特開 2022-61715 分子の振動回転によるエネルギー放射を利用した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】P2022061715

(43)【公開日】2022-04-19

(54)【発明の名称】分子の振動回転によるエネルギー放射を利用した発電装置および発電方法

(51)【国際特許分類】

   H02N 99/00 20060101AFI20220412BHJP

【ＦＩ】

H02N99/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020169822

(22)【出願日】2020-10-07

(71)【出願人】

【識別番号】520390564

【氏名又は名称】ＨａｒａＸ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

(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、熱媒体Ｑを圧縮する圧縮機２と、圧縮機２で圧縮された熱媒体Ｑを放熱する熱交換器３と、熱交換器３で放熱した熱媒体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、熱媒体Ｑを湿ったガス状とする第１螺旋状管４と、第１螺旋状管４で湿ったガス状となった熱媒体Ｑにより駆動する発電ユニット５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する熱交換器と、
前記熱交換器で放熱した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、前記熱媒体を湿ったガス状とする第１螺旋状管と、
第１螺旋状管で湿ったガス状となった前記熱媒体により駆動する発電ユニットと、を有することを特徴とする発電装置。

【請求項2】

第１螺旋状管は、螺旋状太管と、前記螺旋状太管よりも前記発電ユニット側に配置され、前記螺旋状太管よりも内径が小さい螺旋状細管と、を有する請求項１に記載の発電装置。

【請求項3】

前記発電ユニットを通過した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、前記熱媒体を減圧して液化する第２螺旋状管を有する請求項１または２に記載の発電装置。

【請求項4】

前記第３螺旋状管で液化した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、前記熱媒体を蒸発させて気化する第３螺旋状管を有する請求項３に記載の発電装置。

【請求項5】

前記発電ユニットは、前記第１螺旋状管と前記第２螺旋状管との間で、前記第２螺旋状管側に偏って配置されている請求項３または４に記載の発電装置。

【請求項6】

前記発電ユニットは、前記熱媒体により回転する被回転体と、前記被回転体の回転により駆動する発電機と、を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の発電装置。

【請求項7】

熱媒体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を放熱する熱交換器と、前記熱交換器で放熱した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、前記熱媒体を湿ったガス状とする第１螺旋状管と、を有する熱交換ユニットの前記第１螺旋状管の前記熱媒体の流動方向下流側に発電ユニットを配置し、第１螺旋状管で湿ったガス状となった前記熱媒体を前記発電ユニットに導入することにより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、分子の振動回転によるエネルギー放射を利用した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）～（７）の本発明により達成される。

【0007】

（１） 熱媒体を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を放熱する熱交換器と、
前記熱交換器で放熱した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、前記熱媒体を湿ったガス状とする第１螺旋状管と、
第１螺旋状管で湿ったガス状となった前記熱媒体により駆動する発電ユニットと、を有することを特徴とする発電装置。

【0008】

（２） 第１螺旋状管は、螺旋状太管と、前記螺旋状太管よりも前記発電ユニット側に配置され、前記螺旋状太管よりも内径が小さい螺旋状細管と、を有する上記（１）に記載の発電装置。

【0009】

（３） 前記発電ユニットを通過した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、前記熱媒体を減圧して液化する第２螺旋状管を有する上記（１）または（２）に記載の発電装置。

【0010】

（４） 前記第３螺旋状管で液化した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、前記熱媒体を蒸発させて気化する第３螺旋状管を有する上記（３）に記載の発電装置。

【0011】

（５） 前記発電ユニットは、前記第１螺旋状管と前記第２螺旋状管との間で、前記第２螺旋状管側に偏って配置されている上記（３）または（４）に記載の発電装置。

【0012】

（６） 前記発電ユニットは、前記熱媒体により回転する被回転体と、前記被回転体の回転により駆動する発電機と、を有する上記（１）から（５）のいずれかに記載の発電装置。

【0013】

（７） 熱媒体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を放熱する熱交換器と、前記熱交換器で放熱した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、前記熱媒体を湿ったガス状とする第１螺旋状管と、を有する熱交換ユニットの前記第１螺旋状管の前記熱媒体の流動方向下流側に発電ユニットを配置し、第１螺旋状管で湿ったガス状となった前記熱媒体を前記発電ユニットに導入することにより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。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【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、螺旋状管を直管とした場合の溝構造を示す断面図である。

【図3】図３は、図１の発電装置の変形例を示す図である。

【図4】図４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。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１に、好適な実施形態に係る発電装置の構成を示す。図１に示す発電装置１は、圧縮機２（コンプレッサ）と、熱交換器３（コンデンサ）と、第１螺旋状管４と、発電ユニット５と、第２螺旋状管６と、第３螺旋状管７と、を有し、これらが配管８によって環状に接続されている。また、これら各部のうち、圧縮機２と、熱交換器３と、第１螺旋状管４と、第２螺旋状管６と、第３螺旋状管７とで熱交換ユニット１０が構成される。

【0016】

発電装置１では、配管８内において矢印Ａの方向に熱媒体Ｑ（冷媒）を循環させる。具体的には、発電装置１は、圧縮機２で熱媒体Ｑを圧縮して高温高圧のガス状とし、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状の熱媒体Ｑを熱交換器３で放熱して高圧の湿ったガス状（半液半ガス状）とし、熱交換器３で高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑを第１螺旋状管４で液化して高圧のさらに湿ったガス状とし、第１螺旋状管４によって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を第２螺旋状管６で減圧液化して液状とし、第２螺旋状管６で液化された熱媒体Ｑを第３螺旋状管７で蒸発気化して低温低圧のガス状とし、第３螺旋状管７で低温低圧のガス状となった熱媒体Ｑを再び圧縮機２で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。

【0017】

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。

【0018】

熱交換器３は、圧縮機２で圧縮されて高温高圧のガス状となった熱媒体Ｑの放熱を行うものであり、ファンにより冷却される。これにより、熱媒体Ｑが冷却されて、常温高圧の湿ったガス状となる。つまり、熱媒体Ｑは、その一部だけが液化し、液体と気体とが混在した状態となる。

【0019】

熱交換器３で常温高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑは、第１螺旋状管４に導入される。第１螺旋状管４は、螺旋状太管４１と、螺旋状太管４１の下流側（発電ユニット５側）に配置された螺旋状細管４２と、螺旋状太管４１と螺旋状細管４２との間に位置し、これらを結合する中継管４３と、を有する。つまり、螺旋状太管４１と螺旋状細管４２とは、中継管４３を介して直列に接続されている。

【0020】

また、本実施形態では、螺旋状太管４１と螺旋状細管４２とが中継管４３で結合されてなる直列管４０が２本並列に設けられている。そして、２本の直列管４０の上流端側には、２本の直列管４０を結合する集合管４４が接続されている。また、２本の直列管４０の下流端側には、２本の直列管４０を結合する集合管４５が接続されている。ただし、直列管４０の本数は、特に限定されず、１本であってもよいし、３本以上が並列に設けられていてもよい。直列管４０の本数は、例えば、熱媒容量に応じて適宜設定することができる。

【0021】

なお、螺旋状細管４２は、第１螺旋状管４における熱媒体Ｑの液化効率を高める機能を有する。そのため、例えば、螺旋状太管４１のみによって熱媒体Ｑを十分に液化することができれば、螺旋状細管４２は、省略してもよい。反対に、１つの螺旋状細管４２では液化が不十分な場合には、複数の螺旋状細管４２を直列に配置し、熱媒体Ｑの液化効率をさらに高めてもよい。

【0022】

熱交換器３で常温高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑは、螺旋状太管４１および螺旋状細管４２に導入される。熱媒体Ｑが螺旋状太管４１および螺旋状細管４２に導入されると、螺旋状太管４１および螺旋状細管４２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が減圧液化され、さらに湿ったガス状となる。

【0023】

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が螺旋状太管４１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。螺旋状細管４２においても同様である。

【0024】

螺旋状細管４２の内径は、螺旋状太管４１の内径よりも小径である。螺旋状細管４２の内径は、螺旋状太管４１の内径よりも小径であればよく、熱媒容量等によって適宜設定することができ、例えば、１～５ｍｍ程度とすることができる。同様に、螺旋状太管４１の内径は、螺旋状細管４２の内径よりも大径であればよく、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。

【0025】

また、螺旋状細管４２の螺旋径は、螺旋状太管４１の螺旋径よりも小径である。螺旋状細管４２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。同様に、螺旋状太管４１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。ただし、螺旋状細管４２および螺旋状太管４１の螺旋径およびその大小関係は、これに限定されない。

【0026】

また、螺旋状細管４２の全長は、螺旋状太管４１の全長よりも短い。螺旋状細管４２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。同様に、螺旋状太管４１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、１５００～２０００ｍｍ程度とすることができる。ただし、螺旋状細管４２および螺旋状太管４１の全長およびその大小関係は、これに限定されない。

【0027】

以上のような螺旋状太管４１および螺旋状細管４２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、螺旋状太管４１および螺旋状細管４２が形成される。

【0028】

このように銅管を捩じることにより、図２に示すように、螺旋状太管４１および螺旋状細管４２の内壁に傾斜した溝４ａが形成される。この溝４ａは、螺旋状太管４１側から螺旋状細管４２側へ向かって左旋回しながら進むように形成される。さらには、溝４ａが形成された直管を螺旋状に巻くことにより、螺旋の外側においては全体として長さ方向へ引っ張られ、溝４ａのピッチが直管状態と比べて広がり、これとは反対に、螺旋の内側においては全体として長さ方向へ圧縮され、溝４ａのピッチが直管状態と比べて狭くなる。また、直管を螺旋状に巻く過程で、銅管を軸方向に捩じることにより、少なくとも１つの「くびれ」が形成される。なお、溝４ａの送り角度およびピッチや「くびれ」の形成位置および数は、螺旋状太管４１および螺旋状細管４２でそれぞれ適宜設定される。

【0029】

このように、溝４ａのピッチが螺旋状管の外側と内側とで異なっていること、さらには、「くびれ」が形成されていることによって、螺旋状太管４１および螺旋状細管４２で熱媒体Ｑが振動回転し、第１螺旋状管４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。言い換えると、螺旋状太管４１および螺旋状細管４２は、その内部で熱媒体Ｑが振動回転するように溝４ａの送り角度およびピッチや「くびれ」の形成位置および数が設定されている。ただし、これは一例であり、螺旋状太管４１および螺旋状細管４２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、第２、第３螺旋状管６、７についても同様である。

【0030】

第１螺旋状管４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を通過した後に第２螺旋状管６に導入される。本実施形態では、第２螺旋状管６は、並列に２本配置されている。また、２本の第２螺旋状管６の上流端側には、これら２本の第２螺旋状管６を結合する集合管６１が接続されている。集合管６１は、熱媒体Ｑを第２螺旋状管６に淀みなく導入するためのバッファとして機能する。また、２本の第２螺旋状管６の下流端側には、これら２本の第２螺旋状管６を結合する集合管６２が接続されている。ただし、第２螺旋状管６の数は、特に限定されない。

【0031】

第２螺旋状管６の寸法としては、特に限定されないが、本実施形態では、螺旋状太管４１と同程度の寸法としている。つまり、第２螺旋状管６の内径は、２～１０ｍｍ程度とすることができ、第２螺旋状管６の螺旋径は、３５～４０ｍｍ程度とすることができ、第２螺旋状管６の全長は、１５００ｍｍ～２０００ｍｍ程度とすることができる。これにより、適度に太く長い管となる。

【0032】

ここで、第１螺旋状管４で常温高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑが発電ユニット５を通過することにより圧損が生じ、発電ユニット５の下流側において熱媒体Ｑの流速が低下する。そこで、発電ユニット５の下流側に比較的太い第２螺旋状管６を配置し、第２螺旋状管６によって熱媒体Ｑを強い引き圧で引っ張ることにより、熱媒体Ｑの流速を速やかに回復することができる。

【0033】

また、熱媒体Ｑが第２螺旋状管６に導入されると、第２螺旋状管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が減圧液化され、液状となる。

【0034】

第２螺旋状管６で液状となった熱媒体Ｑは、第３螺旋状管７に導入される。本実施形態では、第３螺旋状管７は、並列に２本配置されている。また、２本の第３螺旋状管７の上流端側には、これら２本の第３螺旋状管７を結合する集合管７１が接続されている。集合管７１は、熱媒体Ｑを第３螺旋状管７に淀みなく導入するためのバッファとして機能する。また、２本の第３螺旋状管７の下流端側には、これら２本の第３螺旋状管７を結合する集合管７２が接続されている。ただし、第３螺旋状管７の数は、特に限定されない。

【0035】

熱媒体Ｑが第３螺旋状管７に導入されると、第３螺旋状管７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７２内で熱媒体Ｑが気化し、低温低圧のガス状となる。そして、第３螺旋状管７でガス状となった熱媒体Ｑは、圧縮機２へ導入され、再び高温高圧のガス状となって吐出される。

【0036】

このような第３螺旋状管７の寸法は、上述の効果を発揮することができる限り、特に限定されない。本実施形態では、第３螺旋状管７を螺旋状細管４２と同程度の寸法としている。したがって、第３螺旋状管７の内径は、第２螺旋状管６の内径よりも小径である。第３螺旋状管７の内径は、熱媒容量等によって適宜設定することができ、例えば、１～５ｍｍ程度とすることができる。また、第３螺旋状管７の螺旋径は、第２螺旋状管６の螺旋径よりも小径である。第３螺旋状管７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、第３螺旋状管７の全長は、第２螺旋状管６の全長よりも短い。第３螺旋状管７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。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。

【0037】

なお、第３螺旋状管７の能力不足等により、熱媒体Ｑが完全に気化しない場合、つまり、湿ったガス状となる場合には、第３螺旋状管７の下流側に熱媒体Ｑを蒸発気化させる小型の蒸発器を配置してもよい。例えば、図３に示す構成では、発電装置１は、第３螺旋状管７の下流側に配置され、蒸発器として機能する第４螺旋状管９を有する。このような構成では、湿ったガス状の熱媒体Ｑが第４螺旋状管９に導入され、第４螺旋状管９内での熱媒体Ｑの分子の回転振動によるエネルギー放射によって熱媒体Ｑが完全に気化し、ガス状となる。なお、蒸発器は、螺旋管に限定されない。

【0038】

図示の構成では、第４螺旋状管９は、並列に２本配置されている。また、２本の第４螺旋状管９の上流端側には、これら２本の第４螺旋状管９を結合する集合管９１が接続されている。集合管９１は、熱媒体Ｑを第４螺旋状管９に淀みなく導入するためのバッファとして機能する。また、２本の第４螺旋状管９の下流端側には、これら２本の第４螺旋状管９を結合する集合管９２が接続されている。ただし、第４螺旋状管９の数は、特に限定されない。また、第４螺旋状管９の寸法は、上述の効果を発揮することができる限り、特に限定されない。図示の構成では、第４螺旋状管９を第２螺旋状管６と同程度の寸法としている。

【0039】

図１に示すように、配管８は、圧縮機２と熱交換器３とを接続する配管８１と、熱交換器３と第１螺旋状管４とを接続する配管８２と、第１螺旋状管４と第２螺旋状管６とを接続する配管８３と、第２螺旋状管６と第３螺旋状管７とを接続する配管８４と、第３螺旋状管７と圧縮機２とを接続する配管８５と、を有する。このうち、配管８２、８３、８４、８５の内径は、螺旋状太管４１や第３螺旋状管７の内径よりも大径であることが好ましく、例えば、螺旋状太管４１や第３螺旋状管７の内径の３倍程度とすることができる。ただし、配管８１～８５の内径は、特に限定されない。

【0040】

第１螺旋状管４と第２螺旋状管６とを接続する配管８３の途中には発電ユニット５が配置されている。発電ユニット５は、図４に示すように、発電機５４と、発電機５４を駆動するための動力を発生させる動力発生部５０と、動力発生部５０で発生した動力を発電機５４に伝達する動力伝達部５５と、を有する。また、動力発生部５０は、配管８３の途中に接続され内部を熱媒体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、を有する。以下では、説明の便宜上、配管８３の上流側の部分を第１配管８３１とも言い、下流側の部分を第２配管８３２とも言う。

【0041】

このような発電ユニット５は、筐体５１の上流側と下流側の圧力差、つまり、筐体５１の上流側に接続された第１配管８３１内の熱媒体Ｑの圧力と筐体５１の下流側に接続された第２配管８３２内の熱媒体Ｑの圧力との差によって筐体５１内で羽根車５２が回転する機構となっている。

【0042】

具体的には、前述したように、熱媒体Ｑは、第１螺旋状管４によって常温高圧の湿ったガス状となり、第２螺旋状管６で減圧液化されて液状となる。このように、第１螺旋状管４によって常温高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑが、その下流側に位置する第２螺旋状管６によって減圧されるため、これらの間に位置する配管８３内に熱媒体Ｑの圧力差が生じ、上流側が下流側よりも高圧となる。そのため、この配管８３の途中に発電ユニット５を配置すると、筐体５１の上流側が下流側よりも高圧となるため、この圧力差によって筐体５１内の羽根車５２が回転する。羽根車５２が回転すると、その回転が出力軸５３から動力として出力され、この動力によって出力軸５３に繋がっている発電機５４が駆動して発電が開始される。

【0043】

ここで、本実施形態のように、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、実質的に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。ここで、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３０％～７０％程度が液化していることが好ましく、４０％～６０％程度が液化していることがより好ましく、熱媒体Ｑの４５％～５５％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。ただし、前述したトルクが問題にならないのであれば（つまり、低いトルクでも十分に発電機５４を駆動可能であれば）、熱媒体Ｑは、実質的に完全に気化したガス状であってもよい。

【0044】

なお、動力発生部５０は、第１螺旋状管４と第２螺旋状管６との間で、第２螺旋状管６側に偏って配置されている。つまり、動力発生部５０は、配管８３の延在方向の中央部よりも第２螺旋状管６側に偏って配置されている。言い換えると、第１配管８３１が第２配管８３２よりも長い。これにより、上述した圧力差をより高めることができ、発電装置１の発電効率が向上する。

【0045】

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、上述した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。

【0046】

また、発電機５４も構成としては、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。

【0047】

動力伝達部５５は、出力軸５３に設けられた滑車５５１と、発電機５４に設けられた滑車５５２と、これら滑車５５１、５５２をつなぐベルト５５３と、を有する。図示の構成では、滑車５５１に対して滑車５５２が小さいため、動力伝達部５５は、増速機として機能する。ただし、動力伝達部５５の構成は、動力発生部５０で発生した動力を発電機５４に伝達することができれば、特に限定されず、例えば、減速機、変速機等としての機能を有していてもよい。また、動力伝達部５５を省略し、出力軸５３を直接、発電機５４に接続してもよい。

【0048】

以上、発電装置１の構成について説明した。次に、この発電装置１による発電方法について説明する。発電方法は、発電装置１を図１中の矢印Ａで示すサイクルで駆動させるだけである。つまり、圧縮機２で熱媒体Ｑを圧縮して高温高圧のガス状とする。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状の熱媒体Ｑは、熱交換器３に導入され、熱交換器３で放熱して常温高圧の湿ったガス状となる。熱交換器３で常温高圧の湿ったガス状となった熱媒体Ｑは、第１螺旋状管４に導入され、第１螺旋状管４内で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減圧液化され、さらに湿ったガス状となる。第１螺旋状管４で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。これにより、発電ユニット５での発電が行われる。筐体５１を通過した熱媒体Ｑは、第２螺旋状管６に導入され、第２螺旋状管６内で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減圧液化され、液状となる。第２螺旋状管６で液状となった熱媒体Ｑは、第３螺旋状管７に導入され、第３螺旋状管７内で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減圧膨張し、その下流に位置する集合管６２内で熱媒体Ｑが気化してガス状となる。第３螺旋状管７でガス状となった熱媒体Ｑは、圧縮機２に導入され、再び高温高圧のガス状となって吐出される。発電装置１では、このようなサイクルにより生じる熱媒体Ｑの圧力差によって、第１螺旋状管４と第２螺旋状管６との間に配置された発電ユニット５が駆動し、発電が行われる。

【0049】

本発明に係る発電装置１によれば、第１、第２、第３螺旋状管４、６、７のそれぞれで熱媒体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】

【0050】

以上のように、本発明に係る発電装置１は、熱媒体Ｑを圧縮する圧縮機２と、圧縮機２で圧縮された熱媒体Ｑを放熱する熱交換器３と、熱交換器３で放熱した熱媒体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、熱媒体Ｑを湿ったガス状とする第１螺旋状管４と、第１螺旋状管４で湿ったガス状となった熱媒体Ｑにより駆動する発電ユニット５と、を有する。このような発電装置１によれば、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】

【0051】

１ 発電装置
１０ 熱交換ユニット
２ 圧縮機
３ 熱交換器
４ 第１螺旋状管
４ａ 溝
４０ 直列管
４１ 螺旋状太管
４２ 螺旋状細管
４３ 中継管
４４ 集合管
４５ 集合管
５ 発電ユニット
５０ 動力発生部
５１ 筐体
５２ 羽根車
５３ 出力軸
５４ 発電機
５５ 動力伝達部
５５１ 滑車
５５２ 滑車
５５３ ベルト
６ 第２螺旋状管
６１ 集合管
６２ 集合管
７ 第３螺旋状管
７１ 集合管
７２ 集合管
８ 配管
８１ 配管
８２ 配管
８３ 配管
８３１ 第１配管
８３２ 第２配管
８４ 配管
８５ 配管
９ 第４螺旋状管
９１ 集合管
９２ 集合管
Ａ 矢印
Ｑ 熱媒体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】