JP2015017598A - Next-generation method and apparatus for photovoltaic power generation - Google Patents

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畑中 武史
Takeshi Hatanaka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clean energy generating method and a small-sized high performance apparatus of which low cost production can be carried out and that can output high energy in a continuous and stable manner.SOLUTION: There is provided an energy conversion device 12 having an airtight power cycle 15 and a heat pump HP. Refrigerant vapor generated by the heat pump from low temperature low pressure refrigerant is compressed by a refrigerant compressor P2 to generate high temperature high pressure refrigerant, thereafter the refrigerant is expanded and evaporated to generate cold heat, the heat of the high temperature high pressure refrigerant is transmitted to low temperature low pressure working fluid of the airtight power cycle, the low temperature low pressure working fluid is compressed by a fluid compressor P1 to generate high temperature and high pressure working fluid, an electrical power of a power storage unit 20 is supplied to a pulse power source 28 to generate a pulse power, an electric power force gas generator 42 is heated up to a prescribed temperature, the high temperature high pressure working fluid is contacted with the electric power force gas generator to generate high temperature high pressure power force gas, a movable piston 200 is operated by the high temperature high pressure power force gas to generate mechanical energy.

Description

本発明は太陽光発電方法及び装置に関し、特に、次世代太陽光発電方法及び装置に関する。  The present invention relates to a photovoltaic power generation method and apparatus, and more particularly to a next-generation photovoltaic power generation method and apparatus.

近年、大気汚染や地球温暖化問題が益々、深刻化しており、その有効な対策として、太陽光発電システムが注目されている。従来の太陽光発電システムは太陽光の入射エネルギーの変動により出力電圧が変動し、質の高い安定した電力を連続的に供給することが困難であった。その解決策として様々な技術が提案されている。  In recent years, air pollution and global warming have become increasingly serious, and solar power generation systems are attracting attention as effective countermeasures. In the conventional photovoltaic power generation system, the output voltage fluctuates due to fluctuations in the incident energy of sunlight, and it is difficult to continuously supply high-quality and stable power. Various techniques have been proposed as a solution.

特許文献1には、太陽光発電モジュールの電力をキャパシタに充電し、キャパシタからの出力電力により直接電動機を介してエアーコンプレッサを駆動して得た圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵するようにした太陽光発電システムが提案されている。  In Patent Document 1, the power of the photovoltaic power generation module is charged in a capacitor, and the compressed air obtained by directly driving the air compressor via the electric motor by the output power from the capacitor is stored in the compressed air storage tank. A solar power generation system has been proposed.

特許文献2には、太陽光発電パネルの電力をバッテリバンクに充電し、バッテリバンクの出力電力でエアーコンプレッサを駆動することにより圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵し、次いで、圧縮空気貯蔵タンクから供給された圧縮空気でエアータービンを駆動することで発電して2次バッテリバンクに電力を貯蔵するようにしたハイブリッド太陽光発電システムが提案されている。  In Patent Document 2, the power of the photovoltaic power generation panel is charged in the battery bank, and the compressed air is stored in the compressed air storage tank by driving the air compressor with the output power of the battery bank, and then from the compressed air storage tank. A hybrid solar power generation system has been proposed in which an air turbine is driven by supplied compressed air to generate electric power and store electric power in a secondary battery bank.

米国特許第6367259号US Pat. No. 6,367,259 米国特許第7964787号U.S. Pat. No. 7,964,787

ところで、特許文献1及び2で開示された太陽光発電システムでは、太陽光エネルギーで得た電力をキャパシタ又はバッテリバンクに充電にしてその蓄電電力を利用してコンプレッサを駆動することで圧縮空気を貯蔵タンクに貯蔵していた。その構造では、大容量のキャパシタ又はバッテリバンクが必要となり、設備コストが膨大なものとなっていた。しかも、圧縮空気貯蔵タンク自体が必然的に巨大構造とならざるを得ず、安全性の面からからより消費地に近い場所に設置することはできなかった。さらに、圧縮空気貯蔵タンクから圧縮空気が吐出すると、タンク内の圧縮空気の体積が急激に減少するため、圧縮空気の圧力エネルギーが急激に低下していた。そのため、エアーコンプレッサやエアータービンを定格で駆動するための圧力エネルギーを長時間に亘って維持することが困難となり、質の高い安定した電力を連続的に供給することができなかった。ましてや、夜間や曇天・雨天等の天候不順の場合に安定した電力を連続的に供給することができなかった。一方、従来の太陽光発電システムでは大量の太陽光パネルを広大な敷地に設置する必要があった。そのため、自然環境や生物形態を破壊する原因となっていた。また、太陽光発電システムではエネルギー消費地から遠く離れた場所で発電するので、その電力輸送のための莫大な設備と経由する土地を必要としていた。このように、太陽光パネル自体の使用量を削減することができず、依然として、広大な敷地面積と大規模な建設工事が必要であった。そのため、より消費地に近い場所で質の高い安定した電力を低コストで供給することができなかった。  By the way, in the solar power generation system disclosed in Patent Documents 1 and 2, the compressed air is stored by charging the capacitor or the battery bank with the electric power obtained from the solar energy and driving the compressor using the stored electric power. It was stored in a tank. In that structure, a large-capacity capacitor or a battery bank is required, and the equipment cost is enormous. Moreover, the compressed air storage tank itself inevitably has a huge structure, and it was not possible to install it in a place closer to the consumption area from the viewpoint of safety. Furthermore, when the compressed air is discharged from the compressed air storage tank, the volume of the compressed air in the tank is abruptly decreased, so that the pressure energy of the compressed air is rapidly decreased. For this reason, it has been difficult to maintain pressure energy for driving the air compressor and the air turbine with a rating for a long time, and it has been impossible to continuously supply high-quality and stable power. Moreover, stable power could not be supplied continuously in the case of bad weather such as nighttime or cloudy or rainy weather. On the other hand, in the conventional solar power generation system, it was necessary to install a large amount of solar panels on a vast site. Therefore, it was a cause of destroying the natural environment and biological forms. In addition, since the photovoltaic power generation system generates power at a location far from the energy consumption area, it requires enormous facilities and land for transiting the power. Thus, the amount of solar panel itself used cannot be reduced, and a large site area and large-scale construction work are still required. For this reason, it has been impossible to supply high-quality and stable electric power at a low cost in a place closer to the consumption area.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、広大な敷地面積と大規模な建設工事が不要で、環境破壊や生物形態の破壊を起こすことなく、より消費地に近い場所に容易に設置可能であり、夜間や長期の天候不順の場合にも、質の高い安定した電力を連続的に供給可能な次世代太陽光発電方法及び装置を提供することを目的とする。  The present invention has been made in view of such conventional problems, and does not require a large site area and large-scale construction work, and is closer to the consumption area without causing environmental destruction or destruction of biological forms. It is an object of the present invention to provide a next-generation photovoltaic power generation method and apparatus that can be easily installed and can continuously supply high-quality and stable electric power even in the case of nighttime or long-term bad weather.

請求項1に記載された第1発明によれば、次世代太陽光発電方法において、太陽光発電装置により発生した電力を第1蓄電用電力として蓄電する蓄電ユニットと、所定圧で封入された作動流体を備えていて該蓄電ユニットの蓄電電力で作動する密閉動力サイクルとを有するエネルギー変換装置を準備し、該作動流体をロータリー増圧器により加圧して高温高圧作動流体を生成し、該蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力によりエンタルピー増幅器を通電発熱させて該高温高圧作動流体の温度よりも高い所定温度に加熱し、該高温高圧作動流体を該エンタルピー増幅器と接触させることにより高エンタルピー動力流体を生成し、当該高エンタルピー動力流体により可動ピストンを作動させて動力を発生させ、該動力を発電機に供給して電力を発生させ、該動力の一部で該ロータリー増圧器を駆動し、該可動ピストンの膨張ガスを冷却した後に該ロータリー増圧器に還流させることを特徴とする。  According to the first aspect of the present invention, in the next-generation photovoltaic power generation method, a power storage unit that stores the power generated by the solar power generation device as the first power storage power, and an operation sealed at a predetermined pressure An energy conversion device having a fluid power and a sealed power cycle that operates with the stored power of the power storage unit is prepared, the working fluid is pressurized by a rotary intensifier to generate a high-temperature high-pressure working fluid, and the stored power is Pulse power is generated by supplying to the pulse power supply, and the enthalpy amplifier is energized and heated by the pulse power to heat to a predetermined temperature higher than the temperature of the high-temperature high-pressure working fluid, and the high-temperature high-pressure working fluid is combined with the enthalpy amplifier. A high enthalpy power fluid is generated by contact, and a movable piston is operated by the high enthalpy power fluid to generate power. The power is supplied to a generator to generate electric power, the rotary pressure booster is driven by a part of the power, and the expansion gas of the movable piston is cooled and then returned to the rotary pressure booster. .

請求項2に記載された発明によれば、請求項1記載の構成に加えて、好ましくは、該動力を利用して発生させた電力を第2蓄電用電力として該蓄電ユニットに供給することを特徴とする。  According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration described in claim 1, preferably, the power generated using the power is supplied to the power storage unit as second power storage power. Features.

請求項3に記載された第2発明によれば、次世代太陽光発電方法において、太陽光発電装置により発生した電力を第1蓄電用電力として蓄電する蓄電ユニットと、所定圧で封入されることにより低沸点で蒸発可能な作動流体と冷媒とをそれぞれ循環させる密閉動力サイクル及びヒートポンプとを有するエネルギー変換装置を準備し、該ヒートポンプで冷媒圧縮機により低温低圧冷媒を圧縮して高温高圧冷媒を生成し、該高温高圧冷媒を該密閉動力サイクルの該作動流体に伝達して高圧冷媒を生成し、該高圧冷媒を第1膨張機により膨張させて第1動力を回収しながら低温低圧冷媒を生成し、該低温低圧冷媒を蒸発させて冷熱を生成し、該密閉動力サイクルにおいて流体圧縮器により該作動流体を圧縮して高温高圧作動流体を生成し、該蓄電ユニットの蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力によりエンタルピー増幅器を通電加熱することにより該作動流体の受熱温度よりも高い所定温度に昇温させ、該高温高圧作動流体を該エンタルピー増幅器と接触させることにより高エンタルピー動力流体を生成し、該第1膨張機に対して出力軸を介して連結された第2膨張機により該高エンタルピー動力流体を膨張させて第2動力を回収し、該第2膨張機の膨張ガスを該冷熱により冷却して該冷媒と該作動流体とを再生し、該出力軸を介して該第1及び第2動力を発電機に供給して電力を発生させ、該出力軸を介して該第1及び第2動力の一部で該冷媒圧縮機と該流体圧縮機を駆動することを特徴とする。  According to the second invention described in claim 3, in the next-generation photovoltaic power generation method, the power generation unit that stores the power generated by the solar power generation device as the first power storage power is sealed at a predetermined pressure. Prepares an energy conversion device that has a closed power cycle and a heat pump that circulates a working fluid that can evaporate at a low boiling point and a refrigerant, and generates a high-temperature and high-pressure refrigerant by compressing a low-temperature and low-pressure refrigerant by a refrigerant compressor with the heat pump. The high-temperature and high-pressure refrigerant is transmitted to the working fluid of the sealed power cycle to generate a high-pressure refrigerant, and the high-pressure refrigerant is expanded by the first expander to generate the low-temperature and low-pressure refrigerant while collecting the first power. Evaporating the low-temperature and low-pressure refrigerant to generate cold, and compressing the working fluid by a fluid compressor in the sealed power cycle to generate a high-temperature and high-pressure working fluid; The pulsed power is supplied to the pulsed power supply to generate the pulsed power, and the enthalpy amplifier is energized and heated by the pulsed power to raise the temperature to a predetermined temperature higher than the heat receiving temperature of the working fluid. A high enthalpy power fluid is generated by contacting the working fluid with the enthalpy amplifier, and the high enthalpy power fluid is expanded by a second expander connected to the first expander via an output shaft. Two powers are recovered, the expansion gas of the second expander is cooled by the cold heat, the refrigerant and the working fluid are regenerated, and the first and second powers are supplied to the generator via the output shaft. Then, electric power is generated, and the refrigerant compressor and the fluid compressor are driven by a part of the first and second powers via the output shaft.

請求項4に記載された第3発明によれば、次世代太陽光発電装置が、太陽光発電装置により発生した電力を第1蓄電用電力として蓄電する蓄電ユニットと、所定圧で封入された作動流体を備えていて該蓄電ユニットの蓄電電力で作動する密閉動力サイクルとを有するエネルギー変換装置を備え、該ネルギー変換装置が該作動流体を加圧して高温高圧作動流体を生成するロータリー増圧器と、該蓄電電力によりパルス電力を生成を生成するパルス電源と、該パルス電力により通電発熱して該高温高圧作動流体から高エンタルピー動力流体を生成するエンタルピー増幅器と、該ロータリー増圧器と駆動連結された出力軸を備えていて当該高エンタルピー動力流体を膨張させて動力を発生する可動ピストンと、該動力により駆動されて電力を発生する発電機とを備え、該動力の一部で該ロータリー増圧器を駆動することを特徴とする。  According to the third aspect of the present invention, the next-generation photovoltaic power generation apparatus includes a power storage unit that stores power generated by the solar power generation apparatus as first power storage power, and an operation sealed at a predetermined pressure. A rotary intensifier comprising a fluid conversion device having a sealed power cycle that is operated by the stored electric power of the power storage unit, and the energy conversion device pressurizes the working fluid to generate a high-temperature high-pressure working fluid; A pulse power source that generates pulse power by the stored power, an enthalpy amplifier that generates high enthalpy power fluid from the high-temperature and high-pressure working fluid by generating heat by the pulse power, and an output drivingly connected to the rotary pressure intensifier A movable piston that has a shaft and expands the high enthalpy power fluid to generate power, and is driven by the power to generate power An electric generator, and drives the intensifier the rotary part of the animal forces.

請求項5に記載された発明によれば、請求項4記載の構成に加えて、該エネルギー変換装置が、さらに、該動力を利用して発生させた電力を第2蓄電用電力として該蓄電ユニットに供給する充電器を備えることを特徴とする。  According to the invention described in claim 5, in addition to the structure described in claim 4, the energy conversion device further uses the power generated by using the power as the second power storage power. It is provided with the charger which supplies to.

請求項6に記載された発明によれば、該エンタルピー増幅器が、リアクタケーシングと、該リアクタケーシングに形成されたエンタルピー増幅室と、該エンタルピー増幅室に収納された通電発熱体とを備え、該通電発熱体が該パルス電力により通電して該高温高圧作動流体の温度の数倍以上の該所定温度に発熱して当該高温高圧作動流体から当該高エンタルピー動力流体を生成することを特徴とする。  According to the invention described in claim 6, the enthalpy amplifier includes a reactor casing, an enthalpy amplification chamber formed in the reactor casing, and an energization heating element housed in the enthalpy amplification chamber. A heating element is energized by the pulse power to generate heat to the predetermined temperature that is several times higher than the temperature of the high-temperature and high-pressure working fluid, thereby generating the high enthalpy power fluid from the high-temperature and high-pressure working fluid.

請求項7に記載された第4発明によれば、次世代太陽光発電装置が、太陽光により電力を発生する太陽光発電装置と、該電力を第1蓄電用電力として充電する蓄電ユニットと、所定圧で封入されることにより低沸点で蒸発可能な作動流体と冷媒とをそれぞれ循環させる密閉動力サイクル及びヒートポンプとを有するエネルギー変換装置とを備え、該ヒートポンプが該冷媒を圧縮して高温高圧冷媒を生成する冷媒圧縮機と、該高温高圧冷媒の熱を該密閉動力サイクルの該作動流体に伝達して高圧冷媒を生成する放熱器と、該高圧冷媒を減圧・膨張させて第1動力を回収しながら低温低圧冷媒を生成する第1膨張機と、該低温低圧冷媒を蒸発させて冷熱を生成する熱交換器とを備え、該密閉動力サイクルが該作動流体を圧縮して高温高圧作動流体を生成する流体圧縮機と、該蓄電ユニットから蓄電電力が供給されてパルス電力を生成するパルス電源と、該パルス電力により通電して所定温度に加熱して該高温高圧作動流体から高エンタルピー動力流体を生成するエンタルピー増幅器と、該第1膨張機と出力軸を介して連結されていて当該高エンタルピー動力流体を膨張させることにより第2動力を回収する第2膨張機と、該熱交換器を備えていて該冷媒により該第2膨張機の膨張ガスを冷却することにより該作動流体と該冷媒とを再生する冷却器と、該第1及び第2動力により駆動されて電力を発生する発電機とを備え、該第1及び第2動力の一部で該冷媒圧縮機及び該流体圧縮機を駆動することを特徴とする。  According to the fourth aspect of the present invention, the next-generation photovoltaic power generation apparatus is a photovoltaic power generation apparatus that generates power by sunlight, a power storage unit that charges the power as first power storage power, An energy conversion device having a sealed power cycle and a heat pump that circulates a working fluid that can be evaporated at a low boiling point and a refrigerant by being sealed at a predetermined pressure, and the heat pump compresses the refrigerant to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant A refrigerant compressor that generates heat, a radiator that transmits heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant to the working fluid of the hermetic power cycle to generate high-pressure refrigerant, and recovers the first power by decompressing and expanding the high-pressure refrigerant A first expander that generates a low-temperature and low-pressure refrigerant, and a heat exchanger that generates cold by evaporating the low-temperature and low-pressure refrigerant, and the sealed power cycle compresses the working fluid to generate a high-temperature and high-pressure working fluid. A fluid compressor to be generated; a pulse power source that generates pulsed power by supplying stored power from the power storage unit; energized by the pulse power and heated to a predetermined temperature; An enthalpy amplifier to be generated; a second expander that is connected to the first expander via an output shaft and recovers second power by expanding the high enthalpy power fluid; and the heat exchanger. A refrigerant that regenerates the working fluid and the refrigerant by cooling the expansion gas of the second expander by the refrigerant, and a generator that generates electric power driven by the first and second powers. And the refrigerant compressor and the fluid compressor are driven by a part of the first and second powers.

本発明の次世代太陽光発電方法及び次世代太陽光発電装置において、太陽光発電装置の電力を第1蓄電用電力として蓄電ユニットに蓄電する。該蓄電ユニットの蓄電電力をパルス電源に供給してパルス電力を発生させ、該パルス電力によりエンタルピー増幅器を通電して所定温度に昇温させる。ロータリー増圧器により加圧されて生成した高温高圧作動流体をエンタルピー増幅器と接触させることにより高エンタルピー動力流体変換し、該高エンタルピー動力流体により可動ピストンを作動させて動力を回収する。高エンタルピー動力流体は可動ピストンに連続的(膨張行程の全期間中)に作用するため、可動ピストンの正味有効平均圧力は約200〜450Kgf/cm2にも達し、既存のレーシングカーの正味有効平均圧力の13.5Kgf/cm2に比べて極めて大きくなる。したがって、高エンタルピー動力流体を利用して極めて大きな動力を取り出すことが可能となり、これを発電機に供給して数十キロワットから数百メガワットの安定した質の高い電力を連続的に得ることができる。  In the next-generation photovoltaic power generation method and the next-generation photovoltaic power generation apparatus of the present invention, the power of the photovoltaic power generation apparatus is stored in the storage unit as the first storage power. The stored power of the power storage unit is supplied to a pulse power source to generate pulse power, and the enthalpy amplifier is energized by the pulse power to raise the temperature to a predetermined temperature. A high-temperature and high-pressure working fluid generated by being pressurized by a rotary intensifier is brought into contact with an enthalpy amplifier to convert it into a high enthalpy power fluid, and a movable piston is operated by the high enthalpy power fluid to recover power. Since the high enthalpy power fluid acts continuously on the movable piston (during the entire expansion stroke), the net effective average pressure of the movable piston reaches about 200 to 450 Kgf / cm2, and the net effective average pressure of the existing racing car. It becomes very large as compared with 13.5 kgf / cm2. Therefore, it is possible to extract extremely large power using a high enthalpy power fluid, and this can be supplied to a generator to continuously obtain stable high-quality power of several tens of kilowatts to several hundred megawatts. .

また、蓄電ユニットには集光型発電装置の発電電力のみならず、該動力を利用して発電した電力の一部を利用して蓄電しているため、曇天・雨天等の天候不順や夜間の時間帯においても、質の高い安定した電力を連続的に供給することが可能となる。しかも、エンタルピー増幅器自体の消費電力は小さいため、大量の太陽光パネルを採用する必要がなく、また、太陽光パネル設置に伴う大規模な建設工事も必要としない。  In addition, since the power storage unit stores not only the power generated by the concentrating power generator but also a part of the power generated using this power, it is not suitable for bad weather such as cloudy or rainy weather or at night. Even in the time zone, high-quality and stable power can be continuously supplied. Moreover, since the power consumption of the enthalpy amplifier itself is small, it is not necessary to employ a large amount of solar panels, and large-scale construction work associated with the installation of the solar panels is not required.

さらに、ヒートポンプが密閉動力サイクルと熱的に連結していてヒートポンプの高温高圧冷媒の熱を外気に放熱しないで閉動力サイクルの低温低圧作動流体で回収しているため、エネルギー変換装置の運転効率が向上する。  Furthermore, since the heat pump is thermally connected to the closed power cycle and the heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant of the heat pump is recovered by the low-temperature and low-pressure working fluid of the closed power cycle without releasing heat to the outside air, the operating efficiency of the energy conversion device is improved. improves.

本発明の実施例による次世代太陽光発電方法を実施するための次世代太陽光発電装置のブロック図を示す。The block diagram of the next-generation solar power generation device for implementing the next-generation solar power generation method by the Example of this invention is shown. 図1の次世代太陽光発電装置における複合型圧縮機の断面図を示す。Sectional drawing of the composite compressor in the next-generation solar power generation device of FIG. 1 is shown. 図1の次世代太陽光発電装置におけるエンタルピー増幅器の断面図を示す。Sectional drawing of the enthalpy amplifier in the next-generation solar power generation device of FIG. 1 is shown.

以下、図面に基づき、本発明による次世代太陽光発電装置の実施例について詳細に説明する。図1に示した実施例において、次世代太陽光発電装置10は定置型構造のものとして図示しているが、車両、船舶、航空機、鉄道機関車、宇宙往還機、飛行船等の移動体に搭載して移動型構造として利用しても良い。  Embodiments of the next-generation photovoltaic power generator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the embodiment shown in FIG. 1, the next-generation photovoltaic power generation apparatus 10 is illustrated as having a stationary structure, but is mounted on a moving body such as a vehicle, a ship, an aircraft, a railway locomotive, a space shuttle, an airship, etc. It may be used as a mobile structure.

図1に示した実施例において、次世代太陽光発電装置10は、所定圧で封入されることにより低沸点で蒸発可能な作動流体と冷媒とをそれぞれ循環させる密閉動力サイクル15及びヒートポンプHPとを有するエネルギー変換装置12と、エネルギー変換装置12の動力を発電機GEに伝達する出力装置16とを備える。出力装置16はエネルギー変換装置12の動力を選択的に遮断若しくは締結するクラッチCLを有する。発電機GEの電力はパワーラインPLを介して所望の電気設備或いは系統連係装置を介して売電される。  In the embodiment shown in FIG. 1, the next-generation photovoltaic power generation apparatus 10 includes a sealed power cycle 15 and a heat pump HP that circulate a working fluid and a refrigerant that can be evaporated at a low boiling point by being sealed at a predetermined pressure. And an output device 16 that transmits the power of the energy conversion device 12 to the generator GE. The output device 16 has a clutch CL that selectively cuts off or fastens the power of the energy conversion device 12. The electric power of the generator GE is sold through a power line PL via a desired electrical facility or system linkage device.

作動流体及び冷媒としては、本発明を限定するものではないが、自然界に存在する安全な物質であり、極めて安価に手に入れることができる理由から、オゾン層破壊係数がゼロで地球温暖化係数が1の自然冷媒である二酸化炭素(以下、CO2と略称する)を利用する。説明の便宜上、密閉動力サイクル12の作動流体をCO2作動流体、ヒートポンプHPの冷媒をCO2冷媒と称するが、作動流体はCO2冷媒とも称する。密閉動力サイクル15及びヒートポンプHPでは、本発明を限定するものではないが、低圧側の圧力がCO2の超臨界点以下の所定圧、例えば、3〜5.7MPaとなるようにそれぞれの系統内に充填される。例えば、低圧側の圧力が5.7MPaとなるように設定されると、CO2冷媒は約20℃で液化する。低圧側の圧力が3MPaに設定されると、CO2冷媒は約−6℃で液化する。このようにシステム内の諸条件に合わせてCO2冷媒の充填圧を自由に選択することができる。なお、冷媒としてその他の冷媒、例えば、低沸点(沸点15.3℃)のR245faHFC冷媒を使用しても良い。  Although the present invention is not limited as a working fluid and a refrigerant, it is a safe substance that exists in nature, and because it can be obtained at a very low cost, the ozone depletion coefficient is zero and the global warming potential Is carbon dioxide (hereinafter abbreviated as CO2), which is a natural refrigerant. For convenience of explanation, the working fluid of the sealed power cycle 12 is called a CO2 working fluid, and the refrigerant of the heat pump HP is called a CO2 refrigerant, but the working fluid is also called a CO2 refrigerant. In the sealed power cycle 15 and the heat pump HP, the present invention is not limited. However, the pressure on the low pressure side is a predetermined pressure below the supercritical point of CO2, for example, 3 to 5.7 MPa. Filled. For example, when the pressure on the low pressure side is set to 5.7 MPa, the CO 2 refrigerant liquefies at about 20 ° C. When the pressure on the low pressure side is set to 3 MPa, the CO 2 refrigerant liquefies at about −6 ° C. Thus, the filling pressure of the CO2 refrigerant can be freely selected according to various conditions in the system. Note that other refrigerants such as a low boiling point (boiling point 15.3 ° C.) R245fa HFC refrigerant may be used as the refrigerant.

密閉動力サイクル15は、低温低圧CO2作動流体Wfを超臨界点(31.1℃、7.4MPa)以上の圧力で圧縮する圧縮機(複合型回転式流体機械)27と、圧縮機27から吐出された高温高圧CO2作動流体(超臨界流体)Wfpを逆止弁29を介して貯蔵する摺動ピストン及びバネ手段30aを内蔵した貯蔵室30bを有するバッファアダンパー30と、バッファアダンパー30のアウトレット30cから供給される超臨界流体Wfpの流れ(流通期間)を制御する電磁弁(制御弁)32と、バッファアダンパー30から供給された超臨界流体Wfpをその超臨界点(31.1℃)以上の温度(例えば、600〜800℃)に加熱して瞬時に超臨界流体からなる高エンタルピー動力流体を発生させるエンタルピー増幅器(瞬間超臨界流体発生器)42と、ヒートポンプHPの高圧冷媒Cmhと超臨界流体Scfを作動室116内に導入して膨張させてそれぞれ第1及び第2動力を回収する第1及び第2回転式流体機械部40A,40B(第1、第2膨張機)からなる回転式流体機械40と、該第1、第2動力を取り出すとともにその一部を圧縮機27に伝達する出力軸132とを備える。第1、第2膨張機40A,40Bは出力軸132に支持されていて作動室116に回転可能に収納された共通のロータリピストン本体)200を備え、作動室116内に高圧冷媒Cmhと超臨界流体Scfをそれぞれ供給するインレット126A,126Bと、低温低圧冷媒Cmeと膨張ガスEgとをそれぞれ排出するアウトレット126A,126Bとを有する。  The hermetic power cycle 15 includes a compressor (composite rotary fluid machine) 27 that compresses the low-temperature low-pressure CO 2 working fluid Wf at a pressure equal to or higher than the supercritical point (31.1 ° C., 7.4 MPa), and discharge from the compressor 27 A buffer piston damper 30 having a storage chamber 30b containing a sliding piston and spring means 30a for storing the high-temperature high-pressure CO 2 working fluid (supercritical fluid) Wfp via a check valve 29, and an outlet of the buffer damper 30 An electromagnetic valve (control valve) 32 that controls the flow (circulation period) of the supercritical fluid Wfp supplied from 30c, and a supercritical point (31.1 ° C.) of the supercritical fluid Wfp supplied from the buffer damper 30 An enthalpy amplifier (instantaneous supercritical) that generates a high enthalpy power fluid consisting of supercritical fluid instantaneously by heating to the above temperature (for example, 600 to 800 ° C.) Body generator) 42, and first and second rotary fluid machine parts for recovering first and second power by introducing and expanding high pressure refrigerant Cmh and supercritical fluid Scf of heat pump HP into working chamber 116, respectively. The rotary fluid machine 40 includes 40A and 40B (first and second expanders), and an output shaft 132 that extracts the first and second powers and transmits a part of them to the compressor 27. The first and second expanders 40A and 40B include a common rotary piston body 200 supported by the output shaft 132 and rotatably accommodated in the working chamber 116. The high-pressure refrigerant Cmh and supercritical fluid are contained in the working chamber 116. Inlet 126A, 126B that supplies fluid Scf, respectively, and outlet 126A, 126B that discharges low-temperature and low-pressure refrigerant Cme and expansion gas Eg, respectively.

バッファアダンパー30のバネ手段30aは、貯蔵室30bの高圧CO2作動流体(超臨界流体)の圧力が、例えば、20〜60MPaに維持されるように選択される。したがって、密閉動力サイクル15において、逆止弁29と電磁弁(制御弁)32との間の第1流体圧経路における圧力は20〜60MPaに維持され、残部の第2流体圧経路(回転式流体機械40の低圧側)は、例えば、3MPaに維持されるようにCO2作動流体が密閉動力サイクル15に充填される。圧縮機27は、例えば、20〜60MPaの圧力で超臨界流体を吐出するので、密閉動力サイクル15の作動中にはバッファアダンパー30のバネ手段30aは常時、圧縮された状態に維持されて超臨界流体Wfpを貯蔵する。  The spring means 30a of the buffer damper 30 is selected so that the pressure of the high-pressure CO2 working fluid (supercritical fluid) in the storage chamber 30b is maintained at, for example, 20 to 60 MPa. Therefore, in the sealed power cycle 15, the pressure in the first fluid pressure path between the check valve 29 and the solenoid valve (control valve) 32 is maintained at 20 to 60 MPa, and the remaining second fluid pressure path (rotary fluid) The closed power cycle 15 is filled with the CO 2 working fluid so that the low pressure side of the machine 40 is maintained at 3 MPa, for example. The compressor 27, for example, discharges a supercritical fluid at a pressure of 20 to 60 MPa, so that the spring means 30a of the buffer damper 30 is always maintained in a compressed state during the operation of the sealed power cycle 15, and is super The critical fluid Wfp is stored.

電磁弁32は、本願発明者と同一発明者による特願2012−270756号「超臨界エンジン及び超臨界エンジン駆動発電装置並びにこれを具備した次世代太陽光発電装置」に記載されたものと同一の構造を有するため、詳細な説明を省略する。  The solenoid valve 32 is the same as that described in Japanese Patent Application No. 2012-270756 “Supercritical Engine and Supercritical Engine Driven Power Generation Device and Next Generation Solar Power Generation Device Having the Same” by the same inventor as the present inventor. Since it has a structure, detailed description is omitted.

ヒートポンプHPは、第2膨張機40Bの膨張ガスEgと熱交換して膨張ガスEgを一次冷却しながら吸熱して低温低圧冷媒Cmoから冷媒蒸気Cmを生成する予冷器EVoと、圧縮機27に内蔵されていてCO2冷媒蒸気Cmを超臨界圧まで昇圧して超臨界CO2冷媒Cmpを生成する冷媒圧縮手段P2(図2参照)と、低温低圧冷媒Cmoにより膨張ガスEgを予冷しながら冷媒蒸気Cmを生成する予冷器(熱交換器)EVoと、低温低圧CO2冷媒Cmeを蒸発させて冷熱(−10℃;3MPa)を生成するとともにこの冷熱により膨張ガスEgを冷却する熱交換器EV1(冷却器43)と、冷媒圧縮手段P2のアウトレット358Bから吐出した高温高圧CO2冷媒Cmpを密閉動力サイクル15の低温低圧CO2作動流体Wfoに放熱して渦熱蒸気からなる作動流体Wfを生成するとともに高圧CO2冷媒Cmhを生成する放熱器EV2と、高圧CO2冷媒を減圧・膨張させることにより第1動力を発生させるとともに低温低圧CO2冷媒Cmeを生成する第1膨張機40Aとを備える。熱交換器EV1から出た低温低圧CO2冷媒は予冷器EVoで膨張ガスEgと熱交換して冷媒蒸気となって圧縮機27の冷媒圧縮手段P2のインレット356Bに還流され、一方、冷却器43から出た低温低圧膨張ガスWfoは放熱器EV2で高温高圧CO2冷媒Cmpから吸熱して低温低圧CO2作動流体が過熱蒸気Wfとなって密閉動力サイクル15の圧縮機27の流体圧縮手段P1のインレット356Aに導入され、以後、同一のヒートポンプサイクル及び動力サイクルが繰り返し実行される。  The heat pump HP exchanges heat with the expansion gas Eg of the second expander 40B, absorbs heat while primarily cooling the expansion gas Eg, and generates a refrigerant vapor Cm from the low-temperature low-pressure refrigerant Cmo, and is incorporated in the compressor 27. The refrigerant compression means P2 (see FIG. 2) for generating the supercritical CO2 refrigerant Cmp by raising the CO2 refrigerant vapor Cm to the supercritical pressure and the refrigerant vapor Cm while precooling the expansion gas Eg by the low-temperature low-pressure refrigerant Cmo. The generated precooler (heat exchanger) EVo and the low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cme are evaporated to generate cold heat (−10 ° C .; 3 MPa), and the heat exchanger EV1 (cooler 43) that cools the expansion gas Eg by this cold heat. ) And the high-temperature high-pressure CO2 refrigerant Cmp discharged from the outlet 358B of the refrigerant compression means P2 into the low-temperature low-pressure CO2 working fluid Wfo of the sealed power cycle 15 Heat to generate a working fluid Wf composed of vortex steam, a radiator EV2 that generates a high-pressure CO2 refrigerant Cmh, and decompression and expansion of the high-pressure CO2 refrigerant to generate first power and a low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cme First expander 40A. The low-temperature and low-pressure CO2 refrigerant that has come out of the heat exchanger EV1 exchanges heat with the expansion gas Eg in the precooler EVo to become refrigerant vapor, and is returned to the inlet 356B of the refrigerant compression means P2 of the compressor 27. The low-temperature and low-pressure expansion gas Wfo that has come out absorbs heat from the high-temperature and high-pressure CO2 refrigerant Cmp by the radiator EV2, and the low-temperature and low-pressure CO2 working fluid becomes superheated steam Wf to the inlet 356A of the fluid compression means P1 of the compressor 27 of the hermetic power cycle 15. After that, the same heat pump cycle and power cycle are repeatedly executed.

図2より明らかなように、複合型圧縮機27は、好ましくは、所定圧(例えば、3MPa)のCO2作動流体Wfを超臨界点以上の圧力で圧縮して超臨界流体(CO2超臨界流体)Wfpを生成する流体圧縮手段P1と、低温低圧CO2冷媒Cmを臨界圧まで昇圧して高温高圧CO2冷媒(超臨界流体)Cmpを生成する冷媒圧縮手段P2とを備えた複合型回転式流体機械から構成される。圧縮機27でCO2作動流体及びCO2冷媒を過熱蒸気にして臨界圧以上の条件で圧縮する理由は、これら流体の圧縮に必要な動力を大幅(通常のガス圧縮に比べて約5分の一)に低減して運転効率を飛躍的に向上させるためである。  As is clear from FIG. 2, the composite compressor 27 preferably compresses the CO2 working fluid Wf having a predetermined pressure (for example, 3 MPa) at a pressure equal to or higher than the supercritical point to obtain a supercritical fluid (CO2 supercritical fluid). From a combined rotary fluid machine comprising a fluid compression means P1 for generating Wfp and a refrigerant compression means P2 for increasing a low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cm to a critical pressure to generate a high-temperature high-pressure CO2 refrigerant (supercritical fluid) Cmp. Composed. The reason why the compressor 27 compresses the CO2 working fluid and the CO2 refrigerant into superheated steam under the condition above the critical pressure is that the power required for compression of these fluids is greatly increased (about one-fifth compared with normal gas compression). This is to drastically improve the driving efficiency.

図1及び図2に示すように、複合型圧縮機27は、回転式流体機械40とエンタルピー増幅器42に同心的に連結されたロータハウジング352と、密閉動力サイクル15に接続されて低温低圧CO2作動流体Wfを導入する第1インレット356Aと、超臨界CO2作動流体(超臨界流体)Wfpを吐出する第1アウトレット358Aと、低温低圧冷媒Cmを導入する第2インレット356Bと、超臨界CO2冷媒Cmpを吐出する第2アウトレット358Bと、インレット356A,356B及びアウトレット358A,358Bが開口するロータ作動室360と、回転式流体機械40の駆動軸132に圧入その他の連結手段で駆動連結されていてロータ作動室360に回転可能に収納されたクランクロータ362とを備える。  As shown in FIGS. 1 and 2, the composite compressor 27 includes a rotor housing 352 concentrically connected to a rotary fluid machine 40 and an enthalpy amplifier 42, and a low-temperature low-pressure CO 2 operation connected to the sealed power cycle 15. A first inlet 356A for introducing fluid Wf, a first outlet 358A for discharging supercritical CO2 working fluid (supercritical fluid) Wfp, a second inlet 356B for introducing low-temperature low-pressure refrigerant Cm, and a supercritical CO2 refrigerant Cmp The second outlet 358B to be discharged, the rotor working chamber 360 in which the inlets 356A and 356B and the outlets 358A and 358B are opened, and the rotor working chamber that is drivingly connected to the driving shaft 132 of the rotary fluid machine 40 by press fitting or other connecting means. 360 includes a crank rotor 362 housed rotatably.

クランクロータ362は、駆動軸132に形成されたメイン潤滑油供給通路132Lから径方向外側に延びる潤滑油通路362aと、潤滑油供給ポート362bと、潤滑油供給ポート362bからローブ364の外周端部に微量の潤滑油を供給可能な多孔質プラグ362cとを備える。メイン潤滑油供給通路132Lは、本願発明者と同一発明者による日本特許5103570号「回転式流体機械」に記載された潤滑油ポンプ等により潤滑油が供給される。  The crank rotor 362 includes a lubricating oil passage 362a that extends radially outward from the main lubricating oil supply passage 132L formed in the drive shaft 132, a lubricating oil supply port 362b, and the lubricating oil supply port 362b to the outer peripheral end of the lobe 364. And a porous plug 362c capable of supplying a small amount of lubricating oil. Lubricating oil is supplied to the main lubricating oil supply passage 132L by a lubricating oil pump or the like described in Japanese Patent No. 5103570 “Rotating fluid machine” by the same inventor as the present inventors.

複合型圧縮機27は、さらに、ロータ作動室360の内周面上を回転移動しながらインレット356A,356BからCO2作動流体Wf及び冷媒Cmをそれぞれ吸引すると共にこれら流体を超臨界圧まで圧縮しながらアウトレット358A,358Bから吐出する複数のローブ364と、ローブ364の径方向内側領域において周方向後縁部に形成された曲面摺動凹部366と、インレット356に隣接してクランクロータ362に対して移動可能な揺動ピストン368と、揺動ピストン368と曲面摺動凹部366との間に形成された圧縮室370とを備える。  The composite compressor 27 further sucks the CO2 working fluid Wf and the refrigerant Cm from the inlets 356A and 356B while rotating and moving on the inner peripheral surface of the rotor working chamber 360, and compresses these fluids to a supercritical pressure. A plurality of lobes 364 discharged from the outlets 358A, 358B, a curved sliding recess 366 formed at the circumferential rear edge in the radially inner region of the lobe 364, and moved relative to the crank rotor 362 adjacent to the inlet 356 A possible swinging piston 368 and a compression chamber 370 formed between the swinging piston 368 and the curved sliding recess 366 are provided.

揺動ピストン368は、ロータハウジング352内に形成されたピストン揺動室372に収納されて、ピボット軸374を介して回動するピストンエレメント376を備える。ピストンエレメント376の先端部にはローブ364と曲面摺動凹部366とに接触しながら摺動する曲面シール部376aと連通開口部376bとを備える。ロータハウジング352に形成されたバネ収納部378には押圧バネ380がピストンエレメント376をクランクロータ362側に押圧している。回転式流体機械40の起動時に駆動軸132が図2において、例えば、時計方向に回転駆動されると、複合型圧縮機27において、圧縮室370にはインレット356A,356BからそれぞれCO2作動流体Wfと冷媒Cmが吸引され、それぞれ超臨界流体及び超臨界CO2冷媒としてアウトレット358A,358Bから吐出される。このように、圧縮機27のクランクロータ362は作動流体圧縮手段P1と、冷媒圧縮手段P2の共通部品として機能する。  The swing piston 368 includes a piston element 376 that is housed in a piston swing chamber 372 formed in the rotor housing 352 and rotates via a pivot shaft 374. The tip of the piston element 376 includes a curved seal portion 376a and a communication opening 376b that slide while contacting the lobe 364 and the curved sliding recess 366. A pressure spring 380 presses the piston element 376 toward the crank rotor 362 in the spring housing portion 378 formed in the rotor housing 352. When the rotary shaft 40 is driven to rotate in the clockwise direction in FIG. 2, for example, when the rotary fluid machine 40 is started, in the composite compressor 27, the compression chamber 370 is supplied with CO2 working fluid Wf from the inlets 356A and 356B, respectively. Refrigerant Cm is sucked and discharged from outlets 358A and 358B as supercritical fluid and supercritical CO2 refrigerant, respectively. Thus, the crank rotor 362 of the compressor 27 functions as a common part of the working fluid compression means P1 and the refrigerant compression means P2.

なお、複合型圧縮機27は本願発明者と同一発明者による特願2012−218058号「ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した次世代太陽光発電装置」に記載されたロータリポンプと同一の構造を有するため、さらなる詳細な説明を省略する。複合型圧縮機27としては、本願と同一発明者による後述の回転式流体機械を利用してもよい。  The composite compressor 27 is a rotary pump described in Japanese Patent Application No. 2012-218058 “Rotary Combustion Engine, Hybrid Rotary Combustion Engine, and Next-Generation Solar Power Generation Apparatus Having These” by the same inventor as the present inventor. Since they have the same structure, further detailed description is omitted. As the composite compressor 27, a rotary fluid machine described later by the same inventor as the present application may be used.

図3に示すように、エンタルピー増幅器42は、複合型圧縮機27と回転式流体機械40に同心的に連結された円筒状リアクタケーシング1100を備える。円筒状リアクタケーシング1100には、円筒状リアクタケーシング1100の内側とケーシング1100の中央内周部1114の径方向外側に形成されたセラミック等の絶縁耐熱層1116と、絶縁耐熱層1116の内側に形成されているエンタルピー増幅室1118が形成されている。円筒状リアクタケーシング1100の中央内周部1114は回転式流体機械40の出力軸132を通過可能にするための直径を有する内周壁部1114を備える。  As shown in FIG. 3, the enthalpy amplifier 42 includes a cylindrical reactor casing 1100 concentrically connected to the composite compressor 27 and the rotary fluid machine 40. The cylindrical reactor casing 1100 is formed on the inner side of the cylindrical reactor casing 1100 and the insulating heat resistant layer 1116 such as ceramic formed on the radially outer side of the central inner peripheral portion 1114 of the casing 1100, and on the inner side of the insulating heat resistant layer 1116. An enthalpy amplification chamber 1118 is formed. A central inner peripheral portion 1114 of the cylindrical reactor casing 1100 includes an inner peripheral wall portion 1114 having a diameter for allowing the output shaft 132 of the rotary fluid machine 40 to pass therethrough.

エンタルピー増幅器42の吸入ポート1102は、径方向壁部1120に延びていて電磁弁32が装着されるとともに、径方向壁部1120には周方向に延びる複数の開口部1122を有する。エンタルピー増幅室1118のコーナー部1118a、1118bには対抗電極1124,1126がそれぞれ配置される。一対の電極1124,1126はパルス電源28に接続される。ケーシング1100には温度センサS2が装着され、温度信号Tがコントローラ60(図1参照)に供給され、パルス電力のパルス幅の制御用に利用される。  The suction port 1102 of the enthalpy amplifier 42 extends to the radial wall 1120 and is fitted with the electromagnetic valve 32, and the radial wall 1120 has a plurality of openings 1122 extending in the circumferential direction. Counter electrodes 1124 and 1126 are disposed at corner portions 1118a and 1118b of the enthalpy amplification chamber 1118, respectively. The pair of electrodes 1124 and 1126 are connected to the pulse power supply 28. A temperature sensor S2 is attached to the casing 1100, and a temperature signal T is supplied to the controller 60 (see FIG. 1) and used for controlling the pulse width of the pulse power.

エンタルピー増幅室1118には、対抗電極1124,1126の間に介在していて多数の管状通電発熱体1134が充填されている。パルス電力に応答して、多数の管状通電発熱体1134は通電発熱して600〜800℃の超臨界領域に達するため、パルス電源28によってパルス電力のデューティサイクルが所定値となるように制御される。これら管状通電発熱体1134の隙間はアーク放電領域1136としても作用させることもできるが、上述の超臨界領域が維持できれば、必ずしも、アーク放電を発生させる必要性はない。アーク放電を発生させる場合、管状通電発熱体1134としては、例えば、市販の外径6〜30mmの銅タングステンパイプを所定長さ(例えば、外形の0.5倍〜1.5倍の長さ)にカットした通電発熱パイプが挙げられる。図1において、通電発熱パイプ1134はエンタルピー増幅室1118において整列状態で配置されたものとして図示されているが、実際の適用例においては、所定圧力で圧接されて電気的接続関係に維持されていればランダム状態に配置されても良い。エンタルピー増幅室1118においてアーク放電を発生させない場合は、管状通電発熱体1134として多数の所定長さにカットしたステンレスパイプやその他の高融点金属パイプを使用しても構わない。CO2超臨界流体は、通電発熱パイプ1134の隙間及び通電発熱パイプ1134の穴部を通過する。このとき、これら通電発熱パイプ1134の各部と衝突しながら加熱されて瞬時に高エンタルピー動力流体が生成される。  The enthalpy amplification chamber 1118 is filled with a large number of tubular energization heating elements 1134 interposed between the counter electrodes 1124 and 1126. In response to the pulse power, a large number of tubular energization heating elements 1134 generate energization heat and reach a supercritical region of 600 to 800 ° C., so that the pulse power supply 28 is controlled so that the duty cycle of the pulse power becomes a predetermined value. . The gap between the tubular energization heating elements 1134 can also act as the arc discharge region 1136, but it is not always necessary to generate arc discharge as long as the above-described supercritical region can be maintained. When the arc discharge is generated, as the tubular energization heating element 1134, for example, a commercially available copper tungsten pipe having an outer diameter of 6 to 30 mm has a predetermined length (for example, a length of 0.5 to 1.5 times the outer shape). An energized heat generating pipe cut into In FIG. 1, the energizing heat generating pipe 1134 is illustrated as being arranged in an aligned state in the enthalpy amplification chamber 1118. However, in an actual application example, the energized heat generating pipe 1134 is pressed at a predetermined pressure and maintained in an electrical connection relationship. For example, they may be arranged in a random state. In the case where no arc discharge is generated in the enthalpy amplification chamber 1118, a number of stainless steel pipes cut into a predetermined length or other refractory metal pipes may be used as the tubular energization heating element 1134. The CO 2 supercritical fluid passes through the gap between the energized heat generating pipe 1134 and the hole of the energized heat generating pipe 1134. At this time, the enthalpy power fluid is instantly generated by being heated while colliding with each part of the energized heat generating pipe 1134.

通電発熱パイプ1134として銅タングステンパイプを採用する際には、通電発熱パイプ1134が互いに接触した箇所の隣接部分でアーク放電が発生するようにパルス電力のパルス電圧を選定しても良い。アーク放電は、パルス電圧を周期的に発生させるパルス電流の電圧がハイレベルとローレベルとの間で周期的に変化することでより頻繁に発生する。したがって、パルス電流の電圧におけるハイレベルとローレベルとを制御することにより高エンタルピー動力流体の圧力と温度をさらに高めることが可能となる。上述の通電発熱パイプは作動流体の流通抵抗を大幅に低下させる点で有利であるが、導電性高融点加熱手段としてはその他の材料から構成しても良い。例えば、銅タングステンボール、カーボンボール、作動流体を通過させるための溝を配置したバルク状導電性金属体、バルク状導電性カーボン、多孔性高融点金属体や高融点ハニカム金属体等を利用しても良い。エンタルピー増幅室1118に隣接してフィルタ部1106が配置され、フイルタ部1106には耐熱性の金属ワイヤー等から形成されたフイルタ1110が充填される。電磁弁32が所定周期で開弁されると、フイルタ1110を通過した高エンタルピー動力流体Scfはフィルター1142で濾過された後、アウトレット1140から回転式流体機械40のインレット124に供給される。  When adopting a copper tungsten pipe as the energization heat generating pipe 1134, the pulse voltage of the pulse power may be selected so that arc discharge occurs in the adjacent portion where the energization heat generation pipes 1134 contact each other. Arc discharge occurs more frequently when the voltage of a pulse current that periodically generates a pulse voltage changes periodically between a high level and a low level. Therefore, it is possible to further increase the pressure and temperature of the high enthalpy power fluid by controlling the high level and the low level in the voltage of the pulse current. The above-mentioned energizing heat generating pipe is advantageous in that the flow resistance of the working fluid is greatly reduced, but the conductive high melting point heating means may be made of other materials. For example, using a copper tungsten ball, a carbon ball, a bulk conductive metal body in which a groove for allowing a working fluid to pass, a bulk conductive carbon, a porous refractory metal body, a refractory honeycomb metal body, etc. are used. Also good. A filter unit 1106 is disposed adjacent to the enthalpy amplification chamber 1118, and the filter unit 1106 is filled with a filter 1110 formed of a heat-resistant metal wire or the like. When the electromagnetic valve 32 is opened at a predetermined cycle, the high enthalpy power fluid Scf that has passed through the filter 1110 is filtered by the filter 1142 and then supplied from the outlet 1140 to the inlet 124 of the rotary fluid machine 40.

回転式流体機械40としては、好ましくは、本願発明者と同一発明者による日本特許第5103570(発明の名称:回転式流体機械)及び日本特許第5218929号(発明の名称:ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した次世代太陽光発電装置)に開示された回転式流体機械と同一構造のものが挙げられる。他の例としては本願発明者と同一発明者による特願2012−259090号(発明の名称:回転式流体機械)に記載された構造のものを利用することもできる。  The rotary fluid machine 40 is preferably Japanese Patent No. 5103570 (Title of the invention: rotary fluid machine) and Japanese Patent No. 5218929 (Title of the invention: rotary combustion engine, hybrid rotary) by the same inventor as the present inventors. And the same structure as the rotary fluid machine disclosed in (combustion engine and next-generation photovoltaic power generation apparatus including these). As another example, a structure described in Japanese Patent Application No. 2012-259090 (title of the invention: rotary fluid machine) by the same inventor as the present inventor can be used.

図1に戻って、集光型太陽光発電装置50がDC/DCコンバータ52及び充電器21を介して蓄電ユニット(蓄電システム)20に接続され、集光型太陽光発電装置50の電力がDC/DCコンバータ52で電圧調整された後、第1蓄電用電力として充電器21を介して蓄電ユニット20に充電される。集光型太陽光発電装置50としては、例えば、米国、カリフォルニアのSUNRGI社製のものが挙げられる。この集光型太陽光発電装置は、集光レンズによって1600倍にまで集光した太陽光エネルギーを利用して太陽電池素子の使用量を数百分の一の面積にまで減らして設置スペースと設備コストを大幅に低減した構造を有する。さらに、太陽光の入射エネルギーが不十分な場合の補助用として、オルタネータ25が動力伝達手段45を介してエネルギー変換装置12の出力軸132に駆動連結されて低圧(例えば、12〜24ボルト)の電力を第2蓄電用電力として供給する。すなわち、オルタネータ25は遮断器19を介して充電器21に供給され、蓄電ユニット20に充電される。蓄電ユニット20は充電器21と、第1蓄電装置22と、第2蓄電装置23と、第1、第2蓄電装置22、23を充電器21に交互に接続する第1切替制御器24と、第1、第2蓄電装置22、23をパルス電源28に交互に接続する第2切替制御器26とを備える。図示を省略しているが、充電器21は公知の構造と同様に低圧の交流電力を直流電力に変換する整流器と、平滑回路とを有する。第1、第2蓄電装置22、23にはそれぞれ電圧及び電流を検出するための電圧センサ及び電流センサ(いずれも図示せず)が接続される。これら電圧センサ及び電流センサの電圧検出値V1及び電流検出値I1はコントローラ60に出力され、第1、第2蓄電装置22、23のそれぞれの残蓄電容量(SOC値:State of charge)を演算し、それぞれのSOC値に基づいて遮断器19や第1、第2切替制御器24,26の指令信号を出力するために用いられる。さらに、第1、第2蓄電装置22、23の双方の残蓄電容量(SOC値)が所定値以下となった場合には、コントローラ60から指令信号が出力されて遮断器19を自動的に投入して充電器21をオルタネータ25に接続する。このようにして、夜間や長期の天候不順の場合にも蓄電ユニット20には継続して第1、第2蓄電用電力が供給され、エネルギー変換装置12の連続運転を可能にする。  Returning to FIG. 1, the concentrating solar power generation device 50 is connected to the power storage unit (power storage system) 20 via the DC / DC converter 52 and the charger 21, and the power of the concentrating solar power generation device 50 is DC. After the voltage is adjusted by the / DC converter 52, the power storage unit 20 is charged via the charger 21 as the first power storage power. As the concentrating solar power generation device 50, for example, one made by Sunrgi, Inc., California, USA can be mentioned. This concentrating solar power generation apparatus uses solar energy condensed up to 1600 times by a condensing lens to reduce the use amount of solar cell elements to an area of a hundredth, thereby reducing installation space and facilities. It has a structure that greatly reduces costs. Further, as an auxiliary for the case where the incident energy of sunlight is insufficient, the alternator 25 is drivingly connected to the output shaft 132 of the energy conversion device 12 via the power transmission means 45 and is low in pressure (for example, 12 to 24 volts). The power is supplied as the second power storage power. That is, the alternator 25 is supplied to the charger 21 via the circuit breaker 19 and is charged in the power storage unit 20. The power storage unit 20 includes a charger 21, a first power storage device 22, a second power storage device 23, a first switching controller 24 that alternately connects the first and second power storage devices 22 and 23 to the charger 21, And a second switching controller 26 that alternately connects the first and second power storage devices 22 and 23 to the pulse power supply 28. Although not shown, the charger 21 includes a rectifier that converts low-voltage AC power into DC power and a smoothing circuit, as in a known structure. A voltage sensor and a current sensor (both not shown) for detecting voltage and current are connected to the first and second power storage devices 22 and 23, respectively. The voltage detection value V1 and the current detection value I1 of these voltage sensors and current sensors are output to the controller 60, and the respective remaining storage capacities (SOC values: State of charge) of the first and second power storage devices 22 and 23 are calculated. These are used to output command signals from the circuit breaker 19 and the first and second switching controllers 24 and 26 based on the respective SOC values. Further, when the remaining power storage capacity (SOC value) of both the first and second power storage devices 22 and 23 becomes a predetermined value or less, a command signal is output from the controller 60 and the circuit breaker 19 is automatically turned on. Then, the charger 21 is connected to the alternator 25. In this way, the first and second power storage power are continuously supplied to the power storage unit 20 even in the case of nighttime or long-term irregular weather, and the energy conversion device 12 can be continuously operated.

第1、第2蓄電装置22、23としては、望ましくは、パルス充放電サイクル用途に対応可能な市販のウルトラキャパシタモジュールを利用したエンジン起動用バッテリ(部品番号:ESM123000−31)(米国”Maxwell Technologies“社製)が挙げられる。このバッテリは15分間での短時間充電が可能であり、出力電圧が12ボルトで出力電流が1500〜1700Aであるため蓄電装置として適している。その他の蓄電装置としては、例えば、急速充放電型蓄電池(古河電池社製:商標名「ウルトラバッテリ」)、大容量電気二重層コンデンサからなるスーパーキャパシタ(トーキン製)、ナトリウムイオン電池、リチウムイオン電池やNi−MH電池(ニッケルー水素電池)やこれら電池と大容量電気二重層コンデンサを組み合わせたものから構成しても良い。なお、第1蓄電装置22の出力ラインの間にはウルトラキャパシタ(図示せず)を接続しても良い。第1蓄電装置22及び第2蓄電装置23から交互に出力電力がパルス電源28に供給される。  As the first and second power storage devices 22, 23, an engine starting battery (part number: ESM123000-31) using a commercially available ultracapacitor module that can be applied to pulse charge / discharge cycle applications (US ”Maxwell Technologies) “Made by company” can be mentioned. This battery can be charged for a short time in 15 minutes, and is suitable as a power storage device because the output voltage is 12 volts and the output current is 1500-1700 A. Other power storage devices include, for example, rapid charge / discharge type storage batteries (Furukawa Battery Co., Ltd .: trade name “Ultra Battery”), supercapacitors (made by Tokin) consisting of large-capacity electric double layer capacitors, sodium ion batteries, lithium ion batteries Or a Ni-MH battery (nickel-hydrogen battery) or a combination of these batteries and a large-capacity electric double layer capacitor. An ultracapacitor (not shown) may be connected between the output lines of the first power storage device 22. Output power is alternately supplied from the first power storage device 22 and the second power storage device 23 to the pulse power supply 28.

コントローラ60は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)を用いて構成される。コントローラ60は各種制御対象の制御パラメータを入力するための入力装置(図示せず)や装置始動用スイッチ等が接続されている。  The controller 60 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes predetermined arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data. For example, an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) is used. The controller 60 is connected to an input device (not shown) for inputting control parameters to be controlled and a device start switch.

パルス電源28は第1、第2蓄電装置22,23からの供給電力から所定周期(例えば、50〜2000ヘルツ)のパルス電力を供給する。パルス電力において、パルス電圧は、好ましくは、12または24ボルトの間で設定される。複数の通電発熱体の間でアーク放電を発生させたい場合には、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電流がエンタルピー増幅器42に供給されるように回路設計しても良い。この時、エネルギー変換装置12の容量に応じて、パルス電流は、好ましくは、ピーク電流通電期間内において流れる20〜200アンペアのピーク電流と、ピーク電流の約十分の一の電流値を有し、オフピーク電流通電期間内において流れるベース電流とを有するように構成しても良い。エンタルピー増幅器42において、多数の通電発熱パイプ1134はパルス電力に応答して通電することにより二酸化炭素の臨界温度374℃以上の温度、例えば、800〜1200℃の温度に昇温する。この温度は、運転条件に合わせて自由に選択される。超臨界流体が通電発熱パイプ1134の外表面に順次接触して通過する過程において、高エンタルピー動力流体は超臨界状態下で加熱されて高温の超臨界流体Scfとなる。  The pulse power supply 28 supplies pulse power having a predetermined cycle (for example, 50 to 2000 hertz) from the power supplied from the first and second power storage devices 22 and 23. In pulse power, the pulse voltage is preferably set between 12 or 24 volts. When it is desired to generate an arc discharge between a plurality of energized heating elements, the circuit may be designed so that a pulse current composed of a peak current and a base current is supplied to the enthalpy amplifier 42. At this time, according to the capacity of the energy conversion device 12, the pulse current preferably has a peak current of 20 to 200 amperes flowing during the peak current conduction period and a current value of about one tenth of the peak current, You may comprise so that it may have the base current which flows in an off-peak current energization period. In the enthalpy amplifier 42, a large number of energized heat generating pipes 1134 are energized in response to pulsed power to raise the temperature to a carbon dioxide critical temperature of 374 ° C. or higher, for example, 800 to 1200 ° C. This temperature is freely selected according to the operating conditions. In the process in which the supercritical fluid sequentially contacts and passes the outer surface of the energized heat generating pipe 1134, the high enthalpy power fluid is heated to a high temperature supercritical fluid Scf under supercritical conditions.

パルス電源28は、好ましくは、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電流を発生させるものであれば、直流パルス電源又は交流パルス電源のいずれでも良い。直流パルス電源としては、例えば、日本国特許第2587343号に開示されたようなパルスアーク溶接用電源装置に使用されるような回路構成が挙げられる。  The pulse power supply 28 is preferably a DC pulse power supply or an AC pulse power supply as long as it generates a pulse current composed of a peak current and a base current. Examples of the direct-current pulse power supply include a circuit configuration used in a power supply apparatus for pulse arc welding as disclosed in Japanese Patent No. 2587343.

図1において、バッファアダンパーの圧力センサS1からの圧力信号PS、エンタルピー増幅器42の温度センサS2からの温度信号T(図4参照)と、エネルギー変換装置12の出力軸132の回転数センサS3からの回転数信号SPがコントローラ60に送信される。入力装置(図示せず)からはカレンダー信号や、温度や圧力等のパラメータ設定信号が基準信号としてコントローラ60に入力される。コントローラ60には、第1、第2蓄電器22,23のそれぞれの電圧信号V1と電流信号I1とが送信され、コントローラ60はこれら入力信号に応答して第1、第2蓄電器22,23の蓄電状態(State of charge)を判別して第2切替制御器26を介して第1、第2蓄電装置22、23の一方をパルス電源28に接続するとともに第1切替制御器24を介して第1、第2蓄電装置22、23の他方を充電器21により充電する。さらに、コントローラ60は、センサS1〜S3からの入力信号PS,T,SPに応答して電磁弁32を制御する。このとき、コントローラ60は、回転式流体機械40において第2回転式流体機械部40Bの膨張行程の全期間中に電磁弁32を開弁状態に維持するように制御する。したがって、第2回転式流体機械部40Bには膨張行程の全期間中に高エンタルピー動力流体が連続的に作用することになる。一方、コントローラ60は、次世代太陽光発電装置10の運転条件に合わせてクラッチCLを締結・離脱させるための制御信号Ccを出力する。  In FIG. 1, from the pressure signal PS from the pressure sensor S1 of the buffer damper, the temperature signal T (see FIG. 4) from the temperature sensor S2 of the enthalpy amplifier 42, and the rotational speed sensor S3 of the output shaft 132 of the energy conversion device 12. Is transmitted to the controller 60. From an input device (not shown), a calendar signal and a parameter setting signal such as temperature and pressure are input to the controller 60 as a reference signal. The voltage signal V1 and current signal I1 of each of the first and second capacitors 22 and 23 are transmitted to the controller 60, and the controller 60 stores the charges of the first and second capacitors 22 and 23 in response to these input signals. The state (state of charge) is determined, and one of the first and second power storage devices 22 and 23 is connected to the pulse power source 28 via the second switching controller 26 and the first switching controller 24 is connected to the first state. The other of the second power storage devices 22 and 23 is charged by the charger 21. Further, the controller 60 controls the electromagnetic valve 32 in response to the input signals PS, T, SP from the sensors S1 to S3. At this time, the controller 60 controls the rotary fluid machine 40 to maintain the electromagnetic valve 32 in the open state during the entire expansion stroke of the second rotary fluid machine unit 40B. Therefore, the high enthalpy power fluid continuously acts on the second rotary fluid machine unit 40B during the entire period of the expansion stroke. On the other hand, the controller 60 outputs a control signal Cc for engaging / disengaging the clutch CL in accordance with the operation conditions of the next-generation solar power generation device 10.

次に、本発明による次世代太陽光発電方法について本実施例の次世代太陽光発電装置10の作動に関する記載に関連して説明する。  Next, the next-generation photovoltaic power generation method according to the present invention will be described in relation to the description relating to the operation of the next-generation photovoltaic power generation apparatus 10 of the present embodiment.

エネルギー変換装置12の作動において、蓄電ユニット20は集光型太陽光発電装置50から供給された蓄電用電力により充電されているものとする。先ず、装置始動用スイッチ(図示せず)が投入されると、コントローラ60の指令信号により切替装置26が作動して蓄電ユニット20の第1蓄電装置22からパルス電源28にパルス電力が供給される。この時、コントローラ60からの指令信号によりパルス電源28が起動され、周期的なパルス電力がエンタルピー増幅器42に供給される。すると、通電発熱パイプ1134が通電して所望の設定温度(例えば、800℃)に発熱する。エンタルピー増幅器42の温度信号Tがこの設定温度に達したときに、コントローラ60から電磁弁32に指令信号が出力され、電磁弁32が通電して開弁する。このとき、バッファアダンパー30に貯蔵されていたCO2作動流体Wfpがエンタルピー増幅器42に供給される。エンタルピー増幅器42ではCO2作動流体Wfpが通電発熱パイプ1134の外表面に順次接触して撹拌されながら均一に昇温し、さらに、これら通電発熱パイプ1134の隙間や穴部を通過しながらさらに加温されて超臨界流体SCfからなる高エンタルピー動力流体が生成される。この高エンタルピー動力流体SCfは第2回転式流体機械部40Bのインレット124Bから膨張室116に流入してロータリピストン本体200に作用して爆発的に膨張して動力を発生して出力軸132にトルクを伝達する。  In the operation of the energy conversion device 12, it is assumed that the power storage unit 20 is charged with the power for power storage supplied from the concentrating solar power generation device 50. First, when a device start switch (not shown) is turned on, the switching device 26 is actuated by a command signal from the controller 60 and pulse power is supplied from the first power storage device 22 of the power storage unit 20 to the pulse power supply 28. . At this time, the pulse power supply 28 is activated by a command signal from the controller 60, and periodic pulse power is supplied to the enthalpy amplifier 42. Then, the energization heat generating pipe 1134 is energized and generates heat to a desired set temperature (for example, 800 ° C.). When the temperature signal T of the enthalpy amplifier 42 reaches this set temperature, a command signal is output from the controller 60 to the electromagnetic valve 32, and the electromagnetic valve 32 is energized to open. At this time, the CO 2 working fluid Wfp stored in the buffer damper 30 is supplied to the enthalpy amplifier 42. In the enthalpy amplifier 42, the CO2 working fluid Wfp is in contact with the outer surface of the energized heat generating pipe 1134 in order and uniformly heated while being stirred, and further heated while passing through the gaps and holes of the energized heat generating pipe 1134. Thus, a high enthalpy power fluid composed of the supercritical fluid SCf is generated. The high enthalpy power fluid SCf flows into the expansion chamber 116 from the inlet 124B of the second rotary fluid machine section 40B and acts on the rotary piston main body 200 to expand explosively to generate power and generate torque on the output shaft 132. To communicate.

エネルギー変換装置12の始動時及び始動完了後において、出力軸132に発生したトルクで複合型圧縮機27が起動し、複合型圧縮機27内の流体圧縮手段P1と冷媒圧縮手段P2が同期的に作動し、密閉動力サイクル15とヒートポンプHPが互いに同期して起動する。この時、ヒートポンプHPにおいて、冷媒圧縮手段P2から吐出した超臨界冷媒(高温高圧CO2冷媒)Cmpは、放熱器EV2で低温低圧CO2作動流体と熱交換して放熱することにより高圧CO2冷媒を生成する。高圧CO2冷媒は第1膨張機40Aで減圧・膨張して第1動力を発生させながら低温低圧CO2冷媒Cmeとなる。この低温低圧CO2冷媒Cmeは冷却器43(熱交換器EV1)で蒸発して冷熱(例えば、−10℃:3MPa)を発生して膨張ガスEgを冷却する。一方、冷却器43から吐出した低温低圧冷媒Cmoは予冷器EVoで膨張ガスEgとの熱交換により冷媒蒸気(低温低圧CO2冷媒)Cmとなって複合型圧縮機27の冷媒圧縮機手段P2に循環され、そこで圧縮されて超臨界冷媒Cmpとして再度、放熱器EV2に供給される。さらに、冷却器434から出た低温低圧CO2作動流体Wfoは放熱器EV2で超臨界冷媒Cmpから受熱して過熱蒸気からなる低温低圧CO2作動流体Wfとして複合型圧縮機27のインレット356Aに流入して流体圧縮手段P1により圧縮され、以後、密閉動力サイクル15が繰り返し、実行される。  The composite compressor 27 is activated by the torque generated in the output shaft 132 when the energy conversion device 12 is started and after the start is completed, and the fluid compression means P1 and the refrigerant compression means P2 in the composite compressor 27 are synchronously operated. The power cycle 15 and the heat pump HP are activated in synchronization with each other. At this time, in the heat pump HP, the supercritical refrigerant (high-temperature high-pressure CO2 refrigerant) Cmp discharged from the refrigerant compression means P2 generates heat by exchanging heat with the low-temperature low-pressure CO2 working fluid in the radiator EV2, thereby generating high-pressure CO2 refrigerant. . The high-pressure CO2 refrigerant is decompressed and expanded by the first expander 40A and becomes the low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cme while generating the first power. This low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cme evaporates in the cooler 43 (heat exchanger EV1) to generate cold (for example, −10 ° C .: 3 MPa) to cool the expansion gas Eg. On the other hand, the low-temperature and low-pressure refrigerant Cmo discharged from the cooler 43 becomes refrigerant vapor (low-temperature and low-pressure CO2 refrigerant) Cm by heat exchange with the expansion gas Eg in the precooler EVo and circulates to the refrigerant compressor means P2 of the composite compressor 27. Then, it is compressed and supplied again to the radiator EV2 as the supercritical refrigerant Cmp. Further, the low-temperature low-pressure CO2 working fluid Wfo that has come out of the cooler 434 flows into the inlet 356A of the composite compressor 27 as the low-temperature low-pressure CO2 working fluid Wf that is received from the supercritical refrigerant Cmp by the radiator EV2 and is composed of superheated steam. After being compressed by the fluid compression means P1, the sealed power cycle 15 is repeatedly executed thereafter.

エネルギー変換装置12の運転中に、蓄電ユニット20の電圧信号Vi及び電流信号I1に基づいてコントローラ60が、第1蓄電装置22のSOC値が所定値以下と判断した場合には、コントローラ60から指令信号が出力されて切替装置26により第1蓄電装置22から第2蓄電装置23に切り替わって第2蓄電装置23の蓄電電力がパルス電源28に供給される。一方、コントローラ60から指令信号が出力されて切替装置24が作動して充電器21が第1蓄電装置22に接続されて第1蓄電装置22の充電が開始される。そのため、集光型太陽光発電装置50から供給された蓄電用電力により第1蓄電装置22が充電される。天候不順若しくは夜間の時間帯になって集光型太陽光発電装置50から供給された蓄電用電力が所定値以下になった場合には、コントローラ60から指令信号が出力されて遮断器19が作動してオルタネータ25を充電器21に接続する。その結果、太陽光の照射エネルギーが不十分であってもオルタネータ25からの蓄電用電力が充電器21を介して蓄電ユニット20に供給される。したがって、蓄電ユニット20は夜間であっても蓄電用電力が供給されるため、天候不順若しくは夜間の時間帯であってもエンタルピー増幅器を連続的に作動させることが可能となり、発電機の運転を続行することができる。  When the controller 60 determines that the SOC value of the first power storage device 22 is equal to or less than a predetermined value based on the voltage signal Vi and current signal I1 of the power storage unit 20 during operation of the energy conversion device 12, a command is sent from the controller 60. A signal is output and the switching device 26 switches from the first power storage device 22 to the second power storage device 23, and the stored power of the second power storage device 23 is supplied to the pulse power supply 28. On the other hand, a command signal is output from the controller 60, the switching device 24 is operated, the charger 21 is connected to the first power storage device 22, and charging of the first power storage device 22 is started. Therefore, the first power storage device 22 is charged by the power for storage supplied from the concentrating solar power generation device 50. When the storage power supplied from the concentrating solar power generation device 50 falls below a predetermined value due to bad weather or night time, a command signal is output from the controller 60 and the circuit breaker 19 is activated. Then, the alternator 25 is connected to the charger 21. As a result, even if the irradiation energy of sunlight is insufficient, the power for power storage from the alternator 25 is supplied to the power storage unit 20 via the charger 21. Therefore, since the power storage unit 20 is supplied with power for storage even at night, the enthalpy amplifier can be continuously operated even in bad weather or at night, and the operation of the generator can be continued. can do.

以上、本発明の実施例による次世代太陽光発電方法及び装置が記載されたが、本発明はこの実施例に示された構成に限定されず、様々な変更が可能である。  Although the next-generation photovoltaic power generation method and apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the configuration shown in this embodiment, and various modifications can be made.

(1)圧縮機は、複合型圧縮機からなるものとして説明したが、複合型圧縮機をそれぞれ 分離独立した作動流体圧縮機と冷媒圧縮機からなるように構成しても良い。
(2)圧縮機と回転式流体機械はいずれも単段式構造のものとして示されたが、これらは 必要に応じて複段式構造にしても良い。
(1) Although the compressor is described as being composed of a composite compressor, the composite compressor may be composed of a working fluid compressor and a refrigerant compressor that are separated and independent from each other.
(2) Although both the compressor and the rotary fluid machine are shown as having a single-stage structure, they may have a multi-stage structure if necessary.

12 エネルギー変換装置;15 密閉動力サイクル;16 出力装置;20 蓄電ユニット(蓄電システム);21 充電器;22,23 第1、第2蓄電装置;24、26 第1、第2切替制御器;25 発電機;27 圧縮機(複合型回転式流体機械);28 パルス電源;30 バッファアダンパー;32 電磁弁;40 回転式流体機械;40A 第1膨張機(第1回転式流体機械部);40B 第2膨張機(第2回転式流体機械部);42 エンタルピー増幅器;43 冷却器;60 コントローラ;HP ヒートポンプ;EVo 予冷器;EV1 冷却器(熱交換器);EV2 放熱器12 Energy conversion device; 15 Sealed power cycle; 16 Output device; 20 Power storage unit (power storage system); 21 Charger; 22, 23 First, second power storage device; 24, 26 First, second switching controller; 27 Compressor (composite rotary fluid machine); 28 Pulse power supply; 30 Buffer damper; 32 Solenoid valve; 40 Rotary fluid machine; 40A First expander (first rotary fluid machine part); 40B Second expander (second rotary fluid machine part); 42 enthalpy amplifier; 43 cooler; 60 controller; HP heat pump; EVo precooler; EV1 cooler (heat exchanger); EV2 radiator

Claims (7)

太陽光発電装置により発生した電力を第1蓄電用電力として蓄電する蓄電ユニットと、所定圧で封入された作動流体を備えていて該蓄電ユニットの蓄電電力で作動する密閉動力サイクルとを有するエネルギー変換装置を準備し、該作動流体をロータリー増圧器により加圧して高温高圧作動流体を生成し、該蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力によりエンタルピー増幅器を通電発熱させて該高温高圧作動流体の温度よりも高い所定温度に加熱し、該高温高圧作動流体を該エンタルピー増幅器と接触させることにより高エンタルピー動力流体を生成し、当該高エンタルピー動力流体により可動ピストンを作動させて動力を発生させ、該動力を発電機に供給して電力を発生させ、該動力の一部で該ロータリー増圧器を駆動し、該可動ピストンの膨張ガスを冷却した後に該ロータリー増圧器に還流させることを特徴とする次世代太陽光発電方法。  Energy conversion having a power storage unit that stores power generated by a solar power generation device as first power storage power, and a sealed power cycle that includes a working fluid sealed at a predetermined pressure and operates with the power stored in the power storage unit Prepare a device, pressurize the working fluid with a rotary intensifier to generate a high-temperature and high-pressure working fluid, supply the stored power to a pulse power supply to generate pulse power, and heat the enthalpy amplifier with the pulse power The high-temperature high-pressure working fluid is heated to a predetermined temperature higher than that of the high-temperature high-pressure working fluid, and the high-temperature high-pressure working fluid is brought into contact with the enthalpy amplifier to generate a high enthalpy power fluid, and the movable piston is operated by the high enthalpy power fluid. To generate power, supply the power to a generator to generate electric power, and a part of the power generates the rotary Drives the divider, next-generation photovoltaic wherein the refluxing to the intensifier rotary After cooling inflation gas of the movable piston. 該動力を利用して発生させた電力を第2蓄電用電力として該蓄電ユニットに供給することを特徴とする請求項1記載の次世代太陽光発電方法。  The next-generation photovoltaic power generation method according to claim 1, wherein power generated using the power is supplied to the power storage unit as second power storage power. 太陽光発電装置により発生した電力を第1蓄電用電力として蓄電する蓄電ユニットと、所定圧で封入されることにより低沸点で蒸発可能な作動流体と冷媒とをそれぞれ循環させる密閉動力サイクル及びヒートポンプとを有するエネルギー変換装置を準備し、該ヒートポンプで冷媒圧縮機により低温低圧冷媒を圧縮して高温高圧冷媒を生成し、該高温高圧冷媒を該密閉動力サイクルの該作動流体に伝達して高圧冷媒を生成し、該高圧冷媒を第1膨張機により膨張させて第1動力を回収しながら低温低圧冷媒を生成し、該低温低圧冷媒を蒸発させて冷熱を生成し、該密閉動力サイクルにおいて流体圧縮器により該作動流体を圧縮して高温高圧作動流体を生成し、該蓄電ユニットの蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力によりエンタルピー増幅器を通電加熱することにより該作動流体の受熱温度よりも高い所定温度に昇温させ、該高温高圧作動流体を該エンタルピー増幅器と接触させることにより高エンタルピー動力流体を生成し、該第1膨張機に対して出力軸を介して連結された第2膨張機により該高エンタルピー動力流体を膨張させて第2動力を回収し、該第2膨張機の膨張ガスを該冷熱により冷却して該冷媒と該作動流体とを再生し、該出力軸を介して該第1及び第2動力を発電機に供給して電力を発生させ、該出力軸を介して該第1及び第2動力の一部で該冷媒圧縮機と該流体圧縮機を駆動することを特徴とする次世代太陽光発電方法。  A power storage unit that stores power generated by the photovoltaic power generation device as first power storage power, a sealed power cycle that circulates a working fluid and a refrigerant that can be evaporated at a low boiling point by being sealed at a predetermined pressure, and a heat pump; The high-temperature and high-pressure refrigerant is generated by compressing the low-temperature and low-pressure refrigerant by the refrigerant compressor using the heat pump, and the high-temperature and high-pressure refrigerant is transmitted to the working fluid of the sealed power cycle. A low-temperature and low-pressure refrigerant is generated while the high-pressure refrigerant is expanded by the first expander and the first power is recovered, and the low-temperature and low-pressure refrigerant is evaporated to generate cold heat. To compress the working fluid to generate a high-temperature and high-pressure working fluid, supply the stored power of the power storage unit to a pulse power source to generate pulse power, and The enthalpy amplifier is energized and heated by the electric power to raise the temperature to a predetermined temperature higher than the heat receiving temperature of the working fluid, and the high-temperature and high-pressure working fluid is brought into contact with the enthalpy amplifier to generate a high enthalpy power fluid, The high enthalpy power fluid is expanded by a second expander connected to the first expander via an output shaft to recover the second power, and the expansion gas of the second expander is cooled by the cold heat. The refrigerant and the working fluid are regenerated, the first and second powers are supplied to the generator via the output shaft to generate electric power, and the first and second powers are generated via the output shaft. A next-generation photovoltaic power generation method, wherein the refrigerant compressor and the fluid compressor are driven by a part of the method. 太陽光発電装置により発生した電力を第1蓄電用電力として蓄電する蓄電ユニットと、所定圧で封入された作動流体を備えていて該蓄電ユニットの蓄電電力で作動する密閉動力サイクルとを有するエネルギー変換装置を備え、該ネルギー変換装置が該作動流体を加圧して高温高圧作動流体を生成するロータリー増圧器と、該蓄電電力によりパルス電力を生成を生成するパルス電源と、該パルス電力により通電発熱して該高温高圧作動流体から高エンタルピー動力流体を生成するエンタルピー増幅器と、該ロータリー増圧器と駆動連結された出力軸を備えていて当該高エンタルピー動力流体を膨張させて動力を発生する可動ピストンと、該動力により駆動されて電力を発生する発電機とを備え、該動力の一部で該ロータリー増圧器を駆動することを特徴とする次世代太陽光発電装置。  Energy conversion having a power storage unit that stores power generated by a solar power generation device as first power storage power, and a sealed power cycle that includes a working fluid sealed at a predetermined pressure and operates with the power stored in the power storage unit A rotary intensifier that generates a high-temperature and high-pressure working fluid by pressurizing the working fluid, a pulse power source that generates pulsed power using the stored power, and heat generated by energization by the pulsed power. An enthalpy amplifier that generates a high enthalpy power fluid from the high temperature and high pressure working fluid, a movable piston that includes an output shaft that is drivingly connected to the rotary intensifier and generates power by expanding the high enthalpy power fluid; A generator driven by the power to generate electric power, and the rotary intensifier is driven by a part of the power. Next-generation solar power generation apparatus which is characterized in. 該エネルギー変換装置が、さらに、該動力を利用して発生させた電力を第2蓄電用電力として該蓄電ユニットに供給する充電器を備えることを特徴とする請求項4記載の次世代太陽光発電装置。  The next-generation photovoltaic power generation system according to claim 4, wherein the energy conversion device further includes a charger that supplies, to the power storage unit, power generated by using the power as second power storage power. apparatus. 該エンタルピー増幅器が、リアクタケーシングと、該リアクタケーシングに形成されたエンタルピー増幅室と、該エンタルピー増幅室に収納された通電発熱体とを備え、該通電発熱体が該パルス電力により通電して該高温高圧作動流体の温度の数倍以上の該所定温度に発熱して当該高温高圧作動流体から当該高エンタルピー動力流体を生成することを特徴とする請求項4又は5に記載の次世代太陽光発電装置。  The enthalpy amplifier includes a reactor casing, an enthalpy amplification chamber formed in the reactor casing, and an energization heating element housed in the enthalpy amplification chamber, and the energization heating element is energized by the pulse power and the high temperature The next-generation photovoltaic power generation apparatus according to claim 4 or 5, wherein the high-enthalpy power fluid is generated from the high-temperature high-pressure working fluid by generating heat to the predetermined temperature that is several times the temperature of the high-pressure working fluid. . 太陽光により電力を発生する太陽光発電装置と、該電力を第1蓄電用電力として充電する蓄電ユニットと、所定圧で封入されることにより低沸点で蒸発可能な作動流体と冷媒とをそれぞれ循環させる密閉動力サイクル及びヒートポンプとを有するエネルギー変換装置とを備え、該ヒートポンプが該冷媒を圧縮して高温高圧冷媒を生成する冷媒圧縮機と、該高温高圧冷媒の熱を該密閉動力サイクルの該作動流体に伝達して高圧冷媒を生成する放熱器と、該高圧冷媒を減圧・膨張させて第1動力を回収しながら低温低圧冷媒を生成する第1膨張機と、該低温低圧冷媒を蒸発させて冷熱を生成する熱交換器とを備え、該密閉動力サイクルが該作動流体を圧縮して高温高圧作動流体を生成する流体圧縮機と、該蓄電ユニットから蓄電電力が供給されてパルス電力を生成するパルス電源と、該パルス電力により通電して所定温度に加熱して該高温高圧作動流体から高エンタルピー動力流体を生成するエンタルピー増幅器と、該第1膨張機と出力軸を介して連結されていて当該高エンタルピー動力流体を膨張させることにより第2動力を回収する第2膨張機と、該熱交換器を備えていて該冷媒により該第2膨張機の膨張ガスを冷却することにより該作動流体と該冷媒とを再生する冷却器と、該第1及び第2動力により駆動されて電力を発生する発電機とを備え、該第1及び第2動力の一部で該冷媒圧縮機及び該流体圧縮機を駆動することを特徴とする次世代太陽光発電装置。  A solar power generation device that generates power by sunlight, a power storage unit that charges the power as first power storage power, and a working fluid and a refrigerant that can be evaporated at a low boiling point by being sealed at a predetermined pressure, respectively. An energy conversion device having a sealed power cycle and a heat pump, wherein the heat pump compresses the refrigerant to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant, and heats of the high-temperature and high-pressure refrigerant are operated in the sealed power cycle. A radiator that generates high-pressure refrigerant by transmitting to the fluid; a first expander that generates low-temperature and low-pressure refrigerant while recovering first power by decompressing and expanding the high-pressure refrigerant; and evaporating the low-temperature and low-pressure refrigerant A heat exchanger that generates cold heat, the closed power cycle compresses the working fluid to generate a high-temperature and high-pressure working fluid, and the stored power is supplied from the power storage unit. A pulse power source that generates a pulsed power, an enthalpy amplifier that generates a high enthalpy power fluid from the high-temperature and high-pressure working fluid by energizing with the pulse power and heating to a predetermined temperature, and via the first expander and the output shaft A second expander that is connected and recovers the second power by expanding the high enthalpy power fluid; and a heat exchanger that cools the expansion gas of the second expander by the refrigerant. A cooler that regenerates the working fluid and the refrigerant; and a generator that is driven by the first and second powers to generate electric power, the refrigerant compressor being a part of the first and second powers And a next-generation solar power generation device characterized by driving the fluid compressor.
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WO2024162303A1 (en) * 2023-01-31 2024-08-08 工機ホールディングス株式会社 Refrigerator and heat-retaining chamber

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