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JP3930139B2 - Magnetohydrodynamic generator - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化石燃料を熱源とする火力発電プラントのトッピングとして使用される、高温作動流体を用いたディスク型電磁流体発電装置に係り、特に、改良された電離シード供給ノズルを有する電磁流体発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電磁流体発電(以下、「ICD発電」という)は、導電性流体と外部磁場との相互作用によりエンタルピーを電気エネルギーに直接変換する発電方式であり、エネルギー変換効率の高いことからICD発電を頂点とする高効率中規模火力複合発電プラントの実現が期待されている。
【0003】
また近年では電力需要が益々増加の一途をたどり、併せて昼間と夜間の電力需要格差が拡大する傾向にある。このため、発電設備においては、総合発電効率の向上と共に、電力需要の変動に応じた対応が希求されている。
【0004】
従って、ICD発電に対しては、エネルギー変換効率の高い運転と共に、負荷変動に対応する発電調整用としての運転が期待されている。
図7は、この種のディスク型ICD発電装置の構成を示す模式図であり、図8は一般的なICD発電装置における発電原理を説明するための模式図であり、また図9は一般的なディスク型ICD発電装置の構成を書示す断面図であり、さらに図10は図8のA−A線矢視断面図である。
【0005】
図7において、作動流体1は、アルゴン又はヘリウム等の希ガスが母ガスとして用いられる。かかる作動流体1は、化石燃料等の燃焼ガスにより加熱された高温熱交換器2を通過することにより、高温化される。高温化された作動流体1は、水平方向に沿って設けられた発電機入口管3を、図中右方に向けて通過すると共に、この通過の際にシード剤注入装置4から金属カリウム又はセシウム等の微量の電離シード4aが混入されて、図中右方に配置されたICD発電機5に導かれる。またICD発電機5によるICD発電処理後の作動流体1は、冷却器6並びに圧縮機7等を経由して、再度上流に循環される。
【0006】
ここで、ICD発電機5は、発電機入口管3から流入される高温の作動流体1を超音速状態に加速して吐き出す機能を有する。かかる機能は、具体的には、図8に示すように、発電機入口管3の吐出口3aを中心として水平方向に設けられた円盤状の上部ディスク11と、発電機入口管3の吐出口3a及び上部ディスク11に対向配置された円盤状の下部ディスク12とを備え、上部及び下部ディスク11,12の対向面11a,12aからなる間隙により放射状の超音速ノズル13が形成されることにより、実現される。
【0007】
また、ICD発電機5は、超音速ノズル13を流れる作動流体1に直交方向に外部磁場Bを印加することにより起電力を発生させて取出す機能を有する。かかる機能は、具体的には、図9に示すように、起電力取出用の電極14a,14bが上部及び下部ディスク11,12の内周部と外周部とに形成され、且つ上部及び下部ディスク11,12を挟むように外部磁場印加装置5aが配置されることにより、実現される。なお、外部磁場印加装置5aは、外部磁場Bを超音速ノズル13による流通方向とは直角方向に鎖交させて作動流体1に印加するものである。
【0008】
従って、作動流体1は、発電機入口管3の吐出口3aからICD発電機5の流路入口13aに亜音速状態で流入されると、断面積を絞ったスロート部13bにて音速状態まで加速され、更に、ICDチャンネル13cにて超音速状態に加速され、図10に示すように、放射状に流れてICD発電機外部に流出される。このとき、作動流体1は、発電機入口管3の途中で注入される電離シード剤4aが、作動流体1の温度にて、電離しプラズマ状態となり、作動流体1に導電性を持たせる事となる。
【0009】
しかしながら、この際のシード剤注入において、発電機入口管3の断面方向に均一にシード剤4aが散布されないと、ICDチャンネル13c内にて導電度の不均一が発生して発電効率の低下となる。
【0010】
また、電離シード剤4aは蒸発しやすくするためにノズル4bより霧状にて発電機入口管3内に噴霧されるが、図11の如きシード供給ノズル4bにおいては、噴霧された電離シード剤4aが作動流体1と共に乱流促進板4cに直角に衝突するため、霧状の電離シード剤4aが結合し易い状態となり、電離シード剤4aの蒸発促進の低下となる。
【0011】
さらに、外部磁場印加装置5aから外部磁場Bが直交方向に印加されると、作動流体1は、外部磁場Bを介した電磁駆動力の影響を受けて負の周回θ方向に曲げられ、負の周回θ方向の流速成分uθを有する旋回流れとなる。
【0012】
またさらに、上部及び下部ディスク11,12では、この負の周回θ方向にそってファラデー電流Jθが誘起され、外部磁場Bとのホール効果に基づいて負の半径r方向にホール電場Erが発生し、このホール電場Erに対応するホール電圧が発電出力として各電極14a,14bを介して外部回路15に取出される。
【0013】
ここで先の旋回流れは、ICD発電機3の内部では外部磁場Bを横切る半径r方向の流速Urを幾何学的に低下させることとなり、半径r方向に形成されるホール電場Erを低下させて発電効率を低下させる可能性がある。このように、ICD発電機5にて現状はICD発電が実行されている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電磁流体発電装置では、発電機入口管3よりICD発電機5へ流入する電離した電離シード剤4aのプラズマは、放射状に別れるため、発電機入口管3の断面上で電離シード剤4aの分布が均一でないと、ICD発電機5の内部での発電状態が安定しなくなり発電効率の低下につながる。
【0015】
また、作動流体1の流れ方向直角に設置される乱流促進板4cに電離シード剤4aが衝突し、霧状の電離シード剤4aが結合され、大きな質量となって発電機入口管の内部に拡散されずに、極端な場合は発電機入口管の中央近傍にシード剤が偏った状態で、且つ十分な蒸発がなされないままICD発電機5に導入されることとなる。
【0016】
そこで本発明の目的は、スムースに電離シード剤を発電機入口管内部に均一に拡散可能とし、且つ乱流促進板にて凝縮させることなくICD発電機に導入可能な、電離シード供給ノズルを有する電磁流体発電装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記課題は次のような電磁流体発電装置により達成される。
請求項1に係る発明は、電離シード供給ノズルを有する発電機入口管の吐出口を含むように第1のディスク部が設けられ、該第1のディスク部及び前記吐出口に対向するように第2のディスク部が配置されてなり、前記第1及び第2のディスク部相互間の間隙からなる流路に放射状に流通する作動流体に対して当該流通方向と直角方向に磁場を印加することにより、前記作動流体と磁場との電磁誘導を介して前記流通方向の流速に比例した起電力を発生する電磁流体発電装置において、
前記電離シード供給ノズルの作動流体流れ方向上流側に設けられ電離シードを噴霧する噴出孔と、
前記電離シード供給ノズルの作動流体後流側にあって前記作動流体の流れに抗するように配置され、かつ前記作動流体流れ方向に沿って所定の開き角を有する広がりを持つ拡大管状の乱流促進板を具備することを特徴とする。
【0018】
このような請求項1に係る発明では、電離シード供給ノズルの作動流体流れ方向後流に設けられる乱流促進板を作動流体の流れに対して、例えば、120度以下の開き角での拡大管形状とし、噴霧された電離シード剤が直接乱流促進板に衝突する確立を低くし、霧状のまま発電機入口管の内部に拡散させるようにし、また、霧状が維持されるため作動流体よりの熱による蒸発も、比較的容易に行われるようにして、もって、発電機入口管の内部にてシード供給ノズルより供給される電離シード剤が均一に且つ、霧状のままICD発電機に導入され、発電機内での発電状態が一様に行われて発電効率を向上させることが可能となる。。
【0019】
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明における前記乱流促進板として、前記作動流体と衝突する面に螺旋状の溝が設けられていることを特徴とする。
このような請求項2に係る発明では、前記シード供給ノズルの乱流促進板にて拡散させる際に、電離シード拡散と同時に当該乱流促進板の作動流体接触面に螺旋溝を設けることににより、ICD発電時の電磁駆動力による旋回流速成分と相殺するような旋回流速成分を予め前記電離シード剤を拡散させた作動流体に与えるようにして、もって、作動流体への電磁駆動力で発生する旋回流による発電効率低下を低減させるための相殺する旋回流をシード供給ノズル部にて電離シード剤と共に発生させ、発電機の効率を向上させるとを可能とする。
【0020】
請求項3に係る発明は、請求項1に係る発明における前記乱流促進板として、複数個の小径の孔が設けられていることを特徴とする。
このような請求項3に係る発明では、乱流促進板による電離シード剤の拡散に対し発電機入口管中央近傍においても、電離シード剤が欠乏する事がないように当該乱流促進板の半径方向に、適宜貫通した複数個の小孔を設け、この小孔より電離シード剤を含んだ作動流体を発電機入口管中央近傍にも供給させるようにして、もって、乱流促進板によりともすれば発電機入口管の外周側への電離シード剤の拡散が強い度合いとなる傾向があるものに対し、中央近傍においても電離シード剤が拡散した作動流体を供給可能として、発電機入口管断面での電離シード剤の拡散を均一とさせ、発電機の効率を向上させることを可能とする。
【0021】
請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明における前記乱流促進板の孔における作動流体の流出側が前記孔に対し広がりを持つテーパ状であることを特徴とする。
【0022】
このような請求項4に係る発明では、乱流促進板に設ける複数個の小孔において、孔の作動流体の流出側に孔径を広げるようにテーパ状の形状として、電離シード剤を含んだ作動流体が、孔出口において積極的に拡散しやすいようにし、もって、発電機入口管中央近傍の電離シード剤拡散においても、小孔の通過時に電離シード剤の再凝結の可能性に対し出口部にて積極的に再拡散をさせることを可能とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態に係る電磁流体発電装置の構成を示す模式図であり、図7乃至図10と同一部分には同一符号を付しその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0024】
すなわち、本実施形態の装置は、請求項1に係る発明に対応しており、発電機入口管内における電離シード剤の断面方向分布を均一化し且つ、シード供給ノズルに設置する乱流促進板に衝突による電離シード剤の凝結を防止し霧状の電離シード剤を得て、作動流体よりの熱量にて電離シード剤の蒸発促進も同時に行なえる構成となっている。
【0025】
ここで、シード供給ノズル4bは、図2に示すように発電機入口管3の上流部の中央部に設置される。その断面は図3の如くなっており、供給管より供給された電離シード剤4aは、シード供給ノズル4bの先端の噴出孔4dより発電機入口管3の内部に噴霧される。
【0026】
発電機入口管3の内部は作動流体1が流れており、噴霧された電離シード剤4aは、作動流体1の流れに沿って、発電機5へ作動流体1の熱量により蒸発しさらに電離してプラズマ状態となって導かれていく。ここで、噴霧された電離シード剤4aは、質量的に小さいため発電機入口管3の中央近傍に集まって流れる傾向となってしまうので、シード供給ノズル4bの後端部に乱流促進板4cを設けて、電離シード剤4aを強制的に発電機入口管の断面方向に拡散させる。この時、噴霧された電離シード剤4aが乱流促進板4cに直接接触すると噴霧された霧状の電離シード剤4aが凝縮し、大粒の液滴となり作動流体1の熱量により蒸発が不完全な状態になるため、設置される乱流促進板4cは作動流体1の流れ方向に沿って120度以下の開き角にて形成されている。
【0027】
これにより、噴霧された電離シード剤4aは霧状のまま発電機入口管3の内部に均一に拡散され、作動流体1よりの熱にて蒸発、プラズマ化してICD発電機5に導入可能となり、発電効率の向上がなされることとなる。
【0028】
なお、上述の例では、乱流促進板4cの開き角は120度以下としたが、電離シード剤4aの均一拡散が良好に行われる条件で適宜の値をとることができる。本発明の他の実施の形態として、図4により、請求項2に係る発明の装置を説明をする。図4は、作動流体1の流れの上流側から見たシード供給ノズル4bに設置される乱流促進板4cを示すものである。
【0029】
本実施形態においても、従来技術の説明にて述べたように、ICD発電機5の内部にてはプラズマとなった作動流体1は外部磁場Bを介した電磁駆動力の影響を受けて負の周回θ方向に曲げられる。この現象はICD発電効率の低下となるため、特願平7−66186号にても提案されるような、相殺するような旋回流を発電機入口管3内部にてICD発電機5に流入する作動流体1に予め与えておくことで発電効率の向上が可能である。
【0030】
本実施形態では、上述と同等の効果を安価で且つ容易に得るために、図4に示すようにシード供給ノズル4bに設けた乱流促進板4cの作動流体1の接触面に螺旋溝4eを設けることにより、電離シード剤4aの拡散と共に電磁駆動力による旋回力に相殺するような旋回流を作動流体1に与えることを可能とし、ICD発電効率の向上がなされることとなる。
【0031】
図5は、請求項3の実施の形態を示すもので図4と同様に乱流促進板4cを作動流体1の流れの上流側から見たものである。
乱流促進板4cの径方向に複数の孔4fを設けたもので、この孔4fにて発電機入口管3の中央近傍への電離シード剤4aの供給拡散が積極的に促進されるようにすることで、電離シード剤4aの発電機入口管3内部の拡散の均一性を高めて、ICD発電効率の向上がなされるものである。
【0032】
図6は、請求項4の実施の形態を示すもので、図5における乱流促進板4cに設けた複数個の孔4fの代表的な孔の部分断面を示している。図5に示すように、本孔4fを通過する電離シード剤4aの本部分での霧状粒子の凝縮が発生した場合でも、孔4fの出口にて再噴霧可能なように出口端部をテーパ状に広げたもので、請求項3にて設けた複数個の孔による霧状粒子の凝縮が発生しても本孔通過電離シード剤4aの拡散の均一性、蒸発性を損なうことなくICD発電効率の向上がなされる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明によれば、シード供給ノズルに設ける乱流促進板を作動流体の流れ方向に傾斜させて取り付けることにより、スムースに電離シード剤を発電機入口管内部に均一に拡散可能とし、且つ乱流促進板にて凝縮させることなくICD発電機に導入することが可能となる。
【0034】
また、請求項2の発明によれば、シード供給ノズルの乱流促進板を用いて、ICD発電における電磁駆動力による旋回力と相殺する旋回流速成分を安価で且つ、簡便な装置を提供できる。
【0035】
さらに、請求項3の発明によれば、発電機入口管中央近傍にても確実なる電離シード剤の拡散供給が可能な装置を提供できる。
また、請求項4の発明によれば、請求項3の発明によって発生の可能性のある電離シード剤の再凝縮が発生しても、再噴霧が可能な装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る電磁流体発電装置の構成を示す模式図。
【図2】同実施の形態におけるシード供給ノズル。
【図3】同実施の形態におけるシード供給ノズルの断面図。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係るシード供給ノズルの乱流促進板。
【図5】本発明の第3の実施の形態に係るシード供給ノズルの乱流促進板。
【図6】本発明の第4の実施の形態に係るシード供給ノズルの乱流促進板孔断面。
【図7】従来のICD発電装置の構成を示す模式図。
【図8】一般的なICD発電装置における発電原理を説明するための模式図。
【図9】一般的なICD発電装置の構成を示す断面図。
【図10】一般的なICD発電装置のA−A矢視断面図。
【図11】一般的なシード供給ノズルの断面図。
【符号の説明】
1…作動流体、2…高温熱交換器、3…発電機入口管、3a…吐出管、4…シード剤注入装置、4a…電離シード剤、4b…シード供給ノズル、4c…乱流促進板、4d…噴出孔、4e…螺旋溝、4f…孔、5…ICD発電機、5a…外部磁場印加装置、6…冷却器、7…圧縮機、11…上部ディスク、12…下部ディスク、13…超音速ノズル、13a…流路入口、13b…スロート部、13c…ICDチャンネル、14a,14b…電極、15…外部回路、B…外部磁場。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a disk type magnetohydrodynamic power generation apparatus using a high-temperature working fluid, which is used as a topping for a thermal power plant using fossil fuel as a heat source, and in particular, an electrohydrodynamic power generation apparatus having an improved ionization seed supply nozzle. About.
[0002]
[Prior art]
Magnetohydrodynamic power generation (hereinafter referred to as “ICD power generation”) is a power generation system that directly converts enthalpy into electrical energy through the interaction between a conductive fluid and an external magnetic field. Realization of a high-efficiency medium-scale combined cycle thermal power plant is expected.
[0003]
In recent years, the demand for electric power has been increasing more and more, and the gap between electric demand for daytime and nighttime tends to increase. For this reason, in the power generation facility, there is a demand for improvement in total power generation efficiency and a response to fluctuations in power demand.
[0004]
Therefore, for ICD power generation, operation with high energy conversion efficiency and operation for power generation adjustment corresponding to load fluctuations are expected.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of this type of disk-type ICD power generation device, FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the principle of power generation in a general ICD power generation device, and FIG. 9 is a general diagram. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a disk-type ICD power generation device, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[0005]
In FIG. 7, the working fluid 1 uses a rare gas such as argon or helium as a mother gas. The working fluid 1 is heated by passing through a high-temperature heat exchanger 2 heated by a combustion gas such as fossil fuel. The heated working fluid 1 passes through a generator inlet pipe 3 provided along the horizontal direction toward the right in the figure, and at the time of this passage, from the seed agent injection device 4, metal potassium or cesium. A small amount of ionization seed 4a such as is mixed and guided to the ICD generator 5 arranged on the right side in the figure. Further, the working fluid 1 after the ICD power generation processing by the ICD generator 5 is circulated again upstream via the cooler 6 and the compressor 7.
[0006]
Here, the ICD generator 5 has a function of accelerating and discharging the hot working fluid 1 flowing from the generator inlet pipe 3 to a supersonic state. Specifically, as shown in FIG. 8, such a function includes a disk-shaped upper disk 11 provided in the horizontal direction around the discharge port 3 a of the generator inlet pipe 3, and the discharge port of the generator inlet pipe 3. 3a and a disk-shaped lower disk 12 disposed opposite to the upper disk 11, and a radial supersonic nozzle 13 is formed by a gap formed by the opposed surfaces 11a, 12a of the upper and lower disks 11, 12. Realized.
[0007]
Further, the ICD generator 5 has a function of generating and taking out an electromotive force by applying an external magnetic field B to the working fluid 1 flowing through the supersonic nozzle 13 in the orthogonal direction. Specifically, as shown in FIG. 9, the function is such that the electrodes 14a and 14b for extracting the electromotive force are formed on the inner and outer peripheral parts of the upper and lower disks 11 and 12, and the upper and lower disks. This is realized by disposing the external magnetic field application device 5a so as to sandwich 11 and 12. The external magnetic field application device 5 a applies the external magnetic field B to the working fluid 1 by interlinking it in a direction perpendicular to the flow direction by the supersonic nozzle 13.
[0008]
Accordingly, when the working fluid 1 flows from the discharge port 3a of the generator inlet pipe 3 into the flow path inlet 13a of the ICD generator 5 in a subsonic state, the working fluid 1 is accelerated to the sonic state by the throat portion 13b having a reduced cross-sectional area. Further, it is accelerated to a supersonic state by the ICD channel 13c, flows radially and flows out of the ICD generator as shown in FIG. At this time, the ionizing seed agent 4a injected in the middle of the generator inlet pipe 3 is ionized at the temperature of the working fluid 1 to form a plasma state, and the working fluid 1 has conductivity. Become.
[0009]
However, in seed injection at this time, if the seed agent 4a is not uniformly distributed in the cross-sectional direction of the generator inlet pipe 3, non-uniform conductivity occurs in the ICD channel 13c and power generation efficiency is reduced. .
[0010]
Further, the ionization seed agent 4a is sprayed into the generator inlet pipe 3 in a mist form from the nozzle 4b in order to facilitate evaporation, but in the seed supply nozzle 4b as shown in FIG. 11, the atomized ionization seed agent 4a is sprayed. Will collide with the working fluid 1 at right angles to the turbulent flow promoting plate 4c, so that the mist-like ionized seed agent 4a can be easily combined, and the evaporation promotion of the ionized seed agent 4a is reduced.
[0011]
Further, when the external magnetic field B is applied in the orthogonal direction from the external magnetic field application device 5a, the working fluid 1 is bent in the negative orbiting θ direction under the influence of the electromagnetic driving force via the external magnetic field B, and thus negative A swirling flow having a flow velocity component uθ in the circumferential θ direction is obtained.
[0012]
Further, in the upper and lower disks 11 and 12, a Faraday current Jθ is induced along the negative circulation θ direction, and a Hall electric field Er is generated in the negative radius r direction based on the Hall effect with the external magnetic field B. The Hall voltage corresponding to the Hall electric field Er is taken out to the external circuit 15 through the electrodes 14a and 14b as a power generation output.
[0013]
Here, the previous swirl flow geometrically lowers the flow velocity Ur in the radius r direction across the external magnetic field B inside the ICD generator 3, and reduces the Hall electric field Er formed in the radius r direction. There is a possibility of reducing power generation efficiency. As described above, the ICD generator 5 currently performs ICD power generation.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the magnetohydrodynamic power generation device described above, the plasma of the ionized ionization seed agent 4a flowing into the ICD generator 5 from the generator inlet pipe 3 is separated radially, so that the ionization seed agent on the cross section of the generator inlet pipe 3 If the distribution of 4a is not uniform, the power generation state inside the ICD generator 5 becomes unstable, leading to a decrease in power generation efficiency.
[0015]
Further, the ionization seed agent 4a collides with the turbulent flow promoting plate 4c installed at a right angle in the flow direction of the working fluid 1, and the mist-like ionization seed agent 4a is coupled to form a large mass inside the generator inlet pipe. In an extreme case, the seed agent is biased near the center of the generator inlet pipe without being diffused, and is introduced into the ICD generator 5 without being sufficiently evaporated.
[0016]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ionization seed supply nozzle that can smoothly diffuse the ionization seed agent uniformly into the generator inlet pipe and can be introduced into the ICD generator without being condensed by the turbulence promoting plate. An object of the present invention is to provide a magnetohydrodynamic power generation device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The above-mentioned subject is achieved by the following magnetohydrodynamic power generation device.
In the first aspect of the present invention, the first disk portion is provided so as to include the discharge port of the generator inlet pipe having the ionization seed supply nozzle, and the first disk portion and the discharge port are opposed to each other. By applying a magnetic field in a direction perpendicular to the flow direction to the working fluid that circulates radially through the flow path formed by the gap between the first and second disk portions. In the magnetohydrodynamic power generation apparatus that generates an electromotive force proportional to the flow velocity in the flow direction through electromagnetic induction between the working fluid and the magnetic field,
A spray hole provided on the upstream side in the working fluid flow direction of the ionization seed supply nozzle to spray the ionization seed;
Enlarged tubular turbulent flow on the downstream side of the working fluid of the ionizing seed supply nozzle, disposed so as to resist the flow of the working fluid, and having a spread having a predetermined opening angle along the working fluid flow direction An accelerating plate is provided.
[0018]
In such an invention according to claim 1, the turbulent flow promoting plate provided in the working fluid flow direction wake of the ionization seed supply nozzle is expanded with respect to the working fluid flow, for example, at an opening angle of 120 degrees or less. The shape of the sprayed ionizing agent is less likely to directly collide with the turbulence promoting plate, and it is allowed to diffuse inside the generator inlet pipe in the form of a mist. Evaporation due to heat is relatively easy, so that the ionized seed agent supplied from the seed supply nozzle inside the generator inlet pipe is uniformly and atomized into the ICD generator. Introduced, the power generation state in the generator is uniformly performed, and the power generation efficiency can be improved. .
[0019]
The invention according to claim 2 is characterized in that, as the turbulent flow promoting plate in the invention according to claim 1, a spiral groove is provided on a surface that collides with the working fluid.
In the invention according to claim 2, when diffusing by the turbulent flow promoting plate of the seed supply nozzle, by providing a spiral groove on the working fluid contact surface of the turbulent flow promoting plate simultaneously with the ionization seed diffusion. The swirl flow velocity component that cancels out the swirl flow velocity component due to the electromagnetic driving force at the time of ICD power generation is applied to the working fluid in which the ionizing seed agent is diffused in advance, and is generated by the electromagnetic driving force to the working fluid. It is possible to improve the efficiency of the generator by generating a swirling flow that cancels out a decrease in power generation efficiency due to the swirling flow together with the ionizing seed agent in the seed supply nozzle portion.
[0020]
The invention according to claim 3 is characterized in that a plurality of small-diameter holes are provided as the turbulent flow promoting plate in the invention according to claim 1.
In such an invention according to claim 3, the radius of the turbulent flow promoting plate is prevented so that the ionized seed agent is not deficient even in the vicinity of the center of the generator inlet pipe with respect to the diffusion of the ionized seed agent by the turbulent flow promoting plate. A plurality of small holes penetrating appropriately are provided in the direction, and the working fluid containing the ionizing seed agent is also supplied from the small holes to the vicinity of the center of the generator inlet pipe. For example, the diffusion of the ionizing seed agent to the outer peripheral side of the generator inlet pipe tends to become a strong degree, whereas the working fluid in which the ionizing seed agent has diffused can be supplied near the center. It is possible to make the diffusion of the ionizing seed agent uniform and improve the efficiency of the generator.
[0021]
The invention according to claim 4 is characterized in that the outflow side of the working fluid in the hole of the turbulent flow promoting plate in the invention according to claim 3 is tapered with a spread with respect to the hole.
[0022]
In the invention according to claim 4, in the plurality of small holes provided in the turbulent flow promoting plate, an operation including an ionizing seed agent is formed in a tapered shape so as to widen the hole diameter to the outflow side of the working fluid in the hole. The fluid tends to diffuse positively at the hole outlet, so that the ionization seed agent diffusion in the vicinity of the center of the generator inlet pipe also has a possibility of re-condensing the ionization seed agent when passing through the small hole. Can be actively re-spread.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the magnetohydrodynamic power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. Only the different parts will be described.
[0024]
That is, the apparatus of the present embodiment corresponds to the invention according to claim 1, uniformizes the cross-sectional distribution of the ionizing seed agent in the generator inlet pipe, and collides with the turbulent flow promoting plate installed in the seed supply nozzle. The ionization seed agent is prevented from condensing due to mist to obtain a mist-like ionization seed agent, and the evaporation of the ionization seed agent can be accelerated simultaneously with the amount of heat from the working fluid.
[0025]
Here, the seed supply nozzle 4b is installed in the central part of the upstream part of the generator inlet pipe 3, as shown in FIG. The cross section thereof is as shown in FIG. 3, and the ionized seed agent 4a supplied from the supply pipe is sprayed into the generator inlet pipe 3 from the ejection hole 4d at the tip of the seed supply nozzle 4b.
[0026]
The working fluid 1 flows inside the generator inlet pipe 3, and the sprayed ionizing seed agent 4 a evaporates to the generator 5 by the amount of heat of the working fluid 1 along the flow of the working fluid 1, and further ionizes. It is guided in a plasma state. Here, since the sprayed ionizing seed agent 4a is small in mass, it tends to gather and flow near the center of the generator inlet pipe 3, so that the turbulence promoting plate 4c is formed at the rear end of the seed supply nozzle 4b. To forcibly diffuse the ionizing seed agent 4a in the cross-sectional direction of the generator inlet pipe. At this time, when the sprayed ionization seed agent 4a comes into direct contact with the turbulent flow promoting plate 4c, the sprayed mist ionization seed agent 4a condenses and becomes large droplets, and the evaporation of the working fluid 1 is incompletely evaporated. Therefore, the installed turbulent flow promoting plate 4 c is formed with an opening angle of 120 degrees or less along the flow direction of the working fluid 1.
[0027]
As a result, the sprayed ionizing seed agent 4a is uniformly diffused inside the generator inlet pipe 3 in the form of a mist, can be evaporated and plasmaized by the heat from the working fluid 1, and introduced into the ICD generator 5. The power generation efficiency will be improved.
[0028]
In the above example, the opening angle of the turbulent flow promoting plate 4c is set to 120 degrees or less, but an appropriate value can be taken under the condition that the uniform diffusion of the ionizing seed agent 4a is performed satisfactorily. As another embodiment of the present invention, an apparatus according to claim 2 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the turbulent flow promoting plate 4c installed in the seed supply nozzle 4b as viewed from the upstream side of the flow of the working fluid 1.
[0029]
Also in the present embodiment, as described in the description of the prior art, the working fluid 1 that has become plasma inside the ICD generator 5 is negatively affected by the electromagnetic driving force via the external magnetic field B. It is bent in the circumferential θ direction. Since this phenomenon results in a reduction in ICD power generation efficiency, an offset swirling flow as proposed in Japanese Patent Application No. 7-66186 flows into the ICD generator 5 inside the generator inlet pipe 3. By providing the working fluid 1 in advance, the power generation efficiency can be improved.
[0030]
In the present embodiment, in order to obtain the same effect as described above inexpensively and easily, the spiral groove 4e is formed on the contact surface of the working fluid 1 of the turbulent flow promoting plate 4c provided in the seed supply nozzle 4b as shown in FIG. By providing, it becomes possible to give the working fluid 1 a swirling flow that cancels out the swirling force due to the electromagnetic driving force together with the diffusion of the ionizing seed agent 4a, and the ICD power generation efficiency is improved.
[0031]
FIG. 5 shows an embodiment of claim 3 and shows the turbulence promoting plate 4c as seen from the upstream side of the flow of the working fluid 1 in the same manner as FIG.
A plurality of holes 4f are provided in the radial direction of the turbulent flow promoting plate 4c, and supply and diffusion of the ionizing seed agent 4a to the vicinity of the center of the generator inlet pipe 3 is positively promoted by the holes 4f. By doing so, the uniformity of the diffusion of the ionizing seed agent 4a inside the generator inlet pipe 3 is improved, and the ICD power generation efficiency is improved.
[0032]
FIG. 6 shows an embodiment of claim 4 and shows a partial cross section of a representative hole of a plurality of holes 4f provided in the turbulence promoting plate 4c in FIG. As shown in FIG. 5, even when condensation of mist particles occurs in the main portion of the ionizing seed agent 4a passing through the main hole 4f, the outlet end is tapered so that it can be re-sprayed at the outlet of the hole 4f. ICD power generation without impairing the uniformity and evaporation of the hole-passing ionizing seed agent 4a even if the mist-like particles are condensed due to the plurality of holes provided in claim 3. Efficiency is improved.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the ionization seed agent is smoothly and uniformly distributed inside the generator inlet pipe by attaching the turbulent flow promoting plate provided in the seed supply nozzle so as to be inclined in the flow direction of the working fluid. And can be introduced into the ICD generator without being condensed by the turbulence promoting plate.
[0034]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide an inexpensive and simple device that uses the turbulence promoting plate of the seed supply nozzle to reduce the swirling flow velocity component that cancels the swirling force due to the electromagnetic driving force in the ICD power generation.
[0035]
Furthermore, according to the invention of claim 3, it is possible to provide an apparatus capable of reliably supplying and supplying the ionizing seed agent even in the vicinity of the center of the generator inlet pipe.
Further, according to the invention of claim 4, even if recondensation of the ionizing seed agent that may be generated by the invention of claim 3 occurs, a device capable of respraying can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a magnetohydrodynamic power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a seed supply nozzle in the same embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a seed supply nozzle in the same embodiment.
FIG. 4 is a turbulence promoting plate of a seed supply nozzle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a turbulence promoting plate for a seed supply nozzle according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a turbulent flow promoting plate hole cross section of a seed supply nozzle according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional ICD power generator.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the principle of power generation in a general ICD power generation apparatus.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a general ICD power generator.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA of a general ICD power generator.
FIG. 11 is a sectional view of a general seed supply nozzle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Working fluid, 2 ... High temperature heat exchanger, 3 ... Generator inlet pipe, 3a ... Discharge pipe, 4 ... Seed agent injection device, 4a ... Ionization seed agent, 4b ... Seed supply nozzle, 4c ... Turbulence promotion plate, 4d ... ejection hole, 4e ... spiral groove, 4f ... hole, 5 ... ICD generator, 5a ... external magnetic field application device, 6 ... cooler, 7 ... compressor, 11 ... upper disk, 12 ... lower disk, 13 ... super Sonic nozzle, 13a ... channel inlet, 13b ... throat portion, 13c ... ICD channel, 14a, 14b ... electrode, 15 ... external circuit, B ... external magnetic field.

Claims (4)

電離シード供給ノズルを有する発電機入口管の吐出口を含むように第1のディスク部が設けられ、該第1のディスク部及び前記吐出口に対向するように第2のディスク部が配置されてなり、前記第1及び第2のディスク部相互間の間隙からなる流路に放射状に流通する作動流体に対して当該流通方向と直角方向に磁場を印加することにより、前記作動流体と磁場との電磁誘導を介して前記流通方向の流速に比例した起電力を発生する電磁流体発電装置において、
前記電離シード供給ノズルの作動流体流れ方向上流側に設けられ電離シードを噴霧する噴出孔と、
前記電離シード供給ノズルの作動流体後流側にあって前記作動流体の流れに抗するように配置され、かつ前記作動流体流れ方向に沿って所定の開き角を有する広がりを持つ拡大管状の乱流促進板を具備することを特徴とする電磁流体発電装置。
A first disk portion is provided so as to include a discharge port of a generator inlet pipe having an ionization seed supply nozzle, and a second disk portion is disposed so as to face the first disk portion and the discharge port. By applying a magnetic field in a direction perpendicular to the flow direction to the working fluid that circulates radially in the flow path formed by the gap between the first and second disk parts, the working fluid and the magnetic field In the magnetohydrodynamic power generation device that generates an electromotive force proportional to the flow velocity in the flow direction via electromagnetic induction,
A spray hole provided on the upstream side in the working fluid flow direction of the ionization seed supply nozzle to spray the ionization seed;
Enlarged tubular turbulent flow on the downstream side of the working fluid of the ionizing seed supply nozzle, disposed so as to resist the flow of the working fluid, and having a spread having a predetermined opening angle along the working fluid flow direction An electromagnetic fluid power generation device comprising an acceleration plate.
前記乱流促進板は、前記作動流体と衝突する面に螺旋状の溝が設けられていることを特徴とする請求項1記載の電磁流体発電装置。  The magnetohydrodynamic power generation device according to claim 1, wherein the turbulent flow promoting plate is provided with a spiral groove on a surface that collides with the working fluid. 前記乱流促進板は、複数個の小径の孔が設けられていることを特徴とする請求項1記載の電磁流体発電装置。  The magnetohydrodynamic generator according to claim 1, wherein the turbulent flow promoting plate is provided with a plurality of small-diameter holes. 前記乱流促進板は、前記孔における作動流体の流出側が前記孔に対し広がりを持つテーパ状であることを特徴とする請求項3記載の電磁流体発電装置。  4. The magnetohydrodynamic power generation device according to claim 3, wherein the turbulent flow promoting plate has a tapered shape in which the outflow side of the working fluid in the hole is widened with respect to the hole.
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