JP2003336573A - 新規熱サイクルと複合発電システムおよびその装置 - Google Patents
新規熱サイクルと複合発電システムおよびその装置Info
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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（Ｔｏ）で飽和蒸気圧力
（Ｐｏ）を有する圧縮ガス熱媒を、外部仕事をさせつつ
断熱膨張する工程（ａ）を経て、冷却・部分液化させ、
気液を分離し、気体分は熱交換器を通して熱源に接触さ
せて、Ｔｏ付近まで定積加熱し、次いでＰｏ近辺まで断
熱圧縮し、連続的に断熱膨張工程（ａ）に循環させるサ
イクル１をとり、分離液体分は別の熱交換器を通して熱
源に接触させて熱エネルギーを得て加熱気化させ、断熱
膨張工程（ａ）に導入・循環するサイクル２を形成し、
１，２両サイクルを結合することによって、全サイクル
において熱媒の膨張のエクセルギーが圧縮と循環に必要
なエクセルギーを上回るようになさしめ、圧縮・膨張連
結工程から余剰エクセルギーを電力として取り出すと共
に、圧縮工程で発生する温熱と冷却気液の冷温を資源と
して有効活用する複合発電システムを提供する。
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（Ｔｏ）で飽和蒸気圧力
（Ｐｏ）を有する圧縮ガス熱媒を、外部仕事をさせつつ
断熱膨張する工程（ａ）を経て、冷却・部分液化させ、
気液を分離し、気体分は熱交換器を通して熱源に接触さ
せて、Ｔｏ付近まで定積加熱し、次いでＰｏ近辺まで断
熱圧縮し、連続的に断熱膨張工程（ａ）に循環させるサ
イクル１をとり、分離液体分は別の熱交換器を通して熱
源に接触させて熱エネルギーを得て加熱気化させ、断熱
膨張工程（ａ）に導入・循環するサイクル２を形成し、
１，２両サイクルを結合することによって、全サイクル
において熱媒の膨張のエクセルギーが圧縮と循環に必要
なエクセルギーを上回るようになさしめ、圧縮・膨張連
結工程から余剰エクセルギーを電力として取り出すと共
に、圧縮工程で発生する温熱と冷却気液の冷温を資源と
して有効活用する複合発電システムを提供する。
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新規熱圧サイクルと複合発電シ
ステム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新規熱圧サイクルと複合発電シ
ステム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】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。
【０００６】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。また、火山の水蒸気爆発は、熱エ
ネルギーから巨大なエクセルギーが取り出し得ることを
証明している。
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。また、火山の水蒸気爆発は、熱エ
ネルギーから巨大なエクセルギーが取り出し得ることを
証明している。
【０００７】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。
【０００８】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。
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。
【０００９】このような原理を実現化するシステムは、
ヒートポ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。
ヒートポ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。
【００１０】これらのヒートポンプシステムは、熱媒液
化用コンプレッサー作動のため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。
化用コンプレッサー作動のため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。
【００１１】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。
【００１２】
【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（特願平１１−３３８３２０、特願平３７５
９６２、特願２０００−３５８４０）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（特願平１１−３３８３２０、特願平３７５
９６２、特願２０００−３５８４０）である。
【００１３】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、到達した発明関するものである。即
ち、本発明は、物質熱源の温度（Ｔｏ）で飽和蒸気圧力
（Ｐｏ）を有する圧縮ガス熱媒を、外部仕事をさせつつ
断熱膨張する工程（ａ）を経て、冷却・部分液化させ、
気液を分離し、気体分は熱交換器を通して熱源に接触さ
せて、Ｔｏ付近まで定積加熱し、次いでＰｏ近辺まで断
熱圧縮し、連続的に断熱膨張工程（ａ）に循環させるサ
イクル１をとり、他方、分離液体分は別の熱交換器を通
して熱源に接触させて熱エネルギーを得て加熱気化さ
せ、温度Ｔｏ−圧力Ｐｏの気体に戻し、断熱膨張工程
（ａ）に循環するサイクル２を形成し、１，２両サイク
ルを結合することによって、全サイクルにおいて熱媒の
膨張のエクセルギーが圧縮と循環に必要なエクセルギー
を上回るようになさしめたことを特徴とする新規熱サイ
クル、を第１の要旨とし、上記新規熱サイクルを適用
し、圧縮・膨張工程から余剰エクセルギーを電力として
取り出すと共に、圧縮工程で発生する温熱と冷却気液の
冷温を生活資源として有効活用するようにしたことを特
徴とする複合発電システムを第２の要旨とする。また、
上記複合発電システムにおいて、圧縮ガス熱媒を炭酸ガ
スとし、圧縮工程と膨張工程と発電・駆動モーターを同
軸ないし連動するようにしたことを特徴とする複合発電
装置を第３の要旨とする。
く検討した結果、到達した発明関するものである。即
ち、本発明は、物質熱源の温度（Ｔｏ）で飽和蒸気圧力
（Ｐｏ）を有する圧縮ガス熱媒を、外部仕事をさせつつ
断熱膨張する工程（ａ）を経て、冷却・部分液化させ、
気液を分離し、気体分は熱交換器を通して熱源に接触さ
せて、Ｔｏ付近まで定積加熱し、次いでＰｏ近辺まで断
熱圧縮し、連続的に断熱膨張工程（ａ）に循環させるサ
イクル１をとり、他方、分離液体分は別の熱交換器を通
して熱源に接触させて熱エネルギーを得て加熱気化さ
せ、温度Ｔｏ−圧力Ｐｏの気体に戻し、断熱膨張工程
（ａ）に循環するサイクル２を形成し、１，２両サイク
ルを結合することによって、全サイクルにおいて熱媒の
膨張のエクセルギーが圧縮と循環に必要なエクセルギー
を上回るようになさしめたことを特徴とする新規熱サイ
クル、を第１の要旨とし、上記新規熱サイクルを適用
し、圧縮・膨張工程から余剰エクセルギーを電力として
取り出すと共に、圧縮工程で発生する温熱と冷却気液の
冷温を生活資源として有効活用するようにしたことを特
徴とする複合発電システムを第２の要旨とする。また、
上記複合発電システムにおいて、圧縮ガス熱媒を炭酸ガ
スとし、圧縮工程と膨張工程と発電・駆動モーターを同
軸ないし連動するようにしたことを特徴とする複合発電
装置を第３の要旨とする。
【００１４】本発明の基本システムでは、熱源温度付近
の熱媒飽和蒸気（温度Ｔｏ、圧力Ｐｏ）を体積膨張させ
てエネルギー（エクセルギー）を活用すると共に、断熱
膨張による自己冷却によって部分液化する工程（ａ）
と、冷却熱媒の気液を密度差により重力活用分離して、
熱媒気体分は冷熱活用を行いつつ定積加熱によって熱源
温度付近まで加熱後、断熱圧縮し、直ちに膨張工程に移
行して気体サイクル１を形成するところに特徴がある。
従って、断熱圧縮と膨張工程の駆動は同軸で連結される
か、または、ギアやチェインで連結されている。また発
生する断熱圧縮熱エネルギーは、必要に応じ、活用でき
るようにする。
の熱媒飽和蒸気（温度Ｔｏ、圧力Ｐｏ）を体積膨張させ
てエネルギー（エクセルギー）を活用すると共に、断熱
膨張による自己冷却によって部分液化する工程（ａ）
と、冷却熱媒の気液を密度差により重力活用分離して、
熱媒気体分は冷熱活用を行いつつ定積加熱によって熱源
温度付近まで加熱後、断熱圧縮し、直ちに膨張工程に移
行して気体サイクル１を形成するところに特徴がある。
従って、断熱圧縮と膨張工程の駆動は同軸で連結される
か、または、ギアやチェインで連結されている。また発
生する断熱圧縮熱エネルギーは、必要に応じ、活用でき
るようにする。
【００１５】一方、分離された液体熱媒は冷熱活用を行
いつつ加熱後、熱源からエネルギーを得て熱源温度付近
の飽和蒸気となし、気体サイクル１の圧縮後の、膨張工
程入口に導入され、液体系サイクル２が形成される。そ
して１、２両サイクルが統合されて１つの本発明の新規
熱サイクルが形成される。
いつつ加熱後、熱源からエネルギーを得て熱源温度付近
の飽和蒸気となし、気体サイクル１の圧縮後の、膨張工
程入口に導入され、液体系サイクル２が形成される。そ
して１、２両サイクルが統合されて１つの本発明の新規
熱サイクルが形成される。
【００１６】熱媒には、炭酸ガスを使用することによっ
て、この熱サイクルの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る。とくに、気液共
存膨張に適した容積型や速度型、ないし併用型ラセン式
タービン発電機を設置して電力を取り出すことができ
る。また、膨張工程（ａ）の直前に圧縮工程連結させる
ことで圧縮仕事以上の膨張エクセルギーが余剰電力とし
て利用できる。一方、気体熱媒の定積加熱、液体熱媒の
加熱・蒸発において熱媒は環境熱源からエネルギー（エ
クセルギー）を得て加温、気化などが起こるため、わず
かな移送動力が必要なだけで実質的に外部からの圧縮等
の仕事を必要としない。
て、この熱サイクルの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る。とくに、気液共
存膨張に適した容積型や速度型、ないし併用型ラセン式
タービン発電機を設置して電力を取り出すことができ
る。また、膨張工程（ａ）の直前に圧縮工程連結させる
ことで圧縮仕事以上の膨張エクセルギーが余剰電力とし
て利用できる。一方、気体熱媒の定積加熱、液体熱媒の
加熱・蒸発において熱媒は環境熱源からエネルギー（エ
クセルギー）を得て加温、気化などが起こるため、わず
かな移送動力が必要なだけで実質的に外部からの圧縮等
の仕事を必要としない。
【００１７】熱媒には、熱源温度を選べば、炭酸ガスの
他、水、水・空気、アンモニア、水・アンモニア混合系
その他が活用できることは言うまでもない。
他、水、水・空気、アンモニア、水・アンモニア混合系
その他が活用できることは言うまでもない。
【００１８】低温熱媒気体の定積加熱においては、加熱
と共に圧力上昇が起きるので、サイクルの連続性を確保
するためには、パイプで連結した状態で、入り口と出口
の熱媒単位時間移動体積を同等にする方法が望ましく、
ラセン式等積移送ポンプを用いることが望ましい。
と共に圧力上昇が起きるので、サイクルの連続性を確保
するためには、パイプで連結した状態で、入り口と出口
の熱媒単位時間移動体積を同等にする方法が望ましく、
ラセン式等積移送ポンプを用いることが望ましい。
【００１９】液層系の加熱においても基本的には同思想
による移送ポンプを用いることが望まれる。
による移送ポンプを用いることが望まれる。
【００２０】本発明において、気液両サイクルを統合し
た断熱膨張エクセルギー変化量は、熱サイクルの圧縮仕
事と駆動のエクセルギーを上回る条件があり、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本発明の
特徴がある。
た断熱膨張エクセルギー変化量は、熱サイクルの圧縮仕
事と駆動のエクセルギーを上回る条件があり、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本発明の
特徴がある。
【００２１】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、人間活動の資源とし
て利用することが可能である。また、始動時もしくは定
常稼動時に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をとることも可能
であり、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可能となる。
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、人間活動の資源とし
て利用することが可能である。また、始動時もしくは定
常稼動時に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をとることも可能
であり、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可能となる。
【００２２】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。
【００２３】以下本発明を図に従って詳細に説明する。
【００２４】図１は本発明の複合発電装置の一例を示す
概略図である。同図において、熱源は、大気、海水、河
川などの自然環境物質であり、この温度で常態となる高
圧炭酸ガスを熱媒として設定している。ここで低圧気液
分離タンク３に蓄えられた熱媒蒸気は、必要に応じて冷
熱を活用しつつ、定積加熱熱交換器４で一次加圧され、
更に、コンプレッサー１で２次圧縮後、直ちに低温蒸気
タービン式発電機２を通して断熱膨張され、低圧気液分
離タンク３に循環される。
概略図である。同図において、熱源は、大気、海水、河
川などの自然環境物質であり、この温度で常態となる高
圧炭酸ガスを熱媒として設定している。ここで低圧気液
分離タンク３に蓄えられた熱媒蒸気は、必要に応じて冷
熱を活用しつつ、定積加熱熱交換器４で一次加圧され、
更に、コンプレッサー１で２次圧縮後、直ちに低温蒸気
タービン式発電機２を通して断熱膨張され、低圧気液分
離タンク３に循環される。
【００２５】一方、低圧気液分離タンクで分離された液
体熱媒は、サイクル２に沿って、熱交換器４’によっ
て、冷熱を資源として活用しながら、熱源付近の温度ま
で加熱され、熱エネルギーを得て高圧蒸気となり、蒸気
タービンに導入される。
体熱媒は、サイクル２に沿って、熱交換器４’によっ
て、冷熱を資源として活用しながら、熱源付近の温度ま
で加熱され、熱エネルギーを得て高圧蒸気となり、蒸気
タービンに導入される。
【００２６】結局、上記サイクル１と２が連結され、続
いてタービン発電、加熱、圧縮の工程を繰り返す、常温
付近の熱源を用いて、発電が可能となる本発明の新規熱
サイクルが出来上がる。
いてタービン発電、加熱、圧縮の工程を繰り返す、常温
付近の熱源を用いて、発電が可能となる本発明の新規熱
サイクルが出来上がる。
【００２７】ここで、コンプレッサー１は、ラセン式、
スクロール式、スクリュー式が用いられるほか、がスタ
ービンのように速度式圧縮・膨張器を用いて直ちに圧縮
膨張を行い、圧縮から膨張に移行する途中で液体サイク
ルの飽和蒸気を注入する方法などが取り得る。すなわ
ち、エネルギー密度は低いながら、マイクロガスタービ
ンの一種と考えることができる。
スクロール式、スクリュー式が用いられるほか、がスタ
ービンのように速度式圧縮・膨張器を用いて直ちに圧縮
膨張を行い、圧縮から膨張に移行する途中で液体サイク
ルの飽和蒸気を注入する方法などが取り得る。すなわ
ち、エネルギー密度は低いながら、マイクロガスタービ
ンの一種と考えることができる。
【００２８】また、連続式加圧器で高温となった熱媒の
熱エネルギーは、必要に応じ熱交換して、温熱として活
用できる。
熱エネルギーは、必要に応じ熱交換して、温熱として活
用できる。
【００２９】本発明のサイクルを始動するコンプレッサ
ーの初期動力は、太陽エネルギー発電による動力や風力
エネルギー等を用いれば、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。
ーの初期動力は、太陽エネルギー発電による動力や風力
エネルギー等を用いれば、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。
【００３０】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。
新たなシステムとして活用される。
【００３１】また、大型装置を開発すれば、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
を供給するシステムとして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。
熱エネルギーの組み合わせによって、地域電力や暖冷房
を供給するシステムとして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。
【００３２】このシステム・装置は、始動時に外部動力
が必要なほかは、一旦安定発電が始まれば、熱源からの
熱エネルギーの循環供給がある限り、環境条件の物質熱
から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。
が必要なほかは、一旦安定発電が始まれば、熱源からの
熱エネルギーの循環供給がある限り、環境条件の物質熱
から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。
【００３３】
【発明の効果】上述のように構成された本発明の新規熱
サイクルによる複合発電システム及び装置によれば、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。
サイクルによる複合発電システム及び装置によれば、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一例を示す炭酸ガスを用い
た場合の温度・エントロピー（Ｔ−Ｓ）線図と本発明の
サイクルの概略図である。
た場合の温度・エントロピー（Ｔ−Ｓ）線図と本発明の
サイクルの概略図である。
１ コンプレッサー
２ 蒸気タービン
３ 低圧気液分離タンク
４ 定積加熱熱交換器
４’熱交換・蒸発器
ａ 膨張工程
５．発電駆動機
Claims (3)
- 【請求項１】物質熱源の温度（Ｔｏ）で飽和蒸気圧力
（Ｐｏ）を有する圧縮ガス熱媒を、外部仕事をさせつつ
断熱膨張する工程（ａ）を経て、冷却・部分液化させ、
気液を分離し、気体分は熱交換器を通して熱源に接触さ
せて、Ｔｏ付近まで定積加熱し、次いでＰｏ近辺まで断
熱圧縮し、連続的に断熱膨張工程（ａ）に循環させるサ
イクル１をとり、分離液体分は別の熱交換器を通して熱
源に接触させて熱エネルギーを得て加熱気化させ、温度
Ｔｏ−圧力Ｐｏの気体に戻し、断熱膨張工程（ａ）に循
環するサイクル２を形成し、１，２両サイクルを結合す
ることによって、全サイクルにおいて熱媒の膨張のエク
セルギーが圧縮と循環に必要なエクセルギーを上回るよ
うになさしめたことを特徴とする新規熱サイクル。 - 【請求項２】物質熱源の温度（Ｔｏ）で飽和蒸気圧力
（Ｐｏ）を有する圧縮ガス熱媒を、外部仕事をさせつつ
断熱膨張する工程（ａ）を経て、冷却・部分液化させ、
気液を分離し、気体分は熱交換器を通して熱源に接触さ
せて、Ｔｏ付近まで定積加熱し、次いでＰｏ近辺まで断
熱圧縮し、連続的に断熱膨張工程（ａ）に循環させるサ
イクル１をとり、分離液体分は別の熱交換器を通して熱
源に接触させて熱エネルギーを得て加熱気化させ、温度
Ｔｏ−圧力Ｐｏの気体に戻し、断熱膨張工程（ａ）に循
環するサイクル２を形成し、１，２両サイクルを結合す
ることによって、全サイクルにおいて熱媒の膨張のエク
セルギーが圧縮と循環に必要なエクセルギーを上回るよ
うになさしめ、圧縮・膨張工程から余剰エクセルギーを
電力として取り出すと共に、圧縮工程で発生する温熱と
冷却気液の冷温を生活資源として有効活用するようにし
たことを特徴とする複合発電システム。 - 【請求項３】請求項２記載のシステムにおいて、圧縮ガ
ス熱媒を炭酸ガスとし、圧縮工程と膨張工程と発電・駆
動モーターを同軸ないし連動するようにしたことを特徴
とする複合発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002179185A JP2003336573A (ja) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | 新規熱サイクルと複合発電システムおよびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002179185A JP2003336573A (ja) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | 新規熱サイクルと複合発電システムおよびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003336573A true JP2003336573A (ja) | 2003-11-28 |
Family
ID=29707117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002179185A Pending JP2003336573A (ja) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | 新規熱サイクルと複合発電システムおよびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003336573A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010037877A1 (es) * | 2008-10-01 | 2010-04-08 | Emilio Ramos Quirosa | Aparato generador de energía |
| WO2011017732A1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-17 | Walter Doyle | System for producing energy & method |
| KR101086892B1 (ko) | 2010-03-26 | 2011-11-24 | 주식회사 케이티이엔지 | 태양광과 풍력발전의 전기에너지를 이용한 냉난방시스템 |
| CN108224825A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-06-29 | 浙江柿子新能源科技有限公司 | 一种带中间分离冷却的异聚态热利用系统 |
| CN108869215A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-23 | 东南大学 | 基于液态空气储能技术的移动式海岛供电系统 |
| CN109356805A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-19 | 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 | 一种带高温相变储能的co2光热发电系统及其控制方法 |
| CN109404076A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-03-01 | 清华大学 | 一种联合发电系统及方法 |
-
2002
- 2002-05-17 JP JP2002179185A patent/JP2003336573A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010037877A1 (es) * | 2008-10-01 | 2010-04-08 | Emilio Ramos Quirosa | Aparato generador de energía |
| ES2374011A1 (es) * | 2008-10-01 | 2012-02-13 | Emilio Ramos Quirosa | Aparato generador de energía retroalimentado. |
| WO2011017732A1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-17 | Walter Doyle | System for producing energy & method |
| KR101086892B1 (ko) | 2010-03-26 | 2011-11-24 | 주식회사 케이티이엔지 | 태양광과 풍력발전의 전기에너지를 이용한 냉난방시스템 |
| CN108224825A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-06-29 | 浙江柿子新能源科技有限公司 | 一种带中间分离冷却的异聚态热利用系统 |
| CN108224825B (zh) * | 2018-03-09 | 2023-12-29 | 浙江柿子新能源科技有限公司 | 一种带中间分离冷却的异聚态热利用系统 |
| CN108869215A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-23 | 东南大学 | 基于液态空气储能技术的移动式海岛供电系统 |
| CN109404076A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-03-01 | 清华大学 | 一种联合发电系统及方法 |
| CN109404076B (zh) * | 2018-10-22 | 2019-10-18 | 清华大学 | 一种联合发电系统及方法 |
| CN109356805A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-19 | 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 | 一种带高温相变储能的co2光热发电系统及其控制方法 |
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