JP2000356181A - 対流温度差原動機の超効率ダブル回転法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】気化や液化する事なく温度差を与える事で気体
の膨張と収縮による比重変化を利用して遠心分離対流か
ら回転エネルギーを取り出す対流温度差原動機の高効率
法とその装置において、出力アップをはかる。 【解決手段】加温対流路６にも外部周壁回転体１７を設
けてギヤ連結した該冷却対流路１３の周壁７を高速回転
させ、その遠心力で該対流ガスをその周壁内に遠心圧縮
して温度上昇させ熱交換率を上げる一方該加温対流路の
外部周壁は低速回転とし該冷却対流路からの対流ガスが
流入した時に、その弱化した遠心力のために膨張して低
温化され該加温対流路との温度差も高くし、更に熱交換
率を上げて出力をハイアップさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は太陽熱及びどこの
場所でも出来る給水式の低温地熱温泉等や火力及び原子
力発電等の排熱や冷暖房用のハウス等の温度差及び海洋
の温度差で発電する対流温度差原動機の超効率ダブル回
転法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の対流温度差原動機の代表例として
特開平６−１４７０９８号公報等に開示させる対流温度
差原動機は図１〜図３に示す様に熱交換を行う気体を密
閉するシリンダＡとその内部に冷水を通すパイプＢにス
パイラル状に巻付く冷却対流路Ｃとその外周には加温対
流路Ｄとその間には肉厚の断熱する対流路周壁Ｅを固着
しＢに冷水等とＤは温水等で加温する事で双方の対流路
ＣとＤ内の高圧気体に比重差を与えスパイラル遠心分離
対流を発生させタービンＦを回転させていた。

【０００３】次続従来の対流温度差原動機の高効率法と
その装置は図４に示す様に上記従来の対流温度差原動機
の加温対流路Ｄと冷却対流路Ｃの中間にある対流路周壁
Ｅを流体の誘導で回転出来る様にしてその流体の対流摩
擦を激減させると共に従来タービンを外せる事でそのロ
スも消える他三角型フィンにする等して内部にまで熱媒
体を通す事で熱交換率を上げ出力増加により自然対流の
自己起動回転も出来る様になった。

【０００４】

【発明が解決しょうとする課題】然しながら上記従来の
如く加温対流路Ｄの流体もスパイラル高速回転する事で
遠心力により対流路周壁に圧縮されて高摩擦熱と圧縮熱
で外部からの加温水等の媒体熱が入りにくく高速回転で
のトルクが低くなる課題があった。

【０００５】又、超特大に成ると双方の対流路を形成す
るフィン等も面積が広くなる程強度を上げ肉厚を上げる
等するために熱交換率を低くするかコストアップになる
課題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するために成したものでその解決手段として、請求項
１に記載の冷却対流路の周壁回転体以外に加温対流路の
外周壁も回転出来る様にして加温対流路高摩擦も激減さ
せて出力をアツプさせている又、上記の該双方の対流路
の周壁を連結回転のクラッチ等を自在にさせて回転数や
トルク等、出力の調整をしている。

【０００７】請求項２に記載の上記双対流路の周壁回転
体の周速に合ったギヤ等で回転差を与えて連結し出力を
アップさせている。

【０００８】請求項３に記載の冷却対流路の周壁を高速
回転としてその回転体周辺の高圧気体等を遠心力で圧縮
させて加温にし冷却対流路との温度差を高くして熱交換
率を上げる一方、加温対流路の外周壁は低速回転として
その逆になる様にして出力のアップをさせている。

【０００９】請求項４に記載の起動回転時のみ双方の対
流路外周壁を連結せずに無負荷運転し目標回転時には遠
心クラッチ等により連結回転させる様にしている。

【００１０】請求項５に記載の冷却用又は加温用の流体
をシャワー状及び漏れ流出させる冷却対流路及び加温対
流路を設けそれに近設する対流路の周壁回転体にも該シ
ャワー液を飛散させて冷却及び加温効果を高めている
又、スパイラルの対流路を形成するフィン等には液流溝
が作られている等して平面積を大きくしながらその溝に
も液流させて熱交換率を高くして出力をアップさせてい
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施形態例を図５
及至図８に基き説明する。

【００１２】図５、図６、図８、図９は本発明機と発電
機を組合せ、直立設置した状態の全体型断面図であり図
５は第一実施形態例を示しシリンダ１、加温対流路６、
冷却対流路１３、周壁回転体７と１７、発電機３１とを
備えていて第二及び第三実施形態例の代表的な基本でも
ある。尚、図６と図７の第二実施形態例で冷却板２０８
は冷却対流路を代用としている他、図８の第三実施形態
例では冷却対流路３０２に多数の冷却水シャワー口３０
１を回転方向に傾けて、設け加温対流路下端部に加温水
等の噴出ノズル３０３も回転方向に傾け、多数設けてい
る又、第四実施形態例は第一実施形態例と第三実施形態
例の部分機能を組合せ利用によりその用途に適合させた
一例を示す。

【００１３】全実施形態例のシリンダには自然対流を起
動用回転時にも利用するために縦形成され内部に熱交換
を行う気体１００が導入される様になっていて、この熱
交換を行う気体としては空気や窒素等の安定気体が採用
出来る他、水等の液体でも良い。

【００１４】

【実施例】図５の本発明の第一実施例から説明すると上
記の次続従来機と同じく冷却対流路の周壁回転体７以外
にも本発明機では更に、加温対流路の外周壁回転体１７
もそれぞれ回転出来る様にして加温対流路６の摩擦も激
減させると共にそれぞれの対流路の周壁回転体７と１７
に回転差を与えて連結するギヤ１１０と１１１の間に遠
心クラッチ１１２を介して回転機同時だけ連結せずに目
標回転時でギヤ１１１も発電機３１負荷に連動する様に
している。

【００１５】又、上記により冷却対流路の周壁回転体７
を高速回転としてその内周部の高圧気体１００を遠心力
で圧縮による温度上昇させ、それと近設する冷却対流路
１３との温度差を高くして熱交換率を上げ加温対流路の
外周壁回転体１７は低速回転する様にしてその高圧気体
１００の遠心圧縮を弱めて膨張させ温度低下により加温
対流路６との温度差も高くし上記と同じく熱交換率を上
げて少ない温度差でも出力の激増をさせる様にしている
他、給水式等、低温地熱有害水循環発電しながら高効率
の交差式熱交換機能も有り清水湯を作り給湯する事も出
来る。

【００１６】尚、上記要望の回転差はギヤ１１０の径を
小さくし、ギヤ１１１を大きくする事であるが、そのギ
ヤ比率は供給する温度差範囲と高圧の気体１００の密度
等で決定する。

【００１７】高圧の気体１００の対流する圧力（エネル
ギー源）は双方の対流路６と１３の端部からその高圧の
気体１００が飛びでる時の遠心力の差で発生するために
上記の様に冷却対流路の外周壁回転体７を高速回転と
し、加温対流路の外周壁回転体１７を低速回転とする事
が、更に出力を激加させる効果を作る事になる。

【００１８】図６は本発明の第二実施例を示し、この実
施例では冷却対流路も兼ねる冷却板２０８その物を回転
出来る様にし、その平面に冷水等のシャワーを付着させ
て直接的に対流する高圧の気体１００に接触させ熱交換
率を上げている。

【００１９】冷却板２０８は自然起動回転させるために
も多少ねじれ成型であり円筒型回転体２１４に一体化し
ている。

【００２０】加温パイプ２０４の外周部に多数の温水口
２１６を設けて流出させスパイラルＪ型フィン２１５の
外周部まで全面に流着させながらスパイラル流導により
熱交換率を上げている。

【００２１】Ｊ型フィン２１５の表面は図７に示す様に
対流の妨害にならない方向に波型成型にして熱交換面積
を増加させている。

【００２２】利用済の加温水等２１８と冷却水等２１７
をシャワー水受皿２１０で同時に受ける場合は冷却用メ
インパイプ２１９のメインパイプチョーク２１９’に小
穴を開ける等して加温水等２１８を補充する必要がある
が図示しない循環ポンプ等で吸込圧を作り加温水吸収穴
２１６’から吸収させる場合等は、この限りではない。

【００２３】又、一例として太陽熱温水器２０５と空気
冷却器２００を利用すれば年間通して温度差は、ほぼ一
定となり蓄熱器２０６を設ければ夜間電力も提供出来る
事になる又、発電利用済の低温化された媒体液は循環に
より、その低温化された分、熱補充するだけで良い事に
なるため効率の極めて高い発熱が出来る事になり冷却水
等のシャワー水媒体液等はポンプ２０３で循環させ、加
温水媒体液等は自然対流できる落差を設けている。

【００２４】図８は本発明の第三実施例を示し、この実
施例では冷却水シャワー口３０１からのシャワー水がス
パイラル状回転する様な方向に噴出され冷却対流路３０
２内の高圧の気体１００（空気）を回転起動にも役立つ
様にしている他、対流圧受プレート３１９は多少スパイ
ラル状にねじれている。

【００２５】又、周壁回転体３１７は高速回転時に高圧
の気体１００（空気）を遠心力で圧縮しやすい様にする
ため該周壁回転体３１７の内周の上部及び、下部に周囲
絞り３０５を設け、該高圧の気体１００（空気）の内周
部圧縮貯留槽を設けて温度上昇させ冷却水も同じ場所に
蓄積されながら下部に流出する間にその遠心圧縮で作ら
れた高温度差で十分熱交換された後、該高圧の気体１０
０（空気）も下部に遠心圧開放されて膨張し、低温化さ
れて高比重な状態で強力な遠心力で加温対流路３０４内
に圧入され、その低温化された適温度差で十分加温され
て、一層、膨張し軽くなりその弱い遠心力の為に冷却対
流路３０２内にその遠心力差で吸い込まれる事になる。

【００２６】尚、高圧の気体１００（空気）の対流エネ
ルギーは冷却対流路３０２と加温対流路３０４内でそれ
ぞれ冷却又は、加温された気体１００（空気）の収縮又
は、膨張の比重差により遠心力で増大された遠心分離対
流により発生する物を上記の様な方法で効率よく出力を
ハイアップさせている。

【００２７】又、シャワー口３０１からの冷水は下部に
設けてある冷却水受け皿３０６から電磁弁Ａ’を設けて
いるパイプを通り再度、地下に戻すことも出来、この時
に、冷却水受け皿３０６の周囲を高く作り冷水が加温水
と混入させない様にし、加温水は遠心分離作用を利用し
ている。

【００２８】又、復水器の代用等で蒸気タービンより高
圧の蒸気で導入される場合等は電磁弁Ｆ’より取り入れ
て加温噴出ノズル３０３より回転方向にねじり噴出され
冷却中空対流路３０２からの冷却された高圧の気体１０
０（空気）と熱交換して結露して液化され遠心力により
加温中空対流路３０４の第二周壁回転体３２７の内周部
に設けた対流圧受けアングル３２９に付着しながら降下
しシリンダ１の下端内周部の加温水受け皿３０７より電
磁弁Ｃ’又は、必要に応じて電磁弁Ｄ’より外部にポン
プＣで放出される又、低温化される事で対流圧受けアン
グル３２９に固着された硫黄等は、その対流圧受けアン
グル３２９を上部方向にフランジキャップ２０１’等を
取り外してから引き抜き交換等出来る様にし、超音波等
を当てている。

【００２９】上記の様に、電磁弁Ｄ’より外部放出され
温水量が不足する場合等は、電磁弁Ｄ’より加温冷排水
が補充される事もあり又、外部に高温水を提供する場合
等や温度調整をする場合等は電磁弁Ｅ’を利用する場合
もある。

【００３０】又、直接的にポンプＢより温水を汲み上
げ、噴出ノズル３０３より噴出させる場合もあるが、シ
リンダ内圧を高くすると蒸気としては噴出せず液体のま
ま噴出する事になるので、用途に応じて使い分けをする
と良い。

【００３１】第二周壁回転体３２７の内周部に設ける対
流圧受けアングル３２９は特性変更等のためにスパイラ
ル状等にし、幅及び形状を変化させる事が出来る。

【００３２】ファンノズル３０８はスプリングでテンシ
ョンされる等して、冷却された気体１００（空気）の噴
出力は自動的に調整される様にしている。

【００３３】図９は本発明の組合せ実施の一例であり、
前記の第一実施例のスパイラルの冷却対流路１３と周壁
回転体７と対流圧受けプレート９等を利用する他に、第
三実施例の加温対流路３０４の外部周壁回転体３２７と
対流圧受けアングル３２９等を組合せにして汚染地熱水
等から本発明組合機の熱交換機能を利用し、井戸等の地
下清水を熱水として利用する等し、その温度差を利用し
て双方の周壁回転体７と３１７を回転させて発電をさせ
ている。

【００３４】又、この実施例では低温地熱水約３０℃で
あり熱交換する事で、多少温度は下がるが、発電した余
剰電力で加温させて風呂等にも可能となり、利用分野は
広くなる。

【００３５】この様にして、前記の本発明機の第一実施
例から第三実施例の部分機能をその用途に合う様に組合
せて利用する事で更なる機能を引き出せる事になる。

【００３６】

【発明効果】この発明によれば冷却対流路の外周壁と加
温対流路の外周壁をそれぞれ該対流路内を対流する流体
の誘導で回転出来る様にして双方の対流路内の流体摩擦
を激減させ、出力アップさせると共に冷却対流路の外周
壁を高速回転としてその遠心力で高圧の気体を、更に圧
縮させて温度上昇させ熱交換率を高くし、一方加温対流
路の外用壁は低速回転として、その遠心力を弱くし冷却
対流路内から導入されてきた高圧の気体が緩んだ遠心圧
縮で多少膨張させて、その温度を低下させ該加温対流路
との温度差を高くして熱交換率を更に高くし、熱エネル
ギーを超高効率で引き出し更に、出力をハイアップさせ
る効果がある。

【００３７】又、特種な方法として冷却対流路内にスパ
イラル状に噴出させるシャワー口を多数設けて熱交換率
を高くし加温の為の高熱蒸気等を結露させる等の復水作
用も兼ねながら高効率の低コスト設備費で回転力を取り
出す事が出来、蒸気タービンの末端復水器等にも適す
他、低温度差原動機付発電としての利用効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の対流温度差原動機の断面図 第一実施
例

【図２】従来の対流温度差原動機の断面図 第二実施
例

【図３】従来の対流温度差原動機の断面図 第三実施
例

【図４】従来の対流温度差原動機の高効率法とその装置
の立体部分切開図

【図５】本発明の第一実施形態例に係る対流温度差原動
機のダブル回転法と、その装置の基本的な構成全体を示
す断面図である。

【図６】本発明の第二実施形態例を示す全体的構成の断
面図

【図７】本発明の第二実施形態例の加温パイプにＪ型フ
ィンを一体化し拡大した断面図

【図８】本発明の第三実施形態例を示す全体的構成の断
面図

【図９】本発明の第一実施例と第三実施例を組合せた全
体的構成の断面図

【符号の説明】

１ シリンダ ４ 加温パイプ ６ 加温対流路 ７ 周壁回転体 ９ 対流圧受けプレート １０ 冷却パイプ １２ Ｖ型フィン １３ 冷却対流路 １４ 冷却用メインパイプ １５ 冷却パイプ支持ネット １６ 加温パイプ支持パンチングプレート １７ 加温外周壁回転体 １８ 冷却パイプスパイラルギャップ １９ 加温流体圧受けプレート ２０ 加温パイプスパイラルギャップ ２１ 加温周壁アッパーベアリングホルダー ２２ ファンノズル ２３ ファン釘板スプリング ３１ 発熱機 １００ 気体 １０１ 冷却パイプ支強羽 １０２ 上天支固定円板 １０３ 冷却周壁ベアリングホルダー １０４ 下部支持固定円板 １０５ 加温周壁ローベアリングホルダー １０６ 加温周壁下面円板 １０７ 加温円板ベアリングホルダー １０９ ギヤボックス支持板 １１０ 変速中輪ギヤ １１１ マックスギヤ １１２ 遠心クラッチ １１３ 太陽熱温水器 １１４ 空気冷水器（温水プール代用等） １１５ 蓄熱器 １１６ 加温周壁ギヤ １１７ 冷却周壁ギヤ これより本発明の第二実施例の符号 ２００ 空気冷却器 ２０１ 防錆シリンダ ２０２ 補強断熱材 ２０３ 循環ポンプ ２０４ 加温パイプ ２０５ 太陽熱温水器 ２０６ 蓄熱器 ２０７ 加温周壁回転体 ２０８ 平型冷却回転プレート ２０９ 加温対流圧受けプレート ２１０ シャワー水受け皿 ２１１ 冷水シャワーノズル ２１２ 加温外周壁回転体ベアリングホルダー ２１３ 冷却対流路回転体ベアリングホルダー
（上）（下）有り ２１４ 冷却対流路回転体 ２１５ Ｊ型フィン ２１６ 加温水噴出口 ２１６’ 加温水吸収穴 １１７ 冷却シャワー水 ２１８ 加温シャワー水 ２１９ 冷水メインパイプ ２１９’ 冷水メインパイプチョーク ２２０ 混合水噴出ノズル これより本発明の第三実施例の符号 ３０１ 冷却水シャワー口 ３０２ 冷却中空対流路 ３０３ 加温噴出ノズル ３０４ 加温中空対流路 ３０５ 周囲絞り ３０６ 冷却水受け皿 ３０７ 加温水受け皿 ３０８ 冷却周ギヤ ３０９ マックスギヤ ３１０ 変速中輪ギヤ ３１１ 遠心クラッチ ３１２ 加温周壁ギヤ ３１３ ファンノズル ３１４ 分室プレート ３１５ ベアリングホルダー ３１６ 周壁回転体吸開気口 ３１７ 周壁回転体 ３１８ 周壁回転体釣軸 ３１９ 対流圧受けプレート ３２０ 周壁回転体ベアリングホルダー ３２７ 第二周壁回転体 ３２９ 対流圧受けアングル Ａ 従来機のシリンダ Ｂ 従来機の冷水パイプ Ｃ 従来機の冷却対流路 Ｄ 従来機の加温対流路 Ｅ 従来機の対流路周壁 Ｆ 従来機のタービン Ａ’ 電磁弁 Ｂ’ 電磁弁 Ｃ’ 電磁弁 Ｄ’ 電磁弁 Ｅ’ 電磁弁 （Ａ） ポンプ （Ｂ） ポンプ （Ｃ） ポンプ （Ｄ） ポンプ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却対流路の周壁回転体以外に加温対流路
   の外周壁をも回転出来る様にする事を特徴とした対流温
   度差原動機の超効率ダブル回転法とその装置
2. 【請求項２】上記請求１の該冷却対流路の周壁回転体と
   該加温対流路の外周壁回転体を回転の差を与えて連結さ
   せる事を特徴とした対流温度差原動機の超効率ダブル回
   転法とその装置
3. 【請求項３】上記請求２項により該冷却対流路の周壁を
   高速回転とし該加温対流路の外周壁を低速回転として連
   結回転させた事を特徴とした対流温度差原動機の超効率
   ダブル回転法とその装置
4. 【請求項４】起動時等に上記の該冷却対流路の周壁回転
   体と該加温対流路の外周壁回転体を連結自在にし無負荷
   運転させる事を特徴とした対流温度差原動機の超効率ダ
   ブル回転法とその装置
5. 【請求項５】冷却用又は加温用の流体をシャワー状及び
   漏れ流出させる冷却対流路及び加温対流路を設けた事を
   特徴とした対流温度差原動機の超効率ダブル回転法とそ
   の装置