JP2005337193A - Electric power transmission system by microwave using starling engine using solar light and heat - Google Patents

Electric power transmission system by microwave using starling engine using solar light and heat Download PDF

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幸三 北村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make fuel for power generation unnecessary, not generate carbon dioxide (CO2) and greatly reduce cost as compared with a power generating satellite using solar light and heat. <P>SOLUTION: A power generating system 6 consists of a Fresnel lens 1 collecting solar light and heat, optical fiber 3 leading heat source of about 600°C to 2000°C collected by the Fresnel lens 1, a starling engine 4 driven by the heat source from the optic fiber 3, and a generator 5 driven by the starling engine 4. A microwave generator 11 converting electric power generated by the generator 6 to electric power in a microwave band and a sending antenna 12 sending microwave from the microwave generator 11 are provided on A region side. A receiving antenna 13 receiving microwave from the sending antenna 12 and a converter 14 converting microwave received by the receiving antenna 13 to electric power are provided in B region which is a remote site. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料が不要な太陽光を用いてレンズとスターリングエンジンとを用いて発電を行ない、さらにこの発電した電力をマイクロ波により遠方に伝送するようにした太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムに関するものである。   The present invention uses a solar that does not require fuel to generate power using a lens and a Stirling engine, and further transmits the generated power far away by microwave. The present invention relates to a power transmission system using waves.

従来より種々な発電装置が提供されてきており、一般的には燃料をガソリンとした内燃機関の発電装置がある。また、この内燃機関とは異なり点火ノイズが無く運転が静かなスターリングエンジンも研究開発されている。
このスターリングエンジンの基本原理は、シリンダに封入した作動流体（作動ガス）を加熱したり、冷却することにより、圧力変動を起こさせてピストンを上下動させ、このピストンの上下運動を回転運動に変換して発電させるものである。 Conventionally, various power generation devices have been provided. Generally, there are power generation devices for internal combustion engines using gasoline as fuel. Unlike this internal combustion engine, a Stirling engine that has no ignition noise and operates quietly has been researched and developed.
The basic principle of this Stirling engine is that the working fluid (working gas) sealed in the cylinder is heated or cooled, causing pressure fluctuations to move the piston up and down, and converting the up and down motion of this piston into rotational motion. Power generation.

上記スターリングエンジンを加熱する場合、燃料をバーナーで燃やし、その熱を加熱部に与えるのであるが、ガソリンなどの燃料を燃やすと二酸化炭素（ＣＯ2 ）を発生させることになる。
そこで、スターリングエンジンの加熱部に供給する熱エネルギーとして太陽光熱が考えられる。この場合、一面に太陽光を反射させる反射面を形成した円板状の反射板を多数配設して全体を碗状に形成し、その放物面上に配置した多数（例えば、３２枚）の反射板（鏡）の焦点にスターリングエンジンを配置している。 When the Stirling engine is heated, the fuel is burned with a burner and the heat is given to the heating unit. However, when fuel such as gasoline is burned, carbon dioxide (CO 2 ) is generated.
Therefore, solar heat can be considered as the heat energy supplied to the heating unit of the Stirling engine. In this case, a large number (for example, 32 sheets) of disk-shaped reflecting plates each having a reflecting surface that reflects sunlight on one surface are arranged to form a bowl-like shape as a whole and arranged on the paraboloid. A Stirling engine is placed at the focal point of the reflector (mirror).

多数の反射板に反射された光が集光し、その熱エネルギーがスターリングエンジンの加熱部に供給されることで、該スターリングエンジンの加熱部を加熱していた。   Light reflected by a number of reflectors is collected and the heat energy is supplied to the heating unit of the Stirling engine, thereby heating the heating unit of the Stirling engine.

しかしながら、多数の反射板を配置して、その反射光を１点に集光させるには反射板の設置が難しく、思うように集光させることができず、また、装置全体が大掛かりとなり、非常にコストが高いという問題があった。
また、太陽光を反射板にて一旦反射させて集光させるために、反射効率も悪くなり、スターリングエンジンの加熱部の温度も約７５０℃であり、それ以上の温度を上げることができないという問題もあった。そのため、発電機出力も約７．５ｋＷという低出力の発電しか出来なかった。 However, it is difficult to place a reflector in order to arrange a large number of reflectors and collect the reflected light at one point. There was a problem that the cost was high.
In addition, since sunlight is once reflected by the reflector and condensed, the reflection efficiency also deteriorates, and the temperature of the heating part of the Stirling engine is about 750 ° C., and the temperature cannot be raised further. There was also. As a result, the generator output was only about 7.5 kW.

さらに、スターリングエンジンの発電出力を上げるために、該スターリングエンジンの加熱部の温度を例えば、１０００℃まで上げようとした場合、反射板の数をさらに増加させる必要がある。そのため、反射板の設置上の困難さと共に、莫大なコストがかかり、ランニングコストが増大し、デメリットばかりの発電装置となる。   Furthermore, in order to increase the power generation output of the Stirling engine, when the temperature of the heating part of the Stirling engine is to be raised to, for example, 1000 ° C., it is necessary to further increase the number of reflectors. Therefore, together with the difficulty in installing the reflector, enormous costs are incurred, the running cost increases, and the power generation device has only disadvantages.

また、エネルギー源を太陽光として二酸化炭素の排出を劇的に減らせる発電としては、例えば、下記の非特許文献１及び特許文献１がある。
宇宙太陽発電所（京都大学宇宙電波化学センター発行、２００２年９月） 特開２００２−９５１８８号公報 Examples of power generation that can dramatically reduce carbon dioxide emissions using sunlight as an energy source include Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 below.
Space solar power plant (published by Kyoto University Space Radiochemistry Center, September 2002) JP 2002-95188 A

上記非特許文献１、特許文献１では、発電衛星を宇宙空間の静止軌道上に配置し、この発電衛星に設けた太陽電池にて太陽光を電力に変換し、得られた電力をマイクロ波に変換して送電アンテナより地球へ伝送する。地上では受電アンテナにて上記送電アンテナからのマイクロ波を受電し、この受電したマイクロ波を電力に変換するというものである。   In Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, a power generation satellite is placed on a geostationary orbit in outer space, sunlight is converted into electric power by a solar cell provided in the power generation satellite, and the obtained electric power is converted into a microwave. Convert and transmit to the earth from the power transmission antenna. On the ground, the power receiving antenna receives the microwave from the power transmitting antenna, and converts the received microwave into electric power.

しかしながら、これらの宇宙発電所の構成においては、宇宙空間に１個または複数個の発電衛星を打ち上げる必要があり、そのため、何千億円単位の膨大な費用がかかり、１ｋＷｈ当たりの発電コストも非常に高いという問題を有している。   However, in the configuration of these space power plants, it is necessary to launch one or more power generation satellites in outer space, which results in huge costs of hundreds of billions of yen, and the power generation cost per kWh is very high. It has a problem of being expensive.

このように従来の技術では、地球環境汚染や地球温暖化ガスの排出の問題があり、また、発電衛星を用いた場合には莫大な費用と労力がかかり、大きな問題となっていた。   As described above, the conventional technology has problems of global environmental pollution and emission of global warming gas. In addition, when a power generation satellite is used, enormous costs and labor are required, which are serious problems.

本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、少なくとも以下の目的を備えた太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムを提供するものである。
（１）発電するための燃料を不要とすること。
（２）物を燃焼させずに発電させることで、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を発生させないこと。
（３）発電と同時に温水供給も可能にすること。
（４）従来の太陽光熱を利用した発電衛星の場合と比べて大幅にコストを削減させること。
（５）太陽光熱を利用して発電した電力の伝送をマイクロ波により行なうことで、日照に恵まれない場合の電力不足に所に電力のやりとりをスムーズに行な得ること。
（６）太陽光熱を熱源としてスターリングエンジンを利用して発電を行なうことと、発電した電力をマイクロ波により伝送することで、地球上の遠隔地間の電力の伝送を行なう場合にもシステム全体として低コスト化を図ること。 The present invention is provided in view of the above-described problems, and provides a microwave power transmission system using a solar heat utilization Stirling engine having at least the following objects.
(1) To eliminate the need for fuel to generate electricity.
(2) Do not generate carbon dioxide (CO 2 ) by generating electricity without burning things.
(3) To enable hot water supply at the same time as power generation.
(4) Significantly reduce costs compared to conventional solar power generation satellites.
(5) By transmitting the electric power generated using solar heat by microwaves, the electric power can be smoothly exchanged in the place of electric power shortage when the sun is not blessed.
(6) The system as a whole can also be used to generate electricity using a Stirling engine using solar heat as a heat source, and to transmit electric power between remote locations on the earth by transmitting the generated electric power through microwaves. Reduce costs.

そこで、本発明の請求項１記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムでは、太陽光熱を集光熱するフレネルレンズ１と、このフレネルレンズ１にて集光熱した約６００℃から約２０００℃の熱源を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー３と、この光導ファイバー３からの熱源にて駆動されるスターリングエンジン４と、このスターリングエンジン４により駆動される発電機５とで構成される発電装置６と、
前記発電装置６で発電された電力をマイクロ波帯の電力に変換するマイクロ波発生器１１と、
前記マイクロ波発生器１１からのマイクロ波を送信する送電アンテナ１２と、
前記送電アンテナ１２とは遠隔地に対向して配置されていて該送電アンテナ１２からのマイクロ波を受電する受電アンテナ１３と、
前記受電アンテナ１３で受電したマイクロ波を電力に変換する変換器１４と
で構成されていてこれらの各部材が地球上に配置されていることを特徴としている。 Therefore, in the microwave power transmission system using the Stirling engine using solar heat according to claim 1 of the present invention, the Fresnel lens 1 that condenses and heats solar heat, and from about 600 ° C. that is condensed and heated by the Fresnel lens 1. An optical fiber 3 made of quartz glass that guides a heat source of about 2000 ° C. to a predetermined place, a Stirling engine 4 driven by the heat source from the optical fiber 3, and a generator 5 driven by the Stirling engine 4 A power generator 6 configured;
A microwave generator 11 that converts electric power generated by the power generation device 6 into microwave power;
A power transmission antenna 12 for transmitting microwaves from the microwave generator 11;
A power receiving antenna 13 disposed opposite to the power transmission antenna 12 to receive microwaves from the power transmission antenna 12;
It is comprised with the converter 14 which converts the microwave received with the said receiving antenna 13 into electric power, and these each members are arrange | positioned on the earth, It is characterized by the above-mentioned.

請求項２に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムでは、太陽光熱を集光熱するフレネルレンズ１と、このフレネルレンズ１にて集光熱した約６００℃から約２０００℃の熱源を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー３と、この光導ファイバー３からの熱源にて駆動されるスターリングエンジン４と、このスターリングエンジン４により駆動される発電機５とで構成される発電装置６と、
前記発電装置６で発電された電力を蓄電する蓄電装置１５と、
前記蓄電装置１５からの電力をマイクロ波帯の電力に変換するマイクロ波発生器１１と、
前記マイクロ波発生器１１からのマイクロ波を送信する送電アンテナ１２と、
前記送電アンテナ１２とは遠隔地に対向して配置されていて該送電アンテナ１２からのマイクロ波を受電する受電アンテナ１３と、
前記受電アンテナ１３で受電したマイクロ波を電力に変換する変換器１４と
で構成されていてこれらの各部材が地球上に配置されていることを特徴としている。 In the microwave power transmission system using the Stirling engine using solar heat according to claim 2, the Fresnel lens 1 that condenses and heats solar heat, and about 600 ° C. to about 2000 ° C. that is condensed and heated by the Fresnel lens 1. Power generation composed of an optical fiber 3 made of quartz glass for guiding a heat source to a predetermined place, a Stirling engine 4 driven by the heat source from the optical fiber 3, and a generator 5 driven by the Stirling engine 4. Device 6;
A power storage device 15 for storing the power generated by the power generation device 6;
A microwave generator 11 that converts electric power from the power storage device 15 into electric power in a microwave band;
A power transmission antenna 12 for transmitting microwaves from the microwave generator 11;
A power receiving antenna 13 disposed opposite to the power transmission antenna 12 to receive microwaves from the power transmission antenna 12;
It is comprised with the converter 14 which converts the microwave received with the said receiving antenna 13 into electric power, and these each members are arrange | positioned on the earth, It is characterized by the above-mentioned.

請求項３に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムでは、前記変換器１４の次に、該変換器１４にて変換された電力を蓄電する蓄電装置１６を設けていることを特徴としている。   In the microwave power transmission system using the Stirling engine using solar heat according to claim 3, a power storage device 16 that stores the power converted by the converter 14 is provided after the converter 14. It is characterized by that.

請求項４に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムでは、
地球上に配置されていてマイクロ波による１つの電力伝送システムが、
太陽光熱を集光熱するフレネルレンズ１と、このフレネルレンズ１にて集光熱した約６００℃から約２０００℃の熱源を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー３と、この光導ファイバー３からの熱源にて駆動されるスターリングエンジン４と、このスターリングエンジン４により駆動される発電機５とで構成される発電装置６と、
前記発電装置６で発電された電力を蓄電する蓄電装置１５と、
前記蓄電装置１５からの電力をマイクロ波帯の電力に変換するマイクロ波発生器１１と、
前記マイクロ波発生器１１からのマイクロ波を送信する送電アンテナ１２と、
前記送電アンテナ１２とは遠隔地に対向して配置されていて該送電アンテナ１２からのマイクロ波を受電する受電アンテナ１３と、
前記受電アンテナ１３で受電したマイクロ波を電力に変換する変換器１４とで構成されており、
一方の地域には、前記発電装置６ａと、蓄電装置１５ａと、マイクロ波発生器１１ａと、送電アンテナ１２ａと、他方の地域に設置されている送電アンテナ１２ｂからのマイクロ波を受電する受電アンテナ１３ａと、この受電アンテナ１３ａからのマイクロ波を電力に変換して前記蓄電装置１５ａに電力を供給する変換器１４ａと、前記蓄電装置１５ａからの電力を該地域側に供給する電力端１０ａとが配置されており、
他方の地域には、前記発電装置６ｂと、蓄電装置１５ｂと、マイクロ波発生器１１ｂと、送電アンテナ１２ｂと、前記一方の地域に設置されている送電アンテナ１２ａからのマイクロ波を受電する受電アンテナ１３ｂと、この受電アンテナ１３ｂからのマイクロ波を電力に変換して前記蓄電装置１５ｂに電力を供給する変換器１４ｂと、前記蓄電装置１５ｂからの電力を該地域側に供給する電力端１０ｂとが配置されていることを特徴としている。 In the microwave power transmission system using the solar heat utilization Stirling engine according to claim 4,
One power transmission system that is located on the earth and that uses microwaves
A Fresnel lens 1 that condenses and heats sunlight heat, an optical fiber 3 made of quartz glass that guides a heat source of about 600 ° C. to about 2000 ° C. condensed by the Fresnel lens 1 to a predetermined place, A power generation device 6 composed of a Stirling engine 4 driven by a heat source and a generator 5 driven by the Stirling engine 4;
A power storage device 15 for storing the power generated by the power generation device 6;
A microwave generator 11 that converts electric power from the power storage device 15 into electric power in a microwave band;
A power transmission antenna 12 for transmitting microwaves from the microwave generator 11;
A power receiving antenna 13 disposed opposite to the power transmission antenna 12 to receive microwaves from the power transmission antenna 12;
And a converter 14 that converts microwaves received by the power receiving antenna 13 into electric power,
In one region, the power generation device 6a, the power storage device 15a, the microwave generator 11a, the power transmission antenna 12a, and the power reception antenna 13a that receives microwaves from the power transmission antenna 12b installed in the other region. And a converter 14a that converts the microwave from the power receiving antenna 13a into electric power and supplies the electric power to the power storage device 15a, and a power terminal 10a that supplies electric power from the power storage device 15a to the region side. Has been
In the other region, the power generation device 6b, the power storage device 15b, the microwave generator 11b, the power transmission antenna 12b, and a power receiving antenna that receives microwaves from the power transmission antenna 12a installed in the one region. 13b, a converter 14b that converts the microwave from the power receiving antenna 13b into power and supplies the power to the power storage device 15b, and a power terminal 10b that supplies power from the power storage device 15b to the region side It is characterized by being arranged.

請求項５に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムでは、
地球上に配置されていてマイクロ波による１つの電力伝送システムが、
太陽光熱を集光熱するフレネルレンズ１と、このフレネルレンズ１にて集光熱した約６００℃から約２０００℃の熱源を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー３と、この光導ファイバー３からの熱源にて駆動されるスターリングエンジン４と、このスターリングエンジン４により駆動される発電機５とで構成される発電装置６と、
前記発電装置６で発電された電力をマイクロ波帯の電力に変換するマイクロ波発生器１１と、
前記マイクロ波発生器１１からのマイクロ波を送信する送電アンテナ１２と、
前記送電アンテナ１２とは遠隔地に対向して配置されていて該送電アンテナ１２からのマイクロ波を受電する受電アンテナ１３と、
前記受電アンテナ１３で受電したマイクロ波を電力に変換する変換器１４とで構成されており、
一方の地域には、前記発電装置６ａと、マイクロ波発生器１１ａと、送電アンテナ１２ａと、他方の地域に設置されている送電アンテナ１２ｂからのマイクロ波を受電する受電アンテナ１３ａと、この受電アンテナ１３ａからのマイクロ波を電力に変換する変換器１４ａと、この変換器１４ａからの電力を該地域側に供給する電力端１０ａとが配置されており、
他方の地域には、前記発電装置６ｂと、マイクロ波発生器１１ｂと、送電アンテナ１２ｂと、前記一方の地域に設置されている送電アンテナ１２ａからのマイクロ波を受電する受電アンテナ１３ｂと、この受電アンテナ１３ｂからのマイクロ波を電力に変換する変換器１４ｂと、この変換器１４ｂからの電力を該地域側に供給する電力端１０ｂとが配置されていることを特徴としている。 In the microwave power transmission system using the solar heat utilization Stirling engine according to claim 5,
One power transmission system that is located on the earth and that uses microwaves
A Fresnel lens 1 that condenses and heats sunlight heat, an optical fiber 3 made of quartz glass that guides a heat source of about 600 ° C. to about 2000 ° C. condensed by the Fresnel lens 1 to a predetermined place, A power generation device 6 composed of a Stirling engine 4 driven by a heat source and a generator 5 driven by the Stirling engine 4;
A microwave generator 11 that converts electric power generated by the power generation device 6 into microwave power;
A power transmission antenna 12 for transmitting microwaves from the microwave generator 11;
A power receiving antenna 13 disposed opposite to the power transmission antenna 12 to receive microwaves from the power transmission antenna 12;
And a converter 14 that converts microwaves received by the power receiving antenna 13 into electric power,
In one area, the power generation device 6a, the microwave generator 11a, the power transmission antenna 12a, the power reception antenna 13a that receives microwaves from the power transmission antenna 12b installed in the other area, and the power reception antenna A converter 14a that converts the microwave from 13a into electric power, and a power terminal 10a that supplies the electric power from the converter 14a to the region side, are arranged,
In the other area, the power generation device 6b, the microwave generator 11b, the power transmitting antenna 12b, the power receiving antenna 13b for receiving the microwave from the power transmitting antenna 12a installed in the one area, and this power receiving A converter 14b that converts the microwave from the antenna 13b into electric power and a power terminal 10b that supplies the electric power from the converter 14b to the region side are arranged.

請求項６に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムでは、太陽光熱を追尾する追尾装置２を備えていることを特徴としている。   The microwave power transmission system using the solar heat utilization Stirling engine according to claim 6 includes a tracking device 2 that tracks solar heat.

本発明の請求項１に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムによれば、発電機５にて発電するための燃料は太陽光としているので、燃料は不要であり、しかも、従来のように物を燃焼させるのではないため、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を発生させることもない。そのため、理想的な環境保全型の発電装置を提供することができる。また、燃焼自体はコストが全く不要なため、ランニングコストが非常に低く、従来の発電装置よりも低コストな発電装置を提供することができる。さらに、本装置のスターリングエンジン４の稼働中は、給水パイプ４４からの冷却部４２にて冷却した水は高温水となって排出パイプ４５から排出されるので、発電と同時に温水供給も可能となる。
さらに、地上で太陽光熱を利用して発電を行ない、この発電した電力をマイクロ波により遠隔地へ伝送しているので、従来の太陽光熱を利用した発電衛星の場合と比べて、設備費用や１ｋＷｈ当たりの発電コストを大幅に削減することができる。また、太陽光熱を熱源としてスターリングエンジンを利用して発電を行なうことと、発電した電力をマイクロ波により伝送することで、地球上の遠隔地間の電力の伝送を行なう場合にもシステム全体として低コスト化を図ることができる。 According to the microwave power transmission system using the solar heat utilization Stirling engine according to claim 1 of the present invention, the fuel to be generated by the generator 5 is sunlight, so the fuel is unnecessary. Moreover, since the object is not combusted as in the prior art, carbon dioxide (CO 2 ) is not generated. Therefore, an ideal environment-conserving power generator can be provided. Further, since the combustion itself does not require any cost, the running cost is very low, and a power generation device that is lower in cost than the conventional power generation device can be provided. Further, during operation of the Stirling engine 4 of the present apparatus, the water cooled by the cooling unit 42 from the water supply pipe 44 becomes high-temperature water and is discharged from the discharge pipe 45, so that hot water can be supplied simultaneously with power generation. .
Furthermore, power is generated on the ground using solar heat, and the generated power is transmitted to a remote location by microwaves. Therefore, compared to the case of a power generation satellite using conventional solar heat, the equipment cost and 1 kWh are reduced. The power generation cost per hit can be greatly reduced. In addition, the system as a whole is low in power generation using solar heat as a heat source using a Stirling engine and transmission of generated power by microwaves between remote locations on the earth. Cost can be reduced.

請求項２に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムによれば、請求項１の効果に加えて、発電機５で発電した電力を蓄電装置１５で蓄電するようにしているので、天候の良い日や昼間に蓄電しておき、雨などの天候の悪い日や夜間に蓄電装置１５から電力をマイクロ波発生器１１と送電アンテナ１２を介して遠隔地へ電力を伝送することができる。
これは、太陽光熱を利用したフレネルレンズ１とスターリングエンジン４とを用いて発電機５にて発電しているので、発電がしにくい雨などの天候が悪い昼間や、発電が出来ない夜間に特に有効である。 According to the microwave power transmission system using the solar heat utilization Stirling engine according to claim 2, in addition to the effect of claim 1, the power generated by the generator 5 is stored in the power storage device 15. Therefore, power is stored in the day or in the day when the weather is good, and the power is transmitted from the power storage device 15 to the remote place via the microwave generator 11 and the power transmission antenna 12 on the day or night when the weather is bad such as rain. be able to.
This is because power is generated by the generator 5 using the Fresnel lens 1 and the Stirling engine 4 using solar heat, so that it is difficult to generate electricity, especially in the daytime when the weather is bad, such as rain, or at night when power generation is not possible. It is valid.

請求項３に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムによれば、蓄電装置１６を設けているので、天候の悪い日や夜間に蓄電装置１６にて蓄電しておいた電力を施設等に供給することができ、蓄電した電力を有効に利用することができる。   According to the microwave power transmission system using the solar heat Stirling engine according to claim 3, since the power storage device 16 is provided, the power storage device 16 stores power on bad days or at night. Electric power can be supplied to facilities and the like, and the stored electric power can be used effectively.

請求項４に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムによれば、請求項１及び請求項２の効果に加えて、他方の地域で日照などの関係で効率良く発電できない場合には、互いに電力のやりとりを有効に行なうことができる。
このように、太陽光熱を利用して発電した電力の伝送をマイクロ波により行なうことで、日照に恵まれない場合の電力不足に所に電力のやりとりをスムーズに行なうことができる。 According to the microwave power transmission system using the solar heat utilization Stirling engine according to claim 4, in addition to the effects of claims 1 and 2, the other region cannot efficiently generate power due to sunshine or the like. In this case, it is possible to effectively exchange power with each other.
Thus, by transmitting the electric power generated using solar heat using microwaves, it is possible to smoothly exchange electric power where there is a shortage of electric power when the sun is not blessed.

請求項５に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムによれば、蓄電装置による電力の蓄電を行なっていないので、天候の悪い昼間や夜間では遠隔地間の電力の融通が出来ないものの、いずれか一方の地域で天候が良い昼間は電力のやりとりを行なうことができるものであり、蓄電を行なう以外は、請求項１及び請求項３と同様な効果を奏するものである。   According to the microwave power transmission system using the solar heat utilization Stirling engine according to claim 5, since power is not stored by the power storage device, power can be interchanged between remote locations in bad weather daytime or nighttime. However, it is possible to exchange power during the daytime when the weather is good in any one of the areas, and the same effects as in the first and third aspects can be achieved except that power is stored. .

請求項６に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システムによれば、追尾装置２により太陽光熱を有効に、且つ確実に集光熱することができる。   According to the microwave power transmission system using the solar heat utilization Stirling engine according to claim 6, the solar heat can be effectively and reliably condensed by the tracking device 2.

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面（図１〜図３）を参照して詳細に説明する。本発明は、先ず発電側において、地球環境汚染や地球温暖化ガスの排出を解決すべく、地球環境にやさしいクリーンな太陽光熱を熱源に利用して、スターリングエンジンに熱を与え、スターリングエンジンの出力により駆動する発電機で発電するようにしている。
そして、発電機で発電した電力は、マイクロ波に変換して地球上の遠隔地へ伝送するようにしている。図１ではＡ地域で発電した電力を該Ａ地域からＢ地域へ伝送するようにしている。なお、本発明のシステムは発電衛星のように宇宙空間ではなく全て地球上に設置されるものである。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings (FIGS. 1 to 3). In the present invention, on the power generation side, in order to solve global environmental pollution and emission of global warming gas, heat is applied to the Stirling engine using clean solar heat friendly to the global environment as a heat source, and the output of the Stirling engine is output. It is made to generate with the generator driven by.
The electric power generated by the generator is converted to microwaves and transmitted to remote places on the earth. In FIG. 1, electric power generated in the A area is transmitted from the A area to the B area. Note that the system of the present invention is installed entirely on the earth, not in outer space, like a power generation satellite.

図１は本発明のシステム構成図を示し、太陽光熱を集光熱した熱源を利用するために、アクリル製のフレネルレンズ１で集光熱し、フレネルレンズ１による集光部分からその集光方向に沿って６００℃から２０００℃の任意の温度を得るようにしている。
また、３は石英ガラス製の光導ファイバーであり、この光導ファイバー３により上記フレネルレンズ１にて集光熱した熱源を確実に、安全に、ロス無く、目的の場所に導くようにしている。 FIG. 1 shows a system configuration diagram of the present invention. In order to use a heat source obtained by condensing solar heat, the acrylic Fresnel lens 1 condenses and heats the light from a light condensing part of the Fresnel lens 1 along the light condensing direction. Thus, an arbitrary temperature from 600 ° C. to 2000 ° C. is obtained.
Reference numeral 3 denotes an optical fiber made of quartz glass. The optical fiber 3 is used to reliably and safely guide the heat source condensed and heated by the Fresnel lens 1 to a target place without loss.

前記フレネルレンズ１及び光導ファイバー３により発生する熱源によってスターリングエンジン４を駆動し、このスターリングエンジン４の出力によって発電機５を発電駆動するようになっている。   The Stirling engine 4 is driven by a heat source generated by the Fresnel lens 1 and the optical fiber 3, and the generator 5 is driven to generate power by the output of the Stirling engine 4.

また、太陽光熱を有効に、且つ確実に集光熱するために追尾装置２が設けられており、昼間の時刻と共に太陽の位置が変化するのを図外のセンサにて検出し、太陽の位置変化に応じてフレネルレンズ１の方位角と仰角を制御している。これにより、フレネルレンズ１の集光面を太陽に向けて太陽光熱を有効且つ確実に集光熱している。ここで、上記フレネルレンズ１、追尾装置２、光導ファイバー３、スターリングエンジン４及び発電機５で発電装置６を構成している。
なお、追尾装置２は、フレネルレンズ１だけでなく、光導ファイバー３、スターリングエンジン４、発電機５を一体に動かして制御している。この追尾装置２を備えていることで、太陽光熱を有効に、且つ確実に利用することができるものである。 In addition, a tracking device 2 is provided to collect sunlight heat effectively and surely, and it is detected by a sensor (not shown) that the position of the sun changes with the time of daytime, and the position of the sun changes. Accordingly, the azimuth angle and elevation angle of the Fresnel lens 1 are controlled. Thereby, the condensing surface of the Fresnel lens 1 is directed toward the sun, and the solar heat is effectively and reliably condensed. Here, the Fresnel lens 1, the tracking device 2, the optical fiber 3, the Stirling engine 4, and the generator 5 constitute a power generation device 6.
The tracking device 2 controls not only the Fresnel lens 1 but also the optical fiber 3, the Stirling engine 4, and the generator 5 by moving them together. By providing this tracking device 2, solar heat can be used effectively and reliably.

ここで、上記フレネルレンズ１、追尾装置２、光導ファイバー３、スターリングエンジン４及び発電機５からなる太陽光熱利用スターリングエンジン発電装置６の構成は、既に本出願人により特許出願（日本での出願番号：特願２００３−１３２５０９、アメリカでの出願番号：１０／６９７，１８８）されたものであり、特にアメリカでは現出願時点において特許査定の通知を受けているものである。   Here, the configuration of the solar-powered Stirling engine power generation device 6 including the Fresnel lens 1, the tracking device 2, the optical fiber 3, the Stirling engine 4, and the generator 5 has already been patent-filed by the present applicant (application number in Japan). : Japanese Patent Application No. 2003-132509, application number in the United States: 10 / 697,188), and in particular in the United States, a patent decision has been notified at the time of the current application.

次に、太陽光熱利用スターリングエンジン発電装置６の構成について説明する。本装置のスターリングエンジン４自体は公知なので詳細な説明は省略するが、基本原理は密閉容器内に一定量の気体が封入されており、この気体を作動流体と呼んでおり、水素、ヘリウム、空気などが用いられる。
図１に示すように、スターリングエンジン４内は、加熱部４１と冷却部４２に大別され、作動流体を加熱部４１（高温側）と冷却部４２（低温側）の間を交互に移動させる。これによってピストン４３を動かすことができ、動力を取り出すことができる。このピストン４３の一端側の上下動の動きを他端側で回転運動に変換し、このピストン４３の回転運動で発電機５を駆動する。これにより発電機５が駆動されて電気出力を得ている。なお、図１では図示していないが、スターリングエンジン４の加熱部４１と冷却部４２の間に、再生熱交換器が設けられていて熱効率を上げている。 Next, the configuration of the solar heat utilization Stirling engine power generator 6 will be described. Since the Stirling engine 4 itself of this apparatus is well known, detailed description is omitted, but the basic principle is that a certain amount of gas is sealed in a sealed container, and this gas is called working fluid, and hydrogen, helium, air Etc. are used.
As shown in FIG. 1, the Stirling engine 4 is roughly divided into a heating unit 41 and a cooling unit 42, and the working fluid is alternately moved between the heating unit 41 (high temperature side) and the cooling unit 42 (low temperature side). . Thereby, the piston 43 can be moved and power can be taken out. The movement of the vertical movement on one end side of the piston 43 is converted into a rotational motion on the other end side, and the generator 5 is driven by the rotational motion of the piston 43. As a result, the generator 5 is driven to obtain an electrical output. Although not shown in FIG. 1, a regenerative heat exchanger is provided between the heating unit 41 and the cooling unit 42 of the Stirling engine 4 to increase the thermal efficiency.

スターリングエンジン４の冷却部４２には、該冷却部４２を冷却させるための冷却水を冷却部４２内に入れるために給水パイプ４４が接続配管されており、また、冷却部４２を冷却した冷却水を排出させるための排出パイプ４５が冷却部４２に接続配管されている。
給水パイプ４４から冷却部４２内に流入した冷却水は冷却部４２を冷却することで高温水となり、この冷却後の高温水は排出パイプ４５から外部へ排出される。 A water supply pipe 44 is connected to the cooling unit 42 of the Stirling engine 4 so as to put cooling water for cooling the cooling unit 42 into the cooling unit 42, and the cooling water that has cooled the cooling unit 42 is connected to the cooling unit 42. A discharge pipe 45 is connected to the cooling unit 42 to discharge the water.
The cooling water that has flowed into the cooling unit 42 from the water supply pipe 44 becomes high-temperature water by cooling the cooling unit 42, and the high-temperature water after cooling is discharged from the discharge pipe 45 to the outside.

そして、スターリングエンジン４のシリンダ内に一定量のガス（例えば、ヘリウムガス）を密封し、等容加熱→等温膨張→等容冷却→等温収縮を繰り返す基本熱サイクルのスターリングエンジン４を活用しているため、熱交換器の給水を加熱して高温水を得ることができる。このスターリングエンジン４にて得られた高温水を施設内等で種々利用することができる。   Then, a Stirling engine 4 having a basic heat cycle in which a constant amount of gas (for example, helium gas) is sealed in a cylinder of the Stirling engine 4 and isothermic heating → isothermal expansion → isovolume cooling → isothermal contraction is utilized. Therefore, the high temperature water can be obtained by heating the water supply of the heat exchanger. The high-temperature water obtained by the Stirling engine 4 can be variously used in the facility.

フレネルレンズ１は直径が約１ｍ（メートル）から約２０ｍ（メートル）までの任意の直径のものを用いるようにしているが、本実施形態では、直径は約２０ｍのフレネルレンズ１を用いている。これは、スターリングエンジン４の出力を約５５ｋＷのものを用いているからであり、スターリングエンジン４の加熱部４１を加熱する温度が約１０００℃ほど必要であるからである。   A Fresnel lens 1 having an arbitrary diameter of about 1 m (meter) to about 20 m (meter) is used. In this embodiment, the Fresnel lens 1 having a diameter of about 20 m is used. This is because the output of the Stirling engine 4 is about 55 kW, and the temperature for heating the heating unit 41 of the Stirling engine 4 needs to be about 1000 ° C.

また、図２に示すように、フレネルレンズ１で集光され、該集光熱した熱源を導く略円柱状の光導ファイバー３の受光部３１は略円錐状に形成されており、この受光部３１は先端に至るほど径を大きくしている。そして、受光部３１の先端面の受光面３２は平坦面となっている。
この光導ファイバー３の受光面３２から流入した熱源は該フレネルレンズ１を介して放出部３３まで導かれる。放出部３３の先端の面は略平坦面となっていて、放出部３３の先端面はスターリングエンジン４の加熱部４１の熱供給部に接触ないし近接して配置されている。 In addition, as shown in FIG. 2, the light receiving portion 31 of the substantially cylindrical optical fiber 3 that is condensed by the Fresnel lens 1 and guides the heat source that has collected heat is formed in a substantially conical shape. The diameter increases toward the tip. And the light-receiving surface 32 of the front end surface of the light-receiving part 31 is a flat surface.
The heat source flowing in from the light receiving surface 32 of the optical fiber 3 is guided to the emitting portion 33 through the Fresnel lens 1. The front end surface of the discharge unit 33 is a substantially flat surface, and the front end surface of the discharge unit 33 is disposed in contact with or close to the heat supply unit of the heating unit 41 of the Stirling engine 4.

ここで、光導ファイバー３の受光部３１の形状を略円錐状に形成しているのは以下の理由による。すなわち、直径が約２０ｍのフレネルレンズ１では焦点付近では約２０００℃の温度を得ることができ、また、スターリングエンジン４の出力に応じて約６００℃から約２０００℃までの任意の温度が必要な場合が生じる。   Here, the reason why the light receiving portion 31 of the optical fiber 3 is formed in a substantially conical shape is as follows. That is, in the Fresnel lens 1 having a diameter of about 20 m, a temperature of about 2000 ° C. can be obtained near the focal point, and an arbitrary temperature from about 600 ° C. to about 2000 ° C. is required depending on the output of the Stirling engine 4. Cases arise.

そこで、図２に示すように、光導ファイバー３をフレネルレンズ１の集光方向と同方向に移動可能にしておき、例えば、光導ファイバー３の受光面３２の位置が図２のＡに示す位置では集光温度が約６００℃、Ｂに示す位置では集光温度が約１０００℃、Ｃに示す位置では集光温度が約２０００℃となるようにしておくことで、スターリングエンジン４の出力に応じて光導ファイバー３の集光温度を任意に設定することが可能となる。
図３（ａ）〜（ｃ）は、図２のＡ，Ｂ，Ｃの位置に対応した集光面積３４を示しており、この集光面積３４が小さいほど集光温度は高い。また、温度が高いほど集光面積３４が光導ファイバー３の受光面３２の面積に対して小さくなるので、集光した熱源が光導ファイバー３の周囲に漏れることがないので、安全性を向上させている。 Therefore, as shown in FIG. 2, the optical fiber 3 is movable in the same direction as the light condensing direction of the Fresnel lens 1, and for example, the position of the light receiving surface 32 of the optical fiber 3 is at the position shown in FIG. Depending on the output of the Stirling engine 4, the condensing temperature is about 600 ° C., the condensing temperature is about 1000 ° C. at the position shown in B, and the condensing temperature is about 2000 ° C. at the position shown in C. The condensing temperature of the optical fiber 3 can be arbitrarily set.
3A to 3C show the light collection area 34 corresponding to the positions A, B, and C in FIG. 2, and the light collection temperature is higher as the light collection area 34 is smaller. Moreover, since the condensing area 34 becomes small with respect to the area of the light-receiving surface 32 of the optical fiber 3 so that temperature is high, since the condensed heat source does not leak around the optical fiber 3, safety is improved. Yes.

これにより、光導ファイバー３の受光部３１をフレネルレンズ１の集光方向と同方向に移動させることで、光導ファイバー３の受光部３１の受光面３２での集光面積を変えることができて、例えば、約６００〜約２０００℃の所望の温度の熱源を容易に得ることができる。そのため、スターリングエンジン４の出力に応じて光導ファイバー３を移動させることで、種々の出力のスターリングエンジン４に対応することができる。   Thereby, by moving the light receiving portion 31 of the optical fiber 3 in the same direction as the light collecting direction of the Fresnel lens 1, the light collecting area on the light receiving surface 32 of the light receiving portion 31 of the optical fiber 3 can be changed, For example, a heat source having a desired temperature of about 600 to about 2000 ° C. can be easily obtained. Therefore, by moving the optical fiber 3 according to the output of the Stirling engine 4, it is possible to cope with the Stirling engine 4 having various outputs.

そして、図１に示すように、フレネルレンズ１にて太陽光熱を集光熱した熱源は光導ファイバー３を介してスターリングエンジン４の加熱部４１へ供給され、スターリングエンジン４の加熱部４１と冷却部４２との間で作動流体が交互に移動してピストン４３を駆動し、発電機５を駆動する。この発電機５が駆動されることで、所望の電気出力（電力）が得られる。
なお、光導ファイバー３は上述したように石英ガラスを用いているので、集光熱の損失はほとんどなくスターリングエンジン４の加熱部４１へ供給することができる。 As shown in FIG. 1, the heat source obtained by condensing sunlight heat by the Fresnel lens 1 is supplied to the heating unit 41 of the Stirling engine 4 through the optical fiber 3, and the heating unit 41 and the cooling unit 42 of the Stirling engine 4 are supplied. The working fluid alternately moves between the two and drives the piston 43 to drive the generator 5. By driving the generator 5, a desired electrical output (electric power) can be obtained.
Since the optical fiber 3 is made of quartz glass as described above, there is almost no loss of condensed heat, and the optical fiber 3 can be supplied to the heating unit 41 of the Stirling engine 4.

また、図１に示すように、本発電装置６のスターリングエンジン４の稼働中は、給水パイプ４４からの冷却部４２にて冷却した水は高温水となって排出パイプ４５から排出されるので、発電と同時に温水供給も可能となる。また、この排出パイプ４５から排出される高温水を施設の熱源として活用することができる。
また、発電機５にて発電するための燃料は太陽光としているので、燃料は不要であり、しかも、従来のように物を燃焼させるのではないため、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を発生させることもない。そのため、理想的な環境保全型の発電装置を提供することができる。また、燃焼自体はコストが全く不要なため、ランニングコストが非常に低く、従来の発電装置よりも低コストな発電装置を提供することができる。 Further, as shown in FIG. 1, during operation of the Stirling engine 4 of the power generation device 6, the water cooled by the cooling unit 42 from the water supply pipe 44 becomes high temperature water and is discharged from the discharge pipe 45. Hot water can be supplied simultaneously with power generation. Moreover, the high temperature water discharged from the discharge pipe 45 can be used as a heat source for the facility.
Moreover, since the fuel for generating electric power with the generator 5 is sunlight, the fuel is unnecessary, and since the object is not burned as in the prior art, carbon dioxide (CO 2 ) is generated. Nor. Therefore, an ideal environment-conserving power generator can be provided. Further, since the combustion itself does not require any cost, the running cost is very low, and a power generation device that is lower in cost than the conventional power generation device can be provided.

次に、発電機５以降の構成について説明する。上記発電機５の出力側は電力端１０に接続されており、この電力端１０から出力される電力を施設の電源として使用する。また、電力端１０を介して電力はマイクロ波発生器１１にも供給されるようになっており、このマイクロ波発生器１１により電力をマイクロ波帯の電力に変換し、この変換したマイクロ波をレクテナと呼ばれる送電アンテナ１２から遠隔地に設置されている受電アンテナ１３へ送信するようになっている。なお、このマイクロ波発生器１１は、発電装置６からの電力を、マグネトロン発振器や半導体発振器の電源として用いることによってマイクロ波帯の電力に変換するものである。   Next, the structure after the generator 5 is demonstrated. The output side of the generator 5 is connected to the power terminal 10, and the power output from the power terminal 10 is used as a power source for the facility. The power is also supplied to the microwave generator 11 via the power terminal 10, and the microwave generator 11 converts the power into microwave band power. Transmission is performed from a power transmission antenna 12 called a rectenna to a power reception antenna 13 installed at a remote location. The microwave generator 11 converts electric power from the power generator 6 into microwave band power by using it as a power source for a magnetron oscillator or a semiconductor oscillator.

ここで、発電機５の電力を電力端１０を介して施設に全電力を供給しても良く、また、電力端１０より電力を分けて施設とマイクロ波発生器１１とに同時に供給するようにしても良い。さらに、電力端１０で施設へは電力を供給せずに、全電力をマイクロ波発生器１１へ送るようにしても良い。   Here, the electric power of the generator 5 may be supplied to the facility through the power terminal 10, or the power is divided from the power terminal 10 and supplied to the facility and the microwave generator 11 at the same time. May be. Furthermore, the power terminal 10 may send all power to the microwave generator 11 without supplying power to the facility.

受電アンテナ１３では送電アンテナ１２より受信ないし受電したマイクロ波を変換器１４へ送り、この変換器１４でマイクロ波を電力に変換する。この変換器１４からの電力をＢ地域の施設へ供給する。
上記発電機５にて発電した電力や、変換器１４から供給される電力を変電所あるいは配電所に送って、送電線により各施設や家庭に送電するようにしても良い。 The power receiving antenna 13 sends the microwave received or received from the power transmitting antenna 12 to the converter 14, and the converter 14 converts the microwave into electric power. The electric power from the converter 14 is supplied to facilities in the B area.
The electric power generated by the generator 5 or the electric power supplied from the converter 14 may be sent to a substation or a distribution station and transmitted to each facility or home via a transmission line.

このように本実施形態では、地上で太陽光熱を利用して発電を行ない、この発電した電力をマイクロ波により遠隔地へ伝送しているので、従来の太陽光熱を利用した発電衛星の場合と比べて、設備費用や１ｋＷｈ当たりの発電コストを大幅に削減することができる。
また、太陽光熱を熱源としてスターリングエンジンを利用して発電を行なうことと、発電した電力をマイクロ波により伝送することで、地球上の遠隔地間の電力の伝送を行なう場合にもシステム全体として低コスト化を図ることができる。 As described above, in this embodiment, power generation is performed using solar heat on the ground, and the generated power is transmitted to a remote place by microwave, so compared with the case of a power generation satellite using conventional solar heat. Thus, the facility cost and the power generation cost per kWh can be greatly reduced.
In addition, the system as a whole is low in power generation using solar heat as a heat source using a Stirling engine and transmission of generated power by microwaves between remote locations on the earth. Cost can be reduced.

（第２の実施の形態）
図４に第２の実施形態を示す。この実施形態では、先の実施形態の構成に蓄電装置を付加したものである。すなわち、発電機５で発電した電力を、二次電池やコンデンサなどからなる蓄電装置１５にて蓄電するようにし、また、電力を受ける側にも蓄電装置１６を設け、変換器１４から出力される電力を該蓄電装置１６にて蓄電するようにしたものである。 (Second Embodiment)
FIG. 4 shows a second embodiment. In this embodiment, a power storage device is added to the configuration of the previous embodiment. That is, the electric power generated by the generator 5 is stored in the power storage device 15 made of a secondary battery, a capacitor, and the like, and the power storage device 16 is also provided on the power receiving side and is output from the converter 14. Electric power is stored in the power storage device 16.

この実施形態では、発電機５からの電力を蓄電装置１５にて蓄電し、あるいは蓄電しながら電力をマイクロ波発生器１１へ送り、マイクロ波発生器１１によってマイクロ波を発生させて送電アンテナ１２より受電アンテナ１３に向けて送電する。
受電アンテナ１３で受けたマイクロ波を変換器１４にて電力に変換し、この変換された電力を蓄電装置１６にて蓄電する。また、蓄電装置１６にて蓄電しながら施設へ電力を供給する。なお、上記蓄電装置１６は特に設けなくても良く、変換器１４から施設に直接電力を供給するようにしても良い。 In this embodiment, the electric power from the generator 5 is stored in the power storage device 15, or the electric power is sent to the microwave generator 11 while being stored, and the microwave is generated by the microwave generator 11 and transmitted from the power transmission antenna 12. Power is transmitted toward the power receiving antenna 13.
The microwave received by the power receiving antenna 13 is converted into electric power by the converter 14, and the converted electric power is stored by the power storage device 16. In addition, power is supplied to the facility while being stored in the power storage device 16. Note that the power storage device 16 is not necessarily provided, and power may be directly supplied from the converter 14 to the facility.

このように本実施形態では、先の第１の実施の形態の効果に加えて、発電機５で発電した電力を蓄電装置１５で蓄電するようにしているので、天候の良い日や昼間に蓄電しておき、雨などの天候の悪い日や夜間に蓄電装置１５から電力をマイクロ波発生器１１と送電アンテナ１２を介して遠隔地へ電力を伝送することができる。
これは、太陽光熱を利用したフレネルレンズ１とスターリングエンジン４とを用いて発電機５にて発電しているので、発電がしにくい雨などの天候が悪い昼間や、発電が出来ない夜間に特に有効である。 As described above, in the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the power generated by the generator 5 is stored in the power storage device 15, so that it can be stored on a sunny day or in the daytime. In addition, it is possible to transmit power from the power storage device 15 to a remote place via the microwave generator 11 and the power transmission antenna 12 on bad days such as rain or at night.
This is because power is generated by the generator 5 using the Fresnel lens 1 and the Stirling engine 4 using solar heat, so that it is difficult to generate electricity, especially in the daytime when the weather is bad, such as rain, or at night when power generation is not possible. It is valid.

また、Ｂ地域側に蓄電装置１６を設けている場合には、Ａ地域側から伝送されてきた電力を蓄電装置１６にて蓄電しておき、天候の悪い日や夜間に蓄電装置１６にて蓄電しておいた電力を施設等に供給することができ、蓄電した電力を有効に利用することができる。   In the case where the power storage device 16 is provided on the B area side, the power transmitted from the A area side is stored in the power storage device 16 and stored on the power storage device 16 on bad days or at night. The stored electric power can be supplied to facilities and the like, and the stored electric power can be used effectively.

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を図５により説明する。遠く離れているお互いの場所に図４に示すシステムを２対配置したものである。Ａ地域側では番号に「ａ」を添え、Ｂ地域側では番号に「ｂ」を添えて示している。
したがって、Ａ地域ではフレネルレンズ１ａ、光導ファイバー３ａ、スターリングエンジン４ａ及び発電機５ａで構成される発電装置６ａで太陽光熱を熱源として発電を行ない、Ｂ地域では、フレネルレンズ１ｂ、光導ファイバー３ｂ、スターリングエンジン４ｂ及び発電機５ｂで構成される発電装置６ｂで太陽光熱を熱源として発電を行なっている。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. Two pairs of the systems shown in FIG. 4 are arranged at locations far away from each other. In the A area side, “a” is added to the number, and in the B area side, “b” is added to the number.
Therefore, in area A, power is generated using solar heat as a heat source in a power generation device 6a composed of Fresnel lens 1a, optical fiber 3a, Stirling engine 4a and generator 5a. In area B, Fresnel lens 1b, optical fiber 3b, and Stirling are generated. Electric power is generated using solar heat as a heat source by a power generation device 6b including the engine 4b and the generator 5b.

発電装置６ａで発電した電力は、電力端１０ａから施設の電源として使用され、また、電力端１０ａからの電力を蓄電装置１５ａにて蓄電し、この蓄電装置１５ａからの電力をマイクロ波発生器１１ａによりマイクロ波を発生させる。そして、マイクロ波発生器１１ａにて発生させたマイクロ波を送電アンテナ１２ａよりＢ地域の受電アンテナ１３ｂに向けて伝送する。
受電アンテナ１３ｂで受けたマイクロ波を変換器１４ｂにて電力に変換し、この変換した電力を蓄電装置１６ｂにて蓄電する。この蓄電装置１６ｂにて蓄電した電力を電力端１０ｂから施設の電源として供給する。 The power generated by the power generation device 6a is used as a facility power source from the power end 10a, and the power from the power end 10a is stored in the power storage device 15a, and the power from the power storage device 15a is stored in the microwave generator 11a. To generate microwaves. The microwave generated by the microwave generator 11a is transmitted from the power transmission antenna 12a toward the power reception antenna 13b in the B area.
The microwave received by the power receiving antenna 13b is converted into electric power by the converter 14b, and the converted electric power is stored by the power storage device 16b. The power stored in the power storage device 16b is supplied from the power terminal 10b as a facility power source.

また、Ｂ地域における発電装置６ｂにて発電した電力を電力端１０ｂから施設の電源として供給し、また、蓄電装置１６ｂにて電力を蓄電する。蓄電装置１６ｂからの電力をマイクロ波発生器１１ｂにてマイクロ波に変換し、この変換したマイクロ波を送電アンテナ１２ｂよりＡ地域の受電アンテナ１３ａに向けて伝送させる。
受電アンテナ１３ａで受けたマイクロ波を変換器１４ａにて電力に変換し、この変換した電力を蓄電装置１５ａに蓄電する。蓄電装置１５ａにて蓄電した電力を電力端１０ａからＡ地域の施設の電源として供給する。 In addition, the electric power generated by the power generation device 6b in the region B is supplied from the power terminal 10b as a power source for the facility, and the power is stored in the power storage device 16b. The electric power from the power storage device 16b is converted into microwaves by the microwave generator 11b, and the converted microwaves are transmitted from the power transmission antenna 12b toward the power reception antenna 13a in the A area.
The microwave received by the power receiving antenna 13a is converted into electric power by the converter 14a, and the converted electric power is stored in the power storage device 15a. The power stored in the power storage device 15a is supplied from the power terminal 10a as a power source for facilities in the A area.

ここで、Ａ地域側では、発電装置６ａにてあるいはＢ地域側から伝送されてきた電力を蓄電装置１５ａに蓄電しておき、Ａ地域の施設等に蓄電装置１５ａから電力端１０ａを介して電力を供給するようにしている。
また、Ｂ地域側では、発電装置６ｂにてあるいはＡ地域側から伝送されてきた電力を蓄電装置１５ｂに蓄電しておき、Ｂ地域の施設等に蓄電装置１５ｂから電力端１０ｂを介して電力を供給するようにしている。 Here, in the A area side, the power transmitted from the power generation device 6a or from the B area side is stored in the power storage device 15a, and the power is supplied from the power storage device 15a to the facilities in the A area via the power terminal 10a. To supply.
In the B area side, the power transmitted from the power generation device 6b or from the A area side is stored in the power storage apparatus 15b, and the power is supplied from the power storage apparatus 15b to the facilities in the B area via the power terminal 10b. I am trying to supply.

このように、本実施形態では太陽光熱を熱源として発電を行なう発電装置６ａ、６ｂと、発電装置６ａ、６ｂで発電した電力をマイクロ波を発生させて他方の遠隔地へ送電するマイクロ波発生器１１ａ、１１ｂ及び送電アンテナ１２ａ、１２ｂと、送電アンテナ１２ａ、１２ｂからのマイクロ波を受電して電力に変換する受電アンテナ１３ａ、１３ｂ及び変換器１４ａ、１４ｂを、遠く離れたＡ地域とＢ地域にそれぞれ配置しているので、先の各実施形態の効果に加えて、他方の地域で日照などの関係で効率良く発電できない場合には、互いに電力のやりとりを有効に行なうことができる。
このように、太陽光熱を利用して発電した電力の伝送をマイクロ波により行なうことで、日照に恵まれない場合の電力不足に所に電力のやりとりをスムーズに行なうことができる。 As described above, in this embodiment, the power generators 6a and 6b that generate power using solar heat as a heat source, and the microwave generator that generates the power generated by the power generators 6a and 6b and transmits the power to the other remote location. 11a, 11b and power transmission antennas 12a, 12b, and power receiving antennas 13a, 13b and converters 14a, 14b that receive microwaves from the power transmission antennas 12a, 12b and convert them into power, are provided in areas A and B far away from each other. Since they are respectively arranged, in addition to the effects of the previous embodiments, when it is not possible to generate power efficiently due to sunshine or the like in the other region, it is possible to effectively exchange power with each other.
Thus, by transmitting the electric power generated using solar heat using microwaves, it is possible to smoothly exchange electric power where there is a shortage of electric power when the sun is not blessed.

（第４の実施の形態）
図６に第４の実施形態を示す。この実施形態では、図５に示す構成から蓄電装置１５ａ及び１５ｂを削除したものであり、発電装置６ａ、６ｂで発電した電力や、他方の遠隔地から受電した電力を蓄電せずに、発電した電力あるいは受電した電力を直接施設の電源として供給するようにしている。 (Fourth embodiment)
FIG. 6 shows a fourth embodiment. In this embodiment, the power storage devices 15a and 15b are deleted from the configuration shown in FIG. 5, and power is generated without storing the power generated by the power generation devices 6a and 6b or the power received from the other remote location. Electric power or received electric power is directly supplied as the power source of the facility.

この実施形態では、蓄電装置による電力の蓄電を行なっていないので、天候の悪い昼間や夜間では遠隔地間の電力の融通が出来ないものの、いずれか一方の地域で天候が良い昼間は電力のやりとりを行なうことができるものであり、蓄電を行なう以外は、先の実施形態と同様な効果を奏するものである。   In this embodiment, power is not stored by the power storage device, so power cannot be interchanged between remote locations in the daytime or at night when the weather is bad. In other words, the same effects as those of the previous embodiment can be obtained except that power storage is performed.

このように本発明では、地球にやさしいクリーンな太陽光熱を集光熱した熱源を有効に、確実に、且つ安全に利用して発電を行なうことができるものである。また、発電した電力をマイクロ波を発生させて遠隔地に無線で送電でき、そのため、地球上の電力を有効にやりとりすることができる。このように地球上の遠隔地間の送電、受電をマイクロ波を活用して安全に出来るものである。
特に、発電衛星を用いずに太陽光熱を利用して発電をしているので、発電衛星を用いて発電しているのと比べて発電コストを非常に安価にすることができる。 As described above, in the present invention, it is possible to perform power generation by effectively, reliably and safely using a heat source obtained by condensing clean sunlight heat friendly to the earth. In addition, the generated power can be transmitted wirelessly to a remote place by generating a microwave, and therefore, power on the earth can be exchanged effectively. In this way, power transmission and reception between remote locations on the earth can be made safe using microwaves.
In particular, since power generation is performed using solar heat without using a power generation satellite, the power generation cost can be made extremely low compared to power generation using a power generation satellite.

本発明の第１の実施の形態における太陽光熱を利用した発電と電力の伝送を行なうようにしたシステムのブロック構成図である。1 is a block configuration diagram of a system configured to perform power generation and transmission of power using solar heat in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における光導ファイバーの受光面における集光面積の説明図である。It is explanatory drawing of the condensing area in the light-receiving surface of the optical fiber in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における光導ファイバーの受光面における集光面積の説明図である。It is explanatory drawing of the condensing area in the light-receiving surface of the optical fiber in embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における太陽光熱を利用した発電と電力の伝送を行なうようにしたシステムのブロック構成図である。It is a block block diagram of the system which performed the electric power generation and transmission of electric power using the solar heat in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における太陽光熱を利用した発電と電力の伝送を行なうようにしたシステムのブロック構成図である。It is a block block diagram of the system which performed the electric power generation and transmission of electric power using the solar heat in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における太陽光熱を利用した発電と電力の伝送を行なうようにしたシステムのブロック構成図である。It is a block block diagram of the system which performed the electric power generation and transmission of electric power using the solar heat in the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ フレネルレンズ
２ 追尾装置
３ 光導ファイバー
４ スターリングエンジン
５ 発電機
６ 発電装置
６ａ、６ｂ 発電装置
１０ａ、１０ｂ 電力端
１１ マイクロ波発生器
１１ａ、１１ｂ マイクロ波発生器
１２ 送電アンテナ
１２ａ、１２ｂ 送電アンテナ
１３ 受電アンテナ
１３ａ、１３ｂ 受電アンテナ
１４ 変換器
１４ａ、１４ｂ 変換器
１５ 蓄電装置
１５ａ、１５ｂ 蓄電装置
１６ 蓄電装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fresnel lens 2 Tracking apparatus 3 Optical fiber 4 Stirling engine 5 Generator 6 Electric power generation apparatus 6a, 6b Electric power generation apparatus 10a, 10b Electric power end 11 Microwave generator 11a, 11b Microwave generator 12 Power transmission antenna 12a, 12b Power transmission antenna 13 Power reception Antenna 13a, 13b Power receiving antenna 14 Converter 14a, 14b Converter 15 Power storage device 15a, 15b Power storage device 16 Power storage device

Claims (6)

太陽光熱を集光熱するフレネルレンズ（１）と、このフレネルレンズ（１）にて集光熱した約６００℃から約２０００℃の熱源を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー（３）と、この光導ファイバー（３）からの熱源にて駆動されるスターリングエンジン（４）と、このスターリングエンジン（４）により駆動される発電機（５）とで構成される発電装置（６）と、
前記発電装置（６）で発電された電力をマイクロ波帯の電力に変換するマイクロ波発生器（１１）と、
前記マイクロ波発生器（１１）からのマイクロ波を送信する送電アンテナ（１２）と、
前記送電アンテナ（１２）とは遠隔地に対向して配置されていて該送電アンテナ（１２）からのマイクロ波を受電する受電アンテナ（１３）と、
前記受電アンテナ（１３）で受電したマイクロ波を電力に変換する変換器（１４）と
で構成されていてこれらの各部材が地球上に配置されていることを特徴とする太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システム。 A Fresnel lens (1) that condenses and heats sunlight heat, and an optical fiber (3) made of quartz glass that guides a heat source of about 600 ° C. to about 2000 ° C. condensed and heated by the Fresnel lens (1) to a predetermined place; A power generation device (6) composed of a Stirling engine (4) driven by a heat source from the optical fiber (3) and a generator (5) driven by the Stirling engine (4);
A microwave generator (11) for converting electric power generated by the power generation device (6) into microwave power;
A power transmission antenna (12) for transmitting microwaves from the microwave generator (11);
A power receiving antenna (13) which is disposed opposite to the power transmission antenna (12) and receives microwaves from the power transmission antenna (12);
A solar heat utilization Stirling engine comprising a converter (14) that converts microwaves received by the power receiving antenna (13) into electric power, and each of these members is disposed on the earth. The microwave power transmission system used. 太陽光熱を集光熱するフレネルレンズ（１）と、このフレネルレンズ（１）にて集光熱した約６００℃から約２０００℃の熱源を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー（３）と、この光導ファイバー（３）からの熱源にて駆動されるスターリングエンジン（４）と、このスターリングエンジン（４）により駆動される発電機（５）とで構成される発電装置（６）と、
前記発電装置（６）で発電された電力を蓄電する蓄電装置（１５）と、
前記蓄電装置（１５）からの電力をマイクロ波帯の電力に変換するマイクロ波発生器（１１）と、
前記マイクロ波発生器（１１）からのマイクロ波を送信する送電アンテナ（１２）と、
前記送電アンテナ（１２）とは遠隔地に対向して配置されていて該送電アンテナ（１２）からのマイクロ波を受電する受電アンテナ（１３）と、
前記受電アンテナ（１３）で受電したマイクロ波を電力に変換する変換器（１４）と
で構成されていてこれらの各部材が地球上に配置されていることを特徴とする太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システム。 A Fresnel lens (1) that condenses and heats sunlight heat, and an optical fiber (3) made of quartz glass that guides a heat source of about 600 ° C. to about 2000 ° C. condensed and heated by the Fresnel lens (1) to a predetermined place; A power generation device (6) composed of a Stirling engine (4) driven by a heat source from the optical fiber (3) and a generator (5) driven by the Stirling engine (4);
A power storage device (15) for storing electric power generated by the power generation device (6);
A microwave generator (11) for converting electric power from the power storage device (15) into electric power in a microwave band;
A power transmission antenna (12) for transmitting microwaves from the microwave generator (11);
A power receiving antenna (13) which is disposed opposite to the power transmission antenna (12) and receives microwaves from the power transmission antenna (12);
A solar-powered Stirling engine comprising a converter (14) that converts microwaves received by the power receiving antenna (13) into electric power, and each of these members is disposed on the earth. The microwave power transmission system used. 前記変換器（１４）の次に、該変換器（１４）にて変換された電力を蓄電する蓄電装置（１６）を設けていることを特徴とする請求項２に記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システム。   The solar power utilization Stirling engine according to claim 2, wherein a power storage device (16) for storing electric power converted by the converter (14) is provided next to the converter (14). Power transmission system using microwaves. 地球上に配置されていてマイクロ波による１つの電力伝送システムが、
太陽光熱を集光熱するフレネルレンズ（１）と、このフレネルレンズ（１）にて集光熱した約６００℃から約２０００℃の熱源を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー（３）と、この光導ファイバー（３）からの熱源にて駆動されるスターリングエンジン（４）と、このスターリングエンジン（４）により駆動される発電機（５）とで構成される発電装置（６）と、
前記発電装置（６）で発電された電力を蓄電する蓄電装置（１５）と、
前記蓄電装置（１５）からの電力をマイクロ波帯の電力に変換するマイクロ波発生器（１１）と、
前記マイクロ波発生器（１１）からのマイクロ波を送信する送電アンテナ（１２）と、
前記送電アンテナ（１２）とは遠隔地に対向して配置されていて該送電アンテナ（１２）からのマイクロ波を受電する受電アンテナ（１３）と、
前記受電アンテナ（１３）で受電したマイクロ波を電力に変換する変換器（１４）とで構成されており、
一方の地域には、前記発電装置（６ａ）と、蓄電装置（１５ａ）と、マイクロ波発生器（１１ａ）と、送電アンテナ（１２ａ）と、他方の地域に設置されている送電アンテナ（１２ｂ）からのマイクロ波を受電する受電アンテナ（１３ａ）と、この受電アンテナ（１３ａ）からのマイクロ波を電力に変換して前記蓄電装置（１５ａ）に電力を供給する変換器（１４ａ）と、前記蓄電装置（１５ａ）からの電力を該地域側に供給する電力端（１０ａ）とが配置されており、
他方の地域には、前記発電装置（６ｂ）と、蓄電装置（１５ｂ）と、マイクロ波発生器（１１ｂ）と、送電アンテナ（１２ｂ）と、前記一方の地域に設置されている送電アンテナ（１２ａ）からのマイクロ波を受電する受電アンテナ（１３ｂ）と、この受電アンテナ（１３ｂ）からのマイクロ波を電力に変換して前記蓄電装置（１５ｂ）に電力を供給する変換器（１４ｂ）と、前記蓄電装置（１５ｂ）からの電力を該地域側に供給する電力端（１０ｂ）とが配置されていることを特徴とする太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システム。 One power transmission system that is located on the earth and that uses microwaves
A Fresnel lens (1) that condenses and heats sunlight heat, and an optical fiber (3) made of quartz glass that guides a heat source of about 600 ° C. to about 2000 ° C. condensed and heated by the Fresnel lens (1) to a predetermined place; A power generation device (6) composed of a Stirling engine (4) driven by a heat source from the optical fiber (3) and a generator (5) driven by the Stirling engine (4);
A power storage device (15) for storing electric power generated by the power generation device (6);
A microwave generator (11) for converting electric power from the power storage device (15) into electric power in a microwave band;
A power transmission antenna (12) for transmitting microwaves from the microwave generator (11);
A power receiving antenna (13) which is disposed opposite to the power transmission antenna (12) and receives microwaves from the power transmission antenna (12);
And a converter (14) for converting the microwave received by the power receiving antenna (13) into electric power,
In one area, the power generation device (6a), the power storage device (15a), the microwave generator (11a), the power transmission antenna (12a), and the power transmission antenna (12b) installed in the other area. A power receiving antenna (13a) for receiving a microwave from the power source, a converter (14a) for converting the microwave from the power receiving antenna (13a) into electric power and supplying the electric power to the power storage device (15a), and the electric power storage An electric power end (10a) for supplying electric power from the device (15a) to the area side, and
The other region includes the power generation device (6b), the power storage device (15b), the microwave generator (11b), the power transmission antenna (12b), and the power transmission antenna (12a) installed in the one region. A power receiving antenna (13b) that receives the microwave from the power receiving antenna (13b), a converter (14b) that converts the microwave from the power receiving antenna (13b) into electric power and supplies the electric power to the power storage device (15b), A power transmission system using microwaves using a Stirling engine utilizing solar heat, wherein a power terminal (10b) for supplying power from the power storage device (15b) to the region is disposed. 地球上に配置されていてマイクロ波による１つの電力伝送システムが、
太陽光熱を集光熱するフレネルレンズ（１）と、このフレネルレンズ（１）にて集光熱した約６００℃から約２０００℃の熱源を所定の場所に導く石英ガラス製の光導ファイバー（３）と、この光導ファイバー（３）からの熱源にて駆動されるスターリングエンジン（４）と、このスターリングエンジン（４）により駆動される発電機（５）とで構成される発電装置（６）と、
前記発電装置（６）で発電された電力をマイクロ波帯の電力に変換するマイクロ波発生器（１１）と、
前記マイクロ波発生器（１１）からのマイクロ波を送信する送電アンテナ（１２）と、
前記送電アンテナ（１２）とは遠隔地に対向して配置されていて該送電アンテナ（１２）からのマイクロ波を受電する受電アンテナ（１３）と、
前記受電アンテナ（１３）で受電したマイクロ波を電力に変換する変換器（１４）とで構成されており、
一方の地域には、前記発電装置（６ａ）と、マイクロ波発生器（１１ａ）と、送電アンテナ（１２ａ）と、他方の地域に設置されている送電アンテナ（１２ｂ）からのマイクロ波を受電する受電アンテナ（１３ａ）と、この受電アンテナ（１３ａ）からのマイクロ波を電力に変換する変換器（１４ａ）と、この変換器（１４ａ）からの電力を該地域側に供給する電力端（１０ａ）とが配置されており、
他方の地域には、前記発電装置（６ｂ）と、マイクロ波発生器（１１ｂ）と、送電アンテナ（１２ｂ）と、前記一方の地域に設置されている送電アンテナ（１２ａ）からのマイクロ波を受電する受電アンテナ（１３ｂ）と、この受電アンテナ（１３ｂ）からのマイクロ波を電力に変換する変換器（１４ｂ）と、この変換器（１４ｂ）からの電力を該地域側に供給する電力端（１０ｂ）とが配置されていることを特徴とする太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システム。 One power transmission system that is located on the earth and that uses microwaves
A Fresnel lens (1) that condenses and heats sunlight heat, and an optical fiber (3) made of quartz glass that guides a heat source of about 600 ° C. to about 2000 ° C. condensed and heated by the Fresnel lens (1) to a predetermined place; A power generation device (6) composed of a Stirling engine (4) driven by a heat source from the optical fiber (3) and a generator (5) driven by the Stirling engine (4);
A microwave generator (11) for converting electric power generated by the power generation device (6) into microwave power;
A power transmission antenna (12) for transmitting microwaves from the microwave generator (11);
A power receiving antenna (13) which is disposed opposite to the power transmission antenna (12) and receives microwaves from the power transmission antenna (12);
And a converter (14) for converting the microwave received by the power receiving antenna (13) into electric power,
In one area, microwaves are received from the power generation device (6a), the microwave generator (11a), the power transmission antenna (12a), and the power transmission antenna (12b) installed in the other area. A power receiving antenna (13a), a converter (14a) that converts microwaves from the power receiving antenna (13a) into power, and a power terminal (10a) that supplies power from the converter (14a) to the region side And are arranged,
The other area receives microwaves from the power generation device (6b), the microwave generator (11b), the power transmission antenna (12b), and the power transmission antenna (12a) installed in the one area. A power receiving antenna (13b), a converter (14b) that converts microwaves from the power receiving antenna (13b) into power, and a power terminal (10b) that supplies power from the converter (14b) to the region side ) And a microwave power transmission system using a solar heat Stirling engine. 太陽光熱を追尾する追尾装置（２）を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項５にいずれか記載の太陽光熱利用スターリングエンジンを用いたマイクロ波による電力伝送システム。
6. A microwave power transmission system using the solar power Stirling engine according to any one of claims 1 to 5, further comprising a tracking device (2) for tracking solar heat.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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