(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギー収支比が極めて高く、小型・軽量で低コスト生産が可能であり、安定したクリーンエネルギーを連続的に長期間に亘って供給可能なクリーンエネルギー発生装置を提供する。【解決手段】ＣＯ２冷媒を作動流体として密閉動力サイクル１５に超臨界点以下の所定圧で封入し、圧縮機２７により低温低圧ＣＯ２作動流体を超臨界点以上の圧力で昇圧して超臨界流体を生成し、蓄電ユニット２０の蓄電電力をパルス電源２８に供給することで生成したパルス電力により電気式動力ガス発生器４２を超臨界点以上の温度に加熱し、該超臨界流体を該電気式動力ガス発生器と接触させることにより生成した超臨界動力ガスを可動ピストン２００で該所定圧まで膨張させて第１クリーンエネルギーとして機械エネルギーを発生させ、当該機械エネルギーの一部を発電機２５に供給して第２クリーンエネルギーとして発電電力を発生させる。【選択図】図１
2014228267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２冷媒を作動流体として密閉動力サイクルに超臨界点以下の所定圧で封入し、該密閉動力サイクルにおいて圧縮機により低温低圧ＣＯ２作動流体を超臨界点以上の圧力で昇圧して超臨界流体を生成し、蓄電ユニットの蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力により当該電気式動力ガス発生器を超臨界点以上の温度に加熱し、該超臨界流体を電気式動力ガス発生器と接触させることにより超臨界動力ガスを生成し、当該超臨界動力ガスを可動ピストンで該所定圧まで膨張させて第１クリーンエネルギーとして機械エネルギーを発生させ、当該機械エネルギーの一部を発電機に供給して第２クリーンエネルギーとして発電電力を発生させ、該可動ピストンの膨張ガスを冷却器により冷却して該低温低圧ＣＯ２作動流体を再生することを特徴とするクリーンエネルギー発生装置。
【請求項２】
該発電電力の一部を蓄電用電力として該蓄電ユニットに充電し、さらに、該超臨界流体をバッファアキュムレータで一時的に蓄圧し、当該電気式動力ガス発生器に供給される該超臨界流体の供給タイミングを制御弁により制御し、該バッファアキュムレータと該制御弁とを該可動ピストンのスタータとして機能させることを特徴とする請求項１記載のクリーンエネルギー発生装置。
【請求項３】
該密閉動力サイクルが低温低圧ＣＯ２冷媒から冷媒過熱蒸気を生成する蒸発器を備え、該密閉動力サイクルが該冷媒過熱蒸気を超臨界圧で圧縮して超臨界冷媒を生成する冷媒圧縮機と、該超臨界冷媒を該所定圧まで膨張させる膨張器とを備え、該冷却器が膨張後の該超臨界冷媒を蒸発させる熱交換器を備え、該機械エネルギーの一部によって該圧縮機と該冷媒圧縮機とが同期しながら作動することを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンエネルギー発生装置。
【請求項４】
該電気式動力ガス発生器が、ケーシングに形成された動力ガス発生室と、該動力ガス発生室に収納された管状通電加熱手段とを備え、該管状通電加熱手段が該パルス電力により通電して該超臨界点以上の温度で発熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリーンエネルギー発生装置。
【請求項５】
ＣＯ２冷媒を作動流体として密閉動力サイクルに超臨界点以下の所定圧で封入し、該密閉動力サイクルにおいて圧縮機により低温低圧ＣＯ２作動流体を超臨界点以上の圧力で昇圧して超臨界流体を生成し、蓄電ユニットの蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力により当該電気式動力ガス発生器を超臨界点以上の温度に加熱し、該超臨界流体を電気式動力ガス発生器と接触させることにより超臨界動力ガスを生成し、当該超臨界動力ガスを可動ピストンで該所定圧まで膨張させて第１クリーンエネルギーとして機械エネルギーを発生させ、当該機械エネルギーの一部を発電機に供給して第２クリーンエネルギーとして発電電力を発生させ、該可動ピストンの膨張ガスを冷却器により冷却して該低温低圧ＣＯ２作動流体を再生することを特徴とするクリーンエネルギー発生方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のクリーンエネルギー発生装置を備えた次世代移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【技術分野】
【０００１】  本発明はクリーンエネルギー発生装置、クリーンエネルギー発生方法及びクリーンエネルギー発生装置を具備した移動体に関し、特に、大気汚染や地球温暖化対策に有効なクリーンエネルギー発生装置、クリーンエネルギー発生方法及びクリーンエネルギー発生装置を具備した次世代移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、大気汚染や地球温暖化問題の緊急な対策が望まれている。特許文献１には、ハウジング内の上下位置に上部ウエイトと下部ウエイトとをそれぞれ配置し、下部ウエイトの上面に空気を収納したブラッダーを連結して該ブラッダーにリールを介してロープの一端を締結し、一方、上部ウエイトを前記ロープの他端に連結してリールを介して上部ウエイトを上下動運動可能とし、ハウジング内の水位により変化する空気圧の変化を利用して複数のタービンを駆動することでクリーンエネルギーを発生させるようにしたクリーンエネルギー発生装置が提案されている。特許文献２には、円筒状コラムのほぼ全域に水を充填して、水中に浮き部材を配置し、該浮き部材の周期的な上下運動をロープを介して外部のチェーンとギャに連結して発電機を駆動するようにしたクリーンエネルギー発生装置が提案されている。特許文献３には、太陽熱と風力等の自然エネルギーを利用したクリーンエネルギー発電機が提案されている。特許文献４には、低熱源から熱エネルギーを汲み上げて電力をクリーンエネルギーとして得るようにしたエネルギー変換装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開公報第２００７／０２８４８８３号
【特許文献２】米国特許公開公報第２００８／０２８９３２４号
【特許文献３】公開特許公報第２００４−０１９５３７号
【特許文献４】米国特許第５６１７７３８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、特許文献１及び２で開示されたクリーンエネルギー発生システム並びにクリーンエネルギー発生装置は、いずれも装置構成が冗長で大型構造を呈するだけでなく、エネルギー出力が小さいため、実用化が困難であった。また、特許文献１で開示されたクリーンエネルギー発生システムでは発電機駆動装置としてタービンが利用されているが、タービンではタービンハウジングとタービンブレード間の空隙が大きい。そのため、未利用の高速作動流体がタービンブレード間の空隙から有効利用されることなく無駄に棄てられ、タービン流量当たりのエネルギー変換効率が低かった。特許文献２で開示されたクリーンエネルギー発生装置では直線運動／回転運動変換機構が採用されているが、この変換機構は構造が複雑であるばかりでなく、機械変換効率も悪く、実用的ではなかった。特許文献３で開示されたクリーンエネルギー発電機では、太陽熱と風力を回収するための設備が大型化するだけでなく、雨天や曇天又は無風時間帯にはクリーンエネルギーを発生させることができなかった。特許文献４で開示されたエネルギー変換装置は、６００〜１０００ｍの深海水を利用した低熱源と表層水を利用した高熱源を備えた海洋温度差発電装置として実用化されている。この装置は、複数のポンプを駆動するための消費電力が大きい上に熱効率が悪く、しかも、大きな設置面積を必要とし、定格出力３０ｋＷで３０億円もの建設費がかかっていた。２０年で建設費を償却したとして、保守・点検コストを無視して控えめな発電単価を試算しても５７０円／ｋＷｈにもなり、エネルギー収支比（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｐａｙｂａｃｋ  Ｒａｔｉｏ）が極めて低かった。【０００５】  本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、エネルギー収支比が極めて高く、小型・軽量で低コスト生産が可能であり、限られた設置スペースに収納可能であり、安定したクリーンエネルギーを連続的に長期間に亘って供給可能なクリーンエネルギー発生装置、クリーンエネルギー発生方法及びクリーンエネルギー発生装置を具備した次世代移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１に記載された第１発明によれば、クリーンエネルギー発生装置が、ＣＯ２冷媒を作動流体として密閉動力サイクルに超臨界点以下の所定圧で封入し、該密閉動力サイクルにおいて圧縮機により低温低圧ＣＯ２作動流体を超臨界点以上の圧力で昇圧して超臨界流体を生成し、蓄電ユニットの蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力により当該電気式動力ガス発生器を超臨界点以上の温度に加熱し、該超臨界流体を電気式動力ガス発生器と接触させることにより超臨界動力ガスを生成し、当該超臨界動力ガスを可動ピストンで該所定圧まで膨張させて第１クリーンエネルギーとして機械エネルギーを発生させ、当該機械エネルギーの一部を発電機に供給して第２クリーンエネルギーとして発電電力を発生させ、該可動ピストンの膨張ガスを冷却器により冷却して該低温低圧ＣＯ２作動流体を再生することを特徴とする。【０００７】  請求項２に記載された発明によれば、請求項１記載の構成に加えて、好ましくは、該発電電力の一部を蓄電用電力として該蓄電ユニットに充電し、さらに、該超臨界流体をバッファアキュムレータで一時的に蓄圧し、当該電気式動力ガス発生器に供給される該超臨界流体の供給タイミングを制御弁により制御し、該バッファアキュムレータと該制御弁とを該可動ピストンのスタータとして機能させることを特徴とする。【０００８】  請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２記載の構成に加えて、該密閉動力サイクルが低温低圧ＣＯ２冷媒から冷媒過熱蒸気を生成する蒸発器を備え、該密閉動力サイクルが該冷媒過熱蒸気を超臨界圧で圧縮して超臨界冷媒を生成する冷媒圧縮機と、該超臨界冷媒を該所定圧まで膨張させる膨張器とを備え、該冷却器が膨張後の該超臨界冷媒を蒸発させる熱交換器を備え、該機械エネルギーの一部によって該圧縮機と該冷媒圧縮機とが同期しながら作動することを特徴とする。【０００９】  請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加えて、該電気式動力ガス発生器が、ケーシングに形成された動力ガス発生室と、該動力ガス発生室に収納された管状通電加熱手段とを備え、該管状通電加熱手段が該パルス電力により通電して該超臨界点以上の温度で発熱することを特徴とする。【００１０】  請求項５に記載された第２発明によれば、クリーンエネルギー発生方法が、ＣＯ２冷媒を作動流体として密閉動力サイクルに超臨界点以下の所定圧で封入し、該密閉動力サイクルにおいて圧縮機により低温低圧ＣＯ２作動流体を超臨界点以上の圧力で昇圧して超臨界流体を生成し、蓄電ユニットの蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力により当該電気式動力ガス発生器を超臨界点以上の温度に加熱し、該超臨界流体を電気式動力ガス発生器と接触させることにより超臨界動力ガスを生成し、当該超臨界動力ガスを可動ピストンで該所定圧まで膨張させて第１クリーンエネルギーとして機械エネルギーを発生させ、当該機械エネルギーの一部を発電機に供給して第２クリーンエネルギーとして発電電力を発生させ、該可動ピストンの膨張ガスを冷却器により冷却して該低温低圧ＣＯ２作動流体を再生することを特徴とする。【００１１】  請求項６に記載された第３発明によれば、次世代移動体が請求項１〜４のいずれかに記載されたクリーンエネルギー発生装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、ＣＯ２冷媒を作動流体として密閉動力サイクルに超臨界点以下の所定圧で封入する。その目的は、ＣＯ２作動流体を容易に液化。蒸発、超臨界流体にして作動流体の昇圧に必要な動力の低減と効率的なエネルギー変換を得るためである。密閉動力サイクルにおいては圧縮機により低温低圧ＣＯ２作動流体を超臨界点以上の圧力で昇圧して高温高圧の超臨界流体を生成する。蓄電ユニットの蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力により電気式動力ガス発生器を超臨界点以上の温度に加熱する。該超臨界流体を該電気式動力ガス発生器と接触させることにより超臨界動力ガスを生成する。超臨界動力ガスを可動ピストンで所定圧まで膨張させて第１クリーンエネルギーとして機械エネルギーを発生させ、当該機械エネルギーの一部を発電機に供給して第２クリーンエネルギーとして発電電力を発生させる。可動ピストンの膨張ガスを冷却器により冷却して低温低圧ＣＯ２作動流体を再生する。この構成によれば、超臨界動力ガスによる可動ピストンの正味有効平均圧力は４５０〜６００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力となり、既存のレーシングカーエンジンンの１３Ｋｇ／ｃｍ２の正味有効平均圧力に対して飛躍的に大きくなる。そのため、シンプルでコンパクトな構造によって極めて大きな機械エネルギーと電気エネルギーを得ることができる。この構造は、部品点数も少なく、耐久性があって生産コストも低い。しかも、エネルギー収支比が極めて高く、小型・軽量で限られた設置スペースに収納可能であり、安定したクリーンエネルギーを連続的に長期間に亘って供給することができる。したがって本発明のクリーンエネルギー発生装置は、自動車、船舶、航空機、列車等の移動体を初め、農業機械、建設機械、発電プラント等、様々な用途を有する。【００１３】  また、蓄電ユニットには発電機の発電電力の一部を充電するため、蓄電ユニットは小容量のもので済む。さらに、超臨界流体をバッファアキュムレータで一時的に蓄圧して制御弁により最適な供給タイミングで取り出すため、超臨界流体の脈動が抑制され、可動ピストンの回転ムラが防止され、発電機の回転ムラを少なくして発電機の出力電圧をより安定化して機械エネルギーの品質と発電電力の品質を向上させることができる。しかも、バッファアキュムレータと制御弁とが可動ピストンのスタータとして機能するため、簡単で信頼性が高いエネルギー変換装置の始動が可能となる。【００１４】  また、次世代移動体がクリーンエネルギー発生装置を備えることで、次世代移動体は燃焼用空気や化石燃料、或いは、リチウムイオンバッテリ等の大型・大重量の蓄電池を必要とせず、航続距離を飛躍的に向上させることができる。しかも、次世代移動体は排気ガスを出さないため、大気汚染や地球温暖化の問題を容易に解消できる。なお、次世代移動体は、発電電力を一般家庭や事務所等に供給する移動可能な分散型自家発電設備としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例によるクリーンエネルギー発生装置を具備した次世代移動体のブロック図を示す。
【図２】図１のクリーンエネルギー発生装置の圧縮機の断面図を示す。
【図３】図１のクリーンエネルギー発生装置の瞬間超臨界流体発生器の断面図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１６】  以下、本発明の実施例によるクリーンエネルギー発生装置を搭載した次世代移動体について図面に基づき詳細に説明する。以下の説明において、クリーンエネルギー発生装置は次世代移動体としての自動車に適用したものとして記載するが、これは一例であり、本発明は図示された実施態様の移動体に限定されない。本発明によるクリーンエネルギー発生装置は定置型発電プラントを含む各種産業機械を始め、ゼロエネルギー住宅やゼロエネルギービルの動力源や電源として、さらには、船舶、航空機、鉄道機関車、トラック・バス、飛行船、宇宙往還機、惑星探査機、宇宙往還機、滞空動力気球、潜水艇等の各種移動体や建設機械、農業機械、各種ロボット、クレーン等の動力源や電源としも広い用途を有する。【００１７】  図１に示した実施例において、次世代移動体１０は、作動流体を利用して熱エネルギーから第１クリーンエネルギーとしての機械エネルギーと第２クリーンエネルギーとしての電気エネルギー（発電電力）を出力するエネルギー変換装置１２と、機械エネルギーの一部を動力として複数の駆動輪１４からなる推進手段に伝達する出力装置１６とを備える。出力装置１６はエネルギー変換装置１２の機械エネルギーを選択的に遮断若しくは締結するクラッチＣＬと、エネルギー変換装置１２の機械エネルギーを複数の走行速度にシフトするトランスミッションＴＭと、トランスミッションＴＭの出力を駆動輪１４に伝達するためのプロペラシャフトＰＳを備える。プロペラシャフトＰＳはディファレンシャル１８及びアクスルＡｘｌを介して駆動輪１４を駆動する。【００１８】  エネルギー変換装置１２は、作動流体Ｗｆを循環させる密閉動力サイクル１５と、熱的に密閉動力サイクル１５に結合されていて機械エネルギーの一部を利用して冷媒から冷熱を発生させるヒートポンプＨＰとを備える。密閉動力サイクル１５の作動流体及びヒートポンプＨＰの冷媒としては、本発明を限定するものではないが、自然界に存在する安全な物質であり、極めて安価に手に入れることができる理由から、オゾン層破壊係数がゼロで地球温暖化係数が１の自然冷媒である二酸化炭素（以下、ＣＯ２と略称する）が利用される。説明の便宜上、密閉動力サイクル１５の作動流体をＣＯ２作動流体、ヒートポンプＨＰの冷媒をＣＯ２冷媒と称する。密閉動力サイクル１５及びヒートポンプＨＰでは、本発明を限定するものではないが、低圧側（流体圧経路）の圧力がＣＯ２の超臨界点以下の所定圧、例えば、３〜５．７ＭＰａとなるようにそれぞれの系統内に充填される。例えば、低圧側の圧力が５．７ＭＰａとなるように設定されると、後述のごとく、ＣＯ２冷媒は約２０℃で液化する。低圧側の圧力が３ＭＰａに設定されると、ＣＯ２冷媒は約−６℃で液化する。このようにシステム内の諸条件に合わせてＣＯ２冷媒の充填圧を事由に選択することができる。【００１９】  密閉動力サイクル１５は、低温低圧ＣＯ２作動流体Ｗｆを超臨界点（３１．１℃、７．４ＭＰａ）以上の圧力で圧縮する圧縮機（複合型回転式流体機械）２７と、圧縮機２７から吐出された超臨界流体Ｗｆｐを逆止弁２９を介して蓄圧する摺動ピストン及びバネ手段３０ａを内蔵した蓄圧室３０ｂを有するバッファアキュムレータ���０と、バッファアキュムレータ３０のアウトレット３０ｃから供給される超臨界流体Ｗｆｐの流れ（流通期間）を制御する電磁弁（制御弁）３２と、バッファアキュムレータ３０から供給された超臨界流体Ｗｆｐをその超臨界点（３１．１℃）以上の温度（例えば、６００〜８００℃）に加熱して瞬時に超臨界流体からなる超臨界動力ガスを発生させる瞬間超臨界流体発生器４２と、超臨界流体を作動室１１６内において爆発的に膨張させて第１クリーンエネルギーとしての機械エネルギーを発生させる可動ピストン（ロータリピストン本体）２００と該機械エネルギーを取り出すとともにその一部を圧縮機２７に伝達する出力軸１３２とを有する回転式流体機械４０と、ヒートポンプＨＰで発生した冷熱を利用して回転式流体機械４０の膨張ガスを冷却する凝縮器（冷却器）４３とを備える。【００２０】  バッファアキュムレータ３０のバネ手段３０ａは、蓄圧室３０ｂの作動流体の圧力が、例えば、２０〜６０ＭＰａに維持されるように選択される。したがって、密閉動力サイクル１５において、逆止弁２９と電磁弁（制御弁）３２との間の第１流体圧経路における圧力は２０〜６０ＭＰａに維持され、残部の第２流体圧経路（回転式流体機械４０の低圧側）は、例えば、３ＭＰａに維持されるようにＣＯ２作動流体が密閉動力サイクル１５に充填される。圧縮機２７は、例えば、２０〜６０ＭＰａの圧力で超臨界流体を吐出するので、密閉動力サイクル１５の作動中にはバッファアキュムレータ３０のバネ手段３０ａは常時、圧縮された状態に維持されて超臨界流体Ｗｆｐを蓄圧する。【００２１】  電磁弁３２は、本願発明者と同一発明者による特願２０１２−２７０７５６号「超臨界エンジン及び超臨界エンジン駆動発電装置並びにこれを具備した次世代移動体」に記載されたものと同一の構造を有するため、詳細な説明を省略する。【００２２】  ヒートポンプＨＰは、凝縮器４３を介して密閉動力サイクル１５と熱的に結合するように配置される。ヒートポンプＨＰは、膨張ガスＥｇと熱交換して低温低圧ＣＯ２冷媒の湿り蒸気を過熱蒸気とする蒸発器ＥＶ０と、圧縮機２７に組み込まれ（内蔵され）ていて低温低圧ＣＯ２冷媒（例えば、０℃；３ＭＰａ）Ｃｍの過熱蒸気を超臨界圧で昇圧して超臨界ＣＯ２冷媒Ｃｍｐを生成する昇圧機として機能する冷媒圧縮手段Ｐ２（図２参照）と、凝縮器４３から出た低温低圧ＣＯ２作動流体に超臨界ＣＯ２冷媒Ｃｍｐを放熱して低温高圧ＣＯ２冷媒を生成する放熱器ＥＶ２と、低温高圧ＣＯ２冷媒を減圧して蒸発・膨張させることにより低温低圧ＣＯ２冷媒（−１０℃；３ＭＰａ）を生成する膨張器４７と、該低温低圧冷媒により発生した冷熱を利用して回転式流体機械４０の膨張ガスを冷却して液化するとともに低温低圧液化ＣＯ２冷媒Ｃｍ０を生成する凝縮器４３として機能する熱交換器Ｅｖ１とを備える。熱交換器ＥＶ１から出た低温低圧液化ＣＯ２冷媒Ｃｍ０は蒸発器ＥＶ０で膨張ガスＥｇとの熱交換により過熱蒸気とされた後にヒートポンプＨＰの冷媒圧縮手段のインレット３５６Ｂに循環される。一方、膨張ガスを冷却して得た低温低圧液化ＣＯ２作動流体は放熱器ＥＶ２で超臨界ＣＯ２冷媒Ｃｍｐから受熱して過熱蒸気Ｗｆとなって密閉動力サイクル１５の圧���機２７のインレット３５６Ａに導入され、以後、同一のヒートポンプサイクル及び動力サイクルが繰り返し実行される。【００２３】  図２より明らかなように、圧縮機２７は、好ましくは、所定圧（例えば、３ＭＰａ）のＣＯ２作動流体Ｗｆを超臨界点以上の圧力（例えば、２０〜６０ＭＰａ）まで圧縮して超臨界流体（ＣＯ２超臨界流体）Ｗｆｐを生成する圧縮手段Ｐ１と、低温低圧ＣＯ２冷媒Ｃｍ（例えば、０℃：３ＭＰａ）を臨界圧まで昇圧して高圧ＣＯ２冷媒（超臨界流体）Ｃｍｐを生成する冷媒圧縮手段Ｐ２とを備えた複合型回転式流体機械から構成される。圧縮機２７をＣＯ２作動流体及びＣＯ２冷媒を過熱蒸気にして臨界圧以上の条件で圧縮する理由は、これら流体の圧縮に必要な動力を大幅に低減してクリーンエネルギーの発生効率を飛躍的に向上させるためである。【００２４】  図１及び図２に示すように、複合型圧縮機２７は、瞬間超臨界流体発生器４２に同心的に連結されたロータハウジング３５２と、密閉動力サイクル１５に接続されて低温低圧ＣＯ２作動流体Ｗｆを吸引する第１インレット３５６Ａと、超臨界ＣＯ２作動流体（超臨界流体）Ｗｆｐを吐出する第１アウトレット３５８Ａと、低温低圧冷媒Ｃｍを吸引する第２インレット３５６Ｂと、超臨界ＣＯ２冷媒Ｃｍｐを吐出する第２アウトレット３５８Ｂと、インレット３５６Ａ，３５６Ｂ及びアウトレット３５８Ａ，３５８Ｂが開口するロータ作動室３６０と、回転式流体機械４０の駆動軸１３２に圧入その他の連結手段で駆動連結されていてロータ作動室３６０に回転可能に収納された加圧ロータ３６２とを備える。【００２５】  加圧ロータ３６２は、駆動軸１３２に形成されたメイン潤滑油供給通路１３２Ｌから径方向外側に延びる潤滑油通路３６２ａと、潤滑油供給ポート３６２ｂと、潤滑油供給ポート３６２ｂからローブ３６４の外周端部に微量の潤滑油を供給可能な多孔質プラグ３６２ｃとを備える。メイン潤滑油供給通路１３２Ｌは、本願発明者と同一発明者による日本特許５１０３５７０号「回転式流体機械」に記載された潤滑油ポンプ等により潤滑油が供給される。【００２６】  複合型圧縮機２７は、さらに、ロータ作動室３６０の内周面上を回転移動しながらインレット３５６Ａ，３５６ＢからＣＯ２作動流体Ｗｆ及び冷媒Ｃｍをそれぞれ吸引すると共にこれら流体を超臨界圧まで圧縮しながらアウトレット３５８Ａ，３５８Ｂから吐出する複数のローブ３６４と、ローブ３６４の径方向内側領域において周方向後縁部に形成された曲面摺動凹部３６６と、インレット３５６に隣接して加圧ロータ３６２に対して移動可能な可動弁３６８と、可動弁３６８と曲面摺動凹部３６６との間に形成された加圧チャンバ３７０とを備える。【００２７】  可動弁３６８は、ロータハウジング３５２内に形成されたバルブ膨張室３７２に収納されて、ピボット軸３７４を介して回動するバルブエレメント３７６を備える。バルブエレメント３７６の先端部にはローブ３６４と曲面摺動凹部３６６とに接触しながら摺動する曲面シール部３７６ａと連通開口部３７６ｂとを備える。ロータハウジング３５２に形成されたバネ収納部３７８には押圧バネ３８０がバルブエレメント３７６を加圧ロータ３６２側に押圧している。回転式流体機械４０の起動時に駆動軸１３２が図２において、例えば、時計方向に回転駆動されると、複合型圧縮機２７において、加圧チャンバ３７０にはインレット３５６Ａ，３５６ＢからそれぞれＣＯ２作動流体Ｗｆと冷媒Ｃｍが吸引され、それぞれ超臨界流体及び超臨界ＣＯ２冷媒としてアウトレット３５８Ａ，３５８Ｂから吐出される。このように、圧縮機２７の加圧ロータ３６２は作動流体圧縮手段Ｐ１と、冷媒圧縮手段Ｐ２の共通部品として機能する。【００２８】  なお、複合型圧縮機２７は本願発明者と同一発明者による特願２０１２−２１８０５８号「ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置」に記載されたロータリポンプと同一の構造を有するため、さらなる詳細な説明を省略する。複合型圧縮機２７としては、本願と同一発明者による後述の回転式流体機械の第２回転機械部を利用してもよい。【００２９】  図３に示すように、瞬間超臨界流体発生器４２は、回転式流体機械４０に対してこれと同心的に連結された円筒状リアクタケーシング１１００を備える。円筒状リアクタケーシング１１００には、円筒状リアクタケーシング１１００の内側とケーシング１１００の中央内周部１１１４の径方向外側に形成されたセラミック等の絶縁耐熱層１１１６と、絶縁耐熱層１１１６の内側に形成されている超臨界流体発生室１１１８が形成されている。円筒状リアクタケーシング１１００の中央内周部１１１４は回転式流体機械４０の出力軸１３２を通過可能にするための直径を有する内周壁部１１１４を備える。【００３０】  瞬間超臨界流体発生器４２の吸入ポート１１０２は、径方向壁部１１２０に延びていて電磁弁３２が装着されるとともに、径方向壁部１１２０には周方向に延びる複数の開口部１１２２を有する。超臨界流体発生室１１１８のコーナー部１１１８ａ、１１１８ｂには対抗電極１１２４，１１２６がそれぞれ配置される。一対の電極１１２４，１１２６はパルス電源２８に接続される。ケーシング１１００には温度センサＳ２が装着され、温度信号Ｔがコントローラ６０（図１参照）に供給され、パルス電力のパルス幅の制御用に利用される。【００３１】  超臨界流体発生室１１１８には、対抗電極１１２４，１１２６の間に介在していて多数の管状通電加熱セグメント１１３４が充填されている。パルス電力に応答して、多数の管状通電加熱セグメント１１３４は通電発熱して８００〜１２００℃の超臨界領域に達するため、パルス電源２８によってパルス電力のデューティサイクルが所定値となるように制御される。これら管状通電加熱セグメント１１３４の隙間はアーク放電領域１１３６としても作用させることもできるが、上述の超臨界領域が維持できれば、必ずしも、アーク放電を発生させる必要性はない。アーク放電を発生させる場合、管状通電加熱セグメント１１３４としては、例えば、市販の外径６〜３０ｍｍの銅タングステンパイプを所定長さ（例えば、外形の０．５倍〜１．５倍の長さ）にカットした通電加熱パイプが挙げられる。図１において、通電加熱パイプ１１３４は超臨界流体発生室１１１８において整列状態で配置されたものとして図示されているが、実際の適用例においては、所定圧力で圧接されて電気的接続関係に維���されていればランダム状態に配置されても良い。超臨界流体発生室１１１８においてアーク放電を発生させない場合は、管状通電加熱セグメント１１３４として多数の所定長さにカットしたステンレスパイプやその他の高融点金属パイプを使用しても構わない。ＣＯ２超臨界流体は、通電加熱パイプ１１３４の隙間及び通電加熱パイプ１１３４の穴部を通過する。このとき、これら通電加熱パイプ１１３４の各部と衝突しながら加熱されて瞬時に超臨界動力ガスが生成される。【００３２】  通電加熱パイプ１１３４として銅タングステンパイプを採用する際には、通電加熱パイプ１１３４が互いに接触した箇所の隣接部分でアーク放電が発生するようにパルス電力のパルス電圧を選定しても良い。アーク放電は、パルス電圧を周期的に発生させるパルス電流の電圧がハイレベルとローレベルとの間で周期的に変化することでより頻繁に発生する。したがって、パルス電流の電圧におけるハイレベルとローレベルとを制御することにより超臨界動力ガスの圧力と温度をさらに高めることが可能となる。上述の通電加熱パイプは作動流体の流通抵抗を大幅に低下させる点で有利であるが、導電性高融点加熱手段としてはその他の材料から構成しても良い。例えば、銅タングステンボール、カーボンボール、作動流体を通過させるための溝を配置したバルク状導電性金属体、バルク状導電性カーボン、多孔性高融点金属体や高融点ハニカム金属体等を利用しても良い。超臨界流体発生室１１１８に隣接してフイルタ部１１０６が配置され、フイルタ部１１０６には耐熱性の金属ワイヤー等から形成されたフイルタ１１１０が充填される。電磁弁３２が所定周期で開弁されると、フイルタ１１１０を通過した超臨界動力ガスＳｃｆはフィルター１１４２で濾過された後、アウトレット１１４０から回転式流体機械４０のインレット１２４に供給される。【００３３】  回転式流体機械４０としては、好ましくは、本願発明者と同一発明者による日本特許第５１０３５７０（発明の名称：回転式流体機械）、特願２０１２−１９５５１３号（発明の名称：回転式流体機械）、特願２０１２−１４７７７３号（日本特許第○○○○○○○○号：発明の名称：ロータリ熱機関及びロータリ熱機関駆動発電装置）及び特願２０１２−２１８０５８号（（日本特許第○○○○○○○○号：発明の名称：ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置）に開示された回転式流体機械と同一構造のものが挙げられる。他の例としては本願発明者と同一発明者による特願２０１２−２１８０５８号「ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置」に記載された回転式流体機械を利用してもよい。【００３４】  図１に戻って、発電機２５は動力伝達手段４５を介してエネルギー変換装置１２の出力軸１３２に駆動連結されて発電電力を供給する。発電機２５のパワーラインＰＬに電気機器等の負荷（図示せず）が接続される。パワーラインＰＬにはリレー等から構成される遮断器１９を介して蓄電ユニット（蓄電システム）２０が接続される。蓄電ユニット２０は、遮断器１９を介してパワーラインＰＬに接続される充電器２１と、第１蓄電装置２２と、第２蓄電装置２３と、第１、第���蓄電装置２２、２３を充電器２１に交互に接続する第１切替制御器２４と、第１、第２蓄電装置２２、２３をパルス電源２８に交互に接続する第２切替制御器２６とを備える。図示を省略しているが、充電器２１は公知の構造と同様に交流電力を充電電圧に降圧する変圧器と、低圧の交流電力を直流電力に変換する整流器と、平滑回路とを有する。第１、第２蓄電装置２２、２３にはそれぞれ電圧及び電流を検出するための電圧センサ及び電流センサ（いずれも図示せず）が接続される。これら電圧センサ及び電流センサの電圧検出値Ｖ１及び電流検出値Ｉ１はコントローラ６０に出力され、第１、第２蓄電装置２２、２３のそれぞれの残蓄電容量（ＳＯＣ値：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）を演算し、それぞれのＳＯＣ値に基づいて遮断器１９や第１、第２切替制御器２４，２６の指令信号を出力するために用いられる。【００３５】  コントローラ６０は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、例えばＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を用いて構成される。コントローラ６０は各種制御対象の制御パラメータを入力するための入力装置（図示せず）や装置始動用スイッチ等が接続されている。【００３６】  第１、第２蓄電装置２２、２３としては、望ましくは、パルス充放電サイクル用途に対応可能な市販のウルトラキャパシタモジュール（米国”Ｍａｘｗｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ“社製）が挙げられる。その他の蓄電装置としては、例えば、急速充放電型蓄電池（古河電池社製：商標名「ウルトラバッテリ」）、大容量電気二重層コンデンサからなるスーパーキャパシタ（トーキン製）、ナトリウムイオン電池、リチウムイオン電池やＮｉ−ＭＨ電池（ニッケルー水素電池）やこれら電池と大容量電気二重層コンデンサを組み合わせたものから構成しても良い。なお、第１蓄電装置２２の出力ラインの間にはウルトラキャパシタ（図示せず）を接続しても良い。第１蓄電装置２２及び第２蓄電装置２３から交互に出力電力がパルス電源２８に供給される。【００３７】  パルス電源２８は第１、第２蓄電装置２２，２３からの供給電力から所定周期（例えば、５０〜２０００ヘルツ）のパルス電力を供給する。パルス電力において、パルス電圧は、好ましくは、５〜４８ボルトの間で設定される。複数の通電加熱体の間でアーク放電を発生させたい場合には、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電流が瞬間超臨界流体発生器４２に供給されるように回路設計しても良い。この時、エネルギー変換装置１２の容量に応じて、パルス電流は、好ましくは、ピーク電流通電期間内において流れる５０〜２００アンペアのピーク電流と、ピーク電流の約十分の一の電流値を有し、オフピーク電流通電期間内において流れるベース電流とを有するように構成しても良い。瞬間超臨界流体発生器４２において、多数の通電加熱パイプ１１３４はパルス電力に応答して通電することによ���二酸化炭素の臨界温度３７４℃以上の温度、例えば、８００〜１２００℃の温度に昇温する。この温度は、運転条件に合わせて自由に選択される。超臨界流体が通電加熱パイプ１１３４の外表面に順次接触して通過する過程において、超臨界動力ガスは超臨界状態下で加熱されて高温の超臨界流体Ｓｃｆとなる。【００３８】  パルス電源２８は、好ましくは、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電流を発生させるものであれば、直流パルス電源又は交流パルス電源のいずれでも良い。直流パルス電源としては、例えば、日本国特許第２５８７３４３号に開示されたようなパルスアーク溶接用電源装置に使用されるような回路構成が挙げられる。【００３９】  図１において、バッファアキュムレータの圧力センサＳ１からの圧力信号ＰＳ、瞬間超臨界流体発生器４２の温度センサＳ２からの温度信号Ｔ（図４参照）と、エネルギー変換装置１２の出力軸１３２の回転数センサＳ３からの回転数信号ＳＰと、次世代移動体１０の走行速度センサＳ４の走行速度信号ＲＳがコントローラ６０に送信される。入力装置（図示せず）からはカレンダー信号や、温度や圧力等のパラメータ設定信号が基準信号としてコントローラ６０に入力される。コントローラ６０には、第１、第２蓄電器２２，２３のそれぞれの電圧信号Ｖ１と電流信号Ｉ１とが送信され、コントローラ６０はこれら入力信号に応答して第１、第２蓄電器２２，２３の蓄電状態（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を判別して第２切替制御器２６を介して第１、第２蓄電装置２２、２３の一方をパルス電源２８に接続するとともに第１切替制御器２４を介して第１、第２蓄電装置２２、２３の他方を充電器２１により充電する。さらに、コントローラ６０は、センサＳ１〜Ｓ４からの入力信号ＰＳ，Ｔ，ＳＰ，ＲＳに応答して電磁弁３２を制御する。このとき、コントローラ６０は、回転式流体機械４０において膨張行程の全期間中に電磁弁３２を開弁状態に維持するように制御する。したがって、回転式流体機械４０のロータリピストン本体２００には膨張行程の全期間中に超臨界動力ガスが連続的に作用することになり、回転式流体機械４０からは全回転域（０〜３６０度の回転角度）において正弦波ではなく、１００％の最大トルクが得られる。一方、コントローラ６０は、次世代移動体１０の運転条件に合わせてクラッチＣＬを締結・離脱させるための制御信号Ｃｃを出力する。【００４０】  次に、本発明によるクリーンエネルギー発生方法について本実施例のエネルギー変換装置１２の作動に関する記載に関連して説明する。【００４１】  エネルギー変換装置１２の作動において、装置始動用スイッチ（図示せず）が投入されると、コントローラ６０によってパルス電源２８が起動され、周期的なパルス電力が瞬間超臨界流体発生器４２に供給される。このとき、通電加熱パイプ１１３４が通電して所望の設定温度（例えば、８００℃）に発熱する。瞬間超臨界流体発生器４２の温度信号Ｔがこの設定温度に達したときに、コントローラ６０から電磁弁３２に指令信号が出力され、電磁弁３２は通電して開弁する。このとき、バッファアキュムレータ３０に蓄圧されていたＣＯ２液化作動流体Ｗｆｐが瞬間超臨界流体発生器４２に供給される。瞬間超臨界���体発生器４２では超臨界流体Ｗｆｐが通電加熱パイプ１１３４の外表面に順次接触して撹拌されながら均一に昇温し、さらに、これら通電加熱パイプ１１３４の隙間や穴部を通過しながらさらに加温されて超臨界流体ＳＣｆからなる超臨界動力ガスが発生する。この超臨界動力ガスＳＣｆは回転式流体機械４０のインレット１２４から膨張室１１６に流入してロータリピストン本体２００に作用して爆発的に膨張し、クリーンエネルギーとしての機械エネルギーに変換されて出力軸１３２にトルクが発生する。【００４２】  エネルギー変換装置１２の始動時及び始動完了後において、出力軸１３２に発生したトルクで圧縮機２７が起動し、圧縮機２７内の圧縮手段Ｐ１と冷媒圧縮手段Ｐ２が同期的に作動し、密閉動力サイクル１５とヒートポンプＨＰが互いに同期して起動する。この時、ヒートポンプＨＰにおいて、冷媒圧縮手段Ｐ２から吐出した超臨界冷媒Ｃｍｐは、放熱器ＥＶ２で低温低圧ＣＯ２作動流体と熱交換して放熱することにより低温高圧ＣＯ２冷媒を生成する。低温高圧ＣＯ２冷媒は膨張器４７で減圧されて膨張・蒸発して低温低圧ガスとなり、凝縮器４３として機能する熱交換器ＥＶ１で冷熱（例えば、−１０℃：３ＭＰａ）を発生して膨張ガスを冷却・液化する。凝縮器４３から吐出した低温低圧液化冷媒Ｃｍ０は蒸発器ＥＶ０で膨張ガスＥｇとの熱交換により過熱蒸気となって圧縮機２７の冷媒圧縮機手段Ｐ２に循環され、そこで圧縮されて超臨界冷媒Ｃｍｐとして再度、放熱器ＥＶ２に供給される。一方、熱交換器ＥＶ１を出た液化作動流体は放熱器ＥＶ２で超臨界冷媒Ｃｍｐから受熱して過熱蒸気からなる低温低圧ＣＯ２作動流体Ｗｆとして圧縮機２７のインレット３５６Ａに流入して流体圧縮手段Ｐ１により圧縮され、以後、密閉動力サイクル１５が繰り返し、実行される。【００４３】  上述のように、密閉動力サイクル１５とヒートポンプＨＰが互いに同期しながら繰り返し実行される。この際、コントローラ６０からの指令信号によって電磁弁３２が回転式流体機械４０の膨張行程の全期間中に開弁状態を維持して超臨界超臨界流体をロータリピストン本体２００に作用させる。このため、回転式流体機械４０の全回転域において連続的に最大トルクが発生するようにクリーンエネルギーに変換される。こうして得られたクリーンエネルギーは出力軸１３２を介して動力として出力され、その動力は出力装置１６を介して駆動輪１４に伝達されて次世代移動体１０の推進用に利用される。一方、発電機２５から得られた発電出力の一部はパワーラインＰＬを介して次世代移動体の電気設備やアクセサリーの電気負荷で消費され、発電出力の一部は充電器２１を介して蓄電ユニット２０に蓄電されてパルス電源２３の電力として利用される。【００４４】  なお、コントローラ６０は、移動体１０の停車中に入力装置（図示せず）を操作して外部電力供給モードを選択した場合には、指令信号を出力して外部への電力を供給可能にしても良い。すなわち、外部電力供給モードにおいては、エネルギー変換装置１２の運転を継続したまま、コントローラ６０から指令信号をクラッチＣＬに出力して、これを解除することにより出力装置１６を遮断状態に保持する。次に、エネルギー変換装置１２の機械���ネルギーにより発電機２５を駆動して、そのパワーラインＰＬを介して移動体１０の外部に発電出力を供給し、家庭用又は事務所用電力の一部として、或いは、緊急時におけるインフラ対策用電力の一部として利用しても良い。【００４５】  以上、本発明の実施例によるクリーンエネルギー発生装置及びクリーンエネルギー発生方法が記載されたが、本発明はこの実施例に示された構成に限定されず、様々な変更が可能である。【００４６】（１）例えば、クリーンエネルギー発生装置は単一の回転式流体機械を有する構造として      示されたが、複数の回転式流体機械をそれぞれ独立した位置（例えば、移動体の駆      動輪等）にそれぞれ直接組み込んで超臨界動力ガスを配管で供給するとともに膨張      ガスをリターン配管により凝縮器（冷却器）に戻すように密閉動力サイクルを変形      しても構わない。
（２）密閉動力サイクルの蒸発器は可動ピストンの膨張ガスと熱交換する熱交換器からな      るものとして示したが、蒸発器は大気熱と熱交換する熱交換器としてもよい。
（３）圧縮機は、複合型圧縮機からなるものとして説明したが、複合型圧縮機をそれぞれ      分離独立した作動流体圧縮機と冷媒圧縮機からなるように構成しても良い。
【符号の説明】
【００４７】１２  エネルギー変換装置；１５  密閉動力サイクル；１６  出力装置；２０  蓄電ユニット（蓄電システム）；２１  充電器；２２，２３  第１、第２蓄電装置；２４、２６  第１、第２切替制御器；２５  発電機；２７  圧縮機（複合型回転式流体機械）；２８  パルス電源；３０  バッファアキュムレータ；３２  電磁弁；４０  回転式流体機械；４２  瞬間超臨界流体発生器；４３  凝縮器；４７  膨張器；６０  コントローラ；ＨＰ  ヒートポンプ；ＥＶ０  蒸発器；ＥＶ１  凝縮器（冷却器）；ＥＶ２  放熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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