(57)【要約】本発明は、小規模熱源を用いるスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機に関するもので、より詳しくは、タービンなしで、スチームを噴射する多数のノズルが装着された回転可能な円盤型スチーム噴射装置のノズル１０６から噴射されるスチーム噴射力の反作用エネルギーが、円盤型スチーム噴射装置に印加され、続いて噴射されたスチームが、隣接したスチーム噴射板１０７に噴射されたスチームの反射のために設置したスチーム反射誘導溝１０８に衝突後、Ｕターンして戻ってくるスチームの作用エネルギーが、全て円盤型スチーム噴射装置に印加され、電気を生産するスチーム噴射装置の回転力が倍加するように構成されたことを特徴とする小火力熱併合発電機に関するものである。【選択図】図１
2018536113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小規模熱源を用いる小火力熱併合発電機（１０）において、
スチームが流入するスチーム流入管（１０２）、
前記スチーム流入管の端部にスチーム漏れ防止ベアリングアセンブリーを媒介として回転可能な状態で設置される円盤型スチーム噴射装置本体（１０４）、
前記本体外周面と連結されたスチーム噴射流路（１０５）の端部に装着されたスチーム噴射ノズル（１０６）、
前記スチーム噴射ノズルに隣接して装着された円形のスチーム噴射板（１０７）、
前記スチーム噴射板に噴射されたスチームの反射のために設置したスチーム反射誘導溝（１０８）、
電気を生産する発電機（１０９）と、温水を生産する熱交換部（１１０）、等から構成され、
発電のための発電システムに別途のタービンなしで、多数のスチーム噴射ノズルが装着された円盤型スチーム噴射装置のノズル（１０６）から噴射されるスチーム噴射力の反作用エネルギーが円盤型スチーム噴射装置に印加され、続いて噴射されたスチームが、隣接したスチーム噴射板（１０７）のスチーム反射誘導溝（１０８）に衝突後、Ｕターンして戻ってくるスチームの作用エネルギーが全て円盤型スチーム噴射装置に印加され、スチーム噴射装置の回転力が倍加するように構成されたことを特徴とする小火力熱併合発電機。
【請求項２】
前記小火力熱併合発電機のスチーム漏れ防止ベアリングアセンブリー（１０３）にスチーム漏れを防止用鋼鉄板シールド（Ｓｈｉｅｌｄ）（１０３ｅ）とスチーム漏れ防止リング（Ｒｉｎｇ）（１０３ｆ）が少なくとも一つ以上多重で設置されて構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の小火力熱併合発電機。
【請求項３】
前記スチーム噴射装置のスチーム噴射流路（１０５）を長く連結させ、
スチーム噴射装置の径を大きくし回転力を確保することができるように構成されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の小火力熱併合発電機。
【請求項４】
前記小火力熱併合発電機に円盤型スチーム噴射装置が一つ以上水平に多重設置されて構成されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の小火力熱併合発電機。
【請求項５】
前記スチーム噴射装置のスチーム噴射流路を流線形にして空気の抵抗を減らすように構成されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の小火力熱併合発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小規模熱源を用いるスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機に関する。より詳しくは、タービンなしで、スチームを噴射する多数のノズルが装着された回転可能な円盤型スチーム噴射装置のノズル１０６から噴射されるスチーム噴射力の反作用エネルギーが円盤型スチーム噴射装置に印加され、続いて噴射されたスチームが、隣接したスチーム噴射板１０７に噴射されたスチームの反射のために設置したスチーム反射誘導溝１０８に衝突後、Ｕターンして戻ってくるスチームの作用エネルギーが全て円盤型スチーム噴射装置に印加され、電気を生産するスチーム噴射装置の回転力が倍加するように構成されたことを特徴とするスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、大部分の火力発電は石炭や石油、ガスを燃消させて得た熱エネルギーで水を加熱してスチームを作り、そのスチームを衝動式タービン（ｔｕｒｂｉｎｅ）の羽根に衝突させてスチーム噴射力の衝突エネルギーで電力を作る方式であり、これは全て大量の高圧スチームを大型ノズルでスチームタービン羽根に全体にぶつけて衝撃を加え、その衝撃でタービンを回転させる大部分の火力発電と原子力発電が、大量の高圧スチームを必要とする衝動式スチームタービン方式を用いている。
【０００３】
したがって、このような衝動式スチームタービンは、畜糞や生ごみ等を醗酵させて得るバイオガスや、バイオマス、可燃性廃資源等から得られる小規模熱源による小規模スチームを容易に効果的に用いることはできない問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明は、上記した問題点を解決するために案出されたものであって、多数のノズルが装着された回転可能な円盤型スチーム噴射装置のノズル１０６から噴射されるスチーム噴射力の反作用エネルギーが円盤型スチーム噴射装置に印加され、続いて噴射されたスチームが、隣接したスチーム噴射板１０７に噴射されたスチームの反射のために設置したスチーム反射誘導溝１０８に衝突後、Ｕターンして戻ってくるスチームの作用エネルギーが全て円盤型スチーム噴射装置に印加され、電気を生産するスチーム噴射装置の回転力が倍加するように構成されたことを特徴とする小火力熱併合発電機に関するものであり、その目的は、小規模熱源であるバイオガス、バイオマス、可燃性廃資源等から得られる小規模熱源を用いて容易に電気エネルギーを生産することができるようにする、スチーム噴射装置による小火力熱併合発電機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記したような目的を達成するための本発明による小火力熱併合発電機１０は、スチームが流入するスチーム流入管１０２、前記スチーム流入管の端部にスチーム漏れ防止ベアリングアセンブリー１０３を媒介として回転可能な状態で設置される円盤型スチーム噴射装置本体１０４、前記本体外周面と連結されたスチーム噴射流路１０５の端部に装着されたスチーム噴射ノズル１０６、前記スチーム噴射ノズルに隣接して装着されたスチーム噴射板１０７、前記スチーム噴射板に噴射されたスチームの反射のために設置したスチーム反射誘導溝１０８、電気を生産する発電機１０９、温水を生産する熱交換部１１０等で構成され、発電のための発電システムに別途のタービンなしで、多数のスチーム噴射ノズルが装着された円盤型スチーム噴射装置のノズル１０６から噴射されるスチーム噴射力の反作用エネルギーが円盤型スチーム噴射装置に印加され、続いて噴射されたスチームが、隣接したスチーム噴射板１０７のスチーム反射誘導溝１０８に衝突後、Ｕターンして戻ってくるスチームの作用エネルギーが全て円盤型スチーム噴射装置に印加され、スチーム噴射装置の回転力が倍加するように構成されたことを特徴とする。
【０００６】
前記スチーム漏れ防止ベアリングアセンブリー１０３を媒介として回転するスチーム噴射装置に流入した高圧のスチームが、スチーム噴射装置の回転軸で漏れることを防止して前記スチーム噴射装置の発電効率が極大化するように構成される。
【０００７】
望ましくは、前記スチーム噴射流路１０５の口径が大きく、スチーム噴射ノズル１０６の口径が小さく、流体力学によって流速が早まりスチームの噴射力が大きくなるように構成されたことを特徴とする。
【０００８】
さらに望ましくは、前記スチーム噴射装置本体１０４に流路１０５を長く連結させて円盤型スチーム噴射装置の径を大きくし、てこの原理で回転力を確保することができるように構成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記スチーム噴射装置を、スチーム生産量に応じて一つ以上水平に多重設置されて回転力が倍加するように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記スチーム噴射装置の回転力を確保する方法として、スチーム噴射流路を丸い流線形にし、その端部にノズルを装着して、空気抵抗を減らして回転力の損失を減らすように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述のように構成された本発明によるスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機の発明効果は、
第一に、本発明のスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機は、小規模熱源を用いて、円盤型のスチーム噴射装置本体１０４に装着された多数のノズル１０６からスチームを噴射させ、その噴射力の反作用と作用の力でスチーム噴射装置自体を回転させて電気を生産するものであり、小規模熱源による小規模スチームを容易に効果的に用いて、電気エネルギーを生産する経済的な効果がある。
【００１２】
第二に、本発明のスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機は、小型であるため、各地域のバイオガス、バイオマス、ごみ焼却等の小規模熱源がある所であればどこでも移動設置して電気エネルギーを生産し自然環境を保護する効果がある。
【００１３】
第三に、本発明のスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機は、回転力を得るための別途の発電タービンがなく、製造原価が低廉で構造が簡単であり維持補修が便利な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例によるスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機の構成を示す斜視図である。
【図２】スチーム噴射装置による小火力熱併合発電機のスチーム噴射板１０７と、噴射されたスチームが衝突後反射するように設置したスチーム反射誘導溝１０８にスチームがぶつかって反射するスチームの方向を示す要部拡大図である。
【図３】スチーム噴射装置のスチーム漏れ防止ベアリングアセンブリーの断面図と要部拡大図である。
【図４】本発明の他の実施例で、生産されるスチームの量に応じて、スチーム噴射装置が水平に一つ以上多重設置されて構成されたことを示す正面図である。
【図５】回転するスチーム噴射装置の空気抵抗を減らすためにスチーム噴射流路を流線形にしたことを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記した図１の一実施例が最善の形態で、本発明によるスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機１０は、スチームが流入するスチーム流入管１０２、前記スチーム流入管の端部にスチーム漏れ防止ベアリングアセンブリー１０３を媒介として回転可能な状態で設置される円盤型スチーム噴射装置本体１０４、前記本体外周面と連結されたスチーム噴射流路１０５の端部に装着されたスチーム噴射ノズル１０６、前記スチーム噴射ノズルに隣接して装着されたスチーム噴射板１０７、前記スチーム噴射板に噴射されたスチームの反射のために設置したスチーム反射誘導溝１０８、電気を生産する発電機１０９、温水を生産する熱交換部１１０等で構成され、発電のための発電システムに別途のタービンなしで、多数のスチーム噴射ノズルが装着された円盤型スチーム噴射装置のノズル１０６から噴射されるスチーム噴射力の反作用エネルギーが円盤型スチーム噴射装置に印加され、続いて噴射されたスチームが、隣接したスチーム噴射板１０７のスチーム反射誘導溝１０８に衝突後、Ｕターンして戻ってくるスチームの作用エネルギーが全て円盤型スチーム噴射装置に印加され、スチーム噴射装置の回転力が倍加するように構成されたことが特徴である。
【００１６】
以下、上記のように構成された本発明の望ましい実施例にそって添付した図面を参照して詳しく説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例によるスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機の構成を示す斜視図、図２はスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機のスチーム噴射板１０７と、噴射されたスチームが衝突後反射するように設置したスチーム反射誘導溝１０８にスチームがぶつかって反射するスチームの方向を示す要部拡大図、図３はスチーム噴射装置のスチーム漏れ防止ベアリングアセンブリーの断面図と要部拡大図、図４は本発明の他の実施例で、生産されるスチームの量に応じて、スチーム噴射装置が水平に一つ以上多重設置されて構成されたことを示す正面図、図５は回転するスチーム噴射装置の空気抵抗を減らすためにスチーム噴射流路を流線形にしたことを示す断面図である。
【００１８】
本発明によるスチーム噴射装置による小規模熱併合発電機は、熱源が少なくて、タービンを用いることができない小規模熱源による小規模スチームを用いてタービンなしで、多数のスチーム噴射ノズルが装着された円盤型スチーム噴射装置のノズル１０６から噴射されるスチーム噴射力の反作用エネルギーが円盤型スチーム噴射装置に印加され、続いて噴射されたスチームが、隣接したスチーム噴射板１０７のスチーム反射誘導溝１０８に衝突後、Ｕターンして戻ってくるスチームの作用エネルギーが全て円盤型スチーム噴射装置に印加され、スチーム噴射装置の回転力が倍加するように具現される。
【００１９】
まず、本発明の一実施例により、図１に示した小火力熱併合発電機１０は、スチームが流入するスチーム流入管１０２、前記スチーム流入管の端部にスチーム漏れ防止ベアリングアセンブリー１０３を媒介として回転可能な状態で設置される円盤型スチーム噴射装置本体１０４、前記本体外周面と連結されたスチーム噴射流路１０５の端部に装着されたスチーム噴射ノズル１０６、前記スチーム噴射ノズルに隣接して装着されたスチーム噴射板１０７、前記スチーム噴射板にスチーム反射のために設置したスチーム反射誘導溝１０８、電気を生産する発電機１０９、温水を生産する熱交換部１１０等の構造を含んで構成される。
【００２０】
前記スチーム漏れ防止ベアリングアセンブリー１０３を媒介として回転するスチーム噴射装置に流入した高圧のスチームが、回転軸のベアリングで漏れることを防止して前記スチーム噴射装置の発電効率が極大化するように構成されたことを特徴とする。
【００２１】
前記スチーム噴射装置のスチーム噴射ノズル１０６とスチーム噴射板１０７を隣接して設置して、ノズルから噴射されるスチームをＵターンさせ、スチーム噴射装置の回転力が極大化するように構成されたことを特徴とする。
【００２２】
望ましくは、前記スチーム噴射流路１０５の口径が大きく、スチーム噴射ノズル１０６の口径が小さく、流体力学によって流速が早まりスチームの噴射力が大きくなるように構成されたことを特徴とする。
【００２３】
さらに望ましくは、前記スチーム噴射装置本体１０４に流路１０５を長く連結させて円盤型スチーム噴射装置の径を大きくし、てこの原理で回転力を確保することができるように構成されたことを特徴とする。
【００２４】
また、前記スチーム噴射装置本体１０４を、スチーム生産量に応じて一つ以上水平に多重設置されて回転力が倍加するように構成されたことを特徴とする。
【００２５】
また、前記スチーム噴射装置の回転力を確保する方法として、スチーム噴射流路を丸い流線形にし、その端部にノズルを装着して、空気抵抗を減らして回転力の損失を減らすように構成されたことを特徴とする。
【００２６】
このために、スチーム噴射装置は、前記スチーム流入管１０２の端部にスチーム漏れ防止ベアリング１０３を媒介として高圧のスチームが流路に供給され、回転可能な状態で設置されるスチーム噴射装置本体１０４と、前記本体１０４の外周面に設置されて連動する多数のスチーム噴射流路１０５及び、高圧スチームを噴射する多数のスチーム噴射ノズル１０６を含んで構成される。
【００２７】
このとき、前記スチーム噴射装置本体１０４の外周面に設置される流路とノズルは、その個数及び方向、大きさ等を多様に変形設計することができ、これによって噴射されるスチームの方向及び数量、水圧等を調節することができるようになる。
【００２８】
また、前記スチーム噴射装置に具備されるノズルはスチーム噴射ノズル１０６であって、前記噴射装置と並んで水平方向であるとき、作用に対する反作用の力が最大に印加されて高速回転になるため、スチーム噴射角度を調整して、スチーム噴射装置の回転速度を調節することもできるようになる。
【００２９】
ここで、前記スチーム噴射装置の回転軸のベアリング１０３部分はスチーム漏れが発生する部分であって、高圧スチームのスチーム漏れの有無はエネルギー効率と直結するため、運転時に装着された鋼鉄板シールド（Ｓｈｉｅｌｄ）がスチーム圧力によってスチーム漏れ防止リングに密着して回転するようにするため、最小の摩擦抵抗で漏れるスチームを効果的に遮断し、前記スチーム噴射装置を効率的に回転するようにする構造を持つように構成される。
【００３０】
また、前記発電機１０９は、スチーム噴射装置と直結で設置されるようになされ、スチーム噴射装置の回転による電気エネルギーを生産する構造を持つように構成される。
【００３１】
また、前記スチーム噴射装置は、その使用環境に応じて設置個数及び直径の大きさ等を多様に変形設計することができることは勿論である。
【００３２】
図２に示したスチーム噴射誘導溝の拡大図は、スチームがノズル１０６によって隣接したスチーム噴射板１０７に噴射され、スチーム噴射板に設置したスチーム反射誘導溝１０８に衝突して反射する様子を示したもので、スチーム噴射による反作用エネルギーと噴射後噴射されたスチームの反射による作用エネルギーを全て円盤型スチーム噴射装置に印加させ回転力が極大化することができるように構成される。
【００３３】
図３に示したスチーム噴射装置のスチーム漏れ防止ベアリングアセンブリーの断面図と要部拡大図は、スチーム噴射装置のスチーム漏れがエネルギー効率と直結するため、運転時に装着された鋼鉄板シールド（Ｓｈｉｅｌｄ）１０３ｅがスチーム圧力によってスチーム漏れ防止リング１０３ｆに密着して回転するようにするため、最小の摩擦抵抗で漏れるスチームを効果的に遮断し、それぞれ多重で設置して前記スチーム噴射装置の発電効率が極大化するように構成される。
【００３４】
図４に示した小火力熱併合発電機は、本発明の他の実施例で、供給されるスチームの量に応じて、一つ以上のスチーム噴射装置が水平に多重設置され、小火力熱併合発電機の発電能力をさらに向上させることができるように構成される。
【００３５】
一方、図５に示したスチーム噴射装置は、スチーム噴射流路１０５を丸い流線形にしてその端部にノズルを装着し、空気抵抗を減らして回転力の損失を減らすことができるように具現される。
【００３６】
続いて、上記のようになった本発明の作用について詳しく説明すれば次のとおりである。
【００３７】
まず、本発明による小火力熱併合発電機は、大量の高圧スチームが必要な衝動式タービンなしで、スチームを噴射させるノズルが装着された円盤型スチーム噴射装置を媒介として、発電機を回転させるにおいて、前記スチーム流入管１０２から前記スチーム噴射装置本体１０４に高圧のスチームが流入するようにする。
【００３８】
ここで、前記スチーム噴射装置本体に流入した高圧のスチームは、スチーム噴射流路１０５を介してスチーム噴射ノズル１０６から強く噴射するようになる噴射力の反作用エネルギーと、反射溝にぶつかって戻ってくる作用エネルギーが全てスチームを噴射させる前記スチーム噴射装置自体を回転させ、タービンなしに電気エネルギーを生産するようになる。
【００３９】
したがって、本発明による小火力熱併合発電機は、小規模熱源がある所であればいつでもどこでもスチームを生産して電気を発電することができるようにするものであり、一般の衝動式タービン発電機で発電することができない小規模の熱源を容易に用いることができるため、親環境的に便利に電気エネルギーを生産することができるのである。
【００４０】
一方、本発明は上述したような実施例に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲内で、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形ないし調整が可能なものである。
【００４１】
したがって、本発明の添付された特許請求の範囲は、本発明の技術思想の範囲内で本発明の全ての変形を含む。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機は、小規模熱源を用いて、円盤型のスチーム噴射装置本体１０４に装着された多数のノズル１０６からスチームを噴射させ、その噴射力の反作用と作用の力でスチーム噴射装置自体を回転させて電気を生産するものであり、小規模熱源による小規模スチームを容易に効果的に利用して、電気エネルギーを生産する産業上経済的な利用可能性がある。
【００４３】
そして、本発明のスチーム噴射装置による小火力熱併合発電機は、小型であるため各地域で発生するバイオガス、バイオマス、ごみ焼却等の小規模熱源がある所であればどこでも移動設置して電気エネルギーを生産し自然環境を保護する利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４４】
１０：小火力熱併合発電機  
１０１：発電機ハウジング
１０２：スチーム流入管
１０３：スチーム漏れ防止ベアリングアセンブリー
１０３ａ：スチーム噴射装置回転軸のボールベアリング
１０３ｂ：スチーム流入方向
１０３ｃ：スチーム漏れ防止シールド（Ｓｈｉｅｌｄ）２段固定顎（ベアリング外輪と結合）
１０３ｄ：スチーム漏れ防止用鋼鉄板シールド固定用スナップリング
１０３ｅ：スチーム漏れ防止鋼鉄板シールド（Ｓｈｉｅｌｄ）
１０３ｆ：スチーム漏れ防止リング（Ｒｉｎｇ）
１０３ｇ：スチーム漏れ防止シールド（Ｓｈｉｅｌｄ）２段顎（ベアリング内輪と結合）
１０３ｈ：スチーム噴射装置に流入したスチームのスチーム漏れ圧力方向
１０４：スチーム噴射装置本体  
１０５：スチーム噴射流路
１０６：スチーム噴射ノズル  
１０７：スチーム噴射板
１０８：スチーム反射誘導溝  
１０９：発電機
１１０：熱交換部  
１１１：冷水給水管
１１２：温水排出管
【図１】
2018536113.tif 000003
【図２】
2018536113.tif 000004
【図３】
2018536113.tif 000005
【図４】
2018536113.tif 000006
【図５】
2018536113.tif 000007
【国際調査報告】
2018536113.tif 000008
2018536113.tif 000009
2018536113.tif 000010
2018536113.tif 000011