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公開番号2025014872
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117799
出願日2023-07-19
発明の名称発熱/発電併用システム
出願人株式会社ユタカ技研,国立大学法人北海道国立大学機構
代理人弁理士法人はなぶさ特許商標事務所,弁理士法人落合特許事務所
主分類F03D 9/22 20160101AFI20250123BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】回転エネルギーを熱エネルギーと電気エネルギーとに変換する、構造簡単なシステムを提供する。
【解決手段】
動力源5に接続されて回転する環状のポンプ7、該ポンプ7と対向して配置される環状のタービン8、並びにポンプ7およびタービン8間に配置される環状のステータ9を有し、ポンプ7の回転によりポンプ7、タービン8、ステータ9間で作動流体10を循環させて発熱させる流体式発熱器3と、該流体式発熱器3のタービン8に接続される回転子4aを有して流体式発熱器3に直列に接続される発電機4と、回転子4aを囲む発電機4の固定子4bを内部に保持するようにして流体式発熱器3および発電機4を収納するケース2とを備え、タービン8および回転子4aとケース2とを、任意に相対回転可能もしくは相対回転不能に切り替え得るブレーキ機構19を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
動力源に接続されて回転する環状のポンプ、前記ポンプと対向して配置される環状のタービン、並びに前記ポンプおよび前記タービン間に配置される環状のステータを有し、前記ポンプの回転により前記ポンプ、前記タービン、前記ステータ間で作動流体を循環させて発熱させる流体式発熱器と、
前記流体式発熱器の前記タービンに接続される回転子を有して前記流体式発熱器に直列に接続される発電機と、
前記回転子を囲む前記発電機の固定子を内部に保持するようにして前記流体式発熱器および前記発電機を収納するケースと、を備える発熱／発電併用システムであって、
前記タービンおよび前記回転子と、前記ケースとを、任意に相対回転可能もしくは相対回転不能に切り替え得るブレーキ機構を有することを特徴とする発熱／発電併用システム。
続きを表示（約 190 文字）【請求項２】
前記流体式発熱器は、前記ポンプと前記タービンとを、機械的に連結または連結解除できるクラッチを有することを特徴とする請求項１に記載の発熱／発電併用システム。
【請求項３】
前記流体式発熱器の前記ステータは、前記タービンまたは前記ケースに脱着可能または交換可能に固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発熱／発電併用システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源に接続されて回転する環状のポンプ、前記ポンプと対向して配置される環状のタービン、並びに前記タービンに脱着可能に固定されて前記ポンプおよび前記タービン間に配置される環状のステータを有し、前記ポンプの回転により前記ポンプ、前記タービン、前記ステータ間で作動流体を循環させて発熱させる流体式発熱器と、前記流体式発熱器の前記タービンに接続される回転子を有して、前記流体式発熱器に直列に接続される発電機とを備える発熱／発電併用システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
動力源である風車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電モードと、風車の回転エネルギーを熱エネルギーに変換して蓄熱器に蓄熱した後、熱発電により電気エネルギーに変換する発熱モードとを、電力供給や風の状況に応じて切り換える発熱／発電併用システムが、特許文献１に記載されているように公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
実開２０１５－４６９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されたものは、風車の回転軸に誘導回転機を連結し、電力需要がピークで且つ風を受けて風車が回転している場合は、誘導回転機を通常の発電機として動作させる一方、電力需要がオフピークで且つ風を受けて風車が回転している場合は、誘導回転機に接続した電力変換装置から誘導回転機に回転を妨げる負荷トルクを与え、それにより誘導回転機を発熱機として動作させて、発生した熱を熱媒体流通機構を通じて蓄熱器に蓄え、電力需要がピークでも風車が回転していない場合には、蓄熱器に蓄えられた熱を利用して熱発電機で発電するように構成されている。
【０００５】
しかしながらこのものは、誘導回転機や電力変換装置や熱発電機を使用しなければならないので、構造が複雑・大型化して高価となってしまうと共に、誘導回転機を発熱機として動作させる場合には、誘導回転機に回転を妨げるための電流を与え続けなければならないので、電力の無駄も多いものであった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑み提案されたもので、コンパクトな構造で発熱／発電ができて装置全体を軽量・低廉化できると共に、特に動力源が風車である場合には、それを常時高効率で運転できる発熱／発電併用システム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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、動力源に接続されて回転する環状のポンプ、前記ポンプと対向して配置される環状のタービン、並びに前記ポンプおよび前記タービン間に配置される環状のステータを有し、前記ポンプの回転により前記ポンプ、前記タービン、前記ステータ間で作動流体を循環させて発熱させる流体式発熱器と、前記流体式発熱器の前記タービンに接続される回転子を有して前記流体式発熱器に直列に接続される発電機と、前記回転子を囲む前記発電機の固定子を内部に保持するようにして前記流体式発熱器および前記発電機を収納するケースと、を備える発熱／発電併用システムであって、前記タービンおよび前記回転子と、前記ケースとを、任意に相対回転可能もしくは相対回転不能に切り替え得るブレーキ機構を有することを第１の特徴とする。
【０００８】
また本発明は、第１の特徴に加えて、前記流体式発熱器は、前記ポンプと前記タービンとを、機械的に接続または接続解除できるクラッチを有することを第２の特徴とする。
【０００９】
また本発明は、第１または第２の特徴に加えて、前記流体式発熱器の前記ステータは、前記タービンまたは前記ケースに脱着可能または交換可能に固定されることを第３の特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、動力源に接続される環状のポンプ、ポンプと対向して配置される環状のタービン、ポンプおよびタービン間に配置される環状のステータを有する流体式発熱器と、その流体式発熱器のタービンに接続される回転子を有する発電機とが直列に接続され、それら流体式発熱器と発電機とが、回転子を囲む発電機の固定子を内部に保持するケース内に収納されるので、動力源の回転動力を熱エネルギーや電気エネルギーに変換する機構をコンパクトに纏めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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