JPH11332266A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種の製造工場や産業施設等から排出される
熱を利用して発電を行い、エネルギーの有効利用を図っ
た簡易な発電装置を得る。 【解決手段】 回転体１３と、該回転体１３の外周面に
取り付けた複数の焦電素子１４ａと、回転体１３がそれ
らの内部で回転駆動されることにより焦電素子１４ａの
温度を上昇及び下降させる加熱槽１５及び冷却槽１６と
から構成した発電装置。回転体１３は風力や水力もしく
は太陽光発電により電力の供給を受けたモータにより回
転駆動される。回転体１３の回転に伴って冷却槽１６か
ら加熱槽１５に移動した焦電素子１４ａは温度が上昇し
て電力を発生する。この電力はスリップリング２１及び
ブラシ３１を通して整流平滑回路１７で整流及び平滑さ
れ、出力端子４１，４２に接続された負荷ＲＬに供給さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電装置、特に、
熱エネルギーを吸収して電力を発生する焦電素子を用い
て電力を連続的に取り出す発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱エネルギーから電気エネル
ギーを発生させる発電装置としては、熱により蒸気を発
生させて蒸気タービンを回転させ、該蒸気タービンによ
り発電機を駆動して電気エネルギーを取り出す、火力発
電システムに採用されているものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、炭酸
ガスの増大による地球温暖化が大きな問題となってお
り、いわゆる石化エネルギーを大量に消費して大量の炭
酸ガスを発生する製鉄所や発電所を始めとして、各種の
製造工場や産業施設におけるエネルギーの有効利用が求
められている。これに呼応して、製鉄所や発電所では、
製鉄や発電の工程で発生する種々の熱を地域暖房等の熱
源として利用したり、溶鉱炉から排出される排ガスの熱
を利用して発電するといったことも試みられている。

【０００４】そこで、本発明の目的は、各種の製造工場
や産業施設等から排出される熱を利用して発電を行い、
エネルギーの有効利用を図ることのできる簡易な発電装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】以上の目的を達
成するため、本発明は、複数の焦電素子の温度を周期的
に変化させて該焦電素子から連続的に電力を取り出す発
電装置であって、焦電素子のそれぞれの温度を上昇させ
る加熱源と、焦電素子のそれぞれの温度を低下させる冷
却源と、これら加熱源及び冷却源と焦電素子の少なくと
も一方を移動させて焦電素子の温度を周期的に上昇及び
下降させる移動手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】前記移動手段により加熱源及び冷却源と焦
電素子の少なくとも一方を移動させると、焦電素子のそ
れぞれは加熱源からの熱を受けて温度が上昇し、かつ、
冷却源により冷却されて温度が低下する。これにより、
焦電素子は周期的に温度の上昇と下降を繰り返し、その
温度差に対応して連続的に電力を発生する。

【０００７】さらに、本発明に係る発電装置は、前記焦
電素子のそれぞれの出力を整流及び平滑する整流平滑回
路を備えることにより、焦電素子から出力する電流を整
流及び平滑し、直流電流に変換する作用を有することに
なる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る発電装置の実
施形態について、添付図面を参照して説明する。

【０００９】（第１実施形態、図１〜図３参照）本発明
に係る発電装置の第１実施形態を図１に示す。この発電
装置１１ａは、回転軸１２を支点として回転するドラム
状の回転体１３と、該回転体１３の外周面に取り付けら
れ、それぞれが熱エネルギーを吸収すると自発分極を起
こし、表面に電荷が誘起される焦電性材料からなる複数
の焦電素子１４ａと、回転体１３がそれぞれの内部で回
転することにより焦電素子１４ａの温度を上昇及び下降
させる加熱槽１５及び冷却槽１６と、焦電素子１４ａの
それぞれから出力する電流を整流及び平滑する整流平滑
回路１７とから構成されている。

【００１０】回転体１３は、その回転軸１２が加熱槽１
５と冷却槽１６とを仕切る断熱板１８に支持され、矢印
Ａ１方向に、例えば、風力や水力もしくは太陽光発電に
より電力の供給を受けたモータにより回転駆動される。
回転体１３の外周面には、図２に示すように、多数の板
状焦電素子１４ａが取り付けられている。これら焦電素
子１４ａは、回転体１３の一端面に配置された電力取出
し用のスリップリング２１とコモン電極用のスリップリ
ング２２にそれぞれ接続している。

【００１１】ところで、加熱槽１５には、相対的に温度
の高い空気やガス、油、絶縁性液体等の加熱媒体を矢印
Ａ１１で示すように導入するための加熱媒体導入口１５
ａと、導入された加熱媒体を矢印Ａ１２で示すように排
出するための加熱媒体排出口１５ｂとを設けている。加
熱媒体は、例えば、製鉄所の圧延工程等で発生した熱を
利用して加熱されたものである。同様に、冷却槽１６に
は、相対的に温度の低い空気や絶縁性液体等の冷却媒体
が矢印Ａ２１で示すように導入するための冷却媒体導入
口１６ａと、導入された冷却媒体を矢印Ａ２２で示すよ
うに排出するための冷却媒体排出口１６ｂとを設けてい
る。冷却媒体としては、例えば、通常の大気を用いるこ
とができる。

【００１２】電力取出し用のスリップリング２１及びコ
モン電極用のスリップリング２２には、それぞれブラシ
３１，３２が摺接している。ブラシ３１は整流平滑回路
１７のダイオードＤ１の各アノードに接続されている。
ダイオードＤ１の各カソードは平滑コンデンサＣの一端
及び出力端子４１に接続されている。また、ブラシ３２
は平滑コンデンサＣの他端及びいま一つの出力端子４２
に接続されている。出力端子４１，４２の間には負荷Ｒ
Ｌが接続されている。

【００１３】以上の構成において、回転体１３が回転軸
１２を支点として矢印Ａ１方向に回転すると、該回転に
伴って冷却槽１６から加熱槽１５に移動した焦電素子１
４ａは温度が上昇し、電力を発生する。この電力は、ス
リップリング２１及びブラシ３１を通して整流平滑回路
１７で整流及び平滑され、出力端子４１，４２に接続さ
れた負荷ＲＬに供給される。このとき出力端子４１，４
２から取り出される電力は、負荷ＲＬの両端に印加され
る電圧Ｖ_outと負荷ＲＬに流れる電流との積に等しい。

【００１４】さらに、焦電素子１４ａは加熱槽１５から
冷却槽１６に移動して冷却された後、再び、加熱槽１５
に移動して加熱されて温度が上昇し、電力が取り出され
る。このようにして、簡単な構成を有する発電装置によ
り、製鉄所の廃熱等を利用して、直流電力を連続して取
り出すことができる。

【００１５】なお、本第１実施形態において、回転体１
３には、図２に示すような四角形状の焦電素子１４ａに
代えて、図３に示すように、一定の幅を有する帯状もし
くは棒状の焦電素子１４ｂを軸方向に配置するようにし
てもよい。

【００１６】（第２実施形態、図４参照）本発明に係る
発電装置の第２実施形態を図４に示す。この発電装置１
１ｂは、回転軸１２ａを支点として矢印Ａ２方向に回転
するディスク状の回転体１３ａの外周面に等間隔で焦電
素子１４ｃを取り付ける一方、回転軸１２ａを中心とし
て１８０度の間隔をおいて、焦電素子１４ｃに向かって
矢印Ａ３で示すように熱風を吹き付ける熱風ノズル２
５、及び焦電素子１４ｃに向かって矢印Ａ４で示すよう
に冷風を吹き付ける冷風ノズル２６を配置したものであ
る。

【００１７】図４において、回転体１３ａが矢印Ａ２方
向に回転すると、冷風ノズル２６側から熱風ノズル２５
側に移動した焦電素子１４ｃのそれぞれは温度が上昇し
て電力が発生する。さらに、焦電素子１４ｃは熱風ノズ
ル２５側から冷風ノズル２６側に移動して冷却された
後、再び、熱風ノズル２５側に移動して加熱されて温度
が上昇し、電力が取り出される。このようにして、前記
第１実施形態と同様に、簡単な構成を有する発電装置１
１ｂにより、製鉄所の廃熱等を利用して、直流電力を連
続して取り出すことができる。

【００１８】なお、本第２実施形態においても、回転体
１３ａに取り付けられた焦電素子１４ｃからの電力の取
出しは、図１を参照して説明した第１実施形態と同様の
構成により、スリップリングとブラシ並びに整流平滑回
路を用いて行うことができる。

【００１９】（第３実施形態、図５参照）本発明に係る
発電装置の第３実施形態を図５に示す。この発電装置１
１ｃは、ディスク５１上にアレイ状に多数の焦電素子１
４ｄを配置すると共に、その上側にディスク５１の中心
に配置されたシャフト５２を支点として半円形のシャッ
タ板５３を回転自在に支持し、かつ、ディスク５１の上
方から太陽光等の赤外光（熱線）を照射するようにした
ものである。

【００２０】本第３実施形態では、シャッタ板５３を回
転させると（例えば、矢印Ａ５方向に）、シャッタ板５
３で赤外光が遮断された焦電素子１４ｄは温度が低く、
その状態からシャッタ板５３が移動して赤外光が照射さ
れるようになると、焦電素子１４ｄは温度が上昇し、電
力を発生する。さらに、焦電素子１４ｄはシャッタ板５
３により赤外光の入射が遮断されて冷却された後、再
び、赤外線が照射されて温度が上昇し、電力が取り出さ
れる。このようにして、太陽光等の赤外線を含む熱源を
用いて、電力を連続して取り出すことができる。

【００２１】（第４実施形態、図６参照）本発明に係る
発電装置の第４実施形態を図６に示す。この発電装置１
１ｄは、図１を参照して説明した第１実施形態の発電装
置１１ａにおいて、ドラム状の回転体１３に代えて、二
つのプーリ６１，６２の間に張り渡されたベルト６３に
多数の焦電素子１４ｅを取り付け、ベルト６３の移動に
より焦電素子１４ｅのそれぞれを冷却槽１６及び加熱槽
１５に順次移動させて周期的に加熱及び冷却を繰り返
し、その過程で電力を取り出すようにしたものである。

【００２２】従って、本第４実施形態の発電装置１１ｄ
は、前記第１実施形態の発電装置１１ａと実質的に同じ
構成及び作用を有するものであり、図６において図１に
対応する部分には対応する符号を付し、重複した説明は
省略する。

【００２３】（他の実施形態）なお、本発明に係る発電
装置は前記実施形態に限定されるものではなく、その要
旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、第
１〜第４実施形態において、焦電素子の出力を整流及び
平滑することなく、交流電力として取り出すようにして
もよい。また、図４に示した第２実施形態において、回
転体１３ａを静止させておき、その周りを熱風ノズル２
５及び冷風ノズル２６を移動させるようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、移動手段により加熱源及び冷却源と焦電素子
の少なくとも一方を移動させると、焦電素子のそれぞれ
は周期的に温度の上昇と下降を繰り返し、その温度差に
対応して連続的に電力を発生するので、加熱源として製
鉄所や発電所の廃熱を用いて比較的簡単な構成で電力を
得ることができ、従来無駄に捨てられていた熱エネルギ
ーを有効に活用することができる。従って、本発明を火
力発電所や製鉄所等の各種産業施設で発電設備として採
用すれば、エネルギーの利用効率が高まり、炭酸ガスの
排出量の抑制、ひいては地球温暖化の抑制にも貢献する
ことができる。

【００２５】また、整流平滑回路を設けて焦電素子の出
力を直流に変換するようにすれば、直流電力を連続して
負荷に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発電装置の第１実施形態を示す説
明図。

【図２】前記発電装置に使用される回転体及び焦電素子
を示す斜視図。

【図３】前記発電装置に使用されるいま一つの焦電素子
を示す斜視図。

【図４】本発明に係る発電装置の第２実施形態の要部を
示す斜視図。

【図５】本発明に係る発電装置の第３実施形態の要部を
示す斜視図。

【図６】本発明に係る発電装置の第４実施形態を示す断
面図。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…発電装置 １３，１３ａ…回転体 １４ａ〜１４ｅ…焦電素子 １５…加熱槽 １６…冷却槽 １７…整流平滑回路 ２５…熱風ノズル ２６…冷風ノズル ５１…ディスク ５３…シャッタ板 ６３…ベルト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の焦電素子の温度を周期的に変化さ
   せて該焦電素子から連続的に電力を取り出す発電装置で
   あって、 前記焦電素子のそれぞれの温度を上昇させる加熱源と、 前記焦電素子のそれぞれの温度を低下させる冷却源と、 前記加熱源及び冷却源と前記焦電素子の少なくとも一方
   を移動させて焦電素子の温度を周期的に上昇及び下降さ
   せる移動手段と、 を備えたことを特徴とする発電装置。
2. 【請求項２】 前記焦電素子の出力を整流及び平滑する
   整流平滑回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の
   発電装置。