2022-183921 発電装置および発電方法

(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】P2022183921

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】発電装置および発電方法

(51)【国際特許分類】

   H02N 11/00 20060101AFI20221206BHJP

   F04B 39/12 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

H02N11/00 X

F04B39/12 101A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021091454

(22)【出願日】2021-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】501241494

【氏名又は名称】セントラル・エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100144886

【弁理士】

【氏名又は名称】大坪 賢吾

(72)【発明者】

【氏名】原 隆雄

(72)【発明者】

【氏名】石川 和彦

【テーマコード（参考）】

3H003

【Ｆターム（参考）】

3H003AC01

3H003CD05

3H003CF01

(57)【要約】

【課題】従来の発電システムとは全く異なるシステムを用い、優れた発電効率を有する発電装置および発電方法を提供する。
【解決手段】発電装置１は、本発明に係る発電装置１は、熱媒体Ｑを圧縮してガス状とするコンプレッサ２と、コンプレッサ２で圧縮された熱媒体Ｑを放熱して湿ったガス状とするコンデンサ３と、コンデンサ３で湿ったガス状となった熱媒体Ｑが導入される発電ユニット５と、発電ユニット５を通過した熱媒体Ｑが導入され、熱媒体Ｑの分子を振動回転させてエネルギーを放射することにより気化させる螺旋形状管６と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱媒体を圧縮してガス状とする圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を放熱して湿ったガス状とする熱交換器と、
前記熱交換器で湿ったガス状となった前記熱冷媒が導入される発電ユニットと、
前記発電ユニットを通過した前記熱冷媒が導入され、前記熱媒体の分子を振動回転させてエネルギーを放射することにより気化させる螺旋形状管と、を有することを特徴とする発電装置。

【請求項2】

前記螺旋形状管を経由して前記発電ユニットと前記圧縮機とを接続する第１配管と、
前記螺旋形状管の上流側の第１上流地点で前記第１配管から分岐し、前記螺旋形状管の下流側の第１下流地点で前記第１配管と合流する第２配管と、を有する請求項１に記載の発電装置。

【請求項3】

前記第２配管の全長は、前記第１配管の前記第１上流地点から前記第１下流地点までの全長よりも短い請求項２に記載の発電装置。

【請求項4】

前記螺旋形状管の上流側の第２上流地点で前記第１配管から分岐し、前記螺旋形状管の下流側の第２下流地点で前記第１配管と合流する第３配管と、
前記第３配管の途中に配置され、前記第３配管内を流れる前記熱媒体を冷却する蒸発器と、を有する請求項２または３に記載の発電装置。

【請求項5】

前記第１配管の途中であって、前記第１上流地点および前記第２上流地点よりも上流側に配置され、前記発電ユニットを通過した前記熱媒体に含まれる水分を除去する水分除去部を有する請求項２ないし４のいずれか１項に記載の発電装置。

【請求項6】

前記発電ユニットにおいて発電の用に供されることにより減圧した前記熱媒体が前記第１配管を流れ、
前記発電ユニットにおいて発電の用に供されず、発電の用に供された前記熱媒体よりも高圧の前記熱媒体を前記発電ユニット外に逃がす第４配管を有する請求項２ないし５のいずれか１項に記載の発電装置。

【請求項7】

前記第４配管は、前記螺旋形状管よりも下流側において前記第１配管と合流し、
前記第４配管の途中には、前記第４配管を流れる前記熱冷媒が導入され、前記熱媒体の分子を振動回転させてエネルギーを放射することにより気化させる螺旋状管が配置されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発電装置。

【請求項8】

熱媒体を圧縮してガス状とする圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を放熱して湿ったガス状とする熱交換器と、
前記熱交換器で湿ったガス状となった前記熱冷媒が導入される発電ユニットと、
前記発電ユニットを通過した前記熱冷媒が導入され、前記熱媒体の分子を振動回転させてエネルギーを放射することにより気化させる螺旋形状管と、を用い、
前記発電ユニットの上流側と下流側との前記熱媒体の圧力差を利用して前記発電ユニットを駆動させることを特徴とする発電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電装置および発電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から発電方法として、水の流れる力を利用して水車を回し、この水車に連結された発電機を作動させて発電する水力発電、燃料を燃やす際に発生する蒸気でタービンを回し、このタービンに連結された発電機を作動させて発電する火力発電、核分裂の際に放出される熱を利用して水を蒸気に変え、この蒸気によってタービンを回し、このタービンに連結された発電機を作動させて発電する原子力発電、風のエネルギーで風車を回し、この風車に連結された発電機を作動させて発電する風力発電、太陽光を受けて電気エネルギーを発生させる太陽電池を用いて発電する太陽光発電等が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１６３７１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、これら水力発電、火力発電、原子力発電、風力発電、太陽光発電は、例えば、大気汚染、地球温暖化、放射能漏れの危険等といった問題や、発電効率が高くないといった問題を抱えている。

【0005】

本発明は、このような従来の発電システムとは全く異なるシステムを用い、優れた発電効率を有する発電装置および発電方法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】

前記目的は、以下（１）～（８）の本発明により達成される。

【0007】

（１） 熱媒体を圧縮してガス状とする圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を放熱して湿ったガス状とする熱交換器と、
前記熱交換器で湿ったガス状となった前記熱冷媒が導入される発電ユニットと、
前記発電ユニットを通過した前記熱冷媒が導入され、前記熱媒体の分子を振動回転させてエネルギーを放射することにより気化させる螺旋形状管と、を有することを特徴とする発電装置。

【0008】

（２） 前記螺旋形状管を経由して前記発電ユニットと前記圧縮機とを接続する第１配管と、
前記螺旋形状管の上流側の第１上流地点で前記第１配管から分岐し、前記螺旋形状管の下流側の第１下流地点で前記第１配管と合流する第２配管と、を有する上記（１）に記載の発電装置。

【0009】

（３） 前記第２配管の全長は、前記第１配管の前記第１上流地点から前記第１下流地点までの全長よりも短い上記（２）に記載の発電装置。

【0010】

（４） 前記螺旋形状管の上流側の第２上流地点で前記第１配管から分岐し、前記螺旋形状管の下流側の第２下流地点で前記第１配管と合流する第３配管を有し、
前記第３配管の途中には、前記第３配管内を流れる前記熱媒体を冷却する蒸発器が配置されている上記（２）または（３）に記載の発電装置。

【0011】

（５） 前記第１配管の途中であって、前記第１上流地点および前記第２上流地点よりも上流側に配置され、前記発電ユニットを通過した前記熱媒体に含まれる水分を除去する水分除去部を有する上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の発電装置。

【0012】

（６） 前記発電ユニットにおいて発電の用に供されることにより減圧した前記熱媒体が前記第１配管を流れ、
前記発電ユニットにおいて発電の用に供されず、発電の用に供された前記熱媒体よりも高圧の前記熱媒体を前記発電ユニット外に逃がす第４配管を有する上記（２）ないし（５）のいずれかに記載の発電装置。

【0013】

（７） 前記第４配管は、前記螺旋形状管よりも下流側において前記第１配管と合流し、
前記第４配管の途中には、前記第４配管を流れる前記熱冷媒が導入され、前記熱媒体の分子を振動回転させてエネルギーを放射することにより気化させる螺旋状管が配置されている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の発電装置。

【0014】

（８） 熱媒体を圧縮してガス状とする圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を放熱して湿ったガス状とする熱交換器と、
前記熱交換器で湿ったガス状となった前記熱冷媒が導入される発電ユニットと、
前記発電ユニットを通過した前記熱冷媒が導入され、前記熱媒体の分子を振動回転させてエネルギーを放射することにより気化させる螺旋形状管と、を用い、
前記発電ユニットの上流側と下流側との前記熱媒体の圧力差を利用して前記発電ユニットを駆動させることを特徴とする発電方法。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る発電装置によれば、螺旋形状管で熱媒体の分子に振動回転がかかり、運動エネルギーの放射が連続して生じるため、発電時に高効率でエネルギー消費の低減を図ることができる。そして、理論的には、発電装置の駆動により消費される電力よりも多く（数百倍）の電力を発電ユニットで発電することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、発電装置の全体構成を示す図である。

【図2】図２は、図１の発電装置が有する発電ユニットを示す断面図である。

【図3】図３は、図１の発電装置が有する発電ユニットを示す断面図である。

【図4】図４は、螺旋形状管の溝構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１に、好適な実施形態に係る発電装置の構成を示す。同図に示す発電装置１は、コンプレッサ２（圧縮機）と、コンデンサ３（熱交換器）と、レシーバタンク４と、発電ユニット５と、螺旋形状管６と、蒸発器７と、螺旋状管８と、液冷媒貯留タンク９（水分除去部）と、これら各部を接続する配管１０と、を有する。

【0018】

配管１０は、コンプレッサ２とコンデンサ３を接続する配管１０１と、レシーバタンク４を経由してコンデンサ３と発電ユニット５を接続する配管１０２と、発電ユニット５と液冷媒貯留タンク９を接続する配管１０３と、螺旋形状管６を経由して液冷媒貯留タンク９とコンプレッサ２を接続する配管１０４と、配管１０４から分岐し、蒸発器７を経由して再び配管１０４に合流する配管１０５と、配管１０４から分岐し、再び配管１０４に合流する（バイパスする）配管１０６と、螺旋状管８を経由して発電ユニット５と配管１０４とを接続する配管１０７と、を有する。

【0019】

このような配管１０では、配管１０３、１０４が第１配管１０Ａを構成し、配管１０６が第２配管１０Ｂを構成し、配管１０５が第３配管１０Ｃを構成し、配管１０７が第４配管１０Ｄを構成する。

【0020】

発電装置１では、熱媒体Ｑ（冷媒）が配管１０内を矢印Ａの方向に循環する。発電装置１は、コンプレッサ２で熱媒体Ｑを圧縮して高温高圧のガス状とし、コンプレッサ２から吐出された高温高圧のガス状の熱媒体Ｑをコンデンサ３で放熱して常温高圧の湿ったガス状（半液半ガス状）とし、コンデンサ３で常温高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑを発電ユニット５に導入して発電ユニット５を駆動し、発電ユニット５を通過した熱媒体Ｑを螺旋形状管６、蒸発器７および螺旋状管８を用いて低温低圧の湿ったガス状とした後、コンプレッサ２に導入し、コンプレッサ２で再び圧縮して高温高圧のガス状とする熱交換サイクルで作動する。なお、高温／常温／低温、高圧／低圧は、本サイクルの相対的な高低を表している。

【0021】

発電装置１で用いる熱媒体Ｑとしては、特に限定されないが、例えば、吐出圧力が高く、吐出圧力と吸入圧力との圧力差が大きい程好ましい。

【0022】

コンプレッサ２は、熱媒体Ｑを圧縮して高温高圧のガス状とする。コンデンサ３は、コンプレッサ２で圧縮されて高温高圧のガス状となった熱媒体Ｑの放熱を行い、熱媒体Ｑを常温高圧の湿ったガス状とする。つまり、コンデンサ３は、ガス状の熱媒体Ｑを完全に液化させるのではなく、その一部だけ（例えば１０％～５０％程度）を液化させ、液体と気体とが混在した湿ったガス状とする。コンデンサ３により常温高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑは、レシーバタンク４を経由して発電ユニット５に導入される。レシーバタンク４を経由することにより、熱媒体Ｑの流量が安定する。

【0023】

図２および図３に示すように、発電ユニット５は、発電機５４と、発電機５４を駆動する動力を発生する動力発生部５０と、を有する。また、動力発生部５０は、配管１０の途中に配置され、内部を熱媒体Ｑが通過する気密な筐体５１と、筐体５１内に配置され、筐体５１内を流れる熱媒体Ｑの作用によって回転する羽根車５２（被回転体）と、羽根車５２の回転を出力する出力軸５３と、を有し、出力軸５３が発電機５４に接続されている。

【0024】

なお、動力発生部５０の構成としては、上述の構成に限定されず、発電機５４を駆動させる動力を発生させることができれば、如何なる構成であってもよい。例えば、羽根車５２は、軸流ファン、遠心ファン（シロッコファン、ターボファン等）、斜流ファン、横流ファン等を用いることができる。また、動力発生部５０として、カーエアコン用の圧縮機（コンプレッサ）を用いることもできる。カーエアコンでは、圧縮機に設けられたプーリーをエンジンの動力によって回転させ、このプーリーの回転によって圧縮機内のピストンを駆動させて熱媒体Ｑを圧縮するが、これとは逆に、圧力差を利用してピストンを駆動させ、このピストンの駆動によってプーリーを回転させ、プーリーの回転によって発電機５４を駆動させる構成であってもよい。

【0025】

また、図示の構成では、出力軸５３と発電機５４とが直接接続されているが、これに限定されず、これらの間に加速器、減速機等の変速機や、動力を伝達するギア、チェーン等が介在していてもよい。

【0026】

また、発電機５４の構成としては、その機能を発揮することができれば、特に限定されない。例えば、一対のコイルと、これら一対のコイルの間に配置され、出力軸５３に繋がった磁石と、を有し、出力軸５３の回転によって磁石を一対のコイルの間で回転させる交流発電機であってもよいし、これとは逆に、一対の磁石と、これら一対の磁石の間に配置され、出力軸５３に繋がったコイルと、を有し、出力軸５３の回転によってコイルを一対の磁石の間で回転させる直流発電機であってもよい。また、これらとは別の如何なる構造の発電機であってもよい。

【0027】

筐体５１には、熱媒体Ｑの出口が２つ設けられている。一方の出口は、羽根車５２に衝突した熱媒体Ｑ（羽根車５２を回転させる用に供された熱媒体Ｑ）が排出される出口５１１であり、配管１０３に繋がっている。他方の出口は、羽根車５２に衝突せず、羽根車５２と筐体５１との間に流入した熱媒体Ｑ（羽根車５２を回転させる用に供されなかった熱媒体Ｑ）が排出される出口５１２であり、配管１０７に繋がっている。

【0028】

図１に示すように、配管１０３は、その基端部分１０３ａが鉛直方向下方に延び、そのまま液冷媒貯留タンク９に繋がっている。そのため、出口５１１から排出された湿ったガス状の熱媒体Ｑが基端部分１０３ａを通過する際、熱媒体Ｑ中の液体が落下し、液冷媒貯留タンク９に貯留される。これにより、湿り気が低下したガス状の熱媒体Ｑが液冷媒貯留タンク９から配管１０４に排出される。

【0029】

液冷媒貯留タンク９に貯留された液体は、液冷媒貯留タンク９内で蒸発、ガス化し、湿り気が低下したガス状の熱媒体Ｑと共に配管１０４に排出される。このように、液冷媒貯留タンク９によって熱媒体Ｑの湿り気を低下させることにより、湿り気の高い熱媒体Ｑがコンプレッサ２に導入され、コンプレッサ２が故障するのを効果的に防止している。ただし、熱媒体Ｑの湿り気によっては、液冷媒貯留タンク９を省略してもよい。

【0030】

液冷媒貯留タンク９から排出された湿ったガス状の熱媒体Ｑは、３つのルートＲ１、Ｒ２、Ｒ３を通ってコンプレッサ２に導入される。

【0031】

１つのルートＲ１は、配管１０４だけを通ってコンプレッサ２に導入されるルートである。このルートでは、湿ったガス状の熱媒体Ｑは、配管１０４の途中に設置されている螺旋形状管６を通ってコンプレッサ２に導入される。螺旋形状管６は、並列に２本配置され、２本の螺旋形状管６の上流端側にはこれらを結合する集合管６１が接続されており、下流端側にはこれらを結合する集合管６２が接続されている。集合管６１は、熱媒体Ｑを螺旋形状管６に淀みなく導入するためのバッファとして機能する。

【0032】

螺旋形状管６は、配管１０４内の熱媒体Ｑを強い引き圧で引っ張ることにより、熱媒体Ｑを加速させる。これにより、出口５１１からコンプレッサ２までの熱媒体Ｑの流速が高まり、配管１０３内の熱媒体Ｑの圧力が下がり、発電ユニット５の上流側（配管１０２内）と下流側（配管１０３内）とで熱媒体Ｑの圧力差が生じる。

【0033】

また、熱媒体Ｑが螺旋形状管６に導入されると、螺旋形状管６内で熱媒体Ｑの分子が振動回転し、エネルギーを放射する。この熱媒体分子の振動回転によるエネルギー放射によって熱媒体Ｑが減圧膨張し、その下流側に位置する集合管６２内で熱媒体Ｑが気化し、低温低圧のガス状となる。そして、螺旋形状管６でガス状となった熱媒体Ｑは、後述するように、途中で配管１０５、１０６、１０７を通った熱媒体Ｑと合流した後、コンプレッサ２へ導入される。

【0034】

前述のエネルギー放射の現象について、一部推測を交えて簡単に説明すると、熱媒体Ｑが螺旋形状管６内に導入されると、熱媒体Ｑの分子同士に摩擦が生じ、分子同士がぶつかったり離れたりを繰り返して分子が振動および回転する。そして、振動および回転した分子に遠心力が加わり、この遠心力が一定以上の大きさになった時点で分子からエネルギーが放射される。この現象は、螺旋状管８においても同様である。

【0035】

螺旋形状管６の螺旋径は、熱媒容量等によって適宜設定することができ、例えば、１５～２０ｍｍ程度とすることができる。また、螺旋形状管６の全長は、熱媒容量等によって適宜設定することができ、例えば、５００～１０００ｍｍ程度とすることができる。ただし、螺旋形状管６のサイズは、特に限定されない。

【0036】

このような螺旋形状管６は、例えば、以下のような方法により形成される。まず、銅管を準備し、この銅管にピアノ線を入れ込んで、銅管をピアノ線の外径（太さ）まで絞って直管を形成する。さらに、この直管を螺旋状に巻いて螺旋状管とすることにより、螺旋形状管６が形成される。

【0037】

銅管を捩じることにより、図４に示すように、螺旋形状管６の内壁に傾斜した溝６ａが形成される。このような溝６ａによって熱媒体Ｑが振動回転し、螺旋形状管６における熱変換に特別の好適な影響を与えるものである。ただし、これは一例であり、螺旋形状管６の構成や形成方法としては、それぞれ、上述した機能を発揮することができれば特に限定されない。以上の事項は、螺旋状管８についても同様である。

【0038】

図１に示すように、ルートＲ２は、配管１０４、１０５を通るルートである。このルートＲ２では、液冷媒貯留タンク９から排出された湿ったガス状の熱媒体Ｑは、螺旋形状管６の上流側に位置する第２上流地点Ｐ２１において配管１０４から配管１０５に分岐し、配管１０５の途中に配置された蒸発器７を通って螺旋形状管６の下流側に位置する第２下流地点Ｐ２２おいて再び配管１０４に合流した後、コンプレッサ２に導入される。蒸発器７では、熱媒体Ｑが冷却されて低温低圧の湿ったガス状となる。蒸発器７は、螺旋形状管６での熱媒体Ｑの冷却を補う機能を有しており、例えば、螺旋形状管６によって十分な量の熱媒体Ｑを冷却することができれば、蒸発器７を配管１０５ごと省略してもよい。

【0039】

ルートＲ３は、配管１０４、１０６を通るルートである。このルートＲ３では、液冷媒貯留タンク９から排出された湿ったガス状の熱媒体Ｑは、螺旋形状管６の上流側に位置する第１上流地点Ｐ１１において配管１０４から配管１０６に分岐し、螺旋形状管６の下流側に位置する第１下流地点Ｐ１２において再び配管１０４に合流した後、コンプレッサ２に導入される。このルートＲ３は、他のルートＲ１、Ｒ２よりも全長（液冷媒貯留タンク９からコンプレッサ２までの道のり）が短く、液冷媒貯留タンク９から排出された熱媒体Ｑをより早く、コンプレッサ２に戻すことができる。

【0040】

以上、３つのルートＲ１、Ｒ２、Ｒ３について説明したが、これらが分岐後、再合流することによって、ルートＲ１を通った低温低圧のガス状の熱媒体Ｑと、ルートＲ２を通った低温低圧の湿ったガス状の熱媒体Ｑと、ルートＲ３を通った常温低圧の熱媒体Ｑと、が混じり合う。これにより、ルートＲ１からの低温低圧のガス状の熱媒体Ｑによって、ルートＲ２、Ｒ３を通った湿ったガス状の熱媒体Ｑが冷却され、低温低圧の湿ったガス状の熱媒体Ｑとなる。そして、この低温低圧の湿ったガス状の熱媒体Ｑがコンプレッサ２に導入される。なお、ルートＲ１では、熱媒体Ｑがガス化するため、混じり合った熱媒体Ｑの湿り気は、ルートＲ２、Ｒ３に分岐する前の熱媒体Ｑの湿り気よりも低下する（例えば、５％以下）。つまり、本実施形態では、わずかに湿ったガス状の熱媒体Ｑが導入されても問題なく圧縮することのできるコンプレッサ２を用いている。

【0041】

ここで、一旦、発電装置１の動作について説明する。発電方法は、コンプレッサ２を駆動させ、熱媒体Ｑを図１中の矢印Ａで示すサイクルで循環させるだけである。つまり、コンプレッサ２で熱媒体Ｑを圧縮して高温高圧のガス状とする。コンプレッサ２から吐出された高温高圧のガス状の熱媒体Ｑは、コンデンサ３に導入され、コンデンサ３で放熱して常温高圧の湿ったガス状となる。コンデンサ３で常温高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑは、発電ユニット５の筐体５１を通過する。筐体５１を通過する際、湿ったガス状の熱媒体Ｑが羽根車５２にぶつかることで羽根車５２が回転し発電機５４が駆動する。これにより、発電が開始される。特に、発電装置１では、前述したように、螺旋形状管６で筐体５１の下流側の熱媒体Ｑを強く引っ張り、筐体５１の上流側に対して下流側の熱媒体Ｑの圧力を大きく低下させているため、上流側と下流側の圧力差によって羽根車５２が超高速に回転する。これにより、優れた発電効率が得られる。

【0042】

ここで、湿ったガス状の熱媒体Ｑを用いて羽根車５２を回転させることにより、１００％気化したガス状の熱媒体Ｑを用いて羽根車５２を回転させる場合と比べて、羽根車５２のトルクを増大させることができる。そのため、より大きなトルクで発電機５４を駆動させることができ、発電機５４をより確実に、かつ、より効率的に駆動させることができる。また、１００％液化した液状の熱媒体Ｑを用いて羽根車５２を回転させる場合と比べて、配管１０内を流れる熱媒体Ｑの速度（流速）を高めることができるため、羽根車５２をより高速に回転させることができる。そのため、発電機５４をより効率的に駆動させることができる。したがって、高い発電能力が得られる。

【0043】

なお、筐体５１を通過する熱媒体Ｑの湿り度合いとしては、特に限定されないが、例えば、熱媒体Ｑの質量の１０％～５０％程度が液化していることが好ましく、２０％～４０％程度が液化していることがより好ましく、熱媒体Ｑの２５％～３５％程度が液化していることさらに好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。

【0044】

また、前述したように、熱媒体Ｑが螺旋形状管６を通過することにより、熱媒体Ｑの分子が振動回転するが、この振動回転は、コンプレッサ２およびコンデンサ３を経て筐体５１に到達するまで維持される。そして、分子が振動回転した状態の熱媒体Ｑが羽根車５２にぶつかると、熱媒体Ｑの圧力が瞬時に熱媒体Ｑが元々持っている圧力まで低下する。つまり、コンプレッサ２による圧縮から解放される。そのため、筐体５１内が低圧となり、羽根車５２が回転し易くなる。

【0045】

筐体５１を通過した熱媒体Ｑは、液冷媒貯留タンク９で湿り気の少ないガス状となったのち、一部はルートＲ１を通って螺旋形状管６での速度膨張および振動回転によって低温低圧のガス状となり、一部はルートＲ２を通って蒸発器７での冷却によって低温低圧の湿ったガス状となり、残りの一部はルートＲ３を通る。そして、その後、これらルートＲ１、Ｒ２、Ｒ３を通った熱媒体Ｑが合流して混合され、低温低圧の僅かに湿ったガス状となってコンプレッサ２に戻る。そして、この僅かに湿ったガス状の熱媒体Ｑがコンプレッサ２で圧縮されて高温高圧のガス状となって再び吐出される。

【0046】

ここで、発電ユニット５について詳細に説明すると、図３に示すように、羽根車５２の両側と筐体５１の間には羽根車５２と筐体５１の接触を防止するクリアランスＣ１、Ｃ２が形成されている。前述したように、筐体５１に導入され、羽根車５２にぶつかった熱媒体Ｑについては、瞬時に圧力が大きく低下するが、熱媒体Ｑが羽根車５２にぶつかることなくクリアランスＣ１、Ｃ２内に侵入してしまうと、筐体５１が陽圧となって羽根車５２にその両側から圧力（回転を阻害する力）が加わり、羽根車５２の回転が阻害される。そこで、クリアランスＣ１、Ｃ２に流入した熱媒体Ｑを筐体５１の外に逃がし、筐体５１内の昇圧を防止するために前述した出口５１２が形成されている。出口５１２には、配管１０７が繋がっており、配管１０７は、螺旋状管８を経由して螺旋形状管６の下流側において配管１０４と合流する。

【0047】

螺旋状管８は、出口５１２から排出される常温高圧のガス状の熱媒体Ｑを減圧膨張させて低温低圧のガス状とする。図１に示すように、螺旋状管８は、並列に２本配置され、２本の螺旋状管８の上流端側にはこれらを結合する集合管８１が接続されており、下流端側にはこれらを結合する集合管８２が接続されている。集合管８１は、熱媒体Ｑを螺旋状管８に淀みなく導入するためのバッファとして機能する。

【0048】

螺旋形状管６と同様に、熱媒体Ｑが螺旋状管８に導入されると、螺旋状管８内で熱媒体Ｑの分子が振動回転し、エネルギーを放射する。この熱媒体分子の振動回転によるエネルギー放射によって熱媒体Ｑが減圧膨張し、その下流側に位置する集合管８２内で熱媒体Ｑが気化し、低温低圧のガス状となる。そして、螺旋状管８で低温低圧のガス状となった熱媒体Ｑは、配管１０４内を流れる低温低圧の湿ったガス状の熱媒体Ｑと合流した後、コンプレッサ２に導入される。このように、筐体５１から吐出された常温高圧で湿ったガス状のままの熱媒体Ｑを螺旋状管８で低温低圧のガス状とした後にコンプレッサ２に戻すことにより、コンプレッサ２の故障を防止することができる。なお、螺旋状管８は、熱媒体Ｑを完全にガス化してもよいが、配管１０４の配管１０７との合流地点を流れる熱媒体Ｑと同程度に湿ったガス状の熱媒体Ｑとすることができればよい。

【0049】

螺旋状管８の内径としては、熱媒容量等によって適宜設定することができ、例えば、２～１０ｍｍ程度とすることができる。また、螺旋状管８の螺旋径は、熱媒容量等によって適宜設定することができ、例えば、３５～４０ｍｍ程度とすることができる。また、螺旋状管８の全長は、特に限定されず、熱媒容量等によって適宜設定することができ、例えば、１５００～２０００ｍｍ程度とすることができる。ただし、螺旋状管８のサイズは、これに限定されない。

【0050】

なお、例えば、クリアランスＣ１、Ｃ２が形成されない構成の発電ユニット５の場合には、配管１０７および螺旋状管８を省略してもよい。

【0051】

本発明に係る発電装置１によれば、螺旋形状管６で熱媒体Ｑの分子に振動回転がかかり、運動エネルギーの放射が連続して生じるため、発電時に高効率でエネルギー消費の低減を図ることができる。理論的には、コンプレッサ圧を２０～４０％低減させることが可能であり、電力使用量を６０～８０％減とすることが可能である。このような発電装置１によれば、理論的には、発電装置１の駆動により消費される電力よりも多くの電力を発電機５４で発電することができる。

【産業上の利用可能性】

【0052】

以上のように、本発明に係る発電装置１は、熱媒体Ｑを圧縮してガス状とするコンプレッサ２と、コンプレッサ２で圧縮された熱媒体Ｑを放熱して湿ったガス状とするコンデンサ３と、コンデンサ３で湿ったガス状となった熱媒体Ｑが導入される発電ユニット５と、発電ユニット５を通過した熱媒体Ｑが導入され、熱媒体Ｑの分子を振動回転させてエネルギーを放射することにより気化させる螺旋形状管６と、を有する。そのため、発電装置１の電力使用量を大幅に削減することができる。したがって、その産業上の利用可能性は大きい。

【符号の説明】

【0053】

１…発電装置、１０…配管、１０Ａ…第１配管、１０Ｂ…第２配管、１０Ｃ…第３配管、１０Ｄ…第４配管、１０１…配管、１０２…配管、１０３…配管、１０３ａ…基端部分、１０４…配管、１０５…配管、１０６…配管、１０７…配管、２…コンプレッサ、３…コンデンサ、４…レシーバタンク、５…発電ユニット、５０…動力発生部、５１…筐体、５１１…出口、５１２…出口、５２…羽根車、５３…出力軸、５４…発電機、６…螺旋形状管、６ａ…溝、６１…集合管、６２…集合管、７…蒸発器、８…螺旋状管、８１…集合管、８２…集合管、９…液冷媒貯留タンク、Ａ…矢印、Ｃ１…クリアランス、Ｃ２…クリアランス、Ｐ１１…第１上流地点、Ｐ１２…第１下流地点、Ｐ２１…第２上流地点、Ｐ２２…第２下流地点、Ｑ…熱媒体、Ｒ１…ルート、Ｒ２…ルート、Ｒ３…ルート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】