに到達する前に加速される。これにより、タービンを効率よく回転させることが可能になり、発電効率を向上させることが可能になる。

【0015】

（５） （４）において、
２つの前記タービン部の前記回転シャフトを連結するカップリング部材（例えば、カップリング部材１１０）を更に備えることを特徴とする発電装置。

【0016】

（５）の発明によれば、複数のタービン部によって回転シャフトに回転が伝達されるため、回転シャフトを効率よく回転させることが可能になり、発電効率を向上させることが可能になる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、外部装置を利用して効率よく発電することが可能な発電装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態における発電装置の概略を示す説明図である。

【図2】箱体５０の内部を示す平面図である。

【図3】タービンスピンドル１６の前面図である。

【図4】図３のＸＸ線断面図である。

【図5】タービンスピンドル１６の変形例１の内部構成を示す断面図である。

【図6】タービンスピンドル１６の変形例２の前面図である。

【図7】図６のＹＹ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の直流モータの実施形態を、図面に基づいて説明する。

【0020】

図１は本発明の第１実施形態における発電装置の概略を示す説明図である。
発電装置１は、作動する外部装置の一例であるジェットエンジン２の排気熱を熱源として利用して発電を行うものであり、ジェットエンジン２の排気熱と発電装置１内の作動媒体との間で、熱交換が行われる。発電装置１に用いられる作動媒体としては、代替フロンが適用可能である。なお、以下の説明では、ジェットエンジン２を作動する外部装置として用いた例を説明するが、外部装置は、これに限らず、排気熱を発生する装置であれば、例えば、一般的な発電に用いられるガスタービンや、車両のエンジン等であってもよい。

【0021】

ジェットエンジン２は、例えば、小型飛行機に適用可能なエンジンであり、圧縮空気を燃焼させることによるエネルギーによって推進力を得るものである。また、ジェットエンジン２は、圧縮空気を燃焼させることによるエネルギーによって高速回転するタービンと、このタービンに連結された回転軸とを備えており、この回転軸と同軸に主発電機３のロータが連結されている。これにより、ジェットエンジン２が作動することによってタービンが回転し、この回転が回転軸を介して主発電機３のロータに伝達され、ロータが回転することにより、主発電機３が発電を行う。

【0022】

［発電装置１の構成］
発電装置１は、加熱部１０と、加熱部１２と、タンク１４と、タービンスピンドル１６と、発電機１８と、加熱部２０と、貯留タンク２２と、配管３０～４０と、箱体５０と、継手６０～６８と、逆止弁７０と、電磁弁７１と、圧力計７２と、電磁弁７３と、圧力調整弁７４と、圧力計７５と、逆止弁７６と、電磁弁７７と、電磁弁７８と、逆止弁７９と、電磁弁８０と、圧力計８１と、逆止弁８２～８４と、を備えている。

【0023】

図２は箱体５０の内部を示す平面図である。箱体５０は、仕切り壁５４によって、内部が発電領域５１と、タービン領域５２と、凝縮領域５３とに仕切られている。発電領域５１にはタンク１４、発電機１８及び加熱部２０（図１参照）が収納され、タービン領域５２にはタービンスピンドル１６が収納され、凝縮領域５３には貯留タンク２２を収納されている。なお、図２においては、図１に示す、加熱部２０、配管３０～３９、継手６１、６３、６８、逆止弁７０と、電磁弁７１、圧力計７２、電磁弁７３、圧力調整弁７４、圧力計７５、逆止弁７６、電磁弁７７、電磁弁７８、逆止弁７９、電磁弁８０、圧力計８１及び逆止弁８２～８４の図示を省略している。

【0024】

箱体５０の外装には、図１に示すように、発電領域５１に連通する５つの配管の継手６０～６４が設けられている。箱体５０の内部の仕切り壁５４には、発電領域５１とタービン領域５２とを連通する配管の継手６５と、タービン領域５２と凝縮領域５３とを連通する配管の継手６６と、凝縮領域５３と発電領域５１とを連通する配管の継手６７、６８と、が設けられている。

【0025】

加熱部１０は、主発電機３の熱と作動媒体の間で熱交換を行う。本実施形態においては、主発電機３が備えている主発電機３を冷却するドレン水が通過する流路の入口と継手６０とを配管で接続し、流路の出口と継手６１とを配管で接続し、ドレン水が通過する流路に作動媒体を通すことにより、主発電機３の冷却と作動媒体の加熱とを行っている。

【0026】

加熱部１２は、ジェットエンジン２の排気部に配置され、排気によって熱せられた排気部の熱と作動媒体と、の間で熱交換を行う。加熱部１２は、配管をコイル状に構成したものであり、ジェットエンジン２の排気部の外周を周回するように配置され、配管の入口は継手６２に接続され、配管の出口は継手６３に接続される。

【0027】

タンク１４は、加熱部１２によって気化された作動媒体を貯留するものであり、タンク１４の入口は、配管３０を介して継手６３に接続され、タンク１４の出口は、配管３１を介して継手６５に接続される。

【0028】

配管３０には、継手６３側からタンク１４に向かって、逆止弁７０、電磁弁７１、圧力計７２の順に配置されている。配管３１には、電磁弁７３が配置されている。

【0029】

タービンスピンドル１６は、タンク１４から気化された作動媒体を導入することによってタービンを回転させるものである。タービンの回転は回転シャフト１００（図４参照）を介して発電機１８のロータに伝達される。タービンスピンドル１６は配管３２を介して継手６５に接続され、配管３２から作動媒体が導入される。配管３２には、継手６５からタービンスピンドル１６に向かって、圧力調整弁７４、圧力計７５の順に配置されている。

【0030】

また、タービンスピンドル１６は配管３３を介して継手６６に接続され、タービンスピンドル１６に導入された気体の作動媒体は、タービンの回転に使用されたのちに、配管３３から継手６６を介して凝縮領域５３に送られる。

【0031】

凝縮領域５３は、タービンスピンドル１６から排出された気体の作動媒体を自然冷却して凝縮することによって液体化する領域である。凝縮領域５３において、配管３４の上端部が継手６７に接続され、下端部が液体化された作動媒体が貯まる領域に配置されている。配管３４からは配管３５が分岐しており、配管３５の端部は貯留タンク２２の内部の上側に配置される。配管３４における端部から配管３４と配管３５との分岐部位までの間に逆止弁８４が配置される。継手６８には配管３６が接続されており、配管３６の端部は貯留タンク２２の内部の下側に配置される。

【0032】

発電領域５１において、継手６７と継手６１とが配管３７によって接続されており、配管３７には、継手６７から継手６１に向かって、逆止弁７６、電磁弁７７が順に配置されている。配管３７における継手６１と電磁弁７７との間の部位から配管３８が分岐しており、配管３８の端部は、継手６２に接続される。配管３８からは配管３９が分岐しており、配管３９の端部は継手６４に接続される。配管３８には、配管３７との分岐部位から配管３９との分岐部位との間に、配管３９との分岐部位に向かって逆止弁７９、電磁弁８０が順に配置されている。配管３９には、電磁弁７８が配置されている。また、継手６８と継手６０とが配管４０によって接続されており、配管４０には、継手６８から継手６０に向かって、圧力計８１、逆止弁８２、加熱部２０、逆止弁８３が順に配置されている。

【0033】

加熱部２０は、発電機１８に配置され、発電機１８が生じた熱と作動媒体との間で熱交換を行う。加熱部２０は、例えば、配管をコイル状に構成したものであり、発電機１８の熱によって加熱された液体の作動媒体は、配管４０を介して加熱部１０に送られる。

【0034】

このように本実施形態によれば、配管３０～３８、４０によって作用媒体が循環する作用媒体ラインが形成され、この作用媒体ラインに、加熱部１０、加熱部１２、タンク１４、タービンスピンドル１６、加熱部２０と、貯留タンク２２が配置される。作用媒体ラインに不具合が発生した場合には、電磁弁７８を開放することにより、作用媒体ラインの内部の圧力を下げるとともに、気体の作用媒体を外部に放出することが可能になる。

【0035】

［発電装置１の動作］
次に、発電装置１の動作について説明する。
まず、作用媒体は、加熱部１０を通過することによって加熱される。本実施形態においては、作用媒体として代替フロンが使用され、主発電機３の外装の温度が１００～１５０℃程度であることから、作用媒体は気化される。気化した作用媒体は配管３８を通って加熱部１２へと流れる。本実施形態においては、ジェットエンジン２の排気部外周は６００～８００℃程度なるため、加熱部１２において気化した作用媒体は加熱され、膨張し圧力の上がった作用媒体が配管３０を通ってタンク１４に補充される。そして、タンク１４に補充された作用媒体が、配管３２を通って、圧力調整弁７４によって設定した圧力でタービンスピンドル１６に、圧縮された気体の状態で供給される。この作用媒体によってタービンスピンドル１６のタービンが回転し、その回転が発電機１８のロータに伝達されてロータが回転することにより、発電機１８が発電する。

【0036】

タービンを回転させた作用媒体は気体の状態で凝縮領域５３に流れる。凝縮領域５３で自然冷却された気体の作用媒体は液体化して凝縮領域５３に貯留される。凝縮領域５３に貯留された液体の作用媒体は、凝縮領域５３内の圧力により配管３５によって吸い上げられ、貯留タンク２２に貯まる。ここで、逆止弁７６、電磁弁７７は開放されており、加熱部１０で気化されずに配管３７から供給される液体の作用媒体による圧力によって、貯留タンク２２内の液体の作用媒体が押し出され、配管３６を介して加熱部２０に液体の作用媒体が流れ込んで加熱される。加熱部２０によって加熱された液体の作用媒体は、配管４０を通って加熱部１０に向かって流れる。そして、加熱部１０で気化された作用媒体は配管３８を通って加熱部１２に流れ、加熱部１０で気化されなかった作用媒体は、液体の状態で配管３７及び配管３５を通って、貯留タンク２２へ供給される。

【0037】

［タービンスピンドル１６の構成］
次に、タービンスピンドル１６の構成について説明する。
タービンスピンドル１６は、図２に示すように、タービンスピンドル１６ａと、タービンスピンドル１６ｂと、を備えている。タービンスピンドル１６ａの回転シャフト１００が発電機１８に連結されており、タービンスピンドル１６ａの後部にタービンスピンドル１６ｂが連結されている。なお、説明の便宜上、タービンスピンドル１６において、発電機１８側を前方、その反対側を後方と称することにする。

【0038】

図３は、タービンスピンドル１６の前面図、図４は、図３のＸＸ線断面図である。タービンスピンドル１６ａは、回転シャフト１００と、外側ケーシング１０１と、ベアリング１０２と、導入管１０３と、コンプレッサ１０４と、整流体１０５と、ガイド体１０６と、静翼タービン１０７と、動翼タービン１０８と、排出管１０９と、を備えている。

【0039】

外側ケーシング１０１は、中央部が円筒状であり、中央部の両側が漏斗状に形成され、両端部が閉鎖された回転体形状の中空部材である。回転シャフト１００は、外側ケーシング１０１の内部に配置される。この際、外側ケーシング１０１の中心軸と回転シャフト１００の中心軸とが一致する。外側ケーシング１０１の両端部の中心には孔部が形成されており、この孔部に、回転シャフト１００の端部を回転自在に支持するベアリング１０２が設置される。また、外側ケーシング１０１は、後部に円筒状に延在した延在部１０１ａを備えており、この延在部１０１ａは、外側ケーシング１０１の後方側の端部に着脱自在に形成されている。

【0040】

更に、外側ケーシング１０１の内部には、前方側から後方側に向かって、中心軸上に、コンプレッサ１０４、整流体１０５、ガイド体１０６、静翼タービン１０７、動翼タービン１０８が順に配置される。これらの部材の中心には回転シャフト１００が通されており、コンプレッサ１０４及び動翼タービン１０８は回転シャフト１００に固定されており、整流体１０５、ガイド体１０６及び静翼タービン１０７は回転シャフト１００に固定されていない。

【0041】

導入管１０３は、外側ケーシング１０１の外側でかつ前方側の端部に４つ設けられている。導入管１０３は、圧力計７５から延びる配管３２(図１参照)に接続され、気化された作用媒体を外側ケーシング１０１内に導入する際の入口となる。

【0042】

コンプレッサ１０４は、前方から斜め後方に向かって延びる羽根１０４ａを有する回転体である。導入管１０３から導入された気化された作用媒体は、コンプレッサ１０４の回転によって加速しながら後方に移送される。

【0043】

整流体１０５は、コンプレッサ１０４を通過した作用媒体が安定して後方に流れるように、作用媒体が流れる方向を整えるものである。
ガイド体１０６は、外側ケーシング１０１の内側の壁面との間に、整流体１０５を通過した作用媒体が流れる流路Ａを形成するものである。このガイド体１０６は、漏斗形状の部材であり、外側ケーシング１０１における後側の漏斗形状の部分の内部に配置される。このため、外側ケーシング１０１とガイド体１０６とによって形成される流路Ａを流れる作用媒体は、前側から後側に向かって中心軸側に集中していく。更に、この流路Ａの幅は前側から後側に向かって徐々に狭くなっている。このため、ガイド体１０６を通過した作用媒体は加速されて、静翼タービン１０７に送られる。

【0044】

静翼タービン１０７及び動翼タービン１０８は、加速された作用媒体が当たる羽根を備えており、作用媒体は静翼タービン１０７よって整流され、動翼タービン１０８に送られる。動翼タービン１０８は、作用媒体が羽根に当たることによって回転する。

【0045】

排出管１０９は、外側ケーシング１０１の外側でかつ後側の端部に４つ設けられている。排出管１０９は、継手６６に接続されている配管３３（図１参照）に接続され、外側ケーシング１０１内の気化された作用媒体を排出する際の出口となる。

【0046】

タービンスピンドル１６ｂは、タービンスピンドル１６ａと同じ構成であるため、同一の部材に同一の符号を付すことにより説明を省略する。図４に示すように、タービンスピンドル１６ａにおける回転シャフト１００の後側端部に筒状のカップリング部材１１０を固定し、タービンスピンドル１６ｂにおける回転シャフト１００の前側端部をカップリング部材１１０に挿入しながら、タービンスピンドル１６ａの外側ケーシング１０１の後部とタービンスピンドル１６ｂの外側ケーシング１０１の前部とを連結する。そして、タービンスピンドル１６ｂにおける回転シャフト１００の前側端部をカップリング部材１１０に固定する。回転シャフト１００の両端面は、軸方向視した場合に円欠形状であり、回転シャフト１００の両端部の一部に平面部が形成されている。また、カップリング部材１１０の挿入口も軸方向視した場合に円欠形状である。このため、カップリング部材１１０は、回転シャフト１００の端部に対して軸方向に移動可能であるが、回転シャフト１００が回転した場合にはカップリング部材１１０も回転シャフト１００と一体となって回転する。

【0047】

タービンスピンドル１６ｂにおいても、タービンスピンドル１６ａと同様に、導入管１０３に配管３２（図１参照）が接続され、排出管１０９に配管３３（図１参照）が接続される。

【0048】

次に、タービンスピンドル１６の動作について説明する。
図４において外側ケーシング１０１内に付した矢印は作用媒体の流れを示すものである。タンク１４において膨張し圧力の上がった気体の作用媒体は、配管３２（図１参照）が接続された導入管１０３を介して外側ケーシング１０１の内部に導入される。導入された作用媒体は、更にコンプレッサ１０４によって圧縮され、外側ケーシング１０１とガイド体１０６とによって形成される流路Ａを通ることによって加速され、静翼タービン１０７によって流れを整えられて動翼タービン１０８に送られる。そして、気体の作用媒体によって動翼タービン１０８の羽根に圧力が加わることにより、動翼タービン１０８が回転する。動翼タービン１０８を回転させた作用媒体は、排出管１０９から外側ケーシング１０１の外部に排出され、配管３３（図１参照）を介して凝縮領域５３に送られる。

【0049】

これにより、発電機１８のロータに連結された回転シャフト１００に対してタービンスピンドル１６ａ及びタービンスピンドル１６ｂから動力が伝達され、発電機１８のロータが回転することにより、発電が行われる。

【0050】

［作用効果］
このように構成された本実施形態によれば、ジェットエンジン２において比較的温度が高い排気部に加熱部１２が配置されているため、効率よく作動媒体を加熱、気化させることが可能になる。これにより、ジェットエンジン２の排気熱を利用した効率のよい発電を行うことが可能になる。

【0051】

また本実施形態によれば、ジェットエンジン２の作動によって発電を行う主発電機３に加熱部１０が配置されているため、主発電機３の熱によって液体の作動媒体が加熱される一方で、主発電機３が冷却される。このように、液体の作動媒体が加熱部１２に移動する前に加熱部１０で加熱されるため、加熱部１２において作動媒体が気化しやすくなり、ジェットエンジン２の排熱に加えて主発電機３の排気熱を利用した効率のよい発電を行うことが可能になる。

【0052】

また本実施形態によれば、作動媒体によって発電している発電機１８の熱によって液体の作動媒体が加熱される一方で、発電機１８が冷却される。このように、凝縮領域５３によって液化された作動媒体が加熱部１２に移動する前に発電機１８で加熱されるため、加熱部１２において作動媒体が気化しやすくなり、発電効率を向上させることが可能になる。

【0053】

また本実施形態によれば、作動媒体の流路が、静翼タービン１０７及び動翼タービン１０８に向かって狭くなるため、作動媒体がタービンに到達する前に加速される。これにより、動翼タービン１０８を効率よく回転させることが可能になり、発電効率を向上させることが可能になる。

【0054】

特に、本実施形態によれば、小型飛行機に搭載可能なジェットエンジン２の排熱を利用して効率よく発電可能であるため、小型飛行機内の電気系統に対して安定して電気を供給することが可能になり、更には、小型飛行機に搭載可能な電気系統を増やすことも可能になる。

【0055】

［タービンスピンドル１６の変形例１］
上述したタービンスピンドル１６は、同じ構成のタービンスピンドル１６ａとタービンスピンドル１６ｂとを連結したものであるが、変形例１のタービンスピンドル１６は、タービンスピンドル１６ａに対して、タービンスピンドル１６ａとは構成が異なるタービンスピンドル１６ｃを連結したものである。
タービンスピンドル１６ｃは、タービンスピンドル１６ａにおけるコンプレッサ１０４に対応する部材を有していない点でタービンスピンドル１６ａと構成を異にしている。

【0056】

図５は、タービンスピンドル１６の変形例１の内部構成を示す断面図である。タービンスピンドル１６ａは、図３、図４を用いて説明した通りであるため、タービンスピンドル１６ｃについて説明する。

【0057】

タービンスピンドル１６ｃは、回転シャフト２００と、外側ケーシング２０１と、ベアリング２０２と、導入管２０３と、ガイド体２０６と、静翼タービン２０７と、動翼タービン２０８と、排出管２０９と、を備えている。

【0058】

外側ケーシング２０１は、円柱形状の中空部材である。回転シャフト２００は、外側ケーシング２０１の内部に配置される。この際、外側ケーシング２０１の中心軸と回転シャフト２００の中心軸とが一致する。外側ケーシング２０１の両端部の中心には孔部が形成されており、この孔部に、回転シャフト２００の端部を回転自在に支持するベアリング２０２が設置される。また、外側ケーシング２０１は、後部に円筒状に延在した延在部２０１ａを備えている。この延在部２０１ａは延在部１０１ａと同形であり、外側ケーシング１０１及び外側ケーシング２０１のいずれの後方側の端部に着脱自在に形成されている。

【0059】

更に、外側ケーシング２０１の内部には、前方側から後方側に向かって、中心軸上に、ガイド体２０６、静翼タービン２０７、動翼タービン２０８が配置される。これらの部材の中心に回転シャフト２００が通されており、動翼タービン１０８は回転シャフト２００に固定されており、ガイド体２０６及び静翼タービン２０７に固定されていない。

【0060】

導入管２０３は、外側ケーシング２０１の外側でかつ前方側の端部に４つ設けられている。導入管２０３は、圧力計７５から延びる配管３２（図１参照）に接続され、気化された作用媒体を外側ケーシング２０１に導入する際の入口となる。

【0061】

ガイド体２０６は、外側ケーシング２０１の内側の壁面との間に、作用媒体が流れる流路を形成するものである。このガイド体２０６は、漏斗形状の部材であり、後方側から前方側に向かって登り傾斜するように配置されている。このため、外側ケーシング２０１とガイド体２０６とによって形成される流路Ｂの幅は前方側から後方側に向かって徐々に狭くなっている。このため、ガイド体２０６を通過した作用媒体は加速されて、静翼タービン２０７に送られる。

【0062】

静翼タービン２０７及び動翼タービン２０８は、加速された作用媒体が当たる羽根を備えており、作用媒体は静翼タービン２０７よって整流され、動翼タービン２０８に送られる。動翼タービン２０８は、作用媒体が羽根に当たることによって回転する。

【0063】

排出管２０９は、外側ケーシング２０１の外側でかつ後方側の端部に４つ設けられている。排出管２０９は、継手６６に接続されている配管３３（図１参照）に接続され、外側ケーシング２０１内の気化された作用媒体を排出する際の出口となる。

【0064】

そして、図５に示すように、タービンスピンドル１６ａにおける回転シャフト１００の後側端部に筒状のカップリング部材１１０を固定し、タービンスピンドル１６ｃにおける回転シャフト２００の前側端部をカップリング部材１１０に挿入しながら、タービンスピンドル１６ａの外側ケーシング１０１の後部とタービンスピンドル１６ｃの外側ケーシング２０１の前部とを連結する。そして、タービンスピンドル１６ｃにおける回転シャフト２００の前側端部をカップリング部材１１０に固定する。なお、回転シャフト２００の両端部は、回転シャフト１００の両端部と同形である。

【0065】

タービンスピンドル１６ｃにおいても、導入管２０３に配管３２（図１参照）が接続され、排出管２０９に配管３３（図１参照）が接続される。

【0066】

このように構成された変形例１によれば、図４に示すタービンスピンドル１６ｂに用いているコンプレッサ１０４を削減しているため、その分、構成の簡素化及び低コストを図ることが可能になる。

【0067】

［タービンスピンドル１６の変形例２］
タービンスピンドル１６の変形例２は、図５に示すタービンスピンドル１６ｃを２つ連結したものである。

【0068】

図６は、タービンスピンドル１６の変形例２の前面図である。図７は、図６のＹＹ線断面図である。タービンスピンドル１６ｃは、図４を用いて説明した通りであるため、説明は省略する。

【0069】

タービンスピンドル１６の変形例２は、一方のタービンスピンドル１６ｃにおける回転シャフト２００の後方側端部に筒状のカップリング部材１１０を固定し、他方のタービンスピンドル１６ｃにおける回転シャフト２００の前方側端部をカップリング部材１１０に挿入することで、一方のタービンスピンドル１６ａの外側ケーシング２０１の後方部と他方のタービンスピンドル１６ｃの外側ケーシング２０１の前方部とを連結する。そして、他方のタービンスピンドル１６ｃにおける回転シャフト２００の前方側端部をカップリング部材１１０に固定する。これにより、タービンスピンドル１６の変形例２が構成される。そして、一方のタービンスピンドル１６ｃの回転シャフト２００が発電機１８に連結される。

【0070】

このように構成された変形例２によれば、図４に示すタービンスピンドル１６ａ、１６ｂに用いているコンプレッサ１０４を削減しているため、その分、構成の簡素化及び低コストを図ることが可能になる。

【0071】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限るものではない。例えば、上述した実施形態によれば、作用媒体として代替フロンを使用しているが、それに限るものではなく、例えば、水を用いてもよい。また、上述した実施形態によれば、主発電機３においてドレン水が流れる流路に作用媒体を通しているが、主発電機３の外装において高温の部位に加熱部１０を構成する配管を設置してもよい。

【符号の説明】

【0072】

１ 発電装置
２ ジェットエンジン
３ 主発電機
１０ 蒸発部
１２ 加熱部
１４ タンク
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ タービンスピンドル
１８ 発電機
２０ 加熱部
２２ 貯留タンク
３０～４０ 配管
５０ 箱体
５１ 発電領域
５２ タービン領域
５３ 凝縮領域
５４ 仕切り壁
６０～６８ 継手
７０、７９、８２、８３、８４ 逆止弁
７１、７３、７７、８０、 電磁弁
７２、７５、８１ 圧力計
７４ 圧力調整弁
７６ 逆止弁
７８ 開閉弁
１００、２００ 回転シャフト
１０１、２０１ 外側ケーシング
１０２、２０２ ベアリング
１０３、２０３ 導入管
１０４ コンプレッサ
１０５ 整流体
１０６、２０６ ガイド体
１０７、２０７ 静翼タービン
１０８、２０８ 動翼タービン
１０９、２０９ 排出管
１１０ カップリング部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】