(57)【要約】【課題】  分散型発電等の小規模発電に要求される電力量の変動に対する対応に優れるとともに、発電効率にも優れ、さらには装置の信頼性にも優れる複合発電方法及び装置を得る。【解決手段】  蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電装置と、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体を発生する収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電をする第２発電装置とを用いた発電方法であって、第１発電装置で定常的に必要な電力をまかない、第２発電装置で電力需要の変動分をまかなうようにしたものである。【選択図】  図１
2005176553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電装置と、間欠
的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体を発生する収
束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電をする第
２発電装置とを用いた発電方法であって、第１発電装置で定常的に必要な電力をまかない
、第２発電装置で電力需要の変動分をまかなうことを特徴とする複合発電方法。
【請求項２】
蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電装置と、間欠
的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体を発生する収
束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電をする第
２発電装置とを有し、前記第１発電装置で定常的に必要な電力を供給し、前記第２発電装
置で電力需要の変動分を供給するように制御する電力供給制御装置を設けたことを特徴と
する複合発電装置。
【請求項３】
蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電装置と、間欠
的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体を発生する収
束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電をする第
２発電装置とを有し、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスを前記蒸気タービン又はガスター
ビンに供給するガス供給管路を設けると共に該ガス供給管路に燃焼排ガスの温度を低下さ
せる減温手段を設けたことを特徴とする複合発電装置。
【請求項４】
減温手段は膨張比を調整できるディフューザーであり、ボイラ水管温度又はガスタービン
入口温度を検出する温度検出手段の検出値に基づいて前記膨張比を調整することを特徴と
する請求項３記載の複合発電装置。
【請求項５】
減温手段はボイラ入口に設けた水噴霧手段であり、ボイラ水管温度を検出する温度検出手
段の検出値に基づいて前記水噴霧手段の水噴霧量を調整することを特徴とする請求項３記
載の複合発電装置。
【請求項６】
蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電装置と、間欠
的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体を発生する複
数の収束爆轟発生機と、該複数の収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として
発電をする単数又は複数の第２発電装置と、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスを前記蒸気
タービン又はガスタービンに供給するガス供給管路とを有する発電装置であって、前記複
数の収束爆轟発生機からの燃焼排ガスを交番してボイラ部又はガスタービンへ供給するこ
とを特徴とする複合発電装置。
【請求項７】
蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電装置と、間欠
的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体を発生する収
束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電をする第
２発電装置とを有し、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスを前記蒸気タービン又はガスター
ビンに供給するガス供給管路を設けると共に該ガス供給管路にバッファタンクを設けたこ
とを特徴とする複合発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合発電方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電離気体（プラズマ）あるいは液体金属のような導電性のある流体を磁界を横切って運
動させることによって発電するものとして、例えばＭＨＤ(Magneto-Hydro-Dynamic)発電
がある。このＭＨＤ発電は、石炭や重油、天然ガスの燃焼により得られる高温電磁流体燃
焼排ガスを作動流体として電気導体の代わりに強磁場中を通過させ、磁束を横切ることに
よって発電する方式である。
このＭＨＤ発電と従来の蒸気タービン発電あるいはガスタービン発電とを組み合わせた
いわゆる複合発電方式が種々提案されている。
この複合発電方式の一例を概説すると、図７に示すように、熱源Ｄにより加熱された高
温の希ガスE1がＭＨＤ発電装置A1に流入してＭＨＤ発電を行ない、ついで、ＭＨＤ発電装置A1から流出した作動後の希ガスE2が熱交換器C1に流入して冷却され、その冷却された希ガスE3が圧縮機Ｂに流入して加圧され、その加圧された希ガスE4が熱交換器C1に流入して希ガスE2を冷却し、希ガスE5となり、ガスタービン発電機A3を駆動して発電を行わせ、希ガスE6となり、熱源Ｄに還流することによって希ガスE1〜E6の閉ループが構成される。ＭＨＤ発電装置A1とガスタービン発電機A3の双方から電気出力が得られ、その電気出力から圧縮機Ｂの駆動用電力を差し引いたものが正味の電気出力となる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平６−１１１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
分散型発電のような小規模発電においては、電力需要量が変化するため、これに合うよ
うに発電量を調整する必要がある。ところが、従来の複合型発電装置では、複合発電装置
を構成するＭＨＤ発電機及びタービン発電機ともに定常状態においての運転を通常とする
ものであり、非定常状態での運転には適していない。そのため、短時間での発電量の変更
が難しく、また、電力需要量に応じて発電量を変化させると装置に無理が生じて、耐久性
に問題がでる可能性がある。
また、特許文献１に示された従来のＭＨＤ発電機の固有の問題として、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、装置が絶え間なく高温の希ガスから熱を受
ける結果、装置、特に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、耐久性の
問題が生じたり、あるいはこの問題を解消するには耐火物を多用して装置を構成する必要
が生じ、設備費が高くなってしまう。
【０００４】
また、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、電離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電離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ているが、希ガスは電離
しづらいので、シード材が必要となり、その結果コストが高くなるという問題もある。
【０００５】
本発明は上記従来技術の有する種々の問題点を解決するためになされたものであり、分
散型発電等の小規模発電に要求される電力量の変動に対する対応に優れるとともに、発電
効率にも優れ、さらには装置の信頼性にも優れる複合発電方法及び装置を得ることを目的
としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る複合発電方法は、蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つ
を駆動源とする第１発電装置と、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離
又は解離させ導電性流体を発生する収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電
性流体を作動流体として発電をする第２発電装置とを用いた発電方法であって、第１発電
装置で定常的に必要な電力をまかない、第２発電装置で電力需要の変動分をまかなうよう
にしたものである。
なお、ここにいう爆轟とは、化学反応を伴う爆発のうち反応の起こる面（火炎面）が静
止媒質における音速よりも大きい速度で移動するものをいう。
【０００７】
（２）また、本発明に係る複合発電装置は、蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電装置と、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体を発生する収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電をする第２発電装置とを有し、前記第１発電装置で定常的に必要な電力を供給し、前記第２発電装置で電力需要の変動分を供給するように制御する電力供給制御装置を設けたものである。
【０００８】
（３）また、を蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発
電装置と、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流
体を発生する収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体とし
て発電をする第２発電装置とを有し、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスを前記蒸気タービ
ン又はガスタービンに供給するガス供給管路を設けると共に該ガス供給管路に燃焼排ガス
の温度を低下させる減温手段設けたものである。
【０００９】
（４）また、上記（３）における減温手段は、膨張比を調整できるディフューザーであり
、ボイラ水管温度又はガスタービン入口温度を検出する温度検出手段の検出値に基づいて
前記膨張比を調整することを特徴とするものである。
【００１０】
（５）また、上記（３）における減温手段は、ボイラ入口に設けた水噴霧手段であり、ボ
イラ水管温度を検出する温度検出手段の検出値に基づいて前記水噴霧手段の水噴霧量を調
整することを特徴とするものである。
【００１１】
（６）また、蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電
装置と、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体
を発生する複数の収束爆轟発生機と、該複数の収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作
動流体として発電をする単数又は複数の第２発電装置と、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガ
スを前記蒸気タービン又はガスタービンに供給するガス供給管路とを有する発電装置であ
って、前記複数の収束爆轟発生機からの燃焼排ガスを交番してボイラ部又はガスタービン
へ供給することを特徴とするものである。
【００１２】
（７）また、蒸気タービン、ガスタービンのうち少なくとも一つを駆動源とする第１発電
装置と、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離又は解離させ導電性流体
を発生する収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として
発電をする第２発電装置とを有し、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスを前記蒸気タービン
又はガスタービンに供給するガス供給管路を設けると共に該ガス供給管路にバッファタン
クを設けことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電するパル
ス式発電を用いて複合発電装置を構成したので、電力需要量に対する追従性に優れ、その
結果発電効率がよく、信頼性にも優れる。
また、爆轟により電離または解離した燃焼排ガスが作動流体として利用されるので、シ
ード材を用いることなく発電が行なえるため、シード材を必要とする従来例に比べて安価
な発電が実現できる。また、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせているので、爆轟発生機
は継続的に高温状態にあるわけではないので装置構成に耐火物を多用する必要がなく、設
備費が安価となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[実施の形態１]
図１は本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、蒸
気タービンを用いた従来型発電設備１をベース発電設備とし、これに収束爆轟発生機１０
を利用した第２発電装置としてのＭＨＤ発電機２０によるパルス発電設備２を併設し、電
力供給制御装置９によって需要側の要求電力量に応じて従来型発電設備１及び／またはパ
ルス発電設備２の発電量を制御して総合発電効率を向上させるものである。
従来型発電設備１は、主として化石燃料を燃焼して蒸気を発生させるボイラ３、ボイラ
３で発生した蒸気を動力源とする蒸気タービン４、蒸気タービン４の回転エネルギーを電
気エネルギーに変換する発電機５を備えている。
【００１５】
他方、パルス発電設備２は、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて燃焼排ガスを電離ま
たは解離させ導電性流体を発生させる収束爆轟発生機１０、収束爆轟発生機１０によって
得られる導電性流体を作動流体として強磁場中を通過させ、磁束を横切ることによってパ
ルス発電するＭＨＤ発電機２０、ＭＨＤ発電機２０によって得られたパルス電流を交流電
流に変換するコンデンサ２６、インバータ２７を備えている。また、収束爆轟発生機１０
に燃料を供給するための燃料供給装置１１、ボイラ３の排熱を利用した熱交換器６によっ
て予熱された予熱空気を燃料と所定割合になるように収束爆轟発生機１０に供給する予熱
空気供給装置１２を備えている。熱交換器６では空気を約４００℃程度に予熱するが、こ
の予熱によって反応性が高くなり、安価な低質燃料を用いることができる。なお、酸化剤
として予熱空気の代わりに酸素を用いてもよいことは言うまでもない。
【００１６】
なお、収束爆轟発生機１０の燃焼排ガスは約１５００℃程度であるが、これが減温手段
８を介して例えば１２００℃程度に減温されてボイラ３側に供給され、蒸気発生用のエネ
ルギーとして利用される。また、熱交換器６には、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７が接続されている。
収束爆轟発生機１０に供給する燃料としては種々のものが考えられ、例えば、プロパン
、メタン、LPG、LNG、製鉄所副生ガス（コークス炉ガス、高炉ガス）、重油、灯油、植物
油、微粉炭などがある。
【００１７】
ここで、パルス発電設備２の詳細構造について説明する。収束爆轟発生機１０は、図２
（Ａ）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、着火室１３に連通
された燃焼室１４とを有している。着火室１３は円筒状に形成され、着火室１３の一端部
には、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、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、点火栓１
３Ａで燃料が着火されて生じた火炎を加速させる。
【００１８】
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１
５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。
【００１９】
燃焼室１４は、図２（Ａ）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、この断面積が導入側端部１４Ａで最大、図２（Ａ）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。このような収束部を
有することによって誘導路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。そして、燃焼室１４は、その出口開口端部１
４ＢでＭＨＤ発電装置２０と接続されており、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電離または解離した燃焼排ガスが導電性流体としてＭＨＤ発電装
置２０へ流入する。
【００２０】
着火室１３及び燃焼室１４には、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１７
Ｃ）が形成されている。この水冷ジャケット１７により着火室１３及び燃焼室１４の内壁
の温度は燃料の着火温度以下に維持され、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での異常燃焼が防止される。なお、水冷ジャケット１７内の
加熱された温水をボイラ３へ供給することで、エネルギー利用効率を向上させることがで
きる。
【００２１】
また、燃焼室１４の出口開口端部１４Ｂ近傍には、上述のＭＨＤ発電装置２０への燃焼
排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に示すように、減温手段８を介してボイラ３に接続されている。
【００２２】
次に、収束爆轟発生機１０に連通して設置されているＭＨＤ発電装置２０について説明
する。ＭＨＤ発電装置２０は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、燃焼室１４に連通する
管状の発電流路２１を備えている。この発電流路２１は導電性流体の流動のための流路で
あり、発電流路２１の軸線（導電性流体の流動方向の軸線）２２との直交方向で互いに対
向する一対の磁極２３と、発電流路２１の軸線２２と該一対の磁極２３の対向方向との直
交方向で互いに対向する一対の電極２４とが配設されている（図２（Ｂ）参照）。
【００２３】
発電流路２１に配された一対の磁極２３は、発電流路２１内にて、該一対の磁極２３の
対向方向（図２（Ｂ）にて左右方向）に向く磁力線を生ずる。一対の電極２４は、絶縁材
２５を介して発電流路２１を形成する空間に配され、コンデンサ２６を介してインバータ
２７に接続されている。コンデンサ２６とインバータ２７は、該一対の電極２４で取り出
したパルス電流を交流電流に変換する。
【００２４】
次に、パルス発電設備２の動作について説明する。
収束爆轟発生機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
着火室１３から充填される。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、複数の誘導路１６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。
【００２５】
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。
【００２６】
出口開口端部１４Ｂに進行して高温高圧になった燃焼排ガスが発電流路２１内へ流動す
ると、該燃焼排ガスの流動方向が一対の磁極２３の磁力線に直交することとなるので、流
動方向と該一対の磁極２３の対向方向とに直交する方向（図２（Ｂ）にて上下方向）に電
流が生じる。その結果、該直交する方向で互いに対向する一つの電極２４で電流が取り出
される。
燃焼室１４の燃焼排ガスは排出口１８からボイラ３に供給されて、燃焼排ガスに残存す
る高エネルギーが利用される。
以上の動作が１０回／秒程度のサイクルで行われ、一対の電極２４で取り出されたパル
ス電流は、コンデンサ２６とインバータ２７により、交流電流に変換される。
【００２７】
次に、従来型発電設備１とパルス発電設備２による複合運転方法について説明する。図
３は発電設備における電力の需要量の変化を示したグラフであり、横軸が時間、縦軸が出
力を示している。本実施の形態の複合発電においては、ベース分を従来型発電設備１によ
り、時間によって変動する変動分をパルス発電設備２によってまかなうようにしたもので
ある。具体的には、電力供給制御装置９によって需要側の電力量をモニタリングしてこの
モニタリング結果に基づいて時間帯に応じた必要電力量を予め設定しておき、この設定値
によって従来型発電設備１とパルス発電設備２の発電量を制御する。本例では、変動分を
パルス発電設備２によってまかなうようにしたので、電力供給制御装置９はパルス発電設
備２に対して時間帯による電力需要の変動分に応じた発電をするように制御する。
【００２８】
変動分に対応して、パルス発電設備２の発電量を制御する方法としては、例えば以下の
３つの方法がある。
（１）燃料、予熱空気の供給圧力を調整する方法
例えば、発電量を少なくする場合には燃料、予熱空気の供給圧力を低下させる。供給圧力
を低下させると収束爆轟の到達温度が下がり燃焼排ガスの電離度または解離度が低下して
電気伝導度が下がり発電量が低下する。また、供給圧力を低下させることによって爆轟波
の伝播速度も低下し、これによっても発電量が低下する。
（２）燃料と予熱空気との当量比を調整する
例えば、発電量を少なくする場合には空気供給量を低減し、当量比を増加すると、実質
反応量が低下する。これによって、到達温度が低下し、上記の燃料、予熱空気の供給圧力
を低下させた場合と同様に、電気伝導度が下がり発電量が低下する。
（３）運転サイクル数を変更する
例えば、発電量を少なくする場合には運転サイクル数を少なくし、発電量を多くするに
は運転サイクル数を増加させる。
【００２９】
なお、上記（１）（２）の方法によった場合には、パルス発電設備２での発電効率が落
ちるように思われるが、収束爆轟発生機１０での未燃焼の燃料はボイラ３の燃焼器にて燃
焼されることになり、その分ボイラ３に供給する燃料を少なくできるので、全体としての
発電効率の低下は緩和される。
【００３０】
以上のように、電力需要の変動分を収束爆轟波によるパルス発電設備２によってまかな
うようにしたことにより、収束爆轟波を使ったパルス発電設備２の有する特徴と相まって
以下に示すような種々の効果を奏することができる。
【００３１】
第1に総合発電効率が向上する。つまり、従来型発電設備１を単独で運転するのでは熱
エネルギーを電気エネルギーに十分変換できないが、パルス発電設備２を併設することで
、パルス発電設備２での収束爆轟による燃焼排ガスの温度が1500℃以上の高温であること
から、この熱エネルギーをさらに従来型発電設備１で再利用でき、エネルギー効率が高い
。
【００３２】
第２に部分負荷運転すなわち需要電力量が変動する場合にも発電効率の低下が少ない。
従来型発電設備１を単独で運転する場合、あるいは従来例で示した定常運転を基本とする
ＭＨＤ発電機を使った複合発電設備の場合には、部分負荷運転、すなわち需要電力量が変
動する場合には極端に効率が落ちる。これは、従来型発電設備１や定常運転を基本とする
ＭＨＤ発電機は、定常運転時において最高の効率となるように設計されており、そもそも
部分負荷運転に高効率になるように設計されていない。
これに対して、本実施の形態のようにパルス発電設備２を併設した場合には、パルス発
電設備２が上述のように発電量を自由に変更でき、それに伴う効率低下も少ないことから
、部分負荷運転に対しても発電効率の低下が少ないのである。
また、部分負荷運転と関連するが、従来型発電設備１や定常運転を基本とするＭＨＤ発
電機は短時間での発電量の変更が難しいのに対して、パルス発電設備２の場合には短時間
での発電量の変更が可能である。また、立ち上げも早いので、急な電力の需要増大に応え
ることができる。
【００３３】
第３に従来型発電設備の耐用年数を長くできる。すなわち、パルス発電設備２を併設す
ることで負荷変動分をパルス発電設備２に分担させ、ベース分を従来型発電設備１で発電
するようにすることで、従来型発電設備１の負荷変動を少なくでき、その結果、従来型発
電設備１の耐用年数を長くでき、また、部品の交換頻度を少なくできる。
【００３４】
第４に発電設備全体の設備費を低減できる。すなわち、パルス発電設備２は駆動部のほ
とんどないシンプルな機構であり、設備費が安価であると共にメンテナンス費用も少ない
。
そして、パルス発電設備２を併設することで、従来型発電設備１はベース分をまかなうの
に足りる能力で済むことから、全体としての設備費を抑えることができる。
また、パルス発電設備２は小型であることから、パルス発電設備２を併設することで、
従来型発電設備１の小型化と相まって全体としての設置面積を低減できる。
【００３５】
第５に低公害化が実現できる。すなわち、排ガス中のNOXを低減するために、収束爆轟
発生機１０へ供給する燃料と空気の当量比を燃料過剰側に調整することで、高温多酸素条
件での燃焼を回避してNOX発生量を低減できる。この場合にはパルス発電設備２の未燃焼
の燃料を再度ボイラ側で燃焼させるという二段燃焼を行う。
また、従来型発電設備としてガスタービンを用いる場合にはガスタービンの二次燃焼部
へ循環させる燃焼排ガス量を調整し、二次燃焼部の温度を低下させることによって高温多
酸素条件下での燃焼を回避してNOX発生量を低減させることもできる。
【００３６】
なお、本実施の形態で示した発電装置の有効利用形態としては、分散型発電設備として
好適であり、以下のような態様が考えられる。
（１）建築・土木工事用可搬型発電機（１００〜１０００kw）
工事現場は、送電線からの受電が困難な場合が多く、発電機の持ち込みが現実的である
。工事の進捗度合、時間帯等の比較的長い時間スケールでの受電量の変動のほか、重機の
起動停止あるいは負荷変動に伴う短い時間スケールでの受電量の変動を伴う。
このように、受電量の変動が多く、前述した本実施の形態の効果が発揮できる態様であ
る。
（２）工場、ビル用の定置型発電機（５００〜２０００kw）
大型プレス成形機、溶接機、鍛造機等を備えた工場は、これらの操作に伴って受電量の
変動は避けられない。もっとも、加熱炉、照明、コンベア等の所要電力がほぼ一定の設備
も含むため、受電量はベース分と変動分に分割することができる。また、商業施設やビル
では、照明等のほぼ一定のベース分電力と冷暖房、給湯等時間によって変動する分とを給
電する必要がある。このような事情から、前述した本実施の形態の効果が発揮できる態様
である。
【００３７】
なお、上記の実施の形態における収束爆轟発生機１０の燃焼排ガス温度をボイラの運転
に適切な温度に低減する減温手段８の具体的な態様としては、ボイラ３の水管温度を計測
し、この計測値に基づいて図４に示すようなディフューザー３０を用いて燃焼排ガスを膨
張させて減温させるのが好ましい。図４の装置では、油圧シリンダ３１によって可変ノズ
ル３３を駆動し、ディフューザー下流端３２と絞り部３４の流路断面積比（膨張比）を変
更することで、燃焼排ガス温度を調整できる。
他の、減温手段として、ボイラ３の入口で水噴霧により減温するようにしてもよい。
【００３８】
なお、上記の実施の形態においては、着火室１３及び燃焼室１４の内壁を冷却する手段
として水冷ジャケット１７を設けた例を示したが、ボイラ３から排出される排ガスを供給
して、これによって着火室１３及び燃焼室１４の内壁の冷却を行うようにしてもよい。
また、収束爆轟発生機１０の燃焼排ガスはパルス波であることから、これを蒸気タービ
ン・ボイラの水管群のダストが付着しやすい場所に吹きつけダスト払い落としに利用する
こともできる。
もっとも、収束爆轟発生機の燃焼排ガスのパルス波が強い場合にはボイラ側を破損する
恐れがあるので、これを防止するために燃焼排ガスの供給管路にバッファタンクを設ける
ことが好ましい。
【００３９】
[実施の形態２]
図５は本発明の他の実施形態の構成を示すブロック図であり、実施の形態１と同一部分
には同一の符号を付してある。本実施の形態においては、実施の形態１における従来型発
電設備としてのボイラ３及び蒸気タービン４に代えてガスタービンを用いると共に、パル
ス発電機としてＭＨＤ発電機１０に代えていわゆる磁場濃縮型発電機３７を用いたもので
ある。
【００４０】
磁場濃縮型発電機３７は、図６に示すように、上述した収束爆轟発生機１０の燃焼室１
４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４１を備
えている。この発電流路４１には、該発電流路４１の軸線４２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４３と第二の導電部材４４とが互いに重複範囲を
もって配置されている。
【００４１】
コイル４３は、該コイル４３の軸線が発電流路４１の軸線４２と一致して延び、絶縁材
４５を介して発電流路４１の周壁に取付けられている。
第二の導電部材４４は、軸線４２上に配された棒状の導電材で形成され、コイル４３に
対して半径方向に所定の間隔をあけた状態で発電流路４１に配されている。この第二の導
電部材４４は、該第二の導電部材４４の下流側端部に取付けられた取付部材４４Ａを介し
て絶縁材４５に支持されている。
なお、上述のコイル４３と第二の導電部材４４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。
【００４２】
コイル４３と第二の導電部材４４のぞれぞれの上流側端部（図６にて左側端部）は、直
流電源４６を介して互いに接続されている。一方、コイル４３と第二の導電部材４４のそ
れぞれの下流側端部（図６にて右側端部）は、コンデンサ２６、インバータ２７が順に接
続されている。そして、コイル４３、第二の導電部材４４、直流電源４６、コンデンサ２
６は閉回路を形成し、コイル４３が、該閉回路内を流れる電流によって、発電流路４１に
磁界を形成する磁界発生手段を構成している。
【００４３】
上記のように構成された磁場濃縮型発電装置の動作を説明する。収束爆轟発生機１０か
ら発電流路４１へ導電性流体としての燃焼排ガスが流動しない状態では、直流電源４６が
前述の閉回路に初期電流を生じさせて、コイル４３から発電流路４１に磁界が形成される
。
この状態で、収束爆轟発生機１０で発生した燃焼排ガスが発電流路４１へ流入して発電
流路４１を上流から下流へ向けて進行すると、燃焼排ガスはプラズマ状の導電性流体であ
ることから、この燃焼排ガスによってコイル４３と第二の導電部材４４との間が短絡され
る。短絡されると短絡より下流側には電流が流れなくなり磁場が消失する。そのため、こ
の磁場を維持しようとしてコイルに誘導電流が生ずる。しかも、燃焼排ガスが流速２ｋｍ
／ｓ以上の高速で上流から下流へ進行するので、その短絡範囲は、コイル４３と第二の導
電部材４４のそれぞれの上流側端部から下流側端部へと急激に拡大され、短絡範囲より下
流側でコイル４３と第二の導電部材４４のインダクタンスが急激に減少する。このように
インダクタンスが減少しても同じ誘導電流を流そうとするので誘導電流はさらに増大し、
パルス電流として得られる。
【００４４】
また、コンデンサ２６とインバータ２７はこのパルス電流を交流電流に変換して需要側
に供給するようになっている。
【００４５】
以上のように、発電機として磁場濃縮型発電機３７を用いた場合も収束爆轟発生機１０
を利用したパルス発電が可能であり、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
また、本実施の形態のように従来型発電装置としてガスタービン３５を用いた場合には
、ガスタービン３５の羽根は冷却手段を備えてはいるものの熱負荷の変動が頻繁だと羽根
の焼損が激しくなるが、パルス発電設備２を併設し、電力供給の変動分をまかなうことで
、ガスタービン３５の負荷変動を少なくでき、その耐用年数を長くすることができる。
【００４６】
また、本実施形態においては第二の導電部材４４を、軸線４２に直角な断面での面積が
発電流路４１での導電性流体の流動方向で上流から下流に向けて徐々に増加する円錐形状
にしたので、発電流路４１を通過する導電性流体の流動抵抗を軽減できる。このため、導
電性流体の速度を高速に維持でき発電効率を高めることができる。
【００４７】
なお、発電流路４１を下流側に向けて流路断面積が漸次減少していて、コイル４３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。このようにすれば、短絡範囲が下流
側へ向けて拡大される際、コイル４３のインダクタンスがより大きく減少するので、コイ
ル４３に発生する誘導電流をより大きくすることができる。
【００４８】
また、発電流路４１に磁界を形成させるためにコイル４３に初期電流を発生させる直流
電源４６として、コンデンサ２６に蓄えた電力を瞬間的にコイル４３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。
なお、実施の形態１においては蒸気タービン４とＭＨＤ発電機２０を組合せ、実施の形
態２ではガスタービン３５と磁場濃縮発電機３７を組み合わせた例を示したが、本発明は
これに限られるものではなく、蒸気タービン４と磁場濃縮発電機３７を組み合わせてもよ
いし、またガスタービン３５とＭＨＤ発電機２０を組合せてもよい。
また、従来型発電設備としての蒸気タービン４やガスタービン３５はそれぞれ複数台用
いてもよいし、両者を組み合わせてもよい。
さらに、パルス発電設備２も複数台を組み合わせてもよい。パルス発電設備２を複数台
組み合わせた場合には、各装置の点火タイミングを制御することで、パルス間隔を短くし
て交流への変換効率を向上することもできる。このとき、複数の収束爆轟発生機１０から
の燃焼排ガスを交番して蒸気タービン４又はガスタービン３５へ送るようにすれば、燃焼
排ガスの脈動を小さくすることができる。
【００４９】
また、実施の形態１におけるＭＨＤ発電機または実施の形態２における磁場濃縮型発電機に水素を生成する反応装置を設置してもよい。反応装置に水蒸気と炭化水素等の反応物質を供給しておき、収束爆轟発生機で発生した衝撃波をＭＨＤ発電機または磁場濃縮型発電機を経由して反応装置へ導く。衝撃波の高圧エネルギーによって、上記水蒸気と反応物質を衝撃圧縮して高温とすることにより、水素と一酸化炭素を反応生成させる。生成した水素と一酸化炭素を燃料としてガスエンジンを駆動して発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態の説明図であり、発電装置全体のブロック図である。
【図２】図１に示した収束爆轟発生機及びＭＨＤ発電機の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態の動作説明に供する説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態における減温手段の説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の説明図であり、発電装置全体のブロック図である    。
【図６】図５に示した磁場濃縮型発電機の説明図である。
【図７】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  従来型発電設備
２  パルス発電設備
【図１】
2005176553.tif 000003
【図２】
2005176553.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005176553.tif 000006
【図５】
2005176553.tif 000007
【図６】
2005176553.tif 000008
【図７】
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