JP2015034544A - 外燃機関を用いたエネルギーシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱を発生する熱源手段500と、熱源手段から所定の熱媒を介して供給される所定温度の熱エネルギーによって稼働される外燃機関(スターリングエンジン520等)と、外燃機関を動力源として駆動される発電手段530と、発電手段で発電された交流電力を直流電力に変換する周波数変換装置540と、周波数変換装置で変換された直流電力について、他の電力供給手段(風力発電機602等)との間における電力の相互補完を行う電力連系手段とを備え、電力連系手段は、発電手段および電力供給手段から供給される供給電力の合計と、負荷電力の合計とが合致するように、周波数変換装置の周波数を制御して外燃機関の回転数を調整する。
【選択図】図1
Description
(システムの構成例)
図1のブロック図を参照して、第1の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムS1の構成について説明する。
図2〜図5を参照して、本実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムS1に適用可能な低温度差型スターリングエンジン520の実施例について説明する。
図2は、第1実施例に係る低温度差型スターリングエンジン520aの全体構成図である。
図3は、第2実施例に係る低温度差型スターリングエンジン520bを示す全体構成図である。
図4は、第3実施例に係る低温度差型スターリングエンジン520cの全体構成図である。この実施例は、前記図2に示した第1実施例に対し、熱源装置5から熱を導入するスターリングエンジン本体1と同様に、熱を導入して加熱される被加熱手段としての温水加熱器53を、熱媒流体配管43に接続用配管55を介して接続している。この際、熱媒流体配管43と接続用配管55との接続部に切替弁57を、また切替弁57の下流の接続用配管55にポンプ59をそれぞれ設け、必要に応じてこれらを適宜作動させる。
図5は、第4実施例に係る低温度差型スターリングエンジン520dの全体構成図である。この実施例は、前記図2における流量調整弁101を、加熱器15と配管109との間の熱媒流体配管43に設置し、配管103についても配管109と同様に、熱媒流体配管43における一方の中間部分43cに接続している。
第2の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムS2の構成について、図6および図7を参照して説明する。
図8を参照して、第2の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムの他の構成例について説明する。
1…スターリングエンジン本体
3…冷却装置
5、5A…熱源装置
6…熱媒冷却装置
7…ハウジング
9…カバー
11…クランクケース
13…熱交換器ユニット
15…加熱器
17…再生器
19…冷却器
21…高温側ピストン
23…低温側ピストン
25…ピストンロッド
27…クランク軸
27a、27b…クランクピン
29…ピストンロッド
31…高温作動空間
33…低温作動空間
35…プーリ
37…ベルト
39…プーリ
41…発電機
43…熱媒流体配管
43a…加熱器部分
43b…熱源部分
43c、43d…中間部分
43e…バイパス通路
45…ポンプ
47…リザーバタンク
49…冷却水配管
49a…冷却器部分
49b、49c、49d、49e…配管
49d…冷却媒体冷却部分
51…冷却水タンク
52…ポンプ
53…温水加熱器
55…接続用配管
57…切替弁
59…ポンプ
101…流量調整弁
103…配管
105…熱媒冷却部分
107…冷却水
109…配管
111…入口配管
113…出口配管
119…リザーバタンク
500…熱源手段
501…太陽熱集熱器
502…木質バイオマス燃焼器
502A…燃焼ガス通過系路
503…蓄熱器
504…熱負荷
510…熱媒連系手段
520、520a〜520d…低温度差型スターリングエンジン(外燃機関)
530…発電機
540…周波数変換装置
601…交流系統連系部
602…風力発電機
603…蓄電池
604…電気負荷
610…電力連系手段
700…加熱器
701…再生器
702、751…冷却器
750、945…ポンプ
800、801、802…熱交換器
815、816、817…分岐弁
900、901…熱負荷
947…リザーバタンク
948…熱源部分
950、952…冷却水タンク
951…熱媒冷却部分
953…熱媒冷却部分
C…制御装置
E…排出ガス
H…太陽熱
R1〜Rn…熱ループ
Claims (14)
- 熱を発生する熱源手段と、
前記熱源手段から所定の熱媒を介して供給される所定温度の熱エネルギーによって稼働される外燃機関と、
前記外燃機関を動力源として駆動される発電手段と、
前記発電手段で発電された交流電力を、直流を含む異なる周波数に変換する周波数変換装置と、
前記周波数変換装置で変換された電力について、他の電力供給手段との間における電力の相互補完を行う電力連系手段と
を備え、
前記電力連系手段は、前記発電手段および前記電力供給手段から供給される供給電力の合計と、負荷電力の合計とが合致するように、前記周波数変換装置の周波数を制御して前記外燃機関の回転数を調整することを特徴とする外燃機関を用いたエネルギーシステム。 - 前記熱源手段は、1または2以上の熱源または熱負荷を備え、前記各熱源または各熱負荷で発生または放出された熱を所定の熱媒を介して連系させる熱媒連系手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記熱媒連系手段は、前記各熱源から供給される供給熱量の合計と、負荷熱量の合計とが合致するように供給熱量を調整することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記熱媒連系手段は、負荷として熱媒冷却器を有し、前記各熱源から供給される供給熱量の合計と、負荷熱量の合計とが合致するように前記熱媒冷却器によって負荷熱量を調整することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記熱源の少なくとも一つが燃焼ボイラで構成され、前記熱媒連系手段は、前記燃焼ボイラの燃焼温度および燃料の供給量を制御して、前記供給熱量を調整することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記熱媒連系手段は、前記燃焼ボイラからの燃焼ガス通過系路の上流側から下流側に設置される複数段の熱ループを備えることを特徴とする請求項5に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記各熱ループは、前記燃焼ガス通過系路から入熱した熱エネルギーを所定の熱負荷で順次消費するように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記熱媒冷却器の負荷側の流体に燃焼ガス通路の下流側の熱ループの流体を利用することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記外燃機関の作動ガス冷却器の冷却水側の流体に、燃焼ガス通路の下流側の熱ループの流体を利用することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記所定温度は、600℃以下であることを特徴とする請求項1から請求項9の何れか1項に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記熱媒は、熱媒油で構成されることを特徴とする請求項1から請求項10の何れか1項に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記熱源手段は、太陽熱集熱器およびバイオマス燃料の燃焼器を含むことを特徴とする請求項1から請求項11の何れか1項に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記熱媒連系手段には、熱エネルギーの相互補完を行う蓄熱器および熱エネルギーの消費を行う熱負荷が接続されていることを特徴とする請求項2から請求項12の何れか1項に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
- 前記他の電力供給手段は、商用電源および風力発電機を含むことを特徴とする請求項1から請求項13の何れか1項に記載の外燃機関を用いたエネルギーシステム。
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