(57)【要約】【課題】  耐火物を多用しなくとも装置に長寿命化を図って設備費及び補修費を安価としつつ、シード材を必要としない低コストな発電を安価な建設費で実現できる発電方法及び発電装置を提供する。【解決手段】  流路２１の上流側で流路２１に連通せる燃焼室に接続された着火室内にて燃料を間欠的に着火させ、着火後の燃料の間欠的な燃焼により上記燃焼室にて爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として流路２１へ送って、コイル２３と第二の導電部材２４との間の短絡範囲をコイル２３及び第二の導電部材２４の上流側端部から下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で誘導電流を取り出す。【選択図】  図３
2005065454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性流体の流動のための発電流路に磁界を形成するとともに、該発電流路に第一の導電部材と第二の導電部材とを互いに間隔をもって配し、上記磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電方法において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されるコイルとして形成され、該コイルの軸線が上記流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、上記コイルと上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通して閉回路を形成し、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路の上流側で該発電流路に連通せる燃焼室に接続された着火室内にて燃料を間欠的に着火させ、着火後の燃料の間欠的な燃焼により上記燃焼室にて爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すことを特徴とする発電方法。
【請求項２】
燃焼室は発電流路に向けて流路断面積が漸次減少していて、上記燃焼室にて導電性流体としての燃焼ガスを収束させて上記発電流路へ送ることとする請求項１に記載の発電方法。
【請求項３】
爆轟の発生は繰り返し断続的に行なうこととする請求項１に記載の発電方法。
【請求項４】
導電性流体の流動のための発電流路に磁界を形成するとともに、該発電流路に第一の導電部材と第二の導電部材とを互いに間隔をもって配し、上記磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電方法において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されるコイルとして形成され、該コイルの軸線が上記流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、上記コイルと上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通して閉回路を形成し、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路の上流側で該発電流路に連通せる燃焼室に水素含有ガス生成反応のための反応室が連通していて、炭素もしくは炭化水素を含有する反応物質を該反応室に収容し、上記燃焼室に接続された着火室内にて燃料を間欠的に着火させ、着火後の燃料の間欠的な燃焼により衝撃波を伴う爆轟を上記燃焼室にて生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、燃焼ガスの衝撃波を上記反応室の導入口から該反応室内へ伝播させて、上記反応室内の反応物質を上記衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、燃焼ガス中の水蒸気と反応物質中の炭素もしくは炭化水素とを反応させて水素含有ガスを生成させ、該水素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出すことを特徴とする発電方法。
【請求項５】
導電性流体の流動のための発電流路に磁界を形成するとともに、該発電流路に第一の導電部材と第二の導電部材とを互いに間隔をもって配し、上記磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電方法において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されるコイルとして形成され、該コイルの軸線が上記流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、上記コイルと上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通して閉回路を形成し、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路の上流側で該発電流路に連通せる燃焼室に炭素含有ガス生成反応のための反応室が連通していて、二酸化炭素を含有する反応物質を該反応室に収容し、上記燃焼室に接続された着火室内にて燃料を間欠的に着火させ、着火後の燃料の間欠的な燃焼により衝撃波を伴う爆轟を上記燃焼室にて生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、燃焼ガスの衝撃波を上記反応室の導入口から該反応室内へ伝播させて、上記反応室内の反応物質を上記衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、反応物質中の二酸化炭素を熱分解反応させて炭素含有ガスを生成させ、該炭素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出すことを特徴とする発電方法。
【請求項６】
請求項１の発電方法で電力を取り出した後の燃焼ガスをガスタービンに供給して、もしくは、ボイラに供給して該ボイラで発生する蒸気を蒸気タービンに供給することにより発電し、あるいは、上記ガスタービンと上記蒸気タービンの両方で発電することを特徴とする発電方法。
【請求項７】
導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電装置において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路は、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に該発電流路の上流側で連通しており、上記着火室で着火した燃料の間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すようになっていることを特徴とする発電装置。
【請求項８】
導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電装置において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路は、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に該発電流路の上流側で連通し、該燃焼室は、炭素もしくは炭化水素を含有する反応物質を収容せる反応室に発電流路を介して連通し、該反応室は、該反応室へ反応物質を供給する反応物質供給手段が接続されているとともに、水素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出す排出手段が設けられており、上記着火室で着火した燃料の間欠的な燃焼により衝撃波を伴う爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、上記燃焼室から上記発電流路を経て上記反応室内へ燃焼ガスの衝撃波を伝播させて、上記反応室内の反応物質を該衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、燃焼ガス中の水蒸気と反応物質中の炭素もしくは炭化水素とを反応させて水素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする発電装置。
【請求項９】
導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電装置において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路は、炭素もしくは炭化水素を含有する反応物質を収容せる反応室を介して、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に上記発電流路の上流側で連通し、該反応室は、該反応室へ反応物質を供給する反応物質供給手段が接続されているとともに、水素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出す排出手段が設けられており、上記着火室で着火した燃料の間欠的な燃焼により衝撃波を伴う爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、上記燃焼室から上記反応室内
へ燃焼ガスの衝撃波を伝播させて、上記反応室内の反応物質を該衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、燃焼ガス中の水蒸気と反応物質中の炭素もしくは炭化水素とを反応させて水素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電装置において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路は、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に該発電流路の上流側で連通し、該燃焼室は、上記発電流路に連通しているとともに、炭素もしくは炭化水素を含有する反応物質を収容せる反応室に連通し、該反応室は、該反応室へ反応物質を供給する反応物質供給手段が接続されているとともに、水素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出す排出手段が設けられており、上記着火室で着火した燃料の間欠的な燃焼により衝撃波を伴う爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、上記燃焼室から上記反応室内へ燃焼ガスの衝撃波を伝播させて、上記反応室内の反応物質を該衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、燃焼ガス中の水蒸気と反応物質中の炭素もしくは炭化水素とを反応させて水素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする発電装置。
【請求項１１】
導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電装置において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路は、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に該発電流路の上流側で連通し、該燃焼室は、二酸化炭素を含有する反応物質を収容せる反応室に発電流路を介して連通し、該反応室は、該反応室へ反応物質を供給する反応物質供給手段が接続されているとともに、炭素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出す排出手段が設けられており、上記着火室で着火した燃料の間欠的な燃焼により衝撃波を伴う爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短
絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、上記燃焼室から上記発電流路を経て上記反応室内へ燃焼ガスの衝撃波を伝播させて、上記反応室内の反応物質を該衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、反応物質中の二酸化炭素を熱分解反応させて炭素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする発電装置。
【請求項１２】
導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電装置において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路は、二酸化炭素を含有する反応物質を収容せる反応室を介して、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に上記発電流路の上流側で連通し、該反応室は、該反応室へ反応物質を供給する反応物質供給手段が接続されているとともに、炭素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出す排出手段が設けられており、上記着火室で着火した燃料の間欠的な燃焼により衝撃波を伴う爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、上記燃焼室から上記反応室内へ燃焼ガスの衝撃波を伝播させて、上記反応室内の反応物質を該衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、反応物質中の二酸化炭素を熱分解反応させて炭素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする発電装置。
【請求項１３】
導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電装置において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路は、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に該発電流路の上流側で連通し、該燃焼室は、上記発電流路に連通しているとともに、二酸化炭素を含有する反応物質を収容せる反応室に連通し、該反応室は、該反応室へ反応物質を供給する反応物質供給手段が接続されているとともに、炭素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出す排出手段が設けられており、上記着火室で
着火した燃料の間欠的な燃焼により衝撃波を伴う爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、上記燃焼室から該反応室内へ燃焼ガスの衝撃波を伝播させて、上記反応室内の反応物質を該衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、反応物質中の二酸化炭素を熱分解反応させて炭素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする発電装置。
【請求項１４】
導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出す発電装置において、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配され、上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成され、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させ、上記発電流路は、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に該発電流路の上流側で連通し、該燃焼室は、該燃焼室からの排ガスで駆動されて発電するガスタービンと、蒸気タービンを駆動するためのボイラとの少なくとも一方に接続されており、上記着火室で着火した燃料の間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて、該爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送って、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲を上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、上記下流側端部で該誘導電流を取り出すとともに、上記ガスタービン及び上記蒸気タービンの少なくとも一方を駆動させて発電させるようになっていることを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性流体の流動のための発電流路に磁界を形成するとともに、該発電流路に第一の導電部材と第二の導電部材とを互いに間隔をもって配し、上記磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材から誘導電流を取り出す発電方法及び発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置では、例えば、導電性流体の流動のための発電流路に、該導電性流体の流動方向に対して直交方向で互いに対向せる一対の磁極と、該流動方向と該一対の磁極の対向方向との直交方向で互いに対向せる一対の電極とが配されている。このような発電流路へ導電性流体を上記一対の磁極の間に生じる磁力線に直交させて流動せしめることにより、上記一対の電極で電流が取り出される。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、導電性流体を循環せる流動経路の一部に上記発電流路が形成されている。この流動経路には、導電性流体として、熱により容易に電離して高導電性となるＮａやＫ等のシード材を添加した希ガスが封入されている。該希ガスに添加された上記シード材は、上記流動経路に配された熱源によって該希ガスが加熱される高温状態で電離して高導電性となる。このような高導電性のシード材を添加した高温状態の希ガスが導電性流体として上記循環により上記発電流路へ連続して流動されて、発電が行なわれる。
【特許文献１】特公平６−１１１８３号公報（図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１の装置では、導電性流体の発電流路への高温の希ガスの流動が連続して行なわれるので、装置が絶え間なく上記希ガスから熱を受ける結果、装置、特に上記発電流路を形成する壁面が昇温して高温状態となるため、耐久性が低くなったり、そして耐火物を多用して装置を構成する必要があるので、設備費が高くなってしまう。また、発電流路に配された電極には、一般に、高い導電性で安価な金属、例えば銅やその合金が用いられるので、このような金属は上述のような高温環境下では焼損しやすく、その結果補修費が高くなる。
【０００５】
また、上述のように装置が長時間にわたり高温状態に維持される環境下では、一般に、電離しやすい流体は、反応性が高いので、導電性流体の流動経路内で装置を損傷させるような本来望ましくない化学反応が生じやすいため導電性流体として用いることができない。したがって、上述の特許文献１の装置では、上記流動経路内に希ガスを流動させることとしている。その結果、希ガスは電離しにくいので、シード材が必要となり、コストが高くなる。
【０００６】
また、発電流路の全域で電流を取り出して最大限の発電を行なうためには、該発電流路での導電性流体の流動方向で該発電流路の全域にわたって磁極や電極を配しなければならないのでコストが高くなる。また、上記磁極として永久磁石を用いると、磁界が装置外に漏れてその周辺の電気機器に悪影響をもたらしてしまう。したがって、特許文献１の装置では、大規模な電磁石が必要となり、その結果建設費が高くなる。
【０００７】
そこで、本発明は、耐火物を多用しなくとも装置に長寿命化を図って設備費及び補修費
を安価としつつ、大規模な電極や磁石を設けずに、そしてシード材を必要としない低コストな発電を安価な建設費で実現できる発電方法及び発電装置の提供を目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、上記発電に加えて、上記発電後に導電性流体に残存する高いエネルギーをさらに有効利用を図って有用物質の製造もできる発電方法及び発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本出願は、発電方法に関しては、装置を長時間連続的に高温にさせずに耐熱材を多用しなくとも装置に長寿命化を図って設備費及び補修費を安価としつつ、シード材を必要としない低コストな発電を安価な建設費で実現できる方法として、第一の発明を提案する。また、本出願は、第一の発明での発電に加えて、該発電に導電性流体として利用された燃焼ガスの衝撃波の高いエネルギーをさらに有効利用を図って有用物質として水素含有ガスもしくは炭素含有ガスの製造もできる方法として、第二の発明を提案する。さらに、本出願は、第一の発明での発電に加えて、該発電後の燃焼ガスに残存する高いエネルギーを有効利用してガスタービン及び蒸気タービンの少なくとも一方で追加的な発電を行なってさらに高能率な発電を可能とする方法として、第三の発明を提案する。
【００１０】
また、本出願は、発電装置に関しては、上記第一の発明を実施する装置として第四の発明、上記第二の発明を実施する装置として第五の発明、上記第三の発明を実施する装置として第六の発明を提案する。
【００１１】
＜第一の発明＞
第一の発明に係る発電方法は、導電性流体の流動のための発電流路に磁界を形成するとともに、該発電流路に第一の導電部材と第二の導電部材とを互いに間隔をもって配し、上記磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で電流を取り出すこととしている。
【００１２】
かかる方法において、第一の発明では、第一の導電部材及び第二の導電部材の構成の特徴として、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配されている。上記第一の導電部材は上記発電流路に配されるコイルとして形成され、該コイルの軸線が上記流動方向に延びるように該コイルが配されている。上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配される導電材で形成されている。上記コイルと上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通して閉回路を形成していて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて該閉回路が上記発電流路に磁界を形成させている。
【００１３】
上述の特徴を有する第一の導電部材及び第二の導電部材を用いた第一の発明に係る方法にあっては、上述のごとく磁界が形成された上記発電流路の上流側で該発電流路に連通せる燃焼室に接続された着火室内にて燃料を間欠的に着火させ、その都度、着火後の燃料の間欠的な燃焼により上記燃焼室にて爆轟（デトネーション）を生じさせて、該爆轟により燃焼ガスを解離または電離させるとともに、この燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路へ送る。該燃焼ガスが該発電流路を上流から下流へ向け進行しながら上記コイルと上記第二の導電部材との間を短絡させることにより、上記コイルと上記第二の導電部材との間の短絡範囲が上記上流側端部から上記下流側端部へ向け拡大する。このような上記短絡範囲の拡大に伴って、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスが減少する。上記磁界を形成するように上記コイルには誘導電流が発生するが、上記コイルのインダクタンスが減少するので、上記誘導電流が初期電流以上に増大する。
この誘導電流の増大によりコイルの磁界が増大するため、誘導電流がさらに増大する。このように増大した誘導電流は上記下流側端部で取り出される。なお、ここで、爆轟とは、衝撃波を伴って火炎が超音速で伝播する現象をいう。
【００１４】
上記燃焼室は、上記発電流路に向けて流路断面積が漸次減少していることが好ましい。このように流路断面積が漸次減少した燃焼室内では燃焼ガスの衝撃波が収束されて高温高圧が更に高まるので、該発電流路への導入時の燃焼ガスの解離度または電離度が向上し、その結果、発電効率が格段に高くなる。
【００１５】
また、爆轟の発生を繰り返し断続的に行なうことにより、上記下流側端部でパルス電流を繰り返し得ることができる。また、このようなパルス電流は、コンデンサとインバータで交流電力とすることも可能である。
【００１６】
＜第二の発明＞
第二の発明に係る発電方法では、上記第一発明での発電とともに、該発電に導電性流体として利用された燃焼ガスの衝撃波のエネルギーを有効利用して有用物質として水素含有ガスもしくは炭素含有ガスを製造するための装置である。この第二の発明では、燃焼室に連通せる反応室に、炭素もしくは炭化水素を含有する反応物質、あるいは、二酸化炭素を含有する反応物質を収容し、燃焼室に接続された着火室内にて燃料を間欠的に着火させる。こうすることにより、第一の発明で発電するとともに、燃焼ガスの衝撃波を上記反応室の導入口から該反応室内へ伝播させて、上記反応室内の反応物質を該衝撃波で衝撃圧縮させて高温に加熱して、燃焼ガス中の水蒸気と反応物質中の炭素もしくは炭化水素とを反応させて水素含有ガスを生成させ、あるいは、反応物質中の二酸化炭素を熱分解反応させて炭素含有ガスを生成させ、上記水素含有ガスもしくは該炭素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出す。その結果、第一発明での発電に加えて、燃焼ガスの衝撃波のエネルギーを有効利用して有用物質を製造できる。
【００１７】
＜第三の発明＞
第三の発明に係る発電方法は、第一の発明に係る発電方法で電力を取り出した後に高温高圧の燃焼ガスを有効利用してガスタービン及び蒸気タービンの少なくとも一方で追加的な発電を行なうための装置である。この第三の発明では、ガスタービンへ上記燃焼ガスを供給、もしくは、蒸気タービン駆動のためのボイラへ上記燃焼ガスを供給、あるいは上記ガスタービン及び上記ボイラの両方へ上記燃焼ガスを供給する。その結果、第一の発明での発電に加えて、該発電後の燃焼ガスのエネルギーを無駄なく利用して上記ガスタービンや上記蒸気タービンで発電でき、装置全体としての発電能率が向上する。
【００１８】
＜第四の発明＞
第四の発明に係る発電装置は、第一の発明と同様の発電を行なうための装置である。この第四の発明の装置は、導電性流体の流動のための発電流路と、該発電流路に磁界を形成する磁界形成手段と、互いに間隔をもって該発電流路に配された第一の導電部材及び第二の導電部材とを有し、上記磁界形成手段によって磁界が形成された上記発電流路へ導電性流体を流して、上記第一の導電部材と上記第二の導電部材との間を該導電性流体で短絡させて上記第一の導電部材及び上記第二の導電部材で誘導電流を取り出すようになっていることとしている。
【００１９】
かかる装置において、第四の発明では、その構成の特徴として、第一の導電部材と第二の導電部材は発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配されている。上記第一の導電部材は上記発電流路に配されたコイルとして形成され、該コイルの軸線が該発電流路の導電性流体の流動方向に延びるように該コイルが配されている。上記第二の導電部材は上記コイルに対して間隔をもって上記流動方向に延び上記発電流路に配され
る導電材で形成されている。また、磁界形成手段は、上記コイル及び上記第二の導電部材のそれぞれの上流側端部が直流電源を介して互いに接続されるとともに、それぞれの下流側端部が互いに導通されて形成される閉回路として構成されていて、上記直流電源によって該閉回路に初期電流を予め生じさせて上記発電流路に磁界を形成させるようになっている。さらに、上記発電流路は、燃料の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に該発電流路の上流側で連通している。
【００２０】
このような特徴を有する第四の発明にあっては、第一の発明と同様に爆轟により解離または電離した燃焼ガスが導電性流体として発電流路へ流れて、上記下流側端部で誘導電流が取り出される。
【００２１】
＜第五の発明＞
第五の発明に係る発電装置は、上記第四の発明での発電とともに、該発電に導電性流体として利用された燃焼ガスの衝撃波のエネルギーを有効利用して有用物質として水素含有ガスもしくは炭素含有ガスを製造するための装置である。この第五の発明では、例えば、発電流路は、燃料及び酸化剤の供給を受ける着火室に接続された燃焼室に連通し、該燃焼室は、炭素と炭化水素と二酸化炭素とのいずれかを含有する反応物質を収容せる反応室に上記発電流路を介して連通していている。上記反応室は、該反応室へ反応物質を供給する反応物質供給手段が接続されているとともに、水素含有ガスあるいは炭素含有ガスを上記反応室の外部へ取り出す排出手段が設けられている。したがって、解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として燃焼室から発電流路へ流して発電するとともに、該燃焼室から該発電流路を経て該反応室内へ燃焼ガスの衝撃波を伝播させて、上記反応室内の反応物質を衝撃圧縮させて高温に加熱して、燃焼ガス中の水蒸気と反応物質中の炭素もしくは炭化水素とを反応させて水素含有ガスを生成させ、あるいは、反応物質中の二酸化炭素を熱分解反応させて炭素含有ガスを生成させる。
【００２２】
また、上記の燃焼室、発電流路、反応室の接続関係は、上記では、燃焼室が発電流路を介して反応室に直列に連通しているが、発電流路が反応室を介して燃焼室に連通していても、また燃焼室が発電流路に連通しているとともに反応室にも並列に連通していてもよい。
【００２３】
＜第六の発明＞
第六の発明に係る発電装置は、第四の発明での発電後に高温高圧の燃焼ガスを有効利用してガスタービン及び蒸気タービンの少なくとも一方で追加的な発電を行なうための装置である。この第六の発明では、燃焼室が、該燃焼室からの燃焼ガスで駆動されて発電するガスタービンと、蒸気タービンを駆動するためのボイラとの少なくとも一方に接続されている。その結果、発電流路の電極で電流を取り出して発電が行なわれるとともに、該発電後の燃焼ガスでガスタービン及び蒸気タービンでの少なくとも一方を駆動して発電することが可能である。
【発明の効果】
【００２４】
上記第一の発明によれば、コイル、第二の導電部材、そして直流電源を含んでなる閉回路に初期電流を流すことによって該発電流路に磁界を形成し、爆轟により解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として上記発電流路に送って、互いに間隔をもって配されたコイルと第二の導電部材との間の短絡範囲を燃焼ガスの流動方向で上流から下流に向け拡大させて、上記短絡範囲より下流側で上記コイルと上記第二の導電部材のインダクタンスを減少させることにより、上記コイルに誘導電流を発生させ、該誘導電流を取り出すことができ、爆轟によって解離または電離した燃焼ガスを導電性流体として用いるので、シード材を特に用いることなく発電が行なえる。また、単発あるいは連発で生じる爆轟による燃焼ガスから短時間ずつ装置が熱を受けるだけであるので、耐火物を多用する必要がなく、
設備費及び補修費が安価となる。また、コイルに誘導電流を発生させて、大電流を得ることができるので、磁極や電極を上記発電流路の上記流動方向全域にわたって設ける必要がなく、また大規模な電磁石が不要であるので、建設費も安価にできる。
【００２５】
また、上記第二の発明によれば、第一の発明での発電とともに、該発電に導電性流体として利用された燃焼ガスの衝撃波を有効利用して、燃焼ガス中の水蒸気と反応物質中の炭素もしくは炭化水素とが反応して水素含有ガスを生成し、あるいは、反応物質中の二酸化炭素が熱分解反応して炭素含有ガスを生成するので、上述の第一の発明の効果に加えて、燃焼ガスの衝撃波のエネルギーを有効利用して有用物質を製造できる。
【００２６】
さらに、上記第三の発明によれば、第一の発明での発電後に高温高圧の燃焼ガスを有効利用してガスタービンもしくは蒸気タービン、あるいはこれら両方で発電されるので、燃焼ガスのエネルギーが無駄なく使われて、装置全体としての発電効率が向上する。
【００２７】
また、第四の発明によれば、コイルと第二の導電部材が導電性流体の発電流路にて、互いに間隔をもって配されるとともに該発電流路での導電性流体の流動方向で互いに重複範囲をもって配され、上記コイル、上記第二の導電部材、そして直流電源がこれらを含んでなる閉回路を形成し、上記爆轟を生じさせて解離または電離した燃焼ガスを発生させるための燃焼室が上記発電流路に連通して構成されているので、第一の発明と同様にシード材を特に用いる必要がなく、そして耐火物を多用する必要もないので、安価な装置となる。
【００２８】
さらに、第五の発明によれば、第四の発明の構成に加えて、水素もしくは炭素製造のための反応室が発電流路を介して燃焼室と連通して構成されているので、上述の第四の発明の効果に加えて、有用物質の製造のためのエネルギーとして燃焼ガスの衝撃波のエネルギーを有効利用するため、安価な運転費で有用物質を製造する装置となる。
【００２９】
また、第六の発明によれば、第四の発明の構成に加えて、発電流路が、燃焼室からの燃焼ガスで駆動されて発電するガスタービンや、蒸気タービンを駆動するためのボイラに接続されているので、第四の発明の効果に加えて、燃焼ガスのエネルギーの無駄がなく装置全体としての発電効率が高い装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づき説明する。
【００３１】
図１は本実施形態装置の概略構成を示す図である。
【００３２】
本実施形態装置は、図１に示すように、燃料の間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて解離または電離した燃焼ガスを発生させる爆轟発生装置１０と、該燃焼ガスを導電性流体として受けて発電する発電装置２０と、燃焼ガスの衝撃波を受け二酸化炭素分解反応を生じさせる反応装置３０と、上記爆轟発生装置１０の燃焼排ガスを利用して発電を行うガスタービン４０とを主として備えている。したがって、本実施形態装置の機能は、上記発電装置２０での発電機能と、上記ガスタービン４０での発電機能と、上記反応装置３０での二酸化炭素分解反応による炭素含有ガス製造機能とに大別される。ここで、本実施形態装置は、上記発電装置２０での発電とともに、上記反応装置３０での炭素含有ガス製造機能では該発電後の上記燃焼ガスの衝撃波のエネルギーを利用し、上記ガスタービン４０での発電機能では上記発電後に上記爆轟発生装置１０から排ガスとして排出される燃焼ガスのエネルギーを利用している。以下、上記爆轟発生装置１０、上記ガスタービン４０、上記発電装置２０、上記反応装置３０の順に説明する。
【００３３】
上記爆轟発生装置１０は、図１に示すように、燃料を該爆轟発生装置１０へ供給する燃
料供給装置１１が接続されている。この燃料供給装置１１は、上記爆轟発生装置１０への燃料供給量が制御弁１１Ａで調整可能となっている。また、上記爆轟発生装置１０は、上記燃料を燃焼させるための酸化剤として後述の熱交換器４１から約４００℃程度の予熱空気を受け該予熱空気を該爆轟発生装置１０へ燃焼用空気として供給する予熱空気供給装置１２が接続されている。上記燃焼用空気は予熱されて燃料との反応性が高くなっているので、安価な低質燃料を用いることができ、また爆轟発生装置１０の小型化が図れる。
【００３４】
上記爆轟発生装置１０は、図２に示すように、燃料及び予熱空気の供給を受ける着火室１３と、上記着火室１３に連通された燃焼室１４とを有している。
【００３５】
上記着火室１３は円筒状に形成され、上記着火室１３の一端部には、上記燃料を間欠的に着火させる着火装置としての点火栓１３Ａが設けられている。また、上記着火室１３には、該着火室１３の軸線方向に延びる螺旋状の金属からなるシェルキンスパイラル１３Ｂが設けられている。このシェルキンスパイラル１３Ｂは、上記点火栓１３Ａで燃料が着火されて生じた火炎を加速させる。さらに、上記着火室１３には、上記軸線方向で離間して配された二つの圧力センサ１３Ｃが設けられている。この二つの圧力センサ１３Ｃは、それぞれ上記着火室１３内の火炎の通過タイミングを検知していて、図示しない計測手段によって、火炎の進行方向上流側の圧力センサでの火炎通過タイミングから下流側の圧力センサでの火炎通過タイミングまでの所要時間と、二つの圧力センサ間の距離との関係により、着火室１３内の火炎の進行速度が計測される。この火炎の進行速度に基づいて、図示しない制御手段によって、上記点火栓１３Ａの点火タイミングと上記制御弁１１Ａの燃料供給量とが制御されて、爆轟の開始位置が最適な位置に調整される。また、着火室１３内に煤の堆積等が生じると、異常燃焼が生じるので、該火炎の進行速度にもとづいて、煤の堆積等による異常燃焼を早期に検知することも可能である。
【００３６】
上記着火室１３の他端部は、分散室１５に連通されている。この分散室１５は、該分散室１５から、燃焼室１４にやや湾曲形成された導入側端部１４Ａの複数位置へ、それぞれ路程が等しくなるように誘導路１６によって連通している。
【００３７】
上記燃焼室１４は、図２にて右方に向け軸線に直角な断面での断面積が小さくなる円錐状をなしていて、この断面積が上記導入側端部１４Ａで最大、図２にて右側端部の出口開口端部１４Ｂで最小となる収束部を形成するようになっている。誘導路１６から燃焼室１４へ導入された複数の爆轟波が収束されて、さらに高温高圧の収束爆轟波が形成される。上記燃焼室１４は、該燃焼室１４の出口開口端部１４Ｂで発電装置２０と接続されていて、上記着火室１３で着火した燃料の間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて解離または電離した燃焼ガスが上記発電装置２０（図１参照）へ流入する。また、燃焼室１４は、円錐状をなして三次元で流路断面積が漸次減少して収束部を形成しているが、略三角柱状をなして二次元で流路断面積が漸次減少して収束部を形成するようにしてもよい。こうすることにより、燃焼ガスが解離または電離して導電性流体として持続する時間が長くなり、その結果、発電時間が増加し、発電量と発電効率を向上させることができる。
【００３８】
着火室１３及び燃焼室１４には、本実施形態では、着火室１３及び燃焼室１４の内壁を冷却して所定温度以下に維持するためのジャケット、例えば水冷ジャケット１７（１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃ）が形成されている。この水冷ジャケット１７は、着火室１３及び燃焼室１４の内壁の温度を上記燃料の着火温度以下に維持し、着火室１３及び燃焼室１４の内壁の過昇温による着火室１３及び燃焼室１４での異常燃焼を防止する。
【００３９】
また、燃焼室１４の出口開口端部１４Ｂ近傍には、上述の発電装置２０への燃焼ガスの流動後に燃焼室１４の燃焼排ガスを排出する排出口１８が形成されている。この排出口１８は、図１に示す制御弁１８Ａを介して、上記燃焼排ガスにより駆動されて発電を行なう
ガスタービン４０に接続されている（図１参照）。
【００４０】
このガスタービン４０は、図１に見られるように、熱交換器４１に接続されていて、該熱交換器４１は、該ガスタービン４０を駆動した後の燃焼排ガスと外部からの空気を熱交換により昇温せしめて、上述の予熱空気供給装置１２のための予熱空気を生じさせる。この熱交換器４１には、該熱交換器４１での熱交換後の燃焼排ガスを無害化処理して大気放散させる排ガス処理装置４２が接続されている。
【００４１】
また、爆轟発生装置１０へ供給される燃料と空気の比率を理論混合比よりも空気不足条件として、該爆轟発生装置１０からの燃焼排ガスと予熱空気供給装置１２からの予熱空気とをガスタービン４０の燃焼器（図示せず）に供給してこれらを燃焼させることにより、上記ガスタービン４０を駆動して発電させるようにしてもよい。このようにすることにより、爆轟発生装置１０において発生するＮＯＸの発生量を低減することができ、さらに燃焼排ガスの未燃分を有効利用して発電することができる。
【００４２】
また、製鉄所のように酸素製造プラントがある場合には、予熱空気に代えて酸素を爆轟発生装置１０へ供給してもよい。これにより、空気中のＮ分によるＮＯＸ発生を低減でき、装置をコンパクトにできる。
【００４３】
上述の爆轟発生装置１０に連通している上記発電装置２０は、図３に示すように、上述の燃焼室１４にその出口開口端部１４Ｂで連通し導電性流体の流動のための管状の発電流路２１を備えている。この発電流路２１には、該発電流路２１の軸線２２の延びる方向（導電性流体の流動方向）で、第一の導電部材としてのコイル２３と第二の導電部材２４とが互いに重複範囲をもって配されている。
【００４４】
上記コイル２３は、該コイル２３の軸線が上記発電流路２１の軸線２２と一致して延び、絶縁材２５を介して発電流路２１の周壁に取付けられている。
【００４５】
上記第二の導電部材２４は、上記軸線２２上に配された棒状の導電材で形成され、上記コイル２３に対して半径方向に間隔をもって上記発電流路２１に配されている。この第二の導電部材２４は、該第二の導電部材２４の下流側端部に取付けられた取付部材２４Ａを介して絶縁材２５に支持されている。
【００４６】
本実施形態では、第二の導電部材２４は、上記軸線２２に直角な断面での面積が上記発電流路２１での導電性流体の流動方向で上流（以下、単に上流という）から下流（以下、単に下流という）に向けて徐々に増加している。したがって、第二の導電部材２４は、該第二の導電部材２４の上流側端に向けて送られる導電性流体との流動抵抗の軽減が図られている。また、上述のコイル２３と第二の導電部材２４は、それぞれ中空となっていてその中空部に水等の冷却液が流され、高温の導電性流体からの熱を受けての過昇温の防止が図られていることが好ましい。
【００４７】
上記コイル２３と上記第二の導電部材２４のぞれぞれの上流側端部（図３にて左側端部）は、直流電源２６を介して互いに接続されている。一方、上記コイル２３と上記第二の導電部材２４のそれぞれの下流側端部（図３にて右側端部）は、コンデンサ２７、インバータ２８、負荷２９が順に接続されている。かくして、上記コイル２３、上記第二の導電部材２４、上記直流電源２６、上記コンデンサ２７、上記インバータ２８、上記負荷２９は閉回路を形成し、上記コイル２３が、該閉回路内を流れる電流によって、発電流路２１に磁界を形成する磁界発生手段を構成している。すなわち、この閉回路では、上述の爆轟発生装置１０から上記発電流路２１へ導電性流体としての燃焼ガスが流動しない時には、上記直流電源２６が該閉回路に初期電流を生じさせて、上記コイル２３から上記発電流路
２１に磁界が形成される。上記爆轟発生装置１０から上記発電流路２１へ燃焼ガスが流動する時には、上記発電流路２１を上流から下流へ向け進行する該燃焼ガスによってコイル２３と第二の導電部材２４との間が短絡される。その短絡範囲は、導電性流体としての該燃焼ガスの下流端が上流から下流へ進行するので、上記コイル２３と上記第二の導電部材２４のそれぞれの上流側端部から下流側端部へ向け拡大される。このように上記短絡範囲が拡大されるので、上記短絡範囲より下流側で上記コイル２３と上記第二の導電部材２４のインダクタンスが減少する。上記磁界を形成するように上記コイル２３には誘導電流が発生するが、上記コイル２３のインダクタンスが減少するので、上記誘導電流が初期電流以上に増大する。この誘導電流の増大によりコイル２３の磁界が増大するため、誘導電流がさらに増大する。このような誘導電流はパルス電流として上記下流側端部で得られる。
【００４８】
また、コンデンサ２７とインバータ２８はこのパルス電流を交流電流に変換して上記負荷２９に供給するようになっている。
【００４９】
また、Ｘ線、電子ビーム、慣性核融合の発生装置を負荷とする場合には、上記コンデンサ２７及び上記インバータ２８を設けずにパルス電流を取り出し、上記発生装置にパルス電流を直接供給するようにしてもよい。
【００５０】
また、コイル２３の下流側の板厚、幅、または素線径を上流側より大きくすることにより、短絡範囲が下流側へ向けて拡大される際、コイル２３のインダクタンスがより大きく減少するので、コイル２３に発生する誘導電流を大きくすることができる。
【００５１】
また、発電装置２０の発電流路２１を下流側に向けて流路断面積が漸次減少していて、上記コイル２３の直径が下流側に向けて漸次減少するようにしてもよい。これによっても、短絡範囲が下流側へ向けて拡大される際、コイル２３のインダクタンスがより大きく減少するので、コイル２３に発生する誘導電流を大きくすることができる。
【００５２】
また、発電流路２１に磁界を形成させるためにコイル２３に初期電流を発生させる直流電源２６として、コンデンサに蓄えた電力を瞬間的にコイル２３に通電するようにすれば、定常電流を用いる必要がなく、省エネルギーと装置のコンパクト化が可能である。
【００５３】
上記発電装置２０の発電流路２１に接続されている上記反応装置３０には、図１に示すように、入口側に、二酸化炭素を反応物質として該反応装置３０に供給する反応物質供給装置３１が接続され、出口側には、上記反応装置３０内から反応生成ガスを受けるバッファタンク３２が接続されている。
【００５４】
上記反応物質供給装置３１は、図１に示すように、制御弁３１Ａの開閉制御により上記反応装置３０への反応物質の供給量が所定量に制御される。なお、上記反応物質供給装置３１は、図１における破線で示されるように、反応物質として二酸化炭素に代えて、炭化水素を含有せる廃プラスチックや廃油等、あるいは、炭素を含有せる廃活性炭等を上記反応装置３０へ供給するようにしてもよい。このような炭化水素もしくは炭素を含有する物質を反応物質として採用する場合には、燃焼ガス中の水蒸気と上記反応物質中の炭化水素もしくは炭素とが反応して、水素含有ガスを生成させる。かかる場合、上記反応装置３０の入口側に、水蒸気を上記反応装置３０へ供給する水蒸気供給装置３３を例えば図１の破線で示すごとく接続すると、水素製造反応が促進される。
【００５５】
次に、図４に基づき、本実施形態にかかる反応装置３０を詳細に説明する。
【００５６】
図４（Ａ）は反応装置３０の概略構成を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００５７】
この反応装置３０は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、図４（Ａ）にて横方向に延びる軸線３４まわりに回転する回転体３５に、周方向の複数位置で、上記軸線３４に平行に延びて回転体３５の軸線方向両端にて開口する反応室３５Ａが形成されている。各反応室３５Ａは、上述の反応物質供給装置３１から反応物質の供給を受けた後に、上述の爆轟発生装置１０から燃焼ガスの衝撃波のエネルギーを利用して反応物質を反応させるための空間である。上記反応室３５Ａでは、上記燃焼ガスの衝撃波によって上記反応物質を衝撃圧縮して高温とすることにより、二酸化炭素の分解反応を生じさせて、炭素含有ガスを生成させる。
【００５８】
この回転体３５の両端面に対向する位置には、回転体３５の回転を許容するよう該端面に対して微小間隙をもって蓋状の開閉部材３６，３７が非回転でそれぞれ配設されている。この開閉部材３６，３７と回転体３５の端部周面との間はこれらの相対回転を許容しつつシール部材３８によってシールされている。また、シールとしてはラビリンスシール、オイルシールまたは水封装置を用いてもよい。
【００５９】
供給側（図４（Ａ）にて左側）の開閉部材３６には、上記回転体３５の半径方向で互いに対向する位置に、上述の反応物質供給装置３１に連通せる一つの供給開口３６Ａと、上述の発電装置２０の発電流路２１と連通せる一つの衝撃波導入開口３６Ｂとが形成されている。
【００６０】
また、排出側（図４（Ａ）にて右側）の開閉部材３７には、図１に示す上記バッファタンク３２に連通せる一つの排出口３７Ａが形成されている。該排出口３７Ａは、上記反応室３５Ａ内の反応生成ガスを排出する排出手段を構成し、また上記排出口３７Ａは、図１に見られるように、制御弁３７Ｂにより開閉されるようになっている。上記排出口３７Ａと、供給開口３６Ａ、衝撃波導入開口３６Ｂとの位置関係を以下説明する。
【００６１】
上記回転体３５は、図４に示されるごとく、軸受等の支持部材３９によって回転自在に支持され、駆動手段（図示せず）によって、各反応室３５Ａの開口が供給開口３６Ａに順次一致して連通するように、間欠的に回転されるようになっている。すなわち、本実施形態では、上記回転体３５には８つの反応室３５Ａが形成されているので、上記回転体３５が４５°ずつ間欠回転して、順次各反応室３５Ａの開口が上記供給開口３６Ａと一致する。
【００６２】
具体的には、上記回転体３５の回転により、複数の反応室のうち一つの反応室３５Ａの開口が供給開口３６Ａと一致するときには、該一つの反応室３５Ａと反応物質供給装置３１とが上記供給開口３６Ａを介して連通される。このとき、該供給開口３６Ａと半径方向で対向する衝撃波導入開口３６Ｂには、上記一つの反応室３５Ａと半径方向反対側の他の反応室３５Ａの開口が一致する。その後、上記回転体３５が４５°ずつ４回、すなわち１８０°回転したときに、上記衝撃波導入開口３６Ｂと上記一つの反応室３５Ａが一致して、該一つの反応室３５Ａと発電装置２０の発電流路２１とが上記衝撃波導入開口３６Ｂを介して連通される。上記１８０°回転の間に上記一つの反応室３５Ａの開口が上記供給開口３６Ａ及び上記衝撃波導入開口３６Ｂと一致せずに開閉部材３６の蓋面（壁面）に対面するときには、該蓋面によって上記一つの反応室３５Ａの左端開口が閉ざされる。その結果、該一つの反応室３５Ａと上記反応物質供給装置３１及び上記発電流路２１との連通が実質的に遮断される。
【００６３】
また、上述のごとく上記一つの反応室３５Ａの左端開口が衝撃波導入開口３６Ｂと一致するときには、該一つの反応室３５Ａは排出側で排出口３７Ａと一致し、図１に示す制御弁３７Ｂを介して上記バッファタンク３２と連通可能な状態となる。また、上記一つの反
応室３５Ａが排出口３７Ａと一致せずに開閉部材３７の蓋面に対面するときには、該蓋面によって該反応室３５Ａの右端開口が実質的に閉ざされる。
【００６４】
このように、複数の反応室３５Ａは、図４からも判るように、回転体３５の間欠回転によって、供給側で供給開口３６Ａと一致しかつ排出側で開閉部材３７の蓋面に対面したときの一つの反応室３５Ａが反応物質の供給を順次断続的に受ける。そして、反応物質の供給を受けたその反応室３５Ａの開口が回転体３５の１８０°回転後に衝撃波導入開口３６Ｂと一致する位置にきたときに、上記図１の制御弁３７Ｂが閉状態のままで、爆轟発生装置１０からの燃焼ガスの衝撃波が上記発電流路２１を経て反応室３５Ａ内に伝播するようになっている。上記衝撃波により上記反応室３５Ａ内で上記反応物質が衝撃圧縮されて高温となって、該反応物質中の二酸化炭素が熱分解反応し、炭素含有ガスを生成する。その後、上記制御弁３７Ｂが開状態とされて、該反応室３５Ａから開閉部材３７の排出口３７Ａを経て上記炭素含有ガスが排出され、バッファタンク３２へ収容される。なお、本実施形態では反応装置３０は上述のごとく構成されているが、特にその形態に限定はない。例えば、反応器は上述のような回転する形式でなくとも非回転であってもよい。このような構成では、反応室の数や形状も任意であり、爆轟発生装置１０からの燃焼ガスの衝撃波を受けて反応物質が瞬時に圧縮されるに適した反応室を有していればよい。
【００６５】
上記バッファタンク３２は、比較的大容量に形成されていて、上記反応室３５Ａからの高圧の炭素含有ガスを急激に圧力緩和させるとともに、該圧力緩和により該炭素含有ガスを急冷させて炭素の昇華点（３３７０℃）以下の温度として該炭素含有ガス中の炭素を固体化せしめて落下させて取り出すようになっている。また、炭化水素もしくは炭素を含有する物質が反応物質として上記反応物質供給装置３１から上記反応室３５Ａへ供給される場合には、図１にて破線で示すように、バッファタンク３２内の水素含有ガスを上述の燃料供給装置１１へ燃料として帰還させて有効利用させる帰還路５０を設けることができる。また、上記バッファタンク３２に、バッファタンク３２内で圧力変動が緩和された水素含有ガスから水素を分離する水素分離装置（例えば、ＰＳＡ）５１を接続することもできる。該水素分離装置５１で分離された水素は、それぞれ適した用途に用いることができる。上記水素分離装置５１は、上記水素含有ガスから水素を分離した後の残ガス（主として一酸化炭素）を燃料として上述の燃料供給装置１１に帰還させて有効利用するため、該燃料供給装置１１に接続することも可能である。
【００６６】
次に、本実施形態装置の動作を図１ないし図４にもとづいて説明する。
【００６７】
１）  爆轟発生装置１０では、先ず、着火室１３、分散室１５、誘導路１６、そして燃焼室１４内に、ほぼ理論混合比、または理論混合比よりも空気不足条件で、燃料と予熱空気が上記着火室１３から充填される。この充填の際、図３に示す第一の導電部材たるコイル２３、第二の導電部材２４、直流電源２６、コンデンサ２７、インバータ２８、負荷２９によって形成される閉回路には、上記直流電源２６によって初期電流が予め生じており、発電流路２１には磁界が形成されている。また、反応装置３０の一つの反応室３５Ａはすでに反応物質の供給を受けており、上記燃焼室１４は発電装置２０を介して上記一つの反応室３５Ａと連通している。
【００６８】
２）  次いで、点火栓１３Ａを作動させると、着火室１３内では、着火により爆轟が起こり、その爆轟波が分散室１５そして誘導路１６を経て燃焼室１４の導入側端部１４Ａに伝播される。その際、誘導路１６の複数の路程はそれぞれ等しく設定されているので、複数の誘導路１６の爆轟波は同時に燃焼室１４の導入側端部１４Ａに達することとなる。
【００６９】
燃焼室１４内では複数の爆轟波が導入側端部１４Ａから出口開口端部１４Ｂへと進行するが、燃焼室１４の断面積は下流に向け次第に小さくなっているため、爆轟波が収束され
て、下流側に伝播するにつれて温度及び圧力が上昇する。
【００７０】
燃焼室１４の出口開口端部１４Ｂには発電装置２０が接続されていて、爆轟により解離または電離した燃焼ガスが導電性流体として該発電装置２０の発電流路２１内へ流動する。
【００７１】
また、燃料と予熱空気との混合比は必ずしも理論混合比である必要はない。上記混合比を変えることによって、火炎のピーク発生タイミングが変化するので、燃焼室１４内の火炎進行方向での爆轟発生位置を燃焼室１４の導入側端部１４Ａとすることができ、これにより、燃焼室１４での爆轟波の到達温度及び圧力が最大となる。
【００７２】
なお、燃料としては、メタン、メタノール、灯油、重油等のような純燃料や、コールタール、原油、廃プラスチック、下水処理汚泥の消化ガス、製鉄所での副生ガスのような低質燃料を用いることができる。これらの燃料が予熱空気と燃焼反応して発生した燃焼ガスの主成分はＣＯ２とＨ２Ｏであり、該燃焼ガスは、爆轟により約１５００Ｋで解離を開始、約３０００Ｋで電離を開始して、導電性流体として発電流路へ送られる。
【００７３】
３）  上述の解離または電離した燃焼ガスが衝撃波を伴って上記発電流路２１内へ流動すると、該燃焼ガスが該発電流路２１を上流から下流へ向け進行しながら、コイル２３と第二の導電部材２４との間を上流端側から短絡させる。すなわち、上記コイル２３と上記第二の導電部材２４との間の短絡範囲は、上記発電流路２１に送られた燃焼ガスによって上記コイル２３と上記第二の導電部材２４のそれぞれの上流側端部から下流側端部へ向け拡大される。このように上記短絡範囲が拡大されると、上記コイル２３と上記第二の導電部材２４は該短絡範囲よりも下流側で閉回路を形成することとなるので、上記コイル２３及び上記第二の導電部材２４を含んでなる閉回路のインダクタンスを形成する部分は実質的に上記下流側の部分だけになる。そして、上記燃焼ガスの流速が１０ｋｍ／ｓ以上の高速であるので、上記短絡範囲の急激な拡大により上述の閉回路のインダクタンス、すなわち上記短絡範囲より下流側で上記コイル２３と上記第二の導電部材２４のインダクタンスが急激に減少する。上記磁界を形成するように上記コイル２３には誘導電流が発生するが、上記コイル２３のインダクタンスが減少するので、上記誘導電流が初期電流以上に増大する。この誘導電流の増大によりコイル２３の磁界が増大するため、誘導電流がさらに増大する。このように増大した誘導電流はパルス電流として上記下流側端部で得られる。このパルス電流は、コンデンサ２７とインバータ２８により、交流電力に変換されて、負荷２９に供給される。
【００７４】
上述のように交流電力を得た後、上述の燃焼室１４の図１に示す制御弁１８Ａが閉状態から開状態となって、上記燃焼室１４の燃焼排ガスが排出口１８からガスタービン４０へ供給されて、上記燃焼ガスに残存する高エネルギーを利用して該ガスタービン４０でも電力が得られる。
【００７５】
４）  上記発電流路２１内を通過後の燃焼ガスの衝撃波は、炭素含有ガス製造に有効利用する目的で、反応室３５Ａ内へ至る。そして、すでに反応物質の供給を受けている反応室３５Ａ内に、開閉部材３６の衝撃波導入開口３６Ｂから燃焼ガスの上記衝撃波が伝播されると、反応室３５Ａ内の上記反応物質がこの衝撃波によって反応室３５Ａの排出側の端部（図４にて右端部）に向けて衝撃圧縮されて高温、例えば６０００Ｋとなる。この高温状態のもとで、上記反応物質中の二酸化炭素が熱分解反応し、その結果、炭素含有ガスを得る。
【００７６】
このような反応を回転体３５の間欠的な回転により次々に衝撃波導入開口３６Ｂに連通した各反応室３５Ａ内で行い、その都度、炭素含有ガスを生成する。
【００７７】
５）  次に、反応室３５Ａ内で生成された炭素含有ガスは、制御弁３７Ｂの開放によりバッファタンク３２内に噴出されて一旦収容される。このとき、上記バッファタンク３２内に高速噴出された高温の炭素含有ガスは断熱のもとで急冷却されるので、逆反応が阻止されるとともに、炭素がその昇華点以下に冷却されるので、ガス中の炭素を固体として分離除去することができる。又、バッファタンク３２は、大容量となっており、バッファタンク３２内へ噴射された高圧の炭素含有ガスが一旦収容されることにより、該炭素含有ガスの圧力変動が緩和されて安定した低圧となる。このように、本実施形態では、生成時には高温高圧であった炭素含有ガスの圧力及び温度をバッファタンク３２にて低下させることにより逆反応を阻止して、反応室３５Ａ内での反応物質の供給量に対する炭素含有ガスの生成量の比を高めている。
【００７８】
また、炭化水素もしくは炭素を含有する物質を反応物質として上記反応物質供給装置３１が上記反応室３５Ａへ供給し水素含有ガスを得る場合には、図１にて破線で示す帰還路５０によって、バッファタンク３２内の水素含有ガスを上述の着火室１３へ燃料として帰還させて有効利用する。
【００７９】
また、本実施形態では、燃焼室、発電のための発電流路、反応室の順でこれらが直列して連通しているが、燃焼室、反応室、発電流路の順でもよく、また、発電流路と反応室とを燃焼室に並列して連通させるようにしてもよい。
【００８０】
なお、本実施形態では、複数の反応室を有する反応装置に一つの爆轟発生装置が発電装置を介して連通しているが、爆轟発生装置は一つでなく複数であっても、反応室は複数でなく一つであってもよく、その場合、一つの反応室を有する反応装置に複数の爆轟発生装置を発電装置を介して並列して連通させて、該複数の爆轟発生装置で順次爆轟を発生させてほぼ連続的に発電装置へ導電性流体として燃焼ガスを送り、上記一つの反応室へ該燃焼ガスの衝撃波を伝播させるようにすることができる。
【００８１】
また、本実施形態では第二の導電部材２４が発電流路２１の軸線２２上に配されているが、第二の導電部材は流動方向でコイルに対し重複範囲をもってそして間隔をもって発電流路に配されていれば任意の位置に配することができる。例えば、図５に示す第二の導電部材２４Ｂのように、コイル２３の包絡面に沿って発電流路２１の周壁に配してもよい。
【００８２】
この第二の導電部材２４Ｂは、コイル２３とともに絶縁材２５に取付けられていて、コイル２３に対して間隔をもって非接触に配されている。また、この第二の導電部材２４Ｂは、図５（Ｂ）に示すように周方向の一部に配され、図５（Ａ）に示すように、軸線方向ではコイル２３の外周に沿って延び、半径方向ではコイル２３の導線と導線との間でコイル２３の内周と同一半径位置まで延びて櫛状になっている。該コイル２３と上記第二の導電部材２４Ｂとの間は上記発電流路２１にて解離または電離した燃焼ガスによって流動方向で短絡されて、上述の図３に示す実施形態と同様に、誘導電流が取り出される。
【００８３】
また、第二の導電部材をコイル状とし、第一の導電部材たるコイル２３の導線と導線との間に、第二の導電部材の導線が交互に位置するように、上記コイルと上記第二導電部材を二重コイル状に配してもよい。これにより、コイル２３に発生する誘導電流を連続的に増大させることができ、発電効率を向上させることができる。
【００８４】
また、上述の反応物質に代えて、フロン、ポリ塩化ビフェニル、ダイオキシン類のいずれか一つを含有する有害物質を反応室に供給するようにして、燃焼ガスの衝撃波による衝撃圧縮により高温加熱して上記有害物質の分解反応を生じさせて、該有害物質を無害化させることが可能である。また、有害物質として、例えば医療廃棄物を反応室へ供給しても
よい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の装置に備えられた爆轟発生装置の概略構成を示す図である。
【図３】図１の装置に備えられた発電装置の概略構成を示す図である。
【図４】（Ａ）は、図１の装置に備えられた反応装置の概略構成を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係る発電装置の概略構成を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１２  予熱空気供給装置（予熱空気供給手段）
１３  着火室
１４  燃焼室
２１  発電流路
２３  コイル（第一の導電部材）
２４  第二の導電部材
２４Ｂ  第二の導電部材
２６  直流電源
３１  反応物質供給装置（反応物質供給手段）
３２  バッファタンク（炭素分離手段）
３５Ａ  反応室
３７Ａ  排出口（排出手段）
４０  ガスタービン
５０  帰還路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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