JPS61258666A - 発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、導電性流体を利用するＭ　ＨＤ　（Ｍａｇ
ｎｅｔｉｃｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ　）発電機に関
し、特に低温にしても使用でき、しかも構造の筒車な発
電機に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来の液体金属ＭＨＤ発電機を示すブロック図
である。図において、（１）　Ｉ／ｉ熱源となる原子炉
、（２）は凝縮器、（３）は電磁ポンプ、（４）は混合
器、（５）は分離器、（６）は発電部である。

次に動作について説明する。凝縮器（２）で凝縮され気
体から液体となった導電性液体すなわち液体金属は゛、
電磁ポンプ（３）により混合器（４）へ導かれ、ここで
、原子炉（１）を通って摂氏数百度に熱せられた高温の
液体金属に接して蒸発し、膨張して気液２相となって分
離器（５）へ行く。分離器（５）では気体と液体とに分
離され、気体は再び凝縮器（２）へ循環して凝縮され、
液体は発電部（６）に導かれて発電に供された後原子炉
（１）へ循環する。

第３図は発電部を詳細に示す斜視図である。図において
、（７）は磁石であり、液体金属の流れる方゛向（矢印
Ａ）と直交する方向に磁界を発生するように配置されて
いる。（８）は液体金属の流れる方向および磁界の方向
とそれぞれ直交して対向配置された一対の電極、（９）
は電極（８）に接続された電極環、（１０）は液体金属
の流路を形成する電気絶縁体である。しかして、液体金
属が矢印Ａ方向に流れると、７アラデの電磁誘導の法則
により電極（８）間に起電力が生じ、電極環（９）に負
荷を接続することにより電流が流れる。なお、この例で
は、発電部（６）には液体のみが流れるように構成され
ているので、気体が流れる場合や気液２相が流れる場合
に比べて導電率が高く、発電効率が良い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の発電機は以上のように構成されているので、構成
要素が多く複雑な構造となる上に、動作温度が高いとい
う問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、構造が簡単でしかも動作温度の低い発電機を
得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る発電機は、位置的に上位レベルから下位
レベルおよび下位レベルから上位レベルに亘って配置さ
れ、導電性液体を収容する流路、上記下位レベルの導電
性液体流路と直交する方向に磁界を発生する手段、上記
導電性液体流路および磁界の方向とそれぞれ直交して対
向配置された一対の電極、並びに上記導電性液体の両自
由液面に液面差をつける差圧手段を備え、上記差圧手段
により上記液面差をつけた後、上記差圧手段による圧力
を解除して上記液面差を反転させることにより、上記電
極間に交流起電力を発生させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における発電機は、差圧手段により導電性液体
の両自由液面に液面差をつけた後、上記差圧手段による
圧力を解除して慣性の法則を利用して上記液面差を反転
させることにより、電極間を導電性液体が往復して交流
起電力が発生する。

ゆえに、混合器や分離器などが不要となり構造が簡単と
なる上に、上記差圧手段を低温で動作させることも可能
となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図ｔもとに説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す原理図である。図におい
て、　　（１６）は位置的に下位レベルから上位レベル
に亘って配置され、下位レベルおよび上位レベルにそれ
ぞれ導電性液体（１５）および蒸発性流体（１７）を収
容する閉流路である。（１１）は上位レベルの蒸発性流
体（１７）流路に設けられた凝縮器、（１２）は同じく
蒸発性流体（１７）流路に設けられ、＃！細器（１１）
より下位に配置された蒸発器、（１４）は凝縮器（１１
）と蒸発器（１２）間の蒸発性流体（１７）流路に設け
られた開閉手段すなわちこの例ではパルプである。なお
、蒸発性流体（１７）は閉流路（１６）の下位レベルに
導電性液体（１５）を入れた後、真空にされ封入されて
いる。また、磁石（７）や電極（８）など発電部の構造
は第３図に示す従来のものと同一である。

次に動作について説明する。今、パルプ（１４）　を閉
じて蒸発器（１２）内にある蒸発性流体（１７）を加熱
すると、蒸発器（１２）内の圧力島は蒸気密度の増大と
共に増加する。この時、凝縮器（１１）が冷却されてい
ると、凝縮器（１１）内の圧力Ｐ０は蒸発器（１２）内
の圧力Ｐｂより低くなる。一方、凝縮器（１１）と蒸発
器（１２）内の蒸発性流体（１７）は導電性液体（１５
）によりてシールされている。そのため、第１図に示す
ように、導電性液体（１５）は（Ｐｌ）−Ｐ（Ｈ）の圧
力で押され。

Ｐｂ−ｐ０＝ρｆＨ の関係により自由液面に■だけ液面差が生じる。

ここで、ρは導電性液体（１５）の密度、ｙｎ重力の加
速度である。液面差Ｈが所定の値に達した時にパルプ（
１４）を開くと、Ｐｂ＝Ｐｏとなり、液面差による位置
エネルギにより導電性液体（１５）は液面差を反転させ
ることを繰り返す単振動と開始する。この単振動は流路
（１６）内の流体摩擦および電極（８）などの発電部で
発生するローレンツ力によって時間と共にその振動同期
が小さくなり、やがて静止する。上記単振動の行なわれ
ている途中でパルプ（１４）を再び閉じれば、第１図に
示す最初の状態に復帰する。このように、導電性液体（
１５）が単振動をしている闇、電極（８）　Ｈに交流の
起電力が発生する口 なお、凝縮器（１１）が蒸発器（１２）の上位に配置さ
れていると、パルプ（１４）を開いた時、蒸発器（１２
）内の蒸発性流体ａｉ）Ｘ気は凝縮器（１１）に達し、
ここで凝縮液化されて重力の作用で蒸発器（１２）内に
還流する。

また、定常動作時の各部の温度は、凝縮器（１１）の温
度を一番低く保っておくと、蒸発器（１２）で発生した
蒸気は全て凝縮器（１１）内で凝縮液化され、凝縮器（
１１）以外の部分、例えば上位レベルの蒸発性流体（１
７）流路内での液だまりが防止できる。

また、電気絶縁体（ｌＯ）としては、強磁性体で電気絶
縁性の高い例えばフェライトなどが優れている。

次に、蒸発性流体（１７）として蒸気圧の高いフロン系
冷媒Ｒ−２２、導電性液体（１５）として水銀を用い、
液面差１０ｍの場合の具体例について述べると、 Ｐｂ−Ｐｏ＝　１３．４即／ｍ となり、凝Ｎ器（１１）の温度が１０℃とすると、その
時のＲ−２２の飽和圧力Ｐ。は６．９９　ｙｅ７−１し
たがってＰｂ＝２０−３９即／ｄであればよい。すなわ
ち、ＰｂＫ対応する飽和温度は、約５２℃であるから、
この発電機は、蒸発器（１２）温度５２℃、凝縮器（１
１）温度１０℃の低温で動作できることがわかる。すな
わち、この発明による発電機は、蒸発性流体の蒸気圧を
利用することから、低温にても蒸気圧差さえ確保できれ
ば動作することがわかる。また、その構造も、第２図の
従来例に示すような混合器（４）や分離器（５）が不要
となり、流路構成も簡単となる。

なお、上記実施例では差圧手段として蒸発性流体流路に
設けられた凝縮器（１１）、蒸発器（１２）、およびパ
ルプ（１４）を用いた場合について示したが、例えば導
電性液体を収容し、磁石および電極を上記実施例と同様
に備え、両端が関数されたＵ字状流路の一端に、パルプ
を開くことにより外気への開放が可能な蒸発器を接続し
、上記パルプを閉じて蒸発器を作動させ、空気圧により
導電性液体の両端に液面差とつけた後、上記パルプを開
くことにより上記液面差を反転させるようにしても上記
実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、位置的に上位レベル
から下位レベルおよび下位レベルから上位レベルに亘っ
て配置され、導電性液体を収容する流路、上記下位レベ
ルの導電性液体流路と直交する方向に磁界を発生する手
段、上記導電性液体流路および磁界の方向とそれぞれ直
交して対向配置された一対の電極、並びに上記導電性液
体の両自由液面に液面差をつける差圧手段を備え、上記
差圧手段により上記液面差をつけた後、上記差圧手段に
よる圧力を解除して上記液面差を反転させることにより
、上記電極間に交流起電力を発生させるようにしたので
、構造が簡単でしかも低温でも作動する発電機が得られ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す原理図、第２図は従
来の発電機を示すブロック図、第３図は第１図および第
２図の発電部を拡大して詳細に示す一部破断斜視図であ
る。 図において、（１）は原子炉、（２）　Ｉ　（１１）は
凝縮器、（３）は電磁ポンプ、（４）　／′ｉ混合器、
（５）は分Ｍ器、（６）は発電部、（力は磁石、（８）
は電極、（１２）は蒸発器、（１４）はパルプ、（１５
）は導電性液体、（１６）は流路、（１７）は蒸発性流
体である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）位置的に上位レベルから下位レベルおよび下位レ
   ベルから上位レベルに亘って配置され、導電性液体を収
   容する流路、上記下位レベルの導電性液体流路と直交す
   る方向に磁界を発生する手段、上記導電性液体流路およ
   び磁界の方向とそれぞれ直交して対向配置された一対の
   電極、並びに上記導電性液体の両自由液面に液面差をつ
   ける差圧手段を備え、上記差圧手段により上記液面差を
   つけた後、上記差圧手段による圧力を解除して上記液面
   差を反転させることにより、上記電極間に交流起電力を
   発生させるようにした発電機。
2. （２）位置的に下位レベルから上位レベルに亘って配置
   され、上記下位レベルおよび上位レベルにそれぞれ導電
   性液体および蒸発性流体を収容する閉流路、上記下位レ
   ベルの導電性液体流路と直交する方向に磁界を発生する
   手段、上記導電性液体流路および磁界の方向とそれぞれ
   直交して対向配置された一対の電極、上記上位レベルの
   蒸発性流体流路に設けられた凝縮器および蒸発器、並び
   に上記凝縮器と蒸発器間の上記蒸発性流体流路に設けら
   れた開閉手段を備え、上記開閉手段を閉じた時に上記凝
   縮器と蒸発器間に生ずる圧力差により上記導電性液体を
   上記凝縮器の方へ移動させ、上記開閉手段を開いて上記
   導電性液体を反転移動させることにより、上記電極間に
   交流起電力を発生させるようにした特許請求の範囲第１
   項記載の発電機。
3. （３）凝縮器が蒸発器の上位に配置されている特許請求
   の範囲第２項記載の発電機。