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JP3380822B2 - 電磁流体発電用磁場発生装置 - Google Patents
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JP3380822B2 - 電磁流体発電用磁場発生装置 - Google Patents

電磁流体発電用磁場発生装置

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JP3380822B2
JP3380822B2 JP01507594A JP1507594A JP3380822B2 JP 3380822 B2 JP3380822 B2 JP 3380822B2 JP 01507594 A JP01507594 A JP 01507594A JP 1507594 A JP1507594 A JP 1507594A JP 3380822 B2 JP3380822 B2 JP 3380822B2
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flow path
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magnetic field
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光一 小田
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Hitachi Metals Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,主として高温,高速の
プラズマ(主に灯油,重油,石炭などの燃焼ガス),溶
融金属(液体と気体の混相流)等の導電性流体が磁場を
横切って運動するときに生じる起電力を利用して,直接
電力を得ようとする電磁流体発電(Magneto-hydrodynam
ic Power Generation,以下MHD発電と記す)に使用さ
れる磁場発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来,例えば横断面を矩形に形成した発
電通路を使用し,2枚の対向する平板電極と絶縁壁とで
構成された流路に磁場Bを印加し,導電性流体を速度v
で流すと,フレミングの右手の法則により,vとBとに
直交する方向に単位長さ当たりv×Bなるローレンツ起
電力が発生するから,前記平板電極間に電位差が発生す
る。これがMHD発電の原理であるが,このようにMH
D発電は,流体の具有するエネルギーを直接電気エネル
ギーに変換することから,燃料電池や熱電子発電などと
同様に直接発電手段の一つと考えられている。
【0003】図4は従来のMHD発電用に使用される磁
場発生装置の例を示す要部側面図である。図4におい
て,1はヨーク,2はサイドヨークであり,軟鉄板のよ
うな軟磁性材料によって形成すると共に,各々平行に対
向させて配設し,全体の横断面形状が正方形若しくは矩
形となるように構成する。3は永久磁石であり,横断面
を矩形となるように形成すると共に,高さ方向(厚さ方
向)に着磁し,導電性流体の流路4を挟んで異極が対向
するように,前記ヨーク1の内周面に固着する。
【0004】上記の構成により,導電性流体を紙面と直
交する方向に流せば,永久磁石3による磁場の作用によ
って前記のようなMHD発電を行うことができるのであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】MHD発電において得
られる起電力は,前述のように導電性流体の速度vと,
磁場Bすなわち磁束密度に比例する。従って導電性流体
の速度vが一定であれば,上記起電力の大きさは永久磁
石3による流路4内の磁束密度に依存することとなる。
しかしながら永久磁石3による磁束密度は,流路4内に
おいて均一ではなく,流路4の軸線から上下方向に位置
が隔たる程低くなるのが通常である。
【0006】図5は流路4内の軸線から上下方向の位置
と水平方向の磁束密度との関係を示す図であり,前記図
4に示す従来のものおよび後述する本発明の実施例のも
のを併記してある。この場合,流路4の直径を72mm
とした。図5の曲線dによって示されるように,図4に
示す従来のものは,水平方向の磁束密度が軸線上におい
ては4800Gであるのに対し,流路4(図4参照)の
周辺においては4000G強まで低下することが認めら
れる。
【0007】従って流路4内の上下方向の位置によって
得られる起電力の大きさに差があり,換言すれば,図4
に示す磁場発生装置においては流路4内の磁束密度分布
が不均一であるため,MHDの発電効率が低いという問
題点がある。一方上記流路4内の上下方向の磁束密度分
布を均一化するために,永久磁石3の幅寸法(図4にお
ける上下方向の寸法)を大にすることも考えられるが,
このように永久磁石3の幅寸法を大にすることは,ヨー
ク1およびサイドヨーク2の厚さ寸法その他も大にする
必要があり,装置全体を大型化することになると共に,
永久磁石3の磁気エネルギー積の利用効率を低下させる
という問題点がある。
【0008】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し,導電性流体の流路内における磁束密度分布を均
一化し,発電効率の高い電磁流体発電用磁場発生装置を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に,本発明においては,横断面に平行辺が2組存在する
ように形成したヨークの内周面に,導電性流体の流路を
挟んで異極が対向するように主磁場発生用の1対の主永
久磁石を設け,この主永久磁石を設けたヨークと直交す
る他のヨークの内周面と主永久磁石の側面との間に,平
板状に形成しかつ厚さ方向に着磁した補助永久磁石を前
記各面に密着するように介装し,これらの補助永久磁石
の一方の端縁部が前記主永久磁石の磁極端面から導電性
流体の流路側に突出するように,かつ補助永久磁石の前
記主永久磁石と接する側の磁極を主永久磁石の端面の磁
極と同極に形成する,という技術的手段を採用した。
【0010】本発明において,補助永久磁石の他方の端
縁部が主永久磁石のヨークとの接触端面より導電性流体
の流路側に存在するように形成することができる。
【0011】
【作用】上記の構成により,流路内の磁束密度分布が均
一化され,発電効率を高めることができる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の第1実施例を示す要部側面図
であり,同一部分は前記図4と同一の参照符号で示す。
図1においてヨーク1およびサイドヨーク2は,例えば
SS400により,厚さ25mm,幅寸法を各々160
mmおよび155mmに形成し,ボルト(図示せず)に
よって横断面が方形になるように一体に接合する。なお
導電性流体の流路4は図4におけるものと同様に直径7
2mmに形成する。
【0013】次に5は主永久磁石であり,流路4内に主
磁場を発生するためのものであり,希土類・鉄・ボロン
系永久磁石(日立金属製 HS37BH)により,幅寸
法(図1における上下方向の寸法)を80mm,高さ寸
法(図1における左右方向の寸法)を40mmに形成す
ると共に,高さ方向に着磁し,流路4を挟んで異極が対
向するようにヨーク1の内周面に固着する。
【0014】6は補助永久磁石であり,前記主永久磁石
5と同様の永久磁石材料により,幅寸法(図1における
左右方向の寸法)を55mm,厚さ寸法(図1における
上下方向の寸法)を15mmの平板状に形成すると共
に,厚さ方向に着磁し,サイドヨーク2の内周面と前記
主永久磁石5の側面との間に嵌着する。なお補助永久磁
石6の一方の端縁部は主永久磁石5の磁極端面から流路
4側に夫々25mm突出するように,かつ補助永久磁石
6の主永久磁石5と接する側の磁極を主永久磁石5の端
面の磁極と同極となるように設ける。また補助永久磁石
6の他方の端縁部は,主永久磁石5の他方の磁極端面か
ら流路4側に10mm寄った位置に存在するように形成
する。
【0015】図2は本発明の第2実施例を示す要部側面
図であり,同一部分は前記図1と同一の参照符号で示
す。図2において補助永久磁石6の他方の端縁部は,主
永久磁石5の他方の磁極面と同一平面内に存在するよう
に形成した以外は,前記図1に示すものと同様である。
【0016】図3は本発明の第3実施例を示す要部側面
図であり,同一部分は前記図1および図2と同一の参照
符号で示す。図3において,補助永久磁石6は,主永久
磁石5と同様の永久磁石材料により,幅寸法15mm,
厚さ寸法10mmに形成すると共に,厚さ方向に着磁
し,サイドヨーク2の内周面に固着する。なお補助永久
磁石6,6間には20mmの間隔を設け,流路4側には
近傍の主永久磁石5と同極の磁極が臨むように設ける。
【0017】上記の構成により,流路4内の軸線から上
下方向の位置における水平方向の磁束密度を測定した結
果について,図5を参照して説明する。図5において,
曲線a,b,cにて示すものは,夫々前記図1,2,3
に示す構成のものに対応している。図5から明らかなよ
うに曲線a,b,cにて示されるものは,水平方向の磁
束密度が何れも従来のものにおける曲線dのものより向
上していることがわかる。但し曲線cにて示されるもの
は,流路4(図3参照)の軸線から外周に至るまでの分
布が不均一となっている。これに対して曲線a,bにて
示されるものは上記分布が均一であり,特に曲線aにお
いては流路4(図1参照)の全域に亘って磁束密度が6
000G以上の値を示している。
【0018】これは前記図1および図2に示すように,
主永久磁石5とサイドヨーク2との間に補助永久磁石6
を設けたことにより,磁束が比較的直線性を持つように
なったことに起因するものと認められる。すなわち前記
図4に示す従来のものにおいては,永久磁石3,3間の
磁束は,流路4の上下外周に近い部位程,円弧状若しく
は曲線状に外方に膨出するため,水平方向の磁束密度が
低下する。これに対して本発明のものは,主永久磁石5
の側面に補助永久磁石6を設け,主永久磁石5と接する
側の磁極を主永久磁石5の側面の磁極と同極に形成した
ことにより,流路4の上下外周近傍における磁束の外方
への膨出を防止することができ,磁束の直線性を助長す
ることができるものと認められる。
【0019】
【発明の効果】本発明は以上記述するような構成および
作用であるから,導電性流体の流路内における磁束密度
を,流路の軸線の位置から外周の位置に亘って,均一か
つ高レベルに維持することができ,発電効率を大幅に向
上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す要部側面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す要部側面図である。
【図3】本発明の第3実施例を示す要部側面図である。
【図4】従来のMHD発電用に使用される磁場発生装置
の例を示す要部側面図である。
【図5】図1ないし図4における流路4内の軸線から上
下方向の位置と水平方向の磁束密度との関係を示す図で
ある。
【符号の説明】
4 流路 5 主永久磁石 6 補助永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 44/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横断面に平行辺が2組存在するように形
    成したヨークの内周面に,導電性流体の流路を挟んで異
    極が対向するように主磁場発生用の1対の主永久磁石を
    設け,この主永久磁石を設けたヨークと直交する他のヨ
    ークの内周面と主永久磁石の側面との間に,平板状に形
    成しかつ厚さ方向に着磁した補助永久磁石を前記各面に
    密着するように介装し,これらの補助永久磁石の一方の
    端縁部が前記主永久磁石の磁極端面から導電性流体の流
    路側に突出するように,かつ補助永久磁石の前記主永久
    磁石と接する側の磁極を主永久磁石の端面の磁極と同極
    に形成したことを特徴とする電磁流体発電用磁場発生装
    置。
  2. 【請求項2】 補助永久磁石の他方の端縁部が主永久磁
    石のヨークとの接触端面より導電性流体の流路側に存在
    するように形成したことを特徴とする請求項1記載の電
    磁流体発電用磁場発生装置。
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