特開 2022-167811 水蒸気持続損失補填タービン

(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】P2022167811

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】水蒸気持続損失補填タービン

(51)【国際特許分類】

   F03B 1/00 20060101AFI20221027BHJP

   F03G 7/00 20060101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

F03B1/00 Z

F03G7/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2022064784

(22)【出願日】2022-03-22

(31)【優先権主張番号】P 2021097637

(32)【優先日】2021-04-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】500488845

【氏名又は名称】西村 欣吾

(72)【発明者】

【氏名】西村 欣吾

【テーマコード（参考）】

3H072

【Ｆターム（参考）】

3H072AA03

3H072BB40

3H072CC11

3H072CC31

3H072CC71

(57)【要約】

【課題】人類が手にした発電技術は自然環境、人体被害等課題を有する。水のみによる発電する方式が存在しない。
【解決する手段】固定球体収容体（６）内部に回転中空球体タービン（１０，１１，１２、）回転数３６００回転を配置して、外部動力は高圧放水ポンプ（１９）による水（１）による高圧放水水撃、連続噴射が球体収容体内面凹凸ランナ（１３）、各種球体タービン表裏面凹凸ランナ（１４、１５）中空層（２６）に流れる高温、高圧水流との摩擦エネルギーによる循環バイパス（９，９Ａ，９Ｂ）回流高温維持機能球体発電システム
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製球体収容体（６）に主軸（４）が回転可能な左右ベアリング（２４）配備し、前記収容体内部壁凹凸ランナ（１４）を有し、前記収容体（６）より外部方向に排出口（７）が貯水タンク（１７）、サーキット管（９Ａ）に連結され、プラント制御（３０）を経由してサーキット管（９Ｂ）～収容体（６）の噴出口（８）に高温高圧水蒸気が緯径球体タービンの外壁に噴射して回転速度を持続させる補填給水装置

【請求項2】

固定収容体（６）の内部に配置する、異径球体タ－ビン（１０，１１，１２）は主軸（４）に各種球体タービンを溶接連結し、前記異径球体タービン間には中空層（２６）が形成され、前記中空層側面の表裏面凹凸ランナ（１４，１５）には高温、高圧の水蒸気が収容体（６）、球体タービン（１０，１１，１２）内をもサ－キット回流する時、摩擦エネルギーが発生する装置

【請求項3】

収容体（６）、球体タービン（１０．１１，１２））の製造する工程は，半球緯径に鍔（２２）を有し、鍔には鍔開口穴（２２Ａ）を形成し、半球の中央部に開口穴（２８）を形成し半球外壁面に凹凸ランナ（１５）を均等配列に形成し、製鉄溶鉱炉型枠内にて溶融原料を投入し、上部より半球内壁面凹凸ランナ（１４）を一定の位置に抑え込み溶融温度が下がれば鉄製半球（３１）の成型品が完了する。前記凹凸ランナ間に１～数個の開口穴（２８）をも形成する。鉄製半球（３１）は２個作成すると、半球鍔開口穴合わすと一致するので連結ボートーナット（２０）にて各開口穴を連結すれば球体タービン（１０，１１，１２）が形成される。連結棒ボート―ナット部の位置は子午線の位置に配備した球体タービン（１０，１１，１２）と収容体（６）ベアリング（２４）配置とは連結溶接との成型型枠に相違がある製造工程

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高温高圧水蒸気による電気、水素、酸素製法に関する。

【背景技術】

【0002】

福島原発事故から自然エネルギーへと転換してきたが、何れも欠陥を有していて完璧な発電方式が無い。

【0003】

火力発電、原子力発電、地熱発電、何れも水の特性（水蒸気）を採用しているが、水以外の燃料、石炭，ＬＮＧ液化天然ガス 石油、重油、ウランなどを使用している。

【先行技術文献】

【0004】

［公知］ 原子力発電 水力発電 火力発電 地熱発電
火力発電において，ランキンサイクル工程、断熱圧縮 等圧受熱 断熱膨張 等圧放熱の工程において等圧放熱は高温、高圧の水蒸気を復水器により水の状態を低温に戻し、再度各種燃料において水蒸気を高温高圧状態にして圧縮 受熱 膨張 放熱の工程にランキンサイクル工程を繰り返すので燃料効率が悪い欠点を有し、尚且つ、輸入原料を必要とする。故に電気燃料の高騰を招く。

【発明の概要】

【0005】

公知発電について、課題を説明するまでも無く、従来の発電方式においては各種発電には各々の課題を抱えている。原子力は人類破壊、水力は送電線、ダム経費、火力は環境破壊、太陽光は、施設面積の拡大、自然破壊、風力発電は風が頼りで無風は発電しない等各発電方式にはそれぞれの難問を有している。水（Ｈ２．Ｏ）を燃料とした発電方式が無い。

【課題を解決する手段】

【0006】

本発明は前記課題を解決するために次の手段を採用した。すなわち本発明は、高温高圧水蒸気連続持続するための手段として、第一条件 金属球体に着眼し、金属は高温伝導熱を保存する性質を活用し、金属固定球体収容体、及び球体タービンの金属素材に高温高圧水蒸気から発生した高温度、例えば℃４５０度の高温が収容体、球体タービン素材全体が℃４５０度を保持する状態にまで摩擦熱を起こす。第二条件 収容体内部壁と球体タービン外部壁は中間層（シリンダー）を形成し、各球体内外部壁間は中空層を形成していることが条件である。第三条件 収容体排出口より貯水タンク外部サーキット管、総合プラントを経由してサーキット管、収容体噴出口に至る高温高圧水蒸気、補填水供給。第四条件 収容体内部壁に凹凸ランナ、各球体表裏面凹凸ランナ配備摩擦熱が発生するために必須条件。第五条件 球体タービンの３６００回転設定 第六条件 各中空層高温高圧水蒸気が回流すると収容体内部壁凹凸と外部球体タービンの外部壁凹凸ランナ間に中空層（シリンダー）が形成される。第七条件 中空層に侵入した水は球体タービンが回転することで摩擦熱が発生する。第八手段 重質量タービンの回転遠心エネルギーの持続。第九手段 収容体内貯水する水量は半径３ｍの場合全量は１１３，０４トンの水を収容することが可能であるが、本発明では２分のＩの水

容体内の球体タービンが３６００回転時、収容体、球体タービン内の環境は排出口に圧力が加わり水蒸気は収容体外部に飛び出そうとする。サーキット管先端の噴射口水蒸気が噴射口サーキット管に逆流するのを防ぐ反射板を設けることで高速回転流は噴射口を逆流防止と高温高圧の水蒸気の収容体内部での高速回転に伴う、噴出口、サーキット管を真空状態にすることで収容体内に補給水投入が容易なる。
上記記載の一から十の手段の条件の元で熱エネルギー保存法則維持、収容体内部に供給水が噴射侵入すると同時にそれぞれのエネルギーが働き、収容体外部のプラント内に取り出した損失水蒸気を補填水蒸気として補うことを可能にする（収容体に供給水が侵入と同時に水蒸気を発生させる機能を有する。故に高温高圧水蒸気の設定量を持続損失補填することが可能となる。水（１）の供給はプラント内に配置した吸水ポンプを活用する水（１）は河川水、海水を淡水化して活用する方法と、海水そのままを活用する方法がある。

【発明の効果】

【0007】

第一条件高温高圧水蒸気が金属素材へ伝導し収容体、球体タービン素材全体に設定温度が保持されること、上記条件が個々の特性活用により、給水噴射時に高温高圧水蒸気の損失エネルギーが補填供給水を瞬時に水蒸気にし、損失と、補填の水蒸気エネルギーが同一化それ以上の水蒸気を生み出すことを可能にする。すなわち、高温高圧水蒸気量がランキンサイクルの工程に復水器機能を必要とせず、化石燃料なしでも高温高圧水蒸気を持続する手段であることの証明である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】 本発明に係る収容体、球体タービンの配置平面図である。

【図2】 本発明に係る収容体、球体タービンの配置断面図である。

【図3】 本発明に係る半球タービンの断面図である

【図4】 本発明に係る半球連結球体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１，図２は本発明に係る収容体（６）と球体タービン（１０，１１，１２）の実施例を示す。収容体（６）の半径を３ｍに設定して説明する。金属重質量球体タービン（１０，１１，１２）には高速で回転した場合、遠心力拡大する。質量の大きいものほど遠心力が大きい。今後、金属固定球体（収容体）、金属重質量回転（球体タービン）を記載せず、単に収容体（６）、球体タービン（１０，１１，１２）と記載する。収容体（６）には１１３，０４トンを収容することが可能であるがこの全量水は収容しない。収容体内水の気体膨脹により気流が飽和状態になり減速を回避するため収容体（６）に注入する水量（１）は半径３ｍの収容水の２分の１の５６，５２トンを球体タービンの回転運動に使用するには高圧放水ポンプ（１９）にて収容体噴射口（８）より球体中空外部タービン（１２）の子午線ボート―ランナ（２５）上に水撃噴射して球体中空外部タービン（１２）始動回転～高圧放水ポンプ（１９）水撃連続放水を行うと回転速度が増し球体タービン表裏面ランナ（１４，１５）面に水撃が当り回転速度が増大して３６００回転達するまで高圧ポンプで高圧噴射した後、収容体（６）球体タービン（１０，１１，１２）の金属素材全体に対して熱伝導にて高温設定温度を保存するまで、摩擦エネルギー、又は一時的に化石燃料を活用して短時間に高温設定温度に到達すれば、水のみで高温高圧の水蒸気を生み出すことが可能となる。３６００回転と素材高温保持が達成されると第二手段に切り替え、移行するがその時点では水蒸気が球体タービンにはフライホイール機能による遠心力が働き球体タービン（１０，１１，１２）は回転している為、始動回転に要した高出力エネルギーは必要が無く、省エネルギーにて球体タービン（３）が加速回転する。故にポンプ循環バイパス口径大バルブ（１６Ａ），口径小バルブは共に閉じて、送水、気流噴出循環バイパスに切り替え噴出口～高圧コンプレッサー（１９Ａ）にて球体タービンの子午線ボート―ランナ（２５）に噴射する。摩擦抵抗すなわち凹凸ランナ水撃による摩擦熱が発生する。収容体内５６，５２トンが～循環バイパス（サーキット回流）、～高圧放水ポンプ～排出口噴射へと固定球体収容体（６）中空層＝気筒＝シリンダーに繋がり水流は球体タービンの開口部（２８）を通じて内部侵入し外周とその内部中空層内を水流（がサーキット周回流する、その水流は収容体内壁に配備した凹凸ランナ（１３）、球体タービン表裏面凹凸ランナ（１４，１５）に水撃摩擦エネルギー～水蒸気高圧、気流の回転方向において、循環バイパスをサーキット管として回流し、収容体内部壁凹凸ランナ（１３）球体タービン表裏面壁凹凸ランナ（１３，１４）に回流摩擦を発生して摩擦熱エネルギーを高温高圧へと水の環境変化を起因して高温高圧水蒸気、ジエット気流による球体タービンによる起動エネルギーを得る為の手段に球体収容体（６）と球体タービン（３）、循環バイパス管（９）、高圧ポンプ（１９）水撃連続放水、各凹凸ランナと原料である水（Ｈ２Ｏ）による、水力、内燃機関が起動エネルギーを発生する。前記回転可能な球体タービン自体にフライホイール機能を有する重質量を保持することで、回転球体タービン回転運動を始めると球体収容体の～噴出口からの高圧放水による、球体内部層と球体外中空層に水流回転が発生し球体表裏面に配置した凹凸ランナに気流が接触し摩擦エネルギーを発生しながら同じ方向に、高圧水流、高圧気流が流れ球体が軸回転する。始動、起動時と高速回転との水蒸気のエネルギーには相違があるが、高速加速度より球体内部、外部中空層に水蒸気気流、各球体表裏面凹凸ランナによる摩擦熱が発生する、その熱エネルギーから蒸気エネルギー変、ジエット気流が発生し、遠心回流が起こり、球体自体に駆動エネルギーが発生する。球体質量回転フライホイールも遠心運動エネルギーによる慣性エネルギーへ移行し球体タービンエネルギー源とすることで発電機の主軸を球体タービン回転運動が、球体内部の水の高熱、発電機を起動回転する方式とする。この高速加速度で発生した余剰エネルギーは循環バイパスから総合プラント内に収容した後、給湯水、水素、酸素、水蒸気等に製造する事を可能にする。回転球体内の設定温度が低下せず保持することが確認されるとこの球体タービンは循環バイパス、球体収容体排気口から循環バイパス～ハイブリッドポンプ水が総合プラント収容体噴射口に水蒸気気流がサーキット機能を有し，自転の可能性に近いエネルギーとなる。

【0010】

前記球体タービン自体に回転機能を有しないので、球体タービン収容体の水蒸気噴射口から高圧放水ポンプにて連続放水噴射による水が球体収容体（６）内中空層、内部外中空層、に球体開口部間を通じて流れ込む、故に各球体タービン表裏面に配備した凹凸ランナに摩擦しながら、球体タービンに連結されている主軸もおなじ回転方向に回転する。外部動力高圧ポンプ水による連続放水は、球体収容体内中空層，凹凸ランナ循環バイパス管をサーキット周回、連続気流を発生し水が各ランナに当接しながら摩擦熱を。水蒸気、気流、高気圧に水の特性を活用して、水は℃１００度で１リットルは１７００倍の体積になる。球体タービンの回転の安定３６００ｒｐｍと球体収容体内の高温設定温度の安定確保による、水力，内燃機関起動エネルギー

【0011】

前記収容体中央線左右主軸交点には左右ベアリングが配置され、各種球体タービンは主軸に連結溶接が配備されている。前記高圧放水ポンプ噴射を連続することで、水流の環境変化による気流は各中空層を流れ球体タービン表裏面ランナの高速摩擦運動による高圧気流が水力発電に必要な、位置水頭、速度水頭、圧力水頭、高圧水蒸気水頭、駆動回転による高温高圧発生し球体タービン出力機能が主軸に現れる。収容体内部、設定温度に到達するまでと。発電機標準機能３６００ｒｐｍ回転に到達するまで外部動力高圧放水するコンプレッサーが必要である。設定温度、設定３６００ｒｐｍに到達した時点で、循環バイパスより噴射している外部動力を停止し、低出力のコンプレッサーに移行することが可能となる。高圧放水ポンプで放水する水の限定水量〈５６，５２トン〉は収容体の外部に放出することが不可能な密室で行い、循環バイパス管からも摩擦エネルギーが放出されない密室性を確保する。収容体に注入放水の水量は５６，５２トンの水量にとらわれることなく、収容体内の設定温度に到達、設定回転数（３６００ｒｐｍ）到達時点での水量が限定水量になる。なお収容体の底部から下部タンクに落水管で落下させ、水量５６，５２トン収容能力のある貯水タンクを配備し貯水タンク底部に高圧ポンプ吸管口を設けると収容体内部には水が無いため始動。起動時に外部エネルギーが少ない。
図１、球体１収容体（６）左右軸接合部にはベアリング（２４）が配置され、球体中空内部、中部、外部タービン（６）は主軸（４）に連結溶接が配備され、発電機（２）連結は主軸（４）により外部動力高圧放水ポンプ（１９）水の水撃水頭で高出力エネルギーを生み出した後、ＳＳＳクラッチ（５）機能により球体タービン（６）と発電機（２）の主軸連結、連結解除が自由に行われる。球体収容体（６）には高圧放水ポンプ（１６，２０）からの放水噴射口（８）が設けられ、放水は球体タービン子午線上ボルトナットランナ（２５）に水撃水頭として中空層（２６）球体タービン開口部に流れ込み、重質量回転球体タービン（６）の外周とその内部中空層に水、水蒸気が回流する。

【0012】

図２は収容体（６）貯水タンク（１７）球体タービン（１０，１１，１２）バイパス管、プラント等の配置断面図である。ここでは球体タービンの回転方向の説明と、高温高圧の水蒸気の流れについて、再度説明する。あらかじめ貯水タンク内に水（１）を注入しておき、高圧ポンプで球体タービン（１０，１１，１２）の回転数を３６００回転に到達した後の、摩擦エネルギー発生するには中空層（２６）内を回流する高温高圧の水蒸気が如何にして、回流するかについて説明する。収容体（６）は固定されていて（開図なし）主軸連結されている球体タービンが回転する時、各球体タービン内外壁に凹凸ランナ配置により高温高圧の水蒸気で水の環境変化が起こり、気圧も上昇し内部から収容体外部に高圧がかかり排出口へ飛び出す現象が起こる、その水蒸気を貯水タンク、循環バイパス管（９Ａ）を経由してプラント内で水と蒸気水を混合し循環バイパス（９Ｂ）の先端噴射口（１７Ｂ）から混合水を収容体内部に補水することにより、収容体内において混合水は高温高圧の水蒸気に変化する。

【0013】

図２各種半径相違の球体タービンを３台収容した断面図である。半径相違間には中空層が形成される、この中空層を気筒＝シリンダーとして水流、水蒸気、気流を収容して高速回転時に気筒内で圧縮し水流、水蒸気、気流を高圧にして高出力を生み出す。３台の球体タービンには中空層は内部中空層を含むと４気筒のシリンダーが形成される。５台の場合では、内部球体タービンの内部を含め中空層は６気筒になり、各気筒はそれぞれの、水流、水蒸気、気流収容容積に相違があるが、全ての気筒内では高圧力を発生する。収容体密室内では、吸水管の口径は噴出口より大きいため吸水管側に高圧がかかり、容量も大きくなる。噴射口側は口径が小さいために高圧流の侵入は少ない。

【0014】

図２は収容体内部に３台の半径相緯の球体タービンが配置され、前記記載の中空層は４か所になる為、機能的には４気筒の内燃機関としての役割を果たす。

【0015】

図２は半球２個接合の球体タービンが３台収容体内部に配置されている。
その収容体内部の底部には落水管（１８）が貯水タンク（１７）に配備さている。高圧放水ポンプ（１９）の収容体吸水口（７）循環バイパス（９Ａ）より収容体噴射口（８）循環バイパス９Ｂに放水される循環バイパスが形成されている。

【0016】

図８は半球ボート―結合部の子午線上のボルトナットランナ（２５）の結合状態を示す図であり、子午線左右半球の連結後は、左右半球質量は同一であることとする。また連結に対してはボルトナット連結と子午線結合部を連結溶接すれば、高圧気体に充分耐えることが可能となる。

【0017】

〔限定水量による回流摩擦熱発生の実施例〕
前記収容体（６）の半径は４ｍとし、球体中空内部タービン（１０）の半径を３ｍに設定した実施形態について説明する。球体中空内部タービン（１０）の水（１）の収容可能な水量は、約１１３．０４トンが収容されるのであるが、あらかじめ外部動力源高圧放水ポンプ（１９）に使用する水量を約半量の５６，５２トンの水量を総合プラント内（３０）で高温水蒸気を製造し，全量を高圧放水ポンプ（１９）にて球体中空内部タービン（１０）、内部外中空層（２６）に噴射挿入を行い、循環バイパス（９）による、収容体噴出口（８）～高圧放水ポンプ（１９）～収容体（６）～収容体噴射口へと循環バイパスが水蒸気サーキット周回軌道を回転し摩擦エネルギー、球体収容体（６）内の高温水蒸気の温度の変化特に高温低下を防止し、安定温度を保持し３６００ｒｐｍ回転数の連続維持を可能にする。循環バイパス（９）による収容体内（６）の高温異常高温、温度損失、水量補給管理を総合プラント（３０）内で制御、解除コントロールして安定エネルギーを確保する。

【符号の説明】

【0018】

１ 水 高温水 水蒸気 気体
２ 発電機
３ 球体タービン
４ 主軸
５ ＳＳＳクラッチ
６ 球体収容体 半径３ｍ
７ 収容体吸水口
８ 収容体噴射口 放水 高温高圧気流
９ 循環バイパス ９Ａ口径大バイパス ９Ｂ小径バイパス
１０ 球体中空内部タービン タービン半径１、５ｍ
１１ 球体中空中部タービン タービン半径２ｍ
１２ 球体中空外部タービン タービン半径２，５ｍ
１３ 収容体内部壁凹凸ランナ タービン半径３ｍ
１４ 内部壁凹凸 羽根バケットランナ
１５ 外部壁凹凸 羽根バケットランナ
１６ 給水管、ポンプバルブ １６Ａ口径大バルブ １６Ｂ口径小バルブ
１７ 貯水タンク １７Ａ吸水口 １７Ｂ噴射口
１８ 落水管
１９ 高圧放水ポンプ １９Ａ高圧気流コンプレッサー
２０ ボルト ２０Ａナット
２１ 子午線水頭 位置回転水頭 速度回転水頭 圧力回転水頭
２２ 緯径鍔 ２２Ａ鍔開口穴
２３ 外部動力 水、水蒸気気流噴射機 ＬＮＧガス
２４ ベアリング グランドパッキン
２５ 子午線 ボルトナットランナ
２６ 各種半径中空層＝気筒＝シリンダー
２７ 球体タービン３台の場合４気筒内燃機関 ３５ 電動モーター
２８ 球体タービン開口部 ３６ ＳＳＳクラッチ電動
２９ 収容体全体を覆う多積層高炉 （開示しない）
３０ 総合プラント ３３ 補助外部動力
３１ 鉄製半球 ３４ 逆止弁
３２ 連結溶接

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】