JP2005207348A

JP2005207348A - 発電装置

Info

Publication number: JP2005207348A
Application number: JP2004016091A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Abe; 俊廣阿部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】構造が複雑にならないようにして、動翼が作動気体を十分に受けて軸体を回転できるようにし、作動気体のエネルギの変換効率の向上を図る。
【解決手段】作動気体Ｇが流れる筒体３０と、筒体３０に回転可能に軸支される軸体４０とを備え、軸体４０に動翼６０を設ける一方、筒体３０には動翼６０に作動気体Ｇを導く静翼７０を設け、動翼６０を、筒体３０の他端側において軸体の外周に等角度関係で列設され軸方向に略沿い静翼７０から導出される作動気体Ｇを受ける面を有した複数のブレード６２と、列設されたブレード６２群の軸方向一端部を塞ぐ閉塞板６３とを備えて構成するとともに、静翼７０を、筒体３０の内周であって動翼６０の外周部を囲繞する部位に等角度関係で列設され軸方向に略沿う面を有した複数の導風板７２と、列設された導風板７２群の軸方向他端部を覆う覆い板７３と備えて構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、作動気体を用いて発電するタービン型の発電装置に関する。

従来、この種の発電装置として、例えば、特許文献１（特開平７−２７９６２２号公報）に記載のものが知られている。
これは、図１０に示すように、ゴミ燃料を燃焼させて発電する発電装置であり、燃焼ガスからなる作動気体Ｇを生成する燃焼室２００に連続して設けられ一端側から他端側に向けて作動気体Ｇが流れる筒体２０１と、筒体２０１にこれと同軸に回転可能に軸支される軸体２０２とを備え、この軸体２０２に作動気体Ｇを受けて軸体２０２に回転力を付与する動翼２０３を設ける一方、筒体２０１には動翼２０３に作動気体Ｇを導く静翼２０４を設け、軸体２０２に連携された発電機２０５により軸体２０２の回転力を動力として取り出して発電する。

この発電装置において、動翼２０３は、軸体２０２に所定間隔離間して複数列設されており、軸体２０２とリング状の外環２０３ａとの間に作動気体を受ける複数のブレード２０３ｂを設けて構成されている一方、静翼２０４は、筒体２０１の内周であって上記複数の動翼２０３に対して交互に複数列設されて固定されており、筒体２０１とリング状の内環２０４ａとの間に作動気体Ｇを動翼２０３に送る複数の導風板２０４ｂを設けて構成されている。静翼２０４の導風板２０４ｂは、作動気体Ｇをある程度斜めに偏向するように湾曲形成されている。

そして、この発電装置においては、燃焼室２００でゴミを一次燃焼及び二次燃焼させ、この燃焼気体を作動気体Ｇとして、筒体２０１に送り込む。筒体２０１内では、作動気体Ｇが静翼２０４及び動翼２０３を交互に通過させられ、この通過過程で、動翼２０３を介して軸体２０２が高速で回転させられ、発電機２０５が駆動されて発電される。

特開平７−２７９６２２号公報

ところで、上記の従来の発電装置にあっては、作動気体Ｇは、静翼２０４によりある程度斜めに偏向させられて動翼２０３に当てられるが、作動気体Ｇは、軸方向に沿うように流出していくので、動翼２０３が作動気体Ｇを十分に受けきれず、作動気体Ｇのエネルギの変換効率に劣るという問題があった。また、エネルギの変換効率をできるだけよくするために、動翼２０３と静翼２０４とを交互に複数配設して多段にしているが、それだけ、装置が大きくなるとともに構造も複雑になりコスト高になるという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、構造が複雑にならないようにして、動翼が作動気体を十分に受けて軸体を回転できるようにし、作動気体のエネルギの変換効率の向上を図った発電装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の発電装置は、一端側から他端側に向けて作動気体が流れる筒体と、該筒体にこれと同軸に相対回転可能に軸支される軸体とを備え、該軸体に上記作動気体を受けて該軸体に相対回転力を付与する動翼を設ける一方、上記筒体には上記動翼に作動気体を導く静翼を設け、上記筒体と軸体との相対回転力を動力として取り出して発電する発電装置において、
上記動翼を、上記筒体の他端側において上記軸体の外周に等角度関係で列設され軸方向に略沿い上記静翼から導出される作動気体を受ける面を有した複数のブレードと、該列設されたブレード群の軸方向一端部及び他端部のいずれか一方を塞ぐ閉塞板とを備えて構成するとともに、該列設されたブレード群の外周部を作動気体の流入口とし、該列設されたブレード群の軸方向一端部及び他端部のいずれか他方を作動気体の流出口として構成し、
上記静翼を、上記筒体の内周であって上記動翼の外周部を囲繞する部位に等角度関係で列設され軸方向に略沿う面を有した複数の導風板と、該列設された導風板群の軸方向他端部を覆う覆い板とを備えて構成するとともに、該列設された導風板群の軸方向一端部を作動気体の導入口とし、該列設された導風板群の内周部を作動気体の導出口として構成している。

これにより、筒体の一端側から他端側に向けて作動気体が流れると、動翼を介して軸体が回転させられ、発電が行なわれていく。この場合、作動気体が静翼に至ると、作動気体は、覆い板に衝止するとともに、導風板により略半径方向に流向が変更させられる。そのため、動翼のブレードには略半径方向の流向の作動気体が衝止することになるので、動翼のブレードは作動気体の力を十分に受けることができるようになり、そのため、作動気体のエネルギの変換効率が大幅に向上させられ、発電効率が向上させられる。また、従来のように、静翼と動翼を多段にしなくても良くなり、構造が複雑になることが防止される。

また、必要に応じ、上記静翼の各導風板を、円周一方向に凹曲し、凹曲した面により作動気体に遠心力を付与する構成としている。これにより、作動気体には静翼の各導風板の凹曲した面の曲率半径を中心とした遠心力が付与されて流向が変更させられるので、動翼のブレードにはこの遠心力が付与された作動気体が衝止することになり、そのため、より一層、動翼のブレードは作動気体の力を十分に受けることができるようになり、そのため、作動気体のエネルギの変換効率が大幅に向上させられ、発電効率が向上させられる。

更に、必要に応じ、上記筒体を流れる作動気体を該筒体の円周に沿う方向に流れ上記静翼の各導風板の凹曲面に衝止するような渦流にする渦流生成手段を設けた構成としている。これにより、作動気体は、渦流となって遠心圧縮されて導風板の面に衝止するので、確実に導風板に受けられ略半径方向へと流向が変更させられる。

この場合、上記渦流生成手段を、上記軸体の一端部側に放射状に設けられ軸方向に略沿う面を有した複数のベーンで構成したことが有効である。確実に作動気体を渦流にして遠心圧縮させることができる。

また、この場合、上記渦流生成手段を、上記筒体の一端部側に設けられ上記作動気体を噴射する噴射口と、上記噴射口から噴射された作動気体を上記筒体の円周方向に沿って流れるようにガイドする複数のガイド羽根とを備えて構成している。確実に作動気体を渦流にして遠心圧縮させることができる。

そして、必要に応じ、上記筒体の一端側に設けられ、上記作動気体としての燃焼ガスを生成する燃焼室を設けた構成としている。ゴミ等の廃棄物からなる燃料を燃焼させて発電することができる。

この場合、必要に応じ、上記動翼のブレード群の軸方向一端部を閉塞板で塞ぎ、該列設されたブレード群の軸方向他端部を作動気体の流出口として構成し、上記筒体を内筒と該内筒を覆う外筒とを備えて構成し、該内筒に上記静翼を設け、該内筒と外筒との間を作動気体の排気通路として構成し、内筒の上端部に排気通路の排気入口を設け、該筒体の下端部に排気出口を設けた構成としている。排気を内筒と外筒との間に均等に流出させることができ、内筒内の気流を良好に保つことができる。

また、必要に応じ、上記軸体を、外気が通される管体で形成し、該管体に外気を筒体内に流出させる多数の小孔を設け、該管体に外気を給気する給気管を接続した構成としている。燃焼空気を軸体から噴射できるので、満遍なく燃焼空気を供給でき、燃焼を良好にすることができる。

そしてまた、必要に応じ、上記動翼のブレード群の軸方向他端部を閉塞板で塞ぎ、該列設されたブレード群の軸方向一端部を作動気体の流出口として構成し、上記筒体内に一端部に作動気体を噴射する噴射口が形成され他端部に上記流出口に連通し流出口からの作動気体を取り入れる取入口が形成された上記筒体と同軸の作動気体通過管を設け、上記筒体を内筒と該内筒を覆う外筒とを備えて構成し、該内筒に上記静翼を設け、該内筒と外筒との間を内筒を加熱する熱源流体が充満し内筒内の作動気体を加温する熱源流体室として構成し、上記作動気体通過管内の作動気体を冷却する冷却部を設け、作動気体が上記筒体と作動気体通過管との間及び上記作動気体通過管を通って循環するようにした構成としている。これにより、高温に加熱された熱源流体を用いて発電することができるようになる。

本発明の発電装置によれば、発電の際に、静翼により作動気体を静翼の覆い板に衝止させるとともに、導風板により略半径方向に流向を変更させることができるので、動翼のブレードに略半径方向の流向の作動気体を衝止させることができ、動翼のブレードで作動気体の力を十分に受けることができるようになり、そのため、作動気体のエネルギの変換効率を大幅に向上させて発電効率を向上させることができる。また、従来のように、静翼と動翼を多段にしなくても良くなり、構造が複雑になることが防止される。
また、静翼の各導風板を、円周一方向に凹曲し、凹曲した面により作動気体に遠心力を付与する構成とした場合には、動翼のブレードに遠心力が付与された作動気体を衝止させることができ、そのため、より一層、動翼のブレードが作動気体の力を十分に受けることができるようになり、そのため、作動気体のエネルギの変換効率を大幅に向上させて発電効率を向上させることができる。
更に、筒体を流れる作動気体を筒体の円周に沿う方向に流れ静翼の各導風板の凹曲面に衝止するような渦流にする渦流生成手段を設けた場合には、作動気体は、渦流となって遠心圧縮されて導風板の面に衝止するので、導風板で作動気体を確実に受けて略半径方向へと流向を変更させることができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る発電装置について詳細に説明する。

図１には、本発明の第一の実施の形態に係る発電装置を示す。この発電装置は、ゴミ等の廃棄物からなる燃料を燃焼させて発電する装置であり、作動気体Ｇとしての燃焼ガスを生成する燃焼室１と、この燃焼室１に連続して設けられ一端３０ａ側から他端３０ｂ側に向けて作動気体Ｇが流れる筒体３０とを備えて構成されている。

燃焼室１は、筒体３０の一端側を抱擁するように設けられた逆円錐状の本体２を備えている。本体２の上部には開閉可能な燃料の投入口３が設けられている。本体２の上側はゴミ等の廃棄物からなる燃料を貯留する燃料貯留部４、下側は一次燃焼を行なう燃焼部５であり、燃焼部５での一次燃焼ガスは筒体３０の一端３０ａ側で二次燃焼させられる。６は燃料貯留部４と燃焼部５との間に設けられゴミの投入量を調整するダンパである。

７は本体２の下端部に設けられ燃焼用空気が供給される空気口、８は着火バーナである。本体２の下端部にはこの下端部を壁部で囲繞して形成され空気口７に流入する空気を一時的に貯留する空気貯留部１０が設けられている。本体２の下端には燃焼灰が落下する開口２ａが形成され、この開口２ａに連通して本体２の下側には、壁部で囲繞され開口２ａから落下した灰を受ける接地された受け空間部１１が形成されている。１２は受け空間部１１の扉である。受け空間部１１には例えばタイヤなどの燃焼物を入れ所謂いぶしてガス化し、このガスを燃焼部５に供給することができる。

また、本体２の上側の壁部は、二重構造になっており、上下に３つの部屋に区画されている。下側の部屋は外気を貯留し、後述の軸体４０に空気を給気する給気管５４が接続される外気貯留室１３、中間の部屋は後述の筒体３０からの排気を一時的に貯留する第１排気貯留室１４、上側の部屋は燃料貯留部４に通孔１６を通して後述の筒体３０からの排気を供給するために排気を一時的に貯留する第２排気貯留室１５として構成されている。上記の空気貯留部１０及び外気貯留室１３には、外気をスロットルで流量調整して供給する外気供給管１７が接続されている。１８は外気供給管１７の径路に設けられ外気をマイナスイオン化する磁石である。
また、第１排気貯留室１４には、排気ブロア１９を径路に備えた排気管２０が接続されている。また、この排気管２０には、排気される排気の一部をスロットルで流量調整して上記の空気貯留部１０に供給する管路２１、及び、排気される排気の一部をスロットルで流量調整して上記の第２排気貯留室１５に供給する管路２２が接続されている。

筒体３０は、内筒３１と内筒３１を覆う外筒３２とを備えて構成されており、内筒３１と外筒３２との間が作動気体Ｇの排気通路３３として構成され、内筒３１の上端部に排気通路３３の排気入口３４が設けられ、筒体３０の下端部に排気出口３５が設けられている。排気出口３５は、排気管体３６を介して上記の第１排気貯留室１４に接続されている。また、排気通路３３には螺旋状の水が通されるパイプ３７が収納されており、下側に入口３７ａ、上側に出口３７ｂを有し、通された水が排気で加温されて湯になるようにしている。

筒体３０には、これと同軸に回転可能に軸支される軸体４０が備えられている。軸体４０の一端部４１は、筒体３０に固定された軸受け部４３に軸支される一方、軸体４０の他端部４２は筒体３０の外筒３２を貫通して軸受４４に軸支されるとともに発電機４５に連携されている。発電機４５は、ケース体４６に収納されている。
軸体４０の一端部４１の軸受け部４３は、平軸受構造であり、架設部材４９を介して内筒３１の一端側に固定されオイル４８が充満したオイルケース４７内に収納されている。

軸体４０は、外気が通される管体５０で形成され、この管体５０には、外気を燃焼用空気として筒体３０内に流出させる多数の小孔５１が設けられている。また、軸体４０は、筒体３０に固定された覆管５２に覆われて保護されている。覆管５２にも管体５０の小孔５１から流出した外気を筒体３０内に流出させる多数の小孔５３が設けられている。
この管体５０の一端部４１には、外気を給気する給気管５４が接続されている。給気管５４の一端は上記の外気貯留室１３に連通し、他端はオイルケース４７の外側を囲繞し管体５０の一端に連通する中空状の接続ケース５５に接続されている。管体５０の他端部４２は、上記の発電機４５のケース体４６に開放している。ケース体４６にも外気を給気する給気管５６が接続されている。５７は給気管５６の径路に設けられ外気をマイナスイオン化する磁石である。

軸体４０には、作動気体Ｇを受けてこの軸体４０に回転力を付与するボリュート型の動翼６０が設けられる一方、筒体３０の内筒３１には動翼６０に作動気体Ｇを導く静翼７０が設けられている。
動翼６０は、図２にも示すように、筒体３０の他端側において軸体４０の外周に等角度関係で列設され軸方向に略沿い静翼７０から導出される作動気体Ｇを受ける面６１を有した複数のブレード６２と、この列設されたブレード６２群の軸方向一端部及び他端部のいずれか一方（実施の形態では一端部）を塞ぐ閉塞板６３とを備えて構成されている。ブレード６２の面方向は半径方向に対して傾斜して設定されている。そして、この列設されたブレード６２群の外周部は作動気体Ｇの流入口６４として構成され、列設されたブレード６２群の軸方向一端部及び他端部のいずれか他方（実施の形態では他端部）は作動気体Ｇの流出口６５として構成されている。流出口６５は、上記内筒３１の排気通路３３の排気入口３４に臨んでいる。

静翼７０は、図２にも示すように、筒体３０の内筒３１の内周であって動翼６０の外周部を囲繞する部位に等角度関係で列設され軸方向に略沿う面７１を有した複数の導風板７２と、この列設された導風板７２群の軸方向他端部を覆う覆い板７３とを備えて構成されている。そして、この列設された導風板７２群の軸方向一端部は作動気体Ｇの導入口７４として構成され、列設された導風板７２群の内周部は作動気体Ｇの導出口７５として構成されている。
静翼７０の各導風板７２は、円周一方向に凹曲され、凹曲した面７１により作動気体Ｇに遠心力を付与するよう構成されている。

また、本発電装置には、筒体３０を流れる作動気体Ｇを筒体３０の円周に沿う方向に流れ静翼７０の各導風板７２の凹曲面７１に衝止するような渦流にする渦流生成手段８０が設けられている。
この渦流生成手段８０は、図３にも示すように、軸体４０の一端部４１に放射状に設けられ軸方向に略沿う面を有した複数の羽板８１からなるベーン８２で構成されている。
更に、図４にも示すように、ベーン８２の下側の軸体４０の一端部には、作動気体Ｇの流れを加速する加速ファン８３が設けられている。
更にまた、図５にも示すように、筒体３０の上端部には作動気体Ｇを排気通路３３に導く固定の固定ファン８４が設けられている。この固定ファン８４により、排気は旋回させられて排気通路３３に送出される。

従って、この第一の実施の形態に係る発電装置によれば、以下のようにして、発電が行なわれる。
燃焼室１の投入口３から適時に燃料貯留部４に投入されたゴミ等の廃棄物からなる燃料は、ダンパ６を適宜開閉することにより燃焼部５に落下させられ、着火バーナ８により着火させられて燃焼させられる。燃焼部５では燃料が一次燃焼させられ、この一次燃焼ガスは上昇して筒体３０内に入り込み二次燃焼させられる。この燃焼に際しては、燃焼空気は、給気管５４，５６から給気されて供給されるが、磁石１８，５７によりマイナスイオン化されているので、燃焼効率が向上させられる。また、燃焼空気は、軸体４０を構成する管体５０の多数の小孔５１及び覆管５２の多数の小孔５３から供給されるので、筒体３０に満遍なく行き渡ることになり、この点でも、燃焼効率が向上させられる。

そして、この二次燃焼ガスからなる作動気体Ｇの上昇気流により、加速ファン８３，ベーン８２及び動翼６０を介して軸体４０が回転させられ、発電機４５により発電が行なわれていく。この場合、作動気体Ｇは、加速ファン８３により加速させられ、更に、ベーン８２により、一方向に旋回する渦流に生成されて筒体３０内を上昇する。この場合、作動気体Ｇは、ベーン８２により筒体３０の壁面に押し付けられて遠心圧縮される。

そして、静翼７０に至ると、作動気体Ｇは、覆い板７３に衝止するとともに、導風板７２により略半径方向に流向が変更させられる。この場合、図２に示すように、作動気体Ｇは、渦流となって遠心圧縮されて導風板７２の凹曲面７１に衝止するので、確実に導風板７２に受けられ略半径方向へと流向が変更させられるとともに、静翼７０の各導風板７２は、円周一方向に凹曲されているので、作動気体Ｇには遠心力が付与されて流向が変更させられる。
このため、動翼６０のブレード６２にはこの遠心力が付与された作動気体Ｇが略直角に衝止することになるので、動翼６０のブレード６２は作動気体Ｇの力を十分に受けることができるようになり、そのため、作動気体Ｇのエネルギの変換効率が大幅に向上させられ、発電効率が向上させられる。

動翼６０のブレード６２に衝止した作動気体Ｇは、動翼６０の流出口６５から流出させられて、筒体３０の固定ファン８４により旋回させられて排気通路３３に送出される。排気通路３３を通過する作動気体Ｇは、パイプ３７を流れる水と熱交換を行ない、排気ブロア１９により吸引されて、排気管体３６，第１排気貯留室１４を通って排気管２０から排気されていく。パイプ３７内の水は熱交換により加温されて温水になるので、暖房などの利用に供される。

図６には、本発明の第二の実施の形態に係る発電装置を示す。この発電装置は、熱源として、高温（例えば５００℃）に加熱された熱源流体Ｌを用いて発電する装置であり、一端側から他端側に向けて作動気体Ｇが循環して流れる筒体１３０を備えて構成されている。

筒体１３０は、内筒１３１と内筒１３１を覆う外筒１３２とを備えて構成されており、内筒１３１と外筒１３２との端面は端面板１３３，１３４で閉塞されている。また、内筒１３１と外筒１３２との間は、内筒１３１を加熱して内筒１３１内の作動気体Ｇを加温する熱源流体Ｌが充満する熱源流体室１３５として構成されている。外筒１３２の上端部に熱源流体室１３５の流体入口１３６が設けられ、外筒１３２の下端部に流体出口１３７が設けられている。内筒１３１の内面及び外面には、熱源流体Ｌの熱伝達を円滑にするために、円周方向に螺旋状の溝１３８が形成されている。

筒体１３０には、これと同軸に回転可能に軸支される軸体１４０が備えられている。軸体１４０の一端部１４１は、内筒１３１の他端部側（上側）に位置し、軸体１４０の他端部１４２側は筒体１３０の端面板１３３を貫通して軸支されている。そして、図７にも示すように、この軸体１４０は、回転軸１４３とこの回転軸１４３にベアリング１４４を介して設けられる回転管１４５とで構成されている。回転軸１４３はその回転力を伝動するギヤ機構１４６を介して動力軸１４７に連携されている。回転管１４５もその回転力を伝動するギヤ機構１４８を介して上記の動力軸１４７に連携されている。動力軸１４７は発電機１４９に連携されている。

軸体１４０の回転管１４５には、作動気体Ｇを受けてこの軸体１４０の回転管１４５に回転力を付与するボリュート型の動翼１６０が設けられる一方、筒体１３０の内筒１３１には動翼１６０に作動気体Ｇを導く静翼１７０が設けられている。
動翼１６０は、図７及び図８に示すように、筒体１３０の他端側において軸体１４０の回転管１４５の外周に等角度関係で列設され軸方向に略沿い静翼１７０から導出される作動気体Ｇを受ける面１６１を有した複数のブレード１６２と、この列設されたブレード１６２群の軸方向一端部及び他端部のいずれか一方（実施の形態では他端部）を塞ぐ閉塞板１６３とを備えて構成されている。ブレード１６２の面方向は半径方向に対して傾斜して設定されている。そして、この列設されたブレード１６２群の外周部は作動気体Ｇの流入口１６４として構成され、列設されたブレード１６２群の軸方向一端部及び他端部のいずれか他方（実施の形態では一端部）は作動気体Ｇの流出口１６５として構成されている。

静翼１７０は、図８にも示すように、筒体１３０の内筒１３１の内周であって動翼１６０の外周部を囲繞する部位に等角度関係で列設され軸方向に略沿う面１７１を有した複数の導風板１７２と、この列設された導風板１７２群の軸方向他端部を覆う覆い板１７３（端面板１３３で構成されている）とを備えて構成されている。そして、この列設された導風板１７２群の軸方向一端部は作動気体Ｇの導入口１７４として構成され、列設された導風板１７２群の内周部は作動気体Ｇの導出口１７５として構成されている。
静翼１７０の各導風板１７２は、円周一方向に凹曲され、凹曲した面１７１により作動気体Ｇに遠心力を付与するよう構成されている。

図６に示すように、筒体１３０内には、一端部に作動気体Ｇを噴射する噴射口１８１が形成され他端部に上記の流出口１６５に連通し流出口１６５からの作動気体Ｇを取り入れる取入口１８２が形成された上記の筒体１３０と同軸の作動気体通過管１８０が設けられている。作動気体通過管１８０の一端部は、円錐台状に形成されており、内部がボリュート型の複数の仕切り１８３で仕切られて、この円錐台状に形成された一端部の円周上に内筒１３１の一端部内周に対峙する噴射口１８１が複数列設して設けられている。

作動気体通過管１８０内には、作動気体通過管１８０内の作動気体Ｇを冷却する冷却部１８５が設けられている。この冷却部１８５は、作動気体通過管１８０内で端面板１３４に立設され、図９にも示すように、冷却水を作動気体通過管１８０内に噴射する多数の小孔１８６が設けられた管体１８７を備えて構成されている。冷却水は、端面板１３４に設けられ管体１８７に接続された給水管１８８を通して管体１８７に供給され、その後、上記の噴射口１８１から流出し、端面板１３４に設けた排水管１８９を通して温水として排出される。図９に示すように、小孔１８６は管体１８７の円周の接線方向に噴射されるように斜めに形成されている。

また、本発電装置には、筒体１３０を流れる作動気体Ｇを筒体１３０の円周に沿う方向に流れ静翼１７０の各導風板１７２の凹曲面１７１に衝止するような渦流にする渦流生成手段１９０が設けられている。
この渦流生成手段１９０は、図６に示すように、筒体１３０の内筒１３１の一端部側に設けられた作動気体Ｇを噴射する上記の噴射口１８１と、この噴射口１８１から噴射された作動気体Ｇを筒体１３０の円周方向に沿って流れるようにガイドする複数のガイド羽根１９１とを備えて構成されている。
更に、上記軸体１４０の回転軸１４３の一端部には、作動気体通過管１８０内での作動気体Ｇの流れを加速する加速ファン１９２が設けられている。

従って、この第二の実施の形態に係る発電装置によれば、以下のようにして、発電が行なわれる。
熱源流体室１３５には高温の熱源流体Ｌが充満していることから常時内筒１３１は加熱され、内筒１３１内の作動気体Ｇは加温される一方、作動気体通過管１８０内では、管体１８７から冷却水が噴射され作動気体Ｇは冷却される。これにより、作動気体Ｇが筒体１３０の内筒１３１と作動気体通過管１８０との間を上昇し、静翼１７０及び動翼１６０を通って作動気体通過管１８０に入り、作動気体通過管１８０を下降して作動気体通過管１８０の噴射口１８１から噴射させられる。即ち、内筒１３１内で作動気体Ｇの循環する気流が生じる。

そして、この作動気体Ｇの気流により、動翼１６０を介して軸体１４０の回転管１４５が回転させられ、動力軸１４７が回転させられて、発電機１４９により発電が行なわれていく。この場合、作動気体Ｇは、作動気体通過管１８０内で加速ファン１９２により加速させられて下降させられ、作動気体通過管１８０の噴射口１８１から噴射させられるとともに、ガイド羽根１９１によって筒体１３０の内筒１３１の円周方向に沿って一方向に旋回する渦流に生成されて筒体１３０内を上昇する。このとき、作動気体Ｇは、筒体１３０の内筒１３１の壁面に押し付けられて遠心圧縮される。

そして、静翼１７０に至ると、作動気体Ｇは、覆い板１７３に衝止するとともに、導風板１７２により略半径方向に流向が変更させられる。この場合、図８に示すように、作動気体Ｇは、渦流となって遠心圧縮されて導風板１７２の凹曲面１７１に衝止するので、確実に導風板１７２に受けられ略半径方向へと流向が変更させられるとともに、静翼１７０の各導風板１７２は、円周一方向に凹曲されているので、作動気体Ｇには遠心力が付与されて流向が変更させられる。
このため、動翼１６０のブレード１６２にはこの遠心力が付与された作動気体Ｇが略直角に衝止することになるので、動翼１６０のブレード１６２は作動気体Ｇの力を十分に受けることができるようになり、そのため、作動気体Ｇのエネルギの変換効率が大幅に向上させられ、発電効率が向上させられる。
動翼１６０のブレード１６２に衝止した作動気体Ｇは、動翼１６０の流出口１６５から流出させられて、作動気体通過管１８０に送出される。

尚、上記実施の形態では、筒体３０，１３０は円筒状に形成されているが必ずしもこれに限定されるものではなく、円錐形の筒状に形成するなど、どのような形状の筒体でも良く適宜変更して差支えない。また、上記実施の形態では、筒体を固定し軸体を回転させるように構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、軸体を固定し筒体を回転させるよう構成しても良く、要するに、筒体に軸体を相対回転可能に軸支し、筒体と軸体との相対回転力を動力として取り出して発電するものであればどのように構成しても良い。

本発明の第一の実施の形態に係る発電装置を示す断面図である。本発明の第一の実施の形態に係る発電装置において動翼及び静翼の構成を示す平断面図である。本発明の第一の実施の形態に係る発電装置においてベーンの構成を示す平断面図である。本発明の第一の実施の形態に係る発電装置において加速ファンの構成を示す平面図である。本発明の第一の実施の形態に係る発電装置において固定ファンの構成を示す平面図である。本発明の第二の実施の形態に係る発電装置を示す断面斜視図である。本発明の第二の実施の形態に係る発電装置の軸体の構成を示す斜視図である。本発明の第二の実施の形態に係る発電装置において動翼及び静翼の構成を示す平断面図である。本発明の第二の実施の形態に係る発電装置において冷却部の管体を示す横断面図である。従来の発電装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

Ｇ作動気体
１燃焼室
２本体
４燃料貯留部
５燃焼部
１１受け空間部
１３外気貯留室
１４第１排気貯留室
１５第２排気貯留室
１７外気供給管
１８磁石
２０排気管
３０筒体
３１内筒
３２外筒
３３排気通路
３７パイプ
４０軸体
４１一端部
４２他端部
４５発電機
５０管体
５１小孔
５２覆管
５３小孔
５４給気管
５６給気管
５７磁石
６０動翼
６２ブレード
６３閉塞板
６４流入口
６５流出口
７０静翼
７２導風板
７３覆い板
７４導入口
７５導出口
８０渦流生成手段
８１羽板
８２ベーン
８３加速ファン
８４固定ファン
１３０筒体
１３１内筒
１３２外筒
１３３，１３４端面板
Ｌ熱源流体
１３５熱源流体室
１３８溝
１４０軸体
１４１一端部
１４２他端部
１４３回転軸
１４５回転管
１４７動力軸
１４９発電機
１６０動翼
１６２ブレード
１６３閉塞板
１６４流入口
１６５流出口
１７０静翼
１７２導風板
１７３覆い板
１７４導入口
１７５導出口
１８０作動気体通過管
１８１噴射口
１８５冷却部
１８６小孔
１８７管体
１９０渦流生成手段
１９１ガイド羽根
１９２加速ファン

Claims

一端側から他端側に向けて作動気体が流れる筒体と、該筒体にこれと同軸に相対回転可能に軸支される軸体とを備え、該軸体に上記作動気体を受けて該軸体に相対回転力を付与する動翼を設ける一方、上記筒体には上記動翼に作動気体を導く静翼を設け、上記筒体と軸体との相対回転力を動力として取り出して発電する発電装置において、
上記動翼を、上記筒体の他端側において上記軸体の外周に等角度関係で列設され軸方向に略沿い上記静翼から導出される作動気体を受ける面を有した複数のブレードと、該列設されたブレード群の軸方向一端部及び他端部のいずれか一方を塞ぐ閉塞板とを備えて構成するとともに、該列設されたブレード群の外周部を作動気体の流入口とし、該列設されたブレード群の軸方向一端部及び他端部のいずれか他方を作動気体の流出口として構成し、
上記静翼を、上記筒体の内周であって上記動翼の外周部を囲繞する部位に等角度関係で列設され軸方向に略沿う面を有した複数の導風板と、該列設された導風板群の軸方向他端部を覆う覆い板とを備えて構成するとともに、該列設された導風板群の軸方向一端部を作動気体の導入口とし、該列設された導風板群の内周部を作動気体の導出口として構成したことを特徴とする発電装置。
上記静翼の各導風板を、円周一方向に凹曲し、凹曲した面により作動気体に遠心力を付与することを特徴とする請求項１記載の発電装置。
上記筒体を流れる作動気体を該筒体の円周に沿う方向に流れ上記静翼の各導風板の凹曲面に衝止するような渦流にする渦流生成手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の発電装置。
上記渦流生成手段を、上記軸体の一端部側に放射状に設けられ軸方向に略沿う面を有した複数のベーンで構成したことを特徴とする請求項３記載の発電装置。
上記渦流生成手段を、上記筒体の一端部側に設けられ上記作動気体を噴射する噴射口と、上記噴射口から噴射された作動気体を上記筒体の円周方向に沿って流れるようにガイドする複数のガイド羽根とを備えて構成したことを特徴とする請求項３記載の発電装置。
上記筒体の一端側に設けられ、上記作動気体としての燃焼ガスを生成する燃焼室を設けたことを特徴とする請求項２，３または４記載の発電装置。
上記動翼のブレード群の軸方向一端部を閉塞板で塞ぎ、該列設されたブレード群の軸方向他端部を作動気体の流出口として構成し、上記筒体を内筒と該内筒を覆う外筒とを備えて構成し、該内筒に上記静翼を設け、該内筒と外筒との間を作動気体の排気通路として構成し、内筒の上端部に排気通路の排気入口を設け、該筒体の下端部に排気出口を設けたことを特徴とする請求項６記載の発電装置。
上記軸体を、外気が通される管体で形成し、該管体に外気を筒体内に流出させる多数の小孔を設け、該管体に外気を給気する給気管を接続したことを特徴とする請求項６または７記載の発電装置。
上記動翼のブレード群の軸方向他端部を閉塞板で塞ぎ、該列設されたブレード群の軸方向一端部を作動気体の流出口として構成し、上記筒体内に一端部に作動気体を噴射する噴射口が形成され他端部に上記流出口に連通し流出口からの作動気体を取り入れる取入口が形成された上記筒体と同軸の作動気体通過管を設け、上記筒体を内筒と該内筒を覆う外筒とを備えて構成し、該内筒に上記静翼を設け、該内筒と外筒との間を内筒を加熱する熱源流体が充満し内筒内の作動気体を加温する熱源流体室として構成し、上記作動気体通過管内の作動気体を冷却する冷却部を設け、作動気体が上記筒体と作動気体通過管との間及び上記作動気体通過管を通って循環するようにしたことを特徴とする請求項２，３，４または５記載の発電装置。