JP2019027420A

JP2019027420A - 液体空気循環電力発生装置

Info

Publication number: JP2019027420A
Application number: JP2017150945A
Authority: JP
Inventors: 安達　司朗; Shiro Adachi; 司朗安達
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-08-03
Also published as: JP6684762B2

Abstract

【課題】気化空気が圧力調整弁から排出されることがなく、再利用の可能な液体空気循環電力発生装置を提供する。
【解決手段】電力発生装置は、保冷タンクＡ（１）の超低温の液体空気を高圧ポンプ（２）で熱交換チューブＡ（５）に圧送し熱交換チューブＢ（６）との熱交換で昇温した気化空気を発熱体に圧送し発熱体との熱交換で昇温・昇圧した気化空気でタービン（１０）と発電機（１１）を駆動、発電し、タービン（１０）から排気した低温の気化空気を、熱交換器（１３）で冷却し超低温になった気化空気を圧縮機（１４）で圧縮し昇温・昇圧した低温の気化空気を熱交換チューブＢ（６）に圧送して熱交換チューブＡ（５）との熱交換で冷却された超低温の気化空気を膨張弁Ａ（１５）に圧送して超低温の液体空気になった液体空気を保冷タンクＡ（１）の液化層に送り返す作動流体のサイクルとする。気化空気が圧力調整弁から排出されることがなく再利用が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体空気を再利用して発電を行う液体空気循環電力発生装置に関するものである。

従来より、発電装置としては、液体空気を消費して発電を行うものが知られている（特許文献１）。

特開２０１２−１７７２５号公報

しかしながら、液体空気を再利用する発電装置において、冷却・凝縮室から保冷タンクＡの気化層に送り込まれた作動流体の超低温の気化空気は、保冷タンクＡに装備された冷凍液化機で液化できなかった気化空気が、保冷タンクＡに装備された圧力調整弁から排出されるため、冷媒流体の液体空気と共有する保冷タンクＡに注入された液体空気が、短時間で消費されていた。

そこで、本発明の目的は、上記従来の発電装置の問題を解消し、気化空気が圧力調整弁から排出されることがなく、再利用の可能な液体空気循環電力発生装置を提供することにある。

本発明のうち、請求項１に記載された発明は、保冷タンクＡに注入された超低温の液体空気を、作動流体の高圧ポンプで加熱・膨張室に設置された電熱ヒーターに噴霧して、
昇温・昇圧した気化空気でタービンと発電機を駆動させ発電をして、
保冷タンクＡに注入された超低温の液体空気を冷媒流体の高圧ポンプで、冷却・凝縮室に設置された熱交換器の熱交換チューブに圧送して、
タービンから排気した低温の気化空気との熱交換で熱交換チューブ内で昇温・昇圧した超低温の気化空気を保冷タンクＡに装備された膨張弁に圧送して、
膨張弁の膨張減圧・冷却作用で超低温の液体空気になった液体空気を保冷タンクＡの液化層に送り返す冷媒流体のサイクルと、
タービンから排気した低温の気化空気を、冷却・凝縮室に設置された超低温の熱交換器で冷却して、
超低温になった気化空気を保冷タンクＡの気化層に送り込み、その超低温の気化空気の一部を保冷タンクＡに装備された冷凍液化機で超低温の液体空気に再生して、
液化できなかった超低温の気化空気を、保冷タンクＡに装備された圧力調整弁から排気する作動流体のサイクルで構成された、液体空気を再利用する発電装置において、
保冷タンクＡに注入された超低温の液体空気を、作動流体の高圧ポンプで断熱容器に収納された熱交換器の熱交換チューブＡに圧送して、
熱交換器の熱交換板で接合された熱交換チューブＢとの熱交換で昇温した超低温の気化空気を、加熱・膨張室に設置された電気エネルギーの通電で熱エネルギーを発生させた発熱体に圧送して、
発熱体との熱交換で昇温・昇圧した気化空気で、タービンと発電機を駆動させ発電をして、
タービンから排気した低温の気化空気を、冷却・凝縮室に設置された液体空気が流動する熱交換器で冷却して、
超低温になった気化空気を圧縮機で吸入圧縮して、昇温・昇圧した低温の気化空気を、熱交換チューブＢに圧送して、
熱交換チューブＡとの熱交換で熱交換チューブＢ内で冷却された超低温の気化空気を膨張弁に圧送して、
膨張弁の膨張減圧・冷却作用で超低温の液体空気になった液体空気を、保冷タンクＡの液化層に送り返す作動流体のサイクルを特徴とするものである。

請求項１に記載された発明は、気化空気が圧力調整弁から排出されることがなく、再利用が可能である。

液体空気循環電力発生装置を示す説明図である。

以下、本発明の液体空気循環電力発生装置（以下、電力発生装置とする）の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、電力発生装置を示す説明図である。

保冷タンクＡ(１)に注入された−１９０℃の液体空気を、作動流体の高圧ポンプ(２)で断熱容器(３)に収納された熱交換器(４)の熱交換チューブＡ(５)に圧送する。
熱交換器(４)の熱交換板で接合された熱交換チューブＢ(６)との熱交換で昇温した−１２０℃の気化空気を、加熱・膨張室(７)に設置された電気エネルギーの通電で２００℃の熱エネルギーを発生させた金属蓄熱体(８)の極細多孔の熱交換流路(９)に圧送する。

そして、２０℃・４６気圧に昇温・昇圧した気化空気で、タービン(１０)と発電機(１１)とを駆動して電力を発生させる。これにより、タービン(１０)から排気した−５０℃の気化空気は、冷却・凝縮室(１２)に設置された−１９０℃の液体空気が流動する熱交換器(１３)によって−１２０℃の気化空気に冷却される。その気化空気を圧縮機(１４)で吸入圧縮した後、昇温・昇圧した−５０℃の気化空気を、熱交換チューブＢ(６)に圧送する。

熱交換チューブＡ(５)との熱交換で、熱交換チューブＢ(６)内で−１２０℃の気化空気に冷却して、その−１２０℃の気化空気を膨張弁Ａ(１５)に圧送する。そして、膨張弁Ａ（１５）の膨張減圧・冷却作用で−１９０℃の液体空気にした後、その液体空気を保冷タンクＡ（１）の液化層に送り返す作動流体のサイクルと、保冷タンクＡ（１）に注入された−１９０℃の液体空気を、冷媒流体の高圧ポンプ(１６)とで、冷却・凝縮室(１２)に設置された熱交換器(１３)の熱交換チューブ(１７)に圧送する。

そして、タービン(１０)から排気した−５０℃の気化空気との熱交換により、熱交換チューブ(１７)内で昇温・昇圧した−１２０℃の気化空気を膨張弁Ｂ(１８)に圧送する。膨張弁Ｂ(１８)の膨張減圧・冷却作用で−１９０℃の液体空気になった液体空気を、保冷タンクＡ(１)の液化層に送り返す。
なお、この電力発生装置の稼動に必要な電力は、発電機(１１)から発生した例えば１００００キロワットから分配した５０００キロワット以内で賄われている。

上記の如く構成される電力発生装置は、保冷タンクＡ（１）に注入された超低温の液体空気を、作動流体の高圧ポンプ（２）で断熱容器（３）に収納された熱交換器（４）の熱交換チューブＡ（５）に圧送して、熱交換器（４）の熱交換板で接合された熱交換チューブＢ（６）との熱交換で昇温した超低温の気化空気を、加熱・膨張室（７）に設置された電気エネルギーの通電で熱エネルギーを発生させた発熱体に圧送して、発熱体との熱交換で昇温・昇圧した気化空気で、タービン（１０）と発電機（１１）を駆動させ発電をして、タービン（１０）から排気した低温の気化空気を、冷却・凝縮室（１２）に設置された液体空気が流動する熱交換器（１３）で冷却して、超低温になった気化空気を圧縮機（１４）で吸入圧縮して、昇温・昇圧した低温の気化空気を、熱交換チューブＢ（６）に圧送して、熱交換チューブＡ（５）との熱交換で熱交換チューブＢ（６）内で冷却された超低温の気化空気を膨張弁Ａ（１５）に圧送して、膨張弁Ａ（１５）の膨張減圧・冷却作用で超低温の液体空気になった液体空気を、保冷タンクＡ（１）の液化層に送り返す作動流体のサイクルとする。その結果、気化空気が圧力調整弁から排出されることがなく、再利用が可能である。

なお、本発明にかかる電力発生装置は、上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

例えば、この電力発生装置に使用する液体空気は、高度８０キロメートルまで充満した、地球上のどこにでも存在する空気を、空気液化機で誰でも容易に製造・入手することができる。

また、この電力発生装置を巨大化すれば、火力発電所や原子力発電所に取って代わる無尽蔵の燃料で稼動する発電所が実現できる。

また、この電力発生装置の冷却・凝縮室を、断熱容器と加熱・膨張室の外周に位置した円筒形のコンパクト・サイズにすれば、大型トラックやダンプなどを含めた自動車に搭載できる電気自動車が実現できる。

また、ジェット・エンジンの燃焼室に相当するこの電力発生装置から発生する電気エネルギーの通電で、２５００℃の熱エネルギーを発生させた金属蓄熱体が設置された加熱・膨張室に、大気を吸入圧縮した圧縮機の出口から噴出した高圧空気を、金属蓄熱体の熱交換流路に圧送することが可能である。

また、１５００℃に加熱・膨張した高圧空気の膨張圧力でタービンと圧縮機を駆動させ、タービンから空気を高速噴出させれば航空機の推進力になるので、電気航空機が実現できる。

また、この電力発生装置から発生する電気で、船舶のスクリューを動かすモーターを駆動させれば、電気船舶が実現できるのである。

また、電力発生装置に利用する液体空気を液体酸素に置き換えて、保冷タンクＡの底部から永久磁石で磁力を発生させると、液体酸素は磁石に吸着する性質があるので、この電力発生装置から発生する電力を、無重力状態の宇宙船や宇宙ステーションの電力供給源として使用することができる。

また、この電力発生装置は永久に稼動発電するものではなく、原子力発電も定期検査で一年に一度は原子炉を停止させるように、電力発生装置も定期検査で一年に一度は稼動発電を停止させるものである。

１・・保冷タンクＡ、２・・高圧ポンプ、３・・断熱容器、４・・熱交換器、５・・熱交換チューブＡ、６・・熱交換チューブＢ、７・・加熱・膨張室、８・・金属蓄熱体、９・・熱交換流路、１０・・タービン、１１・・発電機、１２・・冷却・凝縮室、１３・・熱交換器、１４・・圧縮機、１５・・膨張弁Ａ、１６・・高圧ポンプ、１７・・熱交換チューブ、１８・・膨張弁Ｂ。

Claims

保冷タンクＡに注入された超低温の液体空気を、作動流体の高圧ポンプで加熱・膨張室に設置された電熱ヒーターに噴霧して、
昇温・昇圧した気化空気でタービンと発電機を駆動させ発電をして、
保冷タンクＡに注入された超低温の液体空気を冷媒流体の高圧ポンプで、冷却・凝縮室に設置された熱交換器の熱交換チューブに圧送して、
タービンから排気した低温の気化空気との熱交換で熱交換チューブ内で昇温・昇圧した超低温の気化空気を保冷タンクＡに装備された膨張弁に圧送して、
膨張弁の膨張減圧・冷却作用で超低温の液体空気になった液体空気を保冷タンクＡの液化層に送り返す冷媒流体のサイクルと、
タービンから排気した低温の気化空気を、冷却・凝縮室に設置された超低温の熱交換器で冷却して、
超低温になった気化空気を保冷タンクＡの気化層に送り込み、その超低温の気化空気の一部を保冷タンクＡに装備された冷凍液化機で超低温の液体空気に再生して、
液化できなかった超低温の気化空気を、保冷タンクＡに装備された圧力調整弁から排気する作動流体のサイクルで構成された、液体空気を再利用する発電装置において、
保冷タンクＡに注入された超低温の液体空気を、作動流体の高圧ポンプで断熱容器に収納された熱交換器の熱交換チューブＡに圧送して、
熱交換器の熱交換板で接合された熱交換チューブＢとの熱交換で昇温した超低温の気化空気を、加熱・膨張室に設置された電気エネルギーの通電で熱エネルギーを発生させた発熱体に圧送して、
発熱体との熱交換で昇温・昇圧した気化空気で、タービンと発電機を駆動させ発電をして、
タービンから排気した低温の気化空気を、冷却・凝縮室に設置された液体空気が流動する熱交換器で冷却して、
超低温になった気化空気を圧縮機で吸入圧縮して、昇温・昇圧した低温の気化空気を、熱交換チューブＢに圧送して、
熱交換チューブＡとの熱交換で熱交換チューブＢ内で冷却された超低温の気化空気を膨張弁に圧送して、
膨張弁の膨張減圧・冷却作用で超低温の液体空気になった液体空気を、保冷タンクＡの液化層に送り返す作動流体のサイクルを特徴とする、液体空気循環電力発生装置。