(57)【要約】      （修正有）【課題】表面エネルギー由来電力買取制度による追加費用を発生させない製造工場用自家発電代行サービスを提供する。【解決手段】自家発電代行者は、発電設備製造会社から動力用発電設備を買取り、電機動力を使う製造工場のある敷地保有者から外部道路に接した敷地内の土地の便宜供与を受け、当該土地に前記発電設備を電気事業法及び消防法及び環境基準認可証明書を取得しつつ敷設し、発電用燃料を調達する。発電設備の維持管理は自家発電代行者が実施する。電力量計の測定値により当該動力用発電設備の発電量を調節する。発電設備は熱電半導体ユニットを用いる。その際、入熱に熱伝達器を用いる。【選択図】図２
2018181022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電設備製造会社から動力用発電設備を買取り、電機動力を使う製造工場のある敷地保有者から外部道路に接した敷地内の土地の便宜供与を受け、当該土地に前記発電設備を電気事業法及び消防法及び環境基準認可証明書を取得しつつ敷設し、発電用燃料を調達し、
前記発電設備から当該工場の制御盤に専用動力線を引き、
専用動力線に電力量計を接続し、
電力量計の測定値により当該動力用発電設備の発電量を調節することを特徴とする製造工場用自家発電代行サービス。
【請求項２】
請求項１における発電設備は、燃焼室（１３０）と、熱伝達器（１３８）と、電気的に直列に接続した多段の熱電半導体ユニット（１００）からなり、
熱電半導体ユニット（１００）は、多数のp型熱電半導体（１１１）と多数のn型熱電半導体（１１２）を電気的に直列に低温側接点（１０３）と高温側接点（１０４）を介して接続し、前記両半導体の下側を高温側板（１０１）で固定し、前記両電半導体の上側を低温側板（１０２）で固定してなり、
燃焼室（１３０）は、支持床（１３２）と、天井（１３１）と、前後左右の側壁（１３４）とで囲まれた空間に熱源（１２０）を内蔵してなり、
熱伝達器（１３８）は、流体を密封した直方体であり、前記直方体の高さ方向中央に敷設した断熱隔板（１３５）の下側に低温流体を流し当該断熱隔板（１３５）の上側に高温流体を流してなり、前記流体の流れ方向の１端を低温側密封蓋（１３６）とし、反対側の端を高温側密封蓋（１３７）とし、
断熱隔板（１３５）は、断熱材からなる薄板であり、薄板の片側は低温側密封蓋（１３６）に固定され、薄板に切欠きを入れてなるもう一方側は高温側密封蓋（１３７）に固定してなり、
上記低温側密封蓋（１３６）にU字型配管（１４１）を接続し、当該U字型配管（１４１）は断熱隔板（１３５）の上部側と下部側に開口部を持ち、
上記熱伝達器（１３８）の底面に下段の熱電半導体ユニット（１００）の低温側板（１０２）を密着し、当該熱伝達器（１３８）の上面に上段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）を密着し、
最下段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）を燃焼室（１３０）の天井（１３１）に密着させ温め、
最上段の熱電半導体ユニット（１００）の低温側板（１０２）を大気で冷却し、
燃焼室（１３０）の側壁（１３４）に敷設したる煙突（１３３）を高温側密封蓋（１３７）に近接させたことを特徴とする発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製造工場用自家発電に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、電力消費が大きい工場（例えば製鉄工場）の電力運用の1例である。製鉄所敷地内に、自家発電設備、共同火力発電設備、IPP、送電設備がある。
IPPというのは、“独立系発電事業者”の略語である。電力供給義務がない発電だけを行う会社である。余剰電力を一般電気事業者に対して電力を卸販売する。卸売電力入札制度に参加する者を意味する。
共同火力発電設備、IPPからの電力は送電設備によって、製鉄所敷地外の地域社会に売電される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
化石燃料発電原価に比べて発電原価が高い表面エネルギー由来電力の発電電力割合が年々増加すると思われる。そうすると、消費電力量が同じであっても、表面エネルギー由来電力買取制度により追加費用は年々増加すると思われる。
輸出企業においては、製造コストを下げる努力がなされている。表面エネルギー由来電力買取制度による追加費用を発生させたくない。そこで、自家発電が考えられる。ただ、日本で自家発電を行う場合、発電設備は事業用電気工作物として保安規制等を受ける。自家発電設備の維持管理に人件費、修繕費、関係各所への届出作業が負担である。
火災や人身事故等のトラブルが発生した時対処に困る。自家発電設備を借りることが考えられる。
賃借サービスには、レンタルとリースがある。両者の共通点は、当該物件である発電設備の所有権はお客である工場主にはない。工場主にとって資産ではないので、工場主には減価償却や固定資産税などの支払い事務処理が発生しない。保守は受けられる。
リース契約では、故障はお客負担になる。ただし、メンテナンスリースの場合はリース会社に管理責任がある。
レンタル契約では、故障はレンタル会社が負う。
【０００４】
自家発電設備の設置場所の土地はどのような契約がよいか色々ある所である。
土地の賃貸権には、“使用貸借”と“賃貸借”がある。
使用貸借というのは、無料で貸し借りする契約である。例えば、自転車を使い終えたら自転車の所有者に無償で返還する契約である。
賃貸借というのは、レンタカーなどのように、賃料をやり取りしての貸し借りすることをいう。
工場主にとって、本業以外である自家発電設備に対するリスクは取りたくない。
工場主にとって、表面エネルギー由来電力買取制度による追加料金の発生は輸出競争力を低めるので、極力排除したい。
外部に余剰電力を送電すると買取制度の対象になってしまう恐れがある。特に、表面エネルギー由来電力買取制度による追加料金を送電線に掛けられた場合逃れようがない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
手段1は自家発電代行サービスに関わる。
自家発電代行者は、発電設備製造会社から動力用発電設備を買取り、電機動力を使う製造工場のある敷地保有者から外部道路に接した敷地内の土地の便宜供与を受け、当該土地に前記発電設備を電気事業法及び消防法及び環境基準認可証明書を取得しつつ敷設し、発電用燃料を調達する。発電設備の維持管理は自家発電代行者が実施する。
自家発電代行者は、前記発電設備から当該工場の制御盤に専用動力線を引き、専用動力線に電力量計を接続する。
電力量計の測定値により当該動力用発電設備の発電量を調節することを特徴とする製造工場用自家発電代行サービス。
【０００６】
手段２は手段１における発電設備に関わる。化石燃料には高騰あるいは途絶の危険性が潜んでいる。表面エネルギー由来電力には気候の変化（日照時間、風向き・風力）の危険性が潜んでいる。製鉄のような基幹産業のためには石炭が最優先で回されようが、自家発電用の石炭やLNGまでは手立てが難しい。
手段１における発電設備は、燃焼室（１３０）と、熱伝達器（１３８）と、電気的に直列に接続した多段の熱電半導体ユニット（１００）からなる。
熱電半導体ユニット（１００）それ自体は、多数のp型熱電半導体（１１１）と多数のn型熱電半導体（１１２）を電気的に直列に低温側接点（１０３）と高温側接点（１０４）を介して接続し、前記両半導体の下側を高温側板（１０１）で固定し、前記両電半導体の上側を低温側板（１０２）で固定してなる（非特許文献１）。サーモ・モジュールと称されて市販されている。低温側接点（１０３）と高温側接点（１０４）の温度差により電気が発生する。
燃焼室（１３０）は、支持床（１３２）と、天井（１３１）と、前後左右の側壁（１３４）とで囲まれた空間に熱源（１２０）を内蔵してなる。
熱伝達器（１３８）は、流体を密封したステンレス製またはアルミ製の直方体であり、前記直方体の高さ方向中央に敷設した断熱隔板（１３５）の下側に低温流体を上側に高温流体を流してなる。前記流体の流れ方向の１端を低温側密封蓋（１３６）とし、反対側の端を高温側密封蓋（１３７）とする。流体は、例えば自動車用エンジンオイルでよい。最終段の熱電半導体ユニット（１００）用の熱伝達器（１３８）の流体は水でもよい。
断熱隔板（１３５）は、断熱材からなる薄板である。薄板の片側は低温側密封蓋（１３６）に固定され、薄板に切欠きを入れてなるもう一方側は高温側密封蓋（１３７）に固定してなる。
上記低温側密封蓋（１３６）にU字型配管（１４１）を接続し、当該U字型配管（１４１）は断熱隔板（１３５）の上部側と下部側に開口部を持つ。当該U字型配管（１４１）に循環ポンプ（１４０）を接続すると強制循環になり熱伝達が向上する。
上記熱伝達器（１３８）の底面に下段の熱電半導体ユニット（１００）の低温側板（１０２）を密着し、当該熱伝達器（１３８）の上面に上段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）を密着する。なお、熱伝達器（１３８）は、後記の扁平角管でも代用できる。
最下段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）を燃焼室（１３０）の天井（１３１）に密着させ温める。
最上段の熱電半導体ユニット（１００）の低温側板（１０２）を大気で冷却する。
燃焼室（１３０）の側壁（１３４）に敷設したる煙突（１３３）を高温側密封蓋（１３７）に近接させたことを特徴とする発電設備。
熱源は、食料廃油や、籾殻や、木屑のようなバイオマス燃料や、メタンガス（木酢液やオゾン破壊を齎すとされている沼から得られる）でよい。古紙は、高コストの再生紙とするより燃焼させてしまった方が経済的である。花粉症対策に杉を燃料としてもよい。究極的には、使用済み核燃料のようなα線放射体でもよい。高温側板（１０１）の材料の中に使用済み核燃料のようなα線放射体を含有させてもよい。なお、使用済み核燃料の装荷が未臨界量であっても、使用済み核燃料は自発中性子を放出するから核分裂による出力も期待できる。
断熱材には、例えば、アルミナ-シリカがある。
【非特許文献１】昭和63年発行、日刊工業新聞社、上村欣一著、「熱電半導体とその応用」
【０００７】
高温側接点（１０４）及び低温側接点（１０３）は電気的にも熱的にも伝導性の良い材料、例えば銅がよい。
熱源（１２０）は多種多様で、通常は化石燃料の燃焼熱である。高コストが許されるなら国産木屑やゴミ燃焼でもよいし、輸入した木屑でもよい。木屑から水分を除去し圧縮すれば石炭相当にはなる。
p型熱電半導体（１１１）には、例えばゲルマニウムテルル（GeTe）にビスマス（Bi）をドープしたp型半導体（１１）がある。
n型熱電半導体（１１２）には、例えば硫化セレン（CeS）にバリウム（Ba）をドープしたn型半導体（１１２）がある。
【０００８】
手段1では、自家発電設備を工場敷地内に設置したが、手段３では拡大して、自家発電代行サービスが管理運営する発電所から、専用線を隣接する複数の製造工場に接続して送電する。発電することを事業とする“特定規模電気事業者”として、大規模な工場に対して直接動力電気を供給する。表面エネルギー由来電力は排除する。表面エネルギー由来電力買取制度の対象外とする。
遠隔の複数の零細企業工場に対しては、通常の動力線を介して送電し、表面エネルギー由来電力は排除する。表面エネルギー由来電力買取制度の対象外とする。
一般家庭に対しては、低電圧変電設備を自前で設置すれば表面エネルギー由来電力無の自家発電代行サービス契約を電力会社と契約すればよい。この形態が進めば白物家電の買い替え需要が進であろうし、送電ロスが少なくなって環境汚染が減少する。
【発明の効果】
【０００９】
表面エネルギー由来発電電力量割合の増加は悪いことではない。しかし、割合が増加すると、電気料金が上がるから輸出競争力がなくなる。
将来表面エネルギー由来発電電力量割合が全体の５０％にもなると、電気料金が馬鹿にならなくなる。電気料金が大幅に上がれば、一般家庭からも表面エネルギー由来発電電力量割合をこれ以上増やすなという意見や、表面エネルギー由来発電盲進者の声も小さくなるであろう。輸出の減少は円安をもたらすから、輸入化石燃料代金や輸入小麦料金が上がることになる。今や、主食に近くなった小麦の輸入が困難になる可能性がある。
本発明を使えば、表面エネルギー由来発電電力料金分、輸出企業は助かる。一般家庭に対しては、輸出競争力が高くなれば円高になり、一般家庭消費材であるパスタやサーモンが安く買える。
使用済み核燃料のようなα線放射体を熱源（１２０）とした熱電半導体ユニット（１００）による発電設備は、海底に潜み待機する報復用IRBM発射潜水艦の動力源に最適である。ICBMは米国を刺激するから搭載しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
表面エネルギー由来発電の増大に伴う電力コスト増を回避することが出来た。
【実施例１】
【００１１】
図２は手段１の製造工場用自家発電代行サービスに係る概略図である。
自家発電代行者は発電設備製造会社から動力用発電設備を買取る。
自家発電代行者は電機動力を使う製造工場のある敷地保有者から外部道路に接した敷地内の土地の便宜供与を受ける。
自家発電代行者は当該土地に前記発電設備を電気事業法及び消防法及び環境基準認可証明書を取得しつつ敷設し、発電用燃料を調達する。
自家発電代行者は前記発電設備から当該工場の制御盤に専用動力線を引く。
自家発電代行者は専用動力線に電力量計を接続する。
電力量計の測定値を前記発電設備に送信し、当該動力用発電設備の発電量を調節する。
当該動力用発電設備が故障した場合のために、共同火力発電所やIPPから緊急時専用動力線を敷設しておく。
電力量計をスマートメータとすれば当該動力用発電設備の負荷追随は容易になる。
クランプ型電流計を使えば、大電流でも簡単に測定できる。
電力量計の代わりに電圧計または電流センサまたは周波数カウンタを使っても可能である。
【実施例２】
【００１２】
図３の上図は、熱電半導体ユニット（１００）の概観図である。多数のp型熱電半導体（１１１）と多数のn型熱電半導体（１１２）を電気的には直列に低温側接点（１０３）と高温側接点（１０４）を介して接続する。前記両半導体の下側を高温側板（１０１）で固定し、前記両電半導体の上側を低温側板（１０２）で固定してなる。
各高温側接点（１０４）は高温側板（１０１）に接している。各低温側接点（１０３）は低温側板（１０２）に接している。低温側接点（１０３）の両端を電線で接続すると電流が流れる。図中矢印は電流が流れる方向を示す。
図３の中図は、熱伝達器（１３８）の概観図である。熱伝達器（１３８）は流体を密封した直方体であり、前記直方体の高さ方向中央に敷設した断熱隔板（１３５）の下側に低温流体を上側に高温流体を流してなり、前記流体の流れ方向の１端を低温側密封蓋（１３６）とし、反対側の端を高温側密封蓋（１３７）とする。
断熱隔板（１３５）は、断熱材からなる薄板であり、薄板の片側は低温側密封蓋（１３６）に固定され、薄板に切欠きを入れてなるもう一方側は高温側密封蓋（１３７）に固定してなる。
上記低温側密封蓋（１３６）にU字型配管（１４１）を接続し、当該U字型配管（１４１）は断熱隔板（１３５）の上部側と下部側に開口部を持つ。当該U字型配管（１４１）の途中に逆止弁を敷設し、流体の逆流を防ぐ。
図３の下図は、熱伝達器（１３８）の他例である、流路断面が角形の両端を接合してなる扁平角管の概観図である。扁平角管は一連の管であるから、低温側密封蓋（１３６）と高温側密封蓋（１３７）は、単に、高温側と低温側である。当該管の底面部には低温流体が流れ、当該管の上面部には高温流体が流れる。底面部と上面部の間に、断熱板を挟む。
図４は、燃焼室（１３０）と、熱伝達器（１３８）と、循環ポンプ（１４０）と、電気的に直列に接続した多段の熱電半導体ユニット（１００）からなる発電設備の概観図である。
熱電半導体ユニット（１００）は、多数のp型熱電半導体（１１１）と多数のn型熱電半導体（１１２）を電気的に直列に低温側接点（１０３）と高温側接点（１０４）を介して接続し、前記両半導体の下側を高温側板（１０１）で固定し、前記両電半導体の上側を低温側板（１０２）で固定してなる。
燃焼室（１３０）は、支持床（１３２）と、天井（１３１）と、前後左右の側壁（１３４）とで囲まれた空間に熱源（１２０）を内蔵してなる。
熱伝達器（１３８）の底面に下段の熱電半導体ユニット（１００）の低温側板（１０２）を密着し、当該熱伝達器（１３８）の上面に上段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）を密着する。
最下段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）を燃焼室（１３０）の天井（１３１）に密着させ温める。当該最下段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）は、熱源（１２０）により高温になる。当該最下段の熱電半導体ユニット（１００）の低温側板（１０２）は熱伝達器（１３８）の底面で冷却される。熱伝達器（１３８）の左向きの低温流体が熱伝達により底面を冷却する。最下段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）と低温側板（１０２）との間に温度差が生じて発電する。
熱伝達器（１３８）の左向き低温流体は左に流れるにつれ高温になり左端に達したら、断熱隔板（１３５）の切欠き部から上に行く。高温流体は右向きに流れ右に流れるにつれ、真ん中の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）に熱伝達して真ん中の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）を高温にする。当該真ん中の熱電半導体ユニット（１００）の低温側板（１０２）は上に敷設した熱伝達器（１３８）の底面で冷却される。当該上の熱伝達器（１３８）の左向きの低温流体が熱伝達により底面を冷却する。真ん中の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）と低温側板（１０２）との間に温度差が生じて発電する。
最上段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）は、上の熱伝達器（１３８）の右向きの高温流体から熱伝達を受けて高温になる。当該最上段の熱電半導体ユニット（１００）の低温側板（１０２）は大気に冷却されて低温になる。最上段の熱電半導体ユニット（１００）の高温側板（１０１）と低温側板（１０２）との間に温度差が生じて発電する。
3段の熱電半導体ユニット（１００）を電気的に直列に繋げることにより電圧を上昇させる。
【実施例３】
【００１３】
図５は手段３の自家発電サービスに係る概略図である。
実施例1では、自家発電設備を工場敷地内に設置したが、手段３の実施例３では拡大解釈して、自家発電代行サービス者が管理運営する発電所から、隣接もしくは近隣の複数の工場に専用線を接続して送電する。発電することを事業とする“特定規模電気事業者”として、輸出品製造工場に対して直接動力電力を供給する。表面エネルギー由来電力は排除する。
事故等による自家発電サービス停止への備えとして外部動力線を敷設しておく。外部動力に関わる設備や申請は行っても、実際の使用は未着手としておく。
遠隔の複数の零細企業工場に対しては、通常の動力線を介して送電し、表面エネルギー由来電力は免除する。
電力自由化に伴い、本例のようなサービスも考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
我々町村民の好きな“うどんやそばやサーモンや牛肉や鶏肉・・”が輸入できるように、企業には輸出で稼いで貰いたい。表面由来エネルギーを使って製造した物は輸出競争力に欠ける。
製造者が成功するには多大のリスク、命がけであるのが少なくない。製造者が命がけで得た利益に対して、ジャーナリストや有識者や市民は容赦しない。せめて、我々町村民は製造者の稼ぎを大目に見てもいいのではないか。輸出業者や零細部品メーカには不公平であろうが、表面由来エネルギーを使わなくてもいいのではないか。化石燃料を使って表面由来エネルギー利用設備を輸出してもいいのではないか。
無理に農村人口を増加させてもいいことは何もない。AI技術の利用は人手を減らす方向に作用する。人口自然減は、山間部の多い日本国土に見合った人口でよい。農地の拡大や表面由来エネルギー設備大規模敷設は国土を荒廃させる可能性が高い。穀物や燃料の不足分は、戦前の様に輸入すればよい。人口自然減で余った土地には、表面由来エネルギー設備に適した土地であるならば設備を敷設すればよい。山奥に表面由来エネルギー設備を敷設しても、山奥に行く技術者の確保が大変になるであろう。
自然は気紛れだから、何時、表面由来エネルギーが変わる（風量、太陽光日照時間）とも限らない。国産表面由来エネルギー利用都市が、寂れるかもしれない。国産炭鉱でさえ寂れた。世界中のシェールガスが大過剰になるかもしれない。
表面由来エネルギー発電量増加による電気料金上昇で製造物輸出競争力低下により円安になり、輸入米の料金が上昇したり輸入米の量が減少したりする。需給ひっ迫や農機具用輸入燃料が上昇して国産米料金が上昇する。少数の農家は喜ぶが、米農家のなり手がない中、日本全体から見れば損失になるであろう。地球温暖化を抑制できたとしても、日本経済が困難になり福祉が悪化したのでは困る。
表面エネルギー由来発電盲進者や一般家庭が面由来エネルギー発電はメリットばかりではないことに気が付くまでは、輸出企業用の電気料金は低くしておける。
核拡散がかなり広まった現在は、本格的な戦争はし難い。したがって、物資の大量消費は起こり難い。石油の消費が少なく余れば、石油の値段は安くなる。昔は石油の値段は石炭原価で決まっていた（敢えて安く売る必要はない）が、シェールオイルの台頭と相まって石油の値段は安くなる。石炭の価格も下げざるを得ないし、原価の高い石炭は淘汰される。ただ、ＬＮＧの価格は、クリ−ンという付加価値を付けて不当に吊り上げられ可能性がある。そこで日本が対応するには、籾殻や使用済み核燃料を使った本発明の発電が有効である。
湾岸諸国に気兼ねがなくなり、軍隊の海外への展開運用は少なくなるから（兵器は製造開発はするが殆ど動かさない）、石油消費は増々減退し廉価な石油以外は淘汰される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電力消費が大きい工場（例えば製鉄工場）の電力運用の従来の1例。
【図２】手段１の製造工場用自家発電代行サービスに係る概略図る。
【図３】熱電半導体ユニット（１００）の概観図、熱伝達器（１３８）の概観図。
【図４】燃焼室（１３０）と、熱伝達器（１３８）と、循環ポンプ（１４０）と、多段の熱電半導体ユニット（１００）を電気的に直列に接続してなる発電設備の概観図。
【図５】手段３の自家発電サービスに係る概略図。
【符号の説明】
【００１６】
１００は熱電半導体ユニット。
１０１は高温側板。
１０２は低温側板
１０３は低温側接点。
１０４は高温側接点。
１１１はp型熱電半導体。
１１２はn型熱電半導体。
１２０は熱源。
１２１は空気入口。
１３０は燃焼室。
１３１は天井。
１３２は支持床。
１３３は煙突。
１３４は側壁。
１３５は断熱隔板。
１３６は低温側密封蓋。
１３７は高温側密封蓋。
１３８は熱伝達器。
１４０は循環ポンプ。
１４１はU字型配管。
【図１】
2018181022.tif 000003
【図２】
2018181022.tif 000004
【図３】
2018181022.tif 000005
【図４】
2018181022.tif 000006
【図５】
2018181022.tif 000007