JP3174484U - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炭酸ガス等の温室効果ガスの発生を最小限に抑え、長時間にわたって安定的な発電出力を生ずる発電装置を提供する。
【解決手段】主バッテリ２７、２８、２９によって交互に、ボイラ２０内の螺旋状ヒータ３２を駆動して水循環パイプ３１内の水を高温高圧の蒸気とし、この蒸気を蒸気タービン１９の羽に吹付けて蒸気タービン１９を駆動し、この蒸気タービン１９と直結された発電機１０を駆動して発電出力を得る。主バッテリ２７、２８、２９は、交互に補助バッテリ３６、３７、３８によって、圧縮機４６および流体モータ４７を介して、補助発電機４５を駆動し、この補助発電機４５の発電出力によって充電再生される。
【選択図】図１

Description

本考案は発電装置に係り、とくに複数のバッテリを備えるとともに、これら複数のバッテリを順次充電してその出力を利用して発電を行なうようにした発電装置に関する。

一般的な発電装置は、重油を燃料とするボイラと、このボイラの熱によって加熱された高温高圧の蒸気で駆動される蒸気タービンと、発電機とを組合わせて構成されており、ボイラによって高温高圧の蒸気を得、この蒸気をタービンの羽根に吹付けてタービンを回転駆動し、タービンと直結された発電機によって発電出力を取出すようにしている。

このような従来の蒸気タービン式の火力発電装置は、化石燃料の燃焼によって生ずる熱を利用するものであり、燃焼の過程で大量の炭酸ガスを発生する。従って地球温暖化の原因になり、異常気象の原因ともなる。従って、炭酸ガスの発生量のより少ない発電装置が求められている。

特開２００４−３３２５４０ 特開２００５−１１３６８３

本願考案の課題は、化石燃料の使用量をほとんど無くするか、あるいはまた非常に少量に低減するようにした発電装置を提供することである。

本願考案の別の課題は、温室効果ガスの発生を抑制し、これによって地球環境を悪化させないようにした発電装置を提供することである。

本願考案の別の課題は、バッテリを駆動源としながらしかも長期間の発電が行ない得るようにした発電装置を提供することである。

本願考案のさらに別の課題は、バッテリを駆動源として家庭内の電気負荷を駆動するようにした発電装置を提供することである。

本願考案のさらに別の課題は、家庭内の電気負荷を駆動するバッテリが長時間にわたって繰返して使用できるようにした発電装置を提供することである。

本願考案のさらに別の課題は、外部の引込み線から商業電源を取込むことを可能にし、さらには余剰の発電出力を引込み線を介して商用電源側に供給できるようにした発電装置を提供することである。

本願考案の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願考案の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。

本願の主要な考案は、
発電出力を取出すための発電機と、
前記発電機を駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンに対して高圧蒸気を供給するボイラと、
前記ボイラ内のヒータを駆動する複数の主バッテリと、
前記主バッテリを充電再生する複数の補助バッテリと、
を有し、前記複数の主バッテリを互いに切換えて前記ボイラのヒータを駆動するとともに、前記複数の補助バッテリを互いに切換えて放電した前記主バッテリを充電再生する発電装置に関するものである。なお主バッテリおよび補助バッテリとしては、狭義の蓄電池のみならず、キャパシタをも含むものである。

ここで、前記発電機の出力端に変圧器および開閉器が接続され、前記変圧器および開閉器を介して前記発電機の出力が外部の送電線に供給されてよい。また前記蒸気タービンが臨界状態で駆動されるように前記ボイラ内のヒータの発熱量が制御されてよい。また動力装置と補助発電機とを具備し、前記補助バッテリによって前記動力装置を介して前記補助発電機を駆動してその出力によって前記主バッテリを充電再生してよい。

本願の別の主要な考案は、
給電によって動作する電気負荷と、
前記電気負荷を駆動する複数の主バッテリと、
前記主バッテリを充電再生する複数の補助バッテリと、
を有し、前記複数の主バッテリを互いに切換えて前記電気負荷を駆動するとともに、前記複数の補助バッテリを互いに切換えて放電した前記主バッテリを充電再生する発電装置に関するものである。

ここで、前記電気負荷が家庭内の電気機器であってよい。また動力装置と補助発電機とを具備し、前記補助バッテリによって前記動力装置を介して前記補助発電機を駆動してその出力によって前記主バッテリを充電してよい。また電動モータと補助発電機とを具備し、前記補助バッテリによって前記電動モータを介して前記補助発電機を駆動してその出力によって前記主バッテリを再生してよい。

本願の主要な考案は、発電出力を取出すための発電機と、
前記発電機を駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンに対して高圧蒸気を供給するボイラと、
前記ボイラ内のヒータを駆動する複数の主バッテリと、
前記主バッテリを充電再生する複数の補助バッテリと、
を有し、前記複数の主バッテリを互いに切換えて前記ボイラのヒータを駆動するとともに、前記複数の補助バッテリを互いに切換えて放電した前記主バッテリを充電再生する発電装置に関するものである。

従ってこのような発電装置によると、複数の主バッテリを互いに切換えてボイラのヒータを駆動し、このボイラで発生した蒸気によって蒸気タービンを駆動し、蒸気タービンによって発電機を駆動することによって発電出力が得られる。ここで複数の主バッテリが交互にボイラのヒータを駆動するとともに、複数の補助バッテリによって主バッテリが交互に充電再生されるために、主バッテリを主要な駆動源としながらしかも長時間の発電が可能になる。

本願の別の主要な考案は、給電によって動作する電気負荷と、
前記電気負荷を駆動する複数の主バッテリと、
前記主バッテリを充電再生する複数の補助バッテリと、
を有し、前記複数の主バッテリを互いに切換えて前記電気負荷を駆動するとともに、前記複数の補助バッテリを互いに切換えて放電した前記主バッテリを充電再生する発電装置に関するものである。

従ってこのような発電装置によると、複数の主バッテリによって交互に切換えて電気負荷が駆動され、しかも主バッテリは複数の補助バッテリによって互いに切換えて充電されるために、主バッテリを主要な駆動源としながらしかも長時間の運転が可能になる。

第１の実施の形態の発電装置の全体のシステムを示すブロック図である。 同実施の形態の要部の拡大断面図である。 主バッテリと補助バッテリの切換えの動作を示す線図である。 第２の実施の形態の発電装置のブロック図である。 第２の実施の形態の発電装置の変形例のブロック図である。 第２の実施の形態の発電装置による主バッテリと補助バッテリの充放電の動作を示す線図である。

以下本願考案を図示の実施形態によって説明する。まず第１の実施の形態を図１〜図３によって説明する。この実施の形態は、図１に示す発電機１０を用いて発電した発電出力を送電線１５側に供給するようにした発電装置である。この発電装置は、発電を行なうための発電機１０を備えている。発電機１０は、磁界を形成するための励磁機１１を備えており、この発電機１０の出力端に変圧器１２と開閉器１３とが接続され、開閉器１３を通して送電塔１４の送電線１５に対して発電出力を供給するようにしている。

上記発電機１０は蒸気タービン１９によって駆動されるように、蒸気タービン１９の出力軸と発電機１０の主軸とが互いに直結されている。そして蒸気タービン１９を駆動するためのボイラ２０を備え、しかもボイラ２０にはバーナ２１が付設されている。そして蒸気タービン１９には復水器２２が接続されるとともに、この復水器２２には取水装置２３が取付けられている。

上記ボイラ１９を駆動するためにこの発電装置は３つの主バッテリ２７、２８、２９を備えている。主バッテリ２７〜２９は互いに切換えて、ボイラ２０内の水循環パイプ３１の外周部に螺旋状に巻付けられた螺旋状ヒータ３２に通電を行なうことによって、ボイラ２０内の水を高温高圧の蒸気にする。

上記主バッテリ２７、２８、２９を交互に充電するために補助バッテリ３６、３７、３８が設けられている。これらの補助バッテリ３６、３７、３８は交互に主バッテリ２７、２８、２９を充電するようにしている。なお主バッテリ２７〜２９を充電するための急速充電器４１と、後述する充電装置によって補助バッテリ３６、３７、３８を充電する急速充電器４２とが設けられている。

補助バッテリ３６〜３８の充電は、補助発電機４５によって行なわれる。この補助発電機４５は圧縮機４６によって加圧された流体で駆動される流体モータ４７を備え、この流体モータ４７によって補助発電機４５の駆動が行なわれる。

図２はとくに補助発電機４５による主バッテリ２７、２８、２９の充電と、ボイラ２０の加熱のための装置を拡大して示している。ボイラ２０内には複数本の水循環パイプ３１が互いに平行に配され、これらの水循環パイプ３１内を復水器２２によって復水され、あるいは取水装置２３によって取込まれた水が循環する。そして水循環パイプ３１の外周囲に巻付けられた螺旋状ヒータ３２が上記水循環パイプ３１内の水を加熱して高温高圧の蒸気にする。またボイラ２０は補助的にバーナ２１が取付けられており、このバーナ２１によってボイラ２０の加熱が行なわれる。

上記螺旋状ヒータ３２を駆動するための主バッテリ２７、２８、２９は、補助発電機４５の出力によって充電される。ここで補助発電機４５は例えば空気圧モータのような流体モータ４７によって、電動歯車を介して駆動されるようになっている。そして流体モータ４７を駆動するために、圧縮機４６とアキュムレータ４８とが設けられている。アキュムレータ４８内には圧縮機４６で加圧された高圧の流体、例えば空気が充填され、この高圧空気が上記流体モータ４７のピストンに作用し、これによって動力を取出すようにしている。なお圧縮機４６は、その駆動源であるモータの部分が補助バッテリ３６、３７、３８によって交互に駆動される。

次に以上のような構成の発電装置の動作の概略を説明する。主バッテリ２７、２８、２９によって交互に切換えて、螺旋状ヒータ３２に通電することによって水循環パイプ３１内の水を高温高圧の蒸気とする。ここでは、その温度が３７３．９５℃、圧力が２２．０６４Ｍｐａ、３２２Ｋｇ／ｃｍ^２の状態で運転するように、螺旋状ヒータ３２に対する通電が制御される。これによって蒸気タービン１９が高効率で発電を行ない、この蒸気タービン１９の主軸に直結された発電機１０を回転駆動し、効率的に発電出力を発生させる。発電出力は変圧器１２によって変圧されるとともに、開閉器１３を介して送電塔１４の送電線１５を介して供給することにより、売電される。

ボイラ２０内の螺旋状ヒータ３２を通電して駆動する主バッテリ２７、２８、２９は互いに交互に切換えて駆動されるとともに、放電した主バッテリ２７、２８、２９は、補助バッテリ３６、３７、３８によって充電される。すなわち補助バッテリ３６、３７、３８の何れかが圧縮機４６を介して流体モータ４７を駆動し、この流体モータ４７によって補助発電機４５を駆動する。そしてこの補助発電機４５の出力によって、急速充電器４１、４２を介して主バッテリ２７、２８、２９および補助バッテリ３６、３７、３８の充電が行なわれる。

次に上記主バッテリ２７〜３０による駆動と、補助バッテリ３６〜３９による充電再生の動作を図３によって説明する。まずボイラ２０を主バッテリ２７によって駆動する（図３Ａ参照）。そして主バッテリ２７の容量が所定の値以下になった場合には、図３Ｂに示すように主バッテリ２８に切換えてボイラ２０の駆動を行なう。このときに補助バッテリ３６によって、流体モータ４７および補助発電機４５を介してその発電出力を急速充電器４１を経由して主バッテリ２７に供給してその充電を行なう。

２番目の主バッテリ２８の容量が所定の値以下になった場合には、図３Ｃに示すように主バッテリ２９によってボイラ２０の駆動を行なう。そして第２の補助バッテリ３７によって流体モータ４７を介して補助発電機４５を駆動する。そしてこの発電機４５の出力を急速充電器４１を経由して主バッテリ２８に供給して充電再生する。同時に急速充電器４２によって補助発電機４５の出力を用いて第１の補助バッテリ３６の充電を行なう。

この後第３の主バッテリ２９が放電した場合には、図３Ｄに示すように第４の主バッテリ３０に切換えてボイラ２０の駆動を行なう。そして第３の補助バッテリ３８によって流体モータ４７を介して補助発電機４５を駆動し、その発電出力を急速充電器４１によって主バッテリ２９に供給して充電再生を行なう。さらに補助発電機４５の出力を急速充電器４２を介して第２の補助バッテリ３７に供給して充電再生を行なう。このような動作を順次繰返すことによって、主バッテリ２７、２８、２９、３０と、補助バッテリ３６、３７、３８、３９の充電再生が繰返して行なわれることになる。従って長時間にわたる駆動を安定的に行ない得ることになる。

次に第２の実施の形態を図４〜図６によって説明する。この実施の形態は、発電機１０の出力を直接売電するのではなく、主バッテリ２７、２８、２９によって家屋５２内の電気負荷を駆動するようにしたものであって、家庭用の電源装置として利用する発電装置である。ここでは、発電出力を供給するための駆動源として、主バッテリ２７、２８、２９が用いられる。またこれらの主バッテリ２７、２８、２９を充電再生するための補助バッテリ３６、３７、３８を並置しており、これらを組合わせて家屋５２内の電気負荷の駆動を行なうようにしている。

上記主バッテリ２７、２８、２９および補助バッテリ３６、３７、３８を駆動するために、ここでは圧縮機４６と流体モータ４７と補助発電機４５とが用いられており、補助発電機４５の出力を急速充電器４１、４２を介して、主バッテリ２７、２８、２９および補助バッテリ３６、３７、３８に供給するようにしている。

またここでは、電気負荷を備える家屋５２の壁の部分に配電盤５３が取付けられており、この配電盤５３には商用電源の引込み線５４が接続される。そしてこの引込み線５４の反対側の端部は、電柱５５の変圧器５６の出力端に接続される。またこの配電盤５３にはコンセントプラグ５７が設けられるとともに、家屋５２の外側部にコンセント５８が取付けられている。

以上のような構成において、家屋５２内の電気負荷は、交互に切換えて主バッテリ２７、２８、２９によって駆動される。そして主バッテリ２７、２８、２９および補助バッテリ３６、３７、３８の充電が、圧縮機４６、流体モータ４７、および補助発電機４５から成る発電装置によって行なわれ、補助発電機４５の発電出力が急速充電器４１、４２を介して主バッテリ２７、２８、２９および補助バッテリ３６、３７、３８に交互に供給されてこれらのバッテリの充電を行なう。

従ってこれらの主バッテリ２７、２８、２９と補助バッテリ３６、３７、３８とから成る発電装置によって家屋５２内の電気負荷の駆動が行なわれる。なお余剰の電力は引込み線５４を介して電線側に供給して売電が行なわれる。また電力が不足の場合には、電柱５５の変圧器５６を通して商用電源を取込み、これを配電盤５３によって家屋５２内に直接供給することができるばかりでなく、配電盤５３から急速充電器４１、４２に給電して主バッテリ２７〜２９および補助バッテリ３６〜３８の充電を行なうことが可能になる。

次に図４に示す実施の形態の変形例を図５によって説明する。この実施の形態は、補助発電機４５を駆動するための駆動装置として電動モータ６２を用いた点にある。なおその他の構成は上記図４に示す実施の形態と同様である。

従ってこのような構成によると、主バッテリ２７、２８、２９が放電した場合には、補助バッテリ３６、３７、３８が電動モータ６２を交互に駆動し、これによって補助発電機４５が発電出力を生ずる。そしてこの発電出力によって、急速充電器４１、４２を介して主バッテリ２７、２８、２９および補助バッテリ３６、３７、３８の充電再生が行なわれる。

図６は３つの主バッテリ２７、２８、２９と３つの補助バッテリ３６、３７、３８の切換えの動作を示している。ここで当初は３つの主バッテリ２７、２８、２９および補助バッテリ３６、３７、３８がフル充電の状態で運転が開始される。そしてまず主バッテリ２７によって家屋５２内の電気負荷の駆動が行なわれる。

主バッテリ２７が放電すると、主バッテリ２８に切換えられて家屋５２内の電気負荷を駆動するようになる。そして補助バッテリ３６によって流体モータ４７を介して補助発電機４５を駆動し、その発電出力によって主バッテリ２７の充電を行なう。

次に２番目の主バッテリ２８が放電した場合には、３番目の主バッテリ２９に切換えて家屋５２内の電気負荷の駆動が行なわれる。そして補助バッテリ３７によって流体モータ４７を介して補助発電機４５が駆動され、この補助発電機４５の発電出力によって急速充電器４１を介して主バッテリ２８の充電が行なわれ、さらに急速充電器４２を介して補助バッテリ３６の充電が行なわれる。

そして主バッテリ２９が放電すると、主バッテリ２７に切換えて家屋４２内の電気負荷が駆動される。そして補助バッテリ３８によって流体モータ４７を介して補助発電機４５が駆動され、この補助発電機４５の出力によって急速充電器４１を介して主バッテリ２９が充電再生される。さらに補助発電機４５の発電出力によって急速充電器４２を介して補助バッテリ３７の充電が行なわれる。

以上本願考案を図示の一実施の形態によって説明したが、本願考案は上記実施の形態によって限定されることなく、本願考案の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態における主バッテリ２７〜３０や補助バッテリ３６〜３９の容量や数等については、発電量や駆動する負荷の容量に応じて各種の変更が可能である。また主バッテリ２７〜３０および／または補助バッテリ３６〜３９として、蓄電池に代えて、コンデンサから成るキャパシタを用いることができる。本願考案においては、技術的思想中の主バッテリおよび補助バッテリの中にキャパシタをも含むものである。

本願考案は、売電のための発電や、家屋内の電気負荷の駆動に広く利用することができる。

１０ 発電機
１１ 励磁機
１２ 変圧器
１３ 開閉器
１４ 送電塔
１５ 送電線
１９ 蒸気タービン
２０ ボイラ
２１ バーナ
２２ 復水器
２３ 取水装置
２７〜３０ 主バッテリ
３１ 水循環パイプ
３２ 螺旋状ヒータ
３６〜３９ 補助バッテリ
４１、４２ 急速充電器
４５ 補助発電機
４６ 圧縮機
４７ 流体モータ
４８ アキュムレータ
５２ 家屋
５３ 配電盤
５４ 引込み線
５５ 電柱
５６ 変圧器
５７ コンセントプラグ
５８ コンセント
６２ 電動モータ

Claims (8)

1. 発電出力を取出すための発電機と、
   前記発電機を駆動する蒸気タービンと、
   前記蒸気タービンに対して高圧蒸気を供給するボイラと、
   前記ボイラ内のヒータを駆動する複数の主バッテリと、
   前記主バッテリを充電再生する複数の補助バッテリと、
   を有し、前記複数の主バッテリを互いに切換えて前記ボイラのヒータを駆動するとともに、前記複数の補助バッテリを互いに切換えて放電した前記主バッテリを充電再生する発電装置。
2. 前記発電機の出力端に変圧器および開閉器が接続され、前記変圧器および開閉器を介して前記発電機の出力が外部の送電線に供給される請求項１に記載の発電装置。
3. 前記蒸気タービンが臨界状態で駆動されるように前記ボイラ内のヒータの発熱量が制御される請求項１に記載の発電装置。
4. 動力装置と補助発電機とを具備し、前記補助バッテリによって前記動力装置を介して前記補助発電機を駆動してその出力によって前記主バッテリを充電再生する請求項１に記載の発電装置。
5. 給電によって動作する電気負荷と、
   前記電気負荷を駆動する複数の主バッテリと、
   前記主バッテリを充電再生する複数の補助バッテリと、
   を有し、前記複数の主バッテリを互いに切換えて前記電気負荷を駆動するとともに、前記複数の補助バッテリを互いに切換えて放電した前記主バッテリを充電再生する発電装置。
6. 前記電気負荷が家庭内の電気機器である請求項５に記載の発電装置。
7. 動力装置と補助発電機とを具備し、前記補助バッテリによって前記動力装置を介して前記補助発電機を駆動してその出力によって前記主バッテリを充電する請求項５に記載の発電装置。
8. 電動モータと補助発電機とを具備し、前記補助バッテリによって前記電動モータを介して前記補助発電機を駆動してその出力によって前記主バッテリを再生する請求項５に記載の発電装置。

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