JP2001152813A - 複合発電方法及びその装置 - Google Patents
複合発電方法及びその装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 地球上のあらゆる物質（熱源）に蓄えられて
いる太陽エネルギー（熱エネルギー）を人間に有効な電
気と熱エネルギーとして資源化する複合発電システムの
提供。 【解決手段】物質熱源の温度（Ｔ０）以下の温度（Ｔ
１）で気化する易気化性液体又は圧縮ガス熱媒１と温度
Ｔ２（ただしＴ０＞Ｔ２＞Ｔ１）で気化する熱媒２を熱
交換器を通して熱源に接触させることにより気化する工
程（Ａ）と、この気化熱媒１、２を断熱膨張させ、この
とき発生する部分液化物と気体相を分離する工程（Ｂ）
と、分離気体相を断熱加圧し前記熱交換器とは別の熱交
換器を通して加熱対象物質を加熱することによって放熱
圧縮又は液化させる工程（Ｃ）と、工程（Ｂ）の部分液
化物を工程（Ｃ）の圧縮ガス又は液化物と配合する工程
（Ｄ）を連結循環させ、工程（Ａ）および（Ｂ）の熱媒
気化および断熱膨張のエクセルギー変化を電気エネルギ
ーとして取り出すとともに、工程（Ｂ）の低温化熱媒の
冷熱および工程（Ｃ）の温熱を有効エネルギー資源とし
て活用する複合発電方法およびその装置。
いる太陽エネルギー（熱エネルギー）を人間に有効な電
気と熱エネルギーとして資源化する複合発電システムの
提供。 【解決手段】物質熱源の温度（Ｔ０）以下の温度（Ｔ
１）で気化する易気化性液体又は圧縮ガス熱媒１と温度
Ｔ２（ただしＴ０＞Ｔ２＞Ｔ１）で気化する熱媒２を熱
交換器を通して熱源に接触させることにより気化する工
程（Ａ）と、この気化熱媒１、２を断熱膨張させ、この
とき発生する部分液化物と気体相を分離する工程（Ｂ）
と、分離気体相を断熱加圧し前記熱交換器とは別の熱交
換器を通して加熱対象物質を加熱することによって放熱
圧縮又は液化させる工程（Ｃ）と、工程（Ｂ）の部分液
化物を工程（Ｃ）の圧縮ガス又は液化物と配合する工程
（Ｄ）を連結循環させ、工程（Ａ）および（Ｂ）の熱媒
気化および断熱膨張のエクセルギー変化を電気エネルギ
ーとして取り出すとともに、工程（Ｂ）の低温化熱媒の
冷熱および工程（Ｃ）の温熱を有効エネルギー資源とし
て活用する複合発電方法およびその装置。
Description
【０００１】本発明は、気体、液体、固体など各種物質
がもつ熱エネルギーを、実用可能な電気と熱の複合エネ
ルギーとして資源化する複合発電方法およびその装置に
関するものである。
がもつ熱エネルギーを、実用可能な電気と熱の複合エネ
ルギーとして資源化する複合発電方法およびその装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギーや環境の問題が人類の
最大の課題として取り挙げられるようになっている。エ
ネルギー問題については、火力発電、燃料電池などに用
いる化石燃料は、資源枯渇と環境問題から永続性に疑問
がある。
最大の課題として取り挙げられるようになっている。エ
ネルギー問題については、火力発電、燃料電池などに用
いる化石燃料は、資源枯渇と環境問題から永続性に疑問
がある。
【０００３】原子力の利用は、放射性汚染物質の問題か
ら、立地に制約があり、大幅な拡大は難しい。核融合エ
ネルギーの活用は、技術面で見通しが立っていない。
ら、立地に制約があり、大幅な拡大は難しい。核融合エ
ネルギーの活用は、技術面で見通しが立っていない。
【０００４】他のエネルギーとしては、例えば水力、太
陽電池、風力、波力、又は地熱などのエネルギーの活用
がある。これらは、クリーンで分散できるところが有利
であり、利用技術の向上と実用化の拡大が望まれるが、
エネルギー密度が低いか、熱源が局在している。
陽電池、風力、波力、又は地熱などのエネルギーの活用
がある。これらは、クリーンで分散できるところが有利
であり、利用技術の向上と実用化の拡大が望まれるが、
エネルギー密度が低いか、熱源が局在している。
【０００５】一方、最近注目されているエネルギー関連
革新技術に、ナトリウム硫黄電池、リチウム電池、フラ
イホイール電池などがある。しかしこれらは、エネルギ
ーを一時的に貯蔵して、平準化ないし一時大容量使用に
対応する利用効率向上を目的とするものである。
革新技術に、ナトリウム硫黄電池、リチウム電池、フラ
イホイール電池などがある。しかしこれらは、エネルギ
ーを一時的に貯蔵して、平準化ないし一時大容量使用に
対応する利用効率向上を目的とするものである。
【０００６】また熱媒体の蒸発、液化サイクルを連結す
ることによって、クリーンな有効エネルギーを創出でき
ることは、既に自然現象によって実証済みである。
ることによって、クリーンな有効エネルギーを創出でき
ることは、既に自然現象によって実証済みである。
【０００７】即ち、膨大なエネルギーを放出する台風や
低気圧、竜巻などがそれであり、その出力エネルギーは
計り知れないものがある。台風こそ水と空気を熱媒体と
する巨大な熱機関＝ヒートボンプ・クリーンエネルギー
発生システムである。
低気圧、竜巻などがそれであり、その出力エネルギーは
計り知れないものがある。台風こそ水と空気を熱媒体と
する巨大な熱機関＝ヒートボンプ・クリーンエネルギー
発生システムである。
【０００８】また、地球に１時間降り注ぐ太陽の輻射エ
ネルギーは、全人類の１年間の消費エネルギーに匹敵す
るとされているが、大地、海水、外気、河川水等は太陽
輻射エネルギーの大部分を蓄える熱エネルギーの貯蔵庫
である。
ネルギーは、全人類の１年間の消費エネルギーに匹敵す
るとされているが、大地、海水、外気、河川水等は太陽
輻射エネルギーの大部分を蓄える熱エネルギーの貯蔵庫
である。
【００９】これらに備えられた熱エネルギーを熱媒体に
作用させて、気化、液化サイクルによって、潜熱を有劾
活用できれば、人類のエネルギー問題は解消するとさえ
考えられるほど莫大なエネルギー発生システムとなる。
作用させて、気化、液化サイクルによって、潜熱を有劾
活用できれば、人類のエネルギー問題は解消するとさえ
考えられるほど莫大なエネルギー発生システムとなる。
【００１０】このような原理を実現化するシステムは、
ヒートボンプとして公知であり、温熱空調機、暖房機、
温水貯蔵器などとして商品化されている。 また集熱装
置と連結されて、地域暖房や融雪装置としての利用も、
考えられている。
ヒートボンプとして公知であり、温熱空調機、暖房機、
温水貯蔵器などとして商品化されている。 また集熱装
置と連結されて、地域暖房や融雪装置としての利用も、
考えられている。
【００１１】これらのヒートボンプシステムは、 熱媒
液化用コンプレッサー作動のために供給した加圧エネル
ギーの３−８倍の熱エネルギーを発生させることができ
ることがわかっている。しかし、そこでは従来、熱エネ
ルギーとしての利用に留まっている。
液化用コンプレッサー作動のために供給した加圧エネル
ギーの３−８倍の熱エネルギーを発生させることができ
ることがわかっている。しかし、そこでは従来、熱エネ
ルギーとしての利用に留まっている。
【００１２】また、地球に降り注ぐ太陽の輻射エネルギ
ーの利用方法は、太陽電池や、鏡面を用いて集熱する方
法などで、極一部の活用に留まっている。まだ地球上あ
まねく活用可能であるのみならず、宇宙空間ですら活用
可能な膨大な蓄積熱エネルギーを将来有望な大規模クリ
ーンエネルギー源として積極的に活用する思想は育って
いない。
ーの利用方法は、太陽電池や、鏡面を用いて集熱する方
法などで、極一部の活用に留まっている。まだ地球上あ
まねく活用可能であるのみならず、宇宙空間ですら活用
可能な膨大な蓄積熱エネルギーを将来有望な大規模クリ
ーンエネルギー源として積極的に活用する思想は育って
いない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意検討した結果、物質熱源に、その温度
近辺で蒸発する液体熱媒を熱交換器を通して接触させる
ことにより気化する工程（１）と、気化熱媒を加圧下で
前記熱交換器とは別の熱交換器を通して加熱対象物質を
加熱することによって放熱液化させる工程（２）とを連
結循環させ、工程（１）の液体熱媒気化時の体積膨張エ
ネルギー及び工程（２）の放熱エネルギーを取り出し、
有効熱エネルギーと、電気エネルギー又は、運動エネル
ギー等として資源化することを特徴とする物質熱エネル
ギーの資源化システムが存在することを見出し、既に特
許出願済みである。
決するために鋭意検討した結果、物質熱源に、その温度
近辺で蒸発する液体熱媒を熱交換器を通して接触させる
ことにより気化する工程（１）と、気化熱媒を加圧下で
前記熱交換器とは別の熱交換器を通して加熱対象物質を
加熱することによって放熱液化させる工程（２）とを連
結循環させ、工程（１）の液体熱媒気化時の体積膨張エ
ネルギー及び工程（２）の放熱エネルギーを取り出し、
有効熱エネルギーと、電気エネルギー又は、運動エネル
ギー等として資源化することを特徴とする物質熱エネル
ギーの資源化システムが存在することを見出し、既に特
許出願済みである。
【００１４】本発明は、上記発明技術に更に改良するべ
く検討した結果、到達した発明に関するものである。即
ち、本発明は、物質熱源の温度（Ｔ０）以下の温度（Ｔ
１）で気化する易気化性液体又は圧縮ガス熱媒１と、温
度Ｔ２（ただしＴ０＞Ｔ２＞Ｔ１）で気化する熱媒２を
熱交換器を通して熱源に接触させることにより気化する
工程（Ａ）と、この気化熱媒１、２を断熱膨張させ、こ
のとき発生する部分液化物と気体相を分離する工程
（Ｂ）と、分離気体相を断熱圧縮し前記熱交換器とは別
の熱交換器を通して加熱対象物質を加熱することによっ
て放熱圧縮又は液化させる工程（Ｃ）と、工程（Ｂ）の
部分液化物を工程（Ｃ）の圧縮ガス又は液化物と配合す
る工程（Ｄ）を連結循環させ、工程（Ａ）および（Ｂ）
の熱媒気化および断熱膨張のエクセルギー（有効仕事能
力）変化を電気エネルギーとして取り出すとともに、工
程（Ｂ）の低温化熱媒の冷熱および工程（Ｃ）の温熱を
有効エネルギー資源として活用する複合発電方法を第１
の要旨とする。又、上記第１の要旨の複合発電方法にお
いて、工程（Ａ）の熱交換器直後に工程（Ｂ）を実現す
る高性能低温蒸気発電機を設け、工程（Ｃ）に高性能コ
ンプレッサーと熱交換器を設置すると共に、必要に応じ
工程（Ｃ）の熱交換器で発生した熱を用いて、工程
（Ａ）と（Ｂ）の間で気化熱媒のポストヒートを行う設
備を設けた複合発電装置を第２の要旨とする。
く検討した結果、到達した発明に関するものである。即
ち、本発明は、物質熱源の温度（Ｔ０）以下の温度（Ｔ
１）で気化する易気化性液体又は圧縮ガス熱媒１と、温
度Ｔ２（ただしＴ０＞Ｔ２＞Ｔ１）で気化する熱媒２を
熱交換器を通して熱源に接触させることにより気化する
工程（Ａ）と、この気化熱媒１、２を断熱膨張させ、こ
のとき発生する部分液化物と気体相を分離する工程
（Ｂ）と、分離気体相を断熱圧縮し前記熱交換器とは別
の熱交換器を通して加熱対象物質を加熱することによっ
て放熱圧縮又は液化させる工程（Ｃ）と、工程（Ｂ）の
部分液化物を工程（Ｃ）の圧縮ガス又は液化物と配合す
る工程（Ｄ）を連結循環させ、工程（Ａ）および（Ｂ）
の熱媒気化および断熱膨張のエクセルギー（有効仕事能
力）変化を電気エネルギーとして取り出すとともに、工
程（Ｂ）の低温化熱媒の冷熱および工程（Ｃ）の温熱を
有効エネルギー資源として活用する複合発電方法を第１
の要旨とする。又、上記第１の要旨の複合発電方法にお
いて、工程（Ａ）の熱交換器直後に工程（Ｂ）を実現す
る高性能低温蒸気発電機を設け、工程（Ｃ）に高性能コ
ンプレッサーと熱交換器を設置すると共に、必要に応じ
工程（Ｃ）の熱交換器で発生した熱を用いて、工程
（Ａ）と（Ｂ）の間で気化熱媒のポストヒートを行う設
備を設けた複合発電装置を第２の要旨とする。
【００１５】本発明の基本システムは、液体熱媒に熱源
から熱エネルギーの供給を行って気化させ、気化時の体
積膨張エネルギーを活用する工程（１）と、気化熱媒を
圧縮することにより断熱圧縮熱を発生させると共に気体
化熱媒の液化相転移における発生潜熱を活用する工程
（２）から成り立つが、気化温度の異なる２種の熱媒を
適切に使用することによって、断熱膨張時に非常に大き
なエクセルギー変化を発生させることができ、条件によ
って投入圧縮仕事を上回るエクセルギーを発生させ、こ
れを活用して発電を行うこと、及び、付随して発生する
冷熱および、温熱を有効資源として活用するところに特
徴がある。
から熱エネルギーの供給を行って気化させ、気化時の体
積膨張エネルギーを活用する工程（１）と、気化熱媒を
圧縮することにより断熱圧縮熱を発生させると共に気体
化熱媒の液化相転移における発生潜熱を活用する工程
（２）から成り立つが、気化温度の異なる２種の熱媒を
適切に使用することによって、断熱膨張時に非常に大き
なエクセルギー変化を発生させることができ、条件によ
って投入圧縮仕事を上回るエクセルギーを発生させ、こ
れを活用して発電を行うこと、及び、付随して発生する
冷熱および、温熱を有効資源として活用するところに特
徴がある。
【００１６】本発明のシステムの稼働安定化状態では、
該システムからの出力エネルギーの一部を電気エネルギ
ー又は運動エネルギーに変換して、システムの作動エネ
ルギーとして利用することも可能である。また、太陽電
池発電動力や風力をコンプレッサー動力として用いたハ
イブリッドシステムでは、太陽電池発電エネルギーや風
力発電エネルギーの数倍もする熱エネルギーを付加した
有効熱エネルギーや電気・運動エネルギーを供給するこ
とができるようになる。
該システムからの出力エネルギーの一部を電気エネルギ
ー又は運動エネルギーに変換して、システムの作動エネ
ルギーとして利用することも可能である。また、太陽電
池発電動力や風力をコンプレッサー動力として用いたハ
イブリッドシステムでは、太陽電池発電エネルギーや風
力発電エネルギーの数倍もする熱エネルギーを付加した
有効熱エネルギーや電気・運動エネルギーを供給するこ
とができるようになる。
【００１７】尚、大気、河川、海水等の流動性物質を熱
源として使用する場合、これらの物質が太陽エネルギー
（熱・光）を吸収して、対流することによって連続的に
エネルギーが供給される。つまり、効果的な総合太陽エ
ネルギー有効活用システムとなる。
源として使用する場合、これらの物質が太陽エネルギー
（熱・光）を吸収して、対流することによって連続的に
エネルギーが供給される。つまり、効果的な総合太陽エ
ネルギー有効活用システムとなる。
【００１８】例えば、太陽電池では、太陽光エネルギー
を電気に変換するだけであるが、本発明では、太陽光エ
ネルギーとその数倍の熱その他エネルギーを同時に活用
することができる。
を電気に変換するだけであるが、本発明では、太陽光エ
ネルギーとその数倍の熱その他エネルギーを同時に活用
することができる。
【００１９】以下本発明を図に従って詳細に説明する。
【００２０】図１は本発明の複合発電装置の一例を示す
概略図で、同図において、低温蒸気発電機５とコンデン
サー２での発生熱Ｅ１を用いて低温蒸気発電し、その発
電力でコンプレッサー１を稼働し、余剰電力を取り出
す。コンデンサー２で発電活用された後の放熱エネルギ
ーも温熱空調用として活用し、低温蒸気発電で発生した
排出液化分は熱媒貯蔵タンクに混合される前に熱交換さ
れ、冷熱有効エネルギーとしてフル活用される装置とな
っている。
概略図で、同図において、低温蒸気発電機５とコンデン
サー２での発生熱Ｅ１を用いて低温蒸気発電し、その発
電力でコンプレッサー１を稼働し、余剰電力を取り出
す。コンデンサー２で発電活用された後の放熱エネルギ
ーも温熱空調用として活用し、低温蒸気発電で発生した
排出液化分は熱媒貯蔵タンクに混合される前に熱交換さ
れ、冷熱有効エネルギーとしてフル活用される装置とな
っている。
【００２１】本発明においては、必要に応じて、コンデ
ンサー２で個別の発電機を作動させる代わりに、発生熱
を別系熱媒を用いてシステム内の、低温蒸気発電機５の
手前に導き、気化熱媒のポストヒートを行って、内部エ
ネルギーを高め発電効率を上げる方法が取り得る。
ンサー２で個別の発電機を作動させる代わりに、発生熱
を別系熱媒を用いてシステム内の、低温蒸気発電機５の
手前に導き、気化熱媒のポストヒートを行って、内部エ
ネルギーを高め発電効率を上げる方法が取り得る。
【００２２】初期動力として必要なコンプレッサー作動
動力は、太陽エネルギーや風力エネルギー等を用いれ
ば、システム全体は密閉系であるため、本質的にクリー
ンであり、廃物も一切発生しない独立系のエネルギー源
と成し得る。また安定出力状態になった発生電力でコン
プレッサーを作動させれば、完全に自家発電で作動する
発電方法および発電装置となる。
動力は、太陽エネルギーや風力エネルギー等を用いれ
ば、システム全体は密閉系であるため、本質的にクリー
ンであり、廃物も一切発生しない独立系のエネルギー源
と成し得る。また安定出力状態になった発生電力でコン
プレッサーを作動させれば、完全に自家発電で作動する
発電方法および発電装置となる。
【００２３】本発明で使用する複数種類の熱媒系として
は、空気／水系（台風などで実現）、炭酸ガス／プロパ
ン、炭酸ガス／ブタン、（又は、アセトン、メタノー
ル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル）系、アンモ
ニア／水系、混合フロン熱媒系などが上げられるが、こ
れらに限られる物ではない。
は、空気／水系（台風などで実現）、炭酸ガス／プロパ
ン、炭酸ガス／ブタン、（又は、アセトン、メタノー
ル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル）系、アンモ
ニア／水系、混合フロン熱媒系などが上げられるが、こ
れらに限られる物ではない。
【００２４】本発明の発電方法を、より効率的に作動さ
せるには、コンプレッサー動力を、直接タービン回転動
力に切り替えた方がよい場合がある。又、熱交換のため
の熱源移動動力やコンプレッサー動力にＳＲＭ（スイッ
チアンドリラクタントモーター）など高効率モーターを
活用することができる。
せるには、コンプレッサー動力を、直接タービン回転動
力に切り替えた方がよい場合がある。又、熱交換のため
の熱源移動動力やコンプレッサー動力にＳＲＭ（スイッ
チアンドリラクタントモーター）など高効率モーターを
活用することができる。
【００２５】このような電気と熱エネルギーを発生させ
る、小型クリーンエネルギー発生装置は、極端に云え
ば、例えば上市されている水又は空気熱交換空調機の熱
媒蒸発系に、小型高性能タービン、空気作動式モーター
等を取り付け、凝縮液系分離の若干の回路変更によって
さえ達成することができる。
る、小型クリーンエネルギー発生装置は、極端に云え
ば、例えば上市されている水又は空気熱交換空調機の熱
媒蒸発系に、小型高性能タービン、空気作動式モーター
等を取り付け、凝縮液系分離の若干の回路変更によって
さえ達成することができる。
【００２６】これらは、家庭用電力と暖冷房を供給する
新たなシステムとして活用される。又、加温器、特に大
熱量を要する各種加熱器、温泉等として極めて省エネ効
果の大きい加熱装置とすることができる。
新たなシステムとして活用される。又、加温器、特に大
熱量を要する各種加熱器、温泉等として極めて省エネ効
果の大きい加熱装置とすることができる。
【００２７】一方、大型クリーンエネルギー発生装置を
開発すれば、その電力と熱エネルギーの組み合わせによ
って、地域電力や暖冷房に活用することが可能となる。
しかも太陽電池のように、太陽輻射熱を直に使用するわ
けでないため、曇天、夜間を問わずエネルギー供給が可
能である。つまり大気、海水、湖沼等への太陽エネルギ
ー補給によって、間断なく無尽蔵の電気エネルギーを生
み出すことができる。
開発すれば、その電力と熱エネルギーの組み合わせによ
って、地域電力や暖冷房に活用することが可能となる。
しかも太陽電池のように、太陽輻射熱を直に使用するわ
けでないため、曇天、夜間を問わずエネルギー供給が可
能である。つまり大気、海水、湖沼等への太陽エネルギ
ー補給によって、間断なく無尽蔵の電気エネルギーを生
み出すことができる。
【００２８】この装置は、コンプレッサー動力に太陽電
池や風力発電機等を用いれば、完全クリーンエネルギー
供給システムとなり、地球温暖化阻止の有力手段を提供
するものとなる。更に一旦発電が始まれば、自己発電エ
ネルギーの一部を使ってコンプレッサーを動かし、熱源
からの熱エネルギーの循環供給がある限り、電力エネル
ギーを創出することが可能であるという特徴がある。
池や風力発電機等を用いれば、完全クリーンエネルギー
供給システムとなり、地球温暖化阻止の有力手段を提供
するものとなる。更に一旦発電が始まれば、自己発電エ
ネルギーの一部を使ってコンプレッサーを動かし、熱源
からの熱エネルギーの循環供給がある限り、電力エネル
ギーを創出することが可能であるという特徴がある。
【００２９】発電装置５については、蒸気タービン方
式、あるいは、その他による発電も有効である。特に熱
媒蒸気によるタービン作動効率が本発明のエネルギー創
出に大きく影響を与える。
式、あるいは、その他による発電も有効である。特に熱
媒蒸気によるタービン作動効率が本発明のエネルギー創
出に大きく影響を与える。
【００３０】コンプレッサーについては、小型のシステ
ムの場合、スクロール式又は、ピストン式が用いられる
が、中型・大型のシステムでは、スクリュー方式やター
ボ方式のコンプレッサーを採用することが可能である。
ムの場合、スクロール式又は、ピストン式が用いられる
が、中型・大型のシステムでは、スクリュー方式やター
ボ方式のコンプレッサーを採用することが可能である。
【００３１】熱交換器については、大気熱に適応した集
熱・放熱効果の優れた薄手放熱金属襞熱交換器を用いる
ことができる。水熱を適用する場合には、従来公知の水
冷用熱交換器を用いたり、改良装置を適用する事ができ
る。土砂・岩石などの熱を利用する場合にはこれらに配
管し水等の液体に熱を伝達する１次熱交換系を経由し
て、熱吸収することができる。
熱・放熱効果の優れた薄手放熱金属襞熱交換器を用いる
ことができる。水熱を適用する場合には、従来公知の水
冷用熱交換器を用いたり、改良装置を適用する事ができ
る。土砂・岩石などの熱を利用する場合にはこれらに配
管し水等の液体に熱を伝達する１次熱交換系を経由し
て、熱吸収することができる。
【００３２】装置構成部材としては、従来公知のものが
使用できるが、更に、材料適性があり、量産加工が可能
な各種先端材料を使用できる。
使用できるが、更に、材料適性があり、量産加工が可能
な各種先端材料を使用できる。
【００３３】先進複合材料としては炭素繊維樹脂複合材
料や炭素繊維・炭素複合材料の他、アラミド繊維や高性
能ガラス繊維を基材として用いることが可能である。先
端材料使用に効果ある部品としては、コンプレッサーの
シリンダー、シャフト、ピストン、タービン部品、パイ
プ等、また発電機の回転はねやシャフト、フレーム、熱
交換器のパイプフレーム等を挙げることができる。
料や炭素繊維・炭素複合材料の他、アラミド繊維や高性
能ガラス繊維を基材として用いることが可能である。先
端材料使用に効果ある部品としては、コンプレッサーの
シリンダー、シャフト、ピストン、タービン部品、パイ
プ等、また発電機の回転はねやシャフト、フレーム、熱
交換器のパイプフレーム等を挙げることができる。
【００３４】本発明の複合発電方法を具体的に利用した
例として、家庭用温冷熱・電気供給装置について詳述す
る。
例として、家庭用温冷熱・電気供給装置について詳述す
る。
【００３５】従来商品化されている家庭用エネルギー供
給装置は、太陽電池発電装置か又は、太陽熱温水装置で
ある。太陽電池発電装置はシリコン半導体を用いて、電
力を生じる装置である。その利用する太陽エネルギー
は、光エネルギーに限られ本来保有する太陽エネルギー
の一部しか使用しないため、最高効率の太陽電池でも１
８％程度である。
給装置は、太陽電池発電装置か又は、太陽熱温水装置で
ある。太陽電池発電装置はシリコン半導体を用いて、電
力を生じる装置である。その利用する太陽エネルギー
は、光エネルギーに限られ本来保有する太陽エネルギー
の一部しか使用しないため、最高効率の太陽電池でも１
８％程度である。
【００３６】太陽輻射熱で温湯をつくる旧タイプの給湯
器は、太陽光エネルギーを活用していない。
器は、太陽光エネルギーを活用していない。
【００３７】本発明の複合発電装置を利用した家庭用温
冷熱・電気供給装置は、太陽光エネルギーで電力を賄
い、コンプレッサーを作動させ、太陽熱輻射エネルギー
で加熱された温水を更に、ヒートポンプ装置によって加
温されるため、従来装置より利用価値の高い高温の温水
を効率よく発生させうる。また、発電系から電力と冷熱
を取り出すことができる。つまり、本発明の装置によれ
ば、有効活用可能な温冷水と電力を所望の比率で供給す
ることが可能となる。
冷熱・電気供給装置は、太陽光エネルギーで電力を賄
い、コンプレッサーを作動させ、太陽熱輻射エネルギー
で加熱された温水を更に、ヒートポンプ装置によって加
温されるため、従来装置より利用価値の高い高温の温水
を効率よく発生させうる。また、発電系から電力と冷熱
を取り出すことができる。つまり、本発明の装置によれ
ば、有効活用可能な温冷水と電力を所望の比率で供給す
ることが可能となる。
【００３８】本発明の装置の初期動力に、風の運動エネ
ルギーを動力源として使用した場合、その３〜８倍の風
によってもたらされる大気熱エネルギーを温熱エネルギ
ーとして取り出せ、更に風の運動エネルギーから発生さ
せうる電気エネルギーを上回る熱エネルギーから転換し
た電気エネルギーを発生させる事ができる。
ルギーを動力源として使用した場合、その３〜８倍の風
によってもたらされる大気熱エネルギーを温熱エネルギ
ーとして取り出せ、更に風の運動エネルギーから発生さ
せうる電気エネルギーを上回る熱エネルギーから転換し
た電気エネルギーを発生させる事ができる。
【００３９】
【実施例】以下、本発明を実施例により、更に具体的に
説明する。
説明する。
【００４０】〔実施例１〕大気温度２０℃で、炭酸ガス
熱媒を用いた場合、コンプレッサーの消費電力２ＫＷ、
７０℃の加熱空気を７ＫＷ出力（入力に対して３．６倍
の出力）できる伝熱面積４０ｍ２の熱交換器を備えた、
熱媒蒸気発電機１０をもった図２のような複合発電装置
を形成した。
熱媒を用いた場合、コンプレッサーの消費電力２ＫＷ、
７０℃の加熱空気を７ＫＷ出力（入力に対して３．６倍
の出力）できる伝熱面積４０ｍ２の熱交換器を備えた、
熱媒蒸気発電機１０をもった図２のような複合発電装置
を形成した。
【００４１】外気温２０℃の状態で、この装置の熱媒系
を炭酸ガス／プロパン（１０／１）の混合熱媒に切り替
え、２００Ｖ電源からの買電によりコンプレッサー６を
作動させ、コンデンサー７で放熱し、熱媒を凝集液化さ
せ、次いで気化器９で、大気熱を吸収して気化させ、発
電機１０のタービンを電力を取り出すことなく作動をさ
せた後、コンプレッサー６に再度導いて加圧するとい
う、ヒートポンプ系サイクルシステムを定常状態になる
まで予備運転した。
を炭酸ガス／プロパン（１０／１）の混合熱媒に切り替
え、２００Ｖ電源からの買電によりコンプレッサー６を
作動させ、コンデンサー７で放熱し、熱媒を凝集液化さ
せ、次いで気化器９で、大気熱を吸収して気化させ、発
電機１０のタービンを電力を取り出すことなく作動をさ
せた後、コンプレッサー６に再度導いて加圧するとい
う、ヒートポンプ系サイクルシステムを定常状態になる
まで予備運転した。
【００４２】この時、コンプレッサー６への入力Ｅ０
（２ＫＷ）に対し、コンデンサー７での熱出力（Ｅ１
２）は約７．２ＫＷであった。
（２ＫＷ）に対し、コンデンサー７での熱出力（Ｅ１
２）は約７．２ＫＷであった。
【００４３】ついで、発電機１０から電力を取り出し、
断熱冷却されて凝縮したプロパン主体の液化分をタンク
８に圧入しながら運転を継続したところ、コンプレッサ
ー圧縮動力３．６ＫＷに対して発電機１０の発電エネル
ギーが３．６ＫＷ得られるようになった。尚、比較とし
て、炭酸ガス単独熱媒系では、同一圧縮動力で、最大
２．０ＫＷａ発電エネルギーを得たに留まった。
断熱冷却されて凝縮したプロパン主体の液化分をタンク
８に圧入しながら運転を継続したところ、コンプレッサ
ー圧縮動力３．６ＫＷに対して発電機１０の発電エネル
ギーが３．６ＫＷ得られるようになった。尚、比較とし
て、炭酸ガス単独熱媒系では、同一圧縮動力で、最大
２．０ＫＷａ発電エネルギーを得たに留まった。
【００４４】この電力をインバーターで電圧周波数を調
節してコンプレッサー動力として買電と併用しながら活
用することにより、最終的には買電０で、コンデンサー
７から熱出力を、発電機排出液化分から冷熱出力を得な
がら定常運転することがが可能となった。
節してコンプレッサー動力として買電と併用しながら活
用することにより、最終的には買電０で、コンデンサー
７から熱出力を、発電機排出液化分から冷熱出力を得な
がら定常運転することがが可能となった。
【００４５】〔実施例２〕実施例１の複合発電装置にお
いて、コンデンサー７での熱出力（Ｅ１２）の一部を取
り出し、気化器９を出た直後の気化熱媒を加熱する回路
を設けた。
いて、コンデンサー７での熱出力（Ｅ１２）の一部を取
り出し、気化器９を出た直後の気化熱媒を加熱する回路
を設けた。
【００４６】これによって、気化器１を出た熱媒系は、
２０℃から７０℃に加熱することが可能になり、実施例
１と同様にして、発電機を含むヒートポンプシステムを
定常状態になるまでコンプレッサー作動したところ、発
電機１０の発電エネルギーが、４．８ＫＷ得られるよう
になった。
２０℃から７０℃に加熱することが可能になり、実施例
１と同様にして、発電機を含むヒートポンプシステムを
定常状態になるまでコンプレッサー作動したところ、発
電機１０の発電エネルギーが、４．８ＫＷ得られるよう
になった。
【００４７】この電力をインバーターで電圧周波数を調
節してコンプレッサー動力として買電と併用しながら活
用することにより、最終的には１．２ＫＷの電力を得な
がら、コンデンサー７から７０℃熱出力３ＫＷを、発電
機排出液化分から−２０℃の冷熱出力１ＫＷを得ながら
定常運転することがが可能となった。
節してコンプレッサー動力として買電と併用しながら活
用することにより、最終的には１．２ＫＷの電力を得な
がら、コンデンサー７から７０℃熱出力３ＫＷを、発電
機排出液化分から−２０℃の冷熱出力１ＫＷを得ながら
定常運転することがが可能となった。
【００４８】
【発明の効果】上述のように構成された本発明の複合発
電方法及び装置によれば、投入エネルギーを上回る電気
と有効温冷熱熱資源エネルギーを、使用する場所を問わ
ず、適正温度の熱エネルギーを有する熱源から取り出す
ことができる。また太陽熱エネルギーや風力エネルギー
が大量に得られるところで本発明のシステムをハイブリ
ッドシステムとして使用すれば、過酷な環境でも空調、
加熱などの人間活動の必要エネルギーを容易に大量に供
給する事ができる。またこれらのエネルギー発生に際し
て汚染物質が生じないので、地球環境を守る点からも極
めて有効である。
電方法及び装置によれば、投入エネルギーを上回る電気
と有効温冷熱熱資源エネルギーを、使用する場所を問わ
ず、適正温度の熱エネルギーを有する熱源から取り出す
ことができる。また太陽熱エネルギーや風力エネルギー
が大量に得られるところで本発明のシステムをハイブリ
ッドシステムとして使用すれば、過酷な環境でも空調、
加熱などの人間活動の必要エネルギーを容易に大量に供
給する事ができる。またこれらのエネルギー発生に際し
て汚染物質が生じないので、地球環境を守る点からも極
めて有効である。
【図１】本発明のシステムの一例を示す概略図である。
【図２】本発明のシステムの他の例を示す概略図であ
る。
る。
１ コンプレッサー ２ コンデンサー ３ 熱媒貯蔵タンク ４ 蒸発熱交換器 ５ 低温蒸気発電機 ６ コンプレッサー ７ コンデンサー ８ タンク ９ 気化器 １０ 発電機 １１ ポストヒーター
Claims (2)
- 【請求項１】 物質熱源の温度（Ｔ０）以下の温度（Ｔ
１）で気化する易気化性液体又は圧縮ガス熱媒１と温度
Ｔ２（ただしＴ０＞Ｔ２＞Ｔ１）で気化する熱媒２を熱
交換器を通して熱源に接触させることにより気化する工
程（Ａ）と、この気化熱媒１、２を断熱膨張させ、この
とき発生する部分液化物と気体相を分離する工程（Ｂ）
と、分離気体相を断熱圧縮し前記熱交換器とは別の熱交
換器を通して加熱対象物質を加熱することによって放熱
圧縮又は液化させる工程（Ｃ）と、工程（Ｂ）の部分液
化物を工程（Ｃ）の圧縮ガス又は液化物と配合する工程
（Ｄ）を連結循環させ、工程（Ａ）および（Ｂ）の熱媒
気化および断熱膨張のエクセルギー変化を電気エネルギ
ーとして取り出すとともに、工程（Ｂ）の低温化熱媒の
冷熱および工程（Ｃ）の温熱を有効エネルギー資源とし
て活用する複合発電方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の複合発電方法において、
工程（Ａ）の熱交換器直後に工程（Ｂ）を実現する高性
能低温蒸気発電機を設け、工程（Ｃ）に高性能コンプレ
ッサーと熱交換器を設置すると共に、必要に応じ工程
（Ｃ）の熱交換器で発生した熱を用いて、工程（Ａ）と
（Ｂ）の間で気化熱媒のポストヒートを行う設備を設け
た複合発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37596299A JP2001152813A (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 複合発電方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37596299A JP2001152813A (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 複合発電方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001152813A true JP2001152813A (ja) | 2001-06-05 |
Family
ID=18506349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37596299A Pending JP2001152813A (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 複合発電方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001152813A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040606A (ja) * | 2011-08-17 | 2013-02-28 | Kazuhiko Nagashima | 高効率常温熱エネルギーの回収法及び回収装置 |
| JP6295391B1 (ja) * | 2017-10-20 | 2018-03-14 | 一彦 永嶋 | 動力生成システム及び同動力生成システムを用いた発電システム |
| JP6409157B1 (ja) * | 2018-05-02 | 2018-10-17 | 一彦 永嶋 | 電力生成システム |
-
1999
- 1999-11-29 JP JP37596299A patent/JP2001152813A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040606A (ja) * | 2011-08-17 | 2013-02-28 | Kazuhiko Nagashima | 高効率常温熱エネルギーの回収法及び回収装置 |
| JP6295391B1 (ja) * | 2017-10-20 | 2018-03-14 | 一彦 永嶋 | 動力生成システム及び同動力生成システムを用いた発電システム |
| WO2019077774A1 (ja) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | 永嶋一彦 | 動力生成システム及び同動力生成システムを用いた発電システム |
| JP2019078179A (ja) * | 2017-10-20 | 2019-05-23 | 一彦 永嶋 | 動力生成システム及び同動力生成システムを用いた発電システム |
| US10767483B2 (en) | 2017-10-20 | 2020-09-08 | Kazuhiko NAGASHIMA | Power generation system and electricity generation system using the power generation system |
| JP6409157B1 (ja) * | 2018-05-02 | 2018-10-17 | 一彦 永嶋 | 電力生成システム |
| WO2019211962A1 (ja) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | Nagashima Kazuhiko | 電力生成システム |
| JP2019194466A (ja) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | 一彦 永嶋 | 電力生成システム |
| AU2019263822B2 (en) * | 2018-05-02 | 2020-12-10 | Kazuhiko NAGASHIMA | Electric power generating system |
| US10907512B1 (en) | 2018-05-02 | 2021-02-02 | Kazuhiko NAGASHIMA | Electric power generating system |
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