JPH01296052A - Solar chimney - Google Patents

Solar chimney

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JPH01296052A
JPH01296052A JP63124644A JP12464488A JPH01296052A JP H01296052 A JPH01296052 A JP H01296052A JP 63124644 A JP63124644 A JP 63124644A JP 12464488 A JP12464488 A JP 12464488A JP H01296052 A JPH01296052 A JP H01296052A
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JP
Japan
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tube
transparent sheet
hole
net
cost
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Application number
JP63124644A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masazumi Fujiwara
正純 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPH01296052A publication Critical patent/JPH01296052A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

PURPOSE:To reduce markedly the material cost for a tube, by providing a transparent sheet having a hole in a central part thereof, a cylindrical tube formed of a foldable material and jointed to an upper part of the hole, and a net having ventilation resistance for causing the tube to self-support. CONSTITUTION:A tube 2 is formed of a foldable material, e.g., a polyvinyl chloride sheet or a polyethylene sheet. The tube 2 is caused to self-support by the air resistance of natural convection to a net 5 disposed in the tube 2. The mesh size of the net 5 is determined taking into account the weight of the tube 2 itself, the height of the tube 2, an average wind speed or the like. A transparent sheet 1 is supported by a multiplicity of struts 3. An operation of lowering (folding) the tube 2 is controlled by a controlling rope 6. This construction realizes a reduction in the cost of the tube 2, which constitutes a major cost factor.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、太陽熱エネルギーを利用して発電を行う太
陽熱発電あるいは海水淡水化、空気乾燥システム等に応
用されるソーラーチムニ−に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a solar chimney that is applied to solar thermal power generation, seawater desalination, air drying systems, etc. that generate electricity using solar thermal energy.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ソーラーチムニ、−とは、第7図に示すように、透明シ
ート1の下の地面を太陽熱により加熱し、自然対流を誘
起して暖まった空気を中央部の煙突の作用をする筒2を
通して排気するシステムである。用途としては、自然対
流を利用した発電システム、湿潤空気が筒2内で凝縮す
ることを利用した水の蒸留システム、透明シート1下の
対象物を乾燥させる乾燥システム等がある。なお、3は
支持柱、4は地表面を示す。
As shown in Figure 7, a solar chimney is a system that heats the ground beneath a transparent sheet 1 using solar heat, induces natural convection, and exhausts the warmed air through a cylinder 2 that acts as a chimney in the center. It is a system that Applications include power generation systems that utilize natural convection, water distillation systems that utilize the condensation of humid air within the tube 2, and drying systems that dry objects under the transparent sheet 1. Note that 3 indicates a support column and 4 indicates the ground surface.

(発明が解決しようとする課題) ソーラーチムニ−発電の発電効率は、理論的には筒2の
高さに比例し、理想的条件では300mの高さで1%の
効率である。このように極端に効率が低いので、システ
ム全体を非常に安いコストで建設する必要がある。
(Problems to be Solved by the Invention) The power generation efficiency of solar chimney power generation is theoretically proportional to the height of the cylinder 2, and under ideal conditions, the efficiency is 1% at a height of 300 m. This extremely low efficiency requires that the entire system be constructed at a very low cost.

蒸留・乾燥システムについても、外気との温度差の小さ
いシステムであるので、効率が低くなり低コストで建設
する必要がある。
The distillation/drying system also has a small temperature difference with the outside air, so it has low efficiency and needs to be constructed at low cost.

設置面積の大部分を占めるのは透明シート1であるから
、本質的には低コストシステムであるが、コスト上の大
きな問題点として、以下の3点が挙げられる。
Since the transparent sheet 1 occupies most of the installation area, it is essentially a low-cost system, but there are three major cost problems:

(1)  最も大きな問題点は、筒2の設置費用である
。筒2の高さは最低でも100mは必要であり、発電用
では1000m程度とすることが望ましい、このような
高層煙突をいかに低コストで設置するかという点が最も
大きな課題である。
(1) The biggest problem is the installation cost of tube 2. The height of the cylinder 2 must be at least 100 m, and for power generation it is preferably about 1000 m. The biggest challenge is how to install such a high-rise chimney at a low cost.

(2)透明シート1を地表面4上に空気層を介して保持
する必要があるが、この透明シート1の支持機構も低コ
スト化の上で大きな問題である。これまでは多数の支持
柱3により支持するという方法が取られているが、この
方法ではコスト高の上、透明シート1にくぼみができ、
そのくぼみに雨水が溜り、その水抜きが必要となるとい
う問題点も発生している。
(2) Although it is necessary to hold the transparent sheet 1 on the ground surface 4 via an air layer, this support mechanism for the transparent sheet 1 is also a big problem in terms of cost reduction. Up until now, a method of supporting the transparent sheet 1 using a large number of support pillars 3 has been used, but this method not only increases the cost but also creates dents in the transparent sheet 1.
Another problem has been that rainwater collects in the depressions and needs to be drained.

(3)  本質的に低効率システムであるので、大面積
化を図る必要があるが、土地代の高い場所では立地不能
である。したがって、砂漠地帯のように土地の有効利用
が不可能な土地に立地するか、同じ用地を他の用途と複
合的に利用する必要が生ずる。
(3) Since it is essentially a low-efficiency system, it is necessary to increase the area, but it cannot be located in areas where land costs are high. Therefore, it becomes necessary to either locate on land where effective land use is impossible, such as in desert areas, or to use the same land in combination with other uses.

高層煙突を恒久施設として建設するには十分な耐風強度
を持たせる必要があり、構成材料、建設コストの点で膨
大な費用が必要となる。透明シート1の敷設についても
耐風強度を持たせ、かつ水抜き可能な構造で低コストに
敷設することは容易ではない。
In order to construct a high-rise chimney as a permanent facility, it is necessary to have sufficient wind resistance, which requires a huge amount of money in terms of construction materials and construction costs. Regarding the installation of the transparent sheet 1, it is not easy to install it at low cost with a structure that has wind resistance and can drain water.

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
のである。すなわち、太陽熱エネルギーシステムは基本
的には晴天臼の昼間に稼働するものであるから、必ずし
も恒久的な構造とする必要はなく、稼働可能な条件下に
おいてのみ機能するような構造であればよく、強風時に
は退避姿勢を取れるようにすれば耐風強度を確保するこ
とが容易になる。
This invention has been made to solve the above problems. In other words, since solar thermal energy systems basically operate during the daytime on a sunny day, they do not necessarily need to be a permanent structure, but only need to be a structure that functions only under conditions that allow operation. If you can take a sheltered position during strong winds, it will be easier to ensure wind resistance.

この発明では、上記の観点から稼働可能な時にのみ簡お
よび透明シートを自然対流を利用して自立させ、または
直立させる手段により直立させ、ソーラーチムニ−を構
成するという方法により前記の問題点を解決することを
目的とするものである。
In this invention, from the above-mentioned viewpoint, the above-mentioned problems are solved by a method in which the solar chimney is constructed by making the simple and transparent sheets stand up on their own using natural convection or stand upright by means of standing upright only when it is possible to operate. The purpose is to

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明においては、地面あるいは水面上に敷設する中
央部に穴の開いた透明シートと、穴の上部に接合された
折り畳み可能な材質よりなる円筒状の筒と、この箇の内
部あるいは上端に設置された通気性があり、この筒を自
立させるための通気抵抗を有する膜あるいは網を備えた
ものである。
In this invention, a transparent sheet with a hole in the center is placed on the ground or water surface, a cylindrical tube made of a collapsible material is bonded to the top of the hole, and a transparent sheet is installed inside or at the upper end of the transparent sheet. It is equipped with a membrane or mesh that has ventilation resistance to make the cylinder self-supporting.

また、箇を直立させるのに簡の先端に直立させる手段を
設けることができる。
Further, in order to make the part stand upright, a means for making it stand upright can be provided at the tip of the part.

〔作用〕[Effect]

この発明では、稼働可能な時に筒の透明シートを自然対
流によって自立させ強風時には笥および透明シートを地
表面上に退避させる。
In this invention, the transparent sheet of the cylinder is made to stand on its own by natural convection when it is operational, and the tray and the transparent sheet are retracted above the ground surface during strong winds.

さらに、透明シートは煙突下部の中央部が最も高くなり
、周辺部はど低くなり雨水が透明シート上に溜らない。
Furthermore, the transparent sheet is highest at the center at the bottom of the chimney, and is lower at the periphery, preventing rainwater from collecting on the transparent sheet.

また、直立させる手段を用いて筒を直立させ筒に煙突作
用をさせる。
Further, the tube is made to stand upright using a means for standing it upright, and the tube acts as a chimney.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づきこの発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図はこの発明の一実施例である。1は透明シートで
、中央に煙突作用をする筒2が設けられる。3は支持柱
で、これらは地表面4上に設置される。箇2としては折
り畳み可能な材質、例えば塩化ビニールシート、ポリエ
チレンシートで形成される。5は前記筒2の内部の上端
または/および中央部に設けた網であり、6は制御用ロ
ーブである。筒2の内部に設置した網5に対する自然対
流の空気抵抗で筒2を自立させるという方式である。網
5のメツシュの大きさは筒2の自重、高さ、平均風速等
を勘案して決定する。透明シート1は多数の支持柱3に
より支持されている。この実施例では透明シート1の周
辺部は開放されており、ここから外気を取入れて自然対
流を誘起するために、最初に筒2を自立させる必要があ
るが、これはリモートコントロール式のヘリコプタ−等
を利用することが考えられる。筒2を下ろす(畳む)W
Aの制御は、制御用ローブ6を用いる。本実施例は、ソ
ーラーチムニ−の主要コスト要因である筒2の低コスト
化を実現するものである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 is a transparent sheet, and a cylinder 2 that acts as a chimney is provided in the center. 3 are support columns, which are installed on the ground surface 4. Item 2 is made of a foldable material, such as a vinyl chloride sheet or a polyethylene sheet. 5 is a net provided at the upper end and/or the center of the tube 2, and 6 is a control lobe. This method uses the air resistance of natural convection against the net 5 installed inside the tube 2 to make the tube 2 self-supporting. The size of the mesh of the net 5 is determined by taking into account the weight of the tube 2, its height, average wind speed, etc. The transparent sheet 1 is supported by a large number of support columns 3. In this embodiment, the periphery of the transparent sheet 1 is open, and in order to take in outside air and induce natural convection, it is first necessary to make the cylinder 2 independent. It is possible to use the following. Lower (fold) tube 2 W
Control of A uses a control lobe 6. This embodiment realizes a reduction in the cost of the tube 2, which is the main cost factor of the solar chimney.

第2図はこの発明の他の実施例を示す図である。筒2お
よび透明シート1を自然対流で自立させる方式である。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the invention. This is a system in which the cylinder 2 and transparent sheet 1 are made to stand on their own through natural convection.

透明シート1の周辺部のみが間隔的に支持柱3により支
持・固定されている。その他は第1図の実施例と同じで
ある。この実施例は箇2.透明シート1の建設費用を大
幅に低減するものである。第1図の実施例に比し支持柱
3の数が大幅に減少するため、水面上に設置することが
容易となり、土地代の制約が解消される。また、透明シ
ート1は筒2の下部の中央部が最も高くなり、周辺部は
ど低くなる構造であるため、雨水が透明シート1に溜る
ことがなくなり、水抜き対策も不用となる。
Only the peripheral portion of the transparent sheet 1 is supported and fixed by support columns 3 at intervals. The rest is the same as the embodiment shown in FIG. This example is shown in Clause 2. This greatly reduces the construction cost of the transparent sheet 1. Since the number of support columns 3 is greatly reduced compared to the embodiment shown in FIG. 1, installation on the water surface becomes easier and restrictions on land costs are eliminated. Furthermore, since the transparent sheet 1 has a structure in which the central part of the lower part of the cylinder 2 is highest and the peripheral part is lower, rainwater does not accumulate in the transparent sheet 1, and no measures for draining water are required.

第3図(a)、(b)はこの発明のさらに他の実施例を
示す断面図および斜視図である。第2図の実施例では、
透明シート1に筒2を自立させる際の張力が直接加わる
ので、透明シート1の引張り強度を十分に保つ必要があ
るが、このため、透明シート1の材料費の面ではコスト
高になる可能性がある。これは、筒2の材料強度につい
ても同様である。そこで、第3図の実施例では、筒2の
上部に複数の支持ローブ7を結合し、筒2の内部と透明
シート1の下を通した後、支持ローブ7の他端を透明シ
ート1の周辺部で地表面4に固定している。筒2と透明
シート1の接合部には強度補強のための補強リング8を
設置している。筒2と透明シート1は支持ローブ7に適
当な間隔毎に結合させることにより、筒2を自立させる
際の張力が筒2と透明シート1に直接加わらないように
することができる。
FIGS. 3(a) and 3(b) are a sectional view and a perspective view showing still another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 2,
Since tension is applied directly to the transparent sheet 1 when the tube 2 is made to stand on its own, it is necessary to maintain sufficient tensile strength of the transparent sheet 1, but this may result in high material costs for the transparent sheet 1. There is. This also applies to the material strength of the cylinder 2. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 3, a plurality of support lobes 7 are connected to the upper part of the tube 2, passed through the inside of the tube 2 and under the transparent sheet 1, and then the other end of the support lobes 7 is connected to the transparent sheet 1. It is fixed to the ground surface 4 at the periphery. A reinforcing ring 8 is installed at the joint between the tube 2 and the transparent sheet 1 for strength reinforcement. By connecting the tube 2 and the transparent sheet 1 to the support lobes 7 at appropriate intervals, it is possible to prevent tension from being applied directly to the tube 2 and the transparent sheet 1 when the tube 2 is made to stand on its own.

なお、透明シート1の材料強度だけを補強する場合には
、支持ローブ7は筒2の下部に結合すればよい。
In addition, when reinforcing only the material strength of the transparent sheet 1, the support lobe 7 may be connected to the lower part of the tube 2.

第4図はこの発明のさらに他の実施例を示すもので、9
は直立させる手段で、筒2の上端に取り付けられており
、例えば熱気球や、ヘリウムガス、水素ガス等の軽量の
気体を充填した気球(以下単に気球という)が用いられ
る。気球9の大きさは筒2の自重、高さ、平均風速等を
勘案して決定する。その他は第1図の実施例と同じであ
る。
FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention, 9
is a means for standing upright, and is attached to the upper end of the tube 2, such as a hot air balloon or a balloon filled with a lightweight gas such as helium gas or hydrogen gas (hereinafter simply referred to as a balloon). The size of the balloon 9 is determined by taking into account the weight of the tube 2, its height, average wind speed, etc. The rest is the same as the embodiment shown in FIG.

この他、第2図、第3図の実施例にも気球9を取り付け
て、第5図、第6図のように構成してもよい。
In addition, the balloon 9 may be attached to the embodiments shown in FIGS. 2 and 3, and the structure may be configured as shown in FIGS. 5 and 6.

以上では、筒2を吊り上げる手段として軽量ガスを封入
した気球9を用いる場合について説明したが、その他の
手段として熱気球やリモートコントロール式のヘリコプ
タ−の利用、あるいはエンジン付きのプロペラを、直接
筒2の上部に設置することによりソーラーチムニ−を構
成することが可能である。この場合、燃料が必要となる
が、−旦自然対流が誘起された後は、煙突上部より噴出
する空気流が熱気球あるいはプロペラを押し上げる作用
をするため、姿勢維持のための燃料はかなり低減する。
In the above, a case has been described in which a balloon 9 filled with lightweight gas is used as a means for lifting the tube 2. However, other means include the use of a hot air balloon, a remote control helicopter, or a propeller with an engine directly lifting the tube 2. It is possible to construct a solar chimney by installing it on top of a solar chimney. In this case, fuel is required, but once natural convection has been induced, the airflow ejected from the top of the chimney acts to push the hot air balloon or propeller up, so the amount of fuel needed to maintain the attitude is considerably reduced. .

上記実施例において発電の場合には、筒2直下に空気タ
ービンと発電機を設置する。蒸留(海水淡水化)の場合
には、透明シート1の下に海水を導き、そこで蒸発させ
箇2内で凝縮させて蒸留水を作り、筒2の内壁面に沿っ
て落下させ収集する。乾燥の場合には、透明シート1の
下に対象物を置き、直射日光により乾燥させ放出された
水蒸気を自然対流により筒2から排出する。
In the case of power generation in the above embodiment, an air turbine and a generator are installed directly below the cylinder 2. In the case of distillation (seawater desalination), seawater is introduced under the transparent sheet 1, where it is evaporated and condensed in the tube 2 to produce distilled water, which is allowed to fall along the inner wall of the tube 2 and collected. In the case of drying, the object is placed under the transparent sheet 1, dried under direct sunlight, and the released water vapor is discharged from the cylinder 2 by natural convection.

(発明の効果) この発明は以上詳細に述べたように、地面あるいは水面
上に敷設する中央部に穴の開いた透明シートと、穴の上
部に接合された折り畳み可能な材質よりなる円筒状の筒
と、この筒の内部あるいは上端に設置された通気性があ
り、この箇を自立させるための通気抵抗を有する膜ある
いは網を備えたので、 (1)  筒および透明シートの材料費・建設費を大幅
に低減することができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, the present invention has a cylindrical sheet made of a transparent sheet with a hole in the center and a foldable material bonded to the top of the hole, which is laid on the ground or water surface. Since it is equipped with a tube and a membrane or net installed inside or at the upper end of the tube that is breathable and has ventilation resistance to make this section independent, (1) Material costs and construction costs for the tube and transparent sheet. can be significantly reduced.

(2)透明シート上に溜る雨水の水抜きが不用となる。(2) There is no need to drain rainwater accumulated on the transparent sheet.

(3)海水面・湖水面等の水面上に設置することが容易
となり、土地代の制約が解消される。
(3) It becomes easy to install on water surfaces such as sea level or lake level, and restrictions on land costs are eliminated.

という効果が得らえる。この発明によりソーラーチムニ
−を安価に建設し得ることになり、多大な省エネルギー
効果を生み出すことが可能である。
This effect can be obtained. This invention makes it possible to construct solar chimneys at low cost, and it is possible to produce a great energy saving effect.

また、この発明を海水面上に設置した場合には、透明シ
ートの下で蒸発した水蒸気が煙突内部で凝縮し、これを
回収することにより非常に単純な海水淡水化システムを
構成することが可能である。
Furthermore, when this invention is installed above seawater, the water vapor that evaporates under the transparent sheet condenses inside the chimney, and by collecting this, it is possible to construct a very simple seawater desalination system. It is.

さらに、直立手段により筒を直立させるものは自刃で直
立させるものより確実に動作させることができる。
Furthermore, a device in which the cylinder is made to stand upright using an upright means can be operated more reliably than one in which the tube is made to stand upright using a self-cutting blade.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

例を模式的にそれぞれ示す断面図、第7図は従来のソー
ラーチムニ−の構成を模式的に示す断面図である。 図中、1は透明シート、2は筒、3は支持柱、4は地表
面、5は網、6は制御用ローブ、7は支竿111 第2図 第3図 ち 第4図 9:爪環 第5図 第6図
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional solar chimney. In the figure, 1 is a transparent sheet, 2 is a tube, 3 is a support column, 4 is the ground surface, 5 is a net, 6 is a control lobe, 7 is a support rod 111, 2, 3, 4, 9: claw Ring Figure 5 Figure 6

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)地面あるいは水面上に敷設する中央部に穴の開い
た透明シートと、前記穴の上部に接合された折り畳み可
能な材質よりなる円筒状の筒と、この筒の内部あるいは
上端に設置された通気性があり、この筒を自立させるた
めの通気抵抗を有する膜あるいは網を備えたことを特徴
とするソーラーチムニー。
(1) A transparent sheet with a hole in the center to be laid on the ground or water surface, a cylindrical tube made of a collapsible material bonded to the top of the hole, and a transparent sheet placed inside or at the top of the tube. A solar chimney characterized by having a membrane or a mesh having air permeability and air resistance to make the chimney self-supporting.
(2)地面あるいは水面上に敷設する中央部に穴の開い
た透明シートと、前記穴の上部に接合された折り畳み可
能な材質よりなる円筒状の筒と、この筒の先端に設けら
れ、この筒を直立させる手段とを備えたことを特徴とす
るソーラーチムニー。
(2) A transparent sheet with a hole in the center to be laid on the ground or water surface, a cylindrical tube made of a collapsible material bonded to the top of the hole, and a A solar chimney characterized by comprising means for making the tube stand upright.
JP63124644A 1988-05-20 1988-05-20 Solar chimney Pending JPH01296052A (en)

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