JP2010229992A - Solar heat utilizing power generation system - Google Patents
Solar heat utilizing power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010229992A JP2010229992A JP2009081578A JP2009081578A JP2010229992A JP 2010229992 A JP2010229992 A JP 2010229992A JP 2009081578 A JP2009081578 A JP 2009081578A JP 2009081578 A JP2009081578 A JP 2009081578A JP 2010229992 A JP2010229992 A JP 2010229992A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- generation system
- air
- solar thermal
- thermal power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Description
本発明は、太陽熱により加熱された空気を利用して発電を行う太陽熱利用発電システムに関する。 The present invention relates to a solar thermal power generation system that generates power using air heated by solar heat.
近年、CO2ガスの削減に代表される地球温暖化対策の一環として、自然のエネルギーを利用した発電システムへの関心が高まっている。そして、自然エネルギーの利用として、ソーラーパネルを用いた太陽光発電と並んで、太陽熱発電および風力発電が注目されている。しかし風力発電については、整った風が一定速度以上で定常的に吹くという限られた風況の地域において、大型の風車が導入されるに留まっている。 In recent years, as a part of global warming countermeasures represented by CO2 gas reduction, interest in power generation systems using natural energy is increasing. In addition to solar power generation using solar panels, solar thermal power generation and wind power generation are attracting attention as the use of natural energy. However, with regard to wind power generation, large windmills have been introduced only in areas with limited wind conditions where a steady wind blows constantly at a certain speed or higher.
一方、太陽熱および風力を利用した発電システムとして、1980年代の初めに、「ソーラーチムニー」と呼ばれる太陽熱を利用して強制的に風力発電を行うシステムが提案されている(非特許文献1参照)。図6にソーラーチムニーの概略の構成を示す。 On the other hand, as a power generation system using solar heat and wind power, a system called “solar chimney” that forcibly generates wind power using solar heat has been proposed in the early 1980s (see Non-Patent Document 1). FIG. 6 shows a schematic configuration of the solar chimney.
ソーラーチムニー10は、空気層Aを介して地表面15上を覆う円形の透明カバー11と、透明カバー11の中心部に接続された煙突12とで構成されている。そして煙突12の入口付近にはタービンの羽根13が配置され、地上にはタービンの羽根13の回転によって発電を行う発電機14が設置されている。
The
太陽光により地表面15が暖められ、その熱が熱伝導や放射によって透明カバー11の下の空気層Aに伝わる。加熱されて軽くなった空気層Aが、透明カバー11の中央部に設けられた煙突12内を上昇し、その際の上昇気流によってタービンの羽根13が回転し、発電が行われる。
The
上述したソーラーチムニー10は、消耗部品がほとんどなく、しかも一旦設置すれば永続的に発電を行える利点がある、その反面、実用上十分な発電量を得るためには、受熱部である透明カバー11の直径を200m程度、煙突12の高さを100m以上とする必要がある。しかし、このような広い設置面積を必要とする発電システムは、土地が狭小である都市部においては実用的ではない。
The above-described
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、都市部のように広い設置面積を確保しにくい場所でも、実用上十分な発電量が得られる太陽熱利用発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide a solar thermal power generation system capable of obtaining a practically sufficient power generation amount even in a place where it is difficult to secure a large installation area such as an urban area. And
上記目的を達成するため、本発明にかかる太陽熱利用発電システムは、太陽熱によって加熱された空気を利用して発電を行う太陽熱利用発電システムであって、
空気が通過する中空部を有し、太陽光の照射により加熱された肉厚部によって前記中空部を通過する空気を加熱する柱状の複数の煙突と、
壁面に前記複数の煙突の中空部のそれぞれに連結される複数の孔を有し、かつ一方の開口より空気が流入する連結管と、
前記連結管内を通過する空気流によって発電を行う発電機と、を備えたことを特徴とするものである。
To achieve the above object, a solar thermal power generation system according to the present invention is a solar thermal power generation system that generates power using air heated by solar heat,
A plurality of column-shaped chimneys that have a hollow part through which air passes and that heat the air that passes through the hollow part by a thick part heated by irradiation with sunlight,
A plurality of holes connected to each of the hollow portions of the plurality of chimneys on the wall surface, and a connection pipe into which air flows from one opening;
And a generator that generates power by an air flow passing through the inside of the connecting pipe.
ここで、前記煙突の肉厚部のうち、太陽光が照射される外周面を吸熱性の高い材料で覆ってもよい。また前記煙突の肉厚部のうち、太陽光が照射される側とは反対側の外周面を断熱性の高い材料で覆ってもよい。また前記煙突の肉厚部の一部を蓄熱性の高い材料で構成してもよい。また前記煙突の太陽光が照射される側とは反対側の近傍に凹面鏡を設置してもよい。 Here, you may cover the outer peripheral surface irradiated with sunlight among the thick parts of the said chimney with a material with high heat absorption. Moreover, you may cover the outer peripheral surface on the opposite side to the side irradiated with sunlight among the thick part of the said chimney with a material with high heat insulation. Moreover, you may comprise a part of thick part of the said chimney with a material with high thermal storage property. Moreover, you may install a concave mirror in the vicinity of the side opposite to the side irradiated with the sunlight of the said chimney.
本発明にかかる太陽熱利用発電システムにおいて、前記発電機として、回転軸に取り付けられたタービンの羽根、および前記回転軸の回転により発電を行う発電機本体とで構成されるタービン発電機を用い、前記連結管の一方の開口である空気流入口近傍に前記タービンの羽根を設置し、前記連結管の他方の開口に前記発電機本体を設置することが好ましい。 In the solar thermal power generation system according to the present invention, as the generator, a turbine generator configured by a turbine blade attached to a rotary shaft and a generator main body that generates power by rotation of the rotary shaft is used. Preferably, the turbine blades are installed in the vicinity of the air inlet that is one opening of the connecting pipe, and the generator body is installed in the other opening of the connecting pipe.
ここで、前記空気流入口と前記タービンの羽根との間に、空気流入口の口径が空気流出口の口径より小さいコーン状構造体を設置してもよい。また前記コーン状構造体を、前記連結管の空気流の流路に沿って複数個設置してもよい。また前記タービンの羽根を複数個備え、これら複数のタービンの羽根が前記回転軸に等間隔に取り付けられていてもよい。また前記タービンの羽根は、空気流の上流側に配置されたものほど径方向の長さが小さいものであってもよい。 Here, between the air inlet and the blades of the turbine, a cone-like structure in which the diameter of the air inlet is smaller than the diameter of the air outlet may be installed. A plurality of the cone-like structures may be installed along the air flow path of the connecting pipe. A plurality of turbine blades may be provided, and the plurality of turbine blades may be attached to the rotary shaft at equal intervals. Further, the turbine blades may be arranged such that the one disposed on the upstream side of the air flow has a smaller radial length.
本発明にかかる太陽熱利用発電システムにおいて、前記発電機として、長尺の圧電素子が空気流によって振動することにより発電を行う発電機を用い、前記長尺の圧電素子を、長手方向が空気流の流路に直交する状態で設置してもよい。その場合、前記圧電素子を複数個備え、これら複数の圧電素子を空気流の流路に沿って設置してもよい。 In the solar thermal power generation system according to the present invention, as the generator, a generator that generates power by vibrating a long piezoelectric element by an air flow, the long piezoelectric element having an air flow in the longitudinal direction is used. You may install in the state orthogonal to a flow path. In this case, a plurality of the piezoelectric elements may be provided, and the plurality of piezoelectric elements may be installed along the air flow path.
本発明にかかる太陽熱利用発電システムは、煙突自体を太陽熱で加熱することで煙突内部に上昇気流を発生させているため、前述のソーラーチムニーのような広い面積の受熱部を必要としない。結果として、都市部などの狭小地の戸建の住宅や、集合住宅、事務所ビルといった建物の壁面に沿って配置できるような、コンパクトな発電システムを実現できるため、風況に制限されることなく自然エネルギーの活用が可能となる。 The solar heat-generating power generation system according to the present invention does not require a heat receiving part having a large area as in the above-mentioned solar chimney because the chimney itself is heated by solar heat to generate an updraft inside the chimney. As a result, it is possible to achieve a compact power generation system that can be placed along the walls of single-family houses in narrow spaces such as urban areas, apartment buildings, and office buildings. Natural energy can be used.
以下、本発明の実施の形態にかかる太陽熱利用発電システムについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a solar thermal power generation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1に、本発明の実施の形態1にかかる太陽熱利用発電システム(以降「発電システム」と略す)の構成を示す。発電システム1は、複数の柱状の煙突2と、壁面に煙突2の中空部のそれぞれに連結される複数の孔を有する連結管3と、連結管3内の空気流によって発電を行うタービン発電機4とで構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration of a solar thermal power generation system (hereinafter abbreviated as “power generation system”) according to the first embodiment of the present invention. The
煙突2は、肉厚部21と中心に形成された中空部22とで構成され、肉厚部21によって温められた空気が中空部22を通って上部から外気に放出される。複数の煙突2は鉛直方向を向き、かつ所定の間隔を隔てて直線状に一列に並べられ、ビルディング等の南や東南を向いた壁5に金具等を用いて設置される。煙突2の上部には、雨水の流入を防ぐためカバー等(図示せず)が設置されるが、温められた空気流が上昇していくのを阻害しないように開放状態とするのが好ましい。
The
連結管3の管壁には複数の孔31が形成され、孔31は、それぞれ煙突2の中空部22に連結されている。また連結管3の一方の開口には空気流入口32が設けられ、他方の開口33は発電機42で閉じられている。空気流入口32は、先端に向かって口径が狭くなる円錐台形状に加工されている。
A plurality of
タービン発電機4は、連結管3の空気流入口32の近傍に配置されたタービンの羽根41と、連結管3の他方の開口33に設置された発電機本体42と、タービンの羽根41の回転を発電機本体42に伝達する回転軸43で構成されている。図示しないが、回転軸43は、軸受を介して複数の箇所で連結管3の内壁に固定されている。
The turbine generator 4 includes a
次に、発電システム1の動作を説明する。煙突2の肉厚部21の外周面に太陽光が照射されることにより、肉厚部21に太陽熱が蓄積される。煙突2の中空部22を通過する空気は、熱伝導および放射により肉厚部21に蓄積された太陽熱によって暖められ、中空部22を上昇する。
Next, the operation of the
煙突2内に上昇気流ができると、連結管3の孔31付近の気圧が低下し、連結管3の空気流入口32から空気が流れ込んで空気流が生成される。煙突2一本当たりの上昇気流はそれ程強いものではないが、煙突の数が多いことからそれぞれの煙突による気圧低下が合計されて、連結管3の空気流入路32付近では気圧が相当下がり、高速の空気流となる。連結管3の空気流入口32の近傍に設置されたタービンの羽根41は、この空気流によって回転し、発電機本体42で発電が行われる。
When an ascending air current is generated in the
上述したように、本実施の形態にかかる発電システム1は、煙突自体を太陽熱で加熱することで煙突内部に上昇気流を発生させ、結果として、設置面積が小さいコンパクトな発電システムを実現できる。従って、この発電システム1を、都市部などの狭小地の戸建の住宅や、集合住宅、事務所ビルといった建物の壁面に沿って配置すれば、土地が狭小な都市部でも十分設置が可能となる。
As described above, the
例えば、本実施の形態にかかる発電システム1を、高さが50m以上のビルの南面に設置し、かつ煙突を窓の位置を外すように配置すれば、採光を妨げることもなく、ビルの高さを利用して高性能の発電システムを実現できる。
For example, if the
次に、タービン発電機4の発電量を増やす方法について説明する、発電機4の発電量を増やす方法として、煙突2における空気の加熱効率を高めてより強い上昇気流を生成する方法と、連結管3内に生成される空気流の利用効率を高める方法がある。最初に、煙突2における空気の加熱効率を高める方法について説明する。
Next, a method for increasing the power generation amount of the turbine generator 4 will be described. As a method for increasing the power generation amount of the power generator 4, a method of generating a stronger updraft by increasing the heating efficiency of air in the
煙突2には銅管を含む金属管を使用することも可能であるが、入手が容易で価格面でも優れていることから、塩化ビニル製の管を用いることが好ましい。そして塩化ビニル管の吸熱性および蓄熱性を向上させるため、すなわち煙突2における空気の加熱効率を高めるために、数々の対策が施される。図2に、煙突2の肉厚部21の吸熱性および蓄熱性を向上させた煙突の断面を示す。
Although it is possible to use a metal pipe including a copper pipe for the
図2(a)は、肉厚部21の外周面のうち太陽光が照射される面に黒色の塗料23を塗布したものである。肉厚部21の外周面を、吸熱性の高い材料である黒色の塗料で覆うことによって、煙突2の吸熱性を高めることができる。
FIG. 2A shows a case where the
図2(b)は、肉厚部21の外周面のうち太陽光が照射される面と反対側の面に断熱性の高い材料24を塗布したものである。肉厚部21の外周面を断熱性の高い材料24で覆うことによって、肉厚部21に蓄積された熱が放射や伝導により外気中に拡散するのを防止することができ、煙突2の蓄熱性を高めることができる。
FIG. 2B shows a
図2(c)は、煙突2の肉厚部21のうち、少なくとも上部を蓄熱性に優れた材料、例えばコンクリートそのもので構成したものや、砂石やコンクリート成分を骨材として含有した塩ビ管で構成されたものである。塩化ビニル管は価格の面で優れているが、蓄熱性では必ずしも満足できるものではないため、肉厚部21の一部を蓄熱性に優れた材料25で構成することにより、煙突2の蓄熱性を高めることができる。
Fig. 2 (c) is a PVC pipe containing at least the upper part of the
図2(d)は、煙突2の太陽光照射面とは反対側の近傍に凹面鏡26を配置したものである。凹面鏡26によって、通常では太陽光が照射されない肉厚部21の表面に太陽光を照射することにより、煙突2の吸熱性を高めることができる。
FIG. 2D shows a
なお、図2(a)〜図2(d)では、煙突における空気の加熱効率を高める対策を別々に示したが、これらの対策を組み合わせることにより、煙突2における空気の加熱効率をさらに高めることができる。
In addition, in FIG. 2 (a)-FIG.2 (d), although the countermeasure which raises the heating efficiency of the air in a chimney was shown separately, the heating efficiency of the air in the
次に、連結管3内に生成される空気流の利用効率を高める方法について説明する。図3に、連結管3の空気流入口32の付近の形状とタービンの羽根42の配列を示す。
Next, a method for increasing the utilization efficiency of the airflow generated in the connecting
図3(a)は、図1に示した連結管3の断面図である。連結管3の口径が空気流の下流に向かって拡がっており、空気流入口32付近で空気流の流速が最大となる、その空気流を利用してタービンの羽根41を回転させるため、発電機4の回転数も増加する。
FIG. 3A is a cross-sectional view of the connecting
図3(b)は、図3(a)に示した構造の変形である。図3(a)では、連結管3の一方の開口付近の口径を変化させていた。図3(b)では、連結管3の開口の口径は変えず、代わりに、空気流入口32付近に、空気流入口の口径が空気流出口の口径より小さいコーン状構造体44を設置している。連結管3の口径は一定であり、別途作成したコーン状構造体44を空気流入口32付近に配置するだけですむため、連結管3を加工する必要がない。結果として、連結管3を製造する際のコスト低減が図れる。
FIG. 3B is a modification of the structure shown in FIG. In FIG. 3 (a), the diameter in the vicinity of one opening of the connecting
図3(c)は、図3(b)に示したコーン状構造体44を、空気流の流路に沿って2個直列に配置し、これに対応する形で、回転軸43にタービンの羽根41を2個取り付けたものである。2個のコーン状構造体44のそれぞれに対応する形でタービンの羽根を設けることにより、空気流の利用効率を高めることができる。なお、図では2個のコーン状構造体とタービン羽根の組を示しているが、この組が3組以上の複数組であっても構わない。
In FIG. 3C, two cone-shaped
図3(d)は、図3(b)に示した構造の変形である。図3(b)では、コーン状構造体44に対応するタービンの羽根41を1個設けている。タービンの羽根41を回転軸43に直列に複数個取り付けることにより、空気流の利用効率を高めて発電機4の回転数を上げることができる。
FIG. 3D is a modification of the structure shown in FIG. In FIG. 3B, one
図3(e)は、図3(d)に示した構造の変形である。回転軸43に直列に複数個取り付けられたタービンの羽根41のうち、隣り合うタービンの羽根の角度を90度ずらすことにより、回転軸43に沿って流れる空気流の利用効率が高まり、発電機4の回転数を上げることができる。
FIG. 3E is a modification of the structure shown in FIG. Among the
図3(f)は、図3(d)に示した構造の変形である。図3(d)では、同じ大きさのタービンの羽根41を、回転軸43に直列に複数個取り付けたが、図3(f)では、大きさの異なる複数個のタービンの羽根41を回転軸43に直列に取り付け、かつ空気流入口32に近いほど小さい羽根を配置することで、空気流の利用効率を高めている。
FIG. 3F is a modification of the structure shown in FIG. In FIG. 3 (d), a plurality of
<実験例>
本実施の形態にかかる発電システム1の効果を確認するために、下記のミニチュアモデルを作成した。煙突2として、塩化ビニル製の長さ4m、内径13mmの高耐衝撃性のパイプ(濃紺色)を12本用いた。連結管3は、塩化ビニル製の13A(呼び径13mm)のチーズ11本と、同じく13Aのエルボ1本を連結して作製し、また空気流入口32を内径6.5mmまで縮径した。
<Experimental example>
In order to confirm the effect of the
準備した12本の煙突2と連結管3を図1に示すように接続した。小型の風速計(キーエンス社製、FD−A10)を連結管3の空気流入口32に接続し、通過風量から風速を算出した。またK熱電対を用いて煙突2の肉厚部21の管内壁面表面温度を測定した。
The 12
このようにして組み立てた煙突2と連結管3を、外気温14℃の建物の南面に立て掛け、晴天時の太陽光によって煙突2を暖めた。煙突2の肉厚部21の管内壁面表面温度は29℃、算出した空気流入口32の風速は秒速1mであった。実験の結果、ミニチュアモデルでも、冬季の日射レベルで十分な風速が得られ、実用システムにおいて、タービンの羽根を回転させるために必要な風速が得られることを確認した。
The
(実施の形態2)
実施の形態1では、タービン発電機により発電を行っている。タービン発電機は構造が複雑で比較的高価であるため、大規模な発電システムに向いているが、小規模な建物の壁を利用した発電システムには不向きである。本実施の形態では、圧電素子を用いた比較的小型の発電機により発電を行う発電システムについて説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, power is generated by a turbine generator. A turbine generator is suitable for a large-scale power generation system because of its complicated structure and relatively expensive, but it is not suitable for a power generation system using a wall of a small building. In this embodiment, a power generation system that generates power with a relatively small generator using a piezoelectric element will be described.
本実施の形態では、図4に示す圧電素子6を用いた発電機4aを図1の空気流入口32の近傍に設置する。なお、発電機4a以外の構成は実施の形態1の発電システムと同じである。以下、図4および図5を参照して、圧電素子6を用いた発電機4aの構成と動作を説明する。
In the present embodiment, the
図4は、圧電素子6を用いた発電機4aの構成の一例を示し、図5は、圧電素子6の使用状態を示す。図4において、長尺の圧電素子6は、高弾性材料で作製された断面が楕円の円柱状の芯材層61、芯材層61の表裏面を挟むように設けられ、電歪性高分子材料で作製された断面が扁平な一対の電歪層62、および電歪層62から電力を取り出すための電極63で構成される。
FIG. 4 shows an example of the configuration of the
圧電素子6は、電歪層62が変形した時に発生する起電力を利用して発電を行うもので、空気流により圧電素子6を振動させることによって電歪層62から電力を取り出すことができる。
The
図5に圧電素子6の使用状態を示す。圧電素子6は、支持基材64によって空気流の流路に、長手方向が空気流と直交する状態で設置され、圧電素子6の長手方向に直交する特定方向から風を当てることが好ましい。この特定方向としては、断面の長径の長さ方向に対する風の迎え角をθ、これに依存する揚力係数をCL(θ)、抗力係数をCD(θ)としたときに、dCL(θ)/dθ+CD(θ)<0となる方向であることが好ましい。
ここで、風の迎え角θは、θが小さすぎると圧電素子が風を受けた際に揚力の発生が起こりにくく、逆にθを大きくすると揚力とは逆方向の抗力が大きくなってしまいギャロッピング現象を発生させにくくなることから、上記数式から10〜20度の範囲であることが好ましい。圧電素子6は空気流によって2点鎖線で示すように振動し、電歪層62で発電が行われる。
FIG. 5 shows the usage state of the
Here, if the angle of attack θ of the wind is too small, it is difficult for lift to occur when the piezoelectric element receives the wind, and conversely, if θ is increased, the drag in the direction opposite to the lift increases and galloping occurs. Since it becomes difficult to generate the phenomenon, it is preferably within a range of 10 to 20 degrees from the above formula. The
電歪層62で発生し電極63によって取り出された交流電力は、図4に示すように電線7によって整流回路8に送られ、整流回路8で直流に変換された後、蓄電池9に蓄えられる。なお、蓄電池9は発電機4aの必須の構成要素ではなく、整流回路8で整流された電力をそのまま負荷に供給してもよい。
The AC power generated in the
図4に示す圧電素子6において、電歪層62に用いられる電歪性高分子材料としては、アクリルゴムやシリコンゴム主体の誘電性エラストマーや、ポリアニリンやポリピロールやポリチオフェンなどを主体とする導電性高分子がある。電流−伸縮応答速度の大きさや変位を電力に変換する効率の高さから、誘電性エラストマー系のものを用いるのが好ましい。
In the
芯材層61に用いられる高弾性材料としては、繰り返し変形する際においても弾性が維持されるものであれば、特に限定されない。微風下でも振動を発生させるためには、例えば、ガラス繊維強化樹脂や、超延伸して高い弾性化させたポリプロピレンが好ましい。
The highly elastic material used for the
上述したように、圧電素子6を用いた発電機4aは、図1に示したタービン発電機4に比較して小型である。従って、圧電素子6を図1の空気流入口32の近傍に、空気流に沿って複数個設置することにより、効率的な発電が可能となる。
As described above, the
本発明にかかる発電システムは、十分な設置面積を確保できない都市部での発電に好適であり、一旦設置すれば永続的に発電が可能となるため、その利用価値は高い。 The power generation system according to the present invention is suitable for power generation in urban areas where a sufficient installation area cannot be ensured, and once installed, power generation can be made permanently, so that its utility value is high.
1 太陽熱利用発電システム
2 煙突
3 連結管
4 タービン発電機
4a 圧電素子を用いた発電機
5 壁
6 圧電素子
7 電線
8 整流回路
9 蓄電池
21 肉厚部
22 中空部
31 孔
32 空気流入口
41 タービンの羽根
42 発電機本体
43 回転軸
61 芯材層
62 電歪層
63 電極
DESCRIPTION OF
Claims (12)
空気が通過する中空部を有し、太陽光の照射により加熱された肉厚部によって前記中空部を通過する空気を加熱する柱状の複数の煙突と、
壁面に前記複数の煙突の中空部のそれぞれに連結される複数の孔を有し、かつ一方の開口より空気が流入する連結管と、
前記連結管内を通過する空気流によって発電を行う発電機と、を備えたことを特徴とする太陽熱利用発電システム。 A solar thermal power generation system that generates power using air heated by solar heat,
A plurality of column-shaped chimneys that have a hollow part through which air passes and that heat the air that passes through the hollow part by a thick part heated by irradiation with sunlight,
A plurality of holes connected to each of the hollow portions of the plurality of chimneys on the wall surface, and a connection pipe into which air flows from one opening;
A solar power generation system comprising: a generator that generates power by an air flow passing through the connection pipe.
前記連結管の一方の開口である空気流入口近傍に前記タービンの羽根を設置し、前記連結管の他方の開口に前記発電機本体を設置することを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の太陽熱利用発電システム。 As the generator, a turbine generator composed of a turbine blade attached to a rotating shaft and a generator main body that generates electric power by rotation of the rotating shaft,
The turbine blade is installed in the vicinity of an air inlet that is one opening of the connecting pipe, and the generator main body is installed in the other opening of the connecting pipe. A solar thermal power generation system according to the above.
前記長尺の圧電素子を、長手方向が空気流の流路に直交する状態で設置することを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の太陽熱利用発電システム。 As the generator, a generator that generates power by vibrating a long piezoelectric element by an air flow,
6. The solar thermal power generation system according to claim 1, wherein the long piezoelectric element is installed in a state in which a longitudinal direction is orthogonal to a flow path of an air flow.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009081578A JP2010229992A (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Solar heat utilizing power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009081578A JP2010229992A (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Solar heat utilizing power generation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010229992A true JP2010229992A (en) | 2010-10-14 |
Family
ID=43046037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009081578A Pending JP2010229992A (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Solar heat utilizing power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010229992A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5065535B1 (en) * | 2012-04-05 | 2012-11-07 | 寛 緑間 | Solar wind power generator |
JP5635652B1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-03 | 株式会社落雷抑制システムズ | Wind power generator |
-
2009
- 2009-03-30 JP JP2009081578A patent/JP2010229992A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5065535B1 (en) * | 2012-04-05 | 2012-11-07 | 寛 緑間 | Solar wind power generator |
JP5635652B1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-03 | 株式会社落雷抑制システムズ | Wind power generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Balijepalli et al. | Development of a small scale plant for a solar chimney power plant (SCPP): A detailed fabrication procedure, experiments and performance parameters evaluation | |
EP2128439A1 (en) | An intelligent decentralized electrical power generation system | |
US8207625B1 (en) | Electrical power generating arrangement | |
JP4627700B2 (en) | Wind power generator | |
CN101255852B (en) | Solar hot wind power generation method | |
JP2010065676A (en) | Wind power energy system, wind power energy conversion system, and wind tunnel module | |
US20100060010A1 (en) | Ecology friendly compound energy unit | |
KR101018688B1 (en) | A wind power generator found in a city | |
JP5551748B2 (en) | Power generator | |
KR100862362B1 (en) | Generation device | |
JP2010229992A (en) | Solar heat utilizing power generation system | |
KR20100015046A (en) | Generator use waste water of a building | |
Chong et al. | Urban Eco-Greenergy™ hybrid wind-solar photovoltaic energy system and its applications | |
JP2005083327A (en) | Combined power generating device | |
KR101290701B1 (en) | Wind power guide Apparatus and wind power generator system | |
JP4948123B2 (en) | Chimney with wind generator | |
WO2016008179A1 (en) | Self-made wind power generation system | |
KR20190096151A (en) | Wind force generator having horizontal shaft | |
KR101155217B1 (en) | The power generation by complex system which uses a solar energy and the wind power | |
CN112514243B (en) | Solar collector with tree structure | |
KR20120134431A (en) | Wind power generation system of panel-type attached to outer wall of building structure | |
JP2012177326A5 (en) | ||
CN205823551U (en) | A kind of thermal power electromotor | |
JP2002257029A (en) | Wind energy transducing device | |
KR101158307B1 (en) | Wind power generating appratus using power-transmission tower |